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Concreto Tecnología del Concreto

Escarlett Mariane Rios Jaramillo

06 de Diciembre de2017

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Concreto Contenido Historia................................................................................................................................ 4 Cemento .............................................................................................................................. 5 Materias Primas ............................................................................................................... 5 Composición química del cemento ................................................................................. 7 Proceso de fabricación .................................................................................................... 7 Agregados ......................................................................................................................... 10 Clasificación de los agregados. ..................................................................................... 10 Tipos de agregados y su influencia en el diseño de mezcla del concreto ..................... 25 Clasificación por origen ................................................................................................ 26 Clasificación por color .................................................................................................. 28 Clasificación por tamaño de partícula ........................................................................... 29 Clasificación por fragmentación ................................................................................... 30 Clasificación por peso específico .................................................................................. 30 Agregados reciclados .................................................................................................... 30 La importancia de los agregados en el concreto ........................................................... 31 Aditivos ............................................................................................................................. 32 Introducción .................................................................................................................. 32 Definición ...................................................................................................................... 32 Antecedentes ................................................................................................................. 33 Clasificación .................................................................................................................. 33 Aditivos que modifican las propiedades reológicas del concreto fresco: ..................... 34 Razones de empleo de un aditivo .................................................................................. 35 Modos de uso ................................................................................................................ 36 Normalización ............................................................................................................... 36

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Aditivos de Segunda Generación .................................................................................. 38 Agua .................................................................................................................................. 41 Clasificación de agua (NMX C-122). ......................................................................... 43 Diseño de mezclas ............................................................................................................ 46 Manejabilidad ................................................................................................................ 46 Diseño de mezcla para pavimento rígido en concreto................................................... 47 La economía de en las mezclas de concreto .................................................................. 47 Dosificación de una mezcla de concreto ....................................................................... 48 Datos de los materiales .................................................................................................. 48 Proceso para el diseño de mezclas de concreto ............................................................. 49 Métodos ............................................................................................................................ 50 Dosificación del concreto según la mezcla de sus componentes en volumen .............. 51 Métodos de dosificación basados en el contenido de cemento ..................................... 51 Métodos de dosificación basados en la resistencia a compresión ................................. 52 Conclusión..................................................................................................................... 53 Normativas ACI ................................................................................................................ 54 Pruebas en el Concreto Fresco y Concreto Endurecido .................................................... 68 Descripción: .................................................................................................................. 68 Beneficios: ..................................................................................................................... 68 Temas especiales de concreto ........................................................................................... 70 Referencias ...................................................................................................................... 100

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Historia Los orígenes del concreto se remontan a dos siglos A. de C., en Roma, cuando utilizaron mezclas de caliza calcinada, tobas volcánicas y piedras, para construir algunas de las estructuras que hoy todavia subsisten, como el Panteón o Iglesia de Santa María de los Mártires, cuya cúpula, de 44 metros de claro, es de concreto simple; la cúpula está aligerada por medio de casetones. En el siglo 7 de nuestra era, con la caída del Imperio Romano se olvidó su uso. En el siglo XVIII es redescubierto por los ingleses, cuando en 1756, John Smeaton lo utilizó para la reconstrucción del Faro de Edystone, en la costa sur de Inglaterra. En 1817, Vicat, propuso por primera vez el procedimiento de fabricación del cemento, que en términos generales se sigue utilizando hoy día. Sin embargo fue Joseph Aspdin, quien, en 1824, obtuvo la patente para fabricarlo. El prototipo del cemento moderno fue producido en 1845 por Isaac Johnson, quien por primera vez utilizó una temperatura suficientemente elevada, para formar clinker de la arcilla y la piedra caliza, utilizadas, como materias primas. Desde 1845, Lambot, comenzó a construir en el Sur de Francia, objetos en que combinaba el concreto y el acero, naciendo así el concreto reforzado. Sólo en 1861, Francois Coignet en su libro publicado en París expresa por primera vez el papel que corresponde al concreto y al acero como partes del nuevo material. Joseph Monier fue el primero en darse cuenta de la importancia industrial del concreto reforzado. Tomando sus ideas, se construyó en 1875, el primer puente de concreto reforzado cerca de Chazetet en Francia, con un claro de 16.5 m. Sin embargo, en este país no avanzó el concreto; la patente de Monier fue adquirida por la casa de Wayss, de Berlín, donde se impulsó su desarrollo. El concreto reforzado se debe fundamentalmente al francés Freyssinet, quien empezó fabricando postes para transmisión de energía eléctrica, a principios de 1933. Entre 1923 y 1924 se construyó, lo que se cree fue uno de los primeros cascarones, la cúpula del planetario de Jena, de 40 mts de claro y 6 cms de espesor. La prefabricación de piezas de concreto se inició desde 1896. Hennebique, el difusor del concreto en todo el mundo, fabricaba en serie casetas de señales para los ferrocarriles franceses. En 1939 Pier Luigi Nervi, italiano, construyó un hangar, destruido durante la guerra, de 100 x 40 m , con algunas partes coladas en el lugar, pero la mayoría prefabricadas y unidas con juntas coladas en el lugar. A estas unidades prefabricadas las denominó, ferrocemento. Componentes del cemento. El concreto se fabrica mezclando homogéneamente: cemento, agua, arena y grava. A continuación nos referiremos a cada uno de los componentes, enumerando en cada uno sus funciones dentro del concreto y sus características y cualidades para obtener un concreto de buena calidad.

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Cemento La historia de los materiales cementantes es tan antigua como la humanidad; el yeso fue utilizado por los egipcios, y los griegos y romanos usaron la cal común y la cal hidráulica. La primera se obtiene al calcinar la piedra caliza y sólo endurece en presencia del bióxido de carbono (C02) contenido en el aire; la segunda se obtiene cuando la piedra caliza contiene impurezas de arcilla y endurece principalmente por la reacción que se produce entre sus elementos constitutivos, bajo los efectos del agua. Los griegos y los romanos usaron ceniza volcánica que mezclaban con la cal, para obtener un producto de mejor calidad. Estos materiales que mezclados con la cal dan un producto que adquiere consistencia en presencia del agua se llamaron PUZOLANAS, nombre que se deriva de Puzol ciudad que queda en el Golfo de Nápoles, sitio del cual los romanos extraían el material volcánico que mezclaban con la cal. Los griegos la obtenían de la Isla de Santorin. La era del cemento se inicia en 1750 con John Smeaton quien mezcló cal con arcillas y obtuvo un buen producto que empleó en la reparación del Faro de Eddyston pero su descubrimiento no tuvo mayor trascendencia. En 1824 Joseph Aspdin, conoció los estudios de Smeaton y prosiguió sus investigaciones patentando el "Cemento Portland", material que presentaba un aspecto parecido a unas piedras de construcción extraídas en Portland, ciudad que queda al sur de Inglaterra, de allí su nombre. Las investigaciones sobre el tema continúan y en 1845 el inglés Isaac Johnson le da a la mezcla la temperatura adecuada para formar el Clinker, producto que después de molido ofrece óptima calidad como cementante y es el que actualmente se usa. Sólo a finales del siglo pasado Michaelis Le Chatelier y Vicat, presentan las bases de la tecnología del cemento Portland. En Colombia se inicia la producción de cemento Portland en 1909 con la creación de la fábrica de cementos Samper en Bogotá. Actualmente hay 16 fábricas distribuidas en 10 departamentos. Definición y composición del cemento Portland La palabra cemento se emplea para designar a toda sustancia que posea condiciones de pegante cualquiera sea su origen. El cemento Portland se define, como el producto obtenido al pulverizar el Clinker con adición de yeso. El Clinker resulta de la calcinación hasta una fusión incipiente de una mezcla debidamente dosificada de materiales síliceos, calcáreos y férricos.

Materias Primas Los compuestos principales del cemento Portland son: cal (CA O), sílice (Si 02), alúmina (Al, 03) y óxido de hierro (Fe2 03). Como pocas veces se encuentran en la naturaleza juntos y en las proporciones requeridas, para la fabricación del cemento generalmente se hace necesario mezclar sustancias minerales que los contienen, como calizas por el aporte de cal y las arcillas por el aporte de alúmina y óxido de hierro; en algunas ocasiones es necesario agregar directamente óxido de hierro o arenas silíceas, para ajustar las proporciones de cada

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compuesto con el fin de obtener reacciones químicas equilibradas. Una tercera sustancia necesaria en la fabricación del cemento, es el yeso hidratado que se adiciona al clinker durante la molienda con el fin de retardar el tiempo de fraguado de la pasta de cemento. Generalmente, a los cementos disponibles en el mercado les adicionan otras sustancias en la etapa de molienda del clinker, por razones económicas; esas sustancias pueden ser escorias, puzolanas o calizas. Cuando se agregan escorias, se les llama cementos portland siderúrgicos y cuando son puzolanas se dice que el cemento es portland puzolánico. 1. Calizas: Rocas de origen sedimentario compuestas por carbonatos cálcicos (Ca C03), formados por procesos químicos u orgánicos, que se encuentran en estado de gran pureza o mezclados con arcillas y minerales de hierro, las de origen químico se forman por precipitación de disoluciones bicarbonatadas o por reacción entre carbonatos amónicos y sulfato càlcico. 2. Arcillas: Silicatos alumínicos hidratados amorfos o cristalinos, resultantes de la meteorización particularmente de los feldespatos y micas. Estas se clasifican en los siguientes grupos de minerales:  Grupo caolín, representado bajo la siguiente fórmula: (Al203.2Si02.2H20).  • grupo de la montmorillonita. La fórmula química de la montmorillonita es Al203.4Si02.H20. + nH20.

El yeso es un sulfato càlcico cristalizado (CaS04.2H20) abundante en la naturaleza. Se encuentra en zonas de antiguos lagos o mares interiores, corno resultado de la sedimentación de sulfatas que se hallaban disueltos en el agua. Las escorias de alto horno son un subproducto que resulta del procesamiento de las rocas ricas en mineral de hierro. Este subproducto o producto no metálico está constituido esencialmente por silicatos, aluminosilicatos de calcio y de otras bases. Las escorias poseen propiedades aglomerantes como el cemento portland, cuando la composición química satisface la siguiente condición:

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Composición química del cemento El cemento Portland no es un compuesto puro, porque no se le puede asignar una fórmula química exacta; sin embargo, al estar constituido por cierto número de elementos conocidos, que al combinarse entre sí, lo hacen según las leyes ponderales de la química pura, es posible deducir a partir de su composición elemental toda una serie de relaciones estequiométricas que permiten entender, modificar y controlar sus propiedades tanto durante el proceso de fabricación como al emplearlo como material de construcción. Químicamente se define el cemento portland como una mezcla de composición heterogénea, finamente pulverizada, cuyos componentes esenciales son:

Proceso de fabricación El proceso de fabricación del cemento portland es el siguiente: se inicia con la extracción y trituración de cada una de las materias primas. Estas deben triturarse al menor tamaño, pero al mismo tiempo el proceso debe ser eficiente; a menor tamaño se obtiene mejor homogenización en la mezcla de materias primas, aspecto definitivo para que después se produzca una reacción química completa. Las etapas siguientes son la dosificación y homogenización de las materias primas. La dosificación depende de la composición química de las materias primas, para lo cual es necesario realizar continuamente análisis químicos que permitan dosificar con la mayor exactitud. A continuación se realiza la mezcla y homogenización de materias primas, para conducir después la mezcla al horno. Se

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distinguen tres métodos para realizar las etapas de mezcla, homogenización y conducción al horno: vía húmeda, vía semiseca y vía seca. El método utilizado marca la diferencia entre las fábricas de este producto. En el método de fabricación por vía húmeda se recurre al agua, para dispersar y suspender en ellas las partículas de cada materia prima separadamente. La dispersión se hace en grandes tanques con sistema mecánico de paletas para el agitado: luego por bombeo se conduce cada sustancia para realizar la mezcla, dosificando la cantidad de cada una de ellas al entrar en un tanque, con características semejantes a las descritas anteriormente. La lechada allí preparada con contenido de agua entre 35 y 50% se conduce por bombeo al horno, de longitud cercana a los 150 m. El empleo de un método u otro depende de las condiciones en que se encuentre la materia prima en estado natural y de las condiciones climáticas de la zona, por la repercusión en los costos del producto. Además el método determina la longitud del horno, requiriendo mayor longitud cuanto más húmeda ingrese la mezcla. En el método por vía semiseca se realizan las etapas de dosificación y homogenización con partículas muy finas y secas, empleando corrientes de aire para la movilización y mezcla. Una vez alcanzada la homogenización se agrega agua hasta llegar a una humedad del 12% y en un granulador se forman pastillas de 15 mm de diámetro para llevarlas al horno a la fase de secado y clinkerización Cuando el método de fabricación es el seco, las etapas de dosificación, homogenización y conducción al horno se efectúan aplicando aire a presión sobre las partículas secas (la humedad no es mayor al 1%). El horno utilizado en este método tiene una longitud de 100 a 110 m. Después de la homogenización, la mezcla pasa al horno rotatorio, que tiene una ligera inclinación con respecto a la horizontal para facilitar el avance del material en el horno cuando este gira sobre su eje. En el extremo opuesto al de ingreso de la mezcla se encuentra el sistema para calentamiento, con quemadores que trabajan con combustible como ACPM, fuel-oil, gas o carbón pulverizado. La temperatura alcanzada es de 1400 a 1500 °C, requerida para producir una fusión incipiente de la mezcla, que provoca la formación del clinker en forma de esferas de diámetro entre 3 y 30 mm. El clinker debe ser enfriado rápidamente por medio de aire, produciendo el descenso de temperatura hasta los 70 °C. Este aire caliente es aprovechado dentro del mismo horno para la fase inicial de secado y calentamiento de la mezcla. Los cambios que suceden en el horno son: Inicialmente el secado de la mezcla si contiene agua, después de la liberación del C02 sigue una serie de reacciones químicas hasta llegar a la fusión del 20 a 30% de la mezcla, combinándose así la cal, la sílice y la alúmina. El proceso de fabricación del cemento continúa con la molienda del clinker, agregando durante ella yeso hidratado para retardar el fraguado del cemento. En la actualidad, con el fin de disminuir costos y mejorar ciertas características, adicionan al clinker durante la molienda otras sustancias, que pueden ser: Caliza, escoria o puzolanas. Las puzolanas y las escorias reaccionan lentamente, ocasionando un retardo de tiempo para llegar a la resistencia final. Al añadir caliza se mejoran las cualidades de plasticidad pero se

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reduce la resistencia a compresión de la pasta o del concreto. La etapa final del proceso es el empaque en sacos de 50 kilos o el almacenamiento en silo para distribuirlo a granel. El proceso de fabricación del cemento es estricto para obtener un buen producto; por lo tanto, es necesario ejercer un control permanente en cada etapa para garantizar la calidad. El control estricto debe hacerse en la molienda de materias primas para garantizar una correcta homogenización, en la dosificación de materias primas para obtener el producto deseado, en la homogenización para lograr ia combinación de los elementos, de la temperatura en el horno y su buen funcionamiento para la formación adecuada del clinker, en la velocidad de enfriamiento del clinker para lograr que en la cristalización se formen los compuestos deseados y por último en la adición del yeso y molienda, puesto que estos factores tienen gran influencia en el comportamiento del cemento hidratado.

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Agregados Clasificación de los agregados. En general los agregados se han clasificado de varias maneras a través del tiempo, pero principalmente desde los puntos de vista de su procedencia, densidad, tamaño, forma y textura. Clasificación según su procedencia. De acuerdo con el origen de los agregados, según su procedencia ya sea de fuentes naturales o a partir de productos industriales, se pueden clasificar de la siguiente manera: Agregados naturales. Son aquellos procedentes de la explotación de fuentes naturales tales como: depósitos de arrastres fluviales (arenas y gravas de río) o glaciares (cantos rodados) y de canteras de diversas rocas y piedras naturales. Pueden usarse tal como se hallen o variando la distribución de tamaños de sus partículas, si ello se requiere. Todas las partículas que provienen de los agregados tienen su origen en una masa mayor la que se ha fragmentado por procesos naturales como intemperismo y abrasión, o mediante trituración mecánica realizada por el hombre, por lo que gran parte de sus características vienen dadas por la roca madre que le dió su origen. De acuerdo a la geología histórica; estos se transforman por fenómenos internos de la tierra, al solidificarse y enfriarse el magma (masa de materias en fusión), se forman las rocas originales o ígneas y posteriormente, por fenómenos geológicos externos, tales como la meteorización, con el tiempo se forman las rocas sedimentarias, al sufrir la acción de procesos de presión y temperatura forman el tercer grupo de las denominadas rocas metamórficas, esto se conoce como el ciclo geológico que esta en permanente actividad. rocas igneas: la mayor parte de la corteza terrestre está formada por rocas ígneas y las demás proceden de ellas, por lo que se les llama rocas originales, endógenas ó magmáticas por proceder del magma. En la tabla no. 2.1 se presenta la clasificación de las rocas ígneas según la velocidad de solidificación del magma y el lugar de la corteza terrestre donde ocurre esta consolidación.

Foto no 2.1 muestra de roca ígnea.

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Denominación Intrusivas, abisales o plutónicas.

Velocidad de solidificación Lenta

Filonianas o hipoabisales

Media

Extrusivas, efusivas o volcánicas

Rápida

Localización Consolidadas a gran Profundidad Consolidadas a profundidad media Consolidación cerca o sobre La superficie (por alguna erupción).

Tabla no.2.1 clasificación de las rocas ígneas según su velocidad de consolidación y localización (origen). 2.9.18

De acuerdo a la velocidad de enfriamiento del magma, se obtiene una textura dada, la cual incide en la capacidad de adherencia del material. A baja velocidad de enfriamiento, los granos o cristales son grandes, a velocidad alta son pequeños y si el enfriamiento es instantáneo quedan las partículas porosas (piedra pómez debida a la erupción de un volcán). Rocas sedimentarias: son las más abundantes en la superficie terrestre (75%); están formadas por fragmentos de rocas ígneas, metamórficas u otras sedimentarias. Su origen puede darse por dos procesos: por descomposición y desintegración de las rocas mencionadas, en un proceso de erosión, transporte, depositación y consolidación; o por precipitación o depositación química (carbonatos). Los agentes que transportan y depositan se describen en la tabla no. 2.2.

Foto no 2.2 muestra de roca sedimentaria.

Estos agentes arrastran los materiales dándoles forma y tamaño característicos a los depósitos, dichos factores contribuyen en la calidad del material a usarse en las mezclas. Por el tamaño de las partículas y de acuerdo al grado de consolidación del depósito se pueden clasificar según la tabla no. 2.3

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Agente Agua

Transporte Río lago mar

Hielo

Glaciar

Aire

Viento

Depósito Depósitos aluviales de canto rodado, grava, arcilla, limo, etc. Depósitos lacustres de estratos horizontales. Depósitos marinos que dependen de vientos y mareas. Mezcla de toda clase de materiales y tamaños por su sistema de formación. Dunas o barbajanes (arena), loess (limo).

Tabla no. 2. 2 clasificación de rocas sedimentarias según el agente geológico externo. 2.9.18

Depósito inconsolidado Cantos Gravas Arenas Limos Arcillas

Tamaño de las partículas mm. 256 – 64 64 – 5 5 – 0,074 0,074 – 0,002 < 0,002

Depósito consolidado de rocas. Conglomerado muy grueso. Conglomerado. Arenisca. Limolitos. Arcillolitas o argilitas. (según compactación).

Tabla no. 2.3 clasificación de los depósitos de rocas sedimentarias. 2.9.16

Rocas metamorficas: Ellas provienen de rocas ígneas y sedimentarias, las cuales experimentan modificaciones en sólido debido a grandes presiones que sufren los estratos profundos, temperaturas elevadas que hay en el interior, y emanaciones de los gases del magma; según la incidencia de estos factores el metamorfismo pueden ser:

Foto no 2.3 muestra de roca metamórfica.

Metamorfismo de contacto:

Debido a la intrusión del magma y al calor aportado por éste, la formación de la roca es originada por transformación iónica y porque se presenta una fluidez que permite

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modificar sin fragmentar los cristales que se alargan y adelgazan. Metamorfismo regional o dinámico:

Se denomina regional porque generalmente ocupa grandes extensiones y se presenta a gran profundidad en condiciones de altas presiones de confinamiento, combinadas con reacciones químicas que originan una reagrupación molecular para conformar una roca más densa en su estructura. Según el grado de metamorfismo, se obtienen estructuras foliadas (esquistadas) o masivas, las cuales inciden en la forma, tamaño y textura de las partículas del agregado. En la tabla no. 2.4 se muestra la clasificación de los agregados naturales según el tipo de roca. Grupo basáltico Andesita Basalto Porfiritas básicas Diabasa Dolerita Epidiorita

grupo pedernalino horsteno pedernal

grupo gábrico diorita básica gneis básico gabro peridotita serpentina hornblenda-roca

Grupo granítico Gneis Granito Granodiorita Sienita

grupo arenisco arenisca aglomerado brecha tufa

grupo hornofélsico rocas que se alteran al contacto de toda clase excepto el mármol.

Grupo calizo Dolomita Caliza Mármol

grupo porfirítico dacita felsita pórfido traquita

grupo cuarzoso arcilla refractaria areniscas cuarzosas cuarcita recristalizada

Grupo esquistoso Filita esquisto pizarra Tabla no. 2. 4 clasificación de los agregados naturales según el tipo de roca. 2.9.16

Agregados artificiales. Por lo general, los agregados artificiales se obtienen a partir de productos y procesos

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industriales tales como: arcillas expandidas, escorias de alto horno, clinker, limaduras de hierro y otros, comúnmente estos son de mayor o menor densidad que los agregados corrientes Actualmente se están utilizando concretos ligeros o ultraligeros, formados con algunos tipos de áridos los cuales deben presentar ciertas propiedades como son: forma de los granos compacta, redondeada con la superficie bien cerrada, ninguna reacción perjudicial con la pasta de cemento ni con el refuerzo, invariabilidad de volumen, suficiente resistencia a los fenómenos climatológicos; además deben de tener una densidad lo menor posible, con una rigidez y una resistencia propia suficientemente elevada y ser de calidad permanente y uniforme. Los agregados ligeros más utilizados son los producidos con arcilla y pizarra expandida (incluyendo la arcilla pizarrosa y la pizarra arcillosa). Es de anotar que se han desarrollado con bastante éxito agregados ligeros en alemania (con arcilla y pizarra), y españa (con arcilla expandida conocida comercialmente como arlita). Estos agregados ligeros poseen características tales como: baja densidad, aislante, resistente, no tóxico e incombustible. Es utilizado en la fabricación de hormigón ligero estructural; aislamiento de cubiertas, suelos y terrazas; rellenos ligeros aislantes y resistentes y prefabricados (desde el bloque más ligero hasta el panel más grande). La pequeña densidad aparente de los granos se debe siempre a su gran porosidad (hasta un 50% de su volumen y más). La constitución porosa de cada uno de los granos se consigue mediante un tratamiento a altas temperaturas (en general 1100°c o mayores, según la temperatura de sinterización del material - sinterizar: conglomerar o soldar metales pulverulentos sin alcanzar la temperatura de fusión). La inclusión del aire se efectúa generalmente por: A) Formación de gases de determinados componentes de la materia prima o de aditivos mezclados. Una parte de los gases originados quedan encerrados en la masa viscosa y la expanden. B) Mezcla de materia prima reblandecida o ya fundida con agua o vapor. El vapor encerrado o un gas formado en ésta mezcla, origina al enfriarse, una estructura celular. C) Combustión de componentes de la materia prima.

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Fabricación de agregados ligeros o ultra – ligeros. Los áridos ligeros o ultraligeros deben presentar una superficie bien cerrada y muy impermeable. Una condición para que esto se cumpla es que, después de la inclusión de aire, los granos tengan ya el tamaño deseado y no deban triturarse posteriormente. Según la materia prima disponible, son corrientes los siguientes procesos de preparación:

Foto no 2.4 muestra de agregado ligero.

A) Preparación por la vía seca.

En la obtención de la pizarra expandida, el material se tritura hasta el punto preciso para que los granos después de la inclusión de aire alcancen el tamaño deseado. La forma puntiaguda del material primitivo permanece en el posterior proceso de aireación. Otra posibilidad consiste en moler finamente primero el material inicial, preformándolo después al tamaño necesario. La materia prima en forma de terrones se hace pasar por una trituradora, siguiendo a un molino, en donde se efectúa el molido fino. Si el material esta muy húmedo (estado plástico), debe secarse previamente. El granulado se consigue rociando con agua a la que se le han añadido a veces elementos especiales, en un plato granulador; ahí se forman gránulos esféricos de diámetros bastante similares. El tamaño puede determinarse variando la velocidad de giro del plato, así como la inclinación de su eje, para que los granos no se peguen pueden espolvorearse con un mineral antes de introducirse al horno.

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B) Preparación por la vía húmeda.

En éste proceso de preparación de arcilla expandida, de pizarra arcillosa expandida y de arcilla pizarrosa expandida, se tritura el material en varias etapas, se homogeniza y se hace una masa plástica moldeable. De ésta masa, mediante prensado, se obtienen piezas cilíndricas, cuyas dimensiones tienen ya en cuenta el volumen debido a la expansión del aire; o bien el material pasa directamente a un tambor de secado antes del horno, allí se proporciona mediante la rotación del tambor el tamaño deseado de las partículas. Para la uniformidad del árido ligero es importante que la homogeneidad del material inicial sea suficiente; debido a esto, se recomienda una explotación vertical de la materia prima cuando tiene disposición horizontal, en capas. Si la arcilla contiene compuestos cálcicos que no pueden separarse, los componentes calcáreos deben triturarse y distribuirse muy bien, de lo contrario se presenta el peligro que los áridos no mantengan un volumen invariable y al apagarse la cal viva formada durante el proceso de expansión, destruya el hormigón. Una vez preparada la materia prima la expansión del granulado preformado se realiza empleando alguno de los procedimientos siguientes: - Expansión en horno tubular rotatorio. - Expansión en horno vertical (procedimiento de corriente de circulación). - Expansión en la cinta de sinterizar.

Los áridos ligeros producidos en alemania se obtienen en la mayoría de casos según el procedimiento del horno rotativo.

- Procedimiento del horno rotativo

Los hornos tubulares rotativos utilizados en la inclusión del aire para los áridos ligeros se asemejan notablemente a los usados en la cocción del clinker en la fabricación del cemento portland. La combustión se realiza mediante polvo de carbón, gas natural o aceites minerales. Este horno consiste en un tubo largo, revestido de material refractario, con el eje de giro inclinado ligeramente respecto a la horizontal. La introducción del material se realiza en forma continua, por el extremo superior no calentado. En algunos casos se dispone de un tambor de secado delante del horno giratorio y un tambor de refrigeración detrás; debido al lento movimiento de giro y de la ligera pendiente del tubo el material se desplaza, en sentido contrario a los gases de combustión, en dirección al extremo inferior donde

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tiene lugar la combustión. Después del secado que tiene lugar previamente, al aumentar el calor se forman gases y tiene lugar un reblandecimiento; por medio de un buen manejo del horno (control en la alimentación del material, velocidad de giro y temperatura) se consigue conectar entre sí ambos procesos: formación de gases y reblandecimiento, de manera tal que en cada caso se produzca precisamente el grado de expansión más adecuado a las propiedades principales del árido en cuestión, tales como: resistencia, elasticidad, y densidad. En general el horno se alimenta de material preclasificado, si éste durante la preparación, no ha adquirido unas formas redondeadas, como por ejemplo en la obtención de arcilla expandida, los granos adquieren la forma redondeada y cerrada, y según los casos una película sinterizada bastante impermeable, debido a que el avance en el horno giratorio se realiza rodando y también al reblandecimiento creciente del material por la temperatura de expansión, que llega cerca del límite de sinterización. La expansión en los áridos más pequeños que entran al horno es mayor ya que al girar en el horno estos tienden a ir a la superficie. - Expansión en el horno vertical según el proceso de corriente de circulación.

Este proceso es muy empleado en alemania, para la obtención de arcilla expandida, a pesar de que se puede expandir también pizarra arcillosa. En este procedimiento, los granos de arcilla redondeados producidos previamente mediante un plato granulador llegan en cargas sucesivas a un horno de cuba vertical, después de pasar por un tambor de secado; en este punto el chorro de gases en combustión, se interrumpe por el centro de la parte inferior de la cámara de combustión, alcanza al material y lo arrastra hacia arriba, hasta que el empuje de expansión del gas es menor que la fuerza de gravedad. El material cae rodando en la base de la cámara en forma de tolva, donde recibe de nuevo el chorro de humos y se ve otra vez empujado hacia arriba. El proceso se repite varias veces, la combustión dura en total 40 s; el proceso necesita aproximadamente un minuto por operación, incluyendo el tiempo para la carga y extracción del material. A diferencia de muchos áridos obtenidos en hornos tubulares rotatorios, la masa unitaria de los áridos obtenidos por este procedimiento, es casi independiente de su tamaño, por el tratamiento uniforme a que ha sido sometido cada uno de los granos. - Expansión del agregado ligero en la cinta de sinterizar.

En la obtención de áridos ligeros en cinta de sinterizar se mezclan combustibles con la materia prima, siempre y cuando no contenga ya de origen, suficientes componentes combustibles (como por ejemplo algunas cenizas volantes); estos combustibles son en la mayoría de los casos, carbón molido o coque.

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La fabricación de áridos para concreto armado ligero es adecuada, tan sólo si se realiza la sinterización de granos a los que se les ha dado previamente una forma conveniente, puesto que sólo así puede conseguirse un grano redondeado con la superficie cerrada. La sinterización de material no previamente conformado, que debe romperse después de la combustión, da granos angulosos con poros bien abiertos, con la forma a menudo rara y poca resistencia. Los hormigones obtenidos con estos componentes se compactan muy difícilmente y poseen una resistencia muy baja en comparación con su masa unitaria. Los granos dispuestos en una capa uniforme en la cinta de sinterizar llegan a los quemadores de gas o aceite, después de pasar por dispositivos de secado y calefacción. La combustión que alcanza inicialmente a la superficie, atraviesa todo el grueso de la capa; los gases originados se introducen en los granos en estado caliente plástico y los expanden. Propiedades de los áridos ultraligeros o ligeros.

A continuación se mencionará solo las propiedades de los agregados ligeros o ultraligeros que influyen de manera apreciable en el hormigón, antes del fraguado, en el endurecimiento o después de ellos. A) Forma y tamaño de los granos; condiciones de la superficie de los mismos.

La forma de los granos influye en la granulometría del árido y como en el hormigón normal en la manejabilidad de la mezcla, en el contenido de cemento y la cantidad de agua en la mezcla. Un grano de cantos redondeados proporciona ventajas solamente al hormigón fresco; así como en el hormigón normal la adherencia se presenta mejor con granos de cantos angulosos (como la piedra triturada), y por lo tanto mejora su resistencia, de igual manera se comportan los áridos ligeros. La superficie de los granos influye sobre la superficie del hormigón y sobre la adherencia del árido con la pasta de cemento en el hormigón ya fraguado. El tamaño de los granos también influye en las propiedades de la mezcla, ya que en su elaboración, al aumentar el tamaño puede disminuir su densidad, rigidez y resistencia, por lo que el diámetro no debe ser mayor a 25 mm (1"); para alta resistencia se recomienda que éste no sobrepase los 19 mm (3/4"). B) Densidad aparente, densidad real y porosidad de los granos.

La densidad aparente de los áridos es una de sus principales cualidades, por que influye en la densidad y en la resistencia de los hormigones con ellos elaborados. La densidad aparente de un grano se define como la relación entre la masa de dicho grano y el volumen encerrado dentro de la superficie que lo envuelve. Este volumen abarca tanto el volumen del material sólido como el de los poros contenidos en el

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interior del grano. La reducción de la densidad aparente depende del proceso de elaboración del grano, ella varía entre 1/3 y 2/3 del valor de los áridos considerados normales. La obtención de la densidad aparente del árido se efectúa basados en el principio de arquímedes (volumen desalojado). La densidad real de un árido se define como la relación entre la masa y el volumen de la parte sólida; todos los poros pueden eliminarse mediante un molido fino. La densidad real de los áridos varía entre límites relativamente estrechos (2,6 a 3,0 kg/dm3). En la mayoría de las arcillas y pizarras expandidas está alrededor de 2,7 kg/dm3. La porosidad es el valor numérico de la relación entre el espacio ocupado por los poros y el volumen encerrado dentro de la superficie del grano; esta propiedad define el contenido de poros de dicho grano, en los áridos fabricados en alemania se encuentran valores entre el 50% al 75% del volumen, para la fracción con diámetros entre 8-19 mm; para granos de tamaño 2 mm la porosidad oscila entre 30% y 50% en volumen. C) Masa unitaria del árido.

La masa unitaria del árido se define como el cociente entre la masa de una cantidad de árido y el volumen ocupado por el mismo incluidos en aquel todos los poros, tanto los propios de los granos como los que quedan en el amontonamiento. No representa ninguna característica fija del material, puesto que además de depender de la humedad depende de la compacidad del amontonamiento. Para estos agregados, se pueden obtener valores de masa unitaria entre 0,40 y 0,80 kg/dm3, para granos comprendidos entre 8 y 19 mm. D) Módulo de elasticidad y resistencia propia de los granos.

Como en el concreto normal, en el hormigón ligero la resistencia depende en forma decisiva no sólo de la calidad de la pasta de cemento, sino también de la calidad del grano y sobre todo, de la rigidez de los áridos. El módulo de elasticidad y la resistencia propia de los granos son, por ello, características importantes del árido. E) Absorción de agua.

Los áridos ligeros debido a su estructura porosa, tienen una mayor capacidad de absorción que los agregados normales. La absorción de agua de los áridos debe de tenerse en cuenta al verter el agua de amasado, puesto que influye en la

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manejabilidad del hormigón, en la eficaz relación agua / cemento, en la resistencia y la densidad del hormigón y en propiedades del hormigón que están en dependencia con ellas, como la deformabilidad en función del tiempo (retracción y fluencia). La absorción de agua es la relación entre el agua absorbida en un tiempo determinado y la masa seca del árido. F) Resistencia al congelamiento y deshielo.

Los agregados ligeros para hormigón, que muy a menudo están expuestos a cambios de congelación y descongelación cuando todavía están húmedos, deben poseer una resistencia suficiente; la cantidad de agregados destruidos por esta razón debe ser menor al 4%. El aumento de un 10% en volumen que sufre el agua en los poros al congelarse, es una de las causas que puede dañar los áridos ligeros; los áridos en los que la totalidad de sus poros se llenan de agua corren especial peligro. Por fortuna, aún después de mucho tiempo sumergidos dentro del agua, los poros de las partículas del agregado ligero no se llenan en su totalidad, y los huecos restantes que quedan con aire, sirven para absorber el aumento de volumen ocasionado por el hielo. G) Propiedades térmicas.

El coeficiente de dilatación de los áridos y su relación con el coeficiente de dilatación de la pasta de cemento influyen en las presiones internas que aparecen en el hormigón al variar la temperatura. No se han establecido valores cuantitativos de dilatación térmica, pero se presume que debe ser similar que para los ladrillos (por ser materiales cerámicos). Una de las ventajas del hormigón ligero armado respecto al normal es su mejor comportamiento como aislante térmico, esto se debe a la menor conductividad térmica de los áridos ligeros, por la porosidad de los mismos. Debido a la alta temperatura alcanzada en su fabricación los áridos ligeros son muy refractarios. H) Ingredientes perjudiciales.

Los agregados no deben reblandecerse con el agua, ni descomponerse, ni formar combinaciones desfavorables con los elementos del cemento; no deben influir negativamente sobre la hidratación ni amenazar la protección contra la corrosión del refuerzo. Según la cantidad y distribución pueden ser nocivos los siguientes componentes: polvos capaces de entrar en suspensión, materias de origen orgánico, determinados componentes de azufre, elementos con tendencia al reblandecimiento, la hinchazón o el enmohecimiento, combustibles y materiales que puedan favorecer la corrosión, como por ejemplo cloruros. Si no se esta seguro, que no existen materias desfavorables en cantidad peligrosa, deben analizarse los áridos.

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Clasificación según su densidad. Depende de la cantidad de masa por unidad de volumen y del volumen de los poros, ya sean agregados naturales o artificiales. Esta distinción es necesaria porque afecta la densidad del concreto (ligero, normal o pesado) que se desea producir, como lo indica la tabla no. 2.5. Tipo de concreto

Masa unitaria aprox. Del 3 Ccto. Kg/m

Masa unitaria del agregado 3 Kg/m

Ejemplo de utilización

Ejemplo de agregado

Concreto para aislamiento.

Piedra pómez ag. Ultraligero.

Rellenos y mampostería no estruct. Ccto. Estructural

Perlita Ag. Ultraligero.

Agregado de río o triturado.

Ultraligero

500 – 800

Ligero

950 – 1350 1450 – 1950

480 –1040

Normal

2250 – 2450

1300 – 1600

Ccto. Estruct. Y no estruct.

Pesado

3000 – 5600

3400 – 7500

Ccto. Para Hematita, barita, proteger de coridón, magnetita. radiación gamma ó x, y contrapesos

Tabla no. 2.5 clasificación de los agregados según su masa unitaria. 2.9.16

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Clasificación según su tamaño. La forma más generalizada de clasificar los agregados es según su tamaño, el cual varía desde fracciones de milímetros hasta varios centímetros de sección; ésta distribución del tamaño de las partículas, es lo que se conoce con el nombre de granulometría. De acuerdo con la clasificación unificada, los suelos se dividen en suelos finos (material de tamaño inferior a 0,074 mm o 74m-tamiz no. 200) y suelos gruesos (material de tamaño superior o igual a 0,074 mm o 74m-tamiz no. 200); para la elaboración de mezclas de mortero o de concreto se emplean los suelos gruesos y se limita el contenido de suelo fino. La fracción fina de los suelos gruesos, cuyas partículas tienen un tamaño inferior a 4,76 mm (tamiz no. 4) y no menor de 0,074 mm o 74m (tamiz no. 200), es lo que comúnmente se denomina agregado fino; y la fracción gruesa, o sea aquellas partículas que tienen un tamaño superior a 4,76 mm (tamiz no. 4), es lo que normalmente se llama agregado grueso. Grava: agregado grueso de tamaño máximo mayor o igual a 20 mm. Gravilla: agregado grueso de tamaño máximo menor a 20 mm. La grava y la gravilla son resultantes de la desintegración natural y abrasión de las rocas o del procesamiento de conglomerados débilmente ligados. Arena: agregado fino resultante de la desintegración natural y abrasión de las rocas o del procesamiento de conglomerados débilmente ligados. Grava triturada o triturado: agregado grueso resultante de la trituración artificial de la roca. Arena manufacturada o arena triturada: agregado fino resultante de la trituración artificial de la roca, piedra o escoria (residuo mineral de hierro).

Escoria de alto horno: producto no metálico, constituido esencialmente por silicatos y aluminosilicatos de calcio y de otras bases, que se produce en forma líquida o fluida simultáneamente con el hierro en un alto horno. Una clasificación más específica es la que aparece en la tabla no. 2.6 donde se

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muestra los nombres más usuales de las fracciones y su aptitud para morteros o concretos según el tamaño de sus partículas. Tamaño en Mm.

Denominación más común

Clasificación

< 0,002 0,002 – 0,074

Arcilla Limo

Fracción muy fina Fracción fina

0,074 – 4,76 #200 - #4

Arena

Agregado fino

4,76 – 19,1 #4 – ¾”

Gravilla

19,1 – 50,8 ¾” – 2”

Grava

50,8 – 152,4 2” – 6”

Piedra

> 152,4 6”

Rajón, piedra bola

Uso como agregado de mezclas No recomendable No recomendable Material apto concreto

para

mortero

o

Material apto para concreto

Agregado grueso

Material apto para concreto

Concreto ciclópeo

Tabla no. 2.6 clasificación de los agregados según el tamaño de sus partículas.

Clasificación según su forma y textura superficial. La presencia de partículas alargadas o aplanadas puede afectar la trabajabilidad, la resistencia y la durabilidad de las mezclas, porque tienden a orientarse en un solo plano lo cual dificulta la manejabilidad; además debajo de las partículas se forman huecos de aire y se acumula agua perjudicando las propiedades de la mezcla endurecida. Por otro lado, la textura superficial de las partículas del agregado influye en la manejabilidad y la adherencia entre la pasta y el agregado, por lo tanto, afecta la resistencia (en especial la resistencia a la flexión). La norma ntc 174 limita la cantidad total de partículas alargadas y aplanadas presentes en el agregado a máximo 50%, sin embargo el icpc (instituto colombiano de productores de cemento) recomienda que la cantidad total de éstas partículas no debe ser mayor al 15%. Particula larga: es aquella cuya relación entre la longitud y el ancho es mayor de 1,5.

Particula plana: es aquella cuya relación entre el espesor y el ancho es menor de 0,5.

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Forma Redondeadas

Irregular

Escamosa

Angular

Alongadas

Descripción Totalmente desgastada por el agua o completamente limada por frotamiento. Irregularidad natural, o parcialmente limitada por Frotamiento y con orillas redondeadas. Material en el cual el es pequeño en relación a las otras dos dimensiones. Posee orillas bien definidas que se forman en la Intersección de caras más o menos planas. Material normalmente angular en el cual la longitud es considerablemente mayor que las otras dos dimensiones.

Ejemplo Grava de río o playa, arena del desierto, playa. Otras gravas, pedernales del suelo o de excavación.

Roca laminada.

Rocas trituradas de todo tipo, escoria triturada.

Tabla no. 2. 7 clasificación de las partículas del agregado según su forma. 2.9.16

La clasificación de las partículas del agregado según su textura superficial se basa en el grado en que la superficie de una partícula es pulida o mate, suave o áspera; es preciso describir el tipo de aspereza. La textura depende de la dureza, el tamaño del grano y las características porosas de la roca original (las rocas densas, duras y de grano fino generalmente tienen superficies con fracturas suaves), así como del grado en que las fuerzas que actúan sobre la superficie de la partícula han modificado sus características. Textura Vítrea Lisa

Granular Áspera

Cristalina Apanalada

Características Fractura concoidal.

Ejemplo Pedernal negro, escoria vítrea. Desgastada por el agua, o liso Gravas, pizarras, mármol, Debido a la fractura de roca algunas reolitas. laminada o de grano Fractura que muestra granos más o Arenisca. menos uniformemente redondeados. Fractura áspera de roca con granos Basalto, felsita, pórfido, finos o medianos que contienen caliza. constituyentes cristalinos no Fácilmente visibles. Granito, gabro, gneis. Contiene constituyentes cristalinos fácilmente visibles. Con poros y cavidades visibles Pómez, escoria espumosa, Arcilla expandida.

Tabla no. 2. 8 clasificación de las partículas del agregado según su textura superficial. 2.9.16

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Tal vez uno de los problemas más triviales y a la vez más difundidos en relación con los agregados para concreto, tiene que ver con la terminología que se utiliza para su identificación. La dificultad puede deberse a que, de manera indiscriminada, se generan diferentes definiciones y clasificaciones para referirse a ellos. El cuadro 1 da fe de la abundancia de tales términos. También se debe destacar la influencia que ejerce la procedencia de los mismos, pues mientras los que provienen de asociaciones tipo astm o aci tienen un alcance continental o mundial, las normas, reglamentos, leyes, etcétera rigen para un país, y por su parte las costumbres, la denominación de origen, la práctica local, etcétera, ejercen influencia en una ciudad o una región. A esta diversidad de definiciones se deben agregar las diferentes formas de clasificar que son empleadas en el caso de estos materiales. Distintos tipos de clasificación a continuación se mencionan las clasificaciones más comunes de los agregados para concreto.

Tipos de agregados y su influencia en el diseño de mezcla del concreto Aunque básicamente los agregados pueden clasificarse por su tamaño en finos y gruesos, hay que destacar la influencia de asociaciones (como por ejemplo astm o aci), las cuales tienen un alcance internacional y son adoptadas para el establecimiento de normas, reglamentos y leyes, de varios países, incluido colombia. Se tiene la norma técnica ntc 174: “concretos. Especificaciones de los agregados para concretos”, que establece los requisitos de gradación y calidad para los agregados finos y gruesos (excepto los agregados livianos y pesados), para uso en concreto; además, presenta información que puede ser utilizada por el contratista, el proveedor o el comprador de agregados para concreto. Aunque la clasificación de los agregados básicamente se centra en agregados finos y gruesos, existen distintos tipos como: 

Clasificación por origen.

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    

Clasificación por color. Clasificación por tamaño de partícula. Clasificación por modo de fragmentación. Clasificación por peso específico. Agregados reciclados.

Clasificación por origen Dentro de la clasificación por origen, la cual se realiza con base en la procedencia de las rocas y los procesos físico-químicos involucrados en su formación, se pueden encontrar las siguientes clases de agregados: 1. Agregados ígneos: son todos los agregados provenientes de rocas ígneas, generalmente, este tipo de rocas son conocidas también como originales, endógenas o magmáticas. Se pueden clasificar en:   

Intrusivas, abisales o plutónicas. Filonianas o hipoabisales. Extrusivas, efusivas o volcánicas.

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Los agregados ígneos pueden ser de tipo rocas ígneas intrusivas, filoninas o extrusivas. 2. Agregados sedimentarios: Son los agregados provenientes de rocas sedimentarias, las cuales son las de mayor abundancia en la superficie terrestre. Este tipo de rocas está formado por fragmentos de rocas ígneas, metamórficas u otras sedimentarias. Se pueden originar por descomposición y desintegración o por precipitación o deposición química.

Los agregados sedimentarios están formados por fragmentos de rocas ígneas, metamórficas u otras sedimentarias. 3. Agregados metamórficos: Son todos los agregados provenientes de rocas metamórficas, que a su vez provienen de ígneas y sedimentarias, las cuales experimentan grandes presiones y altas temperaturas generadas en los mismos metamorfismos de contacto o metamorfismo regional o dinámico.

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Los agregados metamórficos se generan a partir de rocas ígneas y sedimentarias, que se transforman en metamórficas debido a grandes presiones y altas temperaturas.

Clasificación por color

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Es una de las clasificaciones más fáciles de utilizar ya que solo considera el color del material para hacer una diferenciación, sin embargo también es uno de los métodos que menos información proporciona acerca del material y del desempeño que puede tener en la mezcla de concreto.

El color es una de las características más fácil de identificar en los agregados pero a su vez es de las que menos información aporta.

Clasificación por tamaño de partícula Esta identificación de los agregados se deriva de dividirlos de acuerdo con aquel que pasa o no la frontera nominal de 4,75 mm (tamizn°4), de acuerdo a lo estipulado en la Norma Técnica Colombiana NTC 32, Tejido de alambre y tamices para propósito de ensayo. De acuerdo al tamaño de la partícula se tienen dos clases de agregados: 



Agregado fino: material que pasa 100% el tamiz 3/8” y queda retenido en la malla N° 200. Generalmente es clasificado como arena gruesa o fina. Agregado grueso: es aquel que es retenido 100% en el tamiz N° 4 o superior. Diferentes clases de agregados obtenidas de un ensayo granulométrico.

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Clasificación por fragmentación Dependiendo del tipo de fragmentación que tienen, los agregados se pueden clasificar en:   

Agregados naturales: son los agregados fragmentados por procesos naturales como la erosión. Agregados manufacturados: son todos los agregados fragmentados con procesos mecánicos. Agregados mixtos: son una combinación de agregados fragmentados de forma natural y de forma artificial.

Agregados manufacturados obtenidos a través de un proceso mecánico de fragmentación.

Clasificación por peso específico La clasificación por peso específico es determinada a través del peso unitario de los agregados, dependiendo de esta característica se tienen:   

Agregados ligeros. Agregados normales. Agregados pesados.

Agregados reciclados Los agregados reciclados tienen su origen principal en las demoliciones y varían dependiendo de la estructura de la cual provengan (nueva construcción, reforma o demolición) y de factores como función para la cual fue diseñada la estructura original, edad de la estructura, zona donde fue construida, entre otros. Se pueden clasificar en dos grandes grupos:

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



Agregados reciclados limpios: son los que están compuestos por un solo elemento en su mayoría (aproximadamente 95%) y además tienen un porcentaje de impurezas muy bajo (alrededor del 5%). Agregados reciclados sucios: son todos aquellos agregados que tienen valores fuera de los rangos que se encuentran establecidos.

La importancia de los agregados en el concreto El uso de agregados en el concreto tiene como objetivo reducir los costos en la producción de la mezcla (relleno adecuado para la mezcla, ya que reduce el contenido de pasta de cemento por metro cúbico), ayudar a controlar los cambios volumétricos (cambios de volumen resultantes de los procesos de fraguado, de curado y secado de la mezcla de concreto) y aportar a la resistencia final del material. Es un material que tiene una participación entre el 65% y el 70% del total de la mezcla de concreto. La forma y textura superficial de las partículas individuales de cualquier tipo de agregado tienen una influencia importante en la manejabilidad del concreto en su estado fresco y en otras características físicas de su estado sólido. El uso de diferentes tipos de agregados finos puede generar variaciones en el asentamiento de la mezcla de concreto, por ejemplo, las arenas angulares tendrán un menor asentamiento que una mezcla diseñada con agregados finos redondeados y lisos. Esto puede generar la necesidad de hacer un cambio en la relación agua/material cementante. Aunque la forma y textura de los agregados gruesos también influye en dicha relación, se afecta en mayor medida la resistencia a través de la relación adherencia agregado/pasta de cemento. Existe un límite en el contenido de agregados gruesos dado por la trabajabilidad del concreto. Si la cantidad de agregados gruesos es excesiva, ocurrirá el fenómeno de segregación. De la misma forma los agregados finos deben estar dosificados de forma tal que permitan una buena trabajabilidad y brinden cohesión a la mezcla, pero a la vez no deben estar en exceso porque perjudicarían la manejabilidad y la resistencia del concreto. Como conclusión se debe optimizar la proporción de cada material de forma tal que se logren las propiedades deseadas y necesarias según el diseño de mezcla. Los agregados deben cumplir y ser partículas durables, limpias, duras, resistentes y libres de productos químicos, recubrimientos de arcilla y otros materiales finos que pudieran afectar la mezcla de concreto.

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Aditivos Introducción En la actualidad gracias al progreso de la industria química y recientemente la nanotecnología, los aditivos han sido incorporadas al concreto, y actualmente podemos encontrar un sinnúmero de productos en el mercado que satisfacen la gran mayoría de las necesidades para los usuarios de concreto. El éxito al usar los aditivos depende mucho de la forma de uso y de la acertada elección del producto apropiado. Se ha progresado mucho en este campo y es conveniente que se informen ya que la eficacia depende en gran parte de esto.

Definición Los aditivos son productos que se adicionan en pequeña proporción al concreto durante el mezclado en porcentajes entre 0.1% y 5% (según el producto o el efecto deseado) de la masa o peso del cemento, con el propósito de producir una modificación en algunas de sus propiedades originales o en el comportamiento del concreto en su estado fresco y/o en condiciones de trabajo en una forma susceptible de ser prevista y controlada. Esta definición excluye, por ejemplo, a las fibras metálicas, las puzolanas y otros. En la actualidad los aditivos permiten la producción de concretos con características diferentes a los tradicionales, han dado un creciente impulso a la construcción y se consideran como un nuevo ingrediente, conjuntamente con el cemento, el agua y los agregados. Existen ciertas condiciones o tipos de obras que los hacen indispensables. Tanto por el Comité 116R del ACI como por la Norma ASTM C 125 definen al aditivo como: “Un material distinto del agua, de los agregados y cemento hidráulico que se usa como componente del concreto o mortero. Las dosis en las que se utilizan los aditivos, están en relación a un pequeño porcentaje del peso de cemento, con las excepciones en las cuales se prefiere dosificar el aditivo en una proporción respecto al agua de amasado”. El uso de aditivos está condicionado por: A) Que se obtenga el resultado deseado sin tener que variar sustancialmente la dosificación básica. B) Que el producto no tenga efectos negativos en otras propiedades del concreto.

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C) Que un análisis de costo justifique su empleo.

Antecedentes Los antecedentes más remotos de los aditivos químicos se encuentran en los concretos romanos, a los cuales se incorporaba sangre y clara de huevo. La fabricación del cemento portland alrededor de 1850 y el desarrollo del concreto armado, llevó a regular el fraguado con el cloruro de calcio, patentado en 1885. Al inicio del siglo se efectuaron sin éxito comercial estudios sobre diferentes aditivos. El primer antecedente de los aditivos químicos modernos se encuentran en el empleo ocasional del sulfonato naftaleno formaldehido, que fue utilizado en 1930 para actuar como dispersante en concretos con adiciones negro de humo, destinados a carriles de pavimentos que por su coloración pudieran llamar la atención de ¡os conductores de vehículos. Si bien en 1932 se registró una patente de los EE.UU. No se aplicó por su elevado costo y exceder los requerimientos de las construcciones de concreto de esa época.

Clasificación Debido a que sus efectos son muy variados, una clasificación así es muy extensa, además debido a que un solo aditivo modifica varias características del concreto, además de no cumplir todas las que especifica. Según la norma técnica ASTM-C494 es: A) TIPO A: Reductor de agua B) TIPO B: Retardante C) TIPO C: Acelerante D) TIPO D: Reductor de agua retardante E) TIPO E: Reductor de agua acelerante F) TIPO F: Súper reductor de agua G) TIPO G: Súper reductor de agua retardante Según el comité 212 del ACI Los clasifica según los tipos de materiales constituyentes o a los efectos característicos en su uso: A) Aditivos acelerantes.

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B) Aditivos reductores de agua y que controlan el fraguado. C) Aditivos para inyecciones. D) Aditivos incorporadores de aire. E) Aditivos extractores de aire. F) Aditivos formadores de gas. G) Aditivos productores de expansión o expansivos. H) Aditivos minerales finamente molidos. I) Aditivos impermeables y reductoras de permeabilidad. J) Aditivos pegantes (también llamados epóxicos). K) Aditivos químicos para reducir la expansión debido a la reacción entre los agregados y los alcalices del cemento. Aditivos inhibidores de corrosión. L) Aditivos fungicidas, germicidas o insecticidas. M) Aditivos floculadores. N) Aditivos colorantes. Según la norma francesa AFNOR P 18-123 “Betons: Definitions et Marquage des Adjuvants du Betons” Establecen una clasificación más amplia:

Aditivos que modifican las propiedades reológicas del concreto fresco: - Plastificantes – Reductores de agua. - Incorporadores de aire. - Polvos minerales Plastificantes - Estabilizadores Aditivos que modifican el fraguado y endurecimiento: - Aceleradores de fraguado y/o Endurecimiento. - Retardadores de Fraguado.

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Aditivos que modifican el contenido de aire: - Incorporadores de Aire - Antiespumantes. - Agentes formadores de Gas. - Agentes formadores de Espuma. Aditivos que modifican la resistencia a las acciones físicas: - Incorporadores de Aire. - Anticongelantes. - Impermeabilizantes. Aditivos misceláneos - Aditivos de cohesión – emulsiones - Aditivos combinados - Colorantes - Agentes formadores de espuma Debido a que esta clasificación está hecha desde el punto de vista de su influencia en determinadas propiedades del concreto, algunos productos utilizados para confeccionar estos aditivos se repiten en más de un grupo.

Razones de empleo de un aditivo Algunas de las razones para el empleo de un aditivo son: En el concreto fresco: · Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido de agua. · Disminuir el contenido de agua sin modificar su trabajabilidad. · Reducir o prevenir asentamientos de la mezcla. · Crear una ligera expansión. · Modificar la velocidad y/o el volumen de exudación. · Reducir la segregación.

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· Facilitar el bombeo. · Reducir la velocidad de pérdida de asentamiento. En el concreto endurecido: · Disminuir el calor de hidratación. · Desarrollo inicial de resistencia. · Incrementar las resistencias mecánicas del concreto. · Incrementar la durabilidad del concreto. · Disminuir el flujo capilar del agua. · Disminuir la permeabilidad de los líquidos. · Mejorar la adherencia concreto-acero de refuerzo. · Mejorar la resistencia al impacto y la abrasión.

Modos de uso Los aditivos se dosifican hasta en un 5% del peso de la mezcla y comúnmente son usados entre el 0.1 % y 0.5 % del peso del cemento. La utilización de aditivos no debería, con toda objetividad ser subestimada o menospreciada. El efecto deseado y su uso lo describen los propios fabricantes pero algunos son desconocidos incluso por ellos, por lo que es importante que antes de su uso se realicen pruebas a fin de constatar las propiedades del material. El uso del aditivo debe incluirse en el diseño de mezcla de concreto.

Normalización Las normas del ASTM que les sirven de antecedentes, normalizan los aditivos de acuerdo a la función que cumplen en el concreto. En la Comunidad Europea las normas CEN normalizan los aditivos químicos según sean aplicados a pastas de cemento, morteros, concretos y concreto proyectados. Existen muchos otros tipos de aditivos, aún no normalizados, que tienen un nicho en el mercado. La introducción de los aditivos químicos en el mercado de la construcción se efectúo en la década de los cincuenta, de manera lenta pero progresiva debido a la actitud conservadora de muchos organismos como el Bureau o Reclamation, en los EE.UU. La actividad de los

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aditivos fue presentada inicialmente como algo misterioso y los productores aparecían como modernos alquimistas. Los vendedores no conocían el producto de base del material que ofrecían. Sin embargo los procesos eran simples, utilizando subproductos de la industria petrolera o subproductos industriales, como los lignosulfonatos brutos sin mayor eliminación de azúcares, provenientes de la fabricación del papel por vía química. La rápida introducción de los aditivos en el mercado de la construcción motivó la atención de investigadores, registrándose los primeros eventos técnicos, entre ellos debemos señalar: el ''Internacional Symposium on Admixtures for Mortar and Concrete", Brussels, 1967, RILEM. También la primera y segunda ''internacional Conference on Superplasticizers in Concrete", de 1978 y 1981 organizado por ACI-CANMET. "Symposium on Superplasticizers in Concrete" Washington, D.C. 1978. Además, aparecen numerosos artículos técnicos en el Journal del ACI y en la revista Zement Kaip Gips. Es en este período que se afirma el conocimiento científico del comportamiento de los aditivos en el concreto. Paralelamente se ha producido un proceso de concentración en la industria de aditivos, con inversión en investigación, desarrollo, procesos tecnológicos y control do calidad para satisfacer los requerimientos del usuario Las primeras normas ASTM se dieron en 1962 para los siguientes tipos de aditivos: • Reductores de agua (tipo A) • Retardadores de fraguado (tipo B) Aceleradores de fraguado y resistencia temprana (tipo C) • Reductores de agua y retardadores (tipo D) • Reductores de agua y aceleradores (tipo E) En Perú los aditivos químicos se introducen a fines de la década del 50', en un mercado restringido. La primera norma nacional de aditivos corresponde al año de 1981 y se basa en la norma ASTM de 1969 comprendiendo los tipos A,B,C,D, y E Los requerimientos de estas normas se refieren a la performance de los concretos con aditivos, especificando su desempeño en trabajabilidad, deformación y resistencia. Los constituyentes principales fueron, básicamente los siguientes:

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Los ácidos lignosulfonatos y sus sales. Los ácidos hidroxicarboxílicos y sus sales. Las modificaciones y derivados de los elementos precitados Los lignosulfonatos son materiales complejos obtenidos del proceso de producción de pulpa de papel de la madera. Los ácidos hidroxicarboxílicos tienen en su molécula grupos hidroxilos y carboxilos. Estos productos tienen diferentes empleos industriales, en productos de farmacia. Los aditivos reductores de agua y acelérenles generalmente han consistido en lignosulfonatos con reducidas adiciones de cloruro de calcio o formato de calcio. Estos cinco tipos de aditivos son empleados cuando permiten cumplir los requerimientos especificados a menor costo. También cuando es necesario suplir las deficiencias de los materiales disponibles. Generalmente se evalúa previamente la posibilidad de obtener el comportamiento requerido modificando el diseño de mezclas, evaluando la opción más favorable económicamente. El gráfico siguiente expresa las diferentes alternativas para modificar la resistencia y trabajabilidad del concreto con aditivos o con modificaciones de diseño de mezclas.

Aditivos de Segunda Generación En la década del 60, especialmente por el desarrollo del concreto premezclado, se llevaron a cabo investigaciones para una nueva generación de aditivos con elevados niveles de

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reducción de agua en las mezclas de concreto, que fueron denominados superplastificantes o aditivos reductores de agua de alto rango. En Alemania se estudió la aplicación de superplastificantes en base a las sales de formaldehído-melam Inda sulfonato, productos que inicialmente se encontraban en el mercado para otros usos industriales, que luego tuvieron gran desarrollo en la industria del premezclado. Paralelamente en Japón se investigaron productos a base de sales de formaldehido naftaleno sulfánicos, que fueron empleados intensamente en Estados Unidos, especialmente en concretos de alta resistencia. Los aditivos llamados de segunda generación fueron normalizados por ASTM en 1970, incluyéndolos como tipos E y G en la norma de aditivos químicos; con propiedades de actuar como reductores de agua y como retardadores de fraguado. A diferencia de los reductores de primera generación, que permiten una reducción del contenido de agua al 95%, ¡os reductores de alto rango llegan al 88% como mínimo. Cabe señalar que las normas ASTM tienen un carácter do performance mientras que las normas de la Comunidad Europea tienen además especificaciones prescriptivas, como son la homogeneidad, el color, la densidad relativa, el contenido del extracto seco, el valor del PH. En la actualidad una tercera generación de aditivos se introduce rápidamente, solucionando el problema de la pérdida de asentamiento con el tiempo, que afectaba al concreto premezclado, en especial en regiones cálidas A nuestro juicio- los siguientes criterios en la selección y uso de aditivos químicos son pertinentes: Establecer cuál es la característica principal del concreto que es modificada por el aditivo, cuales son las características secundarias que son modificadas en menores medidas y cuáles son los parámetros a controlar, por eventuales desarreglos que pudieran presentarse. Conocer el tipo de constituyente básico del aditivo para aprovechar la experiencia y las investigaciones existentes. De ser necesario recurrir al análisis de infrarrojo (que prescribe la norma para el control de homogeneidad) que permite identificar el producto.

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En los casos de aditivos reductores de agua, con función de acelerar o retardar el fraguado. (Especialmente en los del tipo de alto rango) vieron evaluar la compatibilidad del aditivo con el cemento utilizado, al efecto debe tenerse en cuenta que los cementos varían la composición de sus constituyentes mineralógicos, aluminato y el silicato tricálcicos y los álcalis solubles.

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Agua El agua es un componente esencial en las mezclas de concreto y morteros, pues permite que el cemento desarrolle su capacidad ligante.

Para cada cuantía de cemento existe una cantidad de agua del total de la agregada que se requiere para la hidratación del cemento; el resto del agua solo sirve para aumentar la fluidez de la pasta para que cumpla la función de lubricante de los agregados y se pueda obtener la manejabilidad adecuada de las mezclas frescas. El agua adicional es una masa que queda dentro de la mezcla y cuando se fragua el concreto va a crear porosidad, lo que reduce la resistencia, razón por la que cuando se requiera una mezcla bastante fluida no debe lograrse su fluidez con agua, sino agregando aditivos plastificantes. El agua utilizada en la elaboración del concreto y mortero debe ser apta para el consumo humano, libre de sustancias como aceites, ácidos, sustancias alcalinas y materias orgánicas. En caso de tener que usar en la dosificación del concreto, agua no potable o de calidad no comprobada, debe hacerse con ella cubos de mortero, que deben tener a los 7 y 28 días un 90% de la resistencia de los morteros que se preparen con agua potable. Algunas de las sustancias que con mayor frecuencia se encuentran en las aguas y que inciden en la calidad del concreto se presentan a continuación:

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· Las aguas que contengan menos de 2000 p.p.m. De sólidos disueltos generalmente son aptas para hacer concretos; si tienen más de esta cantidad deben ser ensayados para determinar sus efectos sobre la resistencia del concreto. · Si se registra presencia de carbonatos y bicarbonatos de sodio o de potasio en el agua de la mezcla, estos pueden reaccionar con el cemento produciendo rápido fraguado; en altas concentraciones también disminuyen la resistencia del concreto. · El alto contenido de cloruros en el agua de mezclado puede producir corrosión en el acero de refuerzo o en los cables de tensionamiento de un concreto pre esforzado. · El agua que contenga hasta 10000 p.p.m. De sulfato de sodio, puede ser usada sin problemas para el concreto. · Las aguas acidas con ph por debajo de 3 pueden crear problemas en el manejo u deben ser evitadas en lo posible. · Cuando el agua contiene aceite mineral (petróleo) en concentraciones superiores a 2%, pueden reducir la resistencia del concreto en un 20%. · Cuando la salinidad del agua del mar es menor del 3.5%, se puede utilizar en concretos no reforzados y la resistencias del mismo disminuye en un 12%, pero si la salinidad aumenta al 5% la reduccion dela resistencia es del 30%. El agua del curado tiene por objeto mantener el concreto saturado para que se logre la casi total hidratación del cemento, permitiendo el incremento de la resistencia. Las sustancias presentes en el agua para el curado pueden producir manchas en el concreto y atacarlo causando su deterioro, dependiendo del tipo de sustancias presentes. Las causas más frecuentes de manchas son: El hierro o la materia orgánica disuelta en el agua. El agua cumple con dos funciones vitales en el desarrollo del concreto, como agua de mezclado y la segunda como agua de curado. Para la primera, casi cualquier agua natural que pueda beberse, sin tener un sabor u olor notable pueden servir para el mezclado, ya que el agua cuando funciona como un ingrediente en la fabricación de la mezcla ocupa entre el 10 y 25 por ciento de cada metro cúbico producido. En general el agua que tenga como total menos de 2,000 ppm (partes por millón) de sólidos disueltos puede usarse satisfactoriamente para hacer concreto y tratar de evitar a toda costa que esté contaminada de sulfatos que son agresivos al cemento

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Si no tenemos cuidado en eliminar la impurezas excesivas contenidas en el agua de mezcla, pueden afectar no solo el tiempo de fraguado, la resistencia del concreto, la constancia de volumen, sino que a su vez pueden producir eflorescencia o corrosión del refuerzo.

Clasificación de agua (NMX C-122). TIPO DE AGUA

EFECTOS CON SU USO EN CONCRETO

Aguas puras

Acción disolvente e hidrolizante de compuestos

cálcicos del concreto. Aguas ácidas naturales Disolución cemento.

rápida

de

los

compuestos

del

Interrumpe las reacciones del fraguado de cemento. Aguas salinas

fuertemente En el curado, disolución de los componentes cálcicos del concreto

Aguas alcalinas

Produce acciones diferentes

nocivas

para

cementos

al aluminio.

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Aguas sulfatadas

Son agresivas para concretos fabricados con

cemento Pórtland. Aguas cloruradas

Producen una alta solubilidad de la cal.

Produce disolución en los componentes del concreto. Tienden a fijar la cal, formando hidróxido de magnesio Aguas magnesianas

y yeso insoluble.

En la mezcla, inhibe el proceso de fraguado del cemento. Aguas de mar

Producen eflorescencias. Incrementan la posibilidad de generar corrosión del acero de refuerzo.

Aguas recicladas

El concreto puede acusar los defectos propios del

exceso de finos. Aguas industriales

Por su contenido de iones sulfato, ataca cualquier

tipo de cemento. Aguas negras

Efectos imprevisibles.

Tabla 2.5 Clasificación del agua.

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También podemos encontrar aceites, algas e incluso azúcar en el agua de mezcla, por lo que describiremos a continuación el efecto que causan. El azúcar en pequeñas cantidades, de un 0.03 a 0.15 por ciento en peso del cemento retarda el fraguado del cemento y cuando aumenta a un 0.20 por ciento acelera el proceso de fraguado. La resistencia a los 7 días puede reducirse, y a los 28 días puede mejorarse, pero si tenemos un contenido del 0.25 por ciento de cantidad de azúcar o más en peso del cemento producen un rápido fraguado y una notable reducción en la resistencia a los 28 días. Cuando encontramos ocasionalmente aceite mineral (petróleo) que no este mezclado con aceites animales o vegetales, produce un efecto menor en el desarrollo de la resistencia que otros aceites. Pero si las concentraciones de aceite mineral superan el 2 por ciento en peso del cemento pueden reducir la resistencia del concreto en más del 20 por ciento. Las algas que se encuentran presentes en el agua de mezcla pueden causar una perdida excesiva de la resistencia al introducir una gran cantidad de aire en el concreto, o reduciendo la adherencia de este. Las algas también las podemos encontrar en los agregados, lo que dificultará la adhesión del agregado y la pasta de cemento sufrirá una reducción. Por lo tanto se considera que si el agua es clara y no tiene algún sabor pronunciado, puede ser usada como agua de mezclado o de curado para concreto, sin necesidad de mayores pruebas. Pero si el agua no procede de una fuente de suministro de agua potable, se puede juzgar su aptitud como agua para concreto mediante los requisitos físico-químicos contenidos en la Norma Oficial Mexicana NOM-C-122 (ASTM C-94).1

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Diseño de mezclas Es importante saber que se han realizado una gran cantidad de trabajos relacionados con los aspectos teóricos del diseño de mezclas de concreto, en buena parte se entiende que el diseño de mezcla es un procedimiento empírico, y aunque hay muchas propiedades importantes del concreto, la mayor parte de procedimientos de diseño están basados principalmente en lograr una resistencia a compresión para una edad determinada así como la manejabilidad apropiada para un tiempo determinado, además se debe diseñar Para unas propiedades que el concreto debe cumplir cuando una estructura se coloca en servicio. Una mezcla se debe diseñar tanto para estado fresco como para estado endurecido. Las principales exigencias que se deben cumplir para lograr una dosificación apropiada en estado fresco son las de manejabilidad, resistencia, durabilidad y economía.

Manejabilidad Es importante que el concreto se diseñe con la manejabilidad adecuada para la colocación, esta depende principalmente de las propiedades y características de los agregados y la calidad del cemento. Cuando se necesita mejorar las propiedades de manejabilidad, se puede pensar en incrementar la cantidad de mortero. Es fundamental la comunicación entre el diseñador, el constructor y el productor de concreto con el propósito de asegurar una buena mezcla de concreto. Una adición de agua en la obra es la peor solución para mejorar la manejabilidad del concreto, es totalmente contraproducente para la calidad del producto.

.RESISTENCIA Y DURABILIDAD DEL CONCRETO

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Diseño de mezcla para pavimento rígido en concreto. El concreto es diseñado para una resistencia mínima a compresión. Esta especificación de la resistencia puede tener algunas limitaciones cuando se especifica con una máxima relación agua cemento y se condiciona la cantidad de material cementante. Es importante asegurar que los requisitos no sean mutuamente incompatibles. O en algunos casos la relación agua/material cementante se convierte en la características mas importante por tema de durabilidad. En algunas especificaciones puede requerirse que el concreto cumpla con ciertos requisitos de durabilidad relacionados con congelamiento y deshielo, ataques químicos, o ataques por cloruros, casos en los que la relación agua cemento, el contenido mínimo de cemento y el uso de aditivos se convierten en pieza fundamental para el diseño de una mezcla de concreto. Esto nos lleva a tener presente que una mezcla perfecta o diseñada bajos los criterios de durabilidad no producirá ningún efecto si no se llevan a cabo procedimientos apropiados de colocación, compactación acabado, protección y curado.

La economía de en las mezclas de concreto El costo de la elaboración de una mezcla de concreto está constituido básicamente por el costo de los materiales, equipo y mano de obra. La variación en el costo de los materiales se debe a que el precio del cemento por kilo es mayor que el de los agregados y de allí, que la proporción de estos últimos minimice la cantidad de cemento sin sacrificar la resistencia y demás propiedades del concreto. La diferencia en costo entre los agregados generalmente es secundaria; sin embargo, en algunas localidades o con algún tipo de agregadoespecial pueden ser suficientes para que influya en la selección y dosificación. El costo del agua usualmente no tiene ninguna influencia, mientras que el de los aditivos puede ser importante por su efecto potencial en la dosificación del cemento y los agregados. El costo de la mano de obra depende de la trabajabilidad de la mezcla y de los métodos de colocación y compactación. Una mezcla poco trabajable con un equipo de compactación deficiente aumenta los costos de mano de obra También la economía de un diseño de mezcla se debe contemplar el grado de control de calidad que se espera en la obra. El concretotiene una variabilidad tanto la calidad de los materiales, la producción y las acciones que se ejecutan en la obra. En obras pequeñas “sobre diseñar” el concreto puede resultar económico entre comillas pero en una obra muy grande de altos volúmenes de concreto se debe implementar un extenso control de calidad con el propósito de mejoran los costó y la eficiencia.

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Dosificación de una mezcla de concreto Las proporciones de la mezcla de concreto que cumpla con dichas características con los materiales disponibles, se logra mediante el sistema de prueba y error o el sistema de ajuste y reajuste. Dicho sistema consiste en preparar una mezcla de concreto con unas proporciones iniciales y calculadas por diferentes métodos. A la mezcla de prueba se le realizan los diferentes ensayos de control de calidad como asentamien to, pérdida de manejabilidad, masaunita ria, tiempos de fraguado y resistencia a la compresión. Estos datos se comparan con la especificación y si llegan a ser diferentes o no cumplen con la expectativa de calidad se reajustan las cantidades, se elabora nuevamente la mezcla que debe cumplir todos los ensayos de control de calidad, si nuevamente no cumple los requisitos exigidos es necesario revisar los materiales, el método del diseño y nuevamente otra mezcla de concreto hasta ajustar los requisitos exigidos por la especificación. Especímenes cilíndricos de concreto. Foto: Argos

Datos de los materiales De las propiedades de los materiales que se van a utilizar se debe conocer:  Granulometría  Módulo de finura de la arena  Tamaño máximo de la grava  Densidad aparente de la grava y de la arena  Absorción del agrava y de la arena  Masa unitaria compacta de la grava  Humedad de los agregados inmediatamente antes de hacer las mezclas  Densidad del cemento

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Proceso para el diseño de mezclas de concreto 1. Estudio de las especificaciones de la obra 2. Definición de la resistencia Compresión/flexión 3. Elección del asentamiento 4. Determinar TM – TMN 5. Estimación cantidad de aire 6. Estimación contenido de agua 7. Definir relación agua/material cementante 8. Contenido de material cementante 9. Verificar las granulometrías de los agregados 10. Estimación de agregado grueso 11. Estimación de agregado fino 12. Ajuste por humedad 13. Ajuste del diseño de mezcla Los métodos de diseño de mezclas de concreto van desde los analíticos experimentales y empíricos, hasta volumétricos, todos estos métodos han evolucionado y ha llevado a procedimientos acordes con las necesidades de los proyectos y se han desarrollado algunas guías ya normalizadas para darle cumplimiento a la calidad del concreto en la obras.

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Métodos Los métodos para la dosificación del concreto tienen como finalidad encontrar las proporciones adecuadas de cada uno de los materiales componentes que integran la mezcla para satisfacer los requerimientos específicos de cada proyecto. El cálculo teórico de las proporciones en que hay que mezclar los componentes deben ser comprobadas con antelación experimentalmente en el laboratorio para que la puesta en obra resulte de la manera esperada. Esto debido a que ningún método de dosificación puede tener en cuenta la gran cantidad de factores que influyen en las propiedades del concreto a obtener.

No existe un método único de dosificación sino que, dependiendo de las condiciones que deba cumplir el concreto, el ingeniero puede elegir entre los muchos existentes. Los resultados que se consigan serán satisfactorios cuando se haya elegido adecuadamente el tipo de concreto y cuando se hayan realizado los ajustes mediante las mezclas de prueba en el laboratorio. En este artículo explicaremos algunos de los métodos que existen para la dosificación de concretos.

Las dosificaciones se basan en los siguientes tres tipos: Dosificación del concreto según la mezcla de sus componentes en volumen y en función de la cantidad de cemento que se necesite por m3; la dosificación por peso de sus componentes, partiendo de una cantidad fija de cemento por m3; y la dosificación en razón a las resistencias requeridas del concreto a los 7, 14, 28 y eventualmente 56 días de edad del concreto.

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Dosificación del concreto según la mezcla de sus componentes en volumen Este tipo de dosificación es el método más antiguo y cómodo. Generalmente es utilizado en pequeñas obras donde la escasez de medios obliga a realizar mezcla manual y en obra. Para este método existen algunas tablas proporcionadas por cementeras que pueden utilizarse para la mezcla, las cuales permiten calcular de manera sencilla la cantidad de materiales necesarios, con el fin de prever la cantidad de material requerido para el conjunto o volumen de concreto que requiera la obra.

Métodos de dosificación basados en el contenido de cemento Dentro de esta clasificación encontramos: 

Método de Fuller: Está indicado para elementos con baja densidad de refuerzo donde se empleen agregados redondeados, con un tamaño máximo de 70 mm y una cantidad mínima de cemento de 300 kg/m3. Con base en estas características, la dosificación de los agregados se determina por una curva de referencia (parábola de Gessner), la cual representa una granulometría continu a, y su empleo favorece la total adherencia entre los agregados y el cemento, lo que ayuda a obtener una

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

buena trabajabilidad y densidad del conjunto. . Método de dosificación mediante la fórmula de Bolomey: Dosificar por Bolomey constituye un perfeccionamiento de la ley de Fuller ya que, aunque los datos para realizar el cálculo sean los mismos, se trata de obtener un concreto con base en sus resistencias, consistencia de la masa y forma de los agregados (redondeados o angulares). El método está indicado para elementos que requieren grandes cantidades de concreto (por ejemplo, presas), exigiendo calcular con mucho cuidado la curva granulométrica y los porcentajes de finos que deben intervenir, como también la cantidad de cemento que se debe utilizar. Para ambos métodos, la cantidad de agua se elige de acuerdo con el tipo de agregado utilizado, su tamaño máximo y la consistencia que deba tener el concreto. Si los concretos serán colocados mediante equipos de bombeo o en secciones estrechas, es conveniente emplear mezclas de consistencia blanda. Si se van a consolidar por vibración, la consistencia más adecuada es la plástica y si la consolidaciónserá mediante vibración manual e incluso compresión, puede emplearse consistencia seca.

Métodos de dosificación basados en la resistencia a compresión Esta clasificación incluye los siguientes métodos: 

Método ACI para concreto convencional:  Es el más conocido y ampliamente usado. Este método parte de la resistencia que debe tener el concreto, siendo adecuado para cualquier tipo de obra realizada con este material. Según el tipo de construcción en que se vaya a emplear el concreto, la consistencia debe ser medida mediante el cono de Abrams y cumplir con los requisitos mínimos de la norma. La cantidad de agua a utilizar en el concreto estará en función de la consistencia que este deba tener, del tamaño máximo, forma y granulometría de los agregados, teniendo también en cuenta la influencia por la cantidad de aire incorporado y siendo independiente de la cantidad de cemento empleada. De este modo, se debe calcular la relación agua/cemento para la mezcla que debe emplearse con el fin de conseguir las diferentes resistencias a compresión a los 28 días, medidas en los cilindros de prueba. La cantidad de cemento se deduce al

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conocer la relación agua/cemento y la cantidad de agua de mezclado. La cantidad de agregado grueso se determina mediante ensayos de laboratorio y el contenido de agregado fino mediante ensayos de volúmenes específicos o de pesos del agregado.



Método de la Peña: Este método de dosificación por resistencia se aplica en concretos estructurales de edificios, pavimentos, canales, depósitos de agua, puentes, etc., partiendo de un contenido de 300 kg/m3 de cemento y cuando las condiciones de ejecución puedan estimarse como buenas. Conociendo la resistencia media, bien sea directamente o a través de la resistenciacaracterística, se determina la relación agua/cemento. Este método considera como tamaño máximo del agregado al de la abertura del tamiz más pequeño de la serie empleada que retenga menos del 25% de la fracción más gruesa del mismo. La consistencia del concreto depende de las características de los medios de puesta en obra. Generalmente, en estructuras vibradas se emplean las consistencias secas y plásticas, aunque si los concretos se van a colocar en obra por bombeo, pueden emplearse las blandas.

Conclusión La dosificación de una mezcla de concreto es una de las etapas fundamentales en la obra, por tal motivo debe cumplir todos sus requerimientos. Es conveniente elegir el método de cálculo que más se acomode, con el fin de garantizar la calidad, resistencia y desempeño del material en la obra. Los métodos de diseño de mezclas de concreto han evolucionado y han llevado a diferentes procedimientos. Es recomendable empaparse del tema a fondo y consultar las guías ya normalizadas para dar cumplimiento a cada uno de ellos.

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Normativas ACI

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Pruebas en el Concreto Fresco y Concreto Endurecido

Descripción: AMIC ofrece condiciones especiales para la elaboración de pruebas con las que cuenta nuestro laboratorio. Concreto fresco Pruebas disponibles: 

Revenimiento



Elaboración de especímenes para determinar la resistencia a la compresión (f’c)



Módulo de Ruptura (MR)

Concreto edurecido:  Extracción y ensaye de Núcleos de Concreto 

Ensaye a compresión



Módulo de ruptura



Módulo elástico

Beneficios: Contamos con personal ampliamente capacitado, instalaciones (cuarto de curado, laboratorio) y equipo (muestreo, transportación, ensaye) de acuerdo a normas aplicables. Ello nos ayuda a contar con muestras confiables y por ende a optimizar costos de producción, correcciones a diseños de mezcla, identificar posibles desviaciones, verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto para el proyecto, monitoreo del control de calidad del concreto.

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AMIC cuenta con un prestigio construido con calidad y servicio desde 1958. CONCRETO FRESCO  NMX-C-156-ONNCCE-2010: Determinación del revenimiento. por varillado). 

NMX-C-159-ONNCCE-2004: Elaboración y curado en laboratorio de especímenes (solo método de compactación por varillado).



NMX-C-160-ONNCCE-2004: Elaboración y curado en obra de especímenes (solo método de compactación por varillado).



NMX-C-161-ONNCCE-1997: Muestreo de concreto fresco.

CONCRETO ENDURECIDO  NMX-C-083-ONNCCE-2002: Determinación de la resistencia a la compresión (solo especímenes de 15 cm X 30 cm). 

NMX-C-109-ONNCCE-2010: Cabeceo de especímenes con mortero de azufre (solo especímenes de 15 cm X 30 cm).



NMX-C-128-1997-ONNCCE: Módulo de elasticidad estático (solo especímenes de 15 cm X 30 cm).

Contamos con personal técnico capacitado (laboratoristas, muestreadores) para laborar en tus plantas de concreto u obras de tiempo completo. 1. Nuestro laboratorio en el área de FUERZA te ofrece calibración y mantenimiento preventivo de máquinas de ensayo con capacidad de hasta 120 t, contamos con equipo patrón con trazabilidad ante el CENAM. 2. Nuestro laboratorio en el área de MASA te ofrece calibración de básculas de agregados, cemento, agua y calibración de básculas y balanzas de laboratorio de concreto con capacidad de hasta 150 kg, contamos con equipo patrón con trazabilidad ante el CENAM. El laboratorio de AMIC está trabajando para que en un corto plazo te ofrezca la calibración de básculas con certificación ante la ema. 3. Asesorías sobre Tecnología del Concreto en General, asesoría para producir concretos especiales. Actualización de tu personal técnico, laboratoristas, personal de campo, en método de prueba de concreto. 4. Venta de mortero para cabeceo de especímenes, resistencia normal de 350 kg/cm2 y resistencia de 550 kg/cm2.

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Temas especiales de concreto

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Referencias http://blog.360gradosenconcreto.com/historia-del-concreto/

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http://www.imcyc.com/revista/1998/junio/adregados.htm http://blog.360gradosenconcreto.com/tipos-de-agregados-y-su-influencia-en-el-diseno-demezcla-del-concreto/ http://ingecivilcusco.blogspot.mx/2009/07/aditivos-aspectos-generales.html http://elconcreto.blogspot.mx/search/label/El%20Agua%20del%20Concreto http://blog.360gradosenconcreto.com/diseno-de-mezclas-de-concreto-conceptos-basicos/ https://www.academia.edu/4010257/Dise%C3%B1o_de_mezclas_por_el_m%C3%A9todo _del_ACI http://blog.360gradosenconcreto.com/metodos-la-dosificacion-mezclas-concreto/ file:///C:/Users/Escarlett%20Mariane/Downloads/El%20concreto%20y%20otros%20materi ales%20para%20la%20construcci%C3%B3n%20[Libro].pdf

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