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Materiales IIUMSNH-Facultad de Arquitectura
Arq. Hugo César Tarelo Barba- Apuntes tomados de la Maestría de Tecnologías de la Construcción, del Mto. Mario X. Guzmán. El uso de estos apuntes esresponsabilidad del alumno, puesto que son proporcionados únicamente con fines educativos, sin fines de lucro.
PROPIEDADES DEL CONCRETO
Concreto en estado fresco
Importancia
Las primeras 48 horas son muy importantes para el desempeño de la estructura de concreto, puesto que estaetapa controla el comportamiento a largo plazo del concreto, y tiene influencia sobre la resistencia, el flujoplástico (creep), módulo de elasticidad y durabilidad del mismo.
Concreto en Estado Fresco
Al concreto recién mezclado se le considera en estado fresco mientras conserva suficiente blandura para sermoldeado, pero para que esto se pueda dar debe tener ciertas características de trabajabilidad de sus
Propiedades a Edades Tempranas
Trabajabilidad. Segregación y Sangrado. Tiempo de fraguado. Fraguado falso. Cambios de volumen a edades tempranas.
Trabajabilidad
Es el esfuerzo requerido para manipular una cantidad mezclada de concreto fresco con una pérdida mínima dehomogeneidad.
El término manipular incluye las operaciones de colocación, compactación y acabado.
Además está determinada por dos componentes:
La consistencia, que describe la facilidad de fluir. La cohesividad, que describe la tendencia a sangrar o segregar.
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El siguiente diagrama nos muestra la relación que tendremos entre los diferentes factores que influyan, en latrabajabilidad de la muestra.
Factores que afectan la trabajabilidad
El método y la duración del transporte.
De acuerdo a la forma en que transportemos en concreto y al tiempo en que lo hagamos podemosayudar para que el concreto mantenga sus propiedades de maleabilidad de la mezcla.
Cantidad y características de los materiales cementantes.
De acuerdo a los fabricantes del cemento vamos a tener cierta propiedad de acuerdo al tipo de cementoque nos vendan y por consecuencia tendremos diferentes duraciones para lograr el fraguado inicial yfinal, tiempo en que se logre la resistencia mecánica a la cual fue diseñada.
Consistencia del concreto.
Por las características del elemento estructural que se vaya a realizar en concreto tendremosrequerimientos de la consistencia del concreto, en algunas ocasiones la necesitaremos muy blanda y enotras ocasiones con poco contenido de agua en la mezcla, pero esto dependerá directamente de deltipo que concreto que vayamos a aplicar.
Tamaño, forma y textura superficial de los agregados finos y gruesos.
De acuerdo a las características de los agregados también variara la forma, textura y resistencia delconcreto en estado fresco.
Aire incluido.
Para evitar sangrado de concreto, congelamiento del mismo.
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Cantidad de agua.
La relación agua cemento es muy importante para que la mezcla pueda ser fluida y tener una correctacolocación.
Temperatura del concreto y del aire.
La temperatura a la que apliquemos el concreto es muy importante porque si hace mucho calor lamezcla puede perder humedad rápidamente y esto provocara un endurecimiento de la mezcla, y en elcaso de que la temperatura sea muy fría, el fraguado no se realizara en el tiempo estimado lo cualtambién provocar congelamiento del agua en la mezcla y también modificara las propiedades de lamezcla.
Aditivos.
Los aditivos en la mezcla nos van a servir para proporcionar a la mezcla del concreto las propiedadesque no tiene de forma común, o que si tenemos condiciones en la cual el concreto normal no puede seraplicado, enriquecerlo para que su trabajabilidad pueda ser la adecuada.
Medición de la trabajabilidad
El revenimiento se usa como una medida de la consistencia y de la humedad del concreto.
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Prueba del revenimiento
Segregación
La segregación se define como laseparación de los componentes delconcreto fresco de manera que no quedenuniformemente distribuidos.
Es la tendencia del agregado grueso desepararse del mortero de cemento yarena.
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Se origina en diferencias de tamaño y pesos específicos de las partículas componentes del concreto.
Formas de segregación
Separación del agregado grueso (mezclas muy secas: faltade agua)
Separación de la pasta de cemento (mezclas muyhúmedas: exceso de agua)
Medición
Difícil determinación cuantitativa. Fácil detección en campo. Consecuencias La mezcla pierde uniformidad en cuanto a la distribución de las partículas. Produce serias dificultades en la colocación y la compactación. Construcciones resultan defectuosas: poros y nidos.
Procedimientos para evitar la segregación
Emplear dosis agua equilibrada (depende del concreto) Emplear agregados de granulometría adecuada Dosificar apropiadamente razón agregado grueso/agregado fino Usar dosis cemento adecuada Aditivo incorporador de aire reduce segregación
Ejecutar correctamente los procesos:
Transporte: cuidar manejo deagregados, evitar transporte concretocon cambios de dirección
Colocación: evitar caída concreto degran altura
evitar desplazar concreto con vibrador evitar descarga contra obstáculos Compactación: evitar vibrado en
exceso
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Sangrado
Es el desarrollo de una lámina de agua en el tope o en lasuperficie del concreto recién colocado.
Es causada por la sedimentación de las partículas sólidas ysimultáneamente la subida de agua hacia la superficie.
Fenómenos debidos al sangrado
Película superficial con alto contenido de agua y sedimentosfinos.
Consecuencias
Mayor razón w/c (agua/cemento) menor resistencia Capa superior mas porosa, relativamente permeable Capa propensa al desgaste, polvorienta, mala adherencia de juntas del concreto Aumenta riesgo de daños por congelamiento Permite acabado superficial (flotado)
Fenómenos debidos al sangrado
Casos en que debe considerarse:
Concretos sometidos a desgaste superficial. Concretos utilizados como relleno bajo elementos con fondo horizontal. Reparaciones groutt bajo placas de cimentación. Juntas de colado: tratamiento para eliminarla. Fenómenos debidos al sangrado Formación de canales capilares ascendentes
Consecuencias
Aumenta permeabilidad del concreto Aumenta riesgo de daños por congelamiento Casos en que debe considerarse Concretos impermeables (ej. Obras hidráulicas). Cimentaciones en terrenos húmedos.
Sangrado interno del concreto
Consecuencias
Formación de poros bajo agregado grueso y armaduras por acumulación agua ascendente. Reducción adherencia. Reducción impermeabilidad en plano horizontal: si existe armadura que impide el paso del agua o el
sangrado, ésta queda topando a la armadura y se produce un plano de falla horizontal.
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Fenómenos debidos al sangrado
Procedimientos para Atenuarlo
Emplear bajas dosis de agua (necesaria) Usar menor razón w/c Sangrado depende de las propiedades del cemento y disminuye con: Alto contenido de álcalis y C3A Mayor finura Mayor dosis de cemento Utilizar proporción adecuada de granos finos Emplear agregados de granulometría adecuada y proporción grava/arena favorable (cantidad arena
cercana al contenido optimo de huecos grava) Aumentar dosis y finura arena - usar arena rodada Usar aditivos inclusores de aire (reducen velocidad y capacidad sangrado) Aditivos retardadores aumentan capacidad de sangrado Adición de puzolana, polvo de aluminio y cloruro de calcio disminuye Sangrado (cuidar otros efectos adversos) Aumentar tiempo de amasado (facilita adecuado humedecimiento y retención del agua en los sólidos). Demorar operaciones de terminación. Colocar concreto en capas delgadas. A mayor temperatura mayor velocidad de sangrado pero igual capacidad de sangrado total. A mayor velocidad viento mayor velocidad y capacidad de sangrado.
TIEMPO DE FRAGUADO
Se define como el inicio de la solidificación de una mezcla de concreto fresco. El tiempo de fraguado es unamanifestación física de las reacciones progresivas de hidratación del cemento.
Se divide generalmente en dos:
TIEMPO DE FRAGUADO INICIAL que pasa desde el momento de la adición de agua hasta cuando la pasta deja detener fluidez y de ser plástica.
TIEMPO DE FRAGUADO FINAL requerido para que la pasta adquiera un cierto grado de endurecimiento.
El primero define el límite del manejo.
El segundo define el comienzo del desarrollo de resistencia mecánica.
Los fraguados inicial y final son definidos como los tiempos en los cuales la resistencia a la penetración es de 35kg./cm2 y 280 kg./cm2 respectivamente.
Los principales factores que controlan el tiempo de fraguadoson:
La composición del cemento.
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La relación agua/cemento.
La temperatura. Los aditivos.
FALSO FRAGUADO DEL CONCRETO
Definición:
Rigidización instantánea del cemento al mezclar con agua sin generación apreciable de calor.
Origen
Cristalización del yeso deshidratado (CaSO4) por recuperación del agua de cristalización perdida por altastemperaturas generadas durante el proceso de molienda y por mezcla con clínker muy caliente.
Precipitación de CaCO3 formado por reacción de Ca(OH)2 con álcalis del cemento carbonatados durante elalmacenamiento.
Distinguir de fraguado relámpago: reacción C3A puro + agua
Consecuencias
Pérdida de trabajabilidad del concreto en los primeros minutos posteriores a la adición del agua. Reamasado del concreto, sin adicionar agua, restituye plasticidad sin pérdida de resistencia Procedimientos Para Atenuar Consecuencias: Aumentar el tiempo de amasado Romper cristalización producida Reducir rendimiento colado
Cambios de volumen a edades tempranas
El cambio de volumen del concreto empieza justo después del colado. Los cambios de volumen, durante las primeras 24 horas, pueden influenciar los cambios de volumen y la
formación de fisuras en el concreto endurecido.
Asentamiento
Se refiere a la contracción vertical de los materiales cementantes frescos, antes del inicio del fraguado.o Normalmente se presenta como una asentamiento en la superficie superior del concreto.
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o Se tiene la presencia de grietas cortas y horizontales, paralelas una de la otra, separadas entre side 30 cm. a un metro, y tienen de 25 a 50 mm. de profundidad.
o Las grietas se desarrollan sobre obstrucciones en un fraguado uniforme; por ejemplo varillas derefuerzo y grandes partículas de agregado
Causas:
o El sangrado o la sedimentación.o La absorción de agua por la base o por las
cimbras o por el agregado.o La pérdida rápida de agua por evaporación.o Reducción en el volumen del sistema
cemento-agua.o Asentamiento del cimbrado.
Control:
Humedecer la base y las cimbras. Las cimbras aunque se hayancurado con desmoldante (aceite quemado) se deben humedecerpara evitar que las partes secas de la cimbra le quiten humedada la mezcla de concreto.
Humedecer los agregados que estén secos y sean absorbentes.
Colocar rompevientos provisionales y parasoles.
Reducir el tiempo entre la colocación y el inicio del curado.
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Casos en que debe considerarse:
Obras de edificación en cambios pronunciados de sección (puntos de unión de columnas o muros concadenas, vigas y losas).
Columnas, muros y vigas altas. Gran densidad de armaduras en borde superior de losas profundas Fricción y moldajes estrechos
CONTRACCIÓN PLÁSTICA
Definición:
Contracción del concreto fresco por evaporación agua amasado (<1%)
Origen
Proceso de secado rápido del concreto sometido a alta temperatura o corrientes de viento
Principales Factores Velocidad de sangrado Velocidad de evaporación Humedad relativa del aire Temperatura Velocidad del viento
Casos en que debe Considerarse
Colado en períodos de alta temperatura o fuertes vientos. Elementos planos expuestos ambiente: pavimentos, losas Procedimientos para Atenuarlas: Se debe actuar rápido Velocidad de evaporación < velocidad de sangrado minimizar evaporación Aplicar curado inicial del concreto con neblina dentro de 1/2 a 1 hora después de colocado (en periodos
de alta temperatura o fuerte viento). Colocar una membrana de curado apenas se pueda. Si la superficie del concreto se ve brillante, ya se fue
el agua. Cubrir con láminas de polietileno continuas (evitar túneles de viento). Membranas impermeables bajo las losas del piso aumentan riesgo de agrietamiento. Aditivos super fluidificantes son peligrosos. Colocar corta vientos