Diseño de Concreto

Influencia De Las Propiedades Físicas y Mecánicas De Los

Componentes Del Concreto En El Desempeño De Las Estructuras

Carlos PavonAaron MartinLazaro DominguezOsmar Pinto

Índice0.- Introducción

0.1. Que es el concreto.

0.2. Cuales son sus constituyentes.

0.3. Tipos de concretos mas comunes.

1.- Cemento

1.1. Que es el cemento hidráulico.

1.2. Clasificación de los cementos de acuerdo a la norma NMX-C-414.

2.- Agregados

2.1. Que son los agregados2.2. Propiedades físicas mas

relevantes (granulometría, % de finos que pasan la malla No. 200, masa especifica, absorción, humedad, masa volumétrica suelta y compacta).

Contenido4.- Aditivos.

4.1. Que es un aditivo

4.2. Clasificación según la norma ASTM-C-494 y 1017, así como la NMX-C-225.

4.3. Forma de uso.

4.4. Efectos sobre el concreto fresco y concreto endurecido

4.5. Comportamiento de aditivos reductores de agua y fluidificantes, retardantes, acelerantes, inclusotes de aire e impermeabilizantes integrales.

3.- Agua

3.1. Tipo de agua para producir concreto

3.2. Norma NMX-C-122 Especificaciones

Contenido

5.1 . Relación en Influencia en las estructuras de Concreto

5.2 Manejo de los Materias5.2.1 Manejo de los Materiales Cementantes5.2.2 Manejo de los Agregados5.2.3 Manejo del Agua5.2.4 Manejo de los Aditivos

6. Conclusion

0.1. ¿Qué es el concreto?

• Es el material de construcción de mayor uso en la actualidad.

• Es una piedra artificial, de características conocidas

0. INTRODUCCIÓN

¿Cuántos tipos de concreto existen?

Existen 3 tipos de concretos:

• Concreto asfáltico

• Concreto polimérico

• Concreto hidráulico

0. INTRODUCCIÓN

¿Qué es el concreto hidráulico?

• El término concreto es originario del latín concretus que significa “crecer unidos”, o “unir”.

Resulta de la mezcla de uno o más conglomerantes (generalmente se usa cemento) con agregados pétreos

En otros países se le denomina hormigón

0. INTRODUCCIÓN

• El término concreto es originario del latín concretus que significa “crecer unidos”, o “unir”.

Resulta de la mezcla de uno o más conglomerantes (generalmente se usa cemento) con agregados pétreos

En otros países se le denomina hormigón

0. INTRODUCCIÓN

Cemento15%

Agua18%

Aire8%

Agregado Fino28%

Agregado Grueso31%

7% 14%

4% 51%24%

7% 21%

30%3% 31%

7% 1%16% 25% 51%

CONCRETOCON AIREINCLUIDO

CONCRETOSIN AIREINCLUIDO

0.2 COMPONENTES

• La calidad del concreto depende de la calidad de la pasta y del agregado y de la unión entre los dos.

• Para cualquier grupo de materiales y condiciones de curado, la calidad del concreto endurecido es fuertemente influenciada por la cantidad de agua usada con relación a la cantidad de cemento.

0.2 COMPONENTES

Las ventajas que se obtienen al disminuir la cantidad de agua son:

• Aumento de la resistencia a la compresión y de la resistencia a la flexión.

• Disminución de la permeabilidad y aumento de la estanquidad

• Aumento de la resistencia a la intemperie

• Mejor unión entre concreto y armadura

• Reducción de la contracción y de la fisuración

• Menores cambios de volumen causados por el endurecimiento y el secado.

D

U

R

A

B

I

L

I

D

A

D

0.2 COMPONENTES

CLASES DE CONCRETO

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

MASA UNITARIA( Kg/m3)

Bajadensidad

Ligerointermedio

Ligeroestructural

Pesonormal

Pesado

0.3 TIPOS DE CONCRETOS

1. CEMENTO

Es un material finamente pulverizado, comúnmente conocido como cemento, que al agregarle agua, ya sea solo o mezclado con arena, grava, asbesto u otros materiales similares, tiene la propiedad de fraguar y endurecer, incluso bajo el agua, en virtud de reacciones químicas, durante la hidratación y que, una vez endurecido, desarrolla su resistencia y conserva su estabilidad

1. CEMENTO HIDRAULICO

• Joseph Aspdin, un inglés, inventó el cemento Portland en 1824. La palabra "Portland" no es una marca ni un nombre comercial; es un término genérico usado para designar a este polvo hidráulico.

• Aspdin fue el primero en formular y obtener una patente para el cemento. Lo llamó "Portland" porque el concreto hecho con su producto era semejante en color a las rocas naturales de la Isla de Portland, una península del Canal de la Mancha al oeste de la Isla de Wight. Dicho nombre permaneció y ahora los fabricantes de todos los países lo agregan a sus propias marcas y nombres comerciales.

1. CEMENTO PORTLAND

• CEMENTO PORTLAND Es una clase de cementante hidráulico, el cual proviene de la pulverización del clínker, el cual consiste principalmente en silicatos de calcio hidráulicos. El clínker también contiene algunos aluminatos de calcio y ferro aluminatos de calcio y una o mas formas de sulfato de calcio (yeso) que se muele conjuntamente con el clínker para la fabricación del producto final.

1. CEMENTO PORTLAND

1. TIPOS DE CEMENTO

TIPO CLASIFICACIÓN (NMX-C-414-ONNCCE)

CPO Cemento Portland Ordinario

CPP Cemento Portland Puzolanico

CPEG Cemento Portland con Escoria Granulada de alto horno

CPC Cemento Portland Compuesto

CPS Cemento Portland con humo de Sílice

CEG Cemento con Escoria Granulada de alto horno

1. CLASES DE RESISTENCIA

CLASE RESISTENTE (NMX-C-414)

20

30

30 R

40

40 R

1. CARACTERISTICAS ESPECIALES

NOMENCLATURA CARACTERISTICAS ESPECIALES DE LOS CEMENTOS

RS RESISTENCIA A LOS SULFATOS

BRA BAJA REACTIVIDAD ALCALI AGREGADO

BCH BAJO CALOR DE HIDRATACIÓN

B BLANCO

1. ESPECIFICACIONES MECANICAS Y FISICAS

Clase resistente

Resistencia a compresión (N/mm2) Tiempo de fraguado

(min)Estabilidad de Volumene en

autoclave (%)

3 dias 28 dias Inicial Final Expansión Contracción

mínimo mínimo mínimo mínimo máximo

20 -(*) 20 40 45 600 0,80 0,20

30-(*)

30 50 45 600 0,80 0,20

30 R 20 30 50 45 600 0,80 0,20

40-(*)

40 - 45 600 0,80 0,20

40 R 30 40 - 45 600 0,80 0,20

• Influencia en el calor liberado y en la velocidad de hidratación.

• Los efectos que una mayor finura provoca sobre la resistencia se manifiestan durante los primeros siete días.

• La finura se determina de acuerdo a lo indicado en las normas ASTM C-204 permeabilidad al aire (blaine) y ASTM C-204 malla No. 325 (45 micras).

• La norma NMX-C-414-ONNCCE, no exige su determinación, sin embargo en el proceso de producción es necesaria.

1. PROPIEDADES DEL CEMENTO PORTLANDFinura

• Se refiere a la capacidad de una pasta de cemento para conservar su volumen después del fraguado.

• La expansión destructiva retardada o falta de sanidad es provocada por un exceso de cal libre o de magnesio.

• La determinación de la sanidad es mediante la prueba de autoclave (ASTM-C-151)

• La norma NMX-C-414-ONNCCE, exige su determinación

1. PROPIEDADES DEL CEMENTO PORTLANDSanidad

• Es obtenida a partir de pruebas en cubos de mortero estándar de 5 cm de lado, ensayados de a cuerdo a la norma (NMX-C-061).

• La resistencia esta influida por el tipo de cemento, composición química y finura.

• No se debe pensar que dos tipos de cemento Portland que cubran los mismos requisitos especificados, produzcan la misma resistencia en el mortero o en el concreto cuando no se hayan modificado las proporciones de las mezclas.

• La norma NMX-C-414-ONNCCE, exige su determinación

1. PROPIEDADES DEL CEMENTO PORTLAND RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

• Las propiedades y portamiento del concreto dependen en gran medida de su componente mas activo, el CEMENTO.

• Ante una gran variedad de cementos disponibles es preciso distinguir entre los de utilización general y los idóneos para usos específicos.

• La distinción entre un cemento u otro se debe hacer en términos de la resistencia mecánica desarrollada y la durabilidad que presente con el tiempo ante los diversos agentes agresivos.

• Los cementos para usos específicos han de cumplir requisitos que no tienen porque ser impuestos innecesariamente y antieconómicamente a los de utilización general.

1. RECOMENDACIONES GENERALESUSOS

2. Agregados2. Agregados2. Agregados2. Agregados

• DEFINICIÓN

Es un material granular, el cual puede ser arena, grava, piedra triturada o escoria, usando con un medio cementante para formar concreto o mortero hidráulico.

2.1 AGREGADOS PARA CONCRETO¿Qué son?

• La importancia del uso del tipo y de la calidad correctos del agregado (árido) no se puede subestimar. Los agregados fino y grueso ocupan cerca del 60% al 75% del volumen del concreto (70% a 85% de la masa) e influyen fuertemente en las propiedades tanto en estado fresco como endurecido, en las proporciones de la mezcla y en la economía del concreto

2.1 AGREGADOS PARA CONCRETO

Deben consistir en partículas durables.

• Ser partículas limpias.• Ser partículas duras.• Ser partículas inertes.• Se resistentes y libres

de productos químicos absorbidos.

• Estar libres de recubrimientos de arcilla y otros productos que pudieran afectar la hidratación y la adherencia de la pasta de cemento


Según el origen de la roca

Roca Ígnea RocaSedimentaria

RocaMetamórfica

Granito,Andesita,Riólita,Basalto,Escoria,Pómez, etc.

Caliza,Caliza dolomítica,Areniscas, etc.

Mármol,Pizarras,GneisEsquistos, etc.

2.1 AGREGADOS PARA CONCRETOClasificación

2.1 AGREGADOS PARA CONCRETOClasificación

Por su origen

Natural Artificial Manufacturado

Es obtenido de mina o de roca triturada, sujeto a varios procesos de lavado, cribado y triturado.

Es obtenido del tratamiento de desperdicios de procesos industriales, por ejemplo la escoria de alto horno se tritura a tamaños de agregado

Por lo general son arcillas expandidas en horno y utilizadas en concreto ligero, o bien otro tipo de materiales como bolas de acero para concretos pesados

Según el tamaño departículas

FINOS GRUESOS

Los agregados FINOS son conocidos como ARENA, tienen un tamaño que pasa la malla 4,75 mm (No. 4) y se retienen en la malla 0,075 mm (No. 200)

Los agregados GRUESOS son conocidos como GRAVA, la cual esta constituida por material de canto rodado, triturados o procesados, roca triturada, escoria de alto horno, escoria volcánica, concreto reciclado o una combinación de estos u otros. Tienen un tamaño que es retenido en la malla No. 4 y que pasan por la malla 90 mm (No. 3 1/2)

2.1 AGREGADOS PARA CONCRETO Clasificación

Por sus características

Forma Textura Generales

Planas,alargadas,equidimensionales,etc.

Pulida (vítrea),semi áspera,áspera,etc.

Sana,intemperizada,Pesolaminada,etc.



Por su masa especifica

Ligeros Normales Pesados

Masa especifica

m.e. < 2.3

Masa especifica

2.3 < m. e. < 2.8

Masa especifica

m.e. > 2.8

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.)

Agregado de Peso Normal

Agregados más comunes

• Arena

• Grava

• Piedra triturada

Produce concreto de peso normal 2200 a 2400 kg/m3

Agregado Ligero (1)

Expandido– Esquisto– Arcilla– Pizarra– Escoria

ASTM C 330, NMX-C-299

Produce concreto estructural ligero 1350 a 1850 kg/m3

Agregado Ligero (2)

Piedra pomez Perlita Vermiculita Diatomita

Produce concreto aislante ligero— 250 a 1450 kg/m3

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 de los Agregados (1)

Característica Importancia

Resistencia a abrasión y degradación

Resistencia al desgaste en pavimentos y pisos

Resistencia a congelación-deshielo

Descascaramiento de la superficie, aspereza, perdida de sección, deformación

Resistencia a sulfatos Descascaramiento de la superficie, aspereza, pérdida de sección, deformación

Absorción y humedad superficial Control de calidad del concreto

Características y Ensayos de los Agregados (2)

Característica Importancia

Granulometría

M F, TMA

Trabajabilidad del concreto en estado fresco, economía

Cálculos para el diseño de mezclas

Forma y textura superficial de las partículas

Trabajabilidad del concreto en estado fresco

Resistencia a la reactividad con los álcalis y cambio de volumen

Sanidad

Masa volumétrica Cálculos para el diseño de mezclas

Masa específica relativa Cálculos para el diseño de mezclas

CLASE DE ROCA MASA ESPECIFÍCA APLICACIÓN

Pómez 1,2 – 1,8 Concreto ligero

Escoria volcánica 1,6 – 2,2

Caliza 2,3 – 2,8 Concreto normal

Arenisca 2,3 – 2,6

Cuarzo 2,4 – 2,6

Granito 2,4 – 2,7

Andesita 2,4 – 2,7

Basalto 2,5 – 2,9

Limonita 3,0 – 3,8 Concreto pesado

Barita 4,0 – 4,5

Magnetita 4,5 – 5,0


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 a 100

2.36 mm

(No. 8) 80 a 100

1.18 mm

(No. 16) 50 a 85

600 µm (No. 30) 25 a 60

300 µm (No. 50) 5 a 30

150 µm (No. 100) 0 a 10

3. AGUA DE MEZCLADO PARA 3. AGUA DE MEZCLADO PARA EL CONCRETOEL CONCRETO

3. AGUA DE MEZCLADO PARA 3. AGUA DE MEZCLADO PARA EL CONCRETOEL CONCRETO

• Casi cualquier agua natural que sea potable y que no tenga un sabor u olor pronunciado, se puede utilizar para producir concreto.

• Sin embargo, algunas aguas no potables pueden ser adecuadas para el concreto.

• La norma NMX-C-122 describe las especificaciones que debe de cumplir el agua natural o contaminada, diferente de la potable que se pretenda emplear en la elaboración o curado del concreto hidráulico.


• PURAS• ACIDAS NATURALES• FUERTEMENTE SALINAS• ALCALINAS• SULFATADAS

(SELENITOSAS)• CLORURADAS• MAGNESIANAS• MAR• RECICLADAS• INDUSTRIALES• NEGRAS


CEMENTOS RICOS EN CALCIO

LIMITES EN p.p.m

CEMENTOS SULFORESISTENTES

LIMTES EN p.p.m

SALES E IMPUREZAS

En aguas naturales (limos y arcillas) Sólidos en suspensión 2000

En aguas recicladas ( finos de cemento y agregados)

50000 35000

Cloruros como el Cl(a)

Para concreto con acero de preesfuerzo y piezas de puente

400 (c) 600 (c)

Para concreto reforzado en ambiente humedo o en contacto con metales como el aluminio, fierro galvanizado y otros similares

700 (c) 1000 (c)

Sulfatos como SO4 (a) 3000 3500

Magensio como Mg (a) 100 150

3.2. NMX-C-122 - ESPECIFICACIONES

• Las aguas a que se refiere esta norma, que se pretenden usar para la elaboración y curado del concreto hidráulico, excluyendo de ellas las aguas de mar (fabricar en caso extremo solo concreto sin acero de refuerzo), deben cumplir los requisitos que aparecen en la tabla.

• El agua cuyo análisis muestre que excede algunos) de los limites de la tabla, se puede utilizar si se demuestra que en concretos de características semejantes elaborados con esta agua, han acusado un comportamiento satisfactorio a través del tiempo en condiciones similares de exposición.

• Cuando se sospeche que con la integración de los componentes de los ingredientes del concreto el agua puede producir resultados adversos, se deben hacer los estudios y pruebas que se estimen necesarios con la debida anticipación

3.2. Consideraciones de la NMX-C-122

Concepto Límites Método de prueba

Resistencia a la compresión

Con respecto a la de control, a 7 días.

Agua de control puede ser agua destilada o agua red

municipal.

90 %, mínimo

NMX - C - 061, en vigor

Método de prueba para determinar la resistencia a la compresión.

Tiempo de Fraguado

Desviación respecto al tiempo de fraguado del control, en h:min

No más de 1: h del inicial

No más de 1:30 h en el final

NMX - C - 059, en vigor

Determinación del tiempo de fraguado de cementantes hidráulicos ( método de Vicat)

Tabla 1: Criterios de aceptación para aguas de dudosa calidad

3.2. Tipo de agua para producir concreto – Consideraciones de la NMX-C-155

Concepto Requisitos químicos

Límites de Concentración máxima en el agua de mezclado, mg/L (ppm)

Método de prueba

Cloruros como Cl

Concreto reforzado en ambiente húmedo o que haya elementos ahogados de aluminio o de metales similares o que esté en contacto con cimbras de metal galvanizado

Para el caso de concreto presforzado

1000 (NMX - C – 283

Sulfatos como SO4 3000 NMX - C - 283

Álcalis totales 600 NMX - C - 283

Sólidos totales 50000 NMX - C - 283

Tabla 2: Límites quimicos opcionales para el agua de lavado

3.2. Tipo de agua para producir concreto – Consideraciones de la NMX-C-155

4. ADITIVOS4. ADITIVOS4. ADITIVOS4. ADITIVOS

• DEFINICIÓN Son materiales diferentes del agua, de los agregados y del cemento, que se pueden emplear como un ingrediente de una mezcla cementante, para modificar el estado fresco, fraguado o propiedades endurecidas, y que son agregados antes o durante su mezclado

4.1. ¿Qué son los aditivos?

4.2. CLASIFICACIÓN

ADITIVOS

QUIMICOS MINERALES FIBRAS OTROS

Líquidos Partículas sólidas insolubles al agua

Acero

Plástico

Vidrio

Materiales Naturales

Gas

Productos de expansión

Espumas

Adherentes

Colorantes

Antibacterianos

Etc.

Los aditivos químicos se clasifican en:

• Acelerantes• Inclusores de aire• Retardantes• Reductores de agua• Reductores de agua

de alto rango

Los aditivos minerales se clasifican en:

• Cementos naturales• Cales hidráulicas• Escoria de alto horno• Puzolanas• Humo de sílice

4.2. CLASIFICACIÓN

CLASIFICACION ASTM-C-494

• A. REDUCTOR DE AGUA• B. RETARDANTE• C. ACELERANTE• D. REDUCTOR DE AGUA Y

RETARDANTE• E. REDUCTOR DE AGUA Y

ACELERANTE• F. REDUCTOR DE AGUA DE

ALTO RANGO• G. REDUCTOR DE AGUA DE

ALTO RANGO Y RETARDANTE

CLASIFICACION DE ADITIVOS QUIMICOS PARA USO EN LA PRODUCCION DE CONCRETO FLUIDO (ASTM-C-1017)

• TIPO 1 (F2) SUPERPLASTIFICANTE

• TIPO 2 (G2) SUPERPLASTIFICANTE Y RETARDANTE

4.2. CLASIFICACIÓN

• Los aditivos se agregan en cantidades pequeñas, con respecto a la masa del cemento, para mejorar algunas propiedades en el concreto que no se logran por otros medio, de forma económica

• Cuando se utilizan dos o mas aditivos deben hacerse generalmente en forma separada para evitar reacciones con los componentes.

4.3. Forma de uso

• Los aditivos líquidos se adicionan conjuntamente con el agua de mezclado al principio si se requiere de ciertos efectos.

• En algunos casos se adicionan al final , pero siempre se deben de mezclar adecuadamente.

4.3. Forma de uso

• Los aditivos minerales principalmente deben de ir combinados con el cementos

• Las fibras se pueden adicionar conjuntamente con el agregado grueso.

• Acelerantes:– Concreto Fresco

• Se utilizan en climas fríos, para permitir mas rápidamente las operaciones de acabado

• Reducen el tiempo de fraguado

• Reducir el tiempo de curado

– Concreto endurecido• Incrementan la rapidez en

la ganancia de resistencia del cemento

• Descimbrar en menor tiempo

• Cargar el elemento

• Inclusores de aire– Concreto Fresco

• Se utilizan en concreto expuesto en condiciones ambientales severas, congelamiento y deshielo y donde se apliquen sales de cloruro de calcio como eliminadores de hielo.

• Se aumenta la plasticidad y la trabajabilidad

• Disminuyen la segregación y sangrado

– Concreto endurecido• Reducen la permeabilidad

y la resistencia 10% por cada uno % de aire incluido

4.4. EFECTO SOBRE EL CONCRETO FRESCO Y ENDURECIDO

• Retardantes:– Concreto Fresco

• Disminuyen la rapidez de hidratación del cemento y aumenta el tiempo de fraguado en climas calidos

• Extender el limite de vibrado del concreto en miembros grandes sin la necesidad de juntas frías

– Concreto endurecido• Evita la aparición de

grietas por deflexión en vigas y losas

• Reductores de agua– Concreto Fresco

• Sin cambiar el contenido de cemento y el revenimiento obtener una mejor relación a/c

• Conservando la relación a/c aumentar el revenimiento

• Reducir la cantidad de cemento sin modificar la relación a/c y el revenimiento

• Facilita el colado o un tiempo mayor para el colado

• Los reductores de agua típicos disminuyen el contenido de agua de un 5 a un 10 %.

• Los reductores de agua de alto rango reducen el contenido de agua de un 12 a 30 % (incluye los superplastificantes).

– Concreto endurecido• Resistencias mayores• Concreto a menor costo


• Materiales Puzolanicos– Concreto Fresco

• Sustituto del cemento y reduce deficiencias en el agregado fino

• Mejoran la trabajabilidad• Disminuyen el calor de

hidratación

– Concreto endurecido• Mejoran la resistencia a

largo plazo• Aumenta la resistencia a

los sulfatos• Disminuyen la reacción

álcali-agregado, la permeabilidad y la contracción del concreto

• Escoria de alto horno– Concreto Fresco

• Facilidad de acabado• Menor generación de calor de

hidratación

– Concreto endurecido• Mayor resistencia a largo plazo• Aumento en la relación entre

resistencia a la flexión y a compresión

• Mejores propiedades refractarias

• Mayor resistencia a los sulfatos• Menor expansión álcali-

agregado• Menor penetración a los

cloruros• Permeabilidad• Menor coeficiente de variación

en la resistencia


• Para conocer el comportamiento de cualquier tipo de aditivo en la mezcla de concreto, se deberán comparar los resultados obtenidos, al realizar las pruebas pertinentes para medir los parámetros que se evalúan, contra una mezcla testigo la cual no contendrá dicho aditivo, pero si la misma dosificación de cemento, materiales pétreos, agua, etc.

A las dos mezclas se le deberán de realizar las mismas pruebas en las mismas condiciones.

Se realizará un análisis de los resultados

Se evaluara el costo beneficio

4.5. Comportamiento de aditivos

5.0 MANEJO DE LOS MATERIALES5.0 MANEJO DE LOS MATERIALES

http://03-materias-primas.experiencias-iberoamericanas-pavimentos-concreto.pdf/




6. CONCLUSION6. CONCLUSION6. CONCLUSION6. CONCLUSION

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