propiedades del estado fresco

CURSO: TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

DOCENTE : Ing. MAX ANDERSON HUERTA MAZA

INTEGRANTES :MAGUIÑA ROMERO IRIS 05.1064.4.AC

HUANSHA VILLANUEVA DEYVI 061.0709.582

DEPAZ HIDALGO FERNANDO 062.0707.479

CÁCERES ANGELES, FÉLIX 00.0018.N.AC

ESPINOZA MALVACEDA EDWIN 99-1114.8AC

UNIDAD TEMÁTICA : 2.2

TEMA : PROPIEDADES DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO

CICLO : 2009 - II

PROPIEDADES DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO

Es aquel concreto recién preparado cuyo estado es plástico y moldeable, en el cual no se produce el fraguado ni el endurecimiento y adopta la forma del encofrado.

CONCRETO FRESCO

Es el mayor o menor trabajo que hay queaportar al concreto en estado fresco en losprocesos de mezclado, transporte, colocación,compactación y acabado.

TRABAJABILIDAD

MezcladoTransporte

ColocaciónCompactación

Está influenciada principalmente por la pasta, el contenido de agua y el equilibrio adecuado entre agregados gruesos y finos, produciendo en el caso óptimo una suerte de continuidad en el desplazamiento natural y/o inducido de la masa.

2. FACTORES QUE AFECTAN LA TRABAJABILIDAD:

A. Contenido de cemento

Habrá una mayor trabajabilidad cuando la cantidadde cemento en la mezcla sea mayor.

B. Fineza del cementoA mayor fineza, mayor trabajabilidad

C. Perfiles del agregado, textura superficial del agregado

Las mezclas con canto rodado son siempre más trabajablesque mezclas similares con piedra partida.

PERFILES DEL AGREGADO, TEXTURA SUPERFICIAL DEL AGREGADO

Los agregados angulosos y

lajosos requieren mayor

cantidad de agua para la misma

trabajabilidad que la requerida

por los agregados lisos y

redondeados

El agregado fino con partículas

de formas angulosas, afecta

proporcionalmente más la

trabajabilidad del concreto que

piedras lajosas en el agregado

grueso

D. Granulometría del agregado:

No existe una granulometría ideal, desde el punto de vista de la trabajabilidad

El efecto de la granulometría sobre la trabajabilidad delconcreto en estado fresco es variable , puesto que depende delos contenidos de cemento y agua. Entonces:

Granulometría del agregado

• La mejor granulometría será la que tenga menor áreasuperficial, para un volumen dado de agregado.

• La trabajabilidad no es afectada cuando se modificala granulometría del agregado, siempre y cuando lasuperficie específica del agregado no varíe.

Agregados con granulometrías discontinuas exigenmás agua para una misma trabajabilidad.

Puede emplearse granulometrías discontinuas,siempre que se emplee aquellas cuya superficieespecífica sea equivalente a la del agregado congranulometrías continuas.

E. LAS PUZOLANAS

En general, las adiciones al cemento mejoran

la consistencia y la trabajabilidad del concreto

fresco, porque se le añade un volumen

adicional de finos a la mezcla.

El concreto con humo de sílice es utilizado

típicamente con bajos contenidos de agua

con aditivos reductores de agua de alto rango

y estas mezclas tienden a ser cohesivas y

más viscosas que el concreto corriente.

Las cenizas volantes y las escorias

generalmente reducen la demanda de agua

para el asentamiento (revenimiento)

requerido del concreto.

El uso de aditivos fluidificantes o

Incorporadores de aire puede mejorar la

trabajabilidad de las mezclas.

Un exceso de tiempo de transporte, o un

mezclado prolongado, aún con velocidad

de agitación baja pueden influir

negativamente en la trabajabilidad.

No debe agregarse agua en exceso para

hacer más trabajable la mezcla, porque

reduce la resistencia del concreto

endurecido.

También afectan la trabajabilidad del

concreto:

3. LÍMITES DE LA TRABAJABILIDAD:

La disminución de la pasta con respecto a la cantidad deagregado en la mezcla, tiende a hacerla más áspera y dura.Por otra parte un incremento en el volumen de la pastahace a la mezcla más fluida.

Para una determinada cantidad de pasta y agregado setiene:

• Si la pasta contiene más cemento y menos agua, será masáspera y poco trabajable.

• Si la pasta contiene más agua y menos cemento, la pastapuede ser lo suficiente mente fluida, y no formará con losagregados una masa cohesiva.

4. ELECCIÓN DE LA TRABAJABILIDAD:

La trabajabilidad no debe ser mayor que la necesaria.

Un concreto con poca trabajabilidad no puede seradecuadamente colocado y compactado.

El concreto debe ser lo sufrientemente trabajable comopara garantizar el progreso de la obra sin la necesidadde añadir agua.

Secciones pequeñas:

La pequeña distancia entre las caras delencofrado puede restringir o hacer difícil elproceso de compactación del concreto.

Secciones muy elaboradas:

Donde las esquinas no son redondeadas, y dondeel concreto no es fácilmente accesible ycompactable.

Secciones altamente reforzadas:

Donde las barras de refuerzo están cruzadas o superpuestas.

6. MEDIDA DE LA TRABAJABILIDAD: No existe un método de laboratorio para medir la

trabajabilidad del concreto en estado fresco.

Depende en gran medida del criterio y experienciadel ingeniero.

Es una propiedad importante del

concreto fresco, esta propiedad

define la humedad de la mezcla por

su grado de fluidez de la misma .

La consistencia se define por el

asentamiento de la mezcla cuando

se realiza el ensayo del cono de

Abrams.

CONSISTENCIA

CLASIFICACIÓN DE LA CONSISTENCIA

TIPO DE MEZCLA ASENTAMIENTO

Mezclas Secas 0 - 2 Pulg.

Mezclas Plásticas 3 – 4 Pulg.

Mezclas Fluidas > a 5 Pulg.

La utilización de un agregado de perfil esférico tiende a disminuir la consistencia del concreto, en el cual el contenido de pasta es el mismo.

El empleo de partículas de agregado grueso de textura superficial suavizada permite obtener mezclas menos consistentes.

Factores Que Disminuyen La Consistencia del Concreto:

una adecuada selección de proporción de agregados finos y gruesos hace que la mezcla de concreto contenga una adecuada consistencia.

•Desde el punto de vista de laconsistencia no existegranulometría ideal.

•EL efecto de la granulometríasobre la consistencia no esconstante ya que depende de loscontenidos de cemento y agua dela mezcla.

Algunos criterios para la selección de una granulometría adecuada pueden ser los siguientes:

• La granulometría seleccionada debe de dar consistencia

elegida con el menor contenido de humedad.

• En una variación de la granulometría del agregado pero se

mantiene la superficie especifica, la consistencia no es

afectada.

MEDIDA DE LA CONSISTENCIA DEL CONCRETO

El ensayo consiste:

En llenar el concreto en 3capas dando 25 golpes porcapa, en un molde de forma detronco de cono que tiene 0.20cm de diámetro de baseinferior, 0.10 cm. de diámetrode la base superior y 0.30 cm.de altura.

Se realiza mediante el ensayo

del Cono de Abrams según la

norma ASTM C-143, es el

método más utilizado en obra

debido a su rapidez y

efectividad.

PROCEDIMENTO DEL ENSAYO DEL CONO DE

ABRAMS

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El supervisor solicitara la realización de este ensayo cada ciertotiempo para garantizar que la relación de agua - cemento sea elapropiado y el asentamiento sea lo indicado en el proyecto.En el caso de concreto premezclado se realizará un control porcamión concretero.

COHESIVIDAD La cohesividad se define como aquella

propiedad gracias a la cual es posiblecontrolar la posibilidad de segregacióndurante la etapa de manejo de lamezcla, al mismo tiempo quecontribuye a prevenir la aspereza de lamisma, y facilitar su manejo durante elproceso de compactación del concreto.

Normalmente se considera que unamezcla de concreto posee el gradoapropiado de cohesividad si ella no esdemasiado plástica ni demasiadoviscoso, es plástica y no segregafácilmente.

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IMPORTANCIA DE LA COHESIVIDAD:

La importancia de la cohesividad de la mezclavaría con las condiciones de colocación. Cuandoes necesario transportar el concreto a grandistancia, hacerlo circular por canaletas ohacerlo pasar a través de la malla de acero derefuerzos, es esencial que la mezcla seacohesiva

La segregación está definida como la descomposición

mecánica del concreto fresco en sus partes

constituyentes cuando el agregado grueso tiende a

separarse del mortero.

La segregación hace que el concreto sea: MAS DEBIL,

MENOS DURABLE, y dejará UN POBRE ACABADO DE

SUPERFICIE.

SEGREGACIÓN

La segregación produce que disminuya la resistencia y la durabilidad del concreto.

Puede producir fisuramiento y agujeros, afectando la resistencia y el acabado de un elemento estructural

La EXUDACIÓN es definida como la elevación de una parte del aguade la mezcla hacia la superficie, generalmente debido a lasedimentación de sólidos. El proceso se inicia momentos después queel concreto ha sido colocado y consolidado en los encofrados y continuahasta que se inicia el fraguado de la mezcla, se obtiene máximaconsolidación de sólidos, o se produce la ligazón de las partículas.

EXUDACIÓN

Fig. 1 Esquema de reducción de volumen manifestado por el concreto debido al fenómeno de exudación

Fig. 2 Relación volumétrica entre asentamiento plástico, contracción autógena y contracción química.

Por otro lado, la exudación es un fenómeno natural e inevitable peronuestra acción como profesionales de la tecnología del concreto debetender a minimizarla. En la figura N° 2 se muestra conceptualmentela reducción volumétrica que sufre una pasta cementicia a medidaque aumenta su grado de hidratación.

Otro aspecto a considerar es el espesor del elemento estructural a

construir. Siendo la exudación del hormigón una magnitud

aproximadamente constante para cada mezcla de acuerdo a sus

características aquellas estructuras que posean una menor relación

superficie/volumen estarán más afectadas por la exudación.

Fig. 3 Exudación y asentamiento plástico de una mezcla de concreto colocada sobre losas de diferentes espesores

Cuando la exudación es excesiva, debe darse atención a la

granulometría y angularidad del agregado fino. El empleo de

arenas muy finas, las mezclas de arenas, y un control más

cuidadoso son factores que pueden contribuir a la reducción

de la exudación. Una forma de controlar la exudación es el

empleo de agregado fino adecuadamente graduado, con

presencia de los tamaños menores en las proporciones

adecuadas.

TIEMPO DE FRAGUADO

Fraguado del concreto.

Cuando el cemento y el agua entran en contacto,

se inicia una reacción química exotérmica que

determina el paulatino endurecimiento de la

mezcla. Dentro del proceso general de

endurecimiento se presenta un estado en que la

mezcla pierde apreciablemente su plasticidad y se

vuelve difícil de manejar; tal estado corresponde al

fraguado inicial de la mezcla. A medida que se

produce el endurecimiento normal de la mezcla, se

presenta un nuevo estado en el cual la

consistencia ha alcanzado un valor muy

apreciable; este estado se denomina fraguado

final.

Se puede definirse como tiempo de fraguado de una mezcla determinada, al lapso entre el fraguado inicial y fraguado final o en otras palabras el tiempo necesario para que la mezcla pase del estado fluido al sólido.

Normalmente, el inicio de fraguado ocurre entre 2 y 6 horas después del mezclado, y el final ocurre entre 4 y 12 horas.

TIEMPO DE FRAGUADO

El fraguado falso o endurecimientoprematuro, como se le llama a veces, es unendurecimiento inicial de la pasta decemento que en raras ocasiones sepresenta entre 1 y 5 minutos después delmezclado. Este problema se puedemodificar o eliminar mediante el mezcladocontinuo o por el remezclado de la pasta decemento o del concreto, con lo cualdesaparece el endurecimiento sin pérdidade la calidad.

FRAGUADO FALSO

Variaciones en el cemento

Temperatura de la mezcla

Temperatura ambiental.

Contenido de cemento de la mezcla

Dimensiones del elemento de concreto

Consistencia y relación agua-cemento

Características de exudación

Aditivos empleados

FACTORES QUE INFLUYE

• Humedad relativa

• Velocidad del viento

• Radiación solar

• Capacidad de absorción de la sub rasante

Cuando el concreto es empleado en losas o pavimentos, los siguientes factores también

deben ser considerados

Influencia del cemento

El proceso de hidratación de diferentes cementos puede variar debido a las diferentes materias primas, finura del molido, los aditivos, la cantidad de agua adicionada y la temperatura de los

materiales en el momento del mezclado.

El aluminato tricálcico (C3A) es tal vez el compuesto que se hidrata con mayor rapidez, y por ello propicia mayor velocidad en el fraguado y en el desarrollo de calor de

hidratación en el concreto

• El efecto de retardo también es susceptible a estas

variaciones que pueden ser considerables en dosis mayores al

1%.

• La tendencia:

• Cementos Pórtland puros y finos: efecto de retardo reducido

• Cementos más gruesos y algunos cementos con adiciones:

efecto de retardo extendido

• Un aumento en la relación a/c de 0.01 ocasiona un retardo

adicional de media

Influencia de la temperatura

Los aumentos de temperatura acortan el retardo y las reducciones de temperatura lo extienden.

Cada grado debajo de 20°C extiende el tiempo de retardo en aproximadamente 1 hora.

Cada grado por encima de 20°C disminuye el tiempo de retardo en 0.5 horas.

Para mayor seguridad Trabajar con un concreto sin retardo de fragüe puede ser un problema en temperaturas superiores a 25°C. Ya que éste le acelera el tiempo de fraguado y evapora el agua. Esta evaporación produce una retracción acelerada, aumentando la probabilidad de fisuración y disminuyendo la resistencia del hormigón

OTRAS

INFLUENCIAS

SUSTANCIAS DISUELTAS

Afectan al fraguado y endurecimiento.HIDRATOS DE CARBONO

Son sustancias de naturaleza orgánica (azúcares) que dificultan o impiden con su presencia la hidratación de los granos de cemento. Afectan directamente al fraguado del cemento hasta el punto de evitar su endurecimiento

Una puede ser las características del agua por ejemplo:

No debe contener ingredientes dañinos ni para

el hormigón ni para las armaduras

SUSTANCIAS ORGÁNICAS SOLUBLES EN ÉTER

Son sustancias que suelen estar presentes en aguas de cauces de ríos; como los aceites, las grasas y todas las sustancias de este tipo.

Afectan desfavorablemente al fraguado y al endurecimiento

ADITIVIOS

Los aditivos del concreto son productos capaces de disolverse en agua, que se adicionan durante el mezclado en porcentajes no mayores del 5% de la masa de cemento, con el propósito de producir una modificación en el comportamiento del concreto en su estado fresco y/o en condiciones de trabajo.

Los aditivos acelerantes de la norma ASTM Tipo C serán mencionados como acelerantes. Su función principal es acelerar el desarrollo temprano de la resistencia del concreto, es decir el endurecimiento. Aunque también pueden acelerar el fraguado

ADITIVOS ACELERANTES.

• El acelerante más común empleado durante muchas décadas fue el cloruro de calcio. Ya que es efectivo para acelerar la hidratación de los silicatos de calcio, principalmente C3S, posiblemente por un cambio ligero en la alcalinidad del agua de poros o como catalizador en las reacciones de hidratación. El cloruro de calcio es un acelerante efectivo pero tiene un defecto serio: La presencia de iones de cloruro en la vecindad del refuerzo de acero, favorece a la corrosión. Aunque las reacciones de corrosión solo ocurren en presencia de agua y oxigeno

• Cuando el concreto se va colar a temperaturas bajas, digamos de 2 a 4 °C.

• En la elaboración de concreto prefabricado.

• Cuando se desea un descimbrado rápido.

• Cuando se requiere hacer un trabajo de reparación urgente.

CUANDO EMPLEARLOS

• Un acabado más rápido de las superficies.

• Una reducción en el tiempo que el concreto fresco ejerce presión sobre los encofrados

• La posibilidad de un sellado mas rápido de las vías de agua.

• Una mejor protección del concreto en climas fríos

BENEFICIOS DE UNA REDUCCIÓN EN EL TIEMPO :

La acción retardante la exhiben el azúcar, derivados de carbohidratos, sales solubles de zinc, boratos solubles y otras sales, el metanol es también un retardante posible. En la practica, los retardantes que también son reductores de agua ( Tipo B de ASTM) se usan comúnmente. Se necesita tener cuidado con el uso de retardantes ya que estos pueden inhibir totalmente el fraguado y endurecimiento del concreto

ADITIVOS RETARDANTES.

Se puede lograr un retraso en el fraguado de la pasta de cemento con la adición a la mezcla de un aditivo retardante ASTM Tipo B , la cual retarde el fraguado inicial por lo menos una hora, pero no más de 3 ½ horas, en comparación con una mezcla de control

Son útiles en la elaboración de concreto en

clima cálido cuando el tiempo de fraguado

normal se acorta por la alta temperatura.

Previenen las juntas frías.

Prolongan el tiempo de transportación,

colocación y compactación.

UTILIZACIÓN:

Cuando la temperatura ambiente se incrementa, a fin de evitar perdidas en el

asentamiento y la necesidad de emplear mayor cantidad de agua en la mezcla.

Cuando el concreto va ser bombeado o transportado a gran distancia

Cuando se desea eliminar toda posibilidad de juntas débiles en gran secciones de concreto.

El retraso del endurecimiento se puede explotar para obtener acabados arquitectónicos de agregado expuesto:

Beneficios de una reducción en el tiempo

• El método mas común para determinar el tiempo de fraguado de los cementos se basa en la resistencia que opone la pasta de cemento a la penetración de la aguja de un aparato normalizado llamado APARATO DE VICAT

DETERMINACION DEL TIEMPO DE FRAGUADO

PESO UNITARIO

Cuando las mezclas de concreto experimentan incremento de aire, disminuye el peso unitario. La mayor compactación incrementa el peso unitario. Pero las modificaciones del peso unitario son debidas al tipo de agregado empleado.

El peso unitario es el peso varillado, expresado en kilos por metro cubico (Kg/m^3 ), de una muestra representativa del concreto.

El peso unitario del concreto se emplea principalmente para: Determinar o comprobar el rendimiento de la mezcla.

Determinar el contenido de materiales (cemento, agua y agregado) por metro cúbico de concreto, así como el contenido de aire.

Formamos una idea de la calidad del concreto y de su grado de compactación.

ENSAYO

La determinación del peso unitario puede realizarse aplicando el método de ensayo de la ASTM C -138

El procedimiento para su determinación,consiste en llenar un molde de volumendeterminado con muestra representativa, en 3capas sucesivas con 25 golpes cada capa, y luegopesarlo.

PESO POR METRO CUBICO:

P.U. = Peso Unitario del Concreto en Kg.P = Peso del concreto + Peso del recipiente en Kg.R = Peso del recipiente en Kg.V = Volumen del recipiente en m³.

M = Peso total de los materiales en Kg.Vh = Volumen de concreto producido en m³.N = numero de bolsas de cemento.Pc = Peso de una bolsa de cemento en Kg.Paf = Peso del agregado fino en Kg.Pag = Peso del agregado grueso en Kg.Pa = Peso del agua en Kg.P.U. = Peso unitario del concreto fresco.

RENDIMIENTO (VOLUMEN PRODUCIDO):

CONTENDIDO DE CEMENTOY = Rendimiento, volumen del hormigón producido por lote (m3)C = contendido actual de cemento, kg/m3Cb = masa de cemento en el lote, kg

El gráfico anterior muestra claramente que a mayor cantidad de reemplazo de cemento, menor será el peso unitario del

concreto.

De acuerdo al tipo de agregado utilizado, los concretos se clasifican en livianos, normales y pesados.

Concretos livianos: son preparados con agregados livianos y su peso unitario varía desde 480 a 1600 (kg/m^3) .Concreto normal: son preparados con agregados corrientes y su peso unitario varía de 2300 a 2500 (kg/m^3) .según el tamaño máximo del agregado. El peso unitario promedio es de 2400 (kg/m^3) .En concretos ciclópeo, el tamaño máximo del agregado varía de 3’’- 6’’ y el peso unitario puede llegar a 2500 (kg/m^3) .En concretos de alta resistencia, en los que el tamaño máximo del agregado grueso es el orden de 3/8’’ a 1/2’’, el peso unitario del concreto suele estar en el orden de los 2300 (kg/m^3) .Concretos pesados: son preparados utilizando agregados pesados, alcanzando el peso unitario valores de 5200 (kg/m^3) . Si se usan agregados ferrosos. Que se emplean para contrapesos o para blindajes contra radiaciones.

UNIFORMIDAD

La uniformidad del concreto se estudia evaluando mediante el coeficiente de variación, la dispersión existente entre características análogas de distintas amasadas.

La uniformidad del concreto depende de muchas variantes, entre las cuales podemos destacar:

El tiempo que se le da al concreto para su mezclado, La buena adherencia entre pasta y agregado, La granulometría de los agregados empleados para la fabricación del concreto, etc.

En cualquier mezcladora es esencial que se produzca un

intercambio suficiente de los materiales en diferentes partes de la

cámara, de modo que resulte un concreto uniforme. La norma

ASTMC 94-83 prescribe que se tomen muestras a 1/6 y 5/6 de la

descarga de la bacha y que las diferencias de las propiedades de

ambas muestras no excedan ninguno de los siguientes límites:

Peso unitario del concreto: 16 kg/m^3 Contenido de aire : 1% Revenimiento: 25 mm (1 in) cuando el promedio sea menos de 4 in, 40mm (1.5 in) cuando el promedio sea de 100 a 150 mm (4 a 6 in). Porcentaje del agregado retenido en la malla de 3/16 in: 6% Resistencia a la compresión (valor promedio de tres cilindros a los 7 días): 7.5%

CONCLUSIONES: La trabajabilidad está influenciada por la pasta, el agua

de mezclado y por el equilibrio entre los agregados.

Por lo general el concreto es trabajable cuando durante su desplazamiento mantiene siempre una película de mortero sobre el agregado grueso.

La consistencia varía por diversos motivos, uno de ellos es por el perfil del agregado, finura del agregado fino y del cemento.

Cuando la viscosidad del mortero se reduce por insuficiente concentración de la pasta, mala distribución de las partículas o granulometría deficiente; las partículas gruesas se separan del mortero y se produce segregación

E l mal control de la segregación; provocara en el concreto endurecido cangrejeras, fisuras disminuyendo la resistencia y durabilidad del producto final.

CONCLUSIONES:

La exudación se produce inevitablemente, pues es una propiedad inherente a su estructura, siendo importante evaluarla y controlarla para evitar efectos negativos.

El fraguado es el proceso de endurecimiento y por ende, pérdida de plasticidad, del concreto en el tiempo.

En el fraguado inicial, aumenta bruscamente la viscosidad, también aumenta la temperatura, luego de algunas horas, la pasta se vuelve indeformable y se transforma en un bloque rígido (fraguado final)

La densidad y el peso unitario se refieren a mezclas de concreto en las cuales aún no ha comenzado la reacción entre el cemento y el agua o que habiendo comenzado es todavía insignificante

“La sabiduría suprema es tener sueños bastantes grandes para no perderlos de vista

mientras se persiguen”Anónimo