Teoría básica del concreto

El hombre, desde los

inicios de la humanidad,

ha querido construir no

solo su vivienda, sino,

también, grandes obras

que superen su

existencia efímera.

Piramide Djoser 5000 a.c.

Piramide Sneferu

4600 a.c.

Mastaba 5500 a.c.

Luego de hacer varios intentos se puede aspirar a hacer las cosas mejor...

Keops, Micerino, Kefren (4600 a.c)

Keops, (4600 a.c)

Templo de Amon Karnak, (2600 a.c)

Partenón (año 2475 a.p)

Lo griegos

hicieron grandes

monumentos de

piedra, pero no

tenían muy buen

material de pega

Los romanos

empezaron a usar el

ladrillo y le dieron

una responsabilidad

más grande al

material de pega

entre unidades

Una calle de Pompeya (año 79 d.c)

Coliseo de Roma (80

d.c)

50.000 personas

Los romanos denominaron

―opus caementitium‖ a un

material compuesto por una

mezcla de material de

cantera, cenizas volcánicas

(puzolanas), arena, cal

apagada y agua.

Habían descubierto,

sin saberlo, la

actividad puzolánica

que hoy en día ha

cobrado gran

actualidad!

Puente de Alcántara 97-100 D.C.

Más obras de los romanos

Primera obra en usar un

cemento hidráulico como

pega

Faro de Eddystone

(Inglaterra)

Hecho en 1759, de 34 m de

altura, se constituye en la

base de la arquitectura

moderna.

John Smeaton (1724-1792)

Primer cemento hidráulico

Patentó en 1824, un

material ligante para

construcción, que

denominó Cemento

Portland, por su parecido,

al endurecer, con las

piedras de este pueblo

Inglés.

Joseph Aspdin (1778-1855)

Su hijo, William, fue el primer personaje en despachar

cemento a las obras.

Bogotá "Parque de la Indenpendencia (Centenario)"

Construída con cemento Samper en 1910

Aspecto que presentaba la obra en el año 2003

El concreto …

• El material

más usado

en el mundo,

después del

agua!

Miremos algunas obras hechas

con él…

Museo Dimitrus, Venezuela

Estadio, Cartagena

Puente atirantado, Rep. Dominicana

Presa en CCR, La Miel I

Colombia

Silos, Medellín

Casa de máquinas

hidroeléctrica LaTasajera

Ventajas del concreto sobre otros materiales

El concreto es:

Económico

Se consigue o fabrica en todas partes.

Relativamente fácil de producir.

Se puede fabricar como uno lo requiera

Fácil de moldear

Resistente

Durable

Buen aislante térmico

Se utiliza en todo tipo de ambientes

• Una piedra artificial

a la que se le

puede dar

cualquier forma.

El concreto es como una piedra !

..y el acabado

que se quiera

Pero como toda piedra...

Resiste muy bien fuerzas de compresión.

Pero no resiste ni tensión ni flexión.

Se agrieta!

Al combinarlo con acero, se da origen al

CONCRETO REFORZADO.

Es un material que resiste compresión, flexión y tensión, ya que

el acero le aporta la resistencia a la flexión muy bien, así se

obtiene un material muy resistente y económico.

Pero, qué es el concreto?

Es un material que se compone de cemento, agua, adiciones puzolánicas, fibras, aire, agregados y aditivos.

Cemento + Agua Pasta (lechada)

Pasta + Arena Mortero

Mortero + Piedra Concreto

El Cemento

Cementos Portland, Mezclados

y Otros Cementos Hidráulicos

Aspecto usual de los cementos

usados en construcción

CEMENTO El cemento es una mezcla de caliza y arcillas

que se calienta en hornos a muy altas

temperaturas. Del horno sale una sustancia

granulada que se conoce como Clinker

El clinker es molido muy fino y adicionado con

yeso (para que endurezca lentamente) y se

obtiene lo que conocemos como CEMENTO

Portland.

Puzolana

Las adiciones puzolánicas reaccionan con el

hidróxido de Calcio que desprende el

cemento al hidratarse y en presencia de

humedad forman compuestos de la misma

naturaleza que la pasta de cemento, por eso

son usados como reemplazo del mismo.

Componente activo

del concreto

Aglomerante con

propiedades

hidráulicas

Resultado de la

molienda de clinker y

yeso

Resiste esfuerzos

principalmente a

compresión

Cemento

Es el material ligante y resistente.

Genera calor al hidratarse.

Requiere agua para desarrollar sus propiedades.

Al entrar en contacto con el agua, forma una pasta que endurece. Se crea un pegante.

CEMENTO

Producción de cemento

Portland en Latinoamérica

Latino América

1888 en Brasil 1897 en Guatemala

1898 en Cuba 1903 en México

1907 en Venezuela 1908 en Chile

1909 en Colombia 1912 en Uruguay

1916 en Perú 1919 en Argentina

1923 en Ecuador 1926 en Paraguay

1928 en Bolivia 1936 en Puerto Rico

1941 en Nicaragua 1949 en El Salvador

Planta de

cemento

Principales Componentes de las

Materias Primas Usadas en la

Producción del Cemento

Calcio

Sílice

Alúmina

Hierro

Calcio Hierro Sílice Alúmina Sulfato

Desechos industriales

Aragonita

Calcita

Polvo del horno de cemento

Roca calcárea

Creta

Arcilla

Greda

Caliza

Mármol

Marga

Coquilla

Esquisto

Polvo de humo de horno de fundición

Arcilla

Mineral de hierro

Costras de laminado

Lavaduras de mineral

Cenizas de pirita

Esquisto

Silicato de calcio

Roca calcárea

Arcilla

Ceniza volante

Greda

Caliza

Loes

Marga

Lavaduras de mineral

Cuarcita

Ceniza de cáscara de arroz

Arena

Arenisca

Esquisto

Escoria

Basalto

Mineral de aluminio

Bauxita

Roca calcárea

Arcilla

Escoria de cobre

Ceniza volante

Greda

Granodiorita

Caliza

Loes

Lavaduras de mineral

Esquisto

Escoria

Estaurolita

Anhidrita

Sulfato de calcio

Yeso

Escoria

Cantera

Producción Tradicional del Cemento

Portland

1. La roca se reduce primero hasta un tamaño de 125 mm

(5 pulg.) y después a un tamaño de 20 mm (3/4 pulg.)

para entonces almacenarla.

o

2. Las materias primas se muelen y se mezclan con el agua para

formar una lechada

2. Las materias primas se muelen finamente y se mezclan

3. La calcinación transforma químicamente las

materias primas en el clínker de cemento

4. Se muele el clínker junto con el yeso y queda

listo para su despacho a las obras

Cantera

Almacenamiento materia prima

Medición de

la

composición

química

Clinker Yeso

Proceso de Producción del Clinker

(1)

(2)

(3)

Cemento Portland

Por definición :

un cemento hidráulico producido por

la pulverización del clinker, que se

compone esencialmente de silicatos

de calcio hidráulicos. Normalmente

contiene por lo menos una forma de

sulfato de calcio como una adición

molida conjuntamente con el clinker.

Tipos de Cemento Portland

I Normal

IA Normal con aire incluido

II Moderada resistencia a los sulfatos

IIA Moderada resistencia a los sulfatos con aire incluido

III Alta resistencia inicial

IIIA Alta resistencia inicial con aire incluido

IV Bajo calor de hidratación

V Alta resistencia a los sulfatos

ASTM C 150 (AASHTO M 85)

Aplicaciones del

cemento

Portland Tipo I

Cemento de Bajo y Moderado Calor de

Hidratación

Tipo II

Tipo IV

Tipo III (ASTM)

Cementos de Alta Resistencia

Inicial

Tipo de

construcciones

que requieren

alta resistencia

inicial

Fast Track

Cementos

Resistentes a los

Sulfatos

Desempeño de Concretos Preparados con Diferentes Cementos y Expuestos a Suelos con Sulfatos

Desempeño de Concretos Preparados con Diferentes a/c y Expuestos a Suelos con Sulfatos

Ensayo de Resistencia de concretos

expuestos a los Sulfatos

Cemento tipo V (ASTM) Relación A/C= 0.65

Cemento tipo V (ASTM) Relación A/C= 0.39

Cemento

Portland Blanco

Cementos Hidráulicos Adicionados

ASTM C 595

Definición:

Un cemento hidráulico que se

compone de dos o más

constituyentes inorgánicos que

contribuyen al desarrollo de la

resistencia del concreto.

Cementos Adicionados

Clinker

Yeso

Cemento Portland

Ceniza volante

Escoria

Humo de sílice

Arcilla calcinada

Cementos Hidráulicos Adicionados

Tipo IS Cemento portland siderúrgico

Tipo IP Cemento portland puzolánico

Tipo P Cemento puzolánico

Tipo I(PM) Cemento portland modificado

con puzolana

Tipo S Cemento de escoria o

siderúrgico

Tipo I(SM) Cemento portland modificado

con escoria

ASTM C 595 (AASHTO M 240)

Cementos Hidráulicos

ASTM C-1157

Primera especificación del desempeño de

cementos hidráulicos

Los cementos cumplen con los requisitos de

desempeño físico oponiéndose a restricciones

de ingredientes o de composición química del

cemento, como ocurre en otras

especificaciones

Se incluyen 6 tipos de cementos hidráulicos

Cemento Hidráulico

Tipo GU Uso general

Tipo HE Alta resistencia inicial

Tipo MS Moderada resistencia a los sulfatos

Tipo HS Alta resistencia a los sulfatos

Tipo MH Moderado calor de hidratación

Tipo LH Bajo calor de hidratación

ASTM C 1157

Especificación

del cemento

Aplicaciones

Uso

general

Moderado

calor de

hidratación

Alta

resistenc

ia inicial

Bajo calor

de

hidratación

Moderada

resistencia

a los

sulfatos

Alta

resistencia

a los

sulfatos

Resistencia

a la reacción

álcali-sílice

(RAS)

ASTM C 150

(AASHTO M 85)

Cementos

portland

I II moderado

calor de

hidratación

III IV II V bajo en

álcalis

ASTM C 595

(AASHTO M

240)

Cementos

hidráulicos

adicionados

IS

IP

I(PM)

I(SM)

S, P

IS(MH)

IP(MH)

I(PM)(MH)

I(SM)(MH)

P(LH)

IS(MS)

IP(MS)

P(MS)

I(PM)(MS)

I(SM)(MS)

Opción de

baja

reactividad

ASTM C 1157

Cementos

hidráulicos

GU MH HE LH MS HS R

Cementos Finamente

Molidos

Penetración de la lechada en el suelo

Concreto con Cemento

Expansivo (Tipo K)

Cementos Disponibles

en Colombia

País

Normal

Moderada

resistencia a

los Sulfatos

Alta Resistencia

Inicial

Tipo Norma Tipo Norma Tipo Norma

Argentina CPN IRAM 50000 IRAM 50001 ARI IRAM 50001

Bolivia IF NB 011 - - - -

Chile Cemento

portland Nch 148 - - ARI Nch 148

Colombia I NTC 121

NTC 321 II

NTC 121

NTC 321 III

NTC 121 NTC

321

Costa Rica I2 NCR 40 II3 NCR 40 III4 o ARI NCR 40

Ecuador I INEN 151 y

152 II

INEN 151 y

152 III

INEN 151 y

152

Normas y Tipos de Cementos Modificados

Disponibles en Latinoamérica

País

Cemento Portland con

Filler Calcáreo

Cemento Portland

Modificado con

escoria

Cemento Portland

Modificado con

Puzolana

Tipo Norma Tipo Norma Tipo Norma

Argentina CPF IRAM 50000 CAH IRAM

50000 —

—

Bolivia — — — — IP NB 011

Chile — — Cemento

siderúrgico Nch 148

Cemento

puzolánico Nch 148

Colombia — — — — 1M NTC 121

NTC 321

Costa Rica I (MC) NCR 40 — — I (MP) NCR 40

País

Cemento Portland de

Alto Horno Cemento Puzolánico

Cemento Portland

Compuesto

Tipo Norma Tipo Norma Tipo Norma

Argentina CAH IRAM

50000 CPP

IRAM

50000 CPC

IRAM

50000

Chile Cemento

siderúrgico Nch 148

Cemento

puzolánico Nch 148 Cemento Nch 148

Colombia

Cemento

portland de

escoria de

alto horno

NTC 121 y

321 - - - -

Costa Rica - - P NCR 40 - -

Ecuador - - 1P, P INEN 490 - -

Normas y Tipos de Cementos Adicionados

Disponibles en Latinoamérica

Compuestos Químicos

del Cemento Portland

0.18

0.48

0.36

0.56

0.51

0.61

Na2Oeq

2.70.966.70.34.122.7Blanco

(promedio)

2.32.263.84.23.921.9V (promedio)

2.21.962.55.04.622.2IV (promedio)

3.52.263.42.84.920.6III (promedio)

2.72.163.83.54.621.2II (promedio)

3.02.163.92.65.420.5I (promedio)

SO3MgOCaOFe2O3Al2O3SiO2

Composición química, %Tipo de

Cemento

Portland

0.18

0.48

0.36

0.56

0.51

0.61

Na2Oeq

2.70.966.70.34.122.7Blanco

(promedio)

2.32.263.84.23.921.9V (promedio)

2.21.962.55.04.622.2IV (promedio)

3.52.263.42.84.920.6III (promedio)

2.72.163.83.54.621.2II (promedio)

3.02.163.92.65.420.5I (promedio)

SO3MgOCaOFe2O3Al2O3SiO2

Composición química, %Tipo de

Cemento

Portland

Composición química del cemento Portland

Composición potencial de los

compuestos,%

Blanco

V

IV

III

II

I

4821101863

3731342254

3401543242

548891755

3771161955

3698101854

Finura

Blaine

m2/kgC4AFC3AC2SC3S

Tipo de

Cemento

Portland

(promedio)

Composición potencial de los

compuestos,%

Blanco

V

IV

III

II

I

4821101863

3731342254

3401543242

548891755

3771161955

3698101854

Finura

Blaine

m2/kgC4AFC3AC2SC3S

Tipo de

Cemento

Portland

(promedio)

Portland Cement

Association

C3A

Reactividad de los Compuestos del

Cemento

Recordemos cómo trabajan los componentes del

cemento!

Fórmula abreviada C3S C2S C3A C4AF

Nombre común Alita Belita no Ferrita

Proporción en el cemento 55 20 8 8

Rapidez de reacción con agua Rápida Lenta Rápida Moderada

Contribución a la Resistencia

Temprana edad Buena Pobre Buena Buena

Última Buena Excelente Media Media

Calor de hidratación Medio Bajo Alto Medio

Calorías por gramo 120 60 320 100

Principales compuestos del Cemento Portland y sus características

Mehta y Monteiro

1. Mezcla.

El cemento entra en contacto con el agua de

mezcla y en este momento las partículas de

cemento son rodeadas por el agua iniciando la

hidratación.

2. Fraguado.

En la fase de hidratación se inicia la reacción

química dando una consistencia de gel que brinda

movilidad y plasticidad al conjunto de partículas.

3. Endurecimiento.

Se forman una serie de enlaces y

entrecruzamientos entre las partículas, iniciándose

el fraguado del cemento y por lo tanto el

endurecimiento de la mezcla.

Hidratación del Cemento

El concreto pasa por varias etapas :

• Una vez mezclados los ingredientes

exhibe cierta manejabilidad durante

un tiempo…este tiempo puede

variar dependiendo del tipo de

cementante y de los aditivos que se

usen.

• Pasado algún tiempo la mezcla

empieza a fraguar, ya no se puede

vibrar sin afectarla

• Algunas horas después la mezcla

presenta el fraguado final y

empieza a generar resistencia

• La resistencia crecerá hasta que ya

no haya cemento para hidratar o

agua para hacerlo

Partícula de cemento

24 h

7 d

28 d

agua

Gel

2 h

Hidratación del Cemento

Microscopía de la Pasta de

Cemento

Ensayos

al

cemento

Fraguado Inicial

Fraguado FinalSólido Rígido

Permeabilidad

Porosidad

Resistencia

Propiedades físicas:

•Resistencia a la compresión

•Finura

•Densidad

•Consistencia (cantidad de agua para pasta normal).

•Tiempos de fraguado

•Calor de hidratación

•Pérdida al fuego

CEMENTO

Micrografía electrónica de barrido de un

polvo de cemento

Propiedad Rango

Tamaño 5 - 25 m

Densidad 2,9 - 3,15 g/cm3

FraguadoFinal

< 8 horas

R.compresión(28 días)

290 - 550 kg/cm2

CARACTERISTICAS DEL CEMENTO

Finura del Cemento

cm2/g

m2/kg

Concepto de superficie

específica: área por

unidad de masa

Finura del Cemento

Tamizado

Distribución del Tamaño de las Partículas

Densidad del Cemento

Frasco de Le Chatelier (ASTM

C 188 or AASHTO T 133)

Picnómetro

de Helio

0.18

0.48

0.36

0.56

0.51

0.61

Na2Oeq

2.70.966.70.34.122.7Blanco

(promedio)

2.32.263.84.23.921.9V (promedio)

2.21.962.55.04.622.2IV (promedio)

3.52.263.42.84.920.6III (promedio)

2.72.163.83.54.621.2II (promedio)

3.02.163.92.65.420.5I (promedio)

SO3MgOCaOFe2O3Al2O3SiO2

Composición química, %Tipo de

Cemento

Portland

0.18

0.48

0.36

0.56

0.51

0.61

Na2Oeq

2.70.966.70.34.122.7Blanco

(promedio)

2.32.263.84.23.921.9V (promedio)

2.21.962.55.04.622.2IV (promedio)

3.52.263.42.84.920.6III (promedio)

2.72.163.83.54.621.2II (promedio)

3.02.163.92.65.420.5I (promedio)

SO3MgOCaOFe2O3Al2O3SiO2

Composición química, %Tipo de

Cemento

Portland

Composición química del cemento Portland

Masa Unitaria

La masa unitaria del

cemento varía entre

830 kg/m3 y

1650 kg/m3

Ensayo de Sanidad

ASTM C 151

(AASHTO T 107 )

Expansión en autoclave

Consistencia de la

Pasta de Cemento

Aguja de Vicat

ASTM C 187

(AASHTO T 129)

NTC 110

Tiempo de Fraguado

ASTM C 191

AASHTO T- 131

NTC 118

Aguja de Vicat

ASTM C 266

AASHTO T 154

NTC 109

Agujas de Gillmore

Tiempo de Fraguado

Tiempo de Fraguado para Cementos

Portland

Al entrar en contacto con el agua hay un primer periodo de no reacción denominado durmiente, a partir del cual empiezan a aparecer los hidratos.

HIDRATACION O FRAGUADO PARA DIFERENTES TIPOS DE

CEMENTO

20

22

24

26

28

30

32

34

36

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

TIEMPO (HORAS)

TE

MP

ER

AT

UR

A (

°C)

Cubos de mortero

ASTM C 109

(AASHTO T 106)

Resistencia a compresión del cemento

Consistencia del Mortero

ASTM C 230

ASTM C 1437

AASHTO M 152

NTC 111

Mesa de Flujo

Portland Cement Association

Desarrollo de la Resistencia de Cubos de Concreto

EVOLUCION DE RESISTENCIAS A COMPRESION

DIFERENTES CEMENTOS COLOMBIANOS

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

EDAD (DIAS)

RE

SIS

TE

NC

IA A

CO

MP

RE

SIO

N (

kg

/cm

2)

Cemento Concretera I

Cemento Bulto I

Cemento Concretera II

Cemento Bulto II

Cemento Concretera III

Desarrollo de Resistencia de los Cementos Tipo I y II (ASTM)

Desarrollo de Resistencia de los Cementos Tipo III, IV y V (ASTM)

Calor de

hidratación

Calor de

hidratación

Calor de Hidratación a los 7 Días

Cemento

tipo I

Cemento

tipo II

Cemento tipo

II moderado

calor de

hidratación

Cemento

tipo III

Cemento

tipo IV

Cemento

tipo V

% del

cemento

tipo I 100 99 75 106 67 89

La resistencia y la temperatura tienen algo en

común!

Alta resistencia

inicial, menor

resistencia final

Baja resistencia

inicial, Alta

resistencia final

La resistencia y la temperatura tienen algo en

común!

Curvas Temperatura vs Tiempo con aditivos

Grieta por contracción térmica inicial

Grieta en cimentación por contracción térmica inicial

Pérdida

al fuego

Transporte

del Cemento

Almacenamiento

Adiciones puzolánicas - Historia

Los Romanos fueron los

primeros en utilizar las

cenizas volcánicas, como

material cementante, al

combinarlas con cal.

Principales tipos de adiciones

puzolánicas

Ceniza volante

Adiciones minerales

Puzolanas

Naturales:

- Cenizas volcánicas

- Tufos o tobas volcánicas (zeolitas)

- Tierras de diatomeas (diatomitas)

Artificiales:

- Cenizas volantes

- Arcillas activadas térmicamente

- Microsílice (silica fume)

- Cenizas de cáscara de arroz

Escoria de Alto Horno

Filler (caliza)

Portland Cement Association

• Controlan el ingreso de cloruros

• Reducen el calor de hidratación

• Controlan reacción álcali-agregado

• Controlan ataque por sulfatos

Adiciones como la ceniza volante (Fly Ash), la

Escoria de Alto Horno ( Slag) y el Humo de Sílice

(Silica Fume) se usan de manera creciente en el

concreto.

Desde el punto de vista del medio ambiente

reducen las emisiones contaminantes!

Ventajas comprobadas del uso de adiciones

reactivas

El uso de puzolanas como reemplazo de cemento

ayuda a frenar la polución en el aire !

CO2

Portland Cement Association

Mil gracias por su atención!

Preparados para la química del

cemento?

Adiciones puzolánicas

La norma ASTM 618-92, define las puzolanas como "materiales

silíceos o alumino-silíceos los cuales, por sí solos, poseen poco o

ningún valor cementante, pero cuando se han dividido finamente

y están en presencia de agua reaccionan químicamente con el

hidróxido de calcio, a temperatura ambiente, para formar

compuestos con propiedades cementantes".

Adiciones puzolánicas

Cemento Portland + H2O SCH + Ca (OH)2

Puzolana + Ca(OH)2 + H2O SCH

1. Las Puzolanas se pueden usar, como reemplazo de cemento, pues

combinadas con el Ca(OH)2 producen pasta de cemento (SCH)

2. El Ca(OH)2 que es el elemento más débil de los productos de

hidratación del cemento al ser fijado por las puzolanas tapona la

porosidad capilar, con lo cual frena el ingreso de cloruros.

3. El hidróxido de Calcio (Ca(OH)2) es quien le da alcalinidad al agua de

poros del concreto, la reducción de este compuesto, por la acción

puzolánica, aumenta la velocidad de carbonatación.

ADICIONES PUZOLANICAS

Influencia en el desarrollo de calor de hidratación de una escoria de alto horno

Desarrollo típico de resistencia con varios cementos

Cómo compensar el bajón de resistencias iniciales?

Recordemos cómo trabajan los componentes del

cemento!

Fórmula abreviada C3S C2S C3A C4AF

Nombre común Alita Belita no Ferrita

Proporción en el cemento 55 20 8 8

Rapidez de reacción con agua Rápida Lenta Rápida Moderada

Contribución a la Resistencia

Temprana edad Buena Pobre Buena Buena

Última Buena Excelente Media Media

Calor de hidratación Medio Bajo Alto Medio

Calorías por gramo 120 60 320 100

Principales compuestos del Cemento Portland y sus características

Una primera opción es bajarle al lento y subirle a los rápidos

Mehta y Monteiro

Cambios en el concreto al modificar los compuestos

del cemento!

C3S

K. Metha y Monteiro

La tercera opción es moler más fino el clinker!

• Aumenta la finura

• Aumenta la velocidad

de hidratación

• Aumenta el calor

• La mezcla pide más

agua

Portland Cement Association

Una segunda opción: usar aditivos!

Acelerante

Plastificante+acelerante

Adicionado

Resistencia

Lo que se extrae de lo anterior…

• Cemento actual se

hidrata más rápido

• Brinda más

resistencia inicial

• Se alcanza la

resistencia incluso

con relaciones a/c

más altas

Algunos cementos no aumentan mucho

su resistencia después de 28 días!

Resistencia

Edad 28 d

Viejos cementos

Baja relac a/c

Cemento actual

Alta relación a/c

Algunas soluciones, para no demoler,

cuando la resistencia definitivamente no da!

COMPOSICION DE LA PASTA

Cemento Agua

AGUA

Portland Cement Association

Análisis Típicos de Agua, ppm

Sustancia

química

Agua de

abastecimiento

Agua de mar

Sílice (SiO2) 0 a 25 —

Hierro (Fe) 0 a 0.2 —

Calcio (Ca) 1 a 100 50 a 480

Magnesio (Mg) 0 a 30 260 a 1410

Sodio (Na) 1 a 225 2190 a 12,200

Potasio (K) 0 a 20 70 a 550

Bicarbonato

(HCO3)

4 a 550 —

Sulfato (SO4) 2 a 125 580 a 2810

Cloruro (Cl) 1 a 300 3960 a 20,000

Nitrato (NO3) 0 a 2 —

Total de sólidos

disueltos

20 to 1000 35,000

Espectrofotómetro de Absorción

Atómica

Normas de la Calidad del Agua para

Empleo en Morteros y Concretos

País Norma Nombre de la norma

Argentina IRAM

1601

Agua para morteros y

hormigones de cemento

portland

Chile NCh1498 Hormigón - Agua de

amasado – Requisitos

Colombia NTC

3459

Concretos. Agua para la

elaboración de concreto

Ecuador 1855-1 Hormigón Premezclado:

requisitos

1855-2 Hormigón preparado en

obra: requisitos

Normas de la Calidad del Agua para

Empleo en Morteros y Concretos

País Norma Nombre de la norma

EE.UU. ASTM C 94 Standard specification for

ready mixed concrete

Perú NTP

339.088

Hormigón (concreto).

Agua para morteros y

hormigones de cementos

portland. Requisitos

México NMX-C-122 Agua para concreto

Venezuela CONVENIN

2385

Concreto y mortero. Agua

de mezcla. Requisitos

Criterios de Aceptación para

Abastecimiento de Aguas Dudosas

Ensayo Límites Método de

ensayo

Resistencia a

compresión,

porcentaje mínima en

relación al control, a

los siete días

90%

ASTM C 109

o AASHTO T

106

Tiempo de fraguado,

diferencia en relación

al control, hr:min

De 1:00 más

temprano a

1:30 más tarde

ASTM C 191

o AASHTO T

131

ASTM C 94 o AASHTO M 157

Límites Químicos para Agua de Mezcla

Sustancia química o tipo de

construcción

Concentración

máxima en ppm

Método de

ensayo

Cloruro, como Cl ASTM D 512

Concreto pretensado o concreto para tablero

de puentes 500

Otros tipos de concreto reforzado en

ambiente húmedo o conteniendo elementos

de aluminio o metales distintos embebidos o

cimbras permanentes de metal galvanizado 1,000

Sulfato, como SO4 3,000 ASTM D 516

Álcalis, como (Na2O + 0.658 K2O) 600

Total de sólidos 50,000 AASHTO T

26

ASTM C 94 o AASHTO M 157

Límites del ACI 318 para el Contenido de

Iones Cloruro en el Concreto

Concreto pretensado 0.06%

Concreto reforzado expuesto

a cloruros durante su servicio 0.15%

Concreto reforzado que que va a ser

mantenido seco y protegido de la

humedad durante su vida 1.00%

Otras construcciones en concreto

reforzado 0.30%

Aguas Ácidas

Agua de Lavado

El Cemento y el agua

• De la forma como el cemento aproveche el agua

depende su resistencia y su durabilidad

• Muchos problemas de las estructuras

dependerán de la relación entre el agua de la

mezcla y la cantidad de cemento

• Y de la composición del cemento se derivarán

cosas buenas para las estructuras y otras que

hay que saber manejar

AGUA

Funciones del agua de amasado en la mezcla:

1. Hidratar el cemento

2. Dar manejabilidad a la mezcla

3. Evitar el resecamiento prematuro

El cemento requiere sólo el 30% de su peso

en agua para hidratarse.

300 kg de cemento requieren máx 100 litros

de agua

Portland Cement Association

Importancia del uso de Reductores de agua

A una mezcla de concreto le sobran

generalmente 100 litros de agua!

100 l 100 l Cemento

Agua de

amasado

Aditivo

50 l

a/c = 0,67 a/c= 0,50

200 L 300 kg

Agua dosificada al ojo!

HIDRATO DE C-S-H.

Fraguado Inicial

Fraguado FinalSólido Rígido

Permeabilidad

Porosidad

Resistencia

Agregados para

Concreto

AGREGADOS Componen en más del 70% del concreto

Permiten disminuir el cemento

Abaratan el costo del m3 de concreto

Contribuyen a la resistencia mecánica del concreto

Controlan cambios volumétricos debidos a fraguado y/o cambios de humedad.

Cantera

Aluvión

Lecho de río

Aluvión

Cantera

Agregados. Tipos de Depósitos

Origen Tamaño

Peso Específico

Forma del Grano

Tipo de Partículas

Textura Superficial

Agregados

Peso Unitario

Agregados. Clasificación

Agregado Fino

Arena y/o piedra triturada

< 5 mm (0.2 pulg.)

Contenido de agregado fino

normalmente del 35% al

45% por masa o volumen

total del agregado

Agregado Grueso

Grava y piedra

triturada

5 mm (0.2 pulg.)

Normalmente entre

9.5 y 37.5 mm

(3/8 y 1½ pulg.)

Rocas y Minerales Constituyentes en los Agregados

Minerales

Rocas ígneas

Rocas metamórficas

Rocas sedimentarias

Sílice

• Cuarzo, Ópalo

Silicatos

• Feldespato, Arcilla

Carbonato

• Calcita, Dolomita

1. Minerales

Rocas y Minerales Constituyentes en los Agregados

Sulfatos

• Yeso, Anhidrita

Sulfuro de hierro

• Pirita, Marcasita

Óxido de hierro

• Magnetita, Hematita

2. Minerales

Rocas y Minerales Constituyentes en los Agregados

Granito

Sienita

Diorita

Gabro

Periodita

Pegmatita

Vidrio volcánico

Felsita

Basalto

3. Rocas ígneas

Rocas y Minerales Constituyentes en los Agregados

Conglomerado

Arenisca

Piedra arcillosa, limonita,

argilita y esquisto

Carbonatos

Chert

3. Rocas sedimentarias

Rocas y Minerales Constituyentes en los Agregados

Mármol

Metacuarcita

Pizarra

Filita

Esquisto

4. Rocas metamórficas

Anfibolita

Hornfels (roca córnea)

Gneis

Serpentinita

Rocas y Minerales Constituyentes en los Agregados

Agregado de Peso Normal

Agregados más comunes

Arena

Grava

Piedra triturada

ASTM C 33 o AASHTO M 6/M80

Produce concreto de peso normal 2200 a

2400 kg/m3 (140 a 150 lb/pies3)

Agregado Ligero

Expandido

• Esquisto

• Arcilla

• Pizarra

• Escoria

ASTM C 330

Produce concreto estructural ligero

1350 a 1850 kg/m3 (90 a 120 lb/pies3)

Agregado Ligero

Piedra pómez

Perlita

Vermiculita

Diatomita

Produce concreto aislante ligero—

250 a 1450 kg/m3 (15 to 90 lb/pie3)

Agregado Pesado

Barita

Limonita

Magnetita

Ilmenita

Hematita

Esferas de Hierro

ASTM C 637, C 638 (Blindaje para

radiación)

Produce concreto pesado de hasta 6400

kg/m3 (400 lb/pies3)

Características y Ensayos de los

Agregados

Característica Ensayo

Resistencia a

abrasión y

degradación

ASTM C 131 (AASHTO T 96), ASTM C

535, ASTM C 779

Resistencia a

congelación-

deshielo

ASTM C 666 (AASHTO T 161), ASTM C

682, AASHTO T 103

Resistencia a

sulfatos ASTM C 88 (AASHTO T 104), NTC 126

Forma y textura

superficial de las

partículas

ASTM C 295, NTC 3773, ASTM D 3398,

Características y Ensayos de los

Agregados

Característica Ensayo

Granulometría ASTM C 117 (AASHTO T 11),

Degradación del

agregado fino ASTM C 1137

Contenido de vacíos ASTM C 1252 (AASHTO T 304)

Masa volumétrica ASTM C 29 (AASHTO T 19)

Densidad relativa ASTM C 127 (AASHTO T 85), NTC 176

Característica Ensayo

Absorción y humedad

superficial

ASTM C 70, ASTM C 127 (AASHTO T 85), COVENIN 0269,

NTC 176, ASTM C 128 (AASHTO T84), NTC 237, ASTM C

566 (AASHTO T 255), NTC 176

Resistencia a

compresión y a la

flexión

ASTM C 39 (AASHTO T 22), NTC 2871

Definiciones de los

constituyentes ASTM C 125, NTC 385

Características y Ensayos de los Agregados

Característica Ensayo

Constituyentes del

agregado

ASTM C 40 (AASHTO T 21), NTC 127, NTC 579, ASTM C

117 (AASHTO T 11), NTC 78, UNIT-NM 46, ASTM C 123

(AASHTO T 113), ASTM C 142 (AASHTO T 112), NTC

589, ASTM C 295,

Resistencia a la

reactividad con los

álcalis y cambio de

volumen

ASTM C 227 , NTC 3828, NTP 334.113, NTP 334.067,

ASTM C 289, NTC 175, ASTM C 295, NTC 3773, ASTM C

342, ASTM C 586, ASTM C 1260 (AASHTO T 303), ASTM

C 1293

Características y Ensayos de los

Agregados

Granulometría del Agregado

Es la distribución del tamaño de las partículas de un agregado, que se determina a través del análisis de los tamices (cedazos, cribas)

Agregado fino―7 tamices normalizados con aberturas de 150 μm a 9.5 mm (No. 100 a 3/8 pulg.)

Agregado grueso―13 siete tamices normalizados con aberturas de 1.18 mm a 100 mm (0.046 pulg. a 4 pulg.)

Tamaños de Partículas

Límites de Granulometría del Agregado Fino

Tamiz Porcentaje que pasa (en

masa)

9.5 mm (3/8

pulg.)

100

4.75 mm (No. 4) 95 to 100

2.36 mm (No. 8) 80 to 100

1.18 mm (No. 16) 50 to 85

600 µm (No. 30) 25 to 60

300 µm (No. 50) 5 to 30*

150 µm (No. 100) 0 to 10**

Tamaño Máximo vs. Tamaño

Máximo Nominal del Agregado

(TM)

Tamaño máximo ― abertura del menor tamiz por el cual pasa toda la muestra de agregado grueso.

(TMN)

Tamaño máximo nominal ― es el tamiz normalizado con abertura inmediatamente superior a aquel cuyo % retenido acumulado es igual o mayor al 15%.

Tamaño Máximo Nominal del Agregado

1/5 de la dimensión más pequeña del elemento de concreto

3/4 del espacio libre entre las barras de acero del refuerzo y entre las varillas de refuerzo y las cimbras

1/3 de la profundidad de las losas

El tamaño no debe exceder ―

Granulometría del Agregado

Grueso

Tamiz Porcentaje que pasa

(en masa)

37.5 mm (1½ pulg.) 100

25.0 mm (1 pulg.) 95 to 100

12.5 mm (½ pulg.) 25 to 60

4.75 mm (No. 4) 0 to 10

2.36 mm (No. 8) 0 to 5

Tamaño No. 57

25 a 4.75 mm [1 pulg. a No. 4]

Límites de Granulometría

Reducción de los

Vacíos

Módulo de Finura (MF)

Se calcula sumándose los porcentajes acumulados de

la masa retenida en cada uno de los tamices de la

serie especificada y dividiéndose esta suma por 100.

Los tamices especificados son: 150 µm (No. 100), 300

µm (No. 50), 600 µm (No. 30), 1.18 mm (No. 16), 2.36

mm (No. 8), 4.75 mm (No. 4), 9.5 mm (3/8 in.), 19.0

mm (3/4 in.), 37.5 mm (1½ in.), 75 mm (3 in.), y 150

mm (6 pulg.).

Arenas

Análisis Granulométrico y MF de la Arena

Tamiz

Porcentaje de la

fracción individual

retenida, en masa

Porcentaje

acumulado que

pasa, en masa

Porcentaje

retenido

acumulado, en

masa

9.5 mm (3/8 in.) 0 100 0

4.75 mm (No. 4) 2 98 2

2.36 mm (No. 8) 13 85 15

1.18 mm (No. 16) 20 65 35

600 µm (No. 30) 20 45 55

300 µm (No. 50) 24 21 79

150 µm (No.

100) 18 3 97

Pan 3 0 —

Total 100 283 Módulo de finura = 283 ÷ 100 = 2.83

Granulometría Combinada

Condiciones de

humedad

Humedad Total

Estado

Abundamiento de la

Arena

Fisuración tipo D (de Durability)

D-Cracking

• Son grietas paralelas

a las juntas

• Una vez arrancan no

hay cura

• La influencia del

agregado es grande

• Las causa el

fenómeno del hielo –

deshielo en

agregados con

mucha absorción.

Contracción por Secado

Sustancias Perjudiciales

Sustancia Efecto en el concreto

Impurezas orgánicas

Afecta el tiempo de fraguado y

el endurecimiento, puede

causar deterioro

Material más fino que 75

m (tamiz No. 200)

Afecta adherencia, aumenta la

demanda de agua

Carbón, lignito u otro

material ligero

Afecta la durabilidad, puede

causar manchas y erupciones

Partículas blandas Afecta la durabilidad

Substancias Efecto en el concreto

Terrones de arcilla y

partículas desmenuzables

Afecta la trabajabilidad y la

durabilidad, puede causar

erupciones

Chert con masa específica

relativa relativa menor que

2.40

Afecta la durabilidad, puede

causar erupciones

Agregados reactivos con los

álcalis

Causa expansión anormal,

fisuración en forma de mapa (piel

de cocodrilo)

Materiales Perjudiciales

Erupciones

Partículas de Hierro en los Agregados

Reactividad Álcali-Agregado ( RAA )

— Es una reacción entre los

constituyentes minerales activos de

algunos agregados y los hidróxidos

alcalinos de sodio y potasio en el

concreto.

• Reacción álcali-sílice (RAS)

• Reacción álcali-carbonato (RAC)

Reacción Álcali-Sílice (RAS)

Síntomas Visuales • Red de fisuras

• Juntas cerradas o

lascadas

• Desplazamiento relativo

• Aparición de erupciones

Mecanismo

1. Hidróxido alcalino + gel de

sílice reactiva producto

de reacción (gel álcali-

sílice)

2. Gel del producto de la

reacción + humedad

expansión

Reacción Álcali-Sílice (RAS)

Factores que afectan la RAS

• Una forma reactiva de

sílice en el agregado,

• Una solución en el poro

altamente alcalina (pH)

• Humedad suficiente

Si una de estas condiciones

está ausente, la reacción

RAS no puede ocurrir

Reacción Álcali-Sílice (RAS)

Métodos de Ensayo • Método de la barra de mortero

(ASTM C 227, NTC 3828, NTP 334.113, NTP 334.067 )

• Método químico

(ASTM C 289, NTC 175)

• Examen petrográfico

(ASTM C 295, NTC 3773)

• Ensayo rápido de la barra de mortero

(ASTM C 1260 (AASHTO T 303)

• Ensayo en prismas de concreto (ASTM C 1293)

Reacción Álcali-Sílice (RAS)

Control del RAS

• Agregados no reactivos

• Materiales cementantes suplementarios y

cementos mezclados (adicionados)

• Límite del contenido de álcalis

• Aditivos a base de Litio

• El ablandamiento con caliza (reemplazo de

aproximadamente 30% del agregado reactivo

por caliza triturada)

Reacción Álcali-Sílice (RAS)

Efecto de los Materiales Cementantes

Suplementarios sobre la RAS

Factores que Afectan la RAC

• Contenido de arcilla, o residuo

insoluble, en el rango de 5% a 25%

• Relación entre calcita y dolomita de

aproximadamente 1:1

• Aumento en el volumen de la dolomita

• Cristales dolomíticos discontinuos de

pequeño tamaño dispersos en la matriz

de arcilla

Reacción Álcali-Carbonato (RAC)

Métodos de Ensayo

• Examen petrográfico

(ASTM C 295)

• Método del cilindro de

roca (ASTM C 586)

• Ensayo del prisma de

concreto (ASTM C 1105)

Reacción Álcali-Carbonato (RAC)

Control de la RAC

• Cantera seleccionada para evitar

completamente la reacción del

agregado

• Agregado mezclado de acuerdo con

el apéndice de la ASTM C 1105

• Limitar el tamaño del agregado al

menor posible

Reacción Álcali-Carbonato (RAC)

Agregado de Concreto

Reciclado

AGREGADOS Propiedades Físicas

Forma

Textura

Granulometría

Tamaño máximo nominal (TMN)

Módulo de Finura (Arena)

Masas Unitarias

Densidad Aparente

Absorción

Desgaste Máquina Angeles

FORMA DE LAS PARTÍCULAS

Formas alargadas y planas

* Mala manejabilidad

* Baja masa unitaria

* Baja resistencia mecánica

* Bolsas de agua

Partícula Larga

* Long. / Ancho > 2.5

Partícula plana

* ancho / esp. > 2.0

GRANULOMETRÍA

Determinar distribución por tamaños de partículas que componen un agregado

Serie de tamices estandarizada

Otros datos del agregado con la granulometría

Módulo de finura (arenas)

TMN (gravas)

Se hace un análisis de distribución de tamaños

(tamices)

ANALISIS GRANULOMETRICO AGREGADO GRUESO

(ICONTEC 174-ASTM C33)

0

20

40

60

80

100

120

1 10 100

Abertura tamices (mm)

% q

ue

Pa

sa

Propiedad Rango

Tamaño Granulometría(Fuller- Bolomey- Weindrow)

Densidadaparente

1,5 - 3 g/cm3

Absorción 0.1 - 15% (2-3%)

Pasa Tamiz(#200)

Límites5% (Natural),7% (Triturado)

MateriaOrgánica

Hasta 3

CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS

CALIDAD DEL AGREGADO

Masas unitarias

Densidad Aparente

Absorción

Clasificación (por densidad aparente)

Normal: 2300 – 2900 kg/m3

Liviano: < 2300 kg/m3

Pesado: > 2900 kg/m3

Generalemente tienen cerca de 2500 kg/m3

MASA UNITARIA

Es un buen indicativo de la calidad de un agregado, porque involucra todos los factores relacionados.

A mayor densidad mayor masa unitaria.

Formas cúbicas o esféricas indican mayor masa unitaria.

Mejor distribución de tamaños indican mayor masa unitaria.

DENSIDAD APARENTE Y ABSORCIÓN

A mayor densidad aparente, menor absorción

Valores típicos de absorción para agregados de densidad normal:

Arena: De 0.5% a 1.5%

Grava: De 2.0% a 5.0%

Se debe conocer el estado de humedad de los agregados para corregir el diseño teórico de Mezcla

Agregados. Estados de Humedad

Contenido de

humedad

Humedad Libre

Absorción

Humedad Absorbida

Seco Seco al aire Húmedo Saturado y

Superficialmente

Seco

SUSTANCIAS PERJUDICIALES DE LOS

AGREGADOS

Impurezas orgánicas

Interfieren los enlaces del cemento

Pueden reducir resistencia inicial

Arcillas y material muy fino

Interfieren los enlaces del cemento

Incrementan consumo de agua

Aumentan contracción de secado

Pueden incrementar consumo de agua

Disminuye la resistencia del concreto

Fisuramiento

Consideraciones importantes con los

agregados.

Las arenas se deben lavar sobre tamiz N°200 (0.075mm) y el material que pase no debe ser mayor a 3%

Al aumentar arena, se aumenta la demanda de agua de la mezcla. También se vuelven mezclas de difícil bombeo.

Se debe determinar el contenido de materia orgánica en la arena con el ensayo colorimétrico. Se descartan arenas con resultados superiores a 4 (ámbar oscuro – negro ).

Consideraciones importantes con los

agregados.

Para las gravas el Tamaño Máximo (TM) es la abertura del menor tamiz por donde pasa el 100% del material.

Tamaño Máximo Nominal (TMN) es la abertura del tamiz inmediatamente superior al que tiene % retenido acumulado 15%.

A mayor TMN menor consumo de cto. Para igual resistencia (Válido hasta 350 kg/cm2)

Se deben evitar agregados con arcilla adherida, terrones de arcilla o gravas contamindas.

Consideraciones importantes con los

agregados.

LAS PIEDRAS PEQUEÑAS (ARENA) se acomodan en los

espacios dejados por las GRANDES (AGREGADO GRUESO)

,

LA PASTA DE CEMENTO (CEMENTO + AGUA) se

acomoda entre los espacios dejados por la arena !

Si el tamaño de los agregados y su proporción no son los

adecuados habrá problemas en el transporte, colocación y

acabado del concreto.

¿CÓMO SE CONFECCIONA UN

BUEN CONCRETO?

Requisitos de durabilidad

Normativa

Permeabilidad

El exceso de agua de

amasado es la causa de la

gran porosidad y

permeabilidad de una

estructura.

El agua al atravesar el

concreto alcanza el refuerzo,

y promueve la corrosión.

La corrosión fisura la

estructura!

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Porosidad capilar

Permeabilidad

Relación agua/ material cementante

Reducción de porosidad y

permeabilidad

Cemento

Reducción

de agua (%) Relación a/c

Agua Total

en la mezcla

Agua

hidratación

del cemento Agua Libre

Reducción

de agua

libre

300 0 0,67 201 90 111 0

300 12 0,59 177 90 87 22

300 25 0,50 151 90 61 45

300 35 0,44 131 90 41 63

Reducir agua de amasado: la manera más fácil, efectiva y

económica de hacer concreto denso y durable

Se piensa a veces

que lograr una baja

relación agua /

cemento es muy

complicado, la mezcla

queda dura y difícil de

colocar y cuesta

mucho…

Consistencia de la mezcla

140

1,8

Superplastificante

1,2

175

0,8

210

245

280

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Relación agua/ material cementante

Agua

litros

Litros

C=350 kg

Mezclas equivalentes en

manejabilidad

"El arte de diseñar una mezcla de concreto

económicamente eficiente y productiva, está

en lograr una optimización adecuada de las

proporciones de los materiales empleados,

aprovechando sus propiedades y características para

lograr los requisitos técnicos especificados, de modo

que el orden de incidencia en los costos de cada

material, en lo posible sea inversamente proporcional

a su participación como componente de mezcla."

Diseñar una mezcla de concreto

1. Prescripción

• El diseñador o especificador entrega cantidades en

particular define cuantía de cementantes y relación

agua/cemento

• La resistencia y algunas otras propiedades interesantes

para el proyecto son prescritas

• Muchas veces se especifican los materiales a usar

Tipo de cemento

Tipo de adición

Tipo de aditivos

Fibras, otros

ESPECIFICACIONES

2. Desempeño

• El diseñador o especificador define las propiedades en

estado fresco y en estado endurecido que el concreto

debe cumplir

• En particular resistencia, permeabilidad y resistencia a

algún tipo de agresor, vida útil, etc, son definidas en los

términos del contrato.

• Algunas propiedades que se especifican

Temperatura de la mezcla

Pico máximo de temperatura

Resistencias a temprana edad

Resistencias a otros tipos de esfuerzos

Permeabilidad

Acabados

ESPECIFICACIONES

Entonces, se debe minimizar el componente más caro

del concreto: El CEMENTO

Se toma el asentamiento más bajo posible.

Se escoge el mayor TMN de agregado.

Se realiza una óptima relación de agregados.

Se utilizan aditivos reductores de agua.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO

1. Selección del asentamiento

2. Selección del Tamaño máximo nominal

3. Contenido de aire.

4. Estimación del contenido de agua.

5. Determinación de la resistencia.

6. Selección de la relación A/C.

7. Cálculo del contenido de cemento.

8. Estimación de proporción de agregados.

9. Ajuste por humedad.

10. Ajustes a las mezclas de prueba.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO

SELÉCCIÓN DE ASENTAMIENTO

SELÉCCIÓN DE ASENTAMIENTO

C o nsistencia A sentamientoC o ndicio nes de

co lo cació n

Ejemplo de t ipo

de estructura

Ejemplo de

sistema de

co lo cació n.

Muy seca 0 - 2.0 Secciones

sujetas a

vibración

extremadamente

intensa, puede

requerirse

presión.

Prefabricados

de alta

resistencia,

revestimiento

de pantallas

de

cimentación.

Con

vibradores de

formaleta;

concretos de

proyección

neumática

(lanzado).

Seca 2.0 - 3.5 Secciones

sujetas a

vibración intensa.

Pavimentos. Pavimentador

as con

terminadora

vibratoria.

Semiseca 3.5 - 5.0 Secciones con

refuerzo.

Pavimentos,

fundaciones

en concreto

simple.

Colocación

con

vibradores

normales.

Media 5.0 - 10.0 Secciones

medianamente

reforzada.

Pavimentos

compactados

a mano,

losas, muros,

vigas, etc.

Colocación

manual.

Húmeda 10.0 - 15.0 Secciones muy

reforzadas.

Elementos

estructurales

esbeltos.

Bombeo.

Muy

Húmeda

15.0 o más Secciones

altamente

reforzadas.

Elementos

muy esbeltos,

pilotes

fundidos "in

situ".

Tubo -

embudo

Tremie.(Norm

almente no

adecuados

para vibrarse.

Asentamientos recomendados para diversos tipos de estructuras

y condiciones de colocación

1/5 de la dimensión más pequeña del elemento de concreto

3/4 del espacio libre entre las barras de acero del refuerzo y entre las varillas de refuerzo y las cimbras

1/3 de la profundidad de las losas

El tamaño no debe exceder ―

SELÉCCIÓN DEL TAMAÑO MÁXIMO DEL

AGREGADO (TM)

SELÉCCIÓN DEL TAMAÑO MÁXIMO DEL

AGREGADO (TM)

•Concreto de resistencia normal: agregado grande

TM≥ 1 pulgada

•Concreto de Alta resistencia: agregado pequeño :

TM≤ ¾‖

•Concreto Bombeado: TM≤ 1 pulgada

•Concreto proyectado: TM≤ 1 pulgada

•Concreto para pavimentos: TM≥ 1 pulgada

•Concreto Compactado con Rodillo: TM≥ 2 pulgadas

Tamaño Máximo del Agregado y Demanda

de Agua

Tamaño Máximo del Agregado y demanda

de cemento

El aire incluido en el concreto, beneficia la manejabilidad, cohesión de la mezcla y pueden disminuir la permeabilidad. Sin embargo... El aire atrapado al mezclar el concreto debe hacerse salir, ya que esos vacios (hormigueros, cangrejeras, nidos) originan baja resistencia, paso de agua, poca durabilidad y malos acabados

AIRE

AGUA

Asentamiento

(cm)9,5 mm 12,5 mm 19,1 mm 25,4 mm 38,1 mm 50,8 mm

2,5 a 5 218 210 196 187 171 162

7,5 a 10 240 227 212 202 187 177

15 a 18 255 240 225 212 210 187

Aire atrapado

aprox. en%3 2,5 2 1,5 1 0,5

2,5 a 5 190 184 174 168 156 150

7,5 a 10 212 202 190 184 171 165

15 a 18 227 215 202 193 181 174

Concreto sin aire incorporado

Concreto con aire incorporado

Agua de masado aproximada y contenido de aire atrapado para diferentes

asentamientos y Tamaños Máximos

Agua en litros por m3 de concreto para los TMN indicados

DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO

a) Basada en la experiencia de obra o en mezclas de

prueba o en ambas

Para seleccionar una mezcla adecuada de

concreto, se debe seguir tres pasos básicos:

1. Determinar la desviación estándar de la

muestra

2. Determinar la resistencia a compresión

requerida

3. Dosificación de la mezcla para comprobar su

bondad (apariencia, manejabilidad, fraguado,

resistencia, etc)

DESVIACIÓN ESTANDAR

Cuando una planta tiene registros de ensayos de menos de

1 año de antigüedad, debe establecerse la desviación

estándar de la muestra.

Condiciones:

•Los registros deben representar materiales, procedimientos

de control de calidad y condiciones similares a las

esperadas en la obra.

•Deben representar un concreto producido para que cumpla

con una resistencia a compresión especificada en el rango

f´c ± 7MPa

•Consistir al menos de 30 ensayos consecutivos o de dos

grupos de ensayos consecutivos

DESVIACIÓN ESTANDAR

Cuando la planta NO tiene al menos 30 registros de ensayos

de menos de 1 año de antigüedad, debe modificarse la

desviación estándar de la muestra de acuerdo con los

valores de la tabla.

TABLA 5.3.1.2 FACTOR DE MODIFICACIÓN PARA LA DESVIACIÓN ESTANDAR

Número de Ensayos Factor de modificación

menos de 15 Ver Tabla 5.3.2.2

15 1,16

20 1,08

25 1,03

30 o más 1,00

RESISTENCIA PROMEDIO A COMPRESIÓN

Tabla 5.3.2.1 da los valores de resistencia promedio

requerida cuando hay datos que permitan calcular

Resistencia especificada a la

compresión en Mpa

Resistencia promedio

requerida a la compresión en

Mpa

Usar el mayor valor de:

f´cr=f´c+ 1,34

f´cr=f´c+ 2,33

f´c<35

f´c>35Usar el mayor valor de:

f´cr=f´c+ 1,34

f´cr=0,90f´c+ 2,33

RESISTENCIA PROMEDIO A COMPRESIÓN

Tabla 5.3.2.2 da los valores de resistencia promedio

requerida cuando hay datos que permitan calcular

Resistencia especificada a la

compresión en Mpa

Resistencia promedio

requerida a la compresión en

Mpa

21< f´c>35 f´cr=f´c+ 8,3

f´c>35 f´cr=1,10f´c+ 5,0

f´c< 21 f´cr=f´c+ 7,0

FRECUENCIA ENSAYOS DE RESISTENCIA A LA

COMPRESIÓN (f’c)

•Las muestras para ensayos de

resistencia de cada clase de concreto

deben tomarse:

• No menos de una vez al día,

• Ni menos de una vez por cada 110 m3

de concreto,

• Ni menos de una vez por cada 460 m2

de losas o muros.

Un ensayo de resistencia debe ser el

promedio de al menos dos (2) probetas

de 15x30 cm o de al menos tres (3)

probetas de 10x20cm.

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (f’c) Y

LA RELACIÓN A/C

Dentro del rango normal de resistencias de concreto, la resistencia a compresión (f’c) es inversamente proporcional a la relación A/C. Para una misma relación A/C puede haber diferencias en la resistencia a compresión debidas a: Clase de cemento (Tipo y origen) Tamaño del agregado. Distribución granulométrica. Textura y forma del agregado. Resistencia y dureza.

a/c vs f´c

RELACIÓN A/C

Relación típica entre A/C y f'c

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 100 200 300 400 500

f'c (kg/cm2)

A/C

Concreto sin aire incorporado Concreto con aire incorporado

RELACIÓN A/C

Condición A/C máx

Concreto protegido en servicio de

cloruros y congelamiento

A/C según resistencia y

manejabilidad

Concreto expuesto a agua limpia 0.5

Concreto expuesto a agua de mar 0.45

Concreto resistente a la corrosión

producida por agua de mar y brisa

marina

0.40*

* Debe llevar incorporador de aire

Concreto que debe ser impermeable

RELACIÓN A/C

0,45 0,55 0,65

PROPORCIÓN DE AGREGADOS

Antes de realizar una mezcla es

recomendable realizar la corrección por

humedad de los agregados.

Para definir la combinación de agregados, es

necesario realizar mezclas de prueba con el fin

de evaluar manejabilidad y apariencia de la

mezcla.

Siempre es necesario hacer mezclas de

prueba.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO