PROPIEDADES DEL CONCRETO EN SU ESTADO ESTADO ENDURECIDO
Es aquel que tras el proceso de hidratacion ha pasado del estado pplastico al esta estado do rigi rigido do.. Desp Despue uess de que que el conc concre reto to ha frag fragua uado do empi empiez eza a a gana ganar r resi resist sten enci cia a y se endu endure rece ce.. Las Las prop propie ieda dade dess del del conc concre reto to endu endure reci cido do son son resistencia, durabilidad, elasticidad y extensibilidad. El concreto endurecido no tendra huella de pisadas si se camina sobre él. El concreto bien hecho es un material naturalmente resistente y durable. Es denso denso,, razon razonab able leme ment nte e imper imperme meabl able e al agua agua,, capaz capaz de resis resistitirr camb cambio ioss de temperatura, así como también resistir desgaste por intemperismo. La resistencia y la durabilidad son afectadas por la densidad del concreto. El concreto mas denso es mas impermeable al agua
ESTRUCTURA INTERNA DEL CONCRETO En la Fig. .!, se puede apreciar el esquema típico de la estructura interna del concreto concreto endurecido, endurecido, que consiste consiste en le aglomerante, aglomerante, estructura b"sica o matriz, matriz, constituida por la pasta de cemento y agua, que aglutina a los agregados gruesos, finos, aire y #acíos, estableciendo un comportamiento resistente debido en gran parte a la capacidad de la pasta para adherirse a los agregados y soportar esfuerzos de tracci$n y compresi$n, así como a un efecto puramente mec"nico propiciado por el acomodo de las partículas inertes y sus características propias. %na conclusi$n conclusi$n inmediata inmediata que se desprende del esquema esquema mencionado, mencionado, es que la estructura del concreto no es homogénea, y en consecuencia no es isotr$pica, es decir no mantiene las mismas propiedades en diferentes direcciones. Esto Esto se debe debe princi principal palment mente e a los difere diferente ntess materi materiale aless que inter#i inter#ienen enen,, su #ariabilidad #ariabilidad indi#idual indi#idual así como al proceso mismo de elaboraci$n, en que durante durante la etapa en que la pasta es pl"stica, se posibilita el acomodo aleatorio de los diferentes componentes hasta su ubicaci$n definiti#a al endurecer. %n aspecto sumamente importante en la estructura del concreto endurecido reside en la porosidad o sistema de #acíos. &ran parte del agua que inter#iene en la mezcla, s$lo cumple la funci$n de lubricante en el estado pl"stico, ubic"ndose en líneas de flu'o y zonas de sedimentaci$n de los s$lidos, de manera que al producirse el endurec endurecimi imient ento o y e#apora e#aporarse, rse, quedan quedan los #acíos #acíos o poros, poros, que condic condiciona ionan n el comportamiento posterior del concreto para absorber líquidos y su permeabilidad o capacidad de flu'o a tra#és de él.
PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO ENDURECIDO a). ELASTICIDAD En general, es la capacidad del concreto de deformarse ba'o carga, sin tener deformaci$n permanente. El concreto no es un material el"stico estrictamente hablando, ya que no tiene un comportamiento lineal en ning(n tramo de su diagrama cara #s deformaci$n en compresi$n, sin embargo, con#encionalmente se acostumbra definir un )*$dulo de elasticidad est"tico+ del concreto mediante una recta tangente a la parte inicial del diagrama, o una recta secante que une el origen del diagrama con un punto establecido que normalmente es un de la tensi$n (ltima -ef../. En la Fig. .0 -ef. .1/ se esquematiza la cur#a 2arga #s Deformaci$n 3ípica del concreto y en la Fig. .4 -ef. .5/ se muestran cur#as 2arga #s Deformaci$n para concretos con diferentes relaciones 6gua72emento. Los m$dulos de Elasticidad normales oscilan entre 89:,::: a 09:,::: ;g7cm8 y est"n en relaci$n in#ersa con la relaci$n 6gua72emento. 2onceptualmente, las mezclas m"s ricas tienen m$dulos de Elasticidad mayores y mayor capacidad de deformaci$n que las mezclas pobres. La norma que establece como determinar el *$dulo de elasticidad est"tico del concreto es la 6<3* 2= 4>5 -ef. ./.
b)
RESISTENCIA Es la capacidad de soportar cargas y esfuerzos, siendo su me'or comportamiento en compresi$n en comparaci$n con la tracci$n, debido a las propiedades adherentes de la pasta de cemento. Depende principalmente de la concentraci$n de la pasta de cemento, que se acostumbra expresar en términos de la relaci$n 6gua72emento en peso. La afectan adem"s los mismos factores que influyen en las características resistentes de la pasta, como son la temperatura y el tiempo, aunados a otros elementos adicionales constituidos por el tipo y características resistentes del cemento en particular que se use y de la calidad de los agregados, que complementan la estructura del concreto. %n factor indirecto pero no por eso menos importante en la resistencia, lo constituye el curado ya que es el complemento del proceso de hidrataci$n sin el cual no se llegan a desarrollar completamente las características resistentes del concreto. Los concretos normales usualmente tienen resistencias en compresi$n del orden de !:: a 4:: ;g7cm8, habiéndose logrado optimizaciones de dise?os sin aditi#os que han permitido obtener resistencia sobre :: ;g7cm8.3ecnologías con empleo de los llamados polímeros, constituidos por aglomerantes sintéticos que se a?aden a la mezcla, permiten obtener resistencias en compresi$n que bordean los !,9:: ;g7cm8, y todo parece indicar que el desarrollo de estas técnicas permitir" en el futuro superar incluso estos ni#eles de resistencia.
c)
EXTENSIBILIDAD Es la propiedad del concreto de deformarse sin agrietarse.
: del esfuerzo (ltimo, y a una deformaci$n unitaria de :.::!8, y en condiciones normales la fisuraci$n #isible aparece para :.::0 de deformaci$n unitaria.
CARACTERISTICAS DEL CONCRETO ENDURECIDO 2.1 ADHERENCIA DEL CONCRETO: Es la resistencia a deslizarse desarrolladamente entre el concreto y las #arillas. El esfuerzo de adherencia se expresa en ;g7cm@, del "rea superficial de contacto de #arillas lisas, redondas. El lograr e#itar el deslizamiento entre las #arillas de refuerzo y el concreto es de gran importancia en toda construcci$n de concreto armado y la resistencia al deslizamiento, puede ser la resultante de la fricci$n y7o resistencia adhesi#a al deslizamiento para lograr el equi#alente de resistencia se emplean a #eces ancla'es en los extremos, extensiones y #arillas con gancho.
La resistencia a la adherencia #aria considerablemente el tipo de cemento, de los aditi#os y la relaci$n agua A cementoB todo esto influye en la calidad de la mezcla del concreto. Esto no se reduce notablemente mediante aire arrastradoB aumenta por la #ibraci$n retardada si se aplica debidamente y durante un tiempo adecuado lo que me'ora aparentemente al contacto, después que tiene lugar el encogimiento por asentamiento. Es mayor para concreto seco que para concreto h(medoB es menor para #arillas horizontales que para #arillas #erticales debido a la acumulaci$n de aguas de ba'o de las #arillas horizontales. La resistencia a la adherencia se reduce por la humidificaci$n y secado alternos por la carga aplicada, o temperaturas ba'as. 6cero de refuerzo El acero de las #arillas pro#iene de la laminaci$n en caliente, y en algunos casos se determina mediante un proceso en frío de lingotes de acero -obtenidos en distintos tipo de hornosC de hogar abierto, horno eléctrico etc./, partiendo de minerales de hierro, o bien de desperdicios de metales -chatarra/, pudiendo notar la calidad de los aceros comparando las superficies de dos tipos de #arilla.
2.2 DURABILIDAD 2omo ya se ha indicado, un concreto ser" bueno si es durable. La durabilidad expresa la resistencia al medioambiente. La impermeabilidad, la cual est" directamente relacionada con la durabilidad, se consigue con la consolidaci$n, relaci$n agua=cemento adecuada y curado con#eniente, seg(n el lugar donde se encuentre la obra. El ensayo de resistencia, es el m"s com(n de los aplicados al concreto y constituye un índice de su calidad. La resistencia final del concreto, es funci$n de la relaci$n agua= cemento, del proceso de hidrataci$n del cemento, del curado, de las condiciones ambientales y de la edad del concreto. La durabilidad expresa el comportamiento del material para oponerse a la acci$n agresi#a del medio ambiente u otros factores como el desgaste, asegurando su integridad y la de las armaduras de refuerzo durante el período de construcci$n y después, a lo largo de toda la #ida en ser#icio de la estructura. mpermeabilidad. Es una característica estrechamente ligada a la durabilidad y la que m"s colabora con ésta. La impermeabilidad es el resultado de disponer de un concreto compacto y uniforme, con la suficiente cantidad de cemento, agregados de buena calidad y granulometría continua, dosificaci$n racional, relaci$n agua7cemento lo m"s ba'a posible dentro de las condiciones de obra para permitir un excelente llenado de encofrados y recubrimiento de la armadura, eliminando toda posibilidad de que queden en la masa bolsones de aire o nidos de abe'a a fin de impedir que ingresen a la masa del concreto los elementos agresi#os.
Los factores !e afecta" #a $!rab%#%$a$ $e# co"creto& so" a!e##os !e 'ro$!ce" e# $eter%oro $e# (%s(o. Estos factores se c#as%f%ca" e" *r!'os: !. 2ongelamiento y deshielo 8. 6mbiente químicamente agresi#o 0. 6brasi$n 4. 2orrosi$n de metales en el concreto 9. eacciones químicas en los agregados.
2.2.1 Co"*e#a(%e"to + $es,%e#o El congelamiento y deshielo, constituye un agente de deterioro que ocurre en los climas en que la temperatura desciende hasta pro#ocar el congelamiento del agua contenida en los poros capilares del concreto. En términos generales el fen$meno se caracteriza por introducir esfuerzos internos en el concreto que pueden pro#ocar su figuraci$n reiterada y la consiguiente desintegraci$n. Co"tro# $e #a $!rab%#%$a$ fre"te a# co"*e#a(%e"to + $es,%e#o: a/ 6diti#os inclusores de aire. En concretos normales, existe un promedio de ! de poros de aire atrapado, los cuales no son suficientes para e#itar el deterioro del concreto cuando el agua llega a congelarse en los poros saturados del mismo. b/ 2urado. o se puede pensar que s$lo con los aditi#os inclusores de aire se soluciona el problema, si no le damos al concreto la posibilidad de desarrollar resistencia, de nada ser#ir" la precauci$n anterior entre la fatiga que #a produciendo la alternancia de esfuerzos en los ciclos de hielo y deshielo. c/ Dise?os de mezcla. Los dise?os de mezcla deben e'ecutarse buscando concretos con la menor permeabilidad posible, lo cual se logra reduciendo la relaci$n agua7cemento a mínimo compatible con la traba'abilidad para lo cual el aci recomienda relaciones entre :.49 y :.9:.
2.2.2 A(b%e"te !-(%ca(e"te a*res%o
El concreto es un material que en general tiene un comportamiento satisfactorio ante di#ersos ambientes químicamente agresi#os. El concepto b"sico reside en que el concreto es químicamente inalterable al ataque de agentes químicos que se hallan en estado s$lido. Los ambientes agresi#os usuales est"n constituidos por el aire, agua y suelos contaminados que entran en contacto con las estructuras de concreto.
Efecto $e co('!estos !-(%cos corr%e"tes sobre e# co"creto: Dentro de este panorama, los compuestos que por su disponibilidad en el medio ambiente producen la mayoría de casos de ataque químico al concreto est"n constituidos por cloruros y sulfatos. a/ 2loruros. Los cloruros se hallan en el ambiente en las zonas cercanas al mar, en el agua marina, y en ciertos suelos y aguas contaminadas de manera natural o artificial. b/
2.2. Corros%0" $e (eta#es e" e# co"creto El concreto por ser un material con una alcalinidad muy ele#ada -ph !8.9/, y alta resisti#idad eléctrica constituye uno de los medios ideales para proteger metales introducidos en su estructura, al producir en ellos una película protectora contra la corrosi$n. Gero si por circunstancias internas o externas se cambian estas condiciones de protecci$n, se producen el proceso electroquímico de la corrosi$n gener"ndose compuestos de $xidos de hierro que llegan a triplicar el #olumen original del hierro, destruyendo el concreto al hincharse y generar esfuerzos internos.
2.2. Reacc%o"es !-(%cas e" #os a*re*a$os Las reacciones químicas en los agregados que se pueden producir desintegraci$n han sido y continuar"n siendo muy in#estigadas a ni#el mundial en relaci$n a su repercusi$n en el concreto. Las reacciones químicas que se presentan en estos agregados est"n constituidos por la llamada reacci$n sílice=
"lcalis y la reacci$n carbonatos="lcalis. 2./ Per(eab%#%$a$ La penetraci$n de materiales en soluci$n puede afecta ad#ersamente la durabilidad del concreto Esta penetraci$n depende de la permeabilidad del concreto y esta determinada por la facilidad relati#a con que el concreto puede saturarse de agua, por lo tanto, la permeabilidad se asocia mucho con la #ulnerabilidad del concreto a la congelaci$n. 6dem"s en el caso del concreto reforzado, el acceso de la humedad y del aire tiene como resultado la corrosi$n del acero de refuerzo, que a su #ez causa un aumento en el #olumen del acero, lo cual puede dar origen a grietas y descascaramientos del concreto y a perdida de adherencia entre el acero y el hormig$n La permeabilidad del concreto es importante también en la relaci$n a lo hermético de las estructuras que retienen líquidos. 6dem"s, la penetraci$n de humedad en el concreto afecta a sus propiedades de aislamiento térmico. La permeabilidad del concreto no es solamente funci$n de su porosidad, si noque depende también del tama?o, la distribuci$n y continuidad de los poros. La permeabilidad del concreto se #e afectada por la propiedades del cemento. Gara una misma relaci$n agua7cemento, el cemento grueso tiene a producir una pasta de mas porosidad que un cemento fino. La composici$n del cemento afecta la permeabilidad en cuanto asu influencia sobre la rapidez de hidrataci$n, pero el grado final de porosidad y de permeabilidad no se afecta. %n concreto con ba'a relaci$n agua7cemento -con minimo contenido de agua/, buena graduaci$n de los agregados, mane'able y bien compactado es casi impermeable, por lo tanto muy durable.
2. Co"tracc%0" 'or seca$o $e# co"creto
con#encional sano y es considerada una de las principales causa de su fisuraci$n. Entre los par"metros no dependientes del concreto que m"s afectan la contracci$n est"n la humedad relati#a, la #elocidad y duraci$n del secado, y también las dimensiones lineales del elemento estructural, algunos de ellos #inculados con la composici$n del hormig$n, otros con las condiciones ambientales de exposici$n, fundamentalmente humedad y temperaturas ambientes, pero también con aspectos #inculados a las dimensiones y forma de la estructura y la cantidad y distribuci$n de las armaduras. 2H3622H I E3622H DEL 2H2E3H La retracci$n o contracci$n es el acortamiento que experimenta el concreto durante el proceso de endurecimiento y secado.
Jariables que afectan la contracci$n del concreto θ 6gregados. 6ct(an para restringir la contracci$n de la pasta de cemento θ elaci$n agua=cemento. 2uanto mayor es la relaci$n agua=cemento, mayores son los efectos de la contracci$n. θ 3ama?o del elemento de concreto. 3anto el #alor como la magnitud de la contracci$n disminuyen con un incremento en el #olumen del elemento de concreto. θ 2ondiciones del medio ambiente. La humedad relati#a del medio afecta notablemente la magnitud de la contracci$nB el #alor de la contracci$n es m"s ba'o en donde la humedad relati#a es alta.
PRUEBAS AL CONCRETO ENDURECIDO A. RESISTENCIA A LA COPRESION. En el estado endurecido, representa la condici$n de carga en la que el concreto obtiene su m"xima capacidad para soportar esfuerzos a compresi$n, seg(n el dise?o del concreto, a medida que es mayor la resistencia, la deformaci$n unitaria (ltima es menor. La resistencia a la compresi$n del concreto se determina en muestras cilíndricas estandarizadas de !9 cm de di"metro y 0: cm de altura, lle#adas hasta la rotura mediante cargas incrementales relati#amente r"pidas, que duran unos pocos minutos
B. CAPACIDAD ELASTICA O 3LEXION: 2uando se dibu'an las cur#as Esfuerzo=Deformaci$n -K = ε/ de las muestras de concreto sometidas a compresi$n, se obtienen diferentes tipos de gr"ficos que dependen fundamentalmente de la resistencia a la rotura del material, como se muestra en la siguiente figura.
Los concretos de menor resistencia suelen mostrar una mayor capacidad de deformaci$n que los hormigones m"s resistentes. La pendiente de la cur#a en el rango de comportamiento lineal recibe la denominaci$n de 0$!#o $e E#ast%c%$a$ del material o 0$!#o $e 4o!"*, que se simboliza ) Ec+.
6 continuaci$n se presenta una tabla que relaciona la resistencia de los concretos utilizados con m"s frecuencia con su m$dulo de elasticidad. esistencia -g7cm8/
*$dulo de Elasticidad -g7cm8/
8!: 81: 09: 48:
8!::: 89!::: 81!::: 0::::
C. DUCTILIDAD:
DondeC Dd C εuC εeC
Mndice de ductilidad por deformaci$n
ε
Deformaci$n unitaria de rotura Deformaci$n unitaria el"stica m"xima
6 continuaci$n se presenta una tabla con #alores aproximados de ductilidad por deformaci$n de los concretos, en funci$n de la resistencia a la compresi$n. esistencia a la 2ompresi$n -g7cm8/ 8!: 81: 09: 48: >0: 14:
D.
Mndice de Ductilidad por Deformaci$n 4.9 A >.: 0.9 A 4.9 0.: A 0.9 8.9 A 0.: 8.: A 8.9 !.9 A 8.:
RESISTENCIA A LA TRACCI5N: El concreto es un material ineficiente resistiendo cargas de tracci$nB comparati#amente esta resistencia representa hasta un !: de su capacidad a la compresi$n. Es por ello que en el concreto armado los esfuerzos de tracci$n son absorbidos por el acero de refuerzo.
El ensayo tradicional -Grueba Directa de 3racci$n/ consiste en una peque?a muestra con secci$n trans#ersal rectangular, que presenta un ensanchamiento en los extremos longitudinales, lo que permite que las abrazaderas del equipo utilizado en la prueba e'erzan fuerzas de tracci$n que romper"n a la muestra en el sector central m"s débil -por tener menor secci$n trans#ersal/.
Las in#estigaciones sugieren utilizar expresiones como la siguiente para determinar un #alor aproximado del esfuerzo m"ximo de tracci$n ) f t+ que puede soportar el concreto.
f t 6 1. f7c DondeC 8 f t: esistencia a la tracci$n del concreto medida en g7cm . 8 f8cC esistencia a la compresi$n del concreto medida en g7cm . 6 continuaci$n se presenta una tabla con #alores aproximados de resistencia a la tracci$n de los concretos esistencia a la 2ompresi$n -g7cm8/ 8!: 81: 09: 48: >0: 14:
esistencia a la 3racci$n -g7cm8/ 88 89 81 0! 01 40
E. RESISTENCIA AL CORTE: Debido a que las fuerzas cortantes se transforman en tracciones diagonales, la resistencia al corte del concreto ) c+ tiene $rdenes de magnitud y comportamiento similares a la resistencia a la tracci$n. El ensayo utilizado se conoce como la Grueba de 2orte Directa, en el que se e#ita al m"ximo la introducci$n de esfuerzos de flexi$n.
Los resultados de laboratorio sugieren expresiones como la siguiente, para describir la resistencia al corteC
c 6 f7c DondeC 8 cC esistencia al corte del concreto medida en g7cm . 8 f8c: esistencia a la compresi$n del concreto medida en g7cm . 6 continuaci$n se presenta una tabla con #alores aproximados de resistencia al corte de los concretos. esistencia a la 2ompresi$n -g7cm8/ 8!: 81: 09: 48: >0: 14:
esistencia al 2orte -g7cm8/ !4 ! !5 8: 89 85
3. 3LU9O PLSTICO: 2uando se somete al concreto a cargas de larga duraci$n, el material tiene una deformaci$n instant"nea en el momento inicial de la carga y una deformaci$n adicional a largo plazo como producto del flu'o pl"stico del concreto
La deformaci$n a largo plazo depende de la resistencia del concreto, y es comparati#amente mayor cuando se utilizan concretos de menor resistencia. 8 En el caso de los concretos entre 8!: y 81: g7cm la deformaci$n diferida es aproximadamente 8.8 #eces mayor que la deformaci$n instant"nea. El fen$meno del flu'o pl"stico se produce por la migraci$n de las partículas de agua que no alcanzan a combinarse con el cemento, y que debido a las altas presiones se mue#en por las microporosidades del concreto.
RECOENDACIONES& CONSIDERACIONES 4 CONCLUSIONES
RECOENDACIONES
%sar materiales de buena calidad Groporcionar y dosificar adecuadamente dichos materiales. El concreto deber" ser mezclado en una mezcladora capaz de lograr una combinaci$n total de los materiales, formando una masa uniforme dentro del tiempo especificado y descargando el concreto sin segregaci$n. *ezclar, transportar y colocar adecuadamente el concreto -para e#itar segregaci$n y lograr una buena compactaci$n/. *antener las condiciones de curado adecuado -para la que hidrataci$n del cemento sea completa posible/. Finalmente, es importante recalcar, que para que el concreto desarrolle una resistencia adecuada, se requiere mo'arlo constantemente por lo menos durante los primeros días. Gara realizar los ensayos y7o pruebas al concreto endurecido se deber" de realizar de acuerdo a las normas establecidas.
CONSIDERACIONES
%n concreto ser" bueno si es durable. La durabilidad expresa la resistencia al medio ambiente.
La impermeabilidad, directamente relacionada con la durabilidad, se consigue con la consolidaci$n, relaci$n agua7cemento adecuada y curado con#enientes, seg(n el lugar donde se encuentre la obra.
En ensayo de resistencia es el m"s importante de los aplicados al concreto y constituye la base para determinar la calidad del producto. Gor lo general, un concreto de resistencia ele#ada es un buen concretoB sin embargo, cuando la resistencia se obtiene aumentando la cantidad de cemento con el fin de reducir la relaci$n agua7cemento es preciso extremar las
precauciones durante la puesta en obra y curado para reducir los efectos de acortamiento.
CONCLUSIONES El concreto es b"sicamente una mezcla de dos componentesC 6gregado y pasta. La pasta, compuesta de 2emento Gortland y agua, une a los agregados -arena y gra#a o piedra triturada/ para formar una masa seme'ante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacci$n química entre el 2emento y el agua Gues para obtener el concreto en estado endurecido pasa por los siguientes estadosC
Estado fresco. 6l principio el concreto parece una )masa+. Es blando y puede ser traba'ado o moldeado en diferentes formas. I así se conser#a durante la colocaci$n y la compactaci$n. Las propiedades m"s importantes del concreto fresco son la traba'abilidad y la cohesi#idad.
Estado fraguado. Después, el concreto empieza a ponerse rígido. 2uando ya no est" blando, se conoce como F6&%6DH del concreto, el fraguado tiene lugar después de la compactaci$n y durante el acabado.
Estado endurecido. Después de que el concreto ha fraguado empieza a ganar resistencia y se endurece.
Después de que el concreto ha fraguado empieza a ganar resistencia y se endurece. En conclusi$n el concreto endurecido es aquel que tras el proceso de hidrataci$n ha pasado del estado pl"stico al estado rígido. Las principales propiedades del concreto endurecido son la elasticidad resistencia y extensibilidad.
Elasticidad En general, es la capacidad del concreto de deformarse ba'o carga, sin tener deformaci$n permanente.
esistencia
Es la capacidad de soportar cargas y esfuerzos, siendo su me'or comportamiento en compresi$n en comparaci$n con la tracci$n, debido a las propiedades adherentes de la pasta de cemento. Depende principalmente de la concentraci$n de la pasta de cemento, que se acostumbra expresar en términos de la relaci$n 6gua72emento en peso.
Extensibilidad Es la propiedad del concreto de deformarse sin agrietarse.