curso concreto alto desempeño y durable

Materiales de Construccion

• Cabillas, acero.• Bloques de arcilla o cemento.• Cerámicas.• Cemento.• Agregados (arena y piedra).• Cables para electricidad.• Tubería para instalaciones.• Etc.

Materiales de Construccion.

¿ QUE TIENEN EN COMUN?

• Se hallan normalizados.

• Deben cumplir unas especificaciones técnicas muy especificas y en la mayoría de los casos muy estrictas.

• Se adquieren como productos terminados.

Materiales de Construccion.

¿ Y EL CONCRETO?

¿Acaso el CONCRETO no debería cumplir con unas especificaciones claras y estrictas?

El concreto es un material pétreo, artificial, heterogéneo, compuesto por agregados inertes como la piedra, grava y arena, unidos por un aglomerante hidráulico como lo es el cemento y el agua, al que en muchas ocasiones se le adicionan aditivos y otros materiales.

CONCEPTO

•Formula característica del concreto.

Rc diseño = f´c + z .

f’c = Resistencia a la compresion del concreto, resultado del calculo.

z = Fractil o fracción por debajo de valores esperados. Valor establecido por calculista.

= Desviación Standard, grado de control, en este caso del concreto.

El Concreto es el material, después del agua, que mas se consume en el mundo

Concretos de Alto Desempeño HPC

Definición del Ing. Swany (Reino Unido):Un concreto de alto desempeño es aquel que es diseñado para dar las características optimizadas de desempeño para condiciones dadas de cargas, uso y exposición, consistentes con los requerimientos de costo, ciclo de vida, y durabilidad. Un concreto de alto desempeño no necesariamente implica el uso de materiales costosos o procesos tecnológicos complejos sino que estos están condicionados por los requerimientos estructurales, de uso y de medioambiente.

Características de un HPC@ DURABILIDAD@ IMPERMEABILIDAD@ RESISTENCIA@ ECONOMIA@ MODULO ELÁSTICO@ TRABAJABLE/COLOCABLE@ RETRACCIÓN CONTROLADA@ ESTETICOS

• El DISEÑO.

• El CONTROL.

• La EVALUACIÓN.

Agua

• Calidad• Agua de mezcla• Agua de curado

AguaCARACTERISTICA EFECTO

Impurezas (azúcar, ácidos, sales, materiavegetal, aceites, sulfatos)

- Retardo del fraguado.- Reducción de la resistencia.

Carbonato y bicarbonato de sodio y potasio(mayor 1.000 ppm)

- Variabilidad del tiempo de fraguado.- Carbonato de sodio (Fraguado muy rápido)- Bicarbonatos (acelerar o retardar)

Presencia de gran cantidad de cloruros. - Corrosión en los aceros y cables de tensión.Sulfatos en el agua. - Corrosión en los aceros y cables de tensión.Carbonato de calcio y magnesio - Dañinas al concreto (mayor de 400 ppm)Sulfato y cloruro de magnesio - Perjudicial para la resistencia del concretoSales de hierro - No suelen perjudicar.Sales inorgánicas (Magnesio, estaño, zinc,cobre, plomo)

- Apreciable disminución de la resistencia.- Retardo considerable en el fraguado.

Agua de mar (menor de 35.000 ppm) - No ofrece peligro en estructuras noreforzadas.

- Resistencias tempranas altas, menoresdespués de 28 días.

Agua de mar - Riesgo de corrosión del acero.- No usar junto con arena de playa.- Preferible agua que arena de mar.

Factores que lo afectan:

Temperatura Relación agua cemento Tipos de cemento Finura del cemento Aditivos

Tipos de Cemento Portland

Cemento PortlandCemento PortlandComposiciComposicióónn

COMPUESTO FORMULA QUÍMICA ABREVIATURA

Silicato Tricálcico 3CaOSiO2 C3S

Silicato Bicálcico 2CaOSiO2 C2S

Aluminato Tricálcico 3CaOAl2O3 C3A

Ferro-Aluminato Tetracálcico 4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF

Las materia primas usadas en la fabricación del cemento (Cal, sílice, alúmina y Oxido de hierro), se combinan para alcanzar un estado de equilibrio químico formando productos mas complejos a los que se les denomina “Compuestos de Bogue”.Los constituyentes C3S y C2S, forman del 70 al 80% del cemento, siendo los mas estables y los que contribuyen en mayor parte a la resistencia del cemento. El C2S se hidrata mas rápido que el C3S y por lo tanto contribuye al tiempo de fraguado y a la resistencia inicial. Su acción está comprendida entre las 24 horas y los 7 días provocando el endurecimiento normal de la pasta de cemento y su elevada resistencia a los 7 días.

La contribución del C2S a la resistencia es muy lenta, estando realmente comprendida entre los 7 ý los 28 días, pudiendo continuar por encima del año.El C3A se hidrata rápidamente generando gran calor, contribuyendo a la resistencia en las primeras 24 horas siendo el menos estable del resto de los componentes, así mismo da al concreto los efectos de cambio volumétrico y baja resistencia a los sulfatos.El C4AF, cumple la función catalizadora aportando poca resistencia al cemento.

C3S.‐ Silicato Tricálcico (Alita), compuesto que contribuye con las resistencias iniciales dadas por el clinker (azules).

C2S.‐ Silicato Dicálcico (Belita), compuesto que contribuye con las resistencias finales dadas por el clinker (marrones).

C3A.‐ Aluminato Tricálcico contribuye con el desarrollo del calor de hidratación y la resistencia al ataque de los sulfatos (puntos grises en parte blanca).*

C4AF.‐ Ferrita contribuye con el color del cemento (remanente parte blanca).*

* : Fase líquida

Compuestos químicos‐microscopía

Características típicas de los Cementos Portland

Adiciones

Puzzolanas

Puzzolanas naturales

Puzzolanas

Cenizas Volantes

Escoria de Alto Horno

Micro Sílice

Rellenos

Agregados

Agregados según su pesoClasificación Densidad aproximada

Agregado Concreto Variedades mas comunes de

agregado Ejemplo de uso

Liviano 480-1300 1300-1000 Pizarras expandidas, Esquistos, Escoria, Arcilla

Concretos livianos estructurales

500-1350 Pómez, Perlita, Diatomíta Concreto para aislamientos

Normal 1300-2000 2000-2600 Arena, grava, piedra triturada, clinker, escoria de fusión

Obras de concreto en general

Pesado 2000-2560 >2600 Barita, limonita, magnetita, limadura de acero, hematita.

Concreto para macisos de anclaje, protección contra racdiaciones

Tamaño (mm) > 50,8 50,8 - 19,1 19,1 - 4,76 4,76 - 2,00 2,00 - 0,42 0,42 - 0,074 0,074 - 0,002 <0,002

Denominación Piedra Grava Gravilla Arena

gruesa Arena media Arena fina Limo Arcilla

Denominación Agregado Grueso Agregado Fino Fracción muy Fina

Recomendación para concreto Material bueno para producir

concreto Material bueno para producir

concreto Material no

recomendable

AgregadosAgregadosClasificaciClasificacióón segn segúún el taman el tamañño.o.

Tamaño Máximo (TM):Tamaño máximo se define como la abertura del menor tamiz por el cual pasa el 100% de la muestra. Como su nombre lo indica, es el tamaño de las partículas mas grandes que hay dentro de la masa de agregados y que en algunos casos puede ser único.

AgregadosAgregadosTamaTamañño mo mááximo y mximo y mááximo nominalximo nominal

• Tamaño máximo nominal es otro parámetro que se deriva del estudio granulométrico y esta definido como el siguiente tamiz que le sigue en abertura (mayor) a aquel cuyo porcentaje retenido acumulado es del 15% ó mas.

• En muchos casos, el tamaño máximo puede no coincidir con el tamaño máximo nominal, lo cual es lógico ya que éste último indica el promedio de las partículas mas grandes en su fracción gruesa mientras que el TM, sólo da una idea de las partículas mas grandes que, como se mencionó ésta puede ser tan solo una. Por ésta razón, la mayoría de las especificaciones granulométricas deberían estar función al Tamaño Máximo Nominal y especificar los siguientes requisitos:

AgregadosAgregadosTamaTamañño mo mááximo y mximo y mááximo nominalximo nominal

El TMN no debe ser mayor de 1/5 de la dimensión menor de la estructura, comprendida entre los lados de una formaleta.El TMN no debe ser mayor de 1/3 del espesor de una losa.El TMN no debe ser mayor de 3/4 del espaciamiento libre máximo entre las barras de refuerzo.

AgregadosPeso Unitario

• El peso unitario es una propiedad física que indica el grado de acomodamiento de las partículas y que mientras mejor sea el grado de acomodamiento, menor será el volumen de vacíos entre las partículas haciendo la mezcla mas económica.

• Mientras mayor sea el peso unitario, mayor cantidad de granos.• Su valor varía entre 1.200 y 1.750 Kg./m3 • Existen dos tipos de peso Unitario :

Peso Unitario Suelto:• Se denomina suelto por que el método de medida se realiza sin compactación y es de importancia para el manejo y almacenamiento de los agregados

Peso Unitario compacto:• Se denomina compacto porque el método de medida se realiza previa compactación de los agregados.

Agregados Agregados AbsorciAbsorcióón y humedad superficialn y humedad superficial

La absorción es una propiedad de los agregados que le permite contener una cierta cantidad de agua dentro de ellos y a su a vez depende de la cantidad de poros que éste contenga, su permeabilidad y volumen total de ellos.

• El peso específico es el resultado de dividir el peso del material sin espacios vacíos, entre el volumen que ocupa.

• El peso específico es utilizado en los diseños de mezcla como factor de conversión de peso a volumen.

• Solo en casos de dosificación en volumen es usado el peso unitario suelto‐compacto.

Agregados Agregados Peso EspecPeso Especííficofico

Aditivos

Es aquel material distinto del agua, agregados y cemento hidráulico que se usa como ingrediente en concretos o morteros y se incorpora a la mezcladora inmediatamente antes o durante el mezclado.

Aditivos

Aditivos

ADITIVOSAditivos Tipo D:•Retardadores de fraguado y plastificantes o reductores de agua de bajo nivel .•Se presentan combinando la propiedad de reductores de

agua de nivel bajo con la de retardar el fraguado.•Las dosis promedio de aplicación , establecidas por los fabricantes oscila entre 2 a 6 onzas líquidas por saco de cemento.

Aditivos

•Reductores de agua de Alto Rango con efectos de retardar el proceso de fraguado del mismo.•Se presentan combinando la propiedad de reductores de agua de alto nivel con la de retardar el proceso de fraguado.

•Una propiedad importante que logran estos aditivos es la de controlar la generación del calor de hidratación en la mezcla.

Aditivos Tipo G:

Fibras

Diseño de Mezclas de Concreto

““... es un producto singular, homog... es un producto singular, homogééneo y heterogneo y heterogééneo, que hay que neo, que hay que

hacer y cuyas caracterhacer y cuyas caracteríísticas dependen de csticas dependen de cóómo se hace, y que es el mo se hace, y que es el

úúnico producto industrial que se entrega al usuario antes de habenico producto industrial que se entrega al usuario antes de haber r

alcanzado sus caracteralcanzado sus caracteríísticas de producto terminado; que son sticas de producto terminado; que son

precisamente aquellas en virtud de las cuales el usuario lo adquprecisamente aquellas en virtud de las cuales el usuario lo adquiere, iere,

dichas caracterdichas caracteríísticas deseables se han de desarrollar bajo los cuidados sticas deseables se han de desarrollar bajo los cuidados

del usuario, sin intervencidel usuario, sin intervencióón del que lo fabrica.n del que lo fabrica.””

†† Ernesto PErnesto Péérez Uceda.rez Uceda.

El Concreto:

¿Como especificamos el Concreto?PLANOSEspecificaciones técnicas

escritas.

F´c 28 = 210 Kg./cm2

26 de Agosto del 2011

• Resistencia a la compresión, proviene del cálculo estructural o

establecida por condiciones de durabilidad.

• Asentamiento o grado de trabajabilidad.

• Tamaño máximo nominal del agregado.

• Cantidad y tipo de cemento.

• Relación agua/cemento.

• Desviación Standard o nivel de control.

4 ETAPAS DE ELABORACIÓN

4 ETAPAS DE CONSOLIDACIÓN

Materiales disponiblesDiseño de la mezclaDosificaciónMezclado Transporte

ColocaciónCompactaciónCurado

Procesos del CONCRETO

La Buena Práctica:

Del Diseño de Mezcla.

Del Transporte.

De la Colocación en Obra.

De la Compactación.

Del Curado.

Del Mezclado.


El Diseño del Concreto

Conocimiento de Obra

Procura de Materia Prima.

Condiciones de servicio de

Obra

Condiciones de

Fabricación en Sitio

Requerimientos de Control

Ubicación Geográfica.

Acceso a proveedores confiables

Uso de la obra.

Espacio físico Disponible.

Nivel de Importancia.

Vida útil de Diseño

Costos y Rapidez de Suministro.

Entorno Ambiental.

Limitaciones de circulación

Externa.

Nivel de contratistas.

Nivel de Importancia

Posibles elementos agresivos.

Equipos y mano de Obra.

Presupuesto.

Criterios de Diseño:


R’c diseño = f´c + z .

f’c = Resistencia a la compresión del concreto, resultado del calculo.

z = Probabilidad de ocurrencia. Valor establecido por calculista.

= Desviación Standard, grado de control.

R’c = Resistencia característica del concreto

•Denominada también probabilidad de ocurrencia.

•Es un valor establecido por la norma vigente.

•Determina el porcentaje de pruebas o ensayos que estarán por debajo de la resistencia nominal.


DesviaciDesviacióón Standardn Standard(Definida como Rango)(Definida como Rango)

PermitirPermitiráá establecer:establecer:1.1.-- Niveles de control en la obraNiveles de control en la obra

3.3.-- Nivel de calidad de concreto que se deberNivel de calidad de concreto que se deberááproducirproducir

2.2.-- Grado de dispersiGrado de dispersióón referencial, para la n referencial, para la inspecciinspeccióónn

Parámetros de Diseño:1- f’c (Resistencia de diseño a la compresión)

2- Relación a/mc.

3- Asentamiento.

4- (Desviación estándar)

5- Fráctil o z

6- Tamaño máximo de agregado

8- Tipo de cemento

7- Contenido de cemento

9- Relación β


RelaciRelacióón a/cn a/c

ProtecciProteccióón ante Ambientes Agresivosn ante Ambientes Agresivos

PermeabilidadPermeabilidad

CondiciCondicióón de durabilidadn de durabilidad

RelaciRelacióón n

αα = a/c= a/cR90= 95,43

7,71a

R28= 88,508,69a

R7 = 84,4613,1a

0,30 0,40 0,50 0,60 0,70

20

30

40

AguaCemento

Alfa =


(1) Cuando el recubrimiento mínimo requerido por la Sección 7.2.4 se incrementa en 1cm, la relación agua / cemento puede aumentarse a 0,45 para el concreto de agregado de peso normal, o reducir fc′ a 300 kgf/cm2 para los concretos con agregado liviano. Esto último es lo recomendable en zonas sísmicas (Véase la Sección 5.2.1).

CONDICIONES DE EXPOSICIÓN

CONCRETO CON AGREGADO DE PESO NORMALO AGREGADO LIVIANO

Máxima relaciónagua/cemento por peso

Mínima resistencia delconcreto a compresión f′c ,

kgf/cm2

Concreto destinado a ser estanco:a. Concreto expuesto a aguadulce.b. Concreto expuesto a aguasalobre o de mar.

0,50

0,45

260

300Para protección contra lacorrosión de concreto reforzadoen contacto o rociado por aguassalobres o aguas de mar.

0,40 (1) 350 (1)

TABLA 4.3.1 REQUISITOS PARA CONDICIONES DE ESTANQUEIDAD

NORMA COVENIN 1753 - 2006

Asentamiento

Indice General Siguiente Anterior Sub menú

H. Agregado

Cemento

Equipo

Granulometria

Dosificador

Choferes

Tiempo mezcla

Ambiente

M uestreo

Aditivos

Calibracion

Diseño

Dosificacion

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Var

iabl

e

Conceptos:

La Variación es una constante en la naturaleza.

Los valores obtenidos de observaciones tienden a distribuirse con cierta frecuencia. Los valores se distribuirán dependiendo del tamaño de la muestra y el tiempo

Todos Los procesos de manufactura poseen variaciones.

Conceptos: El Cemento y el concreto como materiales provenientes de procesos de manufactura poseen variaciones.

Por lo tanto los términos, PROBABLE, TENDENCIA, POSIBLE, deben ser los correctamente utilizados.

Por lo tanto todos los resultados de pruebas y ensayos son elementos Probabilístico.

Conceptos: La Distribución Normal de Frecuencias.

Los valores estadísticos más relevantes serán:

El Promedio = X

La Desviación estándar =

Histograma, Diagrama de barras, Polígono de frecuencias.

Las situaciones para controlar el retardo del fraguado del concreto tuvo un avance espectacular con el desarrollo de aditivos que interfieren en todas las fases del cemento.

INHIBIDORES DEL PROCESO DEL FRAGUADO

CRITERIOS BÁSICOS:•Tener claro las Propiedades del concreto.

•Confiabilidad del proveedor.

•Controles internos del proveedor.

•Debilidades en obra.

•Laboratorio de apoyo.

•Mano de obra. Calidad.

•Presupuesto de la obra.

CRITERIOS TÉCNICOS:•Asentamiento Trabajabilidad.

•Tiempo de mezcla.

•Temperatura del concreto.

•Tamaño máximo de agregado.

•Resultados de Rc a los 28 días u otra fecha especificada por proyecto.

CRITERIOS SUBJETIVOS:•Color.

•Apariencia en estado fresco.

•Apariencia en estado endurecido.

•Resistencia a la penetración de clavo de acero

ASENTAMIENTO:Las Normas establecen las siguientes Tolerancias .

MENOR DE 5 CM( 2” )

1.5 CM ( ½ ” )

ENTRE 5 10 CM( 2” – 4” )

2,5 CM ( 1” )

MAYOR DE 10 CM( 4” )

4,5 CM ( 1 ½ ”)

ASENTAMIENTO TOLERANCIA

¿Cuantas Muestras se deben de tomar en una Obra?Las Normas COVENIN-MINDUR establecen los siguientes parámetros:

A- Una Muestra por cada 10 m3.

B- Una Muestra por cada 50 m2 de superficie de obra.

C- Una Muestra por cada día de trabajo.

D- Seis Muestras en total ( para toda la obra ).

SE APLICARÁ EL QUE EXIJA UN MAYOR NÚMERO DE MUESTRAS

¿EL QUE ESTÁ ESPECIFICADO?

¿EL QUE SE DISEÑO?

¿EL QUE SE ELABORÓ EN OBRA Y FUE CONTROLADO?

¿EL QUE SE TRANSPORTÓ?

¿EL QUE SE COLOCÓ?

¿EL QUE ESTÁ EN LA OBRA?

¡Concreto Armado!

El material que soportará las cargas y solicitaciones de

exposición y uso de la Obra Civil

¿Donde hay mas problemas?

curso concreto alto desempeño y durable

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