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• Angela Thalia Maguiña Calvo

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INTRODUCCION

Desde sus inicios los hombres han buscado mejoras en las técnicas y en los materiales de construcción de sus viviendas y edificios, empezando desde simples chozas con estructuras de palos, hasta las innovaciones y distintos tipos del concreto. En términos generales, el concreto es una mezcla homogénea de varios componentes en diversas proporciones que se combinan a mano o en mezcladoras mecánicas, para producir un compuesto moldeable y que al endurecer o fraguar, forma un todo compacto como “piedra artificial” que después de cierto tiempo adquiere resistencias a esfuerzos de compresión. El concreto ha sido la clave de la construcción de las grandes metrópolis del mundo, desde sus inicios rudimentarios en el Imperio Romano, hasta sus inicios modernos en Inglaterra con el faro de Smeaton en 1774. La importancia del concreto en la construcción recae en varias de sus capacidades y cualidades como elemento de construcción de estructuras. Desde su capacidad de adaptarse a casi cualquier forma, su gran resistencia y su capacidad de trabajar a compresión, entre muchas otras capacidades hacen del concreto uno de los materiales primordiales en la construcción; desde las pequeñas, como las casas-habitación, hasta las más grandes, como edificios de oficinas y rascacielos. El concreto ofrece una gran resistencia a las fuerzas de compresión, pero igual que estas una resistencia moderada a la flexión y a la tracción, es decir a doblarse o a estirarse. Para mejorar la resistencia a estas dos últimas se combina con una materia más dúctil y resistente como lo es el acero, la integración del concreto y el acero es lo que llamamos concreto reforzado. El concreto se usa en vigas, columnas, pavimentos cimentaciones, muros pantalla, muros de contención, represas, reproducción de tuberías, postes, adoquines, bloques estructurales para mampostería, en fin, hay una gran variedad de usos a los cuales se destina.

1. ANTECEDENTES 1.1 ANTECEDENTES INTERNACIONALES Actualmente se han desarrollado importantes proyectos a nivel mundial cuyo éxito está ligado a la implementación de las más avanzadas tecnologías en materiales de construcción. Destaca, por ejemplo, la construcción del Túnel San Gotardo (Suiza), considerado como más largo del mundo con 57 km de longitud. El túnel, que une las ciudades de Zúrich y Milán, representa el epítome de la construcción de túneles gracias al desarrollo de soluciones a la medida enfocadas a garantizar tanto vida útil como seguridad estructural. Durante su construcción, se utilizaron más de 2.3 millones de m3 de concreto de alto desempeño para cumplir con los más altos requisitos de durabilidad, logística y eficiencia. En el futuro, el uso de concretos de ultra alto desempeño (UHPC por sus siglas en inglés) representará un parteaguas para la construcción de proyectos de infraestructura. La tecnología de los UHPC permite soportar hasta ocho veces más compresión y son 50% más flexibles y dúctiles que las mezclas de concreto convencional. Así mismo, presentan propiedades de impermeabilidad y moldeabilidad únicas. Además, sus propiedades lo posicionan como una alternativa a otros materiales de construcción. Estas características están enfocadas a mejorar de manera sustancial la vida útil de las estructuras, el uso eficiente de recursos, la reducción significativa de los costos de operación y mantenimiento; fomentando además la edificación sustentable.

1.2 ANTECEDENTES NACIONALES Los materiales aglomerantes o cementantes en el Perú datan del siglo XVI, en la Colonia, en la que los españoles implantan los conocimientos técnicos europeos a Lima. Y a medida que el auge y la riqueza del virreinato del Perú crecen también lo hacen en gran medida las edificaciones y el ornato de las ciudades, motivando el empleo de materiales y técnicas más elaboradas, en las construcciones coloniales, generalmente de dos pisos, los cimientos eran de piedra grande de río amarradas y con mezcla de cal y arena lo que se denominaba el calicanto.

2. JUSTIFICACION La importancia del presente trabajo de investigación, radica en poder realizar un optima investigación sobre el concreto fresco y endurecido debido a que es un material de construcción tan popular para exteriores. Ya sea que adquiera la forma de un camino de entrada amplio hacia una casa moderna, un paso vehicular semicircular frente a una residencia, o una modesta entrada delantera, el concreto proporciona solidez y permanencia a los lugares donde vivimos. En la forma de caminos y entradas, el concreto nos conduce a nuestro hogar, proporcionando un sendero confortable hacia la puerta. Además de servir a nuestras necesidades diarias en escalones exteriores, entradas y caminos, el concreto también es parte de nuestro tiempo libre, al proporcionar la superficie adecuada para un patio. El concreto de uso común, o convencional, se produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que genéricamente se designa como aditivo, Al mezclar estos componentes y producir lo que se conoce como una revoltura de concreto, se introduce de manera simultánea un quinto participante representado por el aire. La mezcla intima de los componentes del concreto convencional produce una masa plástica que puede ser moldeada y compactada con relativa facilidad; pero gradualmente pierde esta característica hasta que al cabo de algunas horas se torna rígida y comienza a adquirir el aspecto, comportamiento y propiedades de un cuerpo sólido, para convertirse finalmente en el material mecánicamente resistente que es el concreto endurecido. La representación común del concreto convencional en estado fresco, lo identifica como un conjunto de fragmentos de roca, globalmente definidos como agregados, dispersos en una matriz viscosa constituida por una pasta de cemento de consistencia plástica. Esto significa que en una mezcla así hay muy poco o ningún contacto entre las partículas de los agregados, característica que tiende a permanecer en el concreto ya endurecido.

3. OBJETIVOS 1.3 OBJETIVO GENERAL 

Conocer los tipos de concreto y sus respectivas características.

1.4 OBJETIVOS ESPECIFICOS

 Conocer las características del concreto fresco.  Conocer las características del concreto endurecido.  Conocer los usos y aplicaciones del concreto endurecido.

4. MARCO TEORICO

CONCRETO 4.1 DEFINICION El concreto es una mezcla de dos compuestos principales: agregados pétreos y pasta. La pasta se compone de material cementante (principalmente cemento pórtland) y agua, a ésta se le unen la arena y grava. Esto crea una masa similar a una roca, a través del endurecimiento de la pasta por reacción química del cemento con el agua.

4.2 COMPONENTES DEL CONCRETO 4.2.1 CEMENTANTES Durante la calcinación, en la fabricación del clinker de cemento pórtland, el óxido de calcio se combina con los componentes ácidos de la materia prima para formar cuatro compuestos fundamentales (silicato tricálcico, silicato dicálcico, aluminato tricálcico y ferroaluminato tetracálcico) que constituyen el 90% del peso del cemento. También se encuentran presentes yeso y otros materiales. Los cementos pórtland son cementos hidráulicos (ASTM C-150) que están compuestos principalmente de silicatos de calcio (tabla 1.1) TABLA 1.1 COMPONENTES DEL CEMENTO PÓRTLAND Nombre del Componente

Composición del Oxido

Abreviación

(Alita) Silicato tricálcico 40-60%

3CaO.SiO2

C3S

(Belita) Silicato dicálcico 20-30%

2CaO.SiO2

C2S

(Celita) Aluminato tricálcico 7-14%

3Ca O.Al2O3

C3A

(Ferrita) Ferroaluminato tetracálcico 5-12%

4CaO.Al2O3.Fe2O3

C4AF



El silicato tricálcico, C3S, se hidrata y endurece rápidamente y es responsable en gran

medida del fraguado inicial y de la resistencia temprana. En general la resistencia temprana del concreto de cemento pórtland es mayor con porcentajes superiores de C3S. 

El silicato dicálcico, C2S, se hidrata y endurece lentamente y contribuye en gran parte al

incremento de resistencia a edades mayores de una semana. 

El aluminato tricálcico, C3A, libera una gran cantidad de calor durante los primeros días

de hidratación y endurecimiento. También contribuye levemente al desarrollo de la resistencia temprana. El yeso, que se agrega al cemento durante la molienda final, retrasa la velocidad de hidratación del C3A. Sin el yeso, un cemento fraguaría rápidamente. Los cementos con bajos porcentajes de C3A son particularmente resistentes a los suelos y aguas que contienen sulfatos. 

El ferroalumnato tetracálcico, C4AF, reduce la temperatura de formación del clinker,

ayudando por tanto a la manufactura del cemento. Se hidrata con cierta rapidez, pero contribuye mínimamente a la resistencia. La mayoría de los efectos de color se debe al C4AF y a sus hidratos.

PROCESO DE FABRICACION DEL CEMENTO El proceso de fabricación consiste esencialmente en moler las materias primas hasta reducirlas a un polvo muy fino, mezclarlas íntimamente en proporciones predeterminadas calcinarlas en un horno rotatorio a una temperatura cerca de 1,400ºC (2,550 ºF) y al fundirse parcialmente se convierte en clinker.

Fig. 1.5 Clinker de cemento pórtland

El clinker se enfría y muele finamente, se le agrega yeso (ayuda a controlar el tiempo de fraguado, las propiedades de contracción por secado y el desarrollo de la resistencia) y el producto resultante es el cemento pórtland utilizado a través del mundo. En el siguiente esquema se presenta en forma resumida el procedimiento de fabricación del cemento, desde la explotación de materia prima hasta su comercialización:

CLASIFICACION DEL CEMENTO CEMENTOS PORTLAND NTP 334.090 –ESPEJO DE LA ASTM C 150 CLINKER + YESO No

DENOMINACION

1

TIPO I

De uso general

2

TIPO II

3

TIPOII(MH)

4

TIPO III

5

TIPO IV

6

TIPO V

De uso general, específicamente cuando se desea moderada resistencia a los sulfatos. De uso general, específicamente moderado calor de hidratación. Cuando se requiere alta resistencia inicial Cuando se desea bajo calor de hidratación Para emplearse cuando se desea alta resistencia a los sulfatos

CARACTERISTICAS ESPECIALES

CLINKER + YESO + ADICIÓN MINERAL ADICIÓN MINERAL: Materiales inorgánicos que se incorporan al cemento o al concreto, con el fin de mejorar sus propiedades. PRINCIPALES ADICIONES: a)

Puzolanas. - Materia esencialmente silicosa que finamente dividida no posee ninguna

propiedad hidráulica, pero posee constituyentes (sílice - alúmina) capaces, a la temperatura ordinaria, de fijar el hidróxido de cal para dar compuestos estables con propiedades hidráulicas

b) Escoria de Alto Horno. - Material no metálico formado por silicatos y otras bases producto de la fusión del hierro en un alto horno. c) Fillers. - en especial si es muy fino y es calizo, así como la optimización de todos los componentes del mismo. Esta compacidad no sólo mejora las características resistentes, sino que influye positivamente en la durabilidad del hormigón.

N

DENOMINACION

CARACTERISTICAS ESPECIALES

o

4.2.2

1

TIPO IP

Cemento Puzolánico (15%-40%)

2

TIPO IPM

3

TIPO IS

Cemento Puzolánico Modificado (menos de 15%) Cemento de Escoria (25%-70%)

4

TIPO ICo

Cemento Compuesto (hasta 30%)

5

TIPO IL

Cemento Calizo

6

TIPO IT

Cemento Ternario (dos adiciones)

ARENA

Se llama arena al material granular fino (generalmente menor de 6 mm-1 /4" de diámetro que resulta de la desintegración natural de la roca o de la trituración de areniscas. Lo esencial en una buena arena para elaborar concreto es que sea limpia, que esté bien granulada y que sus granos sean duros y resistentes. Limpieza La arena debe ser limpia, porque si contiene partículas de arcilla, tierra u otros materiales extraños el cemento

no se adherirá

bien a ella.

Sin una unión perfecta el concreto resultará

poco

resistente. Prueba de limpieza Algunas veces, para probar la arena sucia, se debe restregar una poca con la mano y observar la mancha que deja. Una prueba mejor para determinar la cantidad de tierra o arcilla consiste en agitar un puñado de arena en un vaso con agua, donde al sentarse la tierra o arcilla forma una capa separada de la arena. Si el vaso consta de divisiones, será fácil ver la proporción de tierra en el agregado, para lo cual se deben comparar los gruesos de la capa de tierra con la que forma la arena. Si el espesor del sedimento arriba de la arena es mayor del 70/o del espesor de la arena, se debe rechazar (esta prueba también se aplica grava).

para determinar el contenido

de tierra en la

En trabajos

pequeños, una manera

fácil de limpiar la arena es la siguiente:

en una batea de

aproximadamente 3m de largo que se construye fácilmente con tablas, se coloca la arena en el recipiente y, mientras se agita con suavidad se hace correr agua a través de ésta. El líquido verterá por uno de los extremos. llevando las partículas

de tierra y la arena se quedará.

Graduación de la arena Si la arena está constituida por granos muy finos. la superficie total de todos éstos será mayor que para aquella formada por granos gruesos. En consecuencia. se necesitará

más

cemento para cubrirlos y más cuidado al efectuar la revoltura. Por tanto, la arena debe constar de partículas que varíen en tamaño. desde el más grueso hasta el más fino, pero de manera que predomine el grueso. Para sorprender la razón de esto, debe hacerse la consideración siguiente: si se amontonan las partículas de grava o piedra triturada (de 25 mm de diámetro habrá espacios o vacíos entre ellos; si se revuelven con piedra más chica, los vacíos se llenarán en parte, y si se añade arena gruesa, prácticamente quedarán Ilenos todos los vacíos entre las piedras. A su vez, si estos se llenan con granos de arena más finos, los vacíos se reducirán al mínimo y la cantidad de cemento necesaria para cubrir todas las partículas y llenar los vacíos disminuirá notoriamente y, edemas, resultará una masa de concreto más compacta y resistente. Tamaño de la arena Toda arena debe estar graduada desde 6 mm o menos y contener buena proporción de partículas grandes. En obras de importancia se deben remitir pruebas del material a un laboratorio competente, para que este determine si el contenido de arcilla, limo, partículas suaves y materias orgánicas, así como su granulometría, están dentro de los límites marcados por las especificaciones mínimas de control de calidad. Forma de la arena Frecuentemente, se especifica que la forma de la arena sea angular, es decir, que sus aristas sean agudas; sin embargo, en diversas pruebas se ha comprobado que los concretos elaborados con arena de partículas redondas dan buenos resultados, como aquellos en los cuales se ha utilizado arena formada por partículas angulares. En realidad, esta Ultima se encuentra rara vez, ya que prácticamente todas las arenas se han sometido al efecto de la erosión o al desgaste de su superficie, por lo cual estas constan de partículas redondeadas. En caso de emplear arena de rio, de lago o de mar, se debe tener cuidado de que sea gruesa y bien graduada. Frecuentemente, la objeción a estas arenas es que son de grano muy fino y están constituidas por partículas del mismo tamaño, así como que la sal que contiene la arena de mar retarda el fraguado y el endurecimiento del concreto. Sin embargo, la sal no produce efectos perjudiciales en su calidad, aun cuando causa eflorescencia o salitre en la superficie terminada, pero esto no es obstáculo para emplearla porque, de cualquier modo, la eflorescencia se podrá guitar si se raspa la superficie con un cepillo y luego se lava con agua caliente (en casos extremos, a la superficie se le puede aplicar una solución de ácido

clorhídrico, comúnmente llamado muriático. Cuando se emplee arena de mar, se debe tomar de regiones que no alcance la marea alta, porque así, además de no contener materias orgánicas ni generalmente toda clase de impurezas, esta lavada por Ia lluvia y no contiene sal.

4.2.3

AGREGADO GRUESO

La selección de los agregados gruesos es importante porque de su dureza y resistencia depende la fatiga a la compresión del concreto. El cemento en si no intenta añadir dureza al material porque su función solo consiste en unir. Muchas veces se atribuye al cemento el resultado de un mal trabajo, pero lo cierto es que un concreto de baja calidad siempre es el resultado de un agregado o mano de obra defectuosos. Al conseguir el agregado grueso, debe tenerse cuidado de que sea un material bien graduado y que contenga una proporción de partículas de todos los tamaños, desde el más grande permitido por la clase de obra por efectuar, hasta el más pequeño, que será aproximadamente de 6 mm de diámetro (tamaño grueso de la arena).

Requisitos del agregado grueso Un buen agregado grueso debe ser limpio, graduado, duro y, cuando la necesidad lo exija, resistente al fuego y sin arcilla, tierra o impurezas orgánicas por razones iguales a las indicadas al estudiar la arena. Además, debe ser graduado, para que tenga el menor ni. Mero de vacíos, y duro, para dar fuerza y resistencia. Si se requiere un concreto impermeable, es evidente que los agregados deben tener esta propiedad. En trabajos de importancia se debe enviar una prueba del material al laboratorio, para que se dictamine su densidad, el contenido de arcilla y limo, su graduación y su resistencia al desgaste.

Agregado grueso conveniente Los agregados que más se emplean son de roca dura e inalterable, como granito, basalto, caliza y, en general, toda piedra de No; con menos frecuencia se usan también el clinker y el cisco de coke. La grava, tal como proviene del banco o la tolva, contiene algo de arena, por lo que no se puede emplear solo como grave. En este caso, se debe cernir el material con una malla de 3/16" (num. 4), después de lo cual los materiales se podrán mezclar en las proporciones debidas.

Tamaño máximo del agregado Para el concreto reforzado, el agregado grueso debe estar graduado desde 1/2 cm hasta 2 cm. En el concreto simple, el diámetro de la partícula más grande del agregado grueso no debe ser mayor que una cuarta parte del espesor del concreto. En general, los tamaños máximos en los distintos concretos son: concreto a, 7 cm; concreto b, 5 cm; concreto c, 2.5 cm (caminos de 5 cm); concreto d, 2 cm; y concreto e, 1.5 cm Co menos si presenta un espesor muy delgado).

4.2.4

AGUA

El agua impura afecta las propiedades del concreto, por lo que se recomienda emplear agua potable. El agua de mar se puede utilizar, aunque retarda el fraguado.

4.3 IMPORTANCIA DEL CONCRETO La importancia del concreto en los proyectos de infraestructura radica en su versatilidad, desarrollo de tecnologías que lo han llevado a límites insospechados en su desempeño, usos y aplicaciones. Actualmente, es el material de construcción más ampliamente utilizado en el mundo con una producción mundial cercana a los 13,000 millones de m3 por año. Las ventajas que hacen del concreto un material imprescindible para la construcción de los grandes proyectos y le permiten responder ágilmente a los principales desafíos de la infraestructura son:  Capacidad de resistir una gran variedad de condiciones de exposición extremas durante su vida útil, gracias a su alta durabilidad y resiliencia.  Es un material local y de alta disponibilidad que puede ser fabricado en cualquier parte del mundo, lo que ayuda a optimizar los costos y reducir la huella de carbono.  Sus propiedades estéticas permiten innovaciones arquitectónicas y flexibilidad en su diseño. 

En aplicaciones de infraestructura (cimentaciones, túneles, etc.) el uso del concreto es insustituible.

4.4 NATURALEZA DEL CONCRETO El concreto es un material compuesto (tabla 1.1) formado por partículas de material granular grueso (agregados minerales o rellenador) embebidos en una matriz dura de material (cemento o ligante) que llena los espacios vacíos entre las partículas y burbujas manteniéndolas juntas.

Tabla 1.1 Definiciones para el concreto.

1.

CONCRETO

Concreto de cemento Portland

= Rellenador

+ Ligante

= Agregado (fino + grueso) + Pasta de cemento

Mortero

= Agregado fino

+ Pasta

Pasta

= Cemento

+ Agua

Los agregados pueden ser obtenidos de diferentes tipos de materiales, sin embargo, principalmente hacemos uso de los materiales naturales, comúnmente rocas. Estos son esencialmente materiales inertes los cuales, por conveniencia, son separados en una fracción gruesa y en una fracción fina.

Similarmente el cemento puede ser formulado a partir de diferentes composiciones químicas. Cemento es un nombre genérico que puede ser aplicado a cualquier material ligante. Por lo tanto, deben ser utilizados descriptores para calificar al cemento cuando nos referimos a un cemento específico.

4.5 TIPOS DE CONCRETO 4.5.1

CONCRETO FRESCO

4.5.1.1 DEFINICIÓN Suele llamársele así a la etapa del concreto que abarca, desde que todos los materiales, incluyendo el agua, del concreto han sido mezclados hasta que el concreto ha sido colocado en su posición final y se ha dado el acabado superficial y el curado inicial. 4.5.1.2 CARACTERÍSTICAS TRABAJABILIDAD La principal propiedad del concreto en estado fresco es la que se designa como “Trabajabilidad” y que de acuerdo con el Comité ACI 116, es “aquella propiedad del mortero o del concreto recién mezclado que determina la facilidad y homogeneidad con que puede ser mezclado, transportado, colocado, compactado y acabado”. Ante la vaguedad de esta definición, y el hecho de que el concepto es muy amplio e involucra aspectos del concreto fresco relacionado con todas las operaciones que se realizan con este, no se ha llegado a establecer un procedimiento único y confiable para medir la Trabajabilidad de las mezclas de concreto. Por ello ha sido necesario acudir a otras propiedades del concreto fresco como el revenimiento o “slump”, que es una característica propia de cada mezcla de concreto, que se evalúa directamente, con relativa facilidad y exactitud, y que permite juzgar su habilidad para comenzar a fluir exclusivamente por fuerzas de gravedad. SEGREGACION Se entiende por segregación a la separación de diferentes componentes de una mezcla fresca con tamaño y composición heterogénea, es decir es la descomposición mecánica del concreto fresco en sus partes constituyentes cuando el agregado grueso se separa del mortero. Las partículas mayores suelen ubicarse en la base debido a su peso mientras que las más finas ascienden a la superficie. Esto sucede cuando la cohesión interna entre los componentes del hormigón no es la adecuada, entonces es peligroso llenar un encofrado con un material en estas condiciones. La diferencia de densidades entre los componentes del concreto provoca una tendencia natural a que las partículas más pesadas desciendan, pero en general, la densidad de la pasta con los agregados finos es sólo un 20% menor que la de los gruesos (para agregados normales) lo cual

sumado a su viscosidad produce que el agregado grueso quede suspendido e inmerso en la matriz. Cuando la viscosidad del mortero se reduce por insuficiente concentración la pasta, mala distribución de las partículas o granulometría deficiente, las partículas gruesas se separan del mortero y se produce lo que se conoce como segregación. En los concretos con contenidos de piedra  del 55% en peso con respecto al peso total de agregados, es frecuente confundir la segregación con la apariencia normal de estos concretos, lo cual es muy simple de verificar obteniendo dos muestras de concreto fresco de sitios diferentes y comparar el contenido de gruesos por lavado, que no deben diferir en más de 6%. En un concreto la segregación hace que sea:   

Más débil Menos durable Deja un pobre acabado de superficie La segregación hace que el concreto posea menos resistencia y tenga menos durabilidad, puede provocar fisuras y agujeros afectando de esta manera la resistencia y el acabado de un elemento estructural. La segregación se presenta en dos formas: Cuando se usan mezclas pobres y demasiado secas, de tal manera que las partículas gruesas tienden a separarse, bien sea, porque se desplazan a lo largo de una pendiente o porque se asientan más que las partículas finas. El segundo tipo se presenta mayormente en mezclas húmedas y se manifiesta por la separación de una parte de los agregados. Causas que producen la segregación: La segregación puede producirse por déficit de cemento, exceso de agua, falta de partículas finas, exceso de elementos gruesos, transporte y/o colocación inconveniente. Las primeras causas corresponden a los elementos componentes del hormigón que radican en el proceso de producción de la mezcla. Las dos últimas se presentan por ejemplo cuando el hormigón es deslizado por una pendiente pues las partículas mayores tienden a trasladarse primero o si el hormigón trasladado a distancias largas se agudiza la segregación en la medida. Las causas más comunes que producen la segregación del concreto son: La diferencia del tamaño de las partículas y su distribución granulométrica. Recomendaciones para disminuir el riesgo de segregación: 

Dosificar en forma adecuada los materiales.

        

Hacer una inspección visual del aspecto de la mezcla. Reducir las distancias de acarreo del concreto dentro de las obras. No arrojar el concreto desde alturas mayores a ½ m. No transportar el concreto por conductos con cambios bruscos de dirección. No descargar el concreto contra un obstáculo. No dejar huir el concreto a lo largo de la formaleta. No esparcir un montón de concreto con el vibrador. No exceder el tiempo de vibración del concreto. Reducir el gua de amasado

EXUDACION Propiedad por la cual una parte del agua de mezcla se separa de la masa y sube hacia la superficie del concreto. Es un caso típico de sedimentación en que los sólidos se asientan dentro de la masa plástica. El fenómeno está gobernado por las leyes físicas del flujo de un líquido en un sistema capilar, antes que el efecto de la viscosidad y la diferencia de densidades. Está influenciada por la cantidad de finos en los agregados y la finura del cemento, por lo que cuanto más fina es la molienda de este y mayor es el porcentaje de material menor que la malla N° 100, la exudación será menor pues se retiene el agua de mezcla. La exudación se produce inevitablemente en el concreto, pues es una propiedad inherente a su estructura, luego lo importante es evaluarla y controlarla en cuanto a los efectos negativos que pudiera tener. No debe caerse en el error de considerar que la exudación es una condición anormal del concreto, ni en la práctica usual de “secar” el concreto espolvoreando cemento en la superficie ya que si esto se ejecuta mientras aún hay exudación, se crea una capa superficial muy delgada de pasta que en la parte inferior tiene una interface de agua que la aísla de la masa original. En estas condiciones, al producirse la contracción por secado o cambios volumétricos por temperatura esta película delgada de pasta se agrieta, produciéndose el patrón de figuración tipo panal de abeja, que los norteamericanos denominan “crazing”. Si se espolvorea cemento cuando la exudación ha terminado, integrado la pasta con la mezcla original se logra reducir la relación Agua/Cemento en la superficie con resultados positivos en cuanto a durabilidad al desgaste.

Causas de la exudación:    

Mala dosificación de la mezcla Exceso de agua Utilización de aditivos La temperatura ya que a mayor temperatura mayor es la velocidad de exudación. La exudación es perjudicial debido al riesgo de obtener un concreto poroso, poco durable. La prueba estándar para medir la exudación está definida por la norma ASTM – C232. Velocidad de exudación: Está definida como la velocidad con que el agua se acumula en la superficie del concreto. Volumen total exudado: Es el volumen total de agua que aparece en la superficie del concreto. Método de ensayo: Para determinar la cantidad de exudación se realiza un ensayo que consta de llenar concreto en un molde en tres capas con 25 golpes, cada capa dejándose una pulgada libre en la parte superior. Por la teoría aprendida sabemos que terminado de llenar el molde se dará inicio al fenómeno de exudación por lo cual debemos realizar las lecturas del volumen parcial de agua exudada cada 10 minutos durante los primeros 40 minutos y cada 30 minutos hasta que deje de exudar.

Formas de expresar la exudación:

a) Por unidad de área: La exudación es igual al volumen total exudado dividido entre el área de la superficie libre.

b) En porcentaje

El volumen de agua en el molde se halla de la siguiente manera:

DURACION: Esta propiedad se refiere a que el concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgastes a los cuales estará sometido. El ACI define la durabilidad del concreto de cemento Portland como la habilidad para resistir la acción del intemperismo, el ataque químico, abrasión, y cualquier otro proceso o condición de servicio de las estructuras, que produzcan deterioro del concreto. La durabilidad no es un concepto absoluto que dependa sólo del diseño de mezcla, sino que está en función del ambiente y las condicione de trabajo a las cuales lo sometamos. En este sentido, no existe un concreto “durable” por sí mismo, ya que las características físicas, químicas y resistentes que pudieran ser adecuadas para ciertas circunstancias, no necesariamente lo habilitan para seguir sido “durable” bajo condiciones diferentes. Tradicionalmente se asoció la durabilidad a las características resistentes del concreto, y particularmente a su resistencia en compresión, pero las experiencias particularmente a su resistencia en compresión, pero las experiencias prácticas y el avance de la investigación en este campo han demostrado que es sólo uno de los aspectos involucrados, pero no el único ni el suficiente para obtener un concreto durable. En consecuencia, el problema de la durabilidad es sumamente complejo en la medida en que cada situación de exposición ambiental y condición de servicio ameritan una especificación particular tanto para los materiales y diseño de mezcla, como para los aditivos, la técnica de producción y el proceso constructivo, por lo que es usual que en este campo las generalizaciones resulten nefastas. Factores que afectan la durabilidad del concreto:



Congelamiento y descongelamiento: Constituye un agente de deterioro que ocurre en los climas en que la temperatura desciende hasta provocar el congelamiento del agua contenida en los poros capilares del concreto. En términos generales el fenómeno se caracteriza por inducir esfuerzos internos en el concreto que pueden provocar su fisuración reiterada y la consiguiente desintegración.



Ambiente químicamente agresivo: Los ambientes agresivos usuales están constituidos por aire, agua y suelos contaminados que entran en contacto con las estructuras de concreto.

Se puede decir pues que el concreto es uno de los materiales que demuestra mayor durabilidad frente a ambientes químicamente agresivos, ya que si se compara estadísticamente los casos de deterioro con aquellos en que mantiene sus condiciones iniciales pese a la agresividad, se concluye en que estos casos son excepcionales. 

Abrasión: Se define la resistencia a la abrasión como la habilidad de una superficie de concreto a ser desgastada por roce y fricción.

Este fenómeno se origina de varias maneras, siendo las más comunes las atribuidas a las condiciones de servicio, como son el tránsito de peatones y vehículos sobre veredas y losas, el efecto del viento cargado de partículas sólidas y el desgaste producido por el flujo continuo de agua.

En la mayoría de los casos, el desgaste por abrasión no ocasiona problemas estructurales, sin embargo, puede traer consecuencias en el comportamiento bajo las condiciones de servicio o indirectamente propiciando el ataque de algún otro enemigo de la durabilidad (agresión química, corrosión etc.) siendo esto último más evidente en el caso de las estructuras hidráulicas. 

Corrosión de metales en el concreto: El concreto por ser un material con una alcalinidad muy elevada (pH > 12.5), y alta resistividad eléctrica constituye uno de los medios ideales para proteger metales introducidos en su estructura, al representar una barrera protectora contra la corrosión. Pero si por circunstancias internas o externas se cambian estas condiciones de protección, se produce el proceso electroquímico de la corrosión generándose compuestos de óxidos de hierro que llegan a triplicar el volumen original del hierro, destruyendo el concreto al hincharse y generar esfuerzos internos.



Reacción química en los agregados: Reacción sílice – álcalis Se produce con algunos agregados del tipo ópalo, calcedonia, ciertas formas de cuarzo, andesita, dacita que reaccionan con los Hidratos de Calcio del cemento ocasionando compuestos expansivos.

Reacción carbonatos – álcalis Se produce con algunos agregados del tipo ópalo, calcedonia, ciertas formas de cuarzo, andesita, dacita que reaccionan con los Hidratos de Calcio del cemento ocasionando compuestos expansivos.

4.5.2

CONCRETO ENDURECIDO

4.5.2.1 DEFINICIÓN Fraguado del concreto. Una vez que el cemento y el agua entran en contacto, se inicia una reacción química que determina el paulatino endurecimiento de la mezcla; mientras exista agua en contacto con el cemento, progresa el endurecimiento del concreto. Antes de su total endurecimiento, la mezcla experimenta dos etapas dentro de su proceso general que son: el fraguado inicial y el fraguado final. El primero corresponde cuando la mezcla pierde su plasticidad volviéndose difícilmente trabajable. Conforme la mezcla continua endureciendo, esta llegará a su segunda etapa alcanzando una dureza tan apreciable que la mezcla entra ya en su fraguado final.

Estado endurecido. Es aquel que tras el proceso de hidratación ha pasado del estado plástico al estado rígido. Las propiedades del concreto endurecido son resistencia y durabilidad el concreto endurecido no tendrá huellas de pisadas si se camina sobre él.

4.5.3

PROPIEDADES MECANICAS DEL CONCRETO ENDURECIDO

4.5.3.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN La resistencia mecánica del concreto frecuentemente se identifica con su resistencia a compresión, debido a que por un lado es la propiedad mecánica más sencilla y practica de determinar y por

otro, esta representa la condición de carga en la que el concreto exhibe mayor capacidad para soportar esfuerzos, de modo que la mayoría de las veces los elementos estructurales se diseñan con el fin de obtener el mayor provecho a esta propiedad. La resistencia del concreto a la compresión depende básicamente de la relación o factor siguiente:

PRUEBA DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN La resistencia del concreto a la compresión se determine mediante pruebas en cilindros de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura, fabricados, curados y aprobados de acuerdo con los requisitos establecidos por la Dirección General de Normas, en un laboratorio autorizado por la dirección de la obra. Cada prueba constara de dos cilindros elaborados con el mismo concreto, el cual se debe tomar de su posición final. Cuando se trate de concreto normal, las pruebas se realizaran a los 28 días de edad, y a los 14 cuando se haya elaborado el concreto con cemento de resistencia rápida. El peso volumétrico normal estará comprendido entre 2.1 y 2.3 t/m3 en estado seco. La prensa hidráulica para efectuar las pruebas de fatiga de ruptura del concrete a la compresión se muestra en la figura 5.17. El número de pruebas para concretos elaborados en obra puede variar y tener hasta cuatro pruebas (ocho cilindros) por cada die de colado. Para concretos mezclados con revolvedora, son suficientes dos pruebas (cuatro cilindros) por cada 20 m3 de concreto ejecutado.

4.5.3.2 RESISTENCIA A TENSIÓN La resistencia a tensión depende de las resistencias a tensión propias de la pasta de cemento y los agregados, y de la adherencia que se genera entre ambos, la influencia relativa de estos factores puede variar en función de los procedimientos que se utilizan para determinar la resistencia del concreto a tensión, que son básicamente tres y se presentan esquemáticamente. a) Prueba de tensión directa: Por medio del ensayo de especímenes cilíndricos o prismáticos, sometidos a una fuerza de tensión axial. b) Prueba de tensión indirecta: Mediante el ensayo de especímenes cilíndricos, sujetos a una carga de compresión diametral. c) Prueba de tensión por flexión en especímenes prismáticos (vigas): Los cuales pueden ser ensayados opcionalmente con una carga en el centro del claro, o con dos cargas concentradas iguales aplicadas en los dos tercios del claro.

PRUEBA DE RESISTENCIA A LA TENSIÓN La determinación de la resistencia a tensión del concreto puede conducir a resultados diferentes, según el procedimiento que se utilice para medirla: en condiciones comparables, la prueba de tensión directa produce el valor de resistencia más bajo y la prueba por flexión el más alto, quedando en una posición intermedia la resistencia a tensión determinada por compresión diametral. No ocurre así cuando se trata de evaluar la resistencia a compresión, para cuya determinación sola se dispone de un procedimiento normalizado, de aceptación general.

4.5.3.3 RESISTENCIA A LA TENSIÓN EN FLEXIÓN En el ensayo del concreto a tensión por flexión se produce un estado combinado de esfuerzos en la que la resistencia no solo se concentra a la pasta y a la adherencia pasta - agregados, sino que también ahora los agregados mismos pasan a desempeñar un papel importante. Por esta razón es recomendable el uso de agregados triturados de una roca de buena calidad, ya que no solo garantizan una mejor adherencia con la pasta, sino que además proporcionan una resistencia intrínseca uniforme ante este tipo de solicitaciones.

PRUEBA DE RESISTENCIA A LA TENSIÓN EN FLEXION Los de tensión se llevan a cabo sometiendo una viga de Sección apropiada y apoyada en sus extremos, a una carga central o a dos equidistantes del centro, como si se tratara de un ensayo a la

flexión. La prueba se lleva hasta la rotura aumentando progresivamente la carga o las dos cargas. Determinadas estas cargas, por medio de fórmulas conocidas es fácil calcular la resistencia buscada.

La resistencia a la tensión por flexión suele arrojar mayores valores que los se obtienen por los métodos de tensión directa e indirecta. Las razones principales se deben a que en la prueba indirecta ocurre una distribución no uniforme de esfuerzos en la sección de falla que restringe la propagación de las grietas y a que en dicha prueba se manejan una serie de simplificaciones teóricas a la hora de calcular el esfuerzo máximo.

4.5.3.4 MODULO DE ELASTICIDAD Y RELACION DE POISSON El Módulo de Elasticidad es la relación que existe entre el esfuerzo y la deformación unitaria axial al estar sometido el concreto a esfuerzos de compresión dentro del comportamiento elástico. Es la pendiente de la secante definida por dos puntos de la curva del esfuerzo-deformación, dentro de esta zona elástica. La Relación de Poisson es la relación entre las deformaciones transversal y longitudinal al estar sometido el concreto a esfuerzos de compresión dentro del comportamiento elástico. Cuando un espécimen de concreto endurecido se somete por primera vez a una carga de compresión axial, que se incrementa progresivamente a velocidad uniforme hasta un valor inferior al de ruptura y después se retira a la misma velocidad, ocurre lo que se muestra esquemáticamente.

En la figura (1) se representa un espécimen cilíndrico de diámetro d y altura h, antes de aplicarle la carga; una vez aplicada la carga hasta llegar al valor de P (que produce un esfuerzo inferior al de ruptura) el espécimen manifiesta una deformación longitudinal bajo carga Δlc y una deformación

transversal simultanea Δtc, según se muestra en la figura (2); después de retirar completamente la carga, el espécimen no recupera totalmente sus dimensiones originales quedándole una deformación permanente, tanto en dirección longitudinal Δlp como en dirección transversal Δtp, como se hace notar en la figura (3). Si durante el proceso de carga y descarga se miden las deformaciones parciales (δ) a diferentes niveles de esfuerzo aplicados (σ) se pueden obtener parejas de datos (esfuerzo y deformación) que al ser representadas en un sistema de ejes ortogonales, con las deformaciones como abscisas y los esfuerzos como ordenadas, producen una gráfica.

4.5.3.5 FISURAS EN EL CONCRETO ENDURECIDO Los factores que influyen en la resistencia del concreto son: • • • • • • • • • •

Volumen del concreto utilizado, pantalla delgada, concreto armado, concreto macizo, etc. Dosificación del cemento Efectos de paredes y armaduras La unión del cemento y los agregados El uso del concreto que ya fraguo El empleo de agregados sucios o agua que contiene impurezas Una acción llamada carbonación Expansiones y contracciones debidas a cambios de temperatura o de humedad El exceso de agua, curado deficiente o un acabado final defectuoso. Cuarteaduras, etc.

4.6 USOS DEL CONCRETO. •

El concreto al igual que otros materiales, se diseña para utilizarse en elementos estructurales que soportaran esfuerzos de carga a la compresión y a la flexión, en el primero de los casos elementos como las cimentaciones, pavimentos, columnas, y en el segundo caso las vigas, o que soporte una combinación de estas cargas como las losas de piso.

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El concreto es casi el único material de construcción que llega en bruto a la obra, esta característica hace que sea útil en una construcción ya que puede moldearse de manera muy fácil.

5. . CONCLUSIONES: 

La más evidente conclusión es que la resistencia a la compresión aumenta conforme la relación agua/cemento va disminuyendo.

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La importancia del diseño de los elementos de concreto que forman parte de una estructura, es sin duda un gran reto cuando no se tiene la suficiente experiencia en este tipo de trabajos. Dada la gran cantidad de variables que intervienen que intervienen al diseño de una estructura.

6. BIBLIOGRAFIA •

REGAL, A. (1984). Materiales de Construcción. Lima, Perú: Programa de estudio

•

DE LA GARZA, G. (1991). Materiales de Construcción. México: Ed. Trillas

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MUÑIZ, J. (2006). Caracterización de concretos de baja resistencia en vivienda de interés social (Tesis de Maestría). Universidad Nacional Autónoma de México, México

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VALDIVIA, W. (2002). Materiales de Construcción. Lima, Perú: