COMPOSICION DEL CONCRETO

a.- La pasta:1) Elementos Fundamentales2) Funciones3) Propiedades4) Influenciab.- El Agregado

1) Elementos fundamentales:• A) El gel: Se denomina así al producto

resultante de la reacción química e hidratación del cemento.

• B) Los poros: incluidos en ella. El cemento hidratado, si lo hay. Los cristales de hidróxido de calcio, o cal libre que puedan haberse formado durante la hidratación del cemento.

La Pasta

La Pasta

Esquema típico de la estructura de la pasta de cemento

• A) El gel: (concepto) Se define como gel a la parte ceñida de la pasta, la cual es el resultado de la reacción química cemento- agua durante el proceso de hidratación.

Proceso de formación del gel:

• Cuando el cemento se combina el agua se produce una muy rápida solución sobresaturada de hidróxido de calcio, con concentración de silicato calcico hidratado. De acuerdo a Le chatelier este hidrato se precipita rápidamente correspondiendo el endurecimiento posterior a la perdida de agua del material hidratado, presentándose el silicato de calcio hidratado en forma de cristales interconectados extremadamente pequeños, los cuales por sus dimensiones son denominados gel.

Composición:

• El gel es una aglomeración porosa de partículas solidamente entrelazadas, en su mayoría escamosas o fibrosas, el conjunto de las cuales forma una red eslabonada que contiene material mas o menos amorfo.

• Comprende: Masa de cemento hidratado, hidróxido de calcio cristalino y poros gel.

Comportamiento:• Desempeña el papel mas importante en el

comportamiento del concreto, especialmente en su resistencias mecánicas y su modulo de elasticidad. Las razones de su resistencia aun no están claramente comprendidas ( físicas, químicas).

• La atracción física es del tipo Van der Waal entre superficies de sólidos separados únicamente por microscópicos “poros gel”.

• B) Poros: Existen en la pasta cantidades variables de espacios vacíos, denominados poros, los cuales no contienen materia sólida, aunque pueden estar llenos de agua.

Se clasifican en:Poros por aire atrapadoPoros por aire incorporadoPoros capilaresPoros gel

• Poros por Aire Atrapado: Durante el proceso de mezclado una pequeña cantidad de aire (1%) es aportado por los materiales y es la que queda atrapada en la masa de concreto. Son parte inevitable de toda pasta.

• Poros por aire incorporado: Se incorpora intencionalmente para incrementar la durabilidad del concreto, debido a que aumenta la protección de la pasta contra los procesos de congelación del agua en el interior de la misma, porque evita el agrietamiento .

• Pueden ocupar hasta 5% del volumen del concreto.

• Además el aire incorporado tiende a incrementar la trabajabilidad , la plasticidad y fluidez de las mezclas: disminuye las consistencia permitiendo la reducción de agua.

• Poros capilares: Son los espacios originalmente ocupados por el agua en el concreto fresco, los cuales en el proceso de hidratación del cemento no han sido ocupados por el gel.

• El gel solo puede desarrollarse en los espacios originalmente llenos de agua.

• Aumenta el numero de poros capilares cuando la relación agua-cemento es alta.

• Al aumentar el numero de poros capilares: aumenta la porosidad, permeabilidad capacidad de absorción de la pasta; pero disminuyen las resistencias mecánicas de la pasta endurecida.

• Poros Gel: Se forman durante el proceso de formación del gel, son las partículas de aire que quedan atrapadas dentro de el, aisladas unas de otras.

• Se presentan independientemente de la relación agua cemento.

La Pasta 2) Funciones• Contribuir a dar las propiedades

requeridas al producto endurecido.• Separar las partículas del agregado.• Llenar los vacíos entre las partículas de

agregado y adherirse fuertemente a ellas.• Proporcionar lubricación a la masa cuando

esta aun no ha endurecido.

La Pasta3) Propiedades:• Dependen de las propiedades físicas y

químicas del cemento.• Las proporciones relativas de cemento y

agua en la mezcla.• El grado de hidratación del cemento, dado

por la efectividad de la combinación química entre este y el agua.

La Pasta4) Influencia:• Las propiedades de la pasta son las que

influyen directamente sobre la mezcla final.

• Para un cemento dado, las características y porosidad de la pasta dependen de la relación agua-cemento, y del grado de hidratación del cemento.

PROPORCIONAMIENTO DE MEZCLAS DE CONCRETO NORMAL

• El objetivo al diseñar una mezcla de concreto consiste en determinar la combinación mas práctica y económica de los materiales con los que se dispone, para producir un concreto que satisfaga los requisitos de comportamiento bajo las condiciones particulares de su uso.

• Para lograr tal objetivo, una mezcla de concreto bien proporcionada deberá poseer las propiedades siguientes:

1) En el concreto fresco, trabajabilidad aceptable.

2) En el concreto endurecido, durabilidad, resistencia y presentación uniforme.

3) Economía.

ELECCIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA DE CONCRETO

• En base al uso que se propone dar al concreto, a las condiciones de exposición, al tamaño y forma de lo miembros, y a las propiedades físicas del concreto (tales como la resistencia), que se requieren para la estructura.

Control del concreto fresco

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

Control del concreto fresco

• El control de calidad del concreto depende en primera instancia de los procedimientos de muestreo que permitan contar con porciones representativas para el análisis correspondiente.

• El proceso de la toma de la muestra esta normado por ASTM C-172.

Control de la trabajabilidad y su trascendencia

• Trabajabilidad (def.): Es el mayor o menor trabajo que hay que aportar al concreto en estado fresco en los procesos de fabricación, transporte, colocación, compactación y acabado. Esta influenciada principalmente por la pasta, el contenido de agua y el equilibrio adecuado entre gruesos y finos, produciendo en el caso óptimo una suerte de continuidad en el desplazamiento natural y/o inducido de la masa.

• En nuestro país lo rige la NTP 339.035 y el ensayo se denomina de asentamiento.

• Se mide tradicionalmente por el “slump” o consistencia (cono de ABRAMS) ya que se permite una aproximacion numerica a esta propiedad del concreto, pero es una manera limitada de evaluarla, siendo mas una prueba de uniformidad que de trabajabilidad.

• Es común que esta prueba sea un condicionante de aprobación o desaprobación del concreto fresco.

• Se han establecido 3 tipos de asentamientos característicos:

Normal o verdadero.- Es el propio de una mezcla rica y con una correcta cantidad de agua. En este caso el concreto no sufre grandes deformaciones, sus componentes permanecen unidos debido al cemento que los liga.

Control de la trabajabilidad y su trascendencia

Corte.- Se produce por un exceso de agua, la pasta pierde su poder aglutinante produciendo asentamientos mayores y reduciendo el coeficiente de rozamiento.

Desplomado.- Se produce cuando el concreto tiene mucha agua y es pobre en arena, el lugar de asiento se produce rotura por derrumbamiento y algunas veces por corte.

Control de la trabajabilidad y su trascendencia

Control del peso unitario y contenido de aire

• El Peso Unitario (NTP 339.046): es el peso varillado, expresado en kilos por medio cúbico, de una muestra representativa del concreto, se emplea principalmente para:

o Determinar o comprobar el rendimiento de la mezcla.

Control del peso unitario y contenido de aire

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

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

CONTENIDO DE AIRE N.T.P. 339.083 • Sabemos que mientras más aire tenga

internamente el concreto su resistencia a la compresión disminuirá. Pero también es necesario en casos de tener un clima con condiciones severas (o sea que tenga temperaturas muy bajas), ya que el aire incorporado en ciertas cantidades favorece la resistencia a las bajas temperaturas, sobre todo en casos en que el agua atrapada internamente aumente su volumen cuando entra en congelamiento.

Control del peso unitario y contenido de aire

• Son muy útiles para evaluar la uniformidad y comprobar el rendimiento de la mezcla al comprobar el peso unitario del diseño con el peso real de la obra.

• Normas aplicables ASTM C-138, ASTM C-231, C-173.

• Es de vital importancia cuando se utilizan incorporadores de aire.

Control de la temperatura

• Esta regulada por la ASTM C-1064,que indica la manera de medir la temperatura del concreto con un termómetro de 0.5 C de precisión y que el tiempo que este introducido en la mezcla sea de 2 min. como mínimo y 5 min. como máximo.

Control del tiempo de fragua (NTP 339.082, ASTM C-403)

• El ensayo tiene por objeto encontrar el tiempo que demora en ganar el concreto una determinada resistencia desde el contacto cemento – agua.

• Para tal efecto se consideran dos definiciones: fragua inicial, cuando el concreto alcanza la resistencia de 500 lb/pulg2, equivalente a 35 Kg./cm2, y fragua final, cuando el concreto alcanza la resistencia de 4.000 lb/pulg2, que equivale a 250 kg/cm2.

Exudación N.T.P. 339.077

• Es un tipo de segregación en la que parte del agua de la mezcla tiende a subir a la superficie del concreto recién colocado. Esto se debe a que los componentes sólidos de la mezcla no pueden retener toda el agua de mezclado cuando se asientan en el fondo.

Exudación N.T.P. 339.077

• Por causa de la exudación la superficie del concreto puede quedar demasiado húmeda y, así el agua queda atrapada entre elementos superpuestos de concreto el resultado puede ser un concreto poroso, débil y poco durable.

Ensayo de fluidez N.T.P. 339.085

• Es la capacidad que tiene el concreto para compactarse como un líquido en determinadas circunstancias, se logra medir esta propiedad mediante la mesa de sacudidas.