PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCOOSCAR DUVAN RAMIREZ MORENOLEIDER LONDOO MOSQUERA PROGRAMA DE INGENIERA CIVIL, UTCHPRESENTADO AL INGENIERO CIVIL JOSE ALBERTO CORDOBAASIGNATURA HORMIGON Y LABORATORIOPRESENTADO POR:

GENERALIDADESEl concreto se puede encontrar en estado fresco, en proceso de fraguado o en estado endurecido, y en estos 3 estados presenta caractersticas tpicas, las cuales determinan su desempeo.

La propiedad a la que con mayor frecuencia se hace referencia es la resistencia a la compresin, debido a que es muy fcil de evaluar y en la mayora de los casos es suficiente para garantizar un buen comportamiento estructural. Sin embargo, no hay que olvidar que existen otras propiedades que deben ser controladas para mejorar la eficiencia de los procesos constructivos y aumentar su vida til.

El concreto se elabora con diversos grados de manejabilidad, velocidad de fraguado, durabilidad, masa unitaria, estabilidad de volumen, apariencia y las propiedades adecuadas en estado fresco como la resistencia.

CONCRETO EN ESTADO FRESCO.Las propiedades en estado fresco del concreto deben permitir que se llenen adecuadamente las formaletas y los espacios alrededor del acero de refuerzo o armadura, as como tambin obtener una masa homognea sin grandes burbujas de aire o agua atrapada. Esta claro que las propiedades del concreto en el sitio no pueden ser obtenidas directamente en su estado fresco, puesto que las caractersticas de los elementos estructurales se ven afectadas por las practicas en obras y por eso la nica herramienta para su calidad es la toma de decisiones rpidas.

CONCRETO EN ESTADO FRESCO.El estado fresco del concreto se define como el tiempo que transcurre entre el momento que se puso en contacto el agua con el cemento hasta cuando el hormign comienza a rigidizarse (fraguado).

Muchas de las propiedades exigibles a un hormign en estado endurecidodependen de las propiedades de este cuando se encuentra en estado fresco.

Las caractersticas que debe tener una mezcla fresca dependern de las caractersticas de la estructura a construirse y de los mtodos de colocacin y compactacin disponibles.

PROPIEDADES DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO Las propiedades del concreto en estado fresco, que pueden ser determinadas mediante mtodos de ensayo, son:

Trabajabilidad o manejabilidad.Segregacin.Exudacin o sangrado.Masa unitaria.Contenido de aire.Contenido de agua.

TRABAJABILIDAD O MANEJABILIDADEs aquella que determina cual es el trabajo utilizado en vencer la friccin entre los componentes del concreto, y entre este y el encofrado o refuerzo, para lograr una compactacin adecuada. En otras palabras, es la capacidad que el tiene para ser colocado y compactado apropiadamente sin que se produzca segregacin alguna.La Trabajabilidad es representada por el grado de compactacin, cohesividad, plasticidad y la consistencia o movilidad.

TransporteMezcladoColocacionCompactacionCICLO DE LA TRABAJABILIDAD

FACTORES QUE AFECTAN LA MANEJABILIDADEsta influenciada principalmente por el contenido de agua de mezcla, contenido de aire, propiedades de los agregados, relacin pasta/agregados y las condiciones climticas.

El agua de mezclado hace parte del 15% del volumen total del concreto, del cual nicamente el 5% es para hidratarlo y el 10% restante es agua evaporable, esta ultima es el principal factor que afecta la manejabilidad, ya que en la medida que incrementa su contenido aumenta la fluidez y permite una mayor lubricacin de los agregados.

CONTENIDO DE AIRE.El contenido de aire naturalmente atrapado e incorporado intencionalmente, produce disminucin en los requerimientos de agua del concreto para una misma manejabilidad, al igual que un aumento de cohesin.

Las propiedades fsicas de los agregados que afectan las caractersticas del concreto en estado fresco son: el tamao mximo, forma y textura de las partculas, densidad, absorcin, contenido de finos y materia orgnica.

Los posibles remedios para mejorar los acabados incluyen el uso adicional de finos en la arena, mas cemento, mas puzolanas y el uso de adictivos convencionales e inclusores de aire.

Cualquier cambio en la gradacin o angularidad de las partculas puede aumentar los vacos interparticulares del agregado grueso que requerirn un aumento del mortero dentro del concreto. PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS.

RELACION PASTA/AGREGADO.La cantidad de pasta esta relacionada con el rea superficial de los agregados, ya que su funcin en estado fresco es actuar como lubricante y producir concretos trabajables.En trminos generales a mayor relacin pasta/agregados se incrementa la cohesividad del concreto, sin embargo no debe ser tan alta porque se puede presentar segregacin.

El viento, el sol, la temperatura y la humedad ambiente, afectan la manejabilidad del concreto debido a que pueden producir: (1) perdidas de agua por evaporacin, (2) cambios en temperatura interna del concreto por intercambio de calor, (3) cambios volumtricos y (4) modificacin en los tiempos de fraguado.CONDICIONES CLIMATICAS.

EFECTO DEL TIEMPO Y LA TEMPERATURA SOBRE LA TRABAJABILIDADEl concreto recin mezclado se vuelve rgido con el tiempo, fenmeno que no debe ser confundido con el falso fraguado del cemento. En este momento lo que ocurre es que el agua de mezclado es eliminada por las reacciones qumicas iniciales, es absorbida por los agregados y en parte se evapora, especialmente si el concreto esta expuesto al sol y al viento.

La magnitud de la perdida de Trabajabilidad depende de la riqueza de la mezcla, el tiempo del cemento, la temperatura del concreto y la manejabilidad inicial. La variacin de la Trabajabilidad en relacin al tiempo tambin es afectada por las condiciones de humedad del agregado, debido a que presenta absorcin del agua de mezcla en los poros de este, cuando se mezcla seco o con menor contenido de humedad a la absorcin.

Por esta razn, antes de mezclar se debe hacer la correccin por humedad, que consiste en considerar el agua que esta por exceso o defecto de la condicin saturada y superficialmente seca, de tal forma que se adicione la cantidad exacta del diseo de mezcla.

ENSAYOS PARA DETERMINAR LA TRABAJABILIDADDesafortunadamente no se conoce ninguna prueba de laboratorio o de obra que mida directamente la Trabajabilidad.Sin embargo, se han desarrollado una serie de ensayos con los cuales se puede determinar o correlacionar las propiedades del concreto en estado plstico en trminos de consistencia, fluidez, cohesin y grado de compactacin, es decir que pueden suministran informacin til dentro de un intervalo de variacin de Trabajabilidad.

Entre los principales ensayos para determinar la Trabajabilidad tenemos:

ENSAYO DE ASENTAMIENTO.Es una medida de la consistencia del concreto que se refiere al grado de fluidez de la mezcla esto indica que tan seca o fluida esta cuando se encuentra en estado plstico y no constituye por si misma una medida directa de la trabajabilidad.La geometra del Cono de Abrams se presenta descrita en la figura y el mtodo de ensayo esta en las normas NTC 396 y ASTMC143, en trminos generales consiste en lo siguiente.El ensayo de asentamiento esta ampliamente difundido en nuestro medio debido a la facilidad y rapidez con que se realiza, sin embargo, no se puede aplicar en algunos casos, tales como concretos muy secos con asentamientos inferior a 25 mm y concretos elaborados con fibras o agregados livianos.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

CLASIFICACION DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO SEGN SU CONSISTENCIASegn su consistencia se clasifican en:

ENSAYO DE REMOLDEOEl ensayo creado por Powers de remoldeo mide la trabajabilidad con base en el esfuerzo que se hace para cambiar la forma de una muestra de concreto. El aparato adecuado para dicho ensayo es el que se muestra en la figura, el cual consiste en un cono normal de asentamiento colocado dentro de una olla cilndrica, con doble pared en la parte superior, sujetada a una mesa vibratoria.La energa dada en segundo de tiempo de vibracin, necesaria para que un disco de vidrio se asiente totalmente sobre la mezcla se mide en el cono de Vebe.

CONTROL DE FLUIDEZPara mezclas de alta fluidez, como en los concretos autocompactantes se establece la fluidez mediante el ensayo de caja en forma de L. Este ensayo mide la diferencia de niveles entre la altura inicial y la final despus de que el concreto recorra una distancia de 40 cm en un tiempo determinado.

OTROS ENSAYOSEntre los otros ensayos tenemos el de la bola de Kelly, que esta descrita en la norma ASTM C360, el cual se basa en la resistencia a la penetracin del concreto.La importancia de este mtodo frente al ensayo de asentamiento, radica en la medicin de la penetracin con la esfera de Kelly se puede realizar sobre concreto que este en una carretilla e incluso de la formaleta, caso en el cual se debe tener como mnimo una profundidad de 200 mm y un ancho de 460 mm.El factor de Compactacion se determina por la relacin de densidad antes del ensayo comparado con la densidad del mismo concreto.

SEGREGACIN

La segregacin est definida como la descomposicin mecnica del concreto fresco en sus partes constituyentes cuando el agregado grueso tiende a separse del mortero.la segregacin hace que el concreto sea: mas debil, menos durable, y dejar un pobre acabado de superficie.Las principales causas de segregacin que se presentan son: la diferencia de densidades entre sus componentes, el tamao y la forma de las particulas y la distribucion granulometrica, tambien pueden influir otros factores como un mal mezclado un inadecuado sistema de transporte, una colocacion deficiente y un exceso de vibracion en la compactacion.

La segregacin produce queDisminuya la resistencia y laDurabilidad del concreto.Puede producir fisuramiento yagujeros, afectando la resistenciay el acabado de un elemento Estructural.

Para disminuir el riesgo de segregacin es aconsejable seguir las siguientes recomendaciones. Dosificar de forma adecuada los materiales.Hacer una inspeccin visual del aspecto de las mezclas cuando se prueban los diseos.Reducir las distancias de acarreo del concreto dentro de la obra.No arrojar el concreto desde alturas mayores a 1 m.No transportar el concreto por conductos con cambios bruscos de direccin.No descargar el concreto contra un obstculo.No dejar fluir el concreto a lo largo de la formaleta.No esparcir un montn de concreto con el vibrador.No exceder el tiempo de vibracion del concreto.No utilizar agregado grueso cuya densidad difiera apreciablemente del fino.

EXUDACION.Es una forma de segregacin o de sedimentacin, en la cual parte de agua de mezclado tiende a elevarse a la superficie de una mezcla de concreto recin colocado Esto obedece a que los constituyentes solidos de la mezcla no pueden retener toda el agua cuando se asienta durante el proceso de fraguado.La exudacin del concreto esta influenciada por las proporciones de la mezcla y las caractersticas de los materiales, el contenido de aire, el uso de adictivos convencionales o minerales y particularmente por la angularidad y gradacin del agregado fino.

Cuando la exudacin es excesiva, debe darse atencin a lagranulometra y angularidad del agregado fino. El empleo dearenas muy finas, las mezclas de arenas, y un control mscuidadoso son factores que pueden contribuir a la reduccinde la exudacin. Una forma de controlar la exudacin es elempleo de agregado fino adecuadamente graduado, conpresencia de los tamaos menores en las proporcionesadecuadas.

ENSAYO PARA DETERMINAR LA EXUDACIONLas normas NTC 1294 (ASTM C232) comprenden dos mtodos para determinar las propiedades de exudacin del concreto fresco.Un mtodo compacta el espcimen por apisonamiento sin perturbaciones posteriores y el otro lo hace por vibracion luego de la cual el espcimen es vibrado de manera intermitente durante el ensayo.La cantidad de agua de exudacin en la superficie se expresa como el volumen de agua por el rea unitaria del concreto descubierto, o como el porcentaje de la cantidad neta de mezclado en el espcimen del ensayo.

MASA UNITARIA FRESCALa masa unitaria del concreto fresco y del endurecido dependen del tamao mximo, granulometra y densidad de los agregados, as como tambien de la cantidad de aire atrapado e incorporado y del contenido de agua y cemento.La densidad y cantidad de agregados afecta la masa unitaria del concreto en estado fresco.Cuando estos son de muy alta porosidad, la masa unitaria del concreto puede variar dependiendo del grado de saturacin de los agregados antes de la mezcla.

ENSAYO

La determinacin del la masa unitariapuede realizarse aplicando el mtodode ensayo de la ASTM C -138Elprocedimientoparasudeterminacin,consiste en llenar un molde de volumendeterminado con muestra representativa, en 3capas sucesivas con 25 golpes cada capa, y luegopesarlo.

La masa unitaria del concreto se emplea principalmente para:

Determinar o comprobar el rendimiento de la mezcla.

Determinar el contenido de materiales (cemento, agua yagregado) por metro cbico de concreto, as como el contenidode aire.

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

CONTENIDO DE AIREEste elemento esta presente en todos los tipos de concretos, localizado en los poros no saturados de los agregados y forman burbujas entre los componentes del concreto, bien sea porque es atrapado durante el mezclado o al ser intencionalmente incorporado por medio del uso de agentes inclusores, tales como cementos o aditivos incorporadores de aire.

ENSAYO PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE AIRELas normas presentan tres procedimientos para medir el contenido de aire del concreto en estado fresco: el de presin (NTC 1028 y ASTM C173), el volumtrico (NTC 1032 y ASTM C231) y el gravitacional (norma NTC 1926). Es recomendable para todos los mtodos iniciar la medicin del contenido de aire dentro de los cinco minutos que siguen la obtencin de la muestra.A pesar de que estos ensayos solo miden nicamente el volumen de aire sin considerar las caractersticas de los vacos del aire, por medio de ensayos de laboratorios se encontr que estos mtodos son indicativos respecto a la forma del sistema de vacos.

METODO DE PRESIONEste mtodo es basado en la ley de Boyle, donde se relaciona la presin con el volumen. Muchos medidores comerciales de aire de este tipo, estn calibrados para leer el contenido de aire directamente cuando se aplica presin predeterminada y la nica precaucin que hay que tener para hallar la cantidad precisa en el concreto fresco, es la de aplicar los factores de correccin para los agregados.La presin aplicada comprime el aire dentro de la muestra de concreto, incluyendo a los que se encuentran en los poros de los agregados.

METODO VOLUMETRICOEl mtodo volumtrico descrito en la norma NTC 1032 (ASTM C231), requiere la remocin del aire de un volumen conocido de concreto agitndolo dentro de un exceso de agua.A diferencia del mtodo de presin, este se puede usar para concretos que tengan cualquier tipo de agregado, incluyendo materiales ligeros o porosos, y los resultados no sern afectados por la presin atmosfrica.

METODO GRAVIMETRICO

CONTENIDO DE AGUA Y CEMENTOEl contenido de agua es un factor determinante para el desempeo del concreto. Cuando se presenta variacion en las propiedades en estado fresco de una bachada a otra, es probable que se deba a un cambio en el contenido de agua de la mezcla, lo cual originaria un afecto desfavorable en las propiedades del concreto endurecido.Para determinar si las variaciones de las propiedades son debidas a cambios en el contenido de agua es importante asegurar que la cantidad real de agua es la estipulada en el diseo.

ENSAYO PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE AGUA Y CEMENTOLos ensayos en el concreto fresco, ayudan a tener una estimacin de la resistencia y durabilidad potenciales que tendr el concreto una vez frage y endurezca, adems sirven para confirmar que se han cumplido con los contenidos de diseo de agua y cemento.

La norma ASTM C1078 describe dos mtodos para determinar el contenido de cemento de una muestra de concreto fresco con base en la correlacin que existe entre el contenido de ion calcio y el contenido de cemento.

Las normas NTC 3752 y ASTM C1079 incluyen dos procedimientos para hallar la cantidad de agua, en los cuales se mide la concentracin del ion cloruro resultante de la reaccin qumica de la mezcla de concreto, con una solucin de cloruro de volumen.

ENSAYO DE REDUCCION DE AGUAEs un procedimiento comparativo entre una mezcla testigo y otra mezcla con diferentes aditivos plastificantes o superplastficantes, para evaluar el poder reductor de agua del adictivo en cuestin y por ende todas las dems caractersticas afines con la reduccin de agua.

Es importante que los datos de demanda de agua tengan una exactitud de 10 gramos, para mayor precisin debido al reducido volumen de humedad.

La disminucin de agua se establece en porcentajes de la mezcla testigo y se calcula como:

% RED. Agua = (A1 A2) / A1

PROCESO DE FRAGUADODurante el fraguado el concreto pasa de un estado plstico, donde se deforma indefinidamente por la aplicacin de cargas, a uno en que se comporta de manera elstica ante la accin de la misma. Los cambios que pueden observarse en el concreto durante este proceso son el tiempo de fraguado y la contraccion plstica.

TIEMPO DE FRAGUADOAl considerar el cambio de estado plstico al endurecido del concreto, de acuerdo con la regulacin de los tiempos de mezclado, transporte, colocacion y compactacion, se encuentran que hay que ajustar los tiempos a los intereses particulares de las personas que trabajan con este material.La clasificacin de acuerdo con el tiempo de fraguado se hace en concreto de fraguado lento, normal y rpido.Los de fraguado lento son aquellos que al incluir un adictivo retardarte demoran mas en endurecer.Los de fraguado normal son los adicionados con aditivos reductores de agua que endurecen con la misma velocidad que un concreto sin adictivos.Por ultimo los concretos acelerados son los que endurecen mas rpido debido a la adicin de adictivos acelerantes.

ENSAYO PARA DETERMINAR EL TIEMPO DE FRAGUADOSe ha encontrado que el tiempo de fraguado del cemento se puede utilizar como ndice del tiempo de fraguado del concreto, correlacionndose razonablemente con el del mortero.Para poder determinarlo se han propuesto varios mtodos en los que se incluyen medidas de resistencia elctrica, consistencia, velocidad de onda, caractersticas de exudacin, calor de hidratacin, cambios de volumen, tiempo limite de re plastificacin por vibracion, y resistencia a la penetracin.De los anteriores, mtodos las normas NTC 890 y la ASTM C403 describen el de la resistencia a la penetracin para concretos con asentamientos mayores que cero.

CONTRACCION PLASTICA.Los cambios de volumen producidos durante el fraguado, se manifiestan por la aparicin de fisuras y son debido a una reduccin del sistema (cemento mas agua), causado tanto por el inicio del proceso de hidratacin como por la perdida de agua de mezclado por evaporacin.Los principales factores endgenos que afectan la cuanta de contraccin por secado son:El contenido de agua.El contenido de agregados.Este ultimo, afecta la magnitud de retraccin, ya que en la medida que se incrementa el contenido de agregado, mas se restringe la contraccin de la pasta.

CONCLUSIONESLa trabajabilidad est influenciada por la pasta, el agua de mezclado y por el equilibrio entre los agregados.Por lo general el concreto es trabajable cuando durante su desplazamiento mantiene siempre una pelcula de mortero sobre el agregado grueso.La consistencia vara por diversos motivos, uno de ellos es por el perfil del agregado, finura del agregado fino y del cemento.Cuando la viscosidad del mortero se reduce por insuficiente concentracin de la pasta, mala distribucinde las partculas o granulometra deficiente; las partculas gruesas se separan del mortero y se produce segregacinE l mal control de la segregacin; provocara en el concreto endurecido cangrejeras, fisuras disminuyendo la resistencia y durabilidad del producto final.

CONCLUSIONES.La exudacin se produce inevitablemente, pues es una propiedad inherente a su estructura, siendo importante evaluarla y controlarla para evitar efectos negativos.El fraguado es el proceso de endurecimiento y por ende, prdida de plasticidad, del concreto en el tiempo.En el fraguado inicial, aumenta bruscamente la viscosidad, tambin aumenta la temperatura, luego de algunas horas, la pasta se vuelve indeformable y se transforma en un bloque rgido (fraguado final)La densidad y masa unitaria se refieren a mezclas de concreto en las cuales an no ha comenzado la reaccin entre el cemento y el agua o que habiendo comenzado es todava insignificante.

La sabidura suprema es tener sueosbastantes grandes para no perderlos de vistamientras se persiguenAnnimo

*Mtodos de Diseo*Este captulo introduce los conceptos fundamentales del diseo de estructuras de acero. El captulo comienza con una introduccin al diseo estructural, seguida de una presentacin de los principios del diseo. Las filosofas de diseo en uso se discuten a continuacin, para seguir con una descripcin de las distintas acciones que debe soportar una estructura. Finalmente, se presentan los mtodos existentes para el anlisis de estructuras de acero.