curso supervisores 2002.doc1INDICEINDICE .........................................................................................................................................................................................1CAPITULO 1:............................................................................................................................................................................... 2CEMENTOS .............................................................................................................................................................................2CAPITULO 2:.............................................................................................................................................................................12AGUA PARA EL CONCRETO.............................................................................................................................................12CAPITULO 3:.............................................................................................................................................................................20AGREGADOS PARA EL CONCRETO ................................................................................................................................20CAPITULO 4:.............................................................................................................................................................................34ADITIVOS PARA EL CONCRETO......................................................................................................................................34CAPITULO 5:.............................................................................................................................................................................42EL CONCRETO .....................................................................................................................................................................42CAPITULO 6:.............................................................................................................................................................................56DISEO DE MEZCLAS DE CONCRETO ...........................................................................................................................56CAPITULO 7:.............................................................................................................................................................................74ENSAYOS EN EL CONCRETO ...........................................................................................................................................74I. EL CONCRETO EN ESTADO FRESCO ............................................................................................................................74II. EL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO.......................................................................................................... 78CAPITULO 8:.............................................................................................................................................................................85CONTROL ESTADSTICO EN ELCONCRETO .................................................................................................................85REFERENCIA BIBLIOGRAFICA............................................................................................................................................98CAPITULO 1: CEMENTOS1. DefinicinSegn la Norma Tcnica Peruana, el cemento Prtland es un cemento hidrulico producido mediante la pulverizacin del Clinker compuesto esencialmente por silicatos de calcio hidrulicos y que contiene generalmente una o ms de las formas sulfato de calcio como adicin durante la molienda , Es decir:Cemento Prtland = Clinker Prtland + YesoEl Clinker Prtland es un producto semiacabado de forma de piedras negruzcas de tamaos de aproximadamente, obtenido de la calcinacin de una mezcla de materiales calcreos y arcillosos en proporciones convenientes, hasta llegar a una fusin incipiente (Clinkerizacin) a 1450 C. Est compuesto qumicamente por Silicatos de calcio, aluminatos de calcio, ferro aluminatos de calcio y otros en pequeas cantidades, los cuales se forman por la combinacin del xido de Clcio (CaO) con los otros xidos: dixido de silicio (SiO2) , xido de aluminio (A12 O3) y xido frrico (Fe 2O3).El Clinker Prtland se enfra rpidamente y se almacena en canchas al aire libre.El cemento Prtland es un polvo muy fino de color verdoso. Al mezclarlo con agua forma una masa (pasta) muy plstica y moldeable que luego de fraguar y endurecer, adquiere gran resistencia y durabilidad.2. Materias primas del cemento PrtlandLas principales materias primas necesarias para la fabricacin de un cemento Prtland son:a. Materiales calcreos: Deben tener un adecuado contenido de carbonato de calcio (Co3Ca) que ser entre 60% a 80%, y no deber tener mas de 1.5% de magnesia. Aqu tenemos a las margas, cretas v calizas en general estos materiales suministran el xido de calcio o cal.b. Materiales arcillosos: Deben contener slice en cantidad entre 60% y 70%. Estos materiales proveen el dixido de silicio o slice y tambin el xido de aluminio o almina, aqu tenemos a las pizarras, esquistos y arcil las en general.c. Minerales de fierro: Suministran el xido frrico en pequeas cantidades. En algunos casos stos vienen con la arcilla.d. Yeso: Aporta el sulfato de calcio.Nota: El yeso se aade al Clinker para controlar (retardar y regular) la fragua. Sin el yeso, el cemento fraguara muy rpidamente debido a la hidratacin violenta del alum inat o triclcico y el ferro aluminato tetraclcico.3. Composicin Qumicaa. Componentes QumicosLos componentes qumicos del cemento Prtland se expresan por el contenido de xidos, en porcentajes. Los principales xidos son: la cal, slice, almina y el xido frrico, siendo el total de stos del 95% al 97%. En pequeas cantidades tambin se presentan otros xidos: la magnesia, el anhdrido sulfrico, los lcalis y otros de menor importancia. As tene mos:Oxido ComponentePorcentaje TpicoAbreviaturaCaO58% - 67%CSiO216% - 26%SAl2O34% - 8%AFe2O32% - 5%FSO30.1% - 2.5%MgO1% - 5%K2O y Na2O0% - 1%Mn2O30% - 3%TiO20% - 0.5%P2O50% - 1.5%Prdida x Calcinacin0.5% - 3%b. Compuestos QumicosLos compuestos qumicos formados por la combinacin de los xidos entre si por la coccin a altas temperaturas. Los principales compuestos que constituyen aproximadamente el 95% del cemento, tambin se presentan en menores cantidades, otros compuestos secundarios.DesignacinFrmulaAbreviaturaPorcentajeSilicato triclcico3CaO.SiO 2C3S 30% a 50%Silicato diclcico2CaO.SiO 2C2S 15% a 30%Aluminato triclcico3CaO.Al2 O3C3A4% a 12%Ferro aluminato tetraclcico4CaO.Al2O3 .Fe2O3C4AF8% a 13%Cal libreCaOMagnesia libre (Periclasa)MgO4. Propiedades de los compuestos principalesa. Silicato Triclcico (C3S)Es el ms importante de los compuestos del cemento Determina la rapidez o velocidad de fraguado Determina la resistencia inicia l del cementoEl calor de hidratacin es equivalente a 120 ca l/gr. Este compuesto tiene muchaimportancia en el calor de hidratacin de los cementos Contribuye una buena estabilidad de volumen Contribuye a la resistencia al intemperismob. Silicato Diclcico (C2S)Es el segundo en importanciaEndurece con lentitudAlcanza elevada resistencia a la compresin a largo plazo (despus de prolongado endurecimiento)El valor de hidratacin es equivalente a 63 cal/gr Contribuye a la resistencia al intemperismo junto al C3S Su contribucin a la estabilidad de volumen es regularc. Aluminato Triclcico (C3A)Es el primero en hidratarse, o sea fragua con mucha rapidez (hidratacin violenta)Tiene poca resistencia mecnica (no incide en la resistencia a la compresin) Tiene baja resistencia al intemperismo (accin del hielo y deshielo)Tiene mala estabilidad de volumenEscasa resistencia a la accin delataque de los sulfatos y ataques qumicosCalor de hidratacin equivalente a 207 cal /grd. Ferro Alumnalo Tetra calcico (C4AF)Tiene relativa trascendencia en la velocidad de hidratacin (es relativamente rpida)El calor de hidratacin es equivalente a 100 cal/gr ( moderado) En la resistencia mecnica no esta definida su influenciaLa estabilidad de volumen es malaNota : El Silicato Triclcico (C3S) y el Silicato Diclcico (C2S) constituye el 75% del cemento. Por eso la resistencia mecnica se debe a stos dos compuestos.5. Propiedades del cementoa. Finura o FinezaReferida al grado de molienda del polvo, se expresa por la superficie especf ica, en m/kg. En el laboratorio existen 2 ensayos para determinarloPermeabilimetro de BlaineTurbidimetro de WagnerImportancia: A mayor finura, crece la resistencia , pero aumenta el calor de hidratacin y cambios de volumen.b. Peso EspecificoReferido al peso del cemento por unidad de volumen, se expresa en gr/cm . En el laboratorio se determina por medio de:Ensayo del Frasco de Le Chatelier (NTP 334.005)Importancia: Usado en diseo de mezclasc. Tiempo de FraguadoEs el tiempo entre el mezclado (agua con cemento) y la solidificacin de la pasta. Se expresa en minutos. Se presenta como: El tiempo de Fraguado Inicial y El tiempo de Fraguado Final. En el laboratorio existen 2 mtodos para ca lcularloAgujas de Vicat : NTP 334.006 (97)Agujas de Gillmore : NTP 334.056 (97)Importancia: Fija la puesta correcta en obra y endurecimiento de los concretos y morteros.d. Estabilidad de VolumenRepresenta la verificacin de los cambios volumtricos por presencia de agentes expansivos, se expresa en %. En el laboratorio se determina mediante :Ensayo en Autoclave : NTP 334.004 (99)e. Resistencia a la CompresinMide la capacidad mecnica del cemento. Es una de las ms importantes propiedades, se expresa en Kg/cm. En el laboratorio se determina mediante :Ensayo de compresin en probetas cbicas de 5 cm (con mortero cemento- arena normalizada): NTP 334. 051 (98)Se prueba a diferentes edades : 1,3,7, 28 das.Importancia: Propiedad que decide la calidad de los cementosf. Contenido de aireMide la cantidad de aire atrapado o retenido en la mezcla (mortero), se expresa en % del volumen total. En el laboratorio se determina mediante :Pesos y volmenes absolutos de mortero C- A en molde cilndrico estndar: NTP334.048 (97)Importancia: Concretos con aire atrapado disminuye la resistencia (5% por cada 1 %)g. Calor de HidratacinMide el calor desarrollado por la reaccin exotrmica de la hidratacin del cemento, se expresa en cal/gr. En el laboratorio se determina mediante:Ensayo del Calormetro de Langavant o el de la Botella Aislante. Se emplea morteros estndar: NTP 334.0646. Tipos de cementosa. Cementos Prtland sin adicinConstituidos por Clinke r Prtland y la inclusin solamente de un determinado porcentaje de sulfato de calcio (yeso). Aqu tenemos segn las Normas Tcnicas: Tipo I : Para usos que no requieran propiedades especiales de cualquier otro tipo Tipo II: Para uso general y especficamente cuando se desea moderada resistencia a los sulfatos o moderado calor de hidratacin Tipo III : Para utilizarse cuando se requiere altas resistencias iniciales Tipo IV: Para emplearse cuando se desea bajo calor de hidratacin Tipo V: Para emplearse cuando se desea alta resistencia a los sulfates.b. Cementos Prtland AdicionadosContienen adems de Clinker Prtland y Yeso, 2 o ms constituyentes inorgnicos que contribuyen a mejorar las propiedades del cemento. (Ejm.: puzolanas, escorias granuladas de altos hornos, componentes calizos, sulfato de calcio, incorporadores de aire). Aqu tenemos segn Normas tcnicas: Cementos P rtiand Puzolnicos ( NTP 334.044 ) Cemento Prtland Puzolnico Tipo IP : Contenido de puzolana entre 15% y 40% . Cemento Prtland Puzolnico Modificado Tipo I (PM) : Contenido de puzolana menos de 15%. Cementos Prtland de Escoria ( NTP 334.049 ) Cemento Prtland de Escoria Tipo IS : Contenido de escoria entre 25% y 70% Cemento P rtland de Escoria Modificado Tipo I (SM) : Contenido de escoria menor a 25% Cementos Prtland Compuesto Tipo 1 (Co) (NTP 334.073): Cemento adicionado obtenido por la pulverizacin conjunta de Clinker Prtland y materiales calizos (travertino), hasta un 30% de peso. Cemento de Albailera (A) (NTP 334.069): Cemento obtenido por la pulverizacin de Clinker Prt land y materiales que mejoran la plasticidad y la retencin de agua. Cementos de Especificaciones de la Perfomance (NTP 334.082) : Cemento adicionado para aplicaciones generales y especiales, donde no existe restricciones en la composicin del cemento o sus constituye ntes. Se clasifican por tipos basados en requerimientos especficos: Alta resistencia inicial, resistencia al ataque de sulfat os, calor de hidratacin. Sus tipos son: GU : De uso general. Se usa para cuando no se requiera propiedades especiales HH : De alta resistencia inicial MS : De moderada resistencia a los sulfato s HS : De alta resistencia a los sulfatos MH: De moderado calor de hidratacin LH : De bajo calor de hidrataci n7. Los Cementos en el PerEn le Per, actualmente tenemos las siguientes empresas cementeras :NOMBREUBICACIN Cementos Lima S A Atocongo Lima Cementos Pacasmayo S A A Pacasmayo - La LibertadCemento Andino S A Condorcocha - Tarma ( Junin ) Yura SA Yura - ArequipaCemento Sur S A Caracote - Juliaca ( Puno ) Cemento Rioja Pucallpa - UcayaliNota: El cemento en el Per se comercializa en bolsas de 42.5 kg. Las bolsas son de papeltipo Klupac, entre 2 a 4 segn el caso.La capacidad instalada (Tn/ A o), as como los mercados de cada uno de estas fbricas de cemento se muestran a continuacin:EMPRESA CAP. INST.MERCADOCementos Lima S A4 300, 000Lima, Callao, Ica, AncashCementos Pacasmayo S A A2 300, 000LaLibertad,Amazonas,Cajamarca, Lambayeque, Piura, Tumbes, AncashCemento Andino S A1 060, 000Lima, Callao, Junn, Huancavelica, Cerro de Pasco,Loreto,Ucayali,SanMartn, AyacuchoYura SA600,000Arequipa, Moquegua, Tacna, ApurimacCemento Sur S A155,000Puno, Cusco, Apurimac, Madre de Dios, Moquegua, TacnaEn relacin a los tipos cementos por empresa producidos actualmente en el Per, tenemos:EMPRESA TIPOS DE CEMENTO QUE PRODUCECementos Lima S ASol I, Sol II, Atlas IPCementos Pacasmayo S A APacasmayo I, Pacasmayo II, Pacasmayo V, Pacasmayo MS, Pacasmayo IP, Pacasmayo ICoCemento Andino S AAndino I, Andino II, Andino V, Andino IPMYura SAYura I, Yura IP, Yura IPM, Cemento de AlbaileraCemento Sur S ARumi I, Rumi II, Rumi V, Rumi IPMCemento Rioja S.A.Cemento Prtland Tipo IPM8. Requisitos Tcnicos de los cementosDe acuerdo a las Normas Tcnica Peruanas NTP 339.009, los requisitos fsicos y qumicos de los cementos Prtland, se muestran a continuacin:a. Requisitos fsicos obligatoriosRequisitos FsicosResistencia la Compresin mn Kg/cm3 das7 das28 dasTipoI120190280*II100170280*V80150210MS100170280*IP130200250ICo130200250Tiempo de fraguado, minutosInicial, mnimo45Final, mximo3754537545375454204542045420Expansin en autoclave,% mximo0.800.800.800.800.800.80Resistencia a los Sulfatos% mximo de expansin----0.04*14 das0.106meses0.10*6meses--Calor de Hidratacin, mx, KJ/Kg7 das--28 das--290*----------290*330*----b. Requisitos qumicos obligatoriosRequisitos QumicosTipoIIIVMSIPICoxido de Magnesio (MgO), mx, %6.06.06.0--6.06.0Trixido de Azufre (SO3), mx, %Prdida por Ignicin, mx, %3.53.03.03.02.33.0----4.05.04.08.0Residuo Insoluble, mx, %0.750.750.75------Aluminato triclcico (C3A), mx, %--85------lcalis equivalentes( Na2O + 0.658 K2O ), mx, %0.6*0.6*0.6*------c. Requisitos fsicos opcionalesCaractersticas Fsicas OpcionalesTipoIIIIIIIVVFalso Fraguado, % ( P. Fin ) minimo5050505050Calor de Hidratacin, mx, Cal/gr7 das28 das----70------6070----Resistencia la Compresin (MPa) 28 dasResistencia a los sulfatos, 14 das, mx280--280------------0.04d. Requisitos qumicos opcionalesCaractersticas Qumicas OpcionalesTipoIIIIIIIVVAluminato triclcico (C3A), mx, %----5 - 8----Suma ( C3S + C3A ), mx %--58------lcalis equivalentes( Na2O + 0.658 K2O ), mx, %0.60.60.6----Los tipos de cemento cuyo requisitos para concretos expuestos a soluciones que contienensulfatos se muestran a continuacin:Exposicin a sulfatosSulfatos solubles en agua (SO4) en el sueloSulfatos (SO4) en el agua, ppmTipoCementoConcreto con agregado de peso normal rel. a/c mx en pesoConcret o con agregado de peso normal y ligeroResist. Comp.mnma MPaInsignificante0 49.2Concreto enLaboratorio< a 14.114.1 a 17.617.6 a 21.121.1 a 24.6> 24.6DISPERSIN ENTRE TESTIGOSClase deOperacinConcreto enObraCoeficiente de variacin V para diferentes grados de control ( % )Excelente< a 3.0Muy bueno3.0 a 4.0Bueno4.0 a 5.0Suficiente5.0 a 6.0Deficiente> 6.0Concreto enLaboratorio< a 2.02.0 a 3.03.0 a 4.04.0 a 5.0> 5.0Las tablas anteriores se pueden utilizar como referencia para estimar t, Ds y V cuando no se tengandatos en obra asumiendo un grado de control apropiado.Si no se puede asumir el grado de control, lo recomendable es considerar los valores ms pesimistas de estos valores.4. CRITERIOS DEL REGLAM ENTO DEL ACI 318Ensayo de resistencia en compresin = Promedio de ensayo de 2 Probetas obtenidas de una misma muestra de concreto y que han sido curadas bajo condiciones controladas a 28 dasEl nivel de resistencia de una determinada clase de concreto se considerar satisfactoria si secumplen los siguientes requisitos:1. El promedio de todos los grupos de 3 ensayos de resistencia en compresin consecutivos sea fcf ' cr f ' c 1.34 DS2. Ningn ensayo de resistencia debe ser menor que fc en ms de 35 Kg/cmf 'cr f 'c 352.33DSLas frmulas anteriores slo son vlidas si:a. Se disponen de resultados de al menos 30 ensayos consecutivos de un tipo de concreto b. Las resistencias obtenidas al ensayar los cilndros no varien en ms de 70 Kg/cm conel fc especificadoSi tenemos menos de 30 ensayos?Cuando no se disponga de al menos 30 ensayos el ACI recomienda que al valor Ds que se calcule deber incrementarse de acuerdo a la siguiente tabla:N EnsayosFactor de incrementoMenos de 15Ver Tabla cuando no se conoce el Ds151.16201.08251.0330 ms1.00Y si no tengo datos estadsticos?Cuando se tenga menos 15 ensayos o no se cuente con registros estadsticos, el ACIrecomienda que para calcular el fcr se utilice la siguiente tabla:fc Especificadofcr (Kgcm)< 210fc + 70210 350fc + 84> 350fc + 98Ejemplo 3Supongamos que hubo cambio en la supervisin de una obra, teniendo los datos estadsticos de resistencias a la compresin de las probetas en obra, deseamos conocer ?- El fcr de diseo- El fc especificado- Desviacin Estndar- El comportamiento del concreto en obraSolucinN EnsayoResistencia ( Kg/cm )IndividualPromedio 319290285.320280287.021286290.322295299.723290306.324314305.025315307.326286295.027321291.728278276.329276287.730275288.331312293.332278282.333290283.03427935280Lo que haremos primero es calcular la resistencia promedio y la desviacin estndar de las probetasN EnsayoResistencia ( Kg/cm )IndividualPromedio 31281304.72315304.33318292.34280279.75279278.06280288.37275288.38310295.09280295.710295307.311312307.712315306.713296298.314309302.315290300.716308306.717304306.018308308.0Calculamos los parmetros bsicos de la informacin que contamos, entonces:Xprom = 294.3 Kg/cm = fc diseoDs = 15.3 Kg/cmValores de dispersin en el control del concreto en ensayos individualesResistencia (Kg/cm)Mximo321 Kg/cmProm294 Kg/cmMnimo33032031030029028027005101520253035275 Kg/cmN MuestraValores de dispersin en el control del concreto en promedio de 3 ensayos consecutivos307.7 Kg/cmProm294.8 Kg/cmMnimo310.0305.0300.0295.0290.0285.0280.0275.0270.005101520253035276.3 Kg/cmN MuestraResistencia (Kg/cm)Clculo del fc especificado1. El promedio de todos los grupos de 3 ensayos de resistencia en compresin consecutivos sea fc294 .3 f ' c 1.34 (15 .3) f ' c 273 .8 Kg / cm2. Ningn ensayo de resistencia debe ser menor que fc en ms de 35 Kg/cm294 .3 f ' c 35 2.33(15.3) f ' c 293 .7 Kg / cmEscogiendo el menor valor tenemos que :f ' c 273 .8 Kg / cm Ejemplo 4El contratista nos entrega los datos de la resistencia a compresin de las probetas, adems nos dice que el fc = 210 Kg/cm, deseamos conocer ?- El fcr especificado- Desviacin EstndarN EnsayoResistencia ( Kg/cm )IndividualPromedio 319195205.720212212.321210218.322215230.023230226.724245216.725205205.326200208.727211211.328215209.72930208206218.0220.331240231.732215238.333240260.03426035280- Si el concreto esta cumpliendo con el fc especificadoAnlisis del ProblemaN EnsayoResistencia ( Kg/cm )IndividualPromedio 31226215.32212226.03208248.74258250.05280232.76212217.77206232.08235233.39255228.310210211.31112220204210.7210.713208214.314220220.015215219.316225234.317218224.318260222.3Clculo del fc de diseoPromedio = 224.5 Kg/cm = fcrDs = 22.4 Kg/cmComprobando el factor t:t 224 .5 210 0.5824.89De la tabla del factor t encontramos una probabilidad de 2.5 en 10 (25%) de obtener probetaspor debajo del fc lo que no satisface el ACI (1 en 100)Clculo del fc especificado1. El promedio de todos los grupos de 3 ensayos de resistencia en compresin consecutivos sea fcf ' cr 210 1.34(22.4) f ' cr 240 Kg / cm2. Ningn ensayo de resistencia debe ser menor que fc en ms de 35 Kg/cmf ' cr 210 352 .33( 22 .4 ) f ' cr 227 .2 Kg / cmEscogiendo el mayor valor tenemos que :f ' c 240 Kg / cmREFERENCIA BIBLIOGRAFICA- Cdigo ACI 318.- Normas ASTM- Normas Tcnicas Peruanas-Naturaleza y Materiales del C oncreto, Ing. Enrique Rivva Lopez - Concretos de Alta Resistencia, Ing. Enrique Rivva Lopez- Diseo de Mezclas, Ing. Enrique Rivva Lopez- Diseo de Mezclas, Ing Rafael Cachay Huamn- Tpicos de Tecnologa del Concreto en el Per, Ing. Enrique Pasquel C.- Manual de supervisin de obras de concreto, Federico Gonzales