Material de clase Ing. Ligia María Vélez Moreno
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COMPO COM POSI SICI CIÓN ÓN MÍNI MÍNIMA MA DEL CONCRETO
14
1
7
CEMENTO PORTLAND AGREGADOS AGUA
59 ING.LIGIA ING.LI GIA MARÍA VÉLEZ V ÉLEZ MORENO.
AIRE Y ADITIVOS
COMPOSICI COM POSICIÓN ÓN MÁXI MÁXIMA MA DEL CONCRETO
18
3
15
CEMENTO PORTLAND AGREGADOS AGUA
76
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AIRE Y ADITIVOS
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TIPO I: USO COMÚN-PARA OBRAS DE CONCRETO EN GENERAL-100% DE CALOR
GENERADO-%RESISTENCI GENERADO -%RESISTENCIA A 1DIA 100%-28DIAS 100% TIPO II: RESISTENCIA MODERADA A SULFATOS-PARA OBRAS DE CONCRETO EN
CONTACTO CON AGUAS SUBTERRANEAS-80-85% DE CALOR GENERADO%RESISTENCIA 1DIA 75%-28DIAS 90% TIPOIII: ALTA RESISTENCIA INICIAL-PARA OBRAS DE CONCRETO QUE REQUIERAN
PONERSE AL SERVICIO-150% DE CALOR GENERADO-%RESISTENCIA 1DIA 190%28DIAS 100% TIPO IV: MUY BAJO CALOR DE HIDRATACIN-PARA OBRAS DE CONCRETO MASIVO
EJ PRESAS-40-60% DE CALOR GENERADO-%RESISTENCIA 1DIA 55%-28DIAS 75% TIPO V: ALTA RESISTENCIA A SULFATOS-PARA OBRAS DE CONCRETO EN SUELOS-
60-75% DE CALOR GENERADO-%RESISTENCIA GENERADO-%RESISTENCIA 1DIA 65%-28DIAS 85% ING.LIGIA ING.LI GIA MARÍA VÉLEZ V ÉLEZ MORENO.
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ENTRE EL 14%-18% DEL VOLUMEN DE LA MEZCLA FUNCIÓN : HIDRATAR AL CEMENTO PORTLAND, POR MEDIO DE REACCIONES QUIMICAS IMPUREZAS: ALCALIS, ÁCIDOS, MATERIA VEGETAL, ACEITES, AGUAS RESIDUALES, CANTIDADES EXCESIVAS DE LIMO CARACTERISTICAS TÉCNICAS DEL AGUA MEZCLADO: ENSAYO VALOR UNIDAD NORMA COLOR 215 UPC TURBIDEZ 0.95 NTU NTC881 PH 7.74 ASTM D-1293 CLORO RESIDUAL 1 mg/l de CL2 NTC 1623 ALCALINIDAD 30 mg/l de CaCO3 ASTMD1067 DUREZA 25 mg/l de CaCO3 NTC 1604 SÓLIDOS DISUELTOS 75 mg/l ASTM D-1888 SÓLIDOS TOTALES 105 mg/l CONTENIDO DE HIERRO 0.08 mg/l de Fe CONTENIDO DE ALUMINIO0.15 mg/l de Al ING.LIGIA ING.LI GIA MARÍA VÉLEZ V ÉLEZ MORENO.
Ocupa entre el 1% y 3% del volumen de la mezcla, o cuando se incluye aire intencionalmente entre 1% y 7% con aditivos o inclusores de aire.
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Modifican algunas de las propiedades iniciales del concreto, Ejemplo TIPO DESCRIPCIÓN NORMA A Reductores de agua NTC 1299 B Retardantes de fraguado NTC 1299 C Acelerantes de fraguado NTC 1299 D Reductores de agua y retardantes NTC 1299 E Reductores de agua y acelerantes NTC 1299 F Aditivos reductores de agua de alto rango NTC 1299 G Aditivos reductores de agua de alto rango y retardantes NTC1299 Aditivos inclusores de aire NTC 3502 Aditivos minerales ASTM C-618
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POR: Resistencia a la Tiempo de Tamaño máximo Sistema de colocación y compresión fraguado de agregado compactación Apariencia
Durabilidad
Consistencia
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Peso Especifico
Descripción
Mpa
Kg/cm2
Lb/Pul2
Normal Alta Ultra alta
7-42 70-420 1000-6000 42-100 420-1000 6000-14000 Más de 100 Más de 1000 Más de 14000
La resistencia es la capacidad del material de soportar esfuerzos mecánicos compresión, tracción, flexión, cortante y torsión. De los cuales el de compresión esta afectado por:tipo de mezcla, propiedades del agregado, tiempo y calidad del curado. ING.LIGIA ING.LI GIA MARÍA VÉLEZ V ÉLEZ MORENO.
Tipo
Tamaño Máximo mm
Gravilla fina
4.76-19.10
Gravilla común
19.1-38.1
Grava gruesa
38.1-152.4
Usos
Columnas, paredes o elementos estructurales
Estructuras
Pavimentos, presas
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TIPO
DESVIACIÓN TIEMPOS
DESVIACIÓN RESISTENCIA
LENTO 1 A 3.30h DESPUÉS
Hasta 25% más
NORMAL 1 A 1.30h
100% a los 28 días
RAPIDO
Hasta 25% más
1 A 3.3h
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TIPO ADITIVO Retardante Reductor de agua Acelerante
TIPO
PESO ESPECIFICO CONCRETO PESO ESPECIFICO AGREGADO
LIVIANO
2000 Kg./cm3
60-1040 Kg../cm3
NORMAL
2000-2800 Kg../cm3
1300-1600 Kg../cm3
PESADO
Mayor 2800 Kg../cm3
3400-7500 Kg../cm3
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es la capacidad del material de soportar esfuerzos mecánicos compresión, tracción, flexión, cortante y torsión. de los cuales el de compresión esta afectado por: tipo de mezcla, propiedades del agregado, tiempo y calidad del curado RESISTENCIA:
DURABILIDAD: es la capacidad que tiene un material para soportar ataques producidos por sustancias químicas, ambientes marinos, abrasión, ciclos de humedecimiento y secado, congelamiento y deshielo, calentamiento y enfriamiento , y cambios de presión. DENSIDAD: relacionada con las cargas, el peso por masa o volumen de un material se relaciona con el peso especifico de agua como sustancia patrón manejabilidad t erminado de la capa superficial , en el ACABADO: se refiere al terminado concreto es dada por las condiciones de la formaleta, concreto a la vista concreto arquitectónico, o concreto de acabado RELACIÓN AGUA-CEMENTO: condiciona la resistencia, porosidad, manejabilidad y tiempo de fraguado del concreto
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1.RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN EN CILINDROS NTC 673 PREDICCIÓN DE RESISTENCIAS FUTURAS NTC 1513 2.MANEJABILIDAD O FLUIDEZ EN LA MASA DE CONCRETO NTC 111 3. DETERMINACIÓN DE TIEMPO DE FRAGUADO DE MEZCLAS POR MEDIO DE RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN NTC 890 4. DETERM,INACIÓN DE LA EXUDACIÓN DEL HORMIGON NTC NTC 1294 5. DETERMINACIÓN DEL ASENTAMIENTO NTC 396 6. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN EN VIGAS NTC 120 7. RESISTENCIA A LA TRACCIÓN INDIRECTA SOBRE CILINDROS NTC 722 8. RESISTENCIA AL CORTANTE EN VIGAS 9.ENSAYO DE CONTENIDO DE AIRE DE HORMIGON FRESCO NTC 1028/NTC 1032 10.ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y TRACCIÓN INDIRECTA SOBRE NÚCLEOS DE HORMIGONING.LI NTCGIA 889MARÍA VÉLEZ ING.LIGIA V ÉLEZ MORENO.
PROCESOS: ANALITICOS EXPERIMENTALES
PROPORCIONES DE INGREDIENTES
ECONOMIA MANEJABILIDA D RESISTENCIA
SEMIANALITICOS
DURABILIDAD
EMPIRICOS
PESO UNITARIO METODOS: ACI AMERICAN CONCRETE INSTITUTE
ESTABILIDAD VOLUMETRICA
PCA PORTLAND CONCRETE ASOCIATION
APARIENCIA
RNL ROAD NOTE LABORATORY ING.LIGIA ING.LI GIA MARÍA VÉLEZ V ÉLEZ MORENO.
ELEGIR ASENTAMIENTO NTC 396 ELEGIR TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL TMN ESTIMAR EL CONTENIDO DE AIRE NTC 3502 ESTIMAR LA CANTIDAD DE AGUA DE MEZCLADO NTC 3459 ELEGIR LA RELACIÓN AGUA CEMENTO a/c CALCULAR EL CONTENIDO DE CEMENTO VERIFICAR GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS NTC 174
ESTIMAR CONTENIDO AGREGADO GRUESO Y FINO
SI
CUMPLEN
OPTIMIZAR NO GRANULOMETRIA ESTIMAR CONTENIDO DE ARENA Y GRAVA
AJUSTAR LA CANTIDAD DE AGUA POR EL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL AGREGADO AJUSTAR MEZCLAS DE PRUEBA
Concreto El concreto de resistencia normal empleado para fines estructurales puede ser de dos clases: clase 1, con peso volumétrico en estado fresco superior a 22 kN/m³ (2.2 t/m³) y clase 2 con peso volumétrico en estado fresco comprendido entre 19 y 22 kN/m³ (1.9 y 2.2 t/m³).
Resistencia a compresión Los concretos clase 1 tendrán una resistencia especificada, fc’, igual o mayor que 25 MPa (250 kg/cm²). La resistencia especificada de los concretos clase 2 será inferior a 25 MPa (250 kg/cm²) pero no menor que 20 MPa (200 kg/cm²). En ambas clases deberá comprobarse que el nivel de resistencia del concreto estructural de toda construcción cumpla con la resistencia especificada Todo concreto estructural debe mezclarse por medios mecánicos.
Para diseñar se usará el valor nominal, fc*, determinado con la expresión siguiente. fc*=0.8 fc’ El valor fc* se determinó de manera que la probabilidad de que la resistencia del concreto en la estructura no lo alcance es de dos por ciento. Puesto que fc* es una medida de la resistencia del concreto en la estructura, para que sea válida deben cumplirse los requisitos de transporte, colocación, compactación y curado Se hace hincapié en que el proporcionamiento de un concreto debe hacerse para una resistencia media, c f , mayor que la especificada, fc’ , y que dicha resistencia media es función del grado de control que se tenga al fabricar el concreto.
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a) concreto clase 1
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Módulo de elasticidad
Pueden usarse otros valores de Ec que estén suficientemente respaldados por resultados de laboratorio. En problemas de revisión estructural de construcciones existentes, puede aplicarse el módulo de elasticidad determinado en corazones de concreto extraídos de la estructura, que formen una muestra representativa de ella.
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Contracción por secado Para concretos clase 1, la contracción por secado final, εcf, se supondrá igual a 0.001 y para concreto clase 2 se tomará igual a 0.002. Deformación diferida Para concreto clase 1, el coeficiente de d e deformación axial diferida final,
se supondrá igual a 2.4 y para concreto clase 2 se supondrá igual a 5.0. Las cantidades δf y δi son las deformaciones axiales final e inmediata, respectivamente.
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1.7. CONCRETO REFORZADO
El concreto es un material por naturaleza frágil, fuerte en compresión pero débil en tensión y sin ductilidad. Por lo tanto se necesita de un refuerzo para resistir los esfuerzos de tensión que resulten de las cargas que se aplican a un elemento. El acero de refuerzo para el concreto con creto consiste de varillas, alambres, torones y mallas, caracterizados por ser fuertes en tensión y bastante dúctiles, aunque con poca capacidad de soportar cargas en compresión. El objetivo de esta combinación es que el refuerzo absorba las cargas de tensión en tanto que el concreto soporta las cargas de compresión agregando al conjunto una mayor ductilidad.
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Resistencia a la fluencia: capacidad de deformarse en condiciones sucesivas de carga Designación del grado de acero: relacionada con el contenido de carbono Diámetro de la varilla o alambre: en relación con la cantidad de área del acero con la cantidad de área del concreto, su finalidad es la cuantía ING.LIGIA ING.LI GIA MARÍA VÉLEZ V ÉLEZ MORENO.
Ventajas
Los materiales que se emplean en su fabricación son fáciles de encontrar y existen en todas partes del mundo. •Por su plasticidad se le puede dar la forma que se desee. •Mejora su resistencia con el paso del tiempo. Se moldea y endurece a casi cualquier temperatura, incluso bajo agua. •Resiste diversas condiciones ambientales, tiene durabilidad y no se corroe. •Es resistente al fuego (por lo menos hasta 400ºC) y al envejecimiento. •
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Desventajas:
En comparación con otros materiales tiene un alto peso específico. La durabilidad del concreto se ve afectada por muchas variables difíciles de controlar Su baja resistencia a la tracción que se manifiesta en la presencia de grietas. g rietas. Deben usarse formaletas y cimbras para la construcción de elementos de concreto. •Su relativa baja resistencia por unidad de peso o volumen. •Cambios de volumen en el tiempo •
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MEZCLA 1:2:2 1:2:21/2 1:2:3 1:2:31/2 1:2:4 1:21/2:4 1:3:3 1:3:4 1:3:5 1:3:6 1:4:7 1:4:8
CEMENTO Kg. ARENA m3 TRITURADO m3 RESISTENCIA 28 DIAS Kg/cm2 42042 0- 8 1/2 0.670 0.670 220-260 380-7 1/2 0.600 0.760 210-260 350-7 35 0-7 0.550 0.835 200-240 320-6 1/2 0.515 0.900 190-240 300-6 30 0-6 0.475 0.950 180-240 280-5 1/4 0.555 0.890 170-230 300-6 30 0-6 0.715 0.715 150-190 260-5 26 0-5 1/4 0.625 0.835 140-180 230-4 23 0-4 1/2 0.555 0.920 110-140 210-4 21 0-4 0.500 1.000 100-130 17517 5- 3 1/2 0.555 0.975 80-110 16016 0- 3 1/4 0.515 1.025 70-100
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Agentes:
ACIDOS SULFATOS LECHOSIDADES
Efecto
NO RESISTE-SER SATISFACTORIO (IMPERMEABILIDAD) DETERIORO POR SULFATOS DE MAGNESIO Y SODIO LECHOSIDAD O HIDRATACIÓN DEL CEMENTO, DEPOSITO DE CARBONATO DE CALCIO Y LUEGO DESINTEGRACIÓN
OXIDO DE CALCIO Y DE HIDRATACIÓN DE CAL Y DE MAGNESIO SE CONOCE COMO FALTA DE SOLIDEZ MAGNESIO ING.LIGIA ING.LI GIA MARÍA VÉLEZ V ÉLEZ MORENO.
En la actualidad se distinguen tres tipos concretos que utilizan polímeros como material compuesto: 1.Concreto impregnado con polímeros (PIC), el cual es un concreto con cemento Pórtland impregnado con un monómero y seguidamente polimerizado “in situ”. 2. Concreto de cemento Pórtland polimérico (PPCC), es un material premezclado en el cual un monómero o un polímero po límero en fase líquida, en polvo o dispersa, se adiciona a una mezcla de concreto fresco, en seguida se realiza su curado, y de ser necesario, se polimeriza en el sitio. 3. Concreto polimérico (PC), es un material compuesto formado por la mezcla de un monómero y agregados polimerizados. El monómero polimerizado es el cementante del agregado.
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En principio, con la adición de monómeros y polímeros se busca alterar las propiedades del concreto endurecido. Cuando se habla de aditivo, se refiere a adiciones en pequeñas cantidades de polímeros para modificar las propiedades del concreto fresco. Un monómero es una especie molecular molecular que está capacitada para combinarse químicamente con moléculas de igual tipo, o con otros monómeros, para formar un material de alto peso molecular, conocido como un polímero.
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Del mismo modo, un polímero está compuesto de unidades repetidas de monómeros que se unen en una estructura de tipo cadena. El proceso químico a través del cual esa unión tiene t iene lugar se conoce como polimerización. Se habla de homopolimerización cuando se usa un solo tipo de molécula de monómero para formar un polímero y de copolimerización cuando se usan más de una especie química como monómero. Se distinguen dos grandes procesos de polimerización, a saber, la adición y la condensación, pero el proceso puede lograrse de una gran variedad de formas dependiendo de la especie química usada.
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ESCORIA DE FERRONIQUEL COMO AGREGADO PARA CONCRETO ESTRUCTURAL, ELEVA LA RESISTENCIA, DISMINUYE ABSORCIÓN, Y ES RESISTENTE A SULFATOS ADICIÓN MICROSÍLICA Y SUPERPLASTIFICAN SUPERPLASTIFICANTE TE , DISMINUYE LA POROSIDAD Y AUMENTA LA TRABAJABILIDAD ADICIÓN DE CONCRETO RECICLADO , SE UTILIZA EL RECICLADO COMO AGREGADO GRUESO, APTO PARA MAMPOSTERIA ESTRUCTURAL, PROTEGE CANTERAS NATURALES POLIMEROS , NO SE CORROE Y LOS MEJORES RESULTADOS SON CON : CONCRETO LN 2% LATEX NATURAL CONCRETO RA 2% COLBÓN CONCRETO CAPA 1.5% PRODUCTO FABRICADO. ING.LIGIA ING.LI GIA MARÍA VÉLEZ V ÉLEZ MORENO.
Sánchez, D.; Tecnología Tecnología del del concreto concreto y del mortero. Blander Editores, Santafé de Bogotá, 1996. Sánchez, D.; Concretos y morteros certificados certificados – Manejo y control. Asociación Colombiana de Productores de Concierto - ASOCRETO, Santafé de Bogotá, 1996. Waddell, J. y Dobrowolski, J.; Manual para la Construcción con Concreto, Tomo I. McGraw-Hill/
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Interamericana Editores, Tercera Edición, México, 1997. Interamericana Nawy, N.; Concreto Reforzado - Un enfoque básico. Prentice Hall. Beton- Kalender, Ernst & Sohn Verlag, Berlin, 1996. Polymers in concrete; Reported by ACI Committee 548. American Concrete Institute. 1977 Amorocho, C. y Grimaldos, F.; Estudio y análisis de la escoria de ferro–níquel como posible agregado liviano para mezclas de concreto estructural. Proyecto de grado. UIS. 1998
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Arango, J. y Quiñonez, O.; Posible aplicación aplicación del concreto reciclado para su utilización como agregado de concreto estructural. Proyecto de grado. UIS. 1999. García, R. y Roa, J.; Diseño de mezclas de concreto con adición de microsílica y superplastificante para obtener alta resistencia a compresión. Proyecto de grado. UIS. 1998. Vergara, L.; Reatiga, W.; Utilización de polímeros en el mejoramiento de resistencia a la corrosión del concreto. Proyecto de grado. UIS. 2001.
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