Sesión 1 Concreto y Materiales para su elaboración

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 1 de 164 Diplomado en Ingeni eri a Est ructur al Nuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales Diplomado en Ingenieria Estructural Nuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas e Industriales

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Diplomado en Ingenieria Estructural

Nuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas

e Industriales

Diplomado en Ingenieria Estructural

Nuevas Tendencias en Edificaciones Urbanas

e Industriales

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Comportamiento de los Materiales y

sus Posibilidades Estructurales

Ing. Enrique Pasquel C.

Julio-Agosto 2010

Comportamiento de los Materiales ysus Posibilidades Estructurales

Ing. Enrique Pasquel C.

Julio-Agosto 2010

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SESISESIÓÓN 1N 1

EL CONCRETO Y LOS MATERIALES PARAEL CONCRETO Y LOS MATERIALES PARASU ELABORACISU ELABORACIÓÓNN

20 Julio 201020 Julio 2010

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INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN

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CAUSAS DE FALLAS EN LAS ESTRUCTURAS DECAUSAS DE FALLAS EN LAS ESTRUCTURAS DECONCRETOCONCRETO

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OBSERVACIONESOBSERVACIONES

La gestión tecnológica exitosa del concreto en la

obra depende en gran medida de la calidad delproyecto.

La calidad del proyecto está influenciada

fundamentalmente por el diseño estructural, las

especificaciones técnicas y los detalles para la

construcción.

El conocimiento por el diseñador de los materiales

y su empleo en la obra es fundamental en la calidaddel proyecto.

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La raLa raííz tecnolz tecnolóógicagica

nacionaInacionaI enenConcreto y MaterialesConcreto y Materiales

para su elaboracipara su elaboracióónn

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AMERICAN CONCRETE INSTITUTE – ACI - 1904

REGLAMENTO NACIONAL DE CONSTRUCCIONES – Norma E-060 1987

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AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS

NTPS

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Insumos

CementoAgua

AgregadosAditivos

Criterios de aceptación

Diseño de mezclasControl de calidad y Normas

Procesos constructivos

ITEMS CONSIDERADOS POR ELDISEÑADOR EN RELACIÓN ALCONCRETO Y LOS MATERIALES PARA SU ELABORACIÓN

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Materiales para la

elaboración del concreto:

Cemento

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Conceptos básicos

PROPORCIONES TIPICAS ENVOLUMEN ABSOLUTO DE LOS

COMPONENTES DEL

CONCRETO

Aire = 1 % a 3 %

Cemento = 7 % a 15 %

Agua = 15 % a 22 %

Agregados60 % a 75 %

Aditivos = 0.1 % a 0.2 %

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Conceptos BConceptos Báásicos sobre el comportamiento delsicos sobre el comportamiento delcementocemento

Pese a intervenir en tan pequeña proporción su

efecto es determinante en el concreto.

La mayoría de beneficios en el concreto provienen

del cemento.

La mayoría de problemas en el concreto

también provienen del cemento.

La hidratación es un proceso químico que

depende de la humedad, temperatura y tiempo.

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95%

Componente Químico Procedencia Usual

Oxido de Calcio (CaO) Rocas Calizas

Oxido de Sílice (SiO2) Areniscas

Oxido de Aluminio (Al2O3) Arcillas

Oxido de Fierro (Fe2O3) Arcillas, Mineral de Hierro, Pirita

5% Oxidos de Magnesio, Sodio,Minerales Varios

Potasio, Titanio, Azufre,

Fósforo y Manganeso

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OxidoComponente PorcentajeTípico Abreviatura

CaO 61% - 67% C

SiO2 20% - 27% S

Al2O3 4% - 7% A

Fe2O3 2% - 4% F

SO3 1% - 3%

MgO 1% - 5%

K2O y Na2O 0.25% - 1.5%

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a) Silicato Tricálcico (3CaO.SiO2 --> C3S --> Alita 

Resistencia inicial (en la primera semana) y tiene mucha importancia en el calor de hidratación.

b) Silicato Dicálcico (2CaO.SiO2--> C2S --> Belita 

Define la resistencia a largo plazo y tiene incidencia menor en el calor de hidratación.

c) Aluminato Tricálcico (3CaO.Al2O3) --> C3A

Con silicatos condiciona fraguado violento actuando como catalizador  

yeso (3% - 6%) .Responsable resistencia a los sulfatos  Sulfoaluminatos expansivos.

d) Alumino-Ferrito Tetracálcico (4CaO.Al2O3.Fe2O3-->C4AF--Celita 

Velocidad de hidratación y secundariamente en el calor de hidratación.

a) Silicato Tricálcico (3CaO.SiO2 --> C3S --> Alita 

Resistencia inicial (en la primera semana) y tiene mucha importancia en el calor de hidratación.

b) Silicato Dicálcico (2CaO.SiO2--> C2S --> Belita 

Define la resistencia a largo plazo y tiene incidencia menor en el calor de hidratación.

c) Aluminato Tricálcico (3CaO.Al2O3) --> C3A

Con silicatos condiciona fraguado violento actuando como catalizador  

yeso (3% - 6%) .Responsable resistencia a los sulfatos  Sulfoaluminatos expansivos.

d) Alumino-Ferrito Tetracálcico (4CaO.Al2O3.Fe2O3-->C4AF--Celita 

Velocidad de hidratación y secundariamente en el calor de hidratación.

COMPOSICIÓN DEL CEMENTO PORTLAND

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e) Oxido de Magnesio (MgO)

Componente menor, > 5%  problemas expansión en la pasta hidratada y endurecida.

f) Oxidos de Potasio y Sodio (K2O,Na2O-->Alcalis)Reacciones químicas con ciertos agregados, solubles en agua  florescencias con agregados calcáreos.

g) Oxidos de Manganeso y Titanio (Mn2O3,TiO2).- 

Coloración, resistencia a largo plazo pero en menor orden.

e) Oxido de Magnesio (MgO)

Componente menor, > 5%  problemas expansión en la pasta hidratada y endurecida.

f) Oxidos de Potasio y Sodio (K2O,Na2O-->Alcalis)Reacciones químicas con ciertos agregados, solubles en agua  florescencias con agregados calcáreos.

g) Oxidos de Manganeso y Titanio (Mn2O3,TiO2).- 

Coloración, resistencia a largo plazo pero en menor orden.

COMPOSICIÓN DEL CEMENTO PORTLAND

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Si Al2O3/Fe2O3 ≤ 0.64 : 

C3S = 4.071CaO - 7.6SiO2 - 6.718Al2O3 - 1.43Fe2O3 - 2.852SO3 

C2S = 2.867SiO2 - 0.7544C3S 

C3A = 2.65Al2O3 - 1.692Fe2O3 

C4AF = 3.04Fe2O3 

Si Al 2O3/Fe2O3 ≥ 0.64 se forma (C4AF+C2AF) y se calcula: 

(C4AF+C2AF) = 2.1Al2O3 + 1.702Fe2O3 

y en cuyo caso el Silicato Tricálcico se calcula como: 

C3S = 4.071CaO - 7.6SiO2 - 4.479Al2O3 - 2.859Fe2O3 - 

2.852SO3 

Si Al2O3/Fe2O3 ≤ 0.64 : 

C3S = 4.071CaO - 7.6SiO2 - 6.718Al2O3 - 1.43Fe2O3 - 2.852SO3 

C2S = 2.867SiO2 - 0.7544C3S 

C3A = 2.65Al2O3 - 1.692Fe2O3 

C4AF = 3.04Fe2O3 

Si Al 2O3/Fe2O3 ≥ 0.64 se forma (C4AF+C2AF) y se calcula: 

(C4AF+C2AF) = 2.1Al2O3 + 1.702Fe2O3 

y en cuyo caso el Silicato Tricálcico se calcula como: 

C3S = 4.071CaO - 7.6SiO2 - 4.479Al2O3 - 2.859Fe2O3 - 

2.852SO3 

FORMULAS DE BOGUE 

(ASTM C-150 - Composición Potencial) : 

FORMULAS DE BOGUE FORMULAS DE BOGUE 

(ASTM C (ASTM C - - 150 150 - - Composici Composici ó ó n Potencial) : n Potencial) : 

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Mecanismo de hidratación del Cemento 

Mecanismo de hidrataci Mecanismo de hidrataci ó ó n del n del 

Cemento Cemento 

⇒ Fraguado Inicial ( Caso Junta fría ) ⇒ Fraguado Inicial ( Caso Junta fría ) 

⇒ Estado Plástico ⇒ Estado Plástico 

⇒ Endurecimiento ⇒ Endurecimiento 

⇒ Fraguado Final ⇒ Fraguado Final 

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Desarrollo del Calor de hidratación 

vs. Tiempo 

Desarrollo del Calor de hidrataci Desarrollo del Calor de hidrataci ó ó n n 

vs. Tiempo vs. Tiempo 

MINUTOS  HORAS  DIAS 

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Estructura del cemento hidratado Estructura del cemento hidratado Estructura del cemento hidratado 

⇒ Poros de gel ⇒ Poros de gel 

⇒ Gel de cemento ⇒ Gel de cemento 

Agua sobrante ⇒

Agua sobrante 

⇒ Poros capilares ⇒ Poros capilares 

⇒ Cemento sin hidratar ⇒ Cemento sin hidratar 

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MODELO DE TREVAL POWERS

ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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POROSDE GEL

GEL DE CEMENTO HIDRATANDOSE

ESQUEMA DEPOROSCAPILARES

AGUA SOBRANTE EN POROS CAPILARES

ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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Estructura del cemento hidratado Estructura del cemento hidratado Estructura del cemento hidratado 

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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

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Resistencia en compresión vs Relación Agua/Cemento

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

Relación Agua/cemento en peso

   R  e  s   i  s   t  e  n  c   i  a  e  n  c  o  m  p  r  e

  s   i   ó  n   f   ´  c  e  n   k  g   /  c  m   2

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Estructura de Hidratación de la pasta vs Relación Agua/Cemento

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9

Relación Agua/Cemento

   P  o  r  c  e  n   t  a   j  e

Cemento Hidratado Cemento sin hidratar Poros capilares Agua de hidratación Agua Sobrante

á óC bC t báá i b l ii b l ióó

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Conceptos básicos sobre relación 

Agua/cemento e hidratación 

Conceptos b Conceptos b á á sicos sobre relaci sicos sobre relaci ó ó n n 

Agua/cemento e hidrataci Agua/cemento e hidrataci ó ó n n 

⇒ Para A/C alta sobra agua de hidratación y todo el cemento se hidrata.

⇒ Para A/C alta sobra agua de hidratación y todo el cemento se hidrata.

Para A/C < 0.42 queda cemento sin hidratar 

Para A/C < 0.42 queda cemento sin hidratar 

⇒ Para A/c = 0.42 no sobra agua de hidratación 

⇒ Para A/c = 0.42 no sobra agua de hidratación 

⇒ Influencia en el curado!! ⇒ Influencia en el curado!! 

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Tipos de Cemento : Los Estándar o no 

mezclados ASTM C-150 

Tipos de Cemento : Los Est Tipos de Cemento : Los Est á á ndar o no ndar o no 

mezclados ASTM C mezclados ASTM C - - 150 150 

⇒ Tipo II : Mediana Resistencia Sulfatos, calor moderado, f´c lento.

⇒ Tipo II : Mediana Resistencia Sulfatos, calor moderado, f´c lento.

⇒ Tipo I : Uso general, alto calor, f´c rápido ⇒ Tipo I : Uso general, alto calor, f´c rápido 

⇒ Tipo III : Alto calor, f´c muy rápido, baja resistencia sulfatos.

⇒ Tipo III : Alto calor, f´c muy rápido, baja resistencia sulfatos.

⇒ Tipo IV : Muy bajo calor, f´c muy lento ⇒ Tipo IV : Muy bajo calor, f´c muy lento 

⇒ Tipo V : Muy resistente sulfatos bajo calor,f´c muy lento 

⇒ Tipo V : Muy resistente sulfatos bajo calor,f´c muy lento 

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Desarrollo de la resistencia en compresión en % de la resistencia a 28 días

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

200%

Tipo I

Tipo II

Tipo III

Tipo IV

Tipo V

28días 90días 180días 1año 2 años 5 años7días 14días 21días

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Desarrollo del calor de hidratación vs tiempo para cementos estandard

0

20

40

60

80

100

120

   C  a   l   o   r   í  a   s  p   o

   r  g   r  a  m

   o   d   e   c   e  m   e   n   t   o

Tipo I

Tipo II

Tipo IIITipo IV

Tipo V

14días 28días 1 año1día 3días 7días 90días 180días

CEMENTOS ADICIONADOS ASTM C 595

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⇒ Tipo IP : Uso general, hasta 15 % a 40% puzolana.Menor calor, f´c después 28 días 

⇒ Tipo IP : Uso general, hasta 15 % a 40% puzolana.Menor calor, f´c después 28 días 

⇒ Tipo IPM : Uso general, hasta 15% puzolana. Menor calor, f´c después 28 días 

⇒ Tipo IPM : Uso general, hasta 15% puzolana. Menor 

calor, f´c después 28 días 

⇒ Tipo MS : Mediana resistencia a sulfatos, hasta 25% 

escoria, menor calor, f´c después 28 días 

⇒ Tipo MS : Mediana resistencia a sulfatos, hasta 25% 

escoria, menor calor, f´c después 28 días 

⇒ Tipo ICo : Uso general, hasta 30% filler calizo.

Menor calor, f´c después 28 días 

⇒ Tipo ICo : Uso general, hasta 30% filler calizo.

Menor calor, f´c después 28 días 

CEMENTOS ADICIONADOS ASTM C-595

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Requisi tos químicos standard ASTM C -150 para cementos

Desc ripción Tipo I Tipo IA Tipo I I Tipo I IA

SiO2 , % m ínim o ----- ----- 20.00 20.00

Al2O3 , % m áximo ----- ----- 6.00 6.00

Fe2O 3 , % m áximo ----- ----- 6.00 6.00

MgO , % m áxim o 6.00 6.00 6.00 6.00

SO3, % máx imo

Cuando C3A es m enor o igual a 8% 3.00 3.00 3.00 3.00

Cuando C3A es m ayor a 8% 3.50 3.50 N/A N/A

Pérdidas por ignición , % m áximo 3.00 3.00 3.00 3.00

Residuos insolubles , % m áximo 0.75 0.75 0.75 0.75

C3A , % m áximo ----- ----- 8.00 8.00

Requisi tos químicos o pcionales( C3S + C3A ) , % m áximo ----- ----- 58.00 58.00

Alcal is , ( Na2O + 0.658 K2O ) , % m áximo 0.60 0.60 0.60 0.60

Desc ripción Tipo I I I Tipo I I IA Tipo IV Tipo V

Fe2O 3 , % m áximo ----- ----- 6.50 -----

MgO , % m áxim o 6.00 6.00 6.00 6.00

SO3, % máx imo

Cuando C3A es m enor o igual a 8% 3.50 3.50 2.30 2.30Cuando C3A es m ayor a 8% 4.50 4.50 N/A N/A

Pérdidas por ignición , % m áximo 3.00 3.00 2.50 3.00

Residuos insolubles , % m áximo 0.75 0.75 0.75 0.75

C3S , % m áximo ----- ----- 35.00 -----

C2S , % m áximo ----- ----- 40.00 -----

C3A , % máximo 15.00 15.00 7.00 5.00

[C4AF + 2(C3A )] o (C4AF + C2F ) , % m áximo ----- ----- ----- 25.00

Requisi tos químicos o pcionalesC3A , % máximo pa ra mediana resistencia asulfatos

8.00 8.00 ----- -----

C3A , % m áximo para al ta resistencia a sulfatos 5.00 5.00Alcal is , ( Na2O + 0.658 K2O ) , % m áximo 0.60 0.60 0.60 0.60

Requisitos físicos standard ASTM C-150 para cementos

Descripción Tipo I Tipo IA Tipo II Tipo IIA

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Descripción Tipo I Tipo IA Tipo II Tipo IIA

Contenido de aire en % ( máximo , mínimo ) (12,N/A)

(22,16) (12,N/A)

(22,16)

Fineza con turbidímetro en m2/Kg ( mínimo ) 160 160 160 160

Fineza por permeabilidad de aire en m2/Kg (min) 280 280 280 280

Expansión en autoclave 0.80 0.80 0.80 0.80

Resistencia en compresión en Mpa

A 3 días 12.40 10.00 10.30 8.30A 7 días 19.30 15.50 17.20 13.80

Fraguado inicial Gillmore mínimo en minutos 60 60 60 60

Fraguado final Gillmore máximo en minutos 600 600 600 600

Fraguado inicial Vicat mínimo en minutos 45 45 45 45

Fraguado final Vicat máximo en minutos 375 375 375 375

Requisitos físicos opcionales

Fraguado falso (penetración final ) % mínimo 50 50 50 50

Calor de hidratación máximo a 7 días en cal/gr 70 70

Calor de hidratación máximo a 28 días en cal/gr 58 58

Resistencia en compresión mínima a 28 días(Mpa)

27.60 27.60 27.60 27.60

Descripción Tipo III Tipo IIIA Tipo IV Tipo V

Contenido de aire en % ( máximo , mínimo ) (12,N/A)

(22,16) (12,N/A)

(12,N/A)

Fineza con turbidímetro en m2/Kg ( mínimo ) 160 160

Fineza por permeabilidad de aire en m2/Kg (min) 280 280

Expansión en autoclave 0.80 0.80 0.80 0.80

Resistencia en compresión en Mpa

A 1 día 12.40 10.00A 3 días 24.10 19.30 8.30A 7 días 6.60 15.20A 28 días 20.70

Fraguado inicial Gillmore mínimo en minutos 60 60 60 60

Fraguado final Gillmore máximo en minutos 600 600 600 600

Fraguado inicial Vicat mínimo en minutos 45 45 45 45

Fraguado final Vicat máximo en minutos 375 375 375 375

Requisitos físicos opcionales

Fraguado falso (penetración final ) % mínimo 50 50 50 50

Calor de hidratación máximo a 7 días en cal/gr 60

Calor de hidratación máximo a 28 días en cal/gr 70Expansión con sulfatos a 14 días, % máximo 0.04

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47 de 164

Las FLas Fáábricasbricas

de Cementode Cemento

en elen el

PerPerúú

CementosSelva

CementosPacasmayo

CementosLima

CementoAndino

CementosYura

CementosSur 

(*) Cemento Caliza Inca

(*)

Los Cementos Nacionales

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Los Cementos Nacionales(7 Tipos y 26 productos diferentes)

Fabricante Ubicación de la Fábrica Tipos de cemento que producen

Cementos Lima S.A.

47.2%

Lima Tipo I (Sol I), Tipo II (SolII), Tipo IP (Atlas)

(3 Productos)

Cemento Andino S.A.20.0%

Tarma - Junín Tipo I (Andino I), Tipo II(Andino II),Tipo V (Andino V), Tipo IPM (Andino IPM)(4 Productos)

Yura S.A.11.0%

Yura - Arequipa Tipo I (Yura I), Tipo II (Yura II), Tipo V (YuraV)Tipo IP (Yura IP),Tipo IPM (Yura IPM)(4 Productos)

Cemento Pacasmayo S.A.16%

Pacasmayo - La Libertad Tipo I (Pacasmayo I), Tipo II(Pacasmayo II),Tipo V (Pacasmayo V), Tipo IP (Pacasmayo IP),Tipo IMS (Pacasmayo MS), Tipo ICo(Pacasmayo ICo) (6 Productos)

Cementos Sur S.A.3.0%

Juliaca - Puno Tipo I (Rumi I), Tipo II (Rumi II), Tipo V (Rumi V)Tipo IP (Rumi IP) (4 Productos)

Cementos Selva S.A.

2.8%

Rioja – San Martín Tipo I (Selva I), Tipo II(Selva II), Tipo V (Selva V),

Tipo IP (Selva IP), Tipo ICo (Selva ICo) (5Productos)

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! EL COMPORTAMIENTO DE UN TIPO DECEMENTO ES DIFERENTE EN FUNCION DEL

FABRICANTE NO FUNCIONAN IGUALPARA UNA MISMA MEZCLA COSTO-

BENEFICIO DIFERENTE !

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FASES MINERALOGICAS DEL CEMENTO TIPO ICEMENTOS LIMA

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

   S  e   t  -   0   0

   O  c   t  -   0   0

   N  o  v   I  -   0   0

   N  o  v   I   I  -   0   0

   D   i  c   I  -   0   0

   D   i  c   I   I  -   0   0

   E  n  e   I  -   0   1

   E  n  e   I   I  -   0   1

   F  e   b   I  -   0   1

   F  e   b   I   I  -   0   1

   M  a  r   I  -   0   1

   M  a  r   I   I  -   0   1

   A   b  r   I  -   0   1

   A   b  r   I   I  -   0   1

   M  a  y   I  -   0   1

   M  a  y   I   I  -   0   1

   J  u  n   I  -   0   1

   J  u  n   I   I  -   0   1

   J  u   l   I  -   0   1

   A  g  o   I  -   0   1

   A  g  o   I   I  -   0   1

   S  e   t   I  -   0   1

PERIODO QUINCENAL DE PRODUC CION

C3S

C2S

C3A

C4AF

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RESISTENCIA A LA COMPRESION A DIFERENTES EDADES

CEMENTO TIPO I ,CEMENTOS LIMA

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

   S   e   t  -   0   0

   O   c   t  -   0   0

   N   o  v   I  -   0   0

   N   o

  v   I   I  -   0   0

   D

   i   c   I  -   0   0

   D   i   c   I   I  -   0   0

   E   n

   e   I  -   0   1

   E   n

   e   I   I  -   0   1

   F   e

   b   I  -   0   1

   F   e

   b   I   I  -   0   1

   M  a   r   I  -   0   1

   M  a

   r   I   I  -   0   1

   A   b   r   I  -   0   1

   A   b

   r   I   I  -   0   1

   M  a  y   I  -   0   1

   M  a

  y   I   I  -   0   1

   J  u

   n   I  -   0   1

   J  u

   n   I   I  -   0   1

   J

  u   l   I  -   0   1

   A  g

   o   I  -   0   1

   A  g

   o   I   I  -   0   1

   S   e   t   I  -   0   1

PERIODO QUINCENAL DE PRODUCCION

24 HORAS

3 DIAS

7 DIAS

28 DIAS

FASES M INERALOGICAS D EL CEMENTO TIPO V

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FASES M INERALOGICAS D EL CEMENTO TIPO V

CEMENTO ANDI NO

0 . 0 0

1 0 . 0 0

2 0 . 0 0

3 0 . 0 0

4 0 . 0 0

5 0 . 0 0

6 0 . 0 0

P E R I O D O QU I N C E N A L D E P R O D U C C I O N

C3S

C2S

C3A

C4AF

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RESIS TENCIA A LA COMPRES ION A DIFERENTES EDADES

DEL CEMENTO T IPO V,CEMENTO ANDINO

1 00

1 25

1 50

1 75

2 00

2 25

2 50

2 75

3 00

P E R I O D O Q U I N C E N A L D E P R O D U CC I O N

3 DIAS

7 DIAS

NORMAS ASTM SOBRE CEMENTO

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Normas Aplicables :

ASTM C-150 Cementos estándard sin

adiciones : Tipo I, II, V

ASTM C-595 Cementos adicionados: TipoIP, IPM, IMs, ICo

ASTM C-1157 Por desempeño

GU,HE,MS,HS,MH,LH

! OJO con la Norma que se especifica¡

¿ Como elegir el tipo de cemento ?

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¿ Como elegir el tipo de cemento ?

1) Donde vamos a construir?

2) En que condición de exposiciónvamos a construir?

3) Que tipo de estructura y/o queproceso constructivo vamos a usar?

1) Donde vamos a construir?

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El medio ambiente y las condiciones deservicio afectan de manera sustancial el

comportamiento del concreto

1) Donde vamos a construir?

1) Donde vamos a construir?

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En clima cálido : Cemento con bajo calor dehidrataciónMenor a mayorV, IP,II,IPM,IMs,ICo,I

1) Donde vamos a construir?

En clima frío : Cemento con alto calor dehidrataciónMenor a mayor

I, II,IPM,IMs,Ico,V

El concepto que prima es el clima y suinfluencia en el concretoManejo del calor de

hidratación

2) En que condición de exposición vamos a construir?

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Ambiente marino : Cloruros + sulfatosMás

resistente a menos resistenteIP,V, IPM,II,IMs,Ico,I

) q p

Suelo con sulfatos : Más resistente a menosresistente

V,IP,II,IPM,IMs,Ico,I

El concepto que prima es resistencia a la

agresividad química

3)Que tipo de estructura y/o que proceso constructivovamos a usar ?

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Vaciados de gran volumen y poca área dedisipación de calor : Más favorable a menos

favorableV,IP,II, IPM,IMs,Ico,I

vamos a usar ?

Desencofrado rápido : Más favorable a menosfavorable

I,IPM,II,IMs,ICo,IP,V

El concepto que prima es desarrollo de

resistencia y calor de hidratación

¿ Como elegir finalmente el tipo de cemento ?Prioridades

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Prioridades

II) Donde vamos a construir? Temporal y afecta sólo mientras se

construye

I) En que condición de exposición

vamos a construir?Permanente

III) Que tipo de estructura y/o queproceso constructivo vamos a usar ?

Temporal y afecta sólo mientras seconstruye

IV) Que cemento es el disponible en la

zona ? Tipo Costo

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Realidades del mercado del 

cemento y el concreto en nuestro medio 

Realidades del mercado del Realidades del mercado del 

cemento y el concreto en cemento y el concreto en nuestro medio nuestro medio 

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63 de 164

   2

   0   0   8

   2

   0   0   9

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Perú

Distribución aproximada de la producción anual de

l P ú j 2009

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cemento en el Perú en porcentaje - 2009

15%4%3%

59%

19%

Concreto Premezclado Usos varios en minasConcreto por contratistas formales Concreto informalAlbañílería y acabados

Distribución aproximada de la producción anual de

t l P ú t j 2009

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66 de 164

concreto en el Perú en porcentaje - 2009

19%4%

77%

Concreto Premezclado Contratistas formales

Concreto informal

Distribución aproximada de la producción

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67 de 164

p p

de concreto en el Perú - 2009

23%

77%

Concreto Formal Concreto Informal

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La industria de laconstrucción informal

es la que consume lamayor cantidad de

cemento y concreto.

REALIDADES DEL MERCADO DEL CEMENTO

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⇒ No se conocen a fondo las propiedades y variaciones de los cementos en el tiempo por falta de estadística.

⇒ No se conocen a fondo las propiedades y variaciones de los cementos en el tiempo por falta de estadística.

⇒ No siempre se emplea el cemento mas adecuado para el trabajo a ejecutar, sino que se usa el disponible.

⇒ No siempre se emplea el cemento mas adecuado para el trabajo a ejecutar, sino que se usa el disponible.

⇒ Se trabaja el concreto sin usar aditivos con las limitaciones derivadas del Tipo de cemento utilizado .

⇒ Se trabaja el concreto sin usar aditivos con las limitaciones derivadas del Tipo de cemento utilizado .

REALIDADES DEL MERCADO DEL CEMENTO

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Por la ubicación geográfica de las fábricas,se da una 

suerte de monopolio regional en la producción, debiendo el usuario común y corriente consumir necesariamente el cemento que se elabora en su zona, con muy poca opción de utilizar cementos de otra procedencia por el costo adicional en fletes.

El control de calidad depende exclusivamente de los fabricantes.

No es usual que suministren certificados de calidad a los consumidores medianos o pequeños, y la mayor parte del mercado no lo exige.

Por la ubicación geográfica de las fábricas,se da una 

suerte de monopolio regional en la producción, debiendo el usuario común y corriente consumir necesariamente el cemento que se elabora en su zona, con muy poca opción de utilizar cementos de otra procedencia por el costo adicional en fletes.

El control de calidad depende exclusivamente de los fabricantes.

No es usual que suministren certificados de calidad a los consumidores medianos o pequeños, y la mayor parte del mercado no lo exige.

REALIDADES DEL MERCADO DEL CEMENTO

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No tienen la costumbre de suministrar información 

periódica sobre aspectos básicos, como la variación del desarrollo de la resistencia en el tiempo, uniformidad de las propiedades físicas y químicas, características de las puzolanas que emplean en los cementos mezclados,

estadísticas de los controles interlaboratorios que realizan, etc.

Los fabricantes tienen mucha experiencia en la 

elaboración y control de calidad del cemento, pero ninguno la tiene en la aplicación práctica de este material en la producción de concreto (recientemente han incursionado en la industria del premezclado o productos 

de concreto)

No tienen la costumbre de suministrar información 

periódica sobre aspectos básicos, como la variación del desarrollo de la resistencia en el tiempo, uniformidad de las propiedades físicas y químicas, características de las puzolanas que emplean en los cementos mezclados,

estadísticas de los controles interlaboratorios que realizan, etc.

Los fabricantes tienen mucha experiencia en la 

elaboración y control de calidad del cemento, pero ninguno la tiene en la aplicación práctica de este material en la producción de concreto (recientemente han incursionado en la industria del premezclado o productos 

de concreto)

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Materiales para laelaboración del concreto:

Agregados

Conceptos básicos

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PROPORCIONES TIPICAS ENVOLUMEN ABSOLUTO DE LOS

COMPONENTES DELCONCRETO

Aire = 1 % a 3 %

Cemento = 7 % a 15 %

Agua = 15 % a 22 %

Agregados60 % a 75 %

Aditivos = 0.1 % a 0.2 %

Conceptos BConceptos Báásicos sobre elsicos sobre elcomportamiento de los agregadoscomportamiento de los agregados

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p g gp g g

Representan las ¾ partes de la mezcla deconcreto por lo que pese a ser su comportamientopasivo, influyen significativamente.

Contrarrestan en cierta medida varios delos problemas originados por el cemento.

Además de sus características físicas, influye laforma y distribución de partículas.

Características Físicas Caracter Caracter í í sticas F sticas F í í sicas sicas 

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http://slidepdf.com/reader/full/sesion-1-concreto-y-materiales-para-su-elaboracion 75/164Análisis Granulométrico An An á á lisis Granulom lisis Granulom é é trico trico 

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“Representación numérica de 

la distribución volumétrica de partículas por tamaños” 

“ “ Representaci Representaci ó ó n num n num é é rica de rica de 

la distribuci la distribuci ó ó n volum n volum é é trica de trica de part part í í culas por tama culas por tama ñ ñ os os ” ” 

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¿Con qué se mide el tamaño de 

un agregado? 

¿¿Con qu Con qu é é se mide el tama se mide el tama ñ ñ o de o de 

un agregado? un agregado? 

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5.3.- Tamices standard ASTM.

DENOMINACION ABERTURA EN ABERTURA EN

DEL TAMIZ PULGADAS MILIMETROS

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DEL TAMIZ PULGADAS MILIMETROS

3” 3 75

1 1/2” 1.5 37.5

3/4” 0.75 19

3/8” 0.375 9.5

No 4 0.187 4.75

No 8 0.0937 2.36

No 16 0.0469 1.18

No 30 0.0234 0.59

No 50 0.0117 0.295

No 100 0.0059 0.1475

No 200 0.0029 0.0737

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Tama Tama ñ ñ o M o M á á ximo : ximo : 

Menor tama Menor tama ñ ñ o de tamiz por el que pasa la o de tamiz por el que pasa la totalidad del agregado (100%) totalidad del agregado (100%) 

Tama Tama ñ ñ o M o M á á ximo Nominal : ximo Nominal : 

- Menor tama Menor tama ñ ñ o de tamiz por el que pasa la o de tamiz por el que pasa la 

mayor parte del agregado (no menos del 85%) mayor parte del agregado (no menos del 85%) - - Mayor tama Mayor tama ñ ñ o de tamiz que tiene el primer o de tamiz que tiene el primer 

retenido (15% o menos).retenido (15% o menos).

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Gradación de la Curva Gradación de la Curva 

Agregado Fino 

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GRANULOMETRIA

PESO % % %

MALLA RETENIDO RETENIDO RETENIDO PASANTE

EN GR. ACUMUL. ACUMUL.

3" 0.0 0.0 100.02 1/2" 0.0 0.0 100.0

2" 0.0 0.0 100.0

1 1/2" 0.0 0.0 100.0

1" - 0.0 0.0 100.0

3/4" - 0.0 0.0 100.0

1/2" - 0.0 0.0 100.0

3/8" - 0.0 0.0 100.0# 4 49.1 4.1 4.1 95.9

# 8 239.5 20.2 24.3 75.7

# 16 219.7 18.5 42.8 57.2

# 30 226.5 19.1 61.9 38.1

# 50 213.4 18.0 79.9 20.1

# 100 117.4 9.9 89.8 10.2

FONDO 121.5 10.2 100.0 0.0

MODULO

TOTAL 1,187.1 100.0 FINEZA 3.03

Curva Granulométrica de la arena 

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10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

3" 21/2" 2" 11/2" 1" 3/4" 1/2" 1" 4 8 16 30 50 100 200

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

 % R E T E N I  D  O

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

 % R E T E N I  D  O

2"3" 21/2 11/2" 1" ¾” ½” 3/8" 4 8 16 30 50 100 200

LIMITES ASTM C-33PARA AGREGADOFINO

Agregado Grueso 

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GRANULOMETRIA

MALLA PESO % % %RETENIDO RETENIDO RETENIDO PASANTE

EN GR. ACUMUL. ACUMUL.

3" 0.0 0.0 100.02 1/2" 0.0 0.0 100.0

2" 0.0 0.0 100.01 1/2" 0.0 0.0 100.01" 0.0 0.0 100.0

3/4" 0.0 0.0 100.01/2" 2686.7 42.2 42.2 57.83/8" 1915.5 30.1 72.3 27.7# 4 1652.3 26.0 98.3 1.7

# 8 73.8 1.2 99.5 0.5FONDO 32.9 0.5 100.0 0.0

MODULO

TOTAL 6361.20 100.0 FINEZA 6.70

Curva Granulométrica de la piedra 

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

3" 21/2" 2" 11/2" 1" 3/4" 1/2" 1" 4 8 16 30 50 100 200

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

 % R E T E N 

I  D 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

 % R E T E N 

I  D  O

2"3"21/2" 11/2" 1" 3/4 1/2" 3/8" No 4 No 8 No 16 No 30 No 50 No 100 No 200

LIMITES PARAHUSO # 67

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Requisito Granulometrico ASTM C-33 para Agregado 

Grueso 

63 mm 50 mm 37.5 mm 25.0 mm 19 mm 9.5 mm

(2 1/2 pulg) (2 pulg) (1 1/2 pulg) (1 pulg) (3/4 pulg) (3/8 pulg)

1 90 mm A 37.5 mm (3 1/2pulg a 1 1/2 pulg)

100 90 a 100 - 25 a 60 - 0 a 5 - - - -

2 63 mm a 37.5 mm (2 1/2 - - 100 90 a 100 35 a 70 0 a 15 - 0 a 5 - -

HUSO TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL PORCENTAJE QUE PASA POR LOS TAMICES NORMALIZADOS

100 mm (4pulg)

90 mm(31/2 pulg)

75 mm (3pulg)

12.5 mm (1/2pulg)

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pulg a 1 1/2 pulg)

3 50 mm a 25,0 mm (82 pulg a1 pulg)

- - - 100 90 a 100 35 a 70 0 a 15 - 0 a 5 -

357 50 mm a 4.75 mm (2 pulg aNnno 4)

- - - 100 95 a 100 - 35 a 70 - 10 a 30 -

4 37.5 mm a 19,0 mm (1 1/2pulg a 3/4 pulg)

- - - - 100 90 a 100 20 a 55 0 a 15 - 0 a 5

467 37.5 mm a 4.75 mm (1 1/2 aNno 4)

- - - - 100 95 a 100 - 35 a 70 - 10 a 30

5 25 mm a 12.5 mm (1 pulg a1/2 pulg)

- - - - - 100 90 a 100 20 a 55 0 a 10 0 a 5

56 25.0 mm a 9.5 mm (1 pulg a3/8 pulg)

- - - - - 100 90 a 100 40 a 85 10 a 40 0 a 15

57 25.0 mm a 4.75 mm (1 pulga No4)

- - - - - 100 95 a 100 - 25 a 60 -

6 19.0 mm a 9.5 mm (3/4 pulga 3/8 pulg)

- - - - - - 100 90 a 100 20 a 55 0 a 15

67 19.0 mm a 4.75 mm (3/4pulg a No4)

- - - - - - 100 90 a 100 - 20 a 55

8 9.5 mm a 2.36 mm (3/8 pulga No 8)

- - - - - - - - 100 85 a 100

89 9.5 mm a 1.18 mm (3/8 pulga No 16)

- - - - - - - - 100 90 a 100

9 4.75 mm a 1.18 mm (No4 aNo16)

- - - - - - - - - 100

7 12.5 mm a 4.75 mm (1/2

pulg a No4)

- - - - - - - 100 90 a 100 40 a 70

FIG. 5.5 CARACTERISTICAS FISICAS Y GRANULOMETRICAS DE ARENA PARA CONCRETO

MUESTRA : ARENA PARA CONCRETO FECHA : 07/10/93PROCEDENCIA : CANTERA HOSPICIO TECNICO : V. RAMOS

GRANULOMETRIA CARACTERISTICAS FISICAS

MALLA PESO % % % MODULO DE FINEZA 2.82RETENIDO RETENIDO RETENIDO PASANTE TAMAÑO MAXIMO N/A

EN GR ACUMUL ACUMUL PESO ESPECIFICO 2 66 / 3

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EN GR. ACUMUL. ACUMUL. PESO ESPECIFICO 2.66 gr/cm33" 0.0 0.0 100.0 IMPUREZAS ORGANICAS NO HAY

2 1/2" 0.0 0.0 100.0 % HUMEDAD 0.62" 0.0 0.0 100.0 % ABSORCION 0.7

1 1/2" 0.0 0.0 100.0 % MATERIAL < # 200 1.2 (lavado)

1" 0.0 0.0 100.0 % ABRASION a 5003/4" 0.0 0.0 100.0 REVOLUCIONES N/A1/2" 0.0 0.0 100.0 % ARCILLA Y PARTICULAS3/8" 0.0 0.0 100.0 DESMENUZABLES NO HAY# 4 24.0 2.3 2.3 97.7 % PARTICULAS LIGERAS 0.7# 8 187.3 17.6 19.9 80.1 % DESGASTE a 5 ciclos con

# 16 185.8 17.5 37.4 62.6 SO4Na2 1.34# 30 195.8 18.4 55.8 44.2 REACTIVIDAD ALCALINA# 50 178.7 16.8 72.7 27.3

# 100 221.9 20.9 93.5 6.5 OTROS :# 200 58.6 5.5 99.1 0.9

< # 200 9.9 0.9 100.0 0.0 PESO UNITARIO SUELTO : 1,667 Kg/m3

MODULO PESO UNITARIOTOTAL 1,062.0 100.0 FINEZA 2 .8 2 C OM PA CT AD O : 1 ,7 94 K g/m 3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

TAMICES STANDARD ASTM

   %

    P   A   S   A   N   T   E

3" 21/2" 2" 11/2" 1" 3/4" 1/2" 1" 4 8 16 30 50 100 200

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

10

  O

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

TAMICES STANDARD ASTM

   %    P

   A   S   A   N   T   E

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

 % R E T E N I  D  O

LIMITES ASTM C-33

PARA ARENA

2"3" 21/2" 11/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" No 4 No 8 No 16 No 30 No 50 No 100 No 200

Informe de 

Laboratorio 

MODULO DE FINEZAMODULO DE FINEZAMODULO DE FINEZA

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1. Concepto general para arena y piedra 

2. Duff Abrams     1925 

3. Suma de % retenidos acumulativos hasta 

el tamiz # 100 dividido entre 100 

4. Proporcional al promedio logarítmico del tamaño de partículas.

5. Granulometrías con igual M.F. Producen mezclas similares en f´c, trabajabilidad y cantidad de agua.

1. Concepto general para arena y piedra 

2. Duff Abrams     1925 

3. Suma de % retenidos acumulativos hasta 

el tamiz # 100 dividido entre 100 

4. Proporcional al promedio logarítmico del tamaño de partículas.

5. Granulometrías con igual M.F. Producen mezclas similares en f´c, trabajabilidad y cantidad de agua.

IMPORTANCIA DEL MODULO DE FINEZA TOTAL

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Todas las mezclas deconcreto tienen agregado

global con Tamaño

Máximo 1” , Módulo deFineza Total = 5.8300 kg de cemento por m3

y relación A/C=0.545

Referencia : Investigación de L. Pálotas – Budapest, Hungría 1933 citada en

Concrete : Making Materials por Sandor Popovics – USA 1979

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MF(P+A) en Peso = %P x MFP + % A x MFA

Superficie Específica Superficie Espec Superficie Espec í í fica fica 

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1. Nos permite comprender la relación entre los agregados y la pasta de cemento.

2. Es el área superficial total de las partículas de agregados referida al volumen o peso absoluto. Se expresa en cm 2  /gr o cm 2  / cm 3 .

3. El agregado fino siempre tiene una superficie específica alta, en cambio el correspondiente al agregado grueso es bastante baja.

1. Nos permite comprender la relación entre los agregados y la pasta de cemento.

2. Es el área superficial total de las partículas de agregados referida al volumen o peso absoluto. Se expresa en cm 2  /gr o cm 2  / cm 3 .

3. El agregado fino siempre tiene una superficie específica alta, en cambio el correspondiente al agregado grueso es bastante baja.

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Area Superficial Area Area Superficial Superficial 

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13.5 pulg. cuadradas(866 mm2)

   1  -   1   /   2   ”

   (   3   8  m  m   )

27 pulg. cuadradas(1732 mm2)

   3   /   4   ”

   (   1   9  m  m   )

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1” Agregado 3/8” Agregado Combinado

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Agua necesaria

Para Llenar vacios

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ELABORACION DE ESPECIFICACIONES TECNICASSOBRE AGREGADOS

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Norma Aplicable :

ASTM C-33 Requisitos de arena y

piedra a emplearse en concreto

!Observación muy importante de la normaASTM C-33 ¡

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101 de 164

“Los agregados que incumplan uno ovarios de los requerimientos de la norma,podrán emplearse si el proveedordemuestra que se puede obtener

concreto que cumpla con los requisitosde resistencia y durabilidadespecificados”.

Requisitos Granulométricos para agregado fino y límites para sustancias perjudiciales 

en agregado fino y grueso según ASTM C-33

Requisitos Granulom Requisitos Granulom é é tricos para agregado tricos para agregado 

fino y l fino y l í í mites para sustancias perjudiciales mites para sustancias perjudiciales 

en agregado fino y grueso segen agregado fino y grueso segúún ASTM Cn ASTM C--3333

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en agregado fino y grueso según ASTM C-33 en agregado fino y grueso seg en agregado fino y grueso seg ú ú n ASTM C n ASTM C -  33 33 

TamizStandard

LímitesTotales

Descripción AgregadoFino

Agregado Grueso

% acumpasante

( % ) ( % )

3/8” 100 1) Lentes de arcilla y partículas

desmenuzables.

3 2.0 a 10.0 (c)

# 4 95 a 100 2) Material menor que la malla # 200 3.0 a 5.0 (a) 1.0(g)

# 8 80 a 100 3) Carbón y lignito 0.5 a 1.0 (b) 0.5 a 1.0 (d)

# 16 50 a 85 4) Partículas ligeras ( G< 2.4 ) ----- 3.0 a 8.0 (e)

# 30 25 a 60 5) Suma de 1), 3), y 4) ----- 3.0 a 10.0 (f)

# 50 10 a 30 6) Abrasión ----- 50

# 100 2 a 10 7) Desgaste con Sulfato de Na 10 12

8) Desgaste con Sulfato de Mg 15 18

Requisitos Límites para sustancias perjudiciales

NOTAS NOTAS NOTAS 

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a) 3% para concretos sujetos a abrasión y 5% para los demás. Si se trata de arena proveniente de chancado y el material  <  #200 no es arcilla, los límites 

pueden subirse a 5% y 7%.

b) 0.5% cuando la apariencia del concreto es importante y 1% para el resto.

c) 2% y 3% para concreto arquitectónico en clima severo y moderado, 3% para losas y pavimentos expuestos a humedecimiento, 5% en estructuras interiores 

y 10% en zapatas y columnas interiores.

d) 0.5 % en concreto al exterior, 1% en el resto.

e) 3% en concreto arquitectónico, 5% en concreto a la intemperie, 8 % en el resto.

f) 3% y 5% para concreto estructural en clima severo y moderado, 7% en concreto a la intemperie, 10% en el resto.

g) Este límite puede incrementarse a 1.5% si el material <  #200 no es arcilla o si el agregado fino tiene un % <  #200 inferior al límite permisible, en cuyo caso el límite se calculará usando la fórmula L=1+[(P)/(100-P)](T-A), donde L es el 

nuevo límite, P 

a) 3% para concretos sujetos a abrasión y 5% para los demás. Si se trata de arena proveniente de chancado y el material  <  #200 no es arcilla, los límites 

pueden subirse a 5% y 7%.

b) 0.5% cuando la apariencia del concreto es importante y 1% para el resto.

c) 2% y 3% para concreto arquitectónico en clima severo y moderado, 3% para losas y pavimentos expuestos a humedecimiento, 5% en estructuras interiores 

y 10% en zapatas y columnas interiores.

d) 0.5 % en concreto al exterior, 1% en el resto.

e) 3% en concreto arquitectónico, 5% en concreto a la intemperie, 8 % en el resto.

f) 3% y 5% para concreto estructural en clima severo y moderado, 7% en concreto a la intemperie, 10% en el resto.

g) Este límite puede incrementarse a 1.5% si el material <  #200 no es arcilla o si el agregado fino tiene un % <  #200 inferior al límite permisible, en cuyo caso el límite se calculará usando la fórmula L=1+[(P)/(100-P)](T-A), donde L es el 

nuevo límite, P 

Minerales, rocas y materiales sintéticos que pueden ser potencialmente reactivos 

con los álcalis del cemento

Minerales, rocas y materiales sint Minerales, rocas y materiales sint é é ticos ticos 

que pueden ser potencialmente reactivos que pueden ser potencialmente reactivos 

con loscon los áálcalis del cementolcalis del cemento

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Andesitas Pizarras Opalinas Dolomitas Calcíticas

Argillitas Filitas Calizas Dolomíticas

Ciertas Calizas y Dolomitas Cuarcita Dolomitas de grano fino

Calcedonia Cuarzosa

Cristobalita Riolitas

Dacita Esquistos

Vidrio Volcánico Pizarras Silicias y ciertas

Gneiss Granítico Vidrio Silíceo, Sintético y

Opalo Tridimita

REACCION REACCION

con los álcalis del cemento con los con los á á lcalis del cemento lcalis del cemento 

CONDICIONES :

Mineral reactivo

Alto contenido deÁlcalis > 0.6%

Humedad relativay temperaturaElevadas(>80%y35ºC)

Tiempo no menorDe 5 años

CONDICIONES :

Mineral reactivo

Alto contenido deÁlcalis > 0.6%

Humedad relativay temperaturaElevadas(>80%y35ºC)

Tiempo no menorDe 5 años

Efectos en la Durabilidad Reacción Alcalí-Sílice Efectos en la Durabilidad Reacci Efectos en la Durabilidad Reacci ó ó n n Alcal Alcal í í - - S S í í lice lice 

Efecto de ASR en la Durabilidad del ConcretoEfecto de ASR en la Durabilidad del Concreto

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Efecto de ASR en la Durabilidad del ConcretoEfecto de ASR en la Durabilidad del Concreto

La reacción Álcali-Sílice(ASR) afecta todo tipo de

estructuras e implica comoprincipal contribución deseñal de socorro a millares deestructuras de concreto enNorte América

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http://slidepdf.com/reader/full/sesion-1-concreto-y-materiales-para-su-elaboracion 107/164Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ del

cemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ delcemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ delcemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ delcemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

Mecanismo ASRMecanismo ASR

ReacciReaccióónn alcalialcali--SSí í licelice

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Los OH-, NA+ , K+ delcemento atacan el SiO2

del agregado.

Formación del gel alcali-

silice.

El gel absorbe el agua y

se expande.

Se producen fisuras..

EFECTO DE DURABILIDADEFECTO DE DURABILIDAD –– REACCIREACCIÓÓN ALCALIN ALCALI--SILICESILICE

Requisitos para la expansión del ASR

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Silice Reactivo

HumedadSuficiente

SuficienteAlcali

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 FIG. 5.3 Gráfico para evaluar Reactividad Potencial a los álcalis

( Método químico ASTM C-289 )

600

700FIG. 5.3 Gráfico para evaluar Reactividad Potencial a los álcalis

( Método químico ASTM C-289 )

550

600

650

700

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0

100

200

300

400

500

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Cantidad Sc - Sílice Disuelto ( milimoles por

Cantidad Rc - Reducción en

( milimoles por litro

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

Cantidad Sc - Sílice Disuelto ( milimoles por

Cantidad Rc - Reducción en

( milimoles por litro

Agregados ConsideradosReactivos

Agregadosconsiderado potencialmentreactivo 

Agregados Considerados

1 2.5 5.0 7.5 10 25 50 75 100 250 500 750 1000 2500

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Complementarios para concretos con f´c ≥≥≥≥ a 210 kg/cm2 Indice de espesor :

REQUISITOS PARTICULARES DE LA NTP 400.037

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137 de 164

≤≤≤≤ 50 para agregados naturales

≤≤≤≤ 35 para agregados chancados Valor de impacto (alternativo a abrasión) : ≤≤≤≤ 30 % para cualquier agregado

Opcionales : Concretos con humedad y agregados potencialmente

reactivos Cementos con álcalis (Na2O+0.658K2O) < 0.6%

Equivalente de arena en concretos con f´c≥≥≥≥

210 kg/cm2: ≥≥≥≥ 75% en concreto para pavimentos ≥≥≥≥ 65% en cualquier otro concreto

Análisis Granulométrico del agregado global – NTP 400.037

ANEXO NTP 400.037- Informativo

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138 de 164

Tamaño máximo nominalTamiz

37,5 mm (1 ½ pulg) 19,9 mm (3/4 pulg) 9,5 mm (3/8 pulg)50 mm (2 pulg) 10037,5 mm (1 ½ pulg) 95 a 100 10019,0 mm (3/4 pulg) 45 a 80 95 a 10012,5 mm (1/2 pulg) 1009,5 mm (3/8 pulg) 95 a 100

4,75 mm (No. 4) 25 a 50 35 a 55 30 a 652,36 mm (No. 8) 20 a 501,18 mm (No. 16) 15 a 40600 µm (No. 30) 8 a 30 10 a 35 10 a 30300 µm (No. 50) 5 a 15150 µm (No. 100) 0 a 8* 0 a 8* 0 a 8**Incrementar 10% para finos de roca triturada

Límite recomendado para el contenido de cloruros solubles en agua en los áridos (A)

ANEXO NTP 400.037- Informativo

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p g

Tipo de hormigónPorcentaje de la masa del total de áridos

contenidos en el hormigón (concreto) (%)Hormigón (concreto) simple 0,15

Hormigón (concreto) armado 0,06Hormigón (concreto) pretensado 0,03

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AGREGADOS MARGINALES AGREGADOS MARGINALES AGREGADOS MARGINALES 

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CARACTERISTICAS DE AGREGADOS USADOS EN 

LOS CONOS DE LIMA

CARACTERISTICAS DE CARACTERISTICAS DE 

AGREGADOS USADOS EN AGREGADOS USADOS EN 

LOS CONOS DE LIMALOS CONOS DE LIMA

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Canteras abastecedoras de Agregados en Lima 

Canteras abastecedoras de Canteras abastecedoras de 

Agregados en Lima Agregados en Lima 

Agregado fino Agregado fino Agregado fino Agregado Grueso Agregado Grueso Agregado Grueso 

⇒ La Gloria ⇒ La Gloria 

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⇒ San Martín 

⇒ La Molina 

⇒ Cerro Camote 

⇒ Arena de Río 

⇒ Trapiche 

⇒ No identificada 

⇒ San Martín 

⇒ La Molina 

⇒ Cerro Camote 

⇒ Arena de Río 

⇒ Trapiche 

⇒ No identificada 

Lurín ⇒ Los Primos 

⇒ Higuchi 

⇒ Jicamarca 

⇒ San Martín 

⇒ Piedra del Río 

⇒ Ancón 

⇒ Limatambo 

Lurín ⇒ Los Primos 

⇒ Higuchi 

⇒ Jicamarca 

⇒ San Martín 

⇒ Piedra del Río 

⇒ Ancón 

⇒ Limatambo 

Caracteristicas de Agregados usados en los conos de Lima 

Caracteristicas Caracteristicas de Agregados usados en de Agregados usados en 

los conos de Lima los conos de Lima 

Especificaciones de los Agregados ASTM C-33Resultado

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N°Muestras = 20 / Fecha = Agosto - Setiembre 2 001N°Muestras = 20 / Fecha = Agosto - Setiembre 2 001

Tipo Ensayo Limites

16 cumplen

hasta 6.27%

Huso 56 - Huso 5

hasta 12%5%

Max. 4283 p.p.m.

Agregado Grueso

Agregado FinoModulo de fineza

Pasante Malla # 200

Abrasion (Los Angeles)

Pasante Malla # 200

Granulometría

Granulometría

1300 p.p.mSales solubles totales Todas cumplen

Todas cumplen

1%

50%

Resultado

Sales solubles totales 1300 p.p.m

2.3 - 3.1

9 cumplen

2.64 - 3.65

Materiales para la

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Materiales para la

elaboración del concreto:

Agua

Funciones principales del agua de mezcla Funciones principales del agua de mezcla 

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1. Reaccionar con el cemento para hidratarlo.

2. Actuar como lubricante para contribuir 

a la trabajabilidad del conjunto.

3. Procurar la estructura de vacíos necesaria en la pasta para que los 

productos de hidratación tengan espacio para desarrollarse.

1. Reaccionar con el cemento para hidratarlo.

2. Actuar como lubricante para contribuir 

a la trabajabilidad del conjunto.

3. Procurar la estructura de vacíos necesaria en la pasta para que los 

productos de hidratación tengan espacio para desarrollarse.

LLí í mites permisibles para agua de mezcla mites permisibles para agua de mezcla 

Unidad NTP 339.088 ASTM 1602-04

1. Residuos sólidos totales ppm 5,000 50,000

Características Limite permisible

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2. Sulfatos solubles ( Ión SO4 ) ppm 600 3,000

3. Cloruros solubles ( Ión Cl- ) ppm 1,000 500 -1,000

4. Ph 5 a 8

5. Alcalinidad ( NaHCO3 ) ppm 1,000

6. Alcalis (NaO2 + 0.628 K2O) ppm 500

7. Materia Orgánica ppm 3

8. f'c en cilindros % 90

9. Diferencia tiempo de Fragua H:min 1:00 - 1:30

OPCIONAL

OBLIGATORIO

1. AGUA POTABLE : 

   No requiere ninguna prueba 

1. AGUA POTABLE : 

   No requiere ninguna prueba 

Tipos de Agua Posibles de Usarse y Frecuencia de Verificación 

ASTM C 1602-04 

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2. AGUA NO POTABLE : 

Prueba de desempeño : f’c y Tiempo de fragua c/3 meses y 4/año 

3. AGUA DE LAVADO DE EQUIPO DE MEZCLADO Y TRANSPORTE : Control basado en medición diaria de densidad : 

< 1.01 Prueba de desempeño c/6meses y 2/año y Opcionales c/6 meses 

1.01 a 1.03 Prueba de desempeño mensual y Opcionales c/6 meses 

> 1.03 Prueba de desempeño semanal y Opcionales c/6meses 

2. AGUA NO POTABLE : 

Prueba de desempeño : f’c y Tiempo de fragua c/3 meses y 4/año 

3. AGUA DE LAVADO DE EQUIPO DE MEZCLADO Y TRANSPORTE : Control basado en medición diaria de densidad : 

< 1.01 Prueba de desempeño c/6meses y 2/año y Opcionales c/6 meses 

1.01 a 1.03 Prueba de desempeño mensual y Opcionales c/6 meses 

> 1.03 Prueba de desempeño semanal y Opcionales c/6meses 

An An á á lisis qu lisis qu í í micos de agua de varias fuentes micos de agua de varias fuentes 

en el Per en el Per ú ú 

San Juan de Planta Sub suelo zona Agua de riego

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1) Solidos en suspensión 260 ppm 500 ppm 28 ppm 5,000 ppm

2) Materia orgánica 27 ppm 3 ppm.

3) Alcalinidad (NaHCO3) 20 ppm 25 ppm 12 ppm 186 ppm 1,000 ppm

4) Sulfato ( Ión SO4 ) 156 ppm 133 ppm 34 ppm 150 ppm 600 ppm

5) Cloruros ( Ión Cl ) 197 ppm 45 ppm 33 ppm 141 ppm 1,000 ppm

6) pH 7.8 7.9 7.9 7.5 5 a 8

Requisito

NTP 339.088Descripción

San Juan de

MirafloresLima

Planta

La AtarjeaLima

Sub suelo zona

AeropuertoJuliaca Puno

Agua de riego

Proyecto MajesArequipa

Observaciones sobre el agua para Observaciones sobre el agua para 

concreto en el Per concreto en el Per ú ú 

En la práctica no existe un patrón definitivo en cuanto a las limitaciones en composición química que debe tener el agua de mezcla ya

En la práctica no existe un patrón definitivo en cuanto a las limitaciones en composición química que debe tener el agua de mezcla ya

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química que debe tener el agua de mezcla, ya 

que incluso aguas no aptas para el consumo humano sirven para preparar concreto y por otro lado depende mucho del tipo de cemento y las 

impurezas de los demás ingredientes.Las normas nacionales son conservadoras y es relativamente fácil su cumplimiento.

Fuera de los centros urbanos más poblados,todavía las fuentes de agua natural se mantienen relativamente puras.

química que debe tener el agua de mezcla, ya 

que incluso aguas no aptas para el consumo humano sirven para preparar concreto y por otro lado depende mucho del tipo de cemento y las impurezas de los demás ingredientes.

Las normas nacionales son conservadoras y es relativamente fácil su cumplimiento.

Fuera de los centros urbanos más poblados,todavía las fuentes de agua natural se mantienen relativamente puras.

Observaciones sobre el agua para Observaciones sobre el agua para 

concreto en el Per concreto en el Per ú ú 

Salvo aguas contaminadas por relaves mineros o desagües cloacales, no hay normalmente problema en conseguir agua apta para usarse

Salvo aguas contaminadas por relaves mineros o desagües cloacales, no hay normalmente problema en conseguir agua apta para usarse

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problema en conseguir agua apta para usarse 

en la producción y curado de concreto.

Los efectos más perniciosos de aguas de mezcla con impurezas son : retardo en el 

endurecimiento, reducción de resistencia,manchas en el concreto endurecido,eflorescencias, etc.

No emplear especificaciones foráneas para agua potable y aplicarlas para agua a utilizarse en concreto.

problema en conseguir agua apta para usarse 

en la producción y curado de concreto.

Los efectos más perniciosos de aguas de mezcla con impurezas son : retardo en el 

endurecimiento, reducción de resistencia,manchas en el concreto endurecido,eflorescencias, etc.

No emplear especificaciones foráneas para agua potable y aplicarlas para agua a utilizarse en concreto.

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EL AIRE Y LAESTRUCTURA DE 

VACIOS EN ELCONCRETO 

EL AIRE Y LAESTRUCTURA DE 

VACIOS EN ELCONCRETO 

Tipos de aire dentro del concreto

Aire Atrapado

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Aire Incorporado

Contenido de aire vs T.M.

Slump

3/8” 1/2” 3/4” 1” 11/2” 2” 3” 4”

1” 2” 207 199 190 179 166 154 130 113

Concreto s in Aire incorporado

Tamaño máximo de agregado

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1” a 2” 207 199 190 179 166 154 130 113

3” a 4” 228 216 205 193 181 169 145 124

6” a 7” 243 228 216 202 190 178 160 -----

% Aireatrapado 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2

1” a 2” 181 175 168 160 150 142 122 107

3” a 4” 202 193 184 175 165 157 133 119

6” a 7” 216 205 197 184 174 166 154 -----

Normal 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1

Moderada 8 5.5 5 4.5 4.5 4 3.5 3

Extrema 7.5 7 6 6 5.5 5 4.5 4

% de Aire incorporado en función del gr ado de exposición

Concreto con aire incorporado

Contenido de aire vs Resistencia

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Tamaño Máximo Nominal de Agregado

3/8 in. 1/2 in. 3/4 in. 1 in. 1-1/2 in. 2 in. 3 in.

Contenido de aire recomendado para diferentes condicionesde exposición

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(9.5 mm) (12.5 mm) (19 mm) (25 mm) (37.5 mm) (50 mm) (75 mm)

Exposición Contenido de aire (%)

Normal 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5

Moderada 6.0 5.5 5.0 4.5 4.5 4.0 3.5

Severa 7.5 7.0 6.0 6.0 5.5 5.0 4.5

Tolerancia en contenido de aire = ± 1.5 %

Fuentes de Fluctuaciones en el contenido de aire

ANTES DE USO EN OBRAANTES DE USO EN OBRA

GradaciónGradación dede loslos agregadosagregados

CambiosCambios enelenel CementoCemento

EN OBRA

AdiciónAdición dede aguaagua

AdiciónAdición dede aditivoaditivo

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CambiosCambios en elen el CementoCemento

Adiciones MineralesAdiciones Minerales

TemperaturaTemperaturadeldel ConcretoConcreto

VariacionesVariaciones de Slumpde Slump DosisDosis dede incorporadorincorporador dede aireaire

SecuienciaSecuiencia dede MezcladoMezclado

ContaminaciónContaminación

AdiciónAdición dede aditivoaditivo

AdiciónAdición dede pigmentospigmentos

AdiciónAdición dede fibrasfibras

TécnicaTécnica dede compactacióncompactación

EquipoEquipo dede mediciónmedición dede airairdescalibradodescalibrado

BombeoBombeo

ProcedimientoProcedimientodedecolocacióncolocación

TIPOS DE MEDICION DE AIRE INCORPORADO

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Efecto de laTemperatura deConcreto en elContenido de

Aire

Efecto del

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Efecto deltiempo de

mezclado en

el contenidode aire

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Efecto delTiempo de

Vibrado en elContenido deAire

Efecto del Bombeo en el Contenido de Aire

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CONTROL DEL AGUA EN OBRA

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¿Preguntas?

FIN