CARLOS MARIO QUINTANA PICON

INGENIERO CIVIL

ESP. EN GERENCIA DE PROYECTOS

ESP. EN INTERVENTORIA DE OBRS

El concepto moderno que encierra la definicin de concreto muestra que es una mezcla de cemento, agregados, agua, aire y aditivos, que una vez endurecida tiene la caracterstica de resistir esfuerzos mecnicos y de ser durable a las acciones agresivas del medio ambiente.

Hasta hace poco tiempo se consideraba que el concreto era tan solo una mezcla de cemento, agregados y agua, que luego de endurecida resista esfuerzos de compresin. Hoy en da, se acepta que el concreto tiene aire y que se le aaden aditivos(material diferente al cemento, agregados y agua).

CONCRETO

Como la pasta de cemento o simplemente pasta, se conoce a la mezcla de agua y cemento. En ocasiones se acostumbra a denominar a la pasta de cemento como matriz, termino muy utilizado por aquellas personas dedicadas al estudio de concreto.

PASTA DE CEMENTO

Este material es la mezcla de agua y cemento, pero donde el agua participa en gran proporcin; es decir, una pasta muy diluida.

LECHADA

A la mezcla de pasta, arena y aire, a la que se conoce como mortero. Dado que el mortero contiene cemento, agua, parte de agregado (arena), aire y eventualmente aditivos, hay quienes optan por denominarlo como micro mortero.

MORTERO

70% de Agregados

15% de Agua

12% de Cemento

3% de Aire

Porcentaje aproximado en volumen

de los componentes del concreto.

Cemento Portland

Agregados: Fino

: Grueso

Agua

Componentes del Concreto

Es un aglomerante hidrulico y proviene de la calcinacin hasta la fusin incipiente de materiales calcreos y arcillosos y posterior molienda muy fina del Clinker que es el material resultante de la calcinacin, con una pequea adicin de yeso, menor al 1% del peso total. El cemento posee la propiedad que al mezclarlo con agua forma una pasta aglomerante, que unido a los agregados y a medida que transcurre el tiempo va aumentando su resistencia y volvindose ms rgida.

Cemento Portland

Los tipos de cemento que existen son Los tradicionales: Cementos Portland. Tipo I, Tipo II, Tipo III, Tipo IV y Tipo V.

Tipo I

Tipo II

Tipo III

Tipo IV

Tipo V

Tipos de Cemento

Tambin existen los Cementos Portland Adicionados que se les llama as porque contienen pequeos porcentajes de otros materiales denominados ADICIONES (puzolanas, escorias, caliza, etc).

Esta incorporacin contribuye a mejorar las propiedades del concreto. Entre ellos tenemos:

Cementos Portland Puzolnicos: Tipo IP, Tipo IPM y Tipo P

Cementos Portland de escoria: Tipo IS, Tipo ISM y Tipo S

Cementos Portland compuesto: Tipo ICo

El tipo de cemento corriente y que comnmente se vende en los depsitos. Es el destinado para la construccin de obras de concreto en general y al que no se le exigen propiedades especiales.

Tambin se le conoce como cemento gris.

Cemento Portland Tipo 1

Tiene la caracterstica de resistir ataques no muy fuertes (moderados) de los sulfatos y desarrollar bajo calor de hidratacin. Estas propiedades hace que sea aconsejable para estructuras subterrneas sujetas a la accin del nivel fretico con concentraciones no muy altas de sulfatos; tambin se puede utilizar en estructuras de masa considerable como muros de contencin, donde se prevea un moderado desarrollo de calor de hidratacin.

Cemento Portland Tipo 2

Desarrolla altas resistencias iniciales por lo que se aconseja utilizarlo en obras donde se requiera quitar las formaletas rpidamente o cuando la estructura debe estar en servicio lo mas pronto posible. Tambin se recomienda para climas fros por cuanto las bajas temperaturas tienden a retrasar los procesos de hidratacin. Es ideal para estructuras prefabricadas y concretos pres esforzados.

Cemento Portland Tipo 3

El cemento Portland tipo IV se utiliza cuando por necesidades de la obra, se requiere que el calor generado por la hidratacin sea mantenido a un mnimo. El desarrollo de resistencias de este tipo de cemento es muy lento en comparacin con los otros tipos de cemento. Los usos y aplicaciones del cemento tipo IV estn dirigidos a obras con estructuras de tipo masivo, como por ejemplo grandes presas.

La hidratacin inicia en el momento en que el cemento entra en contacto con el agua; el endurecimiento de la mezcla da principio generalmente a las tres horas, y el desarrollo de la resistencia se logra a lo largo de los primeros 30 das, aunque ste contina aumentando muy lentamente por un perodo mayor de tiempo.

Cemento Portland Tipo 4

Presenta alta resistencia al ataque por sulfatos, por tanto su uso es casi imprescindibles en estructuras con suelos yesiferos(sulfato de calcio) o sujetas a la accin de residuos industriales o materia orgnica con concentraciones altas de sulfatos.

Cemento Portland Tipo 5

Es el mismo portland tipo 1 pero con la diferencia que no contiene hierro, magnesio ni manganeso, que son los que le dan el color gris al cemento.

Cemento Portland Blanco

Los agregados por su tamao generalmente se dividen en dos grupos: Agregado fino y Agregado grueso.

Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaos de partcula que pasan la malla N. 4 (4.75 mm) y los agregados gruesos consisten en grava o agregado triturado y son aquellas partculas retenidas en la malla No. 4 (4.75 mm). El tamao mximo de agregado que se emplea comnmente es el de 19 mm o el de 25 mm.

Agregados

Existen muchas propiedades que deben cumplir los agregados, tales como propiedades fsicas y mecnicas, asimismo propiedades trmicas, morfolgicas, etc.

A continuacin detallamos alguna de ellas:

Propiedades Mecnicas: Densidad, Dureza y Adherencia

Propiedades Fsicas: Granulometra, Peso unitario suelto y varillado,

Peso especfico, Contenido de humedad y Porcentaje de absorcin.

Propiedades de los Agregados

Granulometra

Peso Unitario

Peso Especfico

Contenido de Humedad

Capacidad de Absorcin

Ensayos de los Agregados

El agua es un elemento indispensable en la elaboracin de la mezcla de concreto ya que sirve para la hidratacin del cemento y el desarrollo de sus propiedades. Esta agua debe cumplir ciertos requisitos para que no sea perjudicial al concreto.

Casi cualquier agua natural que sea potable y que no tenga sabor u olor pronunciado, se puede utilizar para producir concreto.

Agua

La pasta tiene cuatro grandes funciones en el concreto:

a. Contribuir a dar las propiedades requeridas al producto endurecido. b. Separar las partculas de agregado. c. Llenar los vacos entre las partculas de agregado y adherirse fuertemente a ellas. d. Proporcionar lubricacin a la masa cuando sta an no ha endurecido.

FUNCIONES DE LA PASTA

Las propiedades de la pasta dependen de: a. Las propiedades fsicas y qumicas del cemento.

b. Las proporciones relativas de cemento y agua en la mezcla. c. El grado de hidratacin del cemento, dado por la efectividad de la combinacin qumica entre ste y el agua.

PROPIEDADES DE LA PASTA

Manejabilidad

Tiempo de Fraguado

Segregacin

Exudacin

Propiedades del Concreto en estado Fresco

La manejabilidad o trabajabilidad es una propiedad del concreto fresco que se define como su capacidad para ser colocado, compactado adecuadamente y para ser terminado sin segregacin ni exudacin; la manejabilidad va asociado al termino plasticidad, definido como la propiedad del concreto fresco que le permite dejarse moldear y cambiar lentamente si se saca del molde

Manejabilidad

1El contenido del agua de secado, es el principal factor que

influye en la manejabilidad del concreto; se expresa en kg o litros por m3 del concreto.

2La fluidez de la pasta, debido a que para una cantidad determinada de pasta y de agregado, la plasticidad de la mezcla depender de las proporciones de cemento y agua en la pasta.

3El contenido de aire, bien sea naturalmente atrapado o adicionado, aumenta la manejabilidad de la mezcla porque sus burbujas actan como balineras de los agregados permitiendo su movilidad.

4La buena gradacin de los agregados.

Los factores que influyen en la trabajabilidad son:

5los agregados gruesos con partculas planas y alargadas o de forma cubica con superficie rugosa, disminuyen la manejabilidad de la mezcla.

6Bajo contenido de arena en proporcin con el contenido de agregado grueso determina una mezcla poco manejable. Pero si el contenido de arena es elevado hay necesidad de aadir agua o pasta en exceso para que la mezcla sea manejable presentndose tambin segregacin o exudacin.

7Algunas condiciones de clima y temperatura pueden alterar la manejabilidad de la mezcla.

8Algunas condiciones de produccin y colocacin del concreto.

Cuando el cemento y el agua entran en contacto, se inicia una reaccin qumica exotrmica que determina el paulatino endurecimiento de la mezcla. Dentro del proceso general de endurecimiento se presenta un estado en que la mezcla pierde apreciablemente su plasticidad y se vuelve difcil de manejar; tal estado corresponde al fraguado inicial de la mezcla. A medida que se produce el endurecimiento normal de la mezcla, se presenta un nuevo estado en el cual la consistencia ha alcanzado un valor muy apreciable; este estado se denomina fraguado final.

Tiempo de Fraguado

Composicin qumica del cemento

Finura del cemento; entre mas fino sea, es mayor la velocidad de hidratacin

Mientras mayor sea la cantidad de agua de amasado, dentro de ciertos limites, mas rpido es el fraguado.

A menor temperatura ambiente, las reacciones de hidratacin son mas lentas.

Los Factores que mas inciden

en los Tiempos de Fraguado

Es la separacin de los materiales que constituyen una mezcla de cemento. Entre los principales factores que producen segregacin estn la diferencia en tamaos de las partculas y la mala distribucin granulomtrica de los agregados. Otras causas se refieren a los inadecuados procesos del concreto: Mezclado, trasporte, colocacin y compactacin. La segregacin se produce en dos formas: Las partculas gruesas tienden a separarse de las otras por accin de la gravedad, esto ocurre generalmente con mezclas secas y poco plsticas. La otra forma es la separacin de la pasta (cemento y agua) lo que ocurre con mezclas muy fluidas.

Segregacin

Esquema Segregacin

Se conoce tambin como sangrado y consiste en que parte del agua de mezclado tiende a subirse a la superficie del concreto recin colocado o durante el proceso de fraguado. La exudacin puede crear problemas en el concreto; cuando la velocidad de la evaporacin es menor que la velocidad de la exudacin, se forma una pelcula de agua que aumenta la relacin agua cemento en la superficie y posteriormente esta zona queda porosa y de baja resistencia al desgaste; pero si la velocidad de evaporacin es mayor que la velocidad de la exudacin se pueden producir grietas de contraccin. La exudacin puede ser controlada con aditivos inclusores de aire, cementos mas fino y un control de agregado fino.

Exudacin

El fenmeno de la exudacin se presenta en mezclas:

Deficiente contenido de arena.

Deficiente contenido de cemento.

Excesivo contenido de agua.

Excesivo tiempo de vibrado.

Esquema Exudacin

Resistencia a la compresin, tensin y

flexin.

Modulo de Elasticidad.

Ductilidad y tenacidad.

Durabilidad.

Propiedades del Concreto en estado endurecido

El concreto como material estructural se disea para que tenga una determinada resistencia. La resistencia a la compresin simple es la caracterstica mecnica ms importante de un concreto y se utiliza normalmente para juzgar su calidad. Sin embargo cuando se disean pavimentos rgidos y otras lozas que se construyen sobre el terreno, el concreto se disea para que resista esfuerzos de flexin. Se ha establecido una correlacin entre la resistencia a la compresin y la resistencia a la flexin en un determinado concreto.

Resistencia del Concreto

Los factores que afectan la resistencia del concreto se pueden dividir en dos:

Los primeros tienen que ver con la calidad y la cantidad de los elementos constitutivos del concreto; agregados, cemento y agua.

Los segundos, tienen que ver con la calidad del proceso del concreto: Mezclado, trasporte, colocacin, compactacin y curado; la resistencia esta en relacin directa a este proceso.

El concreto se puede clasificar de dos maneras: Por Peso Por resistencia

Clasificacin del Concreto

Normal: 2240 a 2400 k/m3

Ligero: menores a 1850kg/m3

Pesado: mayores a 3200kg/m3

Por Peso

Resistencia baja: menores a 20MPa

Resistencia Moderada: entre 20 y 40 Mpa

Resistencia Alta: mayores a 40MPa.

Por Resistencia

FIN