EL CONCRETOEL CONCRETOMaterial (piedra artificial) formado por la mezcla en cantidades adecuadas y precisas de cemento, agua, arena y piedra, con la posible presencia de otros elementos en mínimas proporciones (aditivos químicos, aire incorporado 0,2%-0,5% de la mezcla) utilizando la tecnología y controles apropiados.

Tipos

1. Concreto simple

Cemento mas agua, mas arena, mas piedra

Pasta Agregados finos y gruesos

Agua 23 %en peso

70-80% del volumen

Peso: 2.400 Kg/m3

2. Concreto ciclópeoConcreto simple al que se le agregan piedras grandes. Usos en rellenos, mejorar terreno de fundación.

3. Concreto masivo: Concreto simple pero el agregado grueso es de 7,5 a 20 cm. Uso en diques y represas.

4. Concreto aligerado• Con piedra pómez, aliven (disminuye el 30% del peso), u otros en sustitución de agregados

• Incorporación de fibras plásticas

• Incorporación de aire para formar huecos sin comunicación entre si

5. Concreto armadoConcreto colocado entre refuerzos de acero formado por barras longitudinales y transversales llamados ligaduras y estribos respectivamente, que incorporan resistencia a tracción al material. Uso en elementos estructurales (vigas, losas, columnas, pantallas, fundaciones, dinteles, muros) y no estructurales

HistoriaEn 1850: Lambort ideó reforzar el concreto con otros materiales en la fabricación de un bote

En 1854 Wilkinson y Monier reforzaron el concreto por 1ª vez con barras de acero y demostraron la afinidad de ambos materiales.

En 1887, luego de 30 años de investigación, Wayss y Bauschinger expusieron los principios básicos del concreto armado, cuyo progreso se debe a Melan, Hool y Turner.

Hipótesis:

•Se complementan mecánicamente, el concreto absorbe compresión y acero tracción, trabajan en conjunto y se deforman como un todo homogéneo.

• Tienen iguales coeficientes de dilatación: 0,000011 lo que les permite soportar cambios de temperatura sin introducir esfuerzosimportantes

•Se cumple la hipótesis de la proporcionalidad de los esfuerzos y la deformaciones, cuando las cargas son inferiores a las cargas usuales de trabajo

•El concreto simple deja de ser frágil con bajo Ea y pasa a ser un material dúctil elástico con alto Ea.

Para aumentar resistencia disminuyendo las secciones de los elementos estructurales en concreto armado, se utiliza la técnica del concreto precomprimido que puede ser:

•Pre-tensado: las armaduras de acero se tensan antes del fraguado del concreto (80%)

•Post-tensado: las armaduras de acero se tensan después del fraguado del concreto

Propiedades del concreto

En estado endurecido: Durabilidad y resistencia mecánica a compresión a los 28 días la cual es establecida en cálculo y especificaciones técnicas de los elementos estructurales.La mas usual es de 250 kg/cm2 pero puede alcanzar en condiciones especiales hasta 450 kg/cm2

En estado fresco: Plasticidad para trabajabilidad ( conjunto de propiedades que permiten manejarlo sin segregaciones, colocarlo en moldes y compactarlo adecuadamente)

Las propiedades del concreto dependen de la cantidad y calidad de los componentes y del cuidado que se haya tenido en cada una de las fases del proceso de fabricación

Propiedades físicas en estado endurecido ¿¿¿¿¿:•Comportamiento ante: fuego/ agua y químicos/ calor /sonido

Componentes del concreto, función, cantidad, calidad

Las cantidades de cemento, agua, arena y piedra deben ser precisas para la resistencia que se desea obtener: Se aplican principios, reglas y procedimientos de “Métodos de diseño de mezclas del concreto

La calidad de cada componente de la mezcla influye notablemente en las propiedades del concreto.

Cada componente tiene funciones físicas y químicas que cumplir en el concreto

Código de la partida: E 331 100 225

E: Edificaciones

331: columna

100: forma rectangular

225: resistencia del concreto, acabado

Norma COVENIN Norma COVENIN 20002000--92 Parte II A 92 Parte II A EdificacionesEdificaciones

Componente Función química Función física

Pasta CementoAgua

ActivaOcurre reacción química, desprende calor inicial, contracción, gel fragua y endurece.

Pega: unir agregados Durabilidad Resistencia mecánica

Agregados ArenaPiedra

Inerte (sin reacción) Estabilidad del volumen de la pasta que fue contraido por la hidratación.Relleno económico, durezaResistencia mecánica

Refuerzo concreto armado

Inerte (sin reacción) Resistencia mecánicaControl de grietas

Componentes del concreto. Funciones

AceroFibras

Relaciones importantes

1. Relación agua/cemento (a/c)

Es el cociente del peso del agua y cemento empleados en la mezcla (no del volumen). Es llamada “Ley de Abrams” y se relaciona con el valor de resistencia del concreto a la compresión. Es la mas conocida y de mayor aplicación, fue planteada en los años XX por ABRAMS quien también creó el ensayo del “cono de asentamiento del concreto” ( relaciona la cantidad agua para la consistencia y fluidez)

1. Relación agua/cemento (a/c)2. Relación arena/ agregado total (A/ A + P)

La Ley de Abrams establece:“ a una determinada relación de a/c corresponde un valor de resistencia del concreto a la compresión a una edad específica” Con los valores Abrams dibujó la curva para 1,3,5,7,14 y 28 días en la cual se veía como el concreto ganaba resistencia a menor relación a/c.

Relación a/c : 0,30 menos plasticidad mas resistencia0,450,50 mas plasticidad menos resistencia

2. Relación arena/ agregado total (A/ A P)

Esta relación mas reciente, surge de la investigación para reducir cantidad de piedra y aumento de arena para facilitar bombeo especialmente en los concretos premezclados, sin que se pierdan propiedades de la mezcla.

En los años 40 la arena representaba 1/3 de la mezcla

Hoy día el valor (A/ A P) se sitúa en un rango entre 0,40 y 0,60

Fases de fabricación del concreto

1ª Selección de componentes de la mezcla2º Diseño teórico de la mezcla3º Ajustes prácticos del diseño teórico4ª Mezclado5ª Transporte6ª Colocación: vaciado o proyectado7ª Compactación8ª Curado9ª Desencofrado10ª Mantenimiento

Fases de fabricación del concreto

1º Selección de componentes de la mezcla: Se definen las propiedades de los componentes

2º Diseño teórico de la mezcla: Con el “Método de diseño de mezclas de concreto” se determinan las cantidades (dosificación) de los componentes en función a la resistencia mecánica, trabajabilidad, durabilidad y economía precisas para cada caso en particular. La calidad final está influenciada por el diseño de la mezcla

3º Ajustes prácticos del diseño teórico: Se deben garantizar las calidades y cantidades definidas en el diseño teórico.

4ª Mezclado: La pasta debe cubrir todas la partículas de agregado garantizando una mezcla homogénea, de trabajabilidad adecuada y resistencia prevista en el diseño.

La tecnología dependerá del volumen de producción en obra:

Poco volumen: a mano, máquinas mezcladoras sencillas

Alto volumen: en planta instalada en obra o premezclado comercial.

Se debe escoger adecuadamente el sitio de mezcladoSe deben almacenar cuidadosamente los componentes Las máquinas deben estar niveladas, limpias y probadas con anterioridad

Operación de mezclado:

½ Agregado grueso½ AguaCementoArenaResto agregado gruesoResto de agua

La medición de cantidades de materiales debe ser dosificadas por peso. Las balanzas niveladas. Las tolerancias para el ajuste son: agregados 2% y cemento y agua 1%. Cuidado con medición de los aditivos.

5ª Transporte del concreto fresco recién salido de la mezcladora al encofrado donde se va a colocar.

Puede ser en tobos, carretillas, tubos, elevadores, torres grúas, camión de volteo, cintas transportadoras, equipos de bombeo.

Debe ser con el mínimo de operaciones y tiempo para preservar homogeneidad.

Debe evitarse segregación de componentes de la mezcla, pérdida o aumento de humedad, asentamiento de agregados gruesos al fondo, falso fraguado.

6ª Colocación del concreto vaciado en los moldes o encofradosgeneralmente de madera, plástico o metal u otros de menor uso como cartón piedra, concreto endurecido.La colocación debe ser en capas sucesivas

Los encofrados requieren especial cuidado en su forma, resistencia, estabilidad y rigidez para soportar peso del concreto sin deformaciones, así como en limpieza y lubricación.

Se deben untar con aceite o mojarlos antes de la colocación para evitar absorción de agua de la mezclaEl número y distribución de los puntales en elementos horizontales se calculan para garantizar estabilidad

La colocación también puede ser proyectada sobre la armadura. Ejemplo: muros de contención tipo “pantallas de concreto proyectado”

7ª Compactación para eliminar presencia de vacios en el concretoque pueden reducir resistencia y durabilidad. La compactación favorece adherencia con acero entre agregados y pasta, entre sucesivas capas de concreto, un acabado superficial uniforme sin oquedades.Se utilizan barras de acero o vibradores eléctricos.

Se deben disponer varios vibradores, con tamaño acorde a la pieza vaciada, y volumen a compactarEs preferible vibrar en muchos sitios pero separados 50 cms, El exceso de vibración produce segregaciónEl tiempo es entre 5 y 15 segundos, se suspende al formarse película de agua y cementoNo se deben compactar capas mayores de 60 cms y penetrar mas de 10 cm en la capa inferiorNo se deben tocar las armaduras ni encofrados, ni los ductos de tensado del acero en el concreto precomprimido

8ª Curado de los elementos vaciados para evitar evaporación de agua de la mezcla, la cual afecta la resistencia y calidad del concreto porque le produce grietas, desmejora apariencia, reduce durabilidad

O se evita la evaporación o se repone el agua evaporada por agentes del medio ambiente y hasta por el propio calor del concretoEl curado se inicia poco antes de media hora del vaciado, por un período de 2 o 4 días dependiendo de la piezaLos elementos se cubren con sacos de cemento mojados o con plásticos

9ª Desencofrado de los elementos vaciados ya endurecidos

Tipo de cemento

Costados de vigas, pilares y muros

Losas conL menor 3.00 m

Losas conL mayor 3.00 y menor de 5.00 m

Losas conL mayor 5.00 Vigas conL mayor de 6.00 m

Portland tipo I 2 días 6 días 12 días 2,5x L días

Portland alta resistencia

1 día 2 días 6 días 1,10x L días

Lapsos mínimos de tiempo para desencofrar

Factores que determinan propiedades del concreto

•Diseño de mezclas/ dosificación•Relación a/c•Relación A/ A P•Composición química y finura del cemento•Forma, textura, porosidad,, dureza, granulometría de los agregados (con tendencia a finos requiere mas agua y cemento/ con tendencia a los gruesos tiende a segregación)•Humedad del agregado•Impurezas en el agua y agregados•Aire incluido•Temperatura del concreto y medio ambiente•Uso de aditivos (COVENIN 356 y ASTM) 0,2-0,5 % en mezcla(retardantes, aceleradores, reductores de agua, incorporación de aire, impermeabilizantes, colorantes. Fabricantes: sika, adesitop, cloriant)•Tiempo transcurrido en traslado• Mezclado

Ensayos en el concreto

1. Prueba del “cono de Abrams” para medir el asentamiento de la mezcla del concreto.

El asentamiento se relaciona con la cantidad de agua de la mezcla. Mientras mas alto es el asentamiento mas fluida es la mezcla.

La fluidez indica consistencia y plasticidad, se mide valores deasentamiento.

Asentamiento recomendable: entre10 y12 cmAsentamiento antes de agregar aditivo: mayor o = a 4 cm

Medición del asentamiento del concreto con el cono de Abrams(Norma COVENIN 339)

1º El cono se coloca en superficie lisa, horizontal, no absorbente

2º Humedecer interior

3º Llenar con muestra vaciando en 3 capas 1/3 volumenCon una barra de acero de 60cm se va compactando cada capa con 25 golpes en todo su espesor

4º Se llena por exceso hasta borde superior

30 cm

10cm

20 cm

5º Operación de llenado debe completarse en 1 minuto y ½

6º Se alza el molde e inmediatamente se determina diferencia entre altura del molde y altura promedio de la base superior del cono deformado

Si presenta falla o corte con separación de masa, se rechaza ensayo y se repite de nuevo2 ensayos con igual resultado indica concreto sin plasticidad ni cohesión

Asentamiento Cantidad de agua

2. Ensayo de resistencia a compresión del concreto (Norma COVENIN 338)

1º Limpiar molde, aceitarlo2º Tomar muestras para 2 cilindros mínimo evitando transportarlos antes de 20 horas3º Llenado de moldes y compactación de mezclas: 2 capas si se usa vibrador (asentamiento menor a 2,5 cm), 3 capas si se usa barra (asentamiento mayor de 2,5). Preferible usar método de compactación utilizado en la obra)

4º Curado de cilindros:cubrir con plástico, en sombra, mojar o sumergir en agua.

5º Retirar los moldes entre 20 y 48 horas después y almacenar hasta el ensayo

Los ensayos pueden ser en obra o laboratorio entre los 7 y 28 días. Si hay que transportarlos debe ser 2 días antes del ensayo en cajas cubiertas de arena húmeda u otro material para evitar vibraciones y golpes.

6º Realización del ensayoSe coloca de capa remate en la parte superior con mortero 1:2 de espesor 6,2 cm Se colocan cilindros en la máquina, centrados y comprimidos

Se van aplicando las cargas simultáneamente con el giro del cilindro y se van registrando los valores de resistencia a compresión (kg/cm2) a una velocidad constante.

La resistencia a compresión es igual al cociente entre la carga máxima y el área de la sección media del cilindro

Concreto premezclado(COVENIN 633)

Es elaborado en planta y luego transportado a la obra. Es paralelo a la existencia de la prefabricación.

Apareció en las 1as décadas del siglo xx y alcanzó su mayor desarrollo después de la 2ª guerra mundial. En Vzla en 1948, con la empresa Mixto Listo. Hoy día existe una capacidad instalada de 30.000 m3 diarios.Su uso depende de la magnitud de la obra: volumen diario requerido, disponibilidad de maquinaria para mezclado y colocación, espacio para maquinaria en obra, controles de calidad en sitio.

Ventajas

Garantiza calidad (plasticidad en estado fresco, resistencia mecánica según la especificada en el proyecto y durabilidad)Alto volumen de vaciado en tiempo mínimoEvita errores en dosificación y desperdicios en mezclado

Se recibe solicitud del producto

Se prepara y se transporta de inmediato

Concreto en obra limpia o arquitectónico

Es aquel que queda a la vista, sin recubrimientos ni acabados.A principios del siglo xx en los puentes se utilizada concreto pero con recubrimientos simulando la mamposteríaPor la necesidad de disminuir operaciones para reducir costos yla aparición del concreto pretensado en 1930 para disminuir las secciones de los elementos, en los puentes se comenzó a dejar el concreto a la vista teniendo mayor cuidado en la calidad de los encofrados. Mas tarde con la prefabricación, un proceso similar se dio en las edificaciones pero con cierto desplazamiento en el tiempo

Ventajas del concreto

•Usos estructurales y no estructurales

•Adaptabilidad a cualquier clima

•Facilidad de mano de obra, maquinaria y equipo en cualquier lugar

•Durabilidad prolongada

•Monolitismo estructural

•Posibilidades de control

•Alta resistencia al fuego, química y eléctrica

•Versatilidad de apariencias

Muros por gravedadMuros por gravedad PantallasPantallas Muro coladoMuro colado Pantalla Pantalla concreto concreto proyectad proyectad atirantadaatirantada

EscamasEscamasTablestacaTablestacaSistemas alternativosSistemas alternativos

TipologTipologíías estructuralesas estructurales-- Muros de contenciMuros de contencióónn

Sistema Sistema --Losas macizasLosas macizashorizontalhorizontal 1 y 2 direcciones1 y 2 direccionesresistente resistente -- Losas Losas nervadasnervadas

1 y 2 direcciones1 y 2 direcciones-- Losas superficialesLosas superficiales-- Losas espacialesLosas espaciales

SuperestructuraSuperestructuraSistema Sistema --PPóórticosrticosverticalvertical -- PantallasPantallasresistenteresistente --PPóórticosrticos--pantallaspantallas

Estructura Estructura --MamposterMamposterííaa--EspacialesEspaciales--ColgantesColgantes

--Otras :tubo/ Otras :tubo/ tuboentuboen tubotubo

Infraestructura Vigas de riostra Infraestructura Vigas de riostra ZapatasZapatas--Directas Losas Directas Losas

FundacionesFundaciones--IndirectasIndirectas------PilotesPilotes

TipologTipologíías estructuralesas estructurales