Resumen Materiales de Obra

Material de Lectura N 01------------------Instituto Superior Tecnolgico Publico de Abancay

---------------------------------------------------------------------Docente: Ing. Flavio Fuentes Guizado.

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1 Materiales de construccin

TALLER PRACTICO N01 (Mes Abril - Mayo).

Objetivo: Elaborar los documentos del expediente tcnico de obra, conforme los requisitos para la licencia de obra y su

aplicacin en los procesos constructivos de una vivienda particular, su procedimiento de trmite administrativo en la

Municipalidad con fines de obtener la licencia de obra

nueva. Elaboracin del plano localizacin, ubicacin y

localizacin. (gua AutoCAD). Memoria descriptiva del plano localizacin, ubicacin y

localizacin (Gua Microsoft Word).

Planos de construccin: Arquitectura, estructuras, sanitarias, elctricas y detalles constructivos (Gua

dirigida y AutoCAD).

- Instrumentos ( clase N 01) Gua de Material de lectura; el Arte de proyectar

Neufer.

Archicad, Autocad, Revit u otros programas aplicados a desarrollo de planos.

Asistencia personalizada del docente. - Forma de la Dinmica. Moderador Docente de la asignatura. Expositor equipo de trabajo (grupo).

TALLER PRACTICO N02 (Mayo)

RECONOCIMIENTO DE MATERIALES DE

CONTRUCCION Y SUS CARACTERISTICAS

FISICAS, MECANICAS Y QUIMICAS.

Objetivo: Reconocer los materiales de construccin y su

aplicacin en los procesos constructivos 1.

Aplicacin: Dinmica Grupal; para el cual se conformara grupos de 06 integrantes para el cual debern de elegir un

delegado de grupo. El equipo de trabajo efectuara un taller

expositivo, para el cual deber de elaborar un muestrario de



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materiales que le corresponda.

- Instrumentos. Gua de Material de lectura. Muestrario de materiales asignados. Exposicin grupal y reconocimiento prctico de los

materiales.

- Forma de la Dinmica. Moderador Docente de la asignatura. Expositor equipo de trabajo (grupo).

CAPITULO I:

PRINCIPALES PROPIEDADES DE LOS

MATERIALES DE CONSTRUCCION

TRABAJO DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION EN

LA ESTRUCTURA

Toda estructura est solicitada por cargas y se somete a la accin del medio ambiente. Las cargas provocan en el material deformaciones y tensiones inte rnas; por lo tanto es

necesario conocer las propiedades mecnicas del material (resistencia mecnica)

El medio ambiente tiene influencia fsica y qumica mediante: - Aire, vapores y gases. - Agua y de las sustancias disueltas en ella.

- Variacin de temperatura y humedad. - Accin conjunta del agua y del fro durante la congelacin y descongelacin

- Repetidas, por ello los materiales deben poseer estabilidad.

Clasificacin de los materiales.- Partiendo de las condiciones en que trabaja el material y

atenindose a su uso:

1er. Grupo: Materiales de tipo universal, aptos para las estructuras portantes.

1. Materiales de piedra naturales.

2. Materiales de piedra artificiales: . A base de aglomerantes sin coccin (morteros concretos)

. Obtenidos por tostacin de materia prima mineral (materiales de cermica, vidrio, sitales)

3. Metales (acero, fundicin, aluminio, aleaciones)

4. Plsticos de construccin (plstico de fibra de vidrio, etc.) 5. Madera

2do Grupo: Materiales de destino especial, para proteger las estructuras contra las

influencias dainas del medio ambiente, as como elevar las propiedades

operacionales de los edificios y crear confort. 1. De aislamiento trmico

2. Acsticos 3. Hidropermeables, de techado y para hermetizar.



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4. Para el acabado.

5. Anticorrosivos. 6. Refractarios.

CLASIFICACIN DE LAS PROPIEDADES Las propiedades bsicas y especiales de los materiales de construccin se dividen en los siguientes grupos:

1. Propiedades de Estado y caractersticas estructurales.- Definen:

- Propiedades tcnicas: composicin qumica, mineral y de fase. - Caractersticas especficas de la masa (densidad y masa volumtrica) y su porosidad. - Dispersin de los materiales pulverulentos.

2. Propiedades Fsicas: propiedades reolgicas de los materiales que poseen plasticidad y viscosidad; propiedades hidrofsicas, fsico-trmicas, acsticas, elctricas que

determinan la actitud del material frente a diferentes procesos fsicos, estabilidad contra la corrosin fsica (resistencia al fro, a la radiacin, al agua)

3. Propiedades Mecnicas: se refieren al comportamiento del material al someterlo a la accin deformativa y destructiva de cargas mecnicas (resistencia mecnica, dureza,

elasticidad, plasticidad, fragilidad, etc.) 4. Propiedades Qumicas : Capacidad para las transformaciones qumicas y estabilidad

contra la corrosin qumica. 5. Durabilidad y Seguridad (fiabilidad)

Estandarizacin de las Propiedades

Las propiedades de los materiales se estiman recurriendo a ndices numricos establecidos mediante ensayos de acuerdo con los estndares.

Los trabajos de estandarizacin en escala internacional estn a cargo de la

ORGANIZACIN INTERNACIONAL DE ESTANDARIZACION ISO (1947), cuyo propsito es el de contribuir al desarrollo favorable de la estandarizacin en el mundo entero, a fin de facilitar el intercambio internacional de mercancas y desarrollar la

colaboracin mutua en el rea de la actividad cientfica, tcnica y econmica.

RELACIN ENTRE LA ESTRUCTURA Y LAS PROPIEDADES El conocimiento de la estructura de un material de construccin es indispensable para

conocer sus propiedades, y en definitiva, para saber donde y como utilizarlo a fin de lograr el mayor efecto tcnico econmico.

Niveles de estudio de la estructura:

1. La Macro estructura: La composicin que se ve a simple vista. La macro estructura de los materiales duros puede ser de los siguientes tipos:

a) De Conglomerados artificiales.- Es un grupo que rene los concretos, una serie de materiales cermicos y otros.

b) La Estructura Celular.- Se caracteriza por la presencia de macro poros

inherentes a los concretos alveolares y celulares, as como a los plsticos

celulares.

c) La Estructura de poros finos.- Es inherente, por ejemplo, a los materiales cermicos, cuya porosidad se obtiene aplicando los procedimientos de ntimo



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amasado con agua e introduciendo adiciones que se queman durante la coccin.

d) La Estructura Fibrosa.- Es inherente a la madera, plsticos de fibra de vidrio,

artculos de algodn mineral, etc. Su particularidad consiste en que poseen gran diferencia de la resistencia, conductibilidad trmica y de otras propiedades a lo largo y a travs de las fibras.

e) La Estructura Estratificada.- Est bien expresada en los materiales en rollo,

en chapas y en placas. En particular, la tienen los plsticos con relleno laminar (plstico basndose en papel, texolita, etc.)

f) De granos mullidos (pulverulenta)- Son los ridos para el concreto, los materiales granulares y pulverulentos para el mstique de aislamiento trmico,

los rellenos, etc. 2. La Micro estructura: La composicin que se ve en microscopio ptico.

El micro estructura de las sustancias que integran el material puede ser cristalina o

amorfa.

3. La Estructura Interna de las sustancias que integran el material a nivel molecular-inico: determina la resistencia mecnica, dureza, el carcter refractario y otras propiedades importantes del material. Es estudiada recurriendo a los mtodos del

anlisis por rayos X, de la microscopa electrnica, etc.

COMPOSICION QUIMICA, MINERALOGICA Y DE FASE DE UN MATERIAL a. Composicin qumica: Da una idea de ciertas propiedades del material:

- Resistencia al fuego - Estabilidad biolgica

- Caractersticas mecnicas y otras.

La composicin qumica de los aglomerantes inorgnicos (cemento, cal, etc.) y de los materiales de piedra resulta cmoda expresarla mediante la cantidad de xidos (en %) que contienen. Los xidos bsicos y cidos estn vinculados qumicamente

entre s y forman minerales que son los que definen muchas propiedades del material.

b. Composicin Mineralgica: Muestra tipos y cantidades de minerales que contiene

el aglomerante el material de piedra.

Ejemplo:: En el cemento Portland el silicato triclcico est contenido en un 45-60%; adems al aumentar su cantidad, se acelera el fraguado y aumenta la resistencia

mecnica del concreto.

c. La Composicin de Fase del material y la transicin de fase del agua contenida en

sus poros, ejercen influencia sobre todas las propiedades y el comportamiento del material durante la explotacin. En el material, se pueden destacar las sustancias

slidas que forman las paredes de los poros, es decir la carcasa del material y los poros llenos de aire y agua. Si el agua se congela, el hielo formado en los poros modificar las propiedades mecnicas y termotecnias del material. Adems, el

aumento del volumen del agua que se congela en los poros provoca tensiones internas capaz de destruir el material durante los ciclos repetidos de congelacin y

descongelacin



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nv

m

PARAMETROS DEL ESTADO DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION

Densidad (Kg / m

3):

Es la masa de la unidad de volumen de un material absolutamente compacto.

m m: masa del material

Va : Volumen absoluto en estado compacto

Va

Densidad relativa: Cociente entre la densidad del material y la densidad del agua. Es adimensional

Los materiales de construccin son porosos, a excepcin de los metales, vidrio, monominerales.

Vn = Va + Vp

Vn : Volumen del material poroso en estado natural (es decir junto con los poros encerrados en l)

Va : Volumen de la sustancia slida Vp : Volumen de los poros

Masa volumtrica (Kgr/m3)

Es la masa de la unidad de volumen del material en estado natural

; = h ( 1 + Wn)

= masa volumtrica seca

h = masa volumtrica hmeda

Wn = Cant. De agua en el material en fracciones de su masa. Obs.

- La masa volumtrica de los materiales porosos es siempre menor que su densidad <

Ejm.: concreto ligero.

: (500 a 1,800) Kgr/m3

: 2,600 Kgr/m3

- la masa volumtrica de los materiales de construccin oscila entre:

. Plstico poroso de resina

de urea formaldehdo -------- = 15 Kgr/m3 . Acero -------- = 7,850 Kgr/m3



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denK %)100 ( 1 denKP

1001P

CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES DE LOS MATERIALES DE

CONSTRUCCION

La estructura de un material poroso se caracteriza:

- Por la porosidad general, abierta y cerrada. - Por la distribucin de los poros a tenor de sus radios.

- Por el radio medio de los poros. - Por la superficie interna especfica de los poros.

Porosidad (P): Grado en que el volumen del material resulta ocupado por los poros.

P : Porosidad expresada en % del volumen

Obs. : P en los materiales de construccin: de 0 hasta 98 %

Coeficiente de densidad ( K den )

Es el grado en que el volumen del material queda ocupado por la sustancia slida.

Es decir el material seco puede representarse como constituido por una armazn slida que garantiza su resistencia mecnica, y por los poros de aire.

Tabla: Propiedades principales de los materiales de construccin en estado secado al aire

M A T E R I A L

Peso

Especfico

(Kg/m3)

Masa

Volum.

( Kg/m3 )

Porosi

dad

( %)

Conductividad

Trmica

(W/m0C)

Concreto pesado 2,600 2,400 10 1.16 Concreto ligero 2,600 1,000 61.5 0.35

Concreto celular 2,600 500 81 0.2 Ladrillo corriente 2,650 1,800 32 0.8

Ladrillo hueco 2,650 1,300 51 0.55 Granito 2,700 2,670 1.4 2.8

Toba volcnica 2,700 1,400 52 0.5 Vidrio de ventana 2,650 2,650 0 0.58

Vidrio celular 2,650 300 88 0.11

Materiales polmeros

Plstico basndose en fibra de vidrio 2,000 2,000 0 0.5

Resina de urea formaldehdo (polmero esponjado)

1,200 15 98 0.03

Madera pino 1,530 500 67 0.17

Madera tabla de fibras 1,500 200 86 0.06

n

P

v

vP



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PPPc a

o

1

v

mmP

2Hn

12a

Tabla : Valores relativos de la permeabilidad

( Se adopta permeabilidad del ladrillo = 1)

MATERIAL PERMEAB. AL

VAPOR PERMEAB. AL GAS

Ladrillo de arcilla 1 1 Concreto ligero 0.8 0.9

Ladrillo de Trpoli 2.2 4.2 Caliza 0.7 1.2

Concreto de grava 0.25 0.1

Porosidad abierta ( Pa) : Cociente entre el volumen total de todos los poros impregnados por agua y el volumen del material Vn.

M1 = Masa de la muestra en estado seca M2 = Masa de la muestra en estado saturado de agua

Porosidad cerrada ( PC ):

Obs.: Un material poroso contiene, por regla general, tanto poros abiertos como cerrados.

El aumento de la porosidad cerrada a costa de la abierta incrementa su durabilidad, sin embargo, en los materiales y artculos de aislamiento acstico se

recurre intencionalmente a la porosidad abierta y a la perforacin que son necesarios para absorber la energa sonora.

PROPIEDADES FISICAS DE LOS MATERIALES DE

CONSTRUCCION

1. PROPIEDADES HIDROFISICAS

Hidroscopicidad : Propiedad de un material poroso capilar de absorber el vapor de

agua del aire hmedo. Es un proceso de absorcin y condensacin capilar de la humedad de la atmsfera.

La humedad de los materiales de construccin porosos, incluso despus de mantenerlos un tiempo prolongado al aire, es bastante grande Ejm.:

La humedad de la madera secada al aire: 12-18 %

La humedad en los materiales para paredes: 57 % de la masa.

Aspiracin capilar del agua por el material poroso, sucede cuando una parte de la

estructura esta sumergida en el agua. As, el agua fretica puede subir por los

capilares y humedecer la parte inferior de la pared de un edificio. Para evitar la

humedad en el local se recurre a una capa de hidrfugo que separa la parte del

cimiento de la pared respecto a su parte superficial.

La aspiracin capilar se caracteriza por:

La altura de elevacin del agua en el material

La cantidad de agua absorbida

La intensidad de succin



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)Jouren de F. ( g r

cos 2

h

100 v

mmW

n

s aV

100 m

mmW

s

s am

La altura h de elevacin del liquido en el capilar:

Obs.:

a) Los poros en el concreto y en otros materiales tienen forma irregular y

seccin transversal variable, por eso la formula expuesta es valida solo para

un examen cualitativo del fenmeno. b) La altura de aspiracin del agua se determina utilizando el mtodo de

tomos marcados, bien atenindose a la variacin de la conductibilidad elctrica del material.

El volumen del agua absorbido por el material debido a la aspiracin capilar durante el tiempo t en la etapa inicial se cie a la ley parablica:

La disminucin de la intensidad de aspiracin ( valor de k), expresa el

mejoramiento de la estructura del material ( por ejemplo, del concreto) y el aumento de la resistencia al fro.

Obs.:

La hidroscopia, comnmente es menor que la porosidad. Ejm. : caso del

concreto ligero:

Porosidad : 50 60 %

Hidroscopia : 20 - 30 % del volumen.

La hidroscopia puede relacionarse con el volumen y con la masa:

Hidroscopia volumtrica wv (%) es el grado en que el volumen del material se llena por el agua:

Hidroscopia msica - Wm (%): Se determina por la relacin a la masa del

material seco.

Dividiendo m.a.m., se obtiene en % :

WV = Wm = Referida a la densidad del agua (adimensional).

libre caida den aceleraci g

iquido l del Densidad

capilar del Radio r

contacto de Angulo

lsuperficiaTensin

aspiracin de cte. :k k t v2

gr.en seco estadoen material del muestra la de masa :

gr.en agua de saturada material del muestra la de masa :

m

m

s

a



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p

wkv

s

R

Rk

S

ar

La hidroscopia de los diferentes materiales oscila dentro de amplios limites:

Granito : 0.02 - 0.7 %

Concreto pesado compactado : 2 - 4 %

Ladrillo : 8 - 15 %

Materiales porosos para

Aislamiento trmico : 100 %

La hidroscopia msica de los materiales muy porosos puede ser mayor que la porosidad; pero la hidroscopa volumtrica jams lo sobrepasar.

La hidroscopia se utiliza para evaluar la estructura del material, introduciendo

para ello el coeficiente de saturacin de los poros por el agua ks.

Wv = Hidroscopia volumtrica

P= Porosidad

ks = varia entre 0 y 1:

ks = 0: Todos los poros en el material estn cerrados.

ks = 1: Todos los poros en el material estn abiertos.

La disminucin de ks ( para una misma porosidad) evidencia sobre la reduccin de la porosidad abierta, lo que se refleja, generalmente, en el aumento de la resistencia al fro.

La hidroscopia influye negativamente sobre las principales propiedades del material:

Aumenta la masa volumtrica

El material se hincha

Crece su conductibilidad trmica

Decrece la resistencia mecnica

Decrece la resistencia al fro.

Coeficiente de Reblandecimiento ( kr) Caracteriza la resistencia al agua del material.

Ra : resistencia mecnica del material saturado de agua

Rs : resistencia mecnica del material seco

kr varia de 0 1:

Arcillas empapadas de agua kr = 0

Metales kr = 1

Obs.: Los materiales de piedra naturales y artificiales no se utilizan en las

estructuras de construccin que se hallan sumergidas en agua, s kr = 0.8

Permeabilidad : Propiedad del material de hacer pasar el agua bajo presin, y est

se determina por el coeficiente de filtracin kf.



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a

P t skV

g p t s

va

p

gk

S : rea del muro a travs del cual penetra el agua (m2)

a : espesor del muro (m)

t : tiempo que demora la penetracin (h) (P1 - P2): diferencia de presin hidrosttica en las paredes del muro (metros de

columna de agua)

kf : tiene la dimensin de velocidad.

S S =1 m2; a = 1 m; t = 1 h; P1 - P2 = 1 m col. de agua entonces kf = Va Contra la permeabilidad se lucha al edificar obras hidrotcnicas, tanques, colectores,

al elevar muros de stanos. Se procura emplear materiales bastante densos con poros cerrados, colocar capas hidrfugas, pantallas.

Permeabilidad a Gases y Vapores

Cuando cerca de las superficies de una proteccin surge cierta diferencia de presin del gas, ocurre su desplazamiento a travs de los poros y las fisuras del material.

Obs. :

a) El material para paredes debe poseer cierta permeabilidad; entonces la pared

respirar , es decir, a travs de las paredes exteriores se realizar la ventilacin natural. Esto es importante en edificios para viviendas que carecen

de acondicionamiento del aire. Es por eso que las paredes de los edificios para viviendas, hospitales, etc., no se acaban con materiales que retienen el vapor de agua.

b) En el caso de las paredes y recubrimientos de edificios industriales hmedos,

debern protegerse en la parte interior contra la penetracin del vapor de agua.

c) En la temporada de invierno, dentro de los locales con calefaccin (fbricas

textiles, empresas municipales, vaqueras, pocilgas, etc.), en 1 m3 de aire hay mucho mas vapor de agua que en el exterior, por eso el vapor tiende a pasar a

travs de la pared del recubrimiento. Penetrando a la parte fra del revestimiento, el vapor se condensa, aumentando bsicamente la humedad en esos lugares. Se crean condiciones favorables para la destruccin rpida del

material ( concreto ligero, ladrillo), de la estructura exterior que protege contra la accin de la helada.

t)PP (

k

2 - 1

avaf

S

gas al dadpermeabili de ecoeficient

muro del caras lasen presiones de diferencia p

pasando estuvo que tiempo t

muro delespesor a

muro del rea s

pasado ha que gas del masa

g

k

v



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d) Los materiales impermeables al vapor deben colocarse en aquel lado de la

proteccin donde el contenido de vapor de agua en el aire es mayor.

e) En una serie de casos tales como tanques para almacenar gases, es necesaria una impermeabilidad al gas prcticamente completa, as mismo en obras especiales como los refugios antigs, donde el espacio interior debe protegerse

contra la penetracin del aire contaminado.

f) La permeabilidad a vapores y gases depende, en sumo grado, de la estructura del material ( de su masa volumtrica y porosidad)

Deformaciones por humedad

Los materiales porosos orgnicos inorgnicos (concreto, madera, etc.),

varan su volumen y sus dimensiones al cambiar la humedad.

Contraccin: Reduccin de las dimensiones del material al secarlo. Se provoca la disminucin del espesor de las capas de agua que rodean las partculas del material, y por la accin de las fuerzas internas capilares que tratan de acercar las partculas

del material.

Hinchamiento : Sucede al impregnar el material con agua. Las molculas polares del agua, penetrando en el espacio entre las partculas fibras que componen el material, las ensanchan, engrosando con esto las capas hidratadas alrededor de las

partculas, haciendo desaparecer los meniscos interiores y junto con ellas las fuerzas capilares.

La alternacin del secado y mojado de un material poroso, hecho que sucede ha menudo en la prctica, va acompaada de las deformaciones alternativas de la

contraccin y el hinchamiento. Semejantes influencias cclicas repetidas multitud de veces provocan con frecuencia la aparicin de grietas que aceleran la destruccin. En condiciones similares se halla el concreto en el pavimento y en las partes

exteriores de las obras hidrotcnicas.

Obs.: a) Los materiales con alto contenido de poros (madera, concretos celulares) que

son capaces de absorber mucha agua, se caracterizan por gran contraccin:

TIPO DE MATERIAL CONTRACCION

(mm./ m)

Madera (de travs a la fibra) 30 100

Concreto celular 1 3

Mortero para construccin 0.50 1

Ladrillo de arcilla 0.03 0.1

Concreto pesado 0.30 0.7

Granito 0.02 0.06

b) La contraccin aparece y crece cuando del material se elimina el agua que se

encuentra en las capas hidratadas de las partculas y en los poros menudos. La evaporacin del agua apartir de los poros grandes no conduce al acercamiento de las partculas del material y no provoca prcticamente

cambios volumtricos.

Resistencia al fro : Propiedad de un material saturado de agua que se opone a la congelacin y la descongelacin alternadas.



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En la URSS. : La marca de la resistencia al fro se fija en el proyecto, considerando

el tipo de estructuras, las condiciones de su explotacin y climticas; se tiene:

MATERIAL ESTRUCTURA

R fri (Kg / cm2)

Concretos ligeros, ladrillo, piedras cermicas para las paredes exteriores de los edificios.

150 , 250 , 350

Concreto para puentes y carreteras 500 , 1000 , 2000

Concreto hidrotcnico hasta 5000

Causas que destruyen un material poroso bajo la accin conjunta del agua y fro: Ejm.: material que se encuentra en la estructura de recubrimiento

En la parte exterior de la pared la temperatura es menor y por lo tanto la presin

del vapor de agua tambin es menor que en la parte interior.

El vapor trata entonces a salir afuera y va ha parar a la zona de temperaturas

bajas y se condensa en los poros cerca de la cara exterior de la pared.

As pues; se llenan de agua los poros de la parte exterior de la pared, con la

particularidad de que el agua proviene hacia aqu, tanto del exterior ( lluvia con

viento), como desde el interior.

Cuando llega el fro, el agua en los poros grandes se congelan y al transformarse

en hielo aumenta el volumen en el 9 % ( La densidad del hielo es de 0.918)

Si el coeficiente de saturacin por el agua, aunque sea en una parte de los poros,

se aproxima a 1, en las paredes de los poros surgirn grandes tensiones de

traccin.

La destruccin empieza, generalmente en forma de excavacin de la

superficie del concreto, despus se extiende hacia adentro.

El efecto que ejercen sobre el concreto la congelacin y descongelacin alternadas

es semejante a la accin repetida de la carga de traccin que provoca la fatiga del

material.

Con la ayuda de mtodo del control: ultracstico por impulsos se puede observar la

variacin de la resistencia mecnica del modo de elasticidad del concreto, en

funcin de la resistencia al fro en los ciclos de congelacin y descongelacin, cuya

cantidad corresponde a la reduccin admisible de la resistencia R y del modo de

elasticidad E.



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16.022.00196.016.12

0

a) Distribucin de la temperatura en la pared exterior de un edificio b) Como llena el agua un poro dispuesto cerca de la cara de fachada

1. boca del poro

2. agua absorbida 3. agua pluvial 4. condensado

c) Curva de relacin de la resistencia mecnica del concreto en funcin de los ciclos

de congelacin y descongelacin.

2. PROPIEDADES TERMOTECNICAS

Conductibilidad trmica : Propiedad del material de transmitir el calor de una superficie a otra. Es utilizada en un grupo amplio de materiales de aislamiento trmico, construccin de paredes exteriores y recubrimiento de los edificios.

El flujo trmico pasa a travs de la carcasa slida y las clulas de aire en el

material poroso. La conductibilidad trmica del aire ( = 0.023 w/(m0C)) es menor que la de la sustancia slida que compone la carcasa, por ello el aumento de la

porosidad del material es el principal mtodo para reducir . Tienden a crear en el seno el material poros menudos y cerrados a fin de reducir la cantidad de calor

transmitido por conveccin y radiacin.

Frmula de V.P. Nekrasov

o = Masa volumtrica relativa del material de piedra ( expresada con relacin al agua)

El valor exacto de se determina por va experimental.

El agua que penetra en los poros del material aumenta su conductibilidad trmica , ya que este parmetro para el agua es 0.58 w / m oC, es decir 25 veces mayor que la del aire. La congelacin del agua en los poros, formndose hielo, aumenta en 4

veces mas el valor de ( para la escarcha es de 0.1 y para el hielo 2.3 w / (m oc))

(b)

- 10 C4

(a)

+ 20 C 2

Res

ist.

Mec

. R

%

3

0

Ciclos de Congelac. y Descongel.

50 100 150 200

1

(c)

50

100R



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Al elevar la temperatura, para la mayora de los materiales aumenta, y solo de unos pocos disminuyen ( metales, refractarios de magnesio)

Capacidad calorfica: Se determina por la cantidad de calor que es necesario

transmitir a 1 kg. de material dado para aumentar su temperatura en 1 oC.

En los mat. inorgnicos (concreto, ladrillos, mat. de piedra naturales) 0.75 0.92 kJ / kg oC

Material orgnico secos (madera) ~ 0.7

Agua 1.0

Con el aumento de la humedad de los materiales crece la conductibilidad

calorfica

Poder refractario: Propiedad del material de soportar la accin prolongada de

alta temperatura ( 1,580 oC ) sin reblandecer ni deformarse.

Los materiales de alta temperatura de fusin reblandecen a temperaturas superiores

a 1,350 oC.

Resistencia al fuego (Estabilidad trmica): Propiedad del material de soportar la accin del fuego en caso de incendio durante un tiempo determinado. Depende de la combustibilidad del material, es decir de la capacidad de inflamase y arder.

Los materiales incombustibles son: concreto, ladrillo seco, etc. ; sin embargo es necesario tener en cuenta que algunos materiales incombustibles durante el incendio

se agrietan ( el granito) se deforman mucho ( los metales) a temperaturas de 600 oC, por ello con frecuencia las estructuras de aquellos semejantes materiales se protegen por otros ms resistentes al fuego.

Los materiales de difcil combustin bajo la accin del fuego de una temperatura

alta arden sin llama, pero una vez terminada la accin del fuego, cesa su combustin y el ardimiento sin llama, Ejm.: el concreto asfltico, la madera impregnada de ignfugos, la fibrolita, algunas espumas sintticas.

Es imprescindible proteger de la inflamacin los materiales orgnicos combustibles que arden con llamas abiertas. Se recurre a medios constructivos que excluyen la

influencia directa del fuego sobre el material en condiciones de incendio. Se aplican ignfugos como material de proteccin.

Obs:

El coeficiente de dilatacin trmica lineal para:

Concreto y del acero : 10 x 10-6 oC-1

Granito : 10 x 10-6 oC-1

Madera : 20 x 10-6 oC-1

Durante los cambios de temporada el medio ambiente y el material suele variar en 50 oC; con esto la deformacin trmica relativa alcanza 0.5 x 10-3 1 x 10-3,

decir 0.5 1 mm / m. Para evitar el agrietamiento, las obras de gran envergadura se separan por juntas de deformacin.



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E l

l

A

P

PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION

1. Propiedades de deformacin Elasticidad del cuerpo slido : Propiedad de restablecer espontneamente la forma

y las dimensiones iniciales una vez eliminada la solicitacin de la fuerza externa. La deformacin elstica desaparece por completo cuando cesa de actuar la fuerza exterior (deformacin reversible)

Plasticidad del cuerpo slido: Propiedad de variar la forma y las dimensiones bajo la accin de fuerzas externas sin destruccin; en este caso, una vez que cesa de

actuar la fuerza, el cuerpo no puede recobrar espontneamente sus dimensiones y forma, quedando en l cierta deformacin permanente llamada deformacin plstica (deformacin irreversible)

Las fuerzas exteriores aplicadas al cuerpo provocan el cambio de las distancias interatmicas, a causa de lo cual se modifican las dimensiones del cuerpo

en el valor de l en la direccin que obra la fuerza (el alargamiento durante la traccin y el acortamiento durante la comprensin)

(Ley de Hock)

: Deformacin unitaria

l : Deformacin absoluta

l : Dimensin lineal inicial

: Esfuerzo uniaxial

E : Modulo de elasticidad ( de Young)

En traccin / compresin uniaxial

P : Fuerza actuante

A : rea de la seccin transversal inicial del

elemento

El mdulo de elasticidad E representa la medida de la rigidez del material. Los materiales con una energa alta de los enlaces interatmicos se caracterizan por

tener mayor E (se funden a altas temperaturas)

Tabla : Dependencia entre E y la tfusin

M A T E R I A L Ex104 (Kg/cm2) tfusin (oC )

Carborundo 362.1 2,800

Periclasa 250.9 2,800

Corundo 379.4 2,050

Hierro 215.2 1,539

Cobre 114.2 1,083

Aluminio 71.4 660

Plomo 15.3 327

Poliestereno 3.1 300

Caucho 0.07 300

2. Resistencia mecnica

En la propiedad del material de oponerse a la destruccin bajo la accin de esfuerzos internos provocados por fuerzas exteriores u otros factores (contraccin

restringida, calentamiento no uniforme, etc.) Se evala por medio del lmite de resistencia lmite de rotura R determinada para el tipo dado de deformacin.



______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


l

Para los materiales frgiles (materiales de piedra naturales, concretos, morteros de construccin, ladrillo, etc.), la principal caracterstica, de resistencia es el lmite de

resistencia a la compresin Rc.

Materiales fibrosos (de madera, etc.) Rt Rc. Acero Rt = Rc Materiales frgiles(piedras,

naturales, concreto, ladrillo) Rt Rc

Resistencia Dinmica ( al impacto ): Propiedad del material de oponerse a la destruccin en caso de cargas de impacto. Es importante para los materiales

utilizadas al colocar cimientos de maquinas, pisos de los edificios industriales, pavimentos de carreteras etc.

Influencia de la estructura sobre la resistencia mecnica del material

La resistencia del material con una misma composicin depende de su porosidad.

Destruccin mecnica En los slidos se distingue:

a. Rotura frgil: va acompaada de una deformacin plstica antecedente pequea. Por eso la fragilidad se determina como la propiedad del material de romperse

inesperadamente sin experimentar notable deformacin.

La fragilidad es una propiedad inherente no-solo a los materiales cristalinos,

sino tambin de los vidriformes y hasta polmeros. Es el resultado de la formacin y crecimiento rpido de una varias grietas al incrementar la carga creciente.

La grieta, al igual que un corte provoca la concentracin de esfuerzos cerca de su vrtice.

1312 14 15

Porosidad %

400

200

100

300

Lim

ite

de

resi

t. a

la

com

pr.

kg/c

m2

Para el concreto:

un aumento de la porosidad del 12.4 al

15.2 % reduce la resistencia a la

compresin desde 375 260 kg/cm2

verticeelen curvatura de Radio r

grieta la de ad)(profundid Longitud l

nominal esfuerzo

grieta la de extremo elen Esfuerzo

) 2 1 (

e

rl

e



______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


El coeficiente de concentracin de esfuerzos e puede ser igual a 100 incluso igual a 1000 si el radio del vertice de la grieta es conmensurable con el

radio del tomo, aunque la profundidad de la grieta sea tan slo de 0.1 10 m. la grieta corta la cadena de los tomos y una parte considerable de la carga que

antes portaban las cadena de tomos cortados recae ahora sobre el enlace tomico dispuesto cerca del extremo de la grieta. El enlace sobrecargado

romper antes que los dems y la situacin empeorar ya que el eslabn siguiente resultar aun ms recargado.

Los esfueros de compresin a diferencia de los de traccin, pueden trasmitirse

atravs de las grietas sin provocar concentraciones en los enlaces; por eso los materiales fragiles siempre resultan mas resistentes a la compresin que a la

traccin.

Frenado de la grieta : En los materiales modernos de composicin se realiza el frenado de la grieta, utilizando superficies divisoras interiores tal como se

ilustra:

( Si la resistencia de cohesin en la divisoria es 1/5 de la resistencia a la traccin del material, entonces la superficie no se destruir, la grieta la atravezar y el comportamiento del material no cmbiar, es decir, ste

permanecer frgil. En caso que sea 1/5, entonces antes de que la grieta alcance la divisoria, sta ltima se destruir en una pequea zona, y se formar una trampa capas de deterner la grieta.)

DUREZA

Propiedad del material de oponerse a que dentro de l penetre otro cuerpo mas duro.

En los minerales la dureza se aprecia mediante la escala de Mohs en el orden de la dureza creciente de 1 10: ( 1 : .talco ......... 10 : diamante )

En la madera, metales, concreto y algunos otros materiales de construccin, la dureza se determina comprimiendo contra ellos una bola de acero, el numero

de dureza se calcula:

De la dureza de los materiales depende el desgaste por friccin; cuanto ms alta es la primera, tanto menor resulatar el segundo.

DESGASTE POR FRICCION ( Coeficiente de pulimento)

Se aprecia por la perdida de la masa inicial en la muestra del material, referida

al rea de la superfice de desgaste A :

huella la de superficie la de rea :A A

PHB

)cm(gr/ A

mm D 2 -

21



______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


m1 = masa de la muestra antes del desgaste por friccin

m2 = masa de la muestra despues del desgaste por friccin

La resistencia al material al desgaste por friccin se determina utilizando metodos estandarizados: el disco de desgaste y abrasivos ( arena de cuarzo

esmeril )

Esta propiedad es importante para la explotacin de carreteras, pisos,

escalones de escaleras,etc,.

Desgaste por friccin y golpes : propiedad del material de soportar la accin simultania de la friccin y de impactos.

b) Rotura plstica : Es antecedida por el cambio de la forma y una gran

deformacin. La mayoria de los materiales al bajar la temperatura se vuelven fragiles, en ellos tiene lugar la transicin de la rotura plstica a la frgil. As se comportan los materiales asfalticos, ciertos polimeros, metles,etc.

DURABILIDAD Y FIABILIDAD

Durabilidad

Propiedad de una pieza de conservar la capacidad de trabajo hasta cierto estado lmite con

interrupciones necesarias para repararla. El estado lmite queda definido por la destruccin de la pieza, exigencias de la seguridad razones econmicas.

La durabilidad de una pieza de construccin se valora, generalmente, por el plazo de

servicio sin perder las propiedades de servicio en las condiciones climticas especficas y en el rgimen de explotacin, Ejm:

Para las estructuras de concreto armado en las normas estn previstas tres grados de

durabilidad:

I : Plazo de servicio no menor de 100 aos

II : Plazo de servicio no menor de 50 aos

III : Plazo de servicio no menor de 20 aos

Fiabilidad

Propiedad general que caracteriza la manifestacin de todas las dems propiedades de la

pieza en el proceso de explotacin.

La seguridad se compone de la durabilidad, infalibilidad, reparabilidad y conservabilidad.

Estas propiedades estn ligadas entre s.

Infalibilidad : Propiedad de un artculo de mantener la capacidad de trabajo en

determinados regmenes y condiciones de explotacin durante cierto tiempo sin interrupciones forzosas para la reparacin. Entre los ndices de infalibilidad figura la probabilidad de trabajo libre de fallas.

Falla : Acontecimiento, en caso del cual un sistema, un elemento una pieza pierden total parcialmente la capacidad de trabajo. Esto se provoca por una imperfeccin tal, con la cual

aunque sea uno de los parmetros principales supera los limites de las normas establecidas.

Reparabilidad : Propiedad del artculo que caracteriza su actitud para el restablecimiento

del buen estado y mantenimiento de la caracterstica tcnica dada como resultado de la prevencin, revelacin y eliminacin de fallos. El ndice que define la reparabilidad es el



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tiempo medio de reparacin por una falla del tipo dado, as como la cantidad de trabajo y el

costo requerido para eliminar las fallas.

Conservabilidad : Propiedad de la pieza de mantener los ndices de explotacin dados durante y despus del tiempo de almacenado y transporte, prefijado en la documentacin tcnica. La conservabilidad se aprecia cuantitativamente por el tiempo de almacenado y

transporte necesario para que aparezca un deterioro.

CAPITULO II: MATERIALES DE ALBAILERIA

1. AGLOMERANTES Aglomerante.

Material que se usa para unir otros con cierto grado de estabilidad en las circunstancia s

usuales de resistencia a las fuerzas externas y cambios de temperatura.

Es de origen inorgnico

Ejms. Yeso, cemento

Aglutinante.

Une a otros materiales pero con cierta inestabilidad.

Es de origen orgnico y requiere ser transformado para adquirir su estado operacional (calentamiento, fusin, disolucin en lquidos orgnicos).

Ejm. : Asfalto, alquitrn, cola animal, polmeros.

"lechada" (mucha agua)

tiempo Aglomerante + H2O = pasta endurece, "fragua"

Empastado: Aplicacin de pasta sobre una superficie.

AGLOMERANTES INORGNICOS .- pueden ser areos, hidrulicos y de solidificacin en autoclave.

Areos.

- Fraguan solo al aire.

- Mantienen su resistencia mecnica largo tiempo. Ejm. Yeso, cal area, magnesia custica, dolomita custica.

Hidrulicos.

- Fraguan no solo al aire, sino tambin en agua.

- Pueden elevar su resistencia mecnica. - Composicin qumica constituida por 4 xidos:

Ca O - Si O2 - Al2 O3 - Fe2O3

- Grupos:

Cementos silceos: 75% de silicatos de calcio, Ejm. cemento Prtland y sus variedades.

Cementos de aluminatos: su base aglomerante son los aluminatos de calcio. Ejm. cemento aluminoso y sus variedades.

Cal hidrulica y el cemento romano.



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De solidificacin en autoclave.

- Fraguan durante la sntesis de autoclave (la cual ocurre en un medio de vapor

de agua saturado), formando una piedra de cemento slido, Ejm. aglomerantes

calcreo- silceos, calcreo cenizoso - calcreo de escorias, cemento de nefelina.

YESO

Yeso vivo simplemente yeso:

deshidratacin hidratacin

Piedra de yeso ----------> yeso ----------> se cristaliza, "fragua" (Algez) coccin (polvo) H2O

roca gipso

- Roca Sedimentaria, blanca.

- Se puede rayar con la ua.

CaSO4 , 2H2O bihidrato clcico

Sulfato de calcio

"anhidrita"

Variedades: . Selenita: el yeso en cristales grandes, separados.

. Alabastro: piedra de yeso semejante al mrmol blanco.

CLASES DE YESO

De acuerdo a la temperatura de coccin; se clasifican en:

1. De cochura baja T < 200 oC (110-180 oC)

Pierde 3/4 del agua CaSO4, (1/2H20) "Semihidrato clcico"

Tipos:

Yeso para construccin ("de empastados")

Tiene algunas impurezas

Es muy plstico

Est constituido por los cristales de la modificacin del semihidrato clcico.

Yeso de alta resistencia mecnica

Usa piedra de yeso de alta calidad en aparatos hermticos, bajo presin de

vapor.

Est constituido por los cristales de la modificacin del semihidrato clcico, la

cual es ms activa que .

Sirve para construir tabiques prefabricados.

Yeso de moldeo ("de Pars")

Es ms puro, fino, blanco.

Se usa en arquitectura, escultura, cermica, medicina osteolgica.



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2. De cochura alta T > 200 oC (600-900 oC) disoc. trmica

Pierde toda el agua -----------> CaSO4 -----------> CaO

Fragua con lentitud.

Su resistencia a la compresin y estabilidad en el agua es mayor.

Tipos:

Yeso para pisos.

El piso no lleva juntas

Se usa en Europa principalmente Yeso al alumbre, al brax, etc.

Se obtienen agregando a la piedra de yeso el producto que les da el nombre.

Sirven para preparar el "mrmol artificial", cemento Keene, cemento Paros, etc.

PREPARACION

Cantera -

Por cortes a cielo

abierto.

Por galeras

Usa explosivos de baja

potencia (dinamita)

Trituracin -

Chancadoras

Molinos

coccin --

Huayronas

Calderas

Hornos rotat.

Pulverizacin

Molino chileno

Molino de bolas

FRAGUA

Disolucin - Transf. Qumica -- Saturacin - Cristalizacin Ca SO4, 1/2 H2O + 3/2 H2O = CaSO4, 2H2O

Fenmenos adicionales durante la fragua:

Aumento de temperatura (hasta 20 oC)

Aumento del volumen del yeso

Retardadores de fragua:

Productos orgnicos: glicerina, harina, azcar, alcohol, sangre, cola de carpintero.

En la industria se usa un retardador en base a pelos, soda custica y cal viva (la soda custica reduce el pelo a cola y la cal acta como secante).

Aceleradores de fragua: Alumbre, sal de cocina.

USOS DE LA PASTA DE YESO:

En construccin:

Enlucidos de muros y techos Fabricar tabiques: "encaados" de caa de Guayaquil o de tirillas de madera. En rellenos de bvedas y cajas de seguridad por se un material incombustible (el yeso

por el calor despide vapor de agua)

En cermica: Para Fabricar piezas de yeso.



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RENDIMIENTOS

DESCRIPCION

Cielo raso de caa de Guayaquil con estucado de yeso puro. Empastado de cielo raso con yeso puro.

Empastado con pasta de yeso puro sobre tarrajeo

primario e = 5 mm

YESO CONSUMIDO POR M2

15 Kg.

13 Kg.

7 Kg.

ESPECIFICACIONES TECNICAS

Grado de finura:

Pasa la malla 14

Pasa la malla 100 no menos del 40 % ni ms del 75%

Volumen seco: 1.2 m3 por 1,000 Kg. de yeso vivo Tiempo de fragua: 16 a 20 minutos Volumen de agua necesaria para preparar la pasta: 60% del volumen de yeso vivo.

Volumen de la pasta: 95% del volumen del yeso vivo. Resistencia mnima a la tensin: (para yesos cocidos en calderas)

8 Kgr/cm2 a las 24 horas

16 " " " 7 das

Resistencia a la compresin

Yeso de construccin : 80 Kg/cm2 Yeso para pisos : 180 Kg/cm2

CAL

CaCO3 + calor = CaO + CO2 + Mg O

APAGADO DE LA CAL

CaO + H2O = Ca(OH)2 + Calor

Calcinacin quema

Explotacin de cantera

- Por cortes a cielo abierto - Galeras

- Explosivos

-Carbonato de calcio

Caliza creta

-Carbonato de Mg

-Dolomita con < 6%

arcilla

900 1,200 C - Huayronas - Hornos interm.

- Hornos contnuos

Oxido de Ca

Cal viva

Sal blanco amorfa

Anhid. carbnic. Escapa con el

humo

Por disoc. del

carbonato de

Mg

La cal aumenta de volumen

en 2 a 3.5 veces

Cal viva Vol. equiv. al 35%

del peso de cal (*)

Agua de cal

Dis

uelt

a e

n

ag

ua

Hidrox. de Calcio

Cal apagada

Slido blanco, amorfo

pulverulento

160C

silbido



______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Prctica: Agregar 1 vol. de cal con 1 a 2 vol. de agua

Mtodos de apagado:

Espontneo: Exponer la cal a la humedad del ambiente 3 meses.

Aspersin: humedecer la cal con pulverizador

En obra Obs: Apagar la cal 30 das antes de usarla en revoques.

CLASES DE CAL

Cal de obra: Contiene impurezas, no blanca, barata.

Fina: Blanca, sin impurezas. Tamizada: Excenta de granos gruesos. Hidrulica: Endurece en presencia de agua.

Blanca fina: Para revestimientos decorativos.

FRAGUADO DE LA CAL APAGADA

Cal + Arena + H2O = Mortero de cal

Fenmenos simultneos durante la fragua:

1. Secado del mortero: Los cristales del Ca (OH)2 se aproximan y tiene lugar su concrescencia.

2. La carbonatacin de la cal: por accin del CO2 del aire.

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

EMPLEO DE LA CAL

Construccin :

En la elaboracin de morteros de cal Fabricacin de ladrillos silceos

Industria: En la minera como fndente

ESPECIFICACIONES TCNICAS

Grado de finura: Lavar una pasta de cal a chorro de agua sobre una malla 20: no ms del

15% de la masa debe quedar retenida sobre la malla. Rendimiento: Por kg. de cal apagada --- : 2.4 Kg de pasta Resistencia: Se prescriben en forma de mortero

MERCADO

Se comercializa viva:

Cal de obra: ordinaria, costales de 80 Kg. Cal fina: blanca, grano fino, costales de 60 Kg.

CAL HIDRAULICA

ndice hidrulico de la cal: Relacin de la slice y almina, a la cal y magnesia, de que est formada.

SiO2 + Al2 O3 i = ----------------

CaO + MgO

- Al aire

- Tiempo

aprox.largo

Endurece

Fragua



______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Tipo de cal i % arcilla

en la caliza

Grasa marga Dbilmente hidrulica

Medianamente hidrulica Propiamente hidrulica

Eminentemente hidrulica Cal lmite o cemento lento Cal rpida

0.10 0.15

0.30 0.40

0.50 0.85 1.20

5.0 8.0

14.0 19.0

22.0 27.0 40.0

Cal hidrulica: Adems de las caractersticas de la cal grasa, que se endurece en el aire,

posee la de fraguar o solidificarse bajo el agua, en un medio hmedo.

CALCINACIN:

Cal hidrulica

Caliza margosa + calor = xido de cal, anhidrido silcico, almina (*)

USO:

Construccin: hacer morteros, concretos de marcas bajas

OBS.

1. Almacenar la cal hidrulica en locales cerrados; durante el transporte, protegerla de la humectacin.

2. De los residuos de la calcinacin de las calizas que dan cales hidrulicas se obtiene cementos GRAPPIER, de propiedades tambin hidrulicas.

CEMENTO ROMANO

(Parker, fines del siglo XVIII)

Es aglomerante hidrulico: Endurece y conserva su resistencia en agua. Margas calcreas

magnesianas + calor = Silicatos y aluminatos de Ca

con > 20% Arcilla < 900 C (Cemento romano)

USO: Para fabricar morteros y concretos

(Silicatos y aluminatos de Calcio)

Con 6-20% arcilla (900-1100C)

Evaporacin del agua de

cantera

A 700 C: Se descomponen los silicatos que forman las arcillas. A 900 C: Se descompone el carbonato clcico. A > 900 C: Reaccionan * formndose unos silicatos y aluminatos que en

conjunto constituye la cal hidrulica.



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PUZOLANAS

Puzolana -------- cal ; sta adquiere propiedades hidrulicas Sust. Naturales o artif.

Reducidas a polvo

Se amasan con la cal

Las puzolanas pueden ser naturales o artificiales.

Naturales

- Tobas volcnicas que han tomado la consistencia de rocas deleznables.

- Silicatos alumnicos hidratados (anlogo a arcillas vitrificadas o cristalizadas) Artificiales

- Calcinando arcillas o pizarras a temperaturas de 600 a 900 C.

CEMENTO PORTLAND (1,824, Inglaterra)

Materia prima

Mat calcreos

Y arcillosos + calor = clinckers -----------------------cemento + aditivos

- Caliza (75%) con alto contenido de carbonato de calcio (creta, caliza compacta, margas, etc).

- Rocas arcillosas (25%): arcillas, esquistos arcillosos que contienen SiO2 , AlO3 , y Fe2O3

- Aditivos : para corregir la composicin qumica y as regularizar la temperatura de

sinterizacin de la mezcla y la cristalizacin de los minerales del clinker.

CLINKER a. Composicin qumica

Comp. Principales: en la coccin forman los silicatos, aluminatos, y el ferrito aluminato tetraclcico en forma de minerales de estructura cristalina; son los siguientes:

Oxido clcico CaO (63-66%)

Slice SiO2 21-24 Almina Al2O3 4-8 Oxido frrico Fe2O3 2-4

Comp. Secundarios: en pequeas cantidades en forma de diferentes agregados:

Magnesia MgO Anhidrido sulfrico SO3 lcalis Na2O, K2O

Bixido de titanio TiO2 Oxido de cromo Cr2O3

Anhidrido fosfrico P2O5

1450 C

Hornos

- Petrleo - Carbn

- Gas natural

Granular de 2 cm

Color gris negruzco

Pulveriz. fina

con 3% de yeso

Polvo gris verduzco

Mat. Estructural

Aglom. hidraulico



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b. Composicin Mineral - Alita (Silicato triclcico) 3 CaO.SiO2 - C3S (45-60%)

Determina la rapidez del fraguado, resistencia mecnica - Belita (silicato biclcico) 2CaO. SiO2 - C2S (20-30%)

Retarda la fragua, pero alcanza elevada resistencia mecnica despus del

fraguado. - Aluminato triclcico 3CaO. Al2O3- C3A (4-12%)

Favorece la fragua rpida, pero tiene pequea resistencia mecnica. Conduce a la corrosin sulftica del concreto -- max. 5%

- Ferrito aluminato tetraclcico 4Ca.Al2O3.Fe2O3C4AF (10-20%) No influye en la velocidad de fraguado

Otros :

- Vidrio de clincker (5-15%), est presente en la sustancia intermedia, constituido por CaO, Al2O3, Fe2O3, MgO, K2O, Na2O

- Magnesia ( al 5% - variacin no uniforme del cemento durante el fraguado - fisuracin del concreto.

- Oxido clcico libre CaO16 (



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5. Almacenamiento del producto secado.

- Se utiliza silos de concreto armado, con capacidad de 4,000 a 10,000 toneladas. - En los silos permanece hasta su enfriamiento e hidratacin de los restos de CaO

libre, por accin de la humedad del aire (10 das como mnimo) - De los silos se procede al pesado y envasado en sacos de 42,5 kgr.

FRAGUA DE LA PASTA DE CEMENTO

Tiene lugar en dos etapas:

Tiempo

Pasta ------------ fragua ---------------------endurecimiento

PROPIEDADES FSICAS DEL CEMENTO

Fineza : Se determina por el anlisis granulumtrico. Ms del 78% en peso, debe pasar la malla N 200.

Firmeza: Durante y despus de la fragua no aumenta de volumen.

Aparato de Le chatelier .

Peso Especfico :Debe ser superior a 3.10 (el portland blanco hasta 3.07)

ESPECIFICACIONES TCNICAS

P.N. SOL

Finura : Malla N 100 Residuo 5% 2.10% Malla N 200 25% 22.50% Fraguado: Inicio No menos de 30 min 3 h 50 min

Fin 10 h 6 h 10 min Expansin al vapor : Por 5 horas 0 0

Magnesia: No ms de 5% 3.10% Anhdrido sulfrico : No ms de 2% 1.80%

MERCADO

Barril de cemento = 180 kgr. ~ 3.9 p3 = 0.1076 m3

1 bolsa de cemento = 1 p3 = 28.3 l ~ 42.5 kgr (peso neto)

CLASE DE CEMENTO

Prtland normal (P.N.) .- ya descrito.

Supercemento (1912, Europa)

- Fragua lenta, empieza a las 2 horas de iniciado el amasado y termina antes de las 10

horas. - Endurece con mayor velocidad, una vez iniciada la fragua (a los 3 das su resistencia es

50% mayor que la del P.N.) - Se logra: - Con mayor fineza

Mayor resistencia

estructural que va adquiriendo la pasta

con el tiempo

- Prdida de plasticidad o fluidez de la pasta

- Inicio : hasta que pierde parcialmente plasticidad

- Final: hasta que adquiere

consistencia para resistir

determinada presin.

- agujas de Vicat y de

Gillmore.



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- Aumentando la proporcin de almina, o disminuyendo la de la cal y de slice.

Aluminoso

Materia prima : caliza y bauxita. (hidrato alumnico Al2O3.2H2O)

Fragua lenta, comienza a las 2 horas de amasado

Endurecimiento ms rpido que el del Supercemento

Durante la fragua, la temperatura es de alrededor de los 100C

No tiene cal libre, por lo tanto, posee buena firmeza y no ataca al caucho, aluminio, plomo.

Resiste mejor que los P.N. la accin de las aguas selenitosas (que contienen yeso), de las sustancias orgnicas, aceites, lquidos azucarados, etc.

Puzolnico

Es el P.N. que en su fabricacin se ha incorporado como materia prima la Puzolana (se agrega al clincker).

Es ms trabajable.

Su resistencia es menor que la del P.N.

2. ARIDOS (Agregados)

- Materiales inertes que entran en la composicin de los morteros y concretos .

- No experimentan cambios de estructura qumica o mineralgica al fo rmar parte de aquellos compuestos.

ARENAS

- Conjunto de partculas o granos de roca.

- Pueden ser : Naturales : producidas por accin mecnica o qumica natural, acumulada por los ros en estratos aluviales; o que se forman insitu por descomposicin.

Artificiales : producidas por accin mecnica artificial.

Clasificacin

Por su procedencia : - De ro (o dulces)

- De playa de mar ( saladas) - De mina ( de banco)

- De duna Qumica:

- Silceas : las mejores por su pureza y estabilidad qumica. - Granticas : son buenas cuando presentan abundancia de cuarzo; son poco homogneas

y poco alterables. Las arenas, micceas son objecionables (porque las laminillas de mica son blandas y desintegrables).

- Calcreas : son buenas si son suficientemente duras.

- Arcillosas: se usan si la cantidad de arcilla es menor al 6% en peso.

Granulumtrica

a) Para construccin general Arena flor de roca 0.005 - 0.05 mm

Arena fina 0.05 - 0,5 mm Arena media 0.5 - 2.0 mm

Arena gruesa 2.0 - 5.0 mm

Obs : dimetros menores a 0.005 mm corresponden a sedimentos finos terrosos, cienos

y arcillas.



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10

60

b) En concreto de cemento Prtland

Ejm.: de curva granulumtrica

Material fino: si pasa la malla No.4; dimetro efectivo = 10

C.U. (Coef. de uniformidad)

En la figura :

Coef. de uniformidad: G = 0.125 / 0.03 = 4.15 M = 0.04 / 0.01 = 4.00

F = 0.02 / 0.01 = 2.00 efectivo :

G = 0.03 M = 0.01 F = 0.01

En general: - Arena fina 2.2 C.U.

- Arena media 4.2 - Arena gruesa 5.2 mas

(Arena buena: Si tiene hasta 4.5 C.U.)

c) En Ingeniera Sanitaria

Arena muy fina 0.10 efectivo Arena fina 0.20

Arena media 0.30 Arena gruesa 0.40 Arena muy gruesa 0.50

Arena menuda 0.80

d) En Ingeniera del Suelo

Coloides : Partculas ms finas que 0.001 mm

Arcilla : 0.005

Limo : entre 0.005 y 0.05 mm

Arena fina : pasan malla 4 y ret. en la 270

.04 .08 .12 .16 .20 .24

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Abertura de las mallas (pulg)

En p

eso q

ue

pas

an l

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alla



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Propiedades fsicas de las arenas

1. Forma y tamao

En morteros y concretos:

Los granos deben ser duros, compactos y de diferentes tamaos.

Si los granos fueran de iguales dimensiones, son preferibles los redondeados a los de forma alargada (los redondeados a igualdad de tamaos producen mezclas ms

compactas, conteniendo menos vacos).

En morteros :

- Los preparados con arenas finas son menos densos que con arenas gruesas.

Causas : - dificultad que las partculas de arena puedan ser envueltas por las de

cemento del mismo tamao.

- Las arenas finas presentan mayor porcentaje de vacos.

- La forma de los granos influye en la resistencia.

- Los de superficie spera y angulosos se adhieren mejor y dan ms resistencia que los lisos y redondeados.

- Los speros y angulosos necesitan ms agua que los lisos y redondeados para la misma consistencia.

- Los granos en forma de agujas, o lajas no sirven.

2. Peso especfico: 2.50 2.80 (segn su composicin. mineralgica)

Arenas cuarzosas 2.65 Arenas dolomticas 2.65 2.75 prom = 2,65

Arenas calcreas 2.60 2.70

En la prctica : (pesos unitarios) COMPACTA SUELTA

Arena seca 1,400 1,700 kgr/m3 ~ 20% menos Arena hmeda 1,700 1,900 <

% absorcin de la arena : rara vez pasa del 3% % vacos: 25-45 %

Composicin Qumica de las Arenas

En la composicin de las arenas: - Mejores minerales : cuarzo, dolomita, hornblenda.

- Minerales objecionables : mica, talco, pirita de fierro, pizarra, limonita, ocre, hematita, calizas absorbentes.

Sustancias Nocivas en las Arenas

(retardan el fraguado y debilitan la resistencia)

% max. Permisibles :

- Materias movidas por decantacin 3% en peso

- Materias orgnicas 1% - Carbn 1% - lcali, granos sucios, terrones de

arcilla, granos friables, partculas escamosas o laminadas y fragmentos

alargados 5%_ Total = 10%



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Grado de humedad

- Arena seca : corre libremente cuando est apilada. - Arena poco hmeda :1 lit.agua x 30 lit. de arena (2% humedad)

- Arena hmeda :1 lit.agua x 15 lit. de arena (4% humedad) - Arena muy hmeda :1 lit.agua x 10 lit. de arena (6% humedad)

GRAVA

- Fragmentos pequeos de piedra provenientes de rocas disgregadas por la accin de agentes atmosfricos ( ejm.: hielo), y que han sido arrastrados por los ventisqueros o por las corrientes de agua.

- Cada fragmento ha perdido sus aristas vivas y se presenta con formas ms o menos redondeadas.

- Hormign :Grava con abundante proporcin de arena.

Canteras

- Lecho de ros y esteros - Playas de lagos y mares

- Depsitos abiertos en zonas de la poca glacial. - Lechos de antiguos cursos de agua

Especificaciones Tcnicas

- Su composicin mineralgica es semejante al de las arenas - Peso: 1600 a 1700 k/m3 - Entre dimensiones a 1 en forma suelta: 35-40% vacos

Grava de banco bien graduada = 28% vacos (hormign) - Dureza: prueba del molino de los ngeles ( EE.UU.); obtenindose 30% prdida de peso

(pisos de concreto) y 40% prdida de peso (estructuras que no trabajan al frotamiento). Granulometra

- Gravillas 5 10 mm - Grava fina 10 - 20

- Grava media 20 40 - Grava gruesa (balasto, lastre) 40 75 - Cantos rodados ms de 75 mm

Sustancias Nocivas

- Materias removidas por decantacin 1.5% en peso - Materias orgnicas 1

- Carbn 1 - Terrones 0,5

- Segmentos friables 5 - lcalis, grava sucia, fragmentos

alargados, laminados 5

- Esquistos 1 . Total = 15%

Empleo

- Construccin: como agregado grueso en concretos - Caminos: ejecucin de calzadas

- Ferrocarriles: como balasto o lastre - Rellenos

- Etc.

PIEDRA PARTIDA

Material obtenido triturando mecnicamente rocas duras y tenaces.



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Uso: como agregado grueso en la preparacin de concretos.

En concreto armado : , ,1, 1 , 1 En concreto simple : 2, 2 , 3 En concreto ciclpeo: mayor 3

Especificaciones Tcnicas

Peso : 1,450 1500 k/m3 % vacos : 30 55%

3. MORTEROS Y CONCRETOS MORTERO

Da resis. A la masa

Da cuerpo

Aglom. + agr. Fino + H2O mortero (Arena) en cant. mn. (*)

Tarrajeo o revoque: aplicacin de mortero sobre una superficie. (*) Un exceso de agua:

- Retarda la fragua. - Deja poros en la masa al evaporarse

Vol. (mortero) Vol (aglom, y arena)

(debido a los vacos que poseen los componentes)

MORTERO DE YESO Pasta de yeso + arena mortero de yeso - Es poco usado por cuanto :

. La pasta de yeso admite poca arena 1:2, 1:3

. El fraguado del yeso es rpido, no da tiempo al amasado (inicio: 3-4 min; termina

15-20 min). - Alcanzan en un da el 50% de la resistencia mxima, obtenida al mes. - La lechada de yeso slo se usa en blanqueos por su poca resistencia.

MORTERO DE CAL Pasta de cal + arena mortero de cal

Dosificacin (en vol.): 1:3, 1:3

MORTERO DE CEMENTO PORTLAND

Cemento + arena + H2O mortero de Cemento

Mezcla a mano o con mezcladora

Tabla : Para producir 1 m3 de mortero se necesitan :

Dosificacin Cemento (bls.) Arena (m3) (En vol.)

1:1 6:37 0.70 1:2 4.18 0.90

1:3 3.07 1.00

1:4 2.41 1.05 1:5 1.99 1.08

1:6 1.70 1.12 Para producir 1 m3 de pasta se necesita 9.8 bls. Cemento



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Especificaciones Tcnicas Peso Dosific.

1:1 2,320 kg/m3 1:3 2,240

1:4 2,210

Resistencia a la Tensin

A los 7 das la resistencia es 50-66% de la mxima. (3 meses)

Ejm. 1:3 P.N.(EEUU) sol

Resist. Tensin, 7 das 14 kg/cm2 19 kgr/cm2 28 21 26

Resistencia a la Compresin

Ejm.; 1:3 (arena de ottawa)

Muestra conservada 1 da en aire hmedo y 6 das en agua pura 85 kg/cm2

Idem.... 27 das en agua pura 140 Datos

- Para asentar ladrillos:

. Muros portantes 1:5 . Muros de relleno, cercos 1:6

- Para acabados: . Tarrajeo 1:5 cm . Enlucido sobre tarrajeo 0.5 cm

MORTERO BASTARDO

Yeso Cal Arena f.

En Tarrajeos 1 3 4

Cemento Cal Arena

Asentar ladrillos muro portante 1 1/5 3 tabique 1 1 6

CONCRETO DE CEMENTO C0 Armado

+ acero

C A P agua potable Cemento + arena + piedra + H2O C

0 Simple

50%P.gde 0.10 - 0.50

C0 Ciclpeo

- Pasa malla 4

- 30 a 50% del peso de los agr

- grava

. P. partida no ms del 10%

en peso pasar

malla pulg

N4



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Obs.

1. Mejor proporcin granulomtrica para la arena:

Peso mat, que pasa la malla 3/8 100% N 4 95 al 100% 16 45 80%

50 10 30% 100 2 10%

2. En calzadas de concreto slo podr usarse piedra partida, grava o ambos. Todo el

agregado pasar la malla 3 y el 90% malla 2

3. Son dainas las siguientes aguas:

- Las que contienen impurezas

- Las aguas de lluvia (son cidas; Ph 7, por lo que disuelve la cal)

- Las que contengan cloruros sdicos o magnsicos mayor al 1% (el Mg origina dilatacin en la fragua, es decir le quita firmeza al cemento)

- Las aguas selenitosas o yesosas, que contengan ms del 0.3% de SO3 (tambin perjudica la firmeza del cemento al fraguar)

- Las aguas estancadas, que casi siempre tienen apreciable cantidad de materia orgnica. (El concreto se hace poroso por los gases que despide al descomponerse).

- Las aguas calientes (temperaturas mayores a 300C aceleran la fragua, sobre todo en

cementos hidrulicos) - Las aguas muy fras ( retardan la fragua del cemento y pueden llegar a detenerla)

Dosificacin

Un concreto ser ms resistente e impermeable, si :

a = % de cemento : el ms denso

a = densidad : el de mayor porcentaje de cemento

Mtodo de las proporciones arbitrarias (Experimental)

1 : 1 : 2 Muy rico, resistencia excepcional, gran impermeabilidad. 1 : 1.5 : 3 Menos rico

1 : 2 : 4 Buena resistencia, estructuras de concreto armado, cimentaciones sujetas a vibraciones, calzadas de concreto desnudo.

1 : 2.5 : 5 Mediana resistencia, pisos, muros de sostenimiento, estribos de puente,

obras similares. 1 : 3 : 6 Pobre, estructuras sencillas, calzadas de concreto con cubierta asfltica.

1 : 4 : 8 Muy pobre, rellenos de concreto, obras secundarias. Tabla : Materiales para preparar 1 m3 de concreto.

Proporcin Cem. (bls) Arena (m3) Piedra(m3) Agua (lt) 1:2:4 7.0 0.48 0.95 204

Mtodo del Mdulo de Finura

(de Abrams de la Relacin Agua - Cemento)

Postulados :

1. A igualdad de otras circunstancias, la resistencia del concreto depende la RELACION DEL VOLUMEN DE AGUA AL VOLUMEN DE CEMENTO.



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Resumen Materiales de Obra

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