caracteristicas de componentes del concreto para lograr alta resistencia

7/24/2019 Caracteristicas de Componentes Del Concreto Para Lograr Alta Resistencia

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CARACTERSTICAS NECESARIAS EN LOSMATERIALES QUE COMPONEN EL CONCRETO

PARA LOGRAR ALTA RESISTENCIA A LA

COMPRESIN

Introduccin

La produccin de concretos de alta resistencia, los cualescumplan con las condiciones de trabajabilidad, resistencia ydurabilidad, requiere de mayores exigencias en la seleccin de losmateriales que en el caso de los concretos de resistencias menores.

En este caso se requiere de materiales de calidad y lasespecifcaciones deben ser ms exigentes Se han producido concretosde alta resistencia empleando un alto rango de materiales cuyacalidad siempre se ha basado en los resultados de mezclas deprueba, trabajando con especifcaciones estrictas.

Esta inormacin proporciona una base para la seleccin de losmateriales a ser empleados en la seleccin de las proporciones ymezclas de prueba.


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Materiales

I Ce!ento

La eleccin del cemento portland a ser empleado en la preparacinde concretos de alta resistencia a los cuales se ha incorporadomicros!lice es muy importante. Las dierentes marcas y tipos tendrndistintas caracter!sticas de desarrollo de resistencia debido a"ariaciones en su composicin y en su fnura, dentro de los l!mitesque permite la #orma $S%& ' ()* Es recomendable seleccionar uncemento que permita alcanzar una alta resistencia a los tres meses.

Existen numerosos estudios los cuales han determinado lain+uencia de los dierentes tipos de cemento, as! como de suscaracter!sticas !sicas y qu!micas, en la eecti"idad de lossuperplastifcantes y las micros!lices.

ara un %ipo de cemento determinado de los com-nmenteempleados, las dierentes marcas tienen di"ersas caracter!sticas dedesarrollo de la resistencia debido a las "ariaciones en lascaracter!sticas y porcentaje de sus compuestos y a la fneza que es

permitida por la #orma $S%& '()*.Si bien los ensayos de cubos de mortero pueden dar una aceptable

indicacin de la resistencia potencial, es recomendable hacer ensayoscon mezclas de concreto, estas debern contener los materiales que"an a ser empleados en obra, preparados con la consistenciapropuesta, y determinar su resistencia a , /0, 1) y 2* d!as de edad.

Existe e"idencia que los aditi"os utilizados, especialmente lossuperplastifcantes, son ms eecti"os en la reduccin de agua y en el

desarrollo de resistencia al combinarlos con cementos con bajocontenido de aluminato triclcico 3'4$5 y alta fneza Se haencontrado que concretos hechos con cementos con contenido de'4$ superiores a 26, presentan p7rdidas de asentamiento rpidas 8nl!mite aceptable en el '4$ parece ser )6.

Seg-n &alhotra hay e"idencia que concretos preparados concemento con contenidos moderados a altos de alum!nate triclcico3mayor del 265 muestran p7rdida rpida de asentamiento. Locontrario parece ser cierto para concretos preparados con cementos

con un bajo contenido de '4$, menor del )6.


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Las in"estigaciones indican que el eecto superplastifcante slodura de 4* a 1* minutos despu7s de su inclusin en la mezcla, y queno es recomendable emplear adiciones repetidas delsuperplastifcante para recuperar la trabajabilidad.

8n estudio eectuado por &ehta y $itcm indica que debeconsiderarse seriamente la posibilidad de emplear cementos portlandpuzolnicos 3$S%& %ipo 95 para mezclas de concreto de altaresistencia por su adecuado eecto !sico:qu!mico asociado con laspart!culas fnas de una puzolana. Es dentro de este campo que seconsidera a las micros!lices.

;ebe obtenerse certifcados de calidad y uniormidad del cementoen los silos de los -ltimos < meses $s! no solamente se tendr una

indicacin de las caracter!sticas de resistencia, determinadas deacuerdo a los resultados de los cubos de mortero hechos de acuerdoa la #orma $S%& ' (*2 sino, igualmente se tendr una indicacin dela uniormidad del cemento.

El abastecedor de cemento deber ser exigido para reportaruniormidad de acuerdo a la #orma $S%& ' 2( Si el contenido delsilicato triclcico "ar!a en ms del 16, la p7rdida por calcinacin enms del * )6, o la fneza en ms de 4) cm/=gr 3>laine5, puedenpresentarse problemas en mantener uniorme la alta resistencia. El

ni"el de sulatos, como S*4, deber ser mantenido en "alor ptimocon l!mites de "ariacin de ms o menos * /*6.

Los altos contenidos de cemento pueden dar lugar a una ele"acinimportante de la temperatura en el concreto, pudiendo pasar de /1?'a


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En el proceso de elaboracin de nuestras probetas para elconcreto de alta resistencia se decidi utilizar el cemento acasmayotipo 9, que seg-n lo "isto anteriormente por sus caracter!sticas es loms recomendable para obtener nuestra resistencia deseada. $continuacin se nuestra la fcha t7cnica actualizada de este a@o delcemento utilizado.


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II A"re"ados


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Generalidades

En los concretos de alta resistencia los agregados deberncumplir, como m!nimo, con los requisitos de la #orma $S%& ' 44 Esrecomendable que, en una obra, todas las mezclas empleen los

mismos agregados El contenido de agregado grueso optimizadopermanece constante para todas las mezclas y el contenido deagregado fno "ar!a -nicamente en uncin del control delrendimiento.

Granulo!etr#a

o A"re"ado $no

La granulometr!a ptima del agregado fno para concretos de

alta resistencia est determinada ms por su eecto en elrequerimiento de agua que por sus caracter!sticas !sicas.

8n agregado fno con un perfl redondeado y una texturasua"izada requiere menos agua de mezclado en el concreto y poresta razn es ms recomendable cuando se requiere concreto de altaresistencia. En este punto es con"eniente indicar que muchosin"estigadores recomiendan arena de origen andes!tico La ptimagranulometr!a de agregado fno para concretos de alta resistenciaest determinada ms por sus eectos sobre los requerimientos de

agua que sobre su capacidad de acomodo.

Las arenas con un mdulo de fneza por debajo de / ) danconcretos de consistencia espesa que los hace di!ciles de compactar.Las arenas con mdulo de fneza igual o mayor de 4 * dan las mejorestrabajabilidad y resistencia en compresin Se recomienda emplearuna arena con mdulo de fneza cercano a 4 *, dado que puedecontribuir a producir concretos de adecuada trabajabilidad yresistencia a la compresin.

En los concretos de alta resistencia en los cuales se utilizamicros!lice las cantidades de material que pasa las mallas #2 )* y #2(** deben ser mantenidas bajas, pero dentro de los l!mites indicadosen la #orma $S%& ' 44, debiendo e"itarse la presencia de mica yarcilla.

La granulometr!a del agregado fno no tiene eecto sobre lasresistencias iniciales En las edades fnales con ms altos ni"eles deresistencia, las mezclas con granulometr!a discontinua presentanmenores resistencias que las mezclas estndar.


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8n incremento en el material que pasa la &alla #: /** reduce laresistencia en compresin. Si ello ocurre, un incremento en elcontenido de micros!lice o una disminucin en la relacin agua:material cementante debern garantizar que se mantiene el ni"el de

resistencia en compresin requerido.Los concretos de alta resistencia usualmente tienen tan altos

contenidos de materiales cementantes que la granulometr!a de losagregados fnos a usar tiene relati"amente poca importancia, encomparacin con su importancia en los concretos con"encionales.

Sin embargo, en algunas ocasiones puede ser con"enienteaumentar el mdulo de fneza. Las cantidades que pasan las mallas#e )* y #g(** debern mantenerse bajas, pero dentro de los

requerimientos de la #orma $S%& ' 44 y debern e"itarsecontaminacin de micas y arcillas ;esde el punto de "ista delconcreto se requiere limitar los fnos en la arena a un mximo del(*6.

o A"re"ado "rueso

Se recomienda que el agregado grueso proceda de rocas !gneasplutnicas de grano fno, que han enriado en proundidad, con unadureza no menor de y una resistencia en compresin no menor deldoble de la resistencia que se desea alcanzar en el concreto Lacapacidad de absorcin del agregado deber ser menor de ( *6&uchos in"estigadores recomiendan agregado grueso pro"eniente deroca !gnea caliza triturada.

Se han eectuado muchos estudios tratando de determinar cules el tama@o mximo del agregado grueso que puede ser el mscon"eniente para lograr la ptima resistencia en compresin con altoscontenidos de material cementante y bajas relaciones agua:cementante.

ara obtener una ptima resistencia en compresin, con unadecuado contenido del material cementante, que incluyemicros!lices, y una baja relacin agua:cemento, se ha determinadoque el tama@o mximo del agregado deber ser mantenido en unm!nimo, en el orden de (=/B 4=0B #o es recomendable emplearagregados de 4=1B y (B.

$lexander ha encontrado que hay un incremento en laresistencia en compresin en concretos a los que se ha incorporado

micros!lices gracias a una reduccin en los esuerzos de adherencia


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promedio debidos al incremento en el rea superfcial de losagregados indi"iduales.

$dicionalmente ha encontrado que la adherencia de part!culasde agregados de 4B es solamente cerca de (=(* de la de los

agregados de (=/B. 9gualmente excepto para agregados de muybuena o muy mala calidad, la resistencia por adherencia ue del )*6al


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que se ha alcanzado el l!mite de la adherencia potencial de lacombinacin agregado:cemento.

En relacin con el peso "olum7trico del concreto se haobser"ado una dierencia de alrededor de 0* Cg=m4 en el peso

"olum7trico entre los concretos abricados con gra"a caliza y loshechos con andesita Se sugiere eectuar esta prueba en obra comouna primera medida de seleccin.

Se han encontrado dierencias de (/**** Cg=cm/ entre losmdulos de elasticidad de los dos concretos en a"or del preparadocon agregado calizo, dierencia que corresponde a un incremento del0*6 en los "alores alcanzados por estos -ltimos.

Las contracciones por secado de los concretos preparados con

gra"a caliza son del orden del


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adicional la cual es benefciosa para las pastas con baja relacinagua:cemento.

Resistencia intr#nseca del a"re"adoSiempre ha sido ob"io que los concretos de alta resistencia

debern requerir agregado de alta resistencia y ello, en algunamedida es cierto. Sin embargo, muchos in"estigadores hanencontrado que, para algunos agregados, se alcanza un punto msall del cual uturos incrementos en el contenido de cemento noproducen un aumento en la resistencia en compresin del concreto.

Ello aparentemente no es debido a un desarrollo total de la

resistencia en compresin, pero permite alcanzar los l!mites de laadherencia potencial de la combinacin cemento:agregados.

8n estudio petrogrfco y mineralgico del agregado a serempleado resultan muy con"enientes, prefri7ndose aquellos cuyadureza se aproxima a los "alores ms altos de la Escala de &ohr #ose deber emplear agregado de origen metamrfco.

CARACTERSTICAS&

9n"estigaciones sobre la elaboracin de concretos de altaresistencia indican que es necesario el empleo de caracter!sticas

especiales en los componentes del concreto y en los procedimientos


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de mezclado y de dosifcacin, a continuacin se mencionan las msimportantesD

Gra'a& ;e alta resistencia mecnica

Estructura geolgica sana >ajo ni"el de absorcin >uena adherencia ;e tama@o peque@o ;ensidad ele"ada.

Arena& >ien graduada 'on poco contenido de material fno plstico &dulo de fnura controlado 3cercano a 4.**5.

CANTERA LA (ICTORIA ) PATAPO&

Se "isit la cantera la "ictoria que se ubica en atapo de 'hiclayo y seobtu"ieron los siguientes datos.

: 8' D /*10*)()2urros,nombres originales que se encuentran dentro delpatrimonio de la comunidadde campesinos de la pro"incia


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de erre@ae a una distancia de 4* Mm desde la ciudad de'hiclayo y a 4 Mm del distrito de atapo.

otenciaD La altura promedio de extraccin es de / a/.)m. %iene una otencia Jtil de ((,21/.41 m4.

&aterial que se encuentra en esta canteraD Se puedeencontrar una gran "ariedad de material, entre las quedestacan la arena amarilla, piedra base y hormign.

Su precio por m4es de S=. ((.**.

'ontrol de "olquetes

%erreno de extraccin


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&alla de zarandeo de la arena en cantidades grandespara separar de impurezas

$bastecimiento de material a los "olquetes


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Explotacin de material y piedra base


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PRECIO *E MATERIAL

ENSA+OS *E LOS AGREGA*OS&

El agregado fno y grueso usado ue de la cantera La Gictoria :atapo, para obtener los datos de algunas de sus caracter!sticasimportantes para el dise@o de mezclas de nuestro concreto de alta

resistencia, se realizaron dierentes ensayos en el laboratorio desuelos de nuestra uni"ersidad.

Los ensayos realizados ueronD peso espec!fco, humedad,granulometr!a 3mdulo de fneza5. Los resultados obtenidos semuestran a continuacinD


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, ENSA+O GRANULOMETRICO *E LOS AGRE*A*OS-cur'a "ranulo!.trica / !dulo de $ne0a1

AGREGA*O 2INO AGREGA*O GRUESO

Peso Ori"inal )**,** gr /4**,** grPerdida 3or

la'ado


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*.(* (.** (*.** (**.**

*.**

/*.**

1*.**

Peso de la !uestra B!eda -"1 0,)) 0,))(olu!en del !olde -!81 *,**))4

*Peso unitario suelto B!edo ()1Peso de la !uestra B!eda 2,( 2,((olu!en del !olde *,**))4

*Peso unitario suelto B!edo ()


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AGREGA*OGRUESO

SUELTO $ >Peso de la !uestra B!eda ,2( ,2((olu!en del !olde *,**))4

*Peso unitario suelto B!edo (14*,)Peso de la !uestra B!eda 0,2( 0,2((olu!en del !olde *,**))4

*Peso unitario suelto B!edo ( Peso del rasco g (,)*


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@ RESULTA*OSA PESO ESPEC2ICO *E LA ARENA g=cm4 /,):( 2* admite "alores de hasta *,1*. 'omosiempre, el "alor ptimo habr de determinarse en cada casomediante ensayos pre"ios de laboratorio, habida cuenta de laresistencia especifcada en proyecto, de la orma de puesta en obra yde las restantes caracter!sticas de la obra en cuestin.


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I( Aditi'os

As3ectos %sicos "enerales

Los aditi"os empleados en concretos de alta resistencia en loscuales se est utilizando micros!lices incluyen agentes incorporadoresde aire y aditi"os qu!micos Estos son superplastifcantes y acelerantesLa seleccin del tipo, marca, y dosaje de los aditi"os deber basarseen su comportamiento pre"io, mediante ensayos de laboratorioempleando los materiales a ser utilizados.

El empleo de incorporadores de aire en concretos conmicros!lice es recomendado para garantizar la durabilidad delconcreto cuando 7ste, estando h-medo, est sujeto a procesos decongelacin. En la medida que la resistencia se incrementa y larelacin agua:cemento disminuye, los parmetros que rigen elcomportamiento de las burbujas mejoran y el porcentaje de airepuede ser lle"ado a los l!mites menores del rango aceptable dado enla recomendacin $'9 /*(. La incorporacin de aire debe serempleada -nicamente en aquellos casos en que es absolutamentenecesario.

Los acelerantes no suelen ser empleados en concretos de altaresistencia sal"o que la rpida remocin de los encorados sea un


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aspecto cr!tico El empleo de acelerantes normalmente escontraproducente en el desarrollo de resistencia a largo plazo.

'uando se emplea en un concreto con micros!lices unacombinacin de aditi"os, ellos debern ser incorporados

indi"idualmente, de una manera aprobada por la Super"isin Losaditi"os incorporadores de aire debern ser incorporadosseparadamente de los aditi"os reductores de agua.

$diti"os reductores de agua retardadores del %ipo ; de la#orma $S%& ' 121 pueden ser empleados en los concretos ISS'.'umplen dos unciones adicionales al retardo de la ragua inicial Sonlos ms eecti"os productores de la relacin costo:resistencia en elconcreto 9gualmente, son muy eecti"os para reducir la magnitud de

la p7rdida de asentamiento durante los procesos de entrega ycolocacin.

$lgunos de los retardos no deseados pueden ser eliminados porla adicin de un acelerante sin cloruros de los %ipos ' o E de la #orma$S%& ' 121. El dosaje de estos aditi"os puede ser balanceado con eldosaje del IP$ y el retardador a fn de obtener una disminucin enel tiempo de raguado sin excesi"a p7rdida de asentamiento o unadisminucin en la resistencia en compresin.

Los agentes incorporadores de aire son sustancias las cualesdesarrollan un sistema de burbujas de aire adecuado para mejorar ladurabilidad.

Los aditi"os qu!micos son generalmente producidos empleandolignosulonatos, cido hidroxilar carbox!lico, carbohidratosNcondensados de melamina y naptaleno, y aceleradores orgnicos einorgnicos en di"ersas ormulaciones.

8n incremento signifcati"o en la resistencia en compresin,

control de la "elocidad de endurecimiento, ganancia acelerada deresistencia, mejora en la trabajabilidad, e incremento en ladurabilidad, son algunos de los aspectos que pueden ser esperadosdel uso de los aditi"os elegidos. La inormacin del comportamientoen obras pre"ias deber ser considerada durante el proceso deseleccin.

La seleccin del tipo, marca y dosaje de todos los aditi"osdeber basarse en el comportamiento con los otros materiales queestn siendo considerados o seleccionados para ser empleados en el

proyecto.


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Su3er3lasti$cantes

Las especifcaciones recomiendan emplear un aditi"osuperplastifcante que permita reducir la demanda de agua,manteniendo ni"eles aceptables de trabajabilidad en la mezcla.

Los reductores de agua de alto rango, tambi7n conocidos comosuperplastifcantes, de los %ipos $S%& ' 121 %ipos yK, proporcionanuna alta resistencia, especialmente en las primeras /1 horas&ezclando el aditi"o al cemento, es importante tanto el tipo como eldosaje

La p7rdida de asentamiento caracter!stica de estos aditi"os3IP5 deber determinar si ellos son a@adidos en la planta, en obra,o en una combinacin de ambos.

El empleo de un IP en un concreto de alta resistencia puedeser"ir al propsito de incrementar la resistencia en un asentamientodado o incrementar el asentamiento El m7todo de adicin deberdistribuir el aditi"o a tra"7s del concreto 8n mezclado adecuado escr!tico para un comportamiento uniorme La super"isin esimportante para un comportamiento exitoso del IP.

;ada la importancia de los superplastifcante para la obtencinde los resultados deseados en los concretos a los cuales se haadicionado micros!lice, se ha dedicado un $nexo especial a su estudioEn 7l se detallan cuidadosamente y en extenso todos aquellosaspectos que se considera un ingeniero debe conocer para obtener elresultado esperado de su empleo.

Experiencia de obra indica que un aditi"o superplastifcante abase de melamina sulonatada, clasifcada como reductor de agua dealto rango %ipo seg-n la #orma $S%& ' 121 puede ser adecuado en


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tanto tenga en su composicin un mximo de 4*6 de slidos y unadensidad del orden de ( (

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