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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL. TECNOLOGÍA DEL CONCRETO.

INGENERIA CIVIL. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL. TECNOLOGÍA DEL CONCRETO.

Tecnológico Nacional De México Instituto Tecnológico De Cerro Azul

Presenta: Cedillo Hidalgo Valente Número de Control: 17500055

Asesor: Ing. Agustín Silvestre Duron Mendoza.

Tema: Inv. Unidad 5 y 6; Concreto endurecido. Patología del concreto.

Materia: Tecnología del concreto.

Carrera: Ingeniería Civil

Semestre: 3.

Grupo: 1

Fecha: Diciembre de 2018

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Tecnología del concreto.

Actualmente el concreto es el material de construcción de mayor uso. Sin embargo, si bien su calidad final depende en forma muy importante tanto de un profundo conocimiento del material como de la calidad profesional del ingeniero, el concreto en general es desconocido en muchos de sus siete grandes aspectos: naturaleza, materiales, propiedades, selección, y mantenimiento de los elementos estructurales. Las posibilidades de empleo del concreto en la producción son cada día mayores, pudiendo en la actualidad ser utilizados para una amplia variedad de propósitos. La única limitación a sus múltiples aplicaciones puede ser el desconocimiento por parte del ingeniero de todos los aspectos ya indicados; así como de la importancia relativa de los mismos de acuerdo al uso que se pretenda dar al material.

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Concreto endurecido.

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Índice. Concreto endurecido.

Introducción…………………………………………………… 6

5.1. Conceptos fundamentales…………………………….. 7

5.2. Curado del concreto……………………………………. 10

5.3. Pruebas de calidad……………………………………… 18

5.4. Análisis estadísticos e interpretación de resultados… 24

Fuentes bibliográficas………………………………………. 32

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Introducción.

El concreto endurecido puede definirse como la etapa en que después que ha fraguado empieza a ganar resistencia y endurece. Entonces podemos decir que esta etapa llamada concreto endurecido, es la una de las ultimas etapas del concreto, después de mezclarse, colocarse y acomodarse y colarse, después de fraguar el concreto comienza a tener una vista y apariencia de dureza la cual es una de las propiedades del concreto. En esta etapa el concreto endurecido tiene ciertas propiedades que son similares a las del concreto fresco las cuales mas adelantes se van a mencionar y a describir con claridad en el siguiente apartado.

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5.1. Conceptos fundamentales.

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. Concreto endurecido: es aquel que tras el proceso de hidratación ha pasado del estado plástico al estado rígido. Estado endurecido Después de que el concreto ha fraguado empieza a ganar resistencia y endurece. Las propiedades del concreto endurecido son resistencia y durabilidad el concreto endurecido no tendrá huellas de pisadas si se camina sobre él.

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Resistencia y durabilidad El concreto bien hecho es un material naturalmente resistente y durable. Es denso, razonablemente impermeable al agua, capaz de resistir cambios de temperatura, así como también resistir desgaste por interperismo. La resistencia y la durabilidad son afectadas por la densidad del concreto. El concreto más denso es más impermeable al agua. La durabilidad del concreto se incrementa con la resistencia. La resistencia del concreto en el estado endurecido generalmente se mide por la resistencia a la compresión usando la prueba de resistencia a la compresión. La resistencia y la durabilidad son afectadas por:

La compactación. Significa remover el aire del concreto. La compactación apropiada da como resultado concreto con una densidad incrementada que es más resistente y más durable. Curado. Curar el concreto significa mantener húmedo el concreto por un periodo de tiempo, para permitir que alcance la resistencia máxima. Un mayor tiempo de curado dará un concreto más durable. Clima. Un clima más caluroso hará que el concreto tenga un mayor resistencia temprana. Resistencia Resistencia proviene del latín Resistencia, del verbo Resistiré que significa mantenerse firme o resistir. Es un término que se aplica a la capacidad física que tiene un cuerpo de aguantar una fuerza de oposición por un tiempo determinado, sea esta fuerza cualquier agente externo al cuerpo que intente impedir la finalización de esta labor. Por supuesto que el concepto anterior es general pero si lo desviamos a las diferentes áreas de la física, de las ciencias duras y la vida cotidiana, nos encontramos con relaciones de esta palabra directas y semejantes. Cabe destacar que esta palabra a recibido varias connotaciones en

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diversas área como la física, la ingeniería, la psicología, la medicina y la geografía. Durabilidad Se entiende por durabilidad como la cualidad o característica de lo durable, aplicado a los objetos o cosas que pueden durar por un tiempo determinado que puede ser a corto o largo plazo. Calidad de lo material, servicio o de un producto al respeto a su duración. Densidad La densidad del concreto se define como el peso por unidad de volumen. Depende de la densidad real y de la proporción en que participan cada uno de los diferentes materiales constituyentes del concreto. Para los concretos convencionales, formados por materiales granulares provenientes de rocas no mineralizadas de la corteza terrestre su valor oscila entre 2.35 y 2.55 kg. /dm3.

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5.2. Curado del concreto.

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Inminentemente después que se acaban las operaciones de terminado y se ha evaporado la película de agua de la superficie o tan pronto tan pronto como el concreto ya no se pegue, la superficie del concreto recién colado deberá ser cubierto y curado de acuerdo a los diferentes métodos existentes. En todos los casos en los cuales el curado requiera el uso de agua, esta operación debe tener prioridad sobre el suministro o suministros de agua. Se debe emplear la norma ACI 308 como guía. En esta recomendación se requieren siete días de curado en temperaturas mayores a 4.4 °C, pero se especifican periodos más cortos para el curado si se puede alcanzar más pronto el 70 % o más de la resistencia a compresión o la flexión especificada: Membrana de curado: inmediatamente después de que la película de agua ha desaparecido de la superficie del concreto, la superficie debe ser uniformemente cubierta con un material de membrana de curado líquida, que deberá ser colocado con una máquina rociadora mecánica a una proporción no menor a 1 litro por 3 m2 de superficie. Para asegurar una consistencia y una dispersión uniforme del pigmento en el material de curado, se debe agitar en el contenedor de abastecimiento justo antes de ser transferido al distribuidor y se debe mantener agitado durante la aplicación. En las áreas irregulares o en las secciones donde no es posible emplear la máquina rociadora, se puede rociar con equipo manual aprobado. Los cantos de la losa deben ser también recubiertos 60 minutos después de que se muevan las cimbras. Arpilleras o mantas de algodón: toda la superficie y orillas de la losa deben ser cubiertas con mantas. Antes de ser colocadas, éstas últimas se deben saturar completamente con agua. Las mantas se deben colocar de tal manera de tal manera que queden en íntimo contacto con la superficie, pero no se deben colocar hasta que la superficie se haya endurecido lo suficiente como para evitar que se peguen. Se deben mantener completamente húmedas y en posición durante el periodo especificado de curado.

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Papel a prueba de agua: tan pronto como la losa se haya endurecido lo suficiente como para evitar que se pegue debe ser completamente cubierta con papel a prueba de agua. Los pliegos de papel se deben traslapar 300 mm. El papel a prueba de agua debe ser suficientemente ancho como para y sobrepasar los lados de la losa después de que se cuente con tiras adicionales para el curado de los lados. El papel se debe colocar y mantener en contacto íntimo con la superficie y los lados de la losa durante el periodo de curado; solo se podrá colocar sobre una superficie húmeda. Si la superficie está seca se debe humedecer con un rociador de manera suficiente para evitar daños en el concreto fresco. Lienzos de polietileno blanco: la superficie y los lados de la losa deberán estar completamente cubiertos con los lienzos de polietileno blanco. Estos se deben colocar mientras la superficie de concreto este aún húmeda. Si la superficie está seca se debe mojar muy bien con un rociador antes de que se coloquen los lienzos. Los pliegos adyacentes se deberán traslapar 460 mm. Los lienzos podrán ser lastrados para mantenerlos en contacto con la superficie de la losa y deben ser lo suficientemente grandes como para extenderse más allá de la orilla de la losa y cubrir completamente los lados de la losa después de que la cimbra sea removida. Los pliegos de polietileno deberán mantenerse en su lugar durante todo el periodo de curado. Se especifica un espesor mínimo del polietileno de 1 mm. Curado de cortes de sierra: los cortes de sierra en las losas en proceso de curado deben ser protegidos en un secado rápido. Este se logra frecuentemente con papel con dobleces o cordones de fibra o con tiras engomadas de polietileno o con algún otro material aprobado. Curado en clima frío El curado en clima frío debe proveer la protección necesaria para evitar congelamiento sin pasar por alto el objetivo principal de retener la humedad durante el tiempo que sea necesario para que el cemento se hidrate hasta un punto aceptable. Los lienzos de polietileno cubiertos con heno o paja sirven para ambos propósitos. Revisar las normas ACI 306 y ACI 306.1.

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El curado adecuado cumple dos funciones muy importantes: 1). Conservar la humedad del concreto para asegurar que exista la cantidad suficiente de agua para permitir la completa hidratación del cemento. 2). Estabilizar la temperatura a un nivel adecuado. Las condiciones adecuadas de curado se logran cuando el concreto se mantiene a una temperatura cercana a los 20-25ºC y totalmente húmedo por un mínimo de 7 días. Los primeros tres días son los más críticos en la vida del concreto. En este periodo, cuando el agua y el concreto se combinan rápidamente, el concreto es más susceptible de sufrir algún daño. A la edad de siete días, el concreto ha obtenido aproximadamente 70% de la resistencia, a los catorce días aproximadamente el 85% y los 28 días, la resistencia de diseño.

Existen varios métodos para curar el concreto, entre los más comunes tenemos: 1) Curado con agua 2) Materiales selladores 3) Curados a vapor

1). Curado con agua

Cuando se elige una aplicación de agua debe estudiarse la economía del método particular que se usará en cada obra, puesto que la disponibilidad de agua, mano de obra y otros factores influirán en el costo. A continuación se describen varios métodos de curado con agua.

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a) Anegamiento o inmersión Se emplea rara vez, sin embargo es el método mas completo de curado; todo depende de que el elemento a curar se preste. Algunas veces se emplea en losas planas, puentes, pavimentos, atarjeas, es decir en cualquier elemento donde sea posible crear un charco.

b) Rociado de niebla o aspersión El rociado de niebla o aspersión mediante boquillas o aspersores proporcionan un curado excelente. Una de las desventajas es el costo del agua a menos que se cuente con toda la necesaria. El uso de mangueras es útil, especialmente cuando se tienen superficies verticales. Sin embargo debe tenerse cuidado de no provocar la erosión de la superficie.

c) Costales, carpetas de algodón y alfombras Estos elementos y otras cubiertas de material absorbente retendrán agua sobre la superficie del concreto, sea esta vertical u horizontal. Estos materiales deben estar libres de substancias dañinas tales como: Azúcar o fertilizantes, que si puedan dañar al concreto y decolorarlo. Los costales deben lavarse muy bien con agua para eliminar estas substancias y hacerlos más absorbentes.

d) Arena y aserrín La arena y aserrín mojados proporcionan por mayor tiempo la humedad y pueden proteger la superficie del elemento en caso de lluvias para que no se despostille.

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2) Materiales selladores

Los materiales selladores son hojas o membranas que se colocan sobre el concreto para reducir la pérdida del agua por evaporación. Estos, proporcionan varias ventajas; por ejemplo, cuando se impide la pérdida de humedad mediante el sellado, existe menos la posibilidad de que el concreto se seque antes de tiempo debido a un error en el mantenimiento de la cubierta húmeda. Asimismo, los materiales selladores son más fáciles de manejar y pueden aplicarse más temprano.

a). Película plástica La película plástica es de peso ligero y está disponible en hojas transparentes, blancas y negras. La película blanca es la más costosa, pero refleja los rayos del sol considerablemente, mientras que la transparente tiene poco efecto sobre la absorción de calor. La película negra debe evitarse en clima cálido, excepto para interiores, sin embargo, tiene sus ventajas en clima frío por su absorción de calor.

b) Papel impermeable El papel impermeable está compuesto de dos hojas de papel kraft unidas entre si mediante un adhesivo bituminoso, e impermeabilizadas con fibras. El papel impermeable puede emplearse por segunda vez siempre y cuando conserve su capacidad para retardar eficazmente la pérdida de humedad.

c) Compuestos líquidos para formar membranas de curado Estos compuestos consisten esencialmente en ceras, resinas naturales o sintéticas, así como solventes de volatilidad elevada a la temperatura atmosférica. Los compuestos de curado no deben emplearse sobre 15

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superficies que vayan a recibir capas adicionales de concreto, pintura o mosaicos que requieran buena adherencia.

3) Curados a vapor

Estos curados se llevan a cabo cuando se pretende que el concreto obtenga su resistencia máxima antes de los 28 días. Las ventajas que se tienen son: descimbrado a los tres días, el elemento puede cargar más pronto, el tronado de cilindros nos darían resultados inmediatos, etc.

a) Curado con vapor a baja presión Este se lleva a cabo a presión atmosférica, envolviendo el elemento con un plástico para que el vapor no se escape.

b) Curado con vapor a alta presión Este curado, por lo general se lleva a cabo en un autoclave, este se hace necesario en productos que no tengan contracciones a la hora del secado.

c) Tina de curado La tina de curado se utiliza especialmente para los cilindros de prueba, acelerando su resistencia a temprana edad; por medio del calentamiento del agua a cierta temperatura según el tiempo en el que se pretenda tronar los cilindros.

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PROCEDIMIENTO DEL CURADO RIEGO CON AGUA: Es el más comúnmente utilizado por su sencillez y economía, aunque tienen el riesgo de que tiene que ser aplicado varias veces durante la jornada y además no es posible ejecutarlo si no se está trabajando. Es un método de aporte de agua que consiste en regar las superficies hormigonadas con mangueras para que la evaporación se produzca sobre el agua que se aporta, no sobre el agua de amasado que necesitamos para el endurecimiento. Hay que tener cuidado de no empezar el riego demasiado pronto y de no hacerlo con demasiada presión, pues puede producirse el lavado de las capas superficiales. CURADO POR INMERSIÓN: Es el método que produce los mejores resultados, pero presenta inconvenientes de tipo práctico, pues implica inundar o sumergir completamente el elemento de concreto PULVERIZACIÓN DE AGUA: Este producto se pulverizado sobre la superficie de concreto fresco, seca rápidamente y deja adherida una película continua, flexible, que actúa de barrera contra la evaporación brusca del agua. De tal modo, el concreto completa su fraguado y curado en presencia de la humedad necesaria para la total hidratación del cemento. CURADO EN CLIMA FRÍO: En climas fríos las temperaturas bajas retardan la hidratación y en consecuencia retrasan los tiempos de fraguado. Para evitar esto y obtener alta resistencia a edad temprana se pueden utilizar cementos de alta resistencia inicial (tipo III), contenidos entre 60 y 120 kg/m3 de cemento Portland tipo I, o aditivos químicos acelerantes. CURADO EN CLIMA CÁLIDO: En este tipo de ambientes es crítico mantener la humedad adecuada en el hormigón y bajo tales condiciones el agua de curado se puede evaporar tan rápido que requiere ser remplazada constantemente. Esto se puede lograr rociando previamente con agua la superficie que va ha estar en contacto con el hormigón. 17

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5.3. Pruebas de calidad.

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU NATURALEZA: Destructivas: determinan la resistencia mediante la rotura de probetas o piezas de concreto. Las pruebas destructivas que comúnmente se utilizan son: Prueba a la compresión simple, prueba de flexión, prueba de tensión. No destructivas: determinan la calidad sin destruir la estructura. Las pruebas no destructivas más comunes tenemos; prueba del martillo de rebote (esclerómetro), prueba de resistencia a la penetración (pistola de windsor), prueba de pulso ultrasónico, pruebas dinámicas o de vibración y prueba de extracción de corazones, esta última algunos autores la consideran como prueba semidestructiva.

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PROCEDIMIENTO DE MUESTREO Prueba de compresión (ASTM C-39) Para una prueba de resistencia se necesitan preparar como mínimo dos cilindros estándar de una muestra de concreto. Muestreo. Para que el muestreo sea representativo deberemos tomar porciones de diferentes puntos de la mezcla a muestrear. La muestra deberá ser transportada al lugar donde se van a preparar los cilindros y luego se volverá a mezclar con una pala para asegurar su uniformidad. Moldes. Los moldes para poder colar los especímenes cilíndricos para pruebas de resistencia a la compresión deberán estar construidos a base de materiales no absorbentes y ser lo suficientemente rígidos para no deformarse. Además deberán ser impermeables. Elaboración de los especimenes. Los moldes deberán colocarse sobre una base lisa y rígida, metálica de preferencia, para lograr que la base del cilindro de concreto sea tersa y evitar que se obtenga una superficie curva. El concreto se deberá compactar perfectamente dentro del molde cilíndrico. La mejor forma para lograr esto es colocando la muestra de concreto en el molde en tres capas del mismo volumen aproximadamente. Esto debe hacerse con un cucharón, de tal manera que se logre una distribución uniforme. Cada capa deberá varillarse con 25 golpes con una varilla de 5/8” y punta en forma de bala. Los golpes se deberán distribuir uniformemente en toda la sección transversal del molde e introducir la varilla hasta apenas penetrar la capa inferior 2 cm. El varillado no deberá abollar ni deformar la placa metálica del fondo. Curado de los especimenes de prueba. Se deberán curar a una temperatura de 16 a 17 ºC durante 24 horas en el sitio de la obra. Posteriormente se transportarán al laboratorio, se extraerán de los moldes y se almacenarán en condiciones controladas de laboratorio a una temperatura de 23 ± 2ºC y humedad relativa de mínimo el 95%.

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Cabeceo de especimenes. Los especimenes deben tener sus bases superior e inferior planas con una tolerancia de 0.05 mm y a escuadra con el eje del cilindro. Generalmente se requiere del cabeceo para cumplir con esta tolerancia. Este se lleva a cabo con una pasta de cemento o con mezclas de azufre con material granular fino.

Procedimiento 1. Antes de colocar el espécimen en la máquina de ensaye, deberá comprobarse la total limpieza de las superficies de las placas que deberán estar en contacto con las cabezas del espécimen. 2. El eje del espécimen estará perfectamente alineado con el centro de aplicación de la carga de la máquina de ensaye. 3. Se comenzará a aplicar una carga en forma continua y sin impacto. La velocidad de aplicación de la carga deberá mantenerse dentro del intervalo de 1.5 a 3.5 kg/cm2/seg. Durante la aplicación de la primera mitad de la carga total podrá permitirse una velocidad ligeramente mayor, pero no deberán hacerse ajustes en los controles de la máquina de prueba cuando el espécimen comienza a deformarse rápidamente, inmediatamente antes de la falla. 4. La carga deberá aplicarse hasta que el espécimen haya fallado, registrándose la carga máxima soportada. También debe anotarse el tipo de falla y la apariencia del concreto en las zonas de falla. 5. La resistencia a compresión del espécimen deberá calcularse dividiendo la carga máxima soportada durante la prueba, en kilogramos, entre el área promedio de la sección transversal, en cm2. el resultado deberá aproximarse a 1.0 kg/cm2.

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Prueba de flexión (ASTM C-78) Esta prueba se usa para determinar la resistencia a la flexión del concreto, empleando una viga simplemente apoyada con carga en los tercios del claro.

Procedimiento El espécimen de ensaye será girado sobre uno de sus lados, respecto a la posición en que fue colado, y centrado sobre los apoyos. Los dispositivos de aplicación de carga se pondrán en contacto con la superficie del espécimen en los tercios del claro entre los apoyos. Si no se logra un contacto completo entre el espécimen, los dispositivos de aplicación de la carga y los apoyos, las superficies de contacto serán cabeceadas, pulidas o calzadas con tiras de piel en todo el ancho de los especímenes. La carga se aplicará rápidamente hasta alcanzar el 50%, aproximadamente, del valor de ruptura. Después, la velocidad de aplicación será uniforme de tal manera que los incrementos del esfuerzo en las fibras extremas del espécimen no excedan de 10 kg/cm2 por minuto. Después del ensaye se medirá en la sección de falla el ancho y el peralte promedio del espécimen aproximando las lecturas al milímetro. Método del esclerómetro. El esclerómetro o martillo de Schmidt, es en esencia, un medidor de la dureza de la superficie que constituye un medio rápido y simple para revisar la uniformidad del concreto. Mide el rebote de un émbolo cargado con un resorte después de haber golpeado una superficie plana de concreto. La lectura del número de rebote da una indicación de la resistencia a compresión del concreto. Los resultados de la prueba con esclerómetro (ASTM C-805) se ven afectados por la lisura de la superficie, el tamaño, forma y rigidez del espécimen; la edad y condición de humedad del concreto; el tipo de agregado grueso; y la 21

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carbonatación de la superficie del concreto. Cuando se reconocen estas limitaciones y el esclerómetro se calibra para los materiales particulares que se utilicen en el concreto, entonces este instrumento puede ser útil para determinar la resistencia a la compresión relativa y la uniformidad del concreto en la estructura.

Método de penetración. El sondeo Windsor (ASTM C-803), como el esclerómetro, es básicamente un probador de dureza que brinda un medio rápido para determinar la resistencia relativa del concreto. El equipo consiste de una pistola accionada con pólvora que clava una sonda de aleación acerada (aguja) dentro del concreto. Se mide la longitud expuesta de la sonda y se relaciona con la resistencia a compresión del concreto por medio de una tabla de calibración. Tanto el esclerómetro como el sondeo de penetración dañan la superficie del concreto en cierto grado. El esclerómetro produce una pequeña muesca sobre la superficie; y el sondeo de penetración deja un agujero pequeño y puede causar agrietamientos leves.

Pruebas dinámicas o de vibración. Una prueba dinámica o de vibración (velocidad de pulso) (ASTM C-597) se basa en el principio de que la velocidad del sonido en un sólido se puede medir: 1) determinando la frecuencia resonante de un espécimen ó 2) registrando el tiempo de recorrido de pulsos cortos de vibración a través de una muestra. Las velocidades elevadas indican que el concreto es de buena calidad, y las velocidades bajas indican lo contrario.

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Pruebas de corazones (ASTM C-42). Los corazones de concreto son núcleos cilíndricos que se extraen haciendo una perforación en la masa de concreto con una broca cilíndrica de pared delgada; por medio de un equipo rotatorio como especie de un taladro al cual se le adapta la broca con corona de diamante, carburo de silicio u otro material similar; debe tener un sistema de enfriamiento para la broca, impidiendo así la alteración del concreto y el calentamiento de la broca. El diámetro de los corazones que se utilicen para determinar la resistencia a la compresión debe ser cuando menos de 3 veces el tamaño del máximo del agregado grueso, y puede aceptarse de común acuerdo por lo menos 2 veces el tamaño máximo del mismo agregado, debiendo anotarse en el reporte.

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5.4. Análisis estadísticos e interpretación de resultados. Al momento de realizar una obra de concreto o de hormigón, requerimos saber si el concreto que estamos colocando es de buena calidad, es ahí donde un analista debe de obtener las respectivas muestras para su posterior análisis; el muestreo es aleatorio y se obtienen como mínimo dos cilindros (muestras) por cada lote y si el lote es demasiado grande se a este se convierte a sublotes y de ellos se obtienen las muestras.

Luego del tratamiento en laboratorio de los cilindros, después de los 28 días se los somete a cargas de compresión para verificar su resistencia; es aquí donde se ha propuesto un ejemplo para su mejor entendimiento.

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*Para este ejemplo el concreto se diseño para una resistencia de f’c=24 MPa

La primera columna hace referencia a los dias en que se tomaron las muestras, la segunda columna es el ensayo realizado al primer cilindro, y el segundo es el ensayo realizado al segundo cilindro. Los valores son en megapascales.

La norma ACI 318S, en su apartado 5.6.3.3 nos dice:

El nivel de resistencia de una clase determinada de concreto se considera satisfactorio si cumple con los os requisitos siguientes:

Cada promedio aritmetico de tres ensayos de resistencia consecutivos es igual o superior a f’c (efe prima ce) Ningun resultado individual del ensayo de resistencia (promedio de dos cilindros) es menor que f’c por mas de 3.5 MPa cuando f’c es 35 MPa o menor, o por mas de 0.10 f’c cuando f’c es mayor a 35 MPa. Entonces se aplicara el segundo punto para obtener el promedio de los dos cilindros, para cada uno de las fechas: promedio=(24.5 + 25.01)/2 = 24.76 MPa

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Para el primer punto de la norma ACI, tomamos los tres datos consecutivos del punto dos de la norma ACI y los promediamos: promedio=(24.76 + 25.50 + 28.93)/3= 26.39 MPa

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Repasando el punto uno tenemos:

Observamos que para el dia 14 de enero los ensayos no cumplen con lo mencionado en la norma por lo que se dice que “no aprueba el criterio” ya que es menor que nuestro f’c. 22.71 MPa < 24 MPa. Y asi hacemos muestro analisis para todas las fechas o dias.

Pero el error anterior no quiere decir que no sive el concreto que hemos colocado en nuestra obra, antes de vetir un criterio defenitivo lo debemos comprobar aplicando el segundo criterio de la norma ACI.

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Por ultimo para una mejor visualizacion de nuestros ejemplo podemos graficar el primer criterio y segundo criterio de la norma.

PRIMER CRITERIO

Vemos que ciertas fechas (3 dias) no cumple con los criteros de aceptacion.

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SEGUNDO CRITERIO

Interpretación de datos. Los requisitos del reglamento de construcción para concreto reforzado ACI 318 señalan que la resistencia a compresión del concreto puede considerarse satisfactoria si los promedios de todos los conjuntos de tres pruebas de resistencia consecutivas igualan o exceden la resistencia especificada a los 28 días y si ninguna prueba de resistencia individual (el promedio de dos cilindros) se encuentra más allá de 35 kg/cm2 debajo de la resistencia especificada.

Si la resistencia de cualquier cilindro curado en el laboratorio es inferior a la resistencia especificada menos de 35 kg/cm2, se deberá evaluar la 30

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resistencia del concreto en el lugar. Cuando sea necesario evaluar la resistencia del concreto en el lugar, deberá determinarse ensayando tres corazones por cada prueba de resistencia en que los cilindros curados en el laboratorio hayan estado por debajo del f’c en más de 35 kg/cm2. Si la estructura permanece seca durante su servicio, antes de la prueba deberán secarse los corazones 7 días a una temperatura de 16 a 27ºC y a una humedad relativa de menos de 60%. Los corazones deberán sumergirse en agua por lo menos 40 horas antes de la prueba si la estructura va estar en servicio en un ambiente húmedo.

Los métodos de prueba no destructivos no sustituyen a las pruebas de corazones (ASTM C- 42). Si la resistencia promedio de tres corazones es de por lo menos 85% del f’c y si ningún es menor que 75% del f’c, se considerará estructuralmente adecuado al concreto de la zona representada por el corazón. Si los resultados de las pruebas de corazones correctamente realizadas son tan bajos como para poner en duda la integridad estructural del concreto, deberá optarse por demoler el elemento o probar físicamente con la carga a la cual estará trabajando dicho elemento.

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Referencias bibliográficas  ftp://ftp.unicauca.edu.co/cuentas/geanrilo/docs/FIC%20y%20GE OTEC%20SEM%202%20de%202010/Tecnologia%20del%20Co ncreto%20%20%20PDF%20ver.%20%202009/Cap.%2006%20%20Resistencia.pdf

 http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132. 248.52.100/1037/Tesis.pdf?sequence=1

 KOSMATKA, Steven H., KERKHOFF, Beatrix, et. al. Diseño y Control de Mezclas de Concreto EB201. Primera ed., PCA Portland Cement Association, México, 2004, 325-354 p.

 ANDERSON, Gordon A., ARTUSO, Joseph F., et. al. Manual para Supervisar Obras de Concreto. (ACI Manual of Concrete Inspection SPZ 99) ACI 311-99. Primera ed.,  http://tecnologia17118.blogspot.com/p/curado-del-concreto.html

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Patología del concreto. Unidad VI

Índice.

Introducción…………………………………………-…. 35

6.1. Conceptos fundamentales……………………….. 38

6.2. Tipos de fallas patológicas……………………… 40

Referencias bibliográficas…………………………… 53

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Introducción.

La patología del concreto puede definirse como el estudio sistemático de los procesos y características de los daños que pueden sufrir el concreto, sus causas, consecuencias y soluciones. Las estructuras de concreto pueden sufrir defectos o daños que alteran su estructura interna y su comportamiento. Algunos pueden estar presentes desde su concepción o construcción, otras pueden haberse contraído durante alguna etapa de su vida útil, y otras pueden ser consecuencia de accidentes.

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Patología del concreto. La vulnerabilidad de las estructuras suele reflejase a través de patologías que aparecen en las edificaciones, ocasionando múltiples efectos, desde pequeños daños y molestias para sus ocupantes, hasta grandes fallas que pueden causar el colapso de la edificación o parte de ella. La diversidad de patologías que se manifiestan en las edificaciones es infinita; además de ser un tema muy complejo. Difícilmente se logra determinar con precisión, las causas o motivos de muchas de las manifestaciones que presentan las estructuras; en muchos casos ni siquiera la experiencia de un experto es suficiente para dar una respuesta totalmente certera. Por ejemplo, las causas de aparición de una grieta en una edificación, pueden ser múltiples; algunas veces es posible identificarlas fácilmente, pero otras veces no lo es. Una manera sencilla de clasificar las patologías que se presentan en las edificaciones, es subdividiéndolas según su causa de origen. De acuerdo a esto, las patologías pueden aparecer por tres motivos: Defectos, Daños o Deterioro.

A continuación presentamos un modelo secuencial de los procesos que sigue la patología del concreto, propuesto por el ingeniero español Manuel Fernández Cánovas, donde se aprecia que los defectos se manifiestan mediante fenómenos que exhibe el concretotales como manchas, cambios de color, hinchamientos, fisuras, pérdidas de masa u otros.

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6.1. Conceptos fundamentales.

La patología del concreto puede definirse como el estudio sistemático de los procesos y características de las enfermedades o de los defectos y daños que puede sufrir el concreto, sus consecuencias y su terapia. Causas

Las causas de las alteraciones y las patologías que pueden generarse en el concreto tienen su origen en una gran diversidad de factores. El conocimiento de estas es fundamental en cualquiera de las etapas de una construcción que emplee concreto como material. Para ello hay que tener muy en cuenta tanto los factores de diseño, así como su construcción. La determinación de las causas que ha provocado el concreto no siempre es fácil, pero es importante como medida previa a la aplicación de remedios y de una terapia adecuada; no hay que olvidar que, en general, las mismas causas producen idénticos tipos de defectos, de forma que conociendo la causa es posible prever el cuadro de fisuras que pueden aparecer, esquematizar el fenómeno y determinar sus posibles consecuencias o viceversa. Teniendo en cuenta, que en varias ocasiones las causas pueden ser combinadas. Se puede realizar una pequeña clasificación de las causas según su origen:  Derivadas de los componentes del concreto  Derivadas de la fabricación y ejecución  Defectos y deterioro del acero de la armadura  Influencia del ambiente  Deterioro por agentes externos: o o 38

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Se origina siempre que la tensión, generalmente a tracción, a la que se encuentra sometido el material sobrepasa su resistencia última. Se podrán distinguir por varias razones: o Edad de aparición en el elemento estructural o Por su forma o Trayectoria o Abertura o Movimiento, etc. Hay que tener especial cuidado con distinguir el concreto endurecido del fresco y los defectos, fallos o lesiones en uno y otro porque, por ejemplo, un defecto del concreto fresco puede provocar una lesión en el endurecido (un concreto con una consistencia muy seca, difícilmente compactable, puede quedar con oquedades y poros que permitan la corrosión de las armaduras). Un dato a tener en cuenta, es la consideración que se le da al concreto como un sistema homogéneo en su composición, compacto e inerte al medio donde se sitúa. Pero en realidad es todo lo contrario, se trata de un compuesto de sistema heterogéneo y poroso, sometido, a un medio capaz de alterarlo y reaccionar con sus componentes; jugando como factor fundamental no solo su protección física sino también su composición química, que es la que permite la correcta protección de la armadura.

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6.2. Tipos de fallas patológicas.

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Corrosión de los metales ahogados El concreto es un material de alta alcalinidad. El pH del concreto recién mezclado generalmente se ubica entre 12 y 13. En este rango de alcalinidad, el acero ahogado está protegido contra la corrosión por una película de pasivación adherida a la superficie de la varilla de refuerzo. Por lo tanto, cuando se rompe esta puede surgir la corrosión. La corrosión es un proceso electroquímico que requiere de un ánodo, un cátodo y un electrolito. La matriz de un concreto húmedo forma un electrolito aceptable, y el acero de refuerzo proporciona el ánodo y el cátodo. La corriente eléctrica influye entre el cátodo y el ánodo, y la reacción da como resultado un incremento en el volumen del metal cuando el Fe (hierro) se oxida para formar Fe (OH)2 y Fe (OH)3 y se precipita como FeO OH (color de herrumbre). Para que la reacción tenga lugar debe haber agua y oxígeno. En concreto de buena calidad la velocidad de la corrosión será muy lenta. Tendrá lugar corrosión acelerada si el pH (alcalinidad) se reduce (carbonatación) o si se introducen en el concreto químicos agresivos o metales diferentes. Otras causas incluyen corrientes eléctricas vagabundas y celdas de concentración causadas por un ambiente químico disparejo o variable.

Agrietamiento y astillamiento inducidos por corrosión El agrietamiento y el astillamiento del concreto inducidos por la corrosión del acero son funciones de las siguientes variables: 1. Resistencia a tensión del concreto. 2. Calidad y espesor del recubrimiento del concreto sobre la varilla de refuerzo. 3. Adherencia entre la varilla de refuerzo y el concreto circundante. 4. Diámetro de la varilla de refuerzo. 42

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5. Porcentaje de la corrosión por peso de la varilla de refuerzo. Con una relación de espesor recubrimiento a diámetro de la varilla (C/D) igual a 7, el agrietamiento del concreto inicia cuando la corrosión alcanza el 4%, mientras que con una relación C/D de 3, solamente el 1% de la corrosión es suficiente para agrietar el concreto (ver tabla siguiente).

Penetración de cloruros Los cloruros pueden introducirse en el concreto cuando éste entra en contacto con ambientes que los contienen, tales como agua de mar o sales des congelantes. La penetración de los cloruros empieza en la superficie, posteriormente se mueve hacia adentro. La penetración toma tiempo, dependiendo de:

1. La cantidad de cloruros que entra en contacto con el concreto. 2. La permeabilidad del concreto. 3. La cantidad de humedad presente.

En algunas ocasiones, la concentración de cloruros en contacto con el acero de refuerzo causará corrosión cuando estén presentes humedad y oxígeno. A medida que se forma una capa de herrumbre, las fuerzas de tensión generales por la expansión del óxido, hacen que el concreto 43

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se agriete y se deslamine. El astillamiento de la laminación ocurre cuando las fuerzas naturales de gravedad o las cargas actúan en el concreto flojo. Cuando el agrietamiento y la delaminación progresan, tiene lugar una corrosión acelerada, debido al fácil acceso de sales corrosivas, oxígeno y humedad. Entonces la corrosión empieza a afectar las varillas de refuerzo ahogadas más adentro del concreto. La concentración de cloruros necesarios para promover la corrosión, entre otros factores, es afectada grandemente por el pH del concreto. Se demostró que se requiere un nivel de umbral de 8000 ppm de iones de cloruro para iniciar la corrosión, cuando el pH era del 13.2. Cuando el pH se reducía a 11.6, la corrosión se iniciaba con solamente 71 ppm de iones de cloruro. Grietas y cloruros Las grietas y las juntas de construcción en el concreto permiten que los químicos corrosivos tales como las sales descongelantes entren al concreto y se introduzcan en el acero de refuerzo. La corrosión del acero puede presentarse, inclusive, en un ambiente altamente alcalino cuando hay presencia de cloruros. Los cloruros no se consumen en el proceso de corrosión, pero si actúan como catalizadores para el proceso y permanecen en el concreto. El ACI 224 R – 90 presenta la tabla siguiente de anchos de grietas tolerables en el concreto reforzado.

Cloruros en el colado 44

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Pueden encontrarse cloruros ene l concreto reforzado incluso antes de que las estructura esté en servicio. Los cloruros pueden introducirse deliberadamente como un acelerante, o en forma de ingredientes naturales localizados en algunos agregados. El concreto producido con arena de playa o que tiene agua de mar usada como agua de mezclado dará como resultado cloruros en la mezcla. Los cloruros pueden ser solubles en agua o solubles en ácidos. Los cloruros usados como aditivos son solubles en agua, mientras que los que se encuentran en fuentes de agregados sólo pueden ser solubles en ácido. Los cloruros solubles en agua son los más dañinos, ya que rápidamente se liberan para atacar el acero de refuerzo. El ACI 201.2 R propone los límites para los iones de cloruro en el concreto, antes de la puesta del concreto en servicio, los cuales se muestran en la tabla 2.39.

Carbonatación La carbonatación del concreto es una reacción entre gases ácidos en la atmosfera y los productos de la hidratación del cemento. El aire normal contiene dióxido de carbono (CO2) en concentraciones relativamente bajas (0.03%). El nivel del dióxido de carbono en atmosferas industriales es, por regla óxido de calcio disuelto en el agua de los mismos poros. Como resultado de esta reacción, la alcalinidad del concreto se reduce a un valor pH de aproximadamente 10 y, consecuentemente, se pierde la protección del concreto del acero de refuerzo. La pasividad de la capa protectora en el acero es destruida. Cuando el acero es despasivado y el ambiente es ácido o ligeramente alcalino, empieza la corrosión si la humedad y el oxígeno ganan acceso hacia el concreto. En un concreto 45

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de buena calidad, el proceso de carbonatación es muy lento. Se ha estimado que el proceso continuará a una tasa de hasta 0.04 pulgadas (1 mm) por año. El proceso requiere de cambio constante en los niveles de humedad desde seco hasta mojado y nuevamente a seco. No ocurrirá carbonatación cuando el concreto esté constantemente bajo el agua. Mecanismos de desintegración La exposición a químicos agresivos (naturales o artificiales) suelen provocar que el concreto altere su composición química, provocando cambio en sus propiedades mecánicas. Dependiendo del tipo de ataque, el concreto puede ablandarse o desintegrarse, en una parte o en su totalidad. El agua puede ser uno de los ambientes más agresivos que causan la desintegración. Si el concreto está saturado con agua y sometido a congelación, la fuerza expansiva del incremento en volumen puede causar que el concreto se separe en pequeños pedazos. Similar a los efectos del hielo es la expansión de los cristales, de las sales en su superficie de concreto sometidos a soluciones salinas. No todos los mecanismos de desintegración son causados por factores externos. Las reacciones álcali – agregado, están internamente contenidas dentro del concreto originalmente elaborado. Tales reacciones dan como resultado la expansión del agregado afectado. Exposición a químicos agresivos Ciertos químicos en solución atacan a varios constituyentes del concreto. Los químicos agresivos pueden dividirse en las siguientes categorías: 1. Ácidos inorgánicos. 2. Ácidos orgánicos. 3. Soluciones alcalinas. 4. Soluciones salinas. 5. Varios.

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El ataque de ácidos al concreto es la reacción entre el acido y el hidróxido de calcio del cemento portland hidratado. La reacción produce compuestos de calcio solubles al agua, que luego son lixiviados. Cuando se usan agregados de piedra caliza o dolomitas, el ácido puede disolverlos. Desintegración por congelación y deshielo La desintegración o el deterioro por congelación y deshielo tienen lugar cuando se presentan las siguientes condiciones: El ataque de ácidos al concreto es la reacción entre el acido y el hidróxido de calcio del cemento portland hidratado. La reacción produce compuestos de calcio solubles al agua, que luego son lixiviados. Cuando se usan agregados de piedra caliza o dolomitas, el ácido puede disolverlos. 1. Desintegración por congelación y deshielo 2. La desintegración o el deterioro por congelación y deshielo tienen lugar cuando se presentan las siguientes condiciones: El deterioro por congelación y deshielo generalmente ocurre en superficies horizontales que están expuestas a agua, o en superficies verticales que están en la línea de agua en porciones sumergidas de estructuras. El agua de congelación contenida n la estructura de poros se expande hasta convertirse en hielo. La expansión causa fuerzas de tensión localizadas que fracturan la matriz de concreto circundante. La fractura ocurre en pequeñas piezas, yendo de las superficies exteriores hacia el interior. La velocidad del deterioro por congelación y deshielo está en función de lo siguiente: 1. Porosidad incrementada (la velocidad aumentada). 2. . Saturación de humedad incrementada (la velocidad se incrementa). 3. Numero incrementado de los ciclos de congelación y deshielo (la velocidad se incrementa).

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4. Aire incluido (la velocidad se reduce). 5. Superficies horizontales que atrapan agua estancada (la velocidad se incrementa). 6. Agregado con una pequeña estructura capilar y alta absorción (la velocidad aumenta).

Reacción álcali-agregado Las reacciones álcali-agregado (AAR) pueden crear expansión y agrietamiento severo en estructuras y pavimentos de concreto. Los mecanismos que causan reacciones álcali-agregado no han sido entendidos completamente. Lo que se conoce acerca de este tipo de reacción es que ciertos agregados, tales, como, formas reactivas de sílice, reaccionan con el hidróxido de potasio, sodio, y calcio que están en el cemento y forman un gel alrededor de los agregados reaccionantes. Cuando el gel alrededor del agregado es expuesto a humedad, se expanden, creando fuerzas que causan grietas por tensión y que se forman alrededor del agregado. El concreto no confinado que experimenta AAR muestra algunos signos de aviso de agrietamiento superficial tipo “mapas” sobre las superficies expuestas. Una vez que se ha formado el agrietamiento, más humedad penetra en el concreto, acelerando la reacción álcali – agregado y permitiendo daño adicional por congelación y deshielo. La reacción álcali – agregado puede pasar inadvertida por algún tiempo, posiblemente años, antes de que se desarrollen severos trastornos asociados. Comúnmente las pruebas para detectar la presencia de reacciones álcali – agregado se hacen por el examen petrográfico del concreto. Recientemente, se ha desarrollado un nuevo método capaz para monitorear una reacción posible. Este método utiliza la técnica de fluorescencia de acero de uranio, es rápido y económico. Ataque de sulfatos 48

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La presencia de sulfatos solubles (principalmente de sodio, calcio y magnesio) es común en zonas de operaciones mineras, y de las industrias químicas y del papel. Los sulfatos de sodio y calcio con los más comunes en suelos, agua y procesos industriales. Los sulfatos de magnesio son menos comunes, pero más destructivos. Los suelos o las aguas que contienen estos sulfatos con frecuencia se llaman suelo o aguas “álcali”. Todos los sulfatos son potencialmente dañinos al concreto. Ellos reaccionan químicamente con la cal hidratada de la pasta de cemento y con el aluminato de calcio hidratado. Como resultado de esta reacción, se forman productos sólidos con un volumen más grande que los productos que entran en la reacción. La formación de yeso y ettringita se expande, presiona y rompe la pasta. Como consecuencia, se inicia la formación de escamas y la desintegración, seguido por el deterioro de la masa. La resistencia a sulfatos del concreto se mejora por una baja relación a/c y un factor adecuado de cemento, con un aluminato con bajo contenido tricálcico y con aire incluido apropiado. Con un proporcionamiento apropiado, el humo de sílice (microsílice), la ceniza volante y la escoria molida generalmente mejoran la resistencia del concreto al ataque de sulfatos, principalmente reduciendo la cantidad de elementos reactivos necesario para reacciones de sulfato expansivo. Erosión Cavitación La cavitación causa la erosión de las superficies de concreto como resultado del colapso de burbujas de vapor que se forman por cambios de presión en un flujo de agua a gran velocidad. Cuando se forman burbujas de vapor, éstas fluyen siguiendo la corriente con el agua. Cuando entran en una región de presión más alta, se colapsan con gran impacto. La formación de burbujas de vapor y su colapso consecuente se llama cavitación. La energía liberada al colapsarse causa “daño por cavitación”. Se forman cavidades cerca de las curvas y rebajos, o en el centro de los vórtices. El daño por cavitación 49

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da como resultado la erosión de la matriz del cemento, dejando el agregado más duro en su lugar. A velocidades más altas, las fuerzas de cavitación pueden ser lo suficientemente grandes como para desgastar y llevarse grandes cantidades de concreto. El daño por cavitación se evita produciendo superficies lisas y evitando obstrucciones salientes al flujo. Abrasión La abrasión es el desgaste de la superficie por raspado y fricción. Generalmente, la superficie es uniformemente desgastada, incluyendo la matriz de cemento y los agregados.

Los factores que alteran la resistencia a abrasión son: 1. Resistencia a compresión. 2. Propiedades de los agregados. 3. Métodos de acabado. 4. Uso de capas de desgaste. 5. Curado. Efectos de la humedad En el concreto fresco, los espacios entre las partículas están completamente llenas de agua. El exceso de agua se evapora después de que endurece el concreto. La pérdida de humedad hace que el volumen de la pasta se contraiga. Esto, a su vez, conduce a esfuerzos de contracción. El concreto cambia de volumen en respuesta a los cambios de la humedad ambiental. Contracción por secado En su exposición a la atmósfera, el concreto pierde algo del agua original que tenía a través de la evaporación, y se contrae. El concreto de peso normal se contrae de 400 a 800 microdeformaciones. La contracción por secado, si no tiene 50

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restricciones, da como resultado un acortamiento del elemento sin la deformación de esfuerzo por contracción. Si el elemento tiene restricciones para moverse, la creación de esfuerzos puede exceder la resistencia a tensión del concreto. Este sobre – esfuerzo da como resultado agrietamiento debido a contracción por secado. La colocación correcta del acero de refuerzo en el elemento distribuye los esfuerzos de contracción y controla los anchos y las grietas. Transmisión del vapor de humedad  El vapor de agua viaja a través del concreto cuando las superficies de un elemento estructural están sujetas a diferentes niveles de humedad relativa (HR). El vapor de humedad se traslada desde una alta HR a otra HR más baja. La cantidad de la transmisión de vapor de humedad es una función del gradiente HR entre las caras, y la permeabilidad del concreto.  El vapor de humedad también se mueve hacia a adentro y hacia afuera de la estructura de poros del concreto, al ocurrir diferencias en la humedad relativa. El vapor de humedad se mueve desde lugares de humedad alta hasta lugares de baja humedad. El vapor también se mueve con los cambios en la temperatura. Cuando la temperatura se eleva, el vapor se expande y se mueve fuera de las estructura de poros.

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Cambio de volumen – contenido de humedad El concreto cambia de longitud dependiendo de su contenido de humedad. El concreto húmedo que se seca se contrae, mientras que el concreto seco que se humedece se expande. El concreto puede tener cambios de acuerdo a las estaciones: los veranos calientes y húmedos generan altos contenidos de humedad, mientras que los veranos fríos y secos reducen los contenidos de humedad. Se pueden establecer valores para la cantidad de contracción o expansión causada por un cambio en el contenido de humedad, recurriendo a una estimación con base en los valores de contracción por secado se basan en un contenido inicial de humedad del 100% reducido a una humedad ambiental relativa de aproximadamente 50%.

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Fuentes bibliográficas.  https://medium.com/@bhconcretos/qu%C3%A9-es-lapatolog%C3%ADa-del-concreto-2ad73130d336  https://es.slideshare.net/SergioPap/patologia-del-concretocausas-de-daos-en-el-concreto  https://prezi.com/ufsklvowbf-k/patologia-del-concreto/  https://es.scribd.com/document/346606667/Patologia-DelConcreto  http://www.chacao.gob.ve/eduriesgo/vulnerabilidad_archivos/04_ patologias_en_las_edificaciones.pdf  https://civilgeeks.com/2012/08/23/libro-basico-sobre-patologiasdel-concreto/

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