Ing. CalixtroYanqui-"LA MICROESTRUCTURA DEL CONCRETO"

LA MICROESTRUCTURA DEL
CONCRETO LIGERO

Ing. Calixtro Yanqui Murillo, M.Sc. , D.Sc.

Departamento de Ingeniería Civil
Universidad nacional de San Agustín de Arequipa

2.-
2.- TEORÍA GENERAL DE LOS
ENSAMBLES SIMPLES O GRANULARES

2.1 Diámetro principal

6Vsp
D 3

6
D 
S s s

2.2 Diámetro de contacto

3
 Dc 
a   
D 

2.3
2 3 Definición de los parámetros
estructurales y volumen total

V  Dc f ()f ()
3

2.4 Volumen de la fase sólida
/ 6 3
Vs   D

︵

︶
2.5 Relaciones de fase
// /
n  Vv V e  Vv V s
/
w  W w W s

2.6 Índice de poros o relación
espacio-sólidos
espacio- ólid
i

1 1
e    1 n  G w  uaf  f  

︵
︶
︵
︶
n

u coeficiente volumétrico de uniformidad

2.7 Relaciones densimétricas en los
ensambles ideales
2.7.1 Ensamble piramidal

2 c o s
c o s 1
1
e   u  a  s e n  
1 2
1 c o s
  s e n  

︵

︶

2.7 Relaciones densimétricas en los
ensambles ideales

2.7.2 Estados extremos para un
ensamble tetraédrico
bl éd i
1

n M   6
g

2
1 
n m   6
g

2.7 Porosidades extremas en los
agregados
50

45

40
Porosidad mínim (%)
ma

35

30

25
Agregados naturales
Cemento anhidro
20 Ensamble tetraédrico
Ensamble octaédrico

15
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Porosidad máxima (%)

2.8 Estructura plástica o coagulada
3

 D cp 
p 
 D 

 c 

Cp = 2ap/Dc

1 3
p   C p

︵

︶

2 c o s
c o s 1
1
e p   a  u   p s e n   

1
w p  (m p sen 2  cos   1)
( )
G

mp = m(1+Cp)3 .
(

1
p 

wc

1
 G w
p  1 p

 G w c

3.-
3.
3 - ESFUERZOS EN LOS
ENSAMBLES GRANULARES

F F

 

F F

a b
︶
︶

3.1.-
3.1.
3 1 - Resistencia a la tracción
simple

o
t 
1 e

3.2.-
3.2.
3 2 - Resistencia a la compresión
simple

tan 3
2
3i  1

3i  1
tan 2 3
2
2

3  3i

3.3
3 3- Ensayo de compresión simple
3.3-
3-
en las probetas de concreto
Brandtzaeg (1927)

- Cambio del módulo de Poisson

Jones (1952)
tan 2 3
3i  1
2 - Variación de la velocidad ultrasónica
transversal

Jensen y Chatterji(1996)

- Craquelamiento vertical

4.
4 - ESTRUCTURA DEL CEMENTO

Powers (1968):

“Sea cual fuese la estructura de un espécimen
Sea
de concreto, es una que creció a partir de la
estructura de la mezcla original y una que
incorporó los defectos y anisotropismos que
se desarrollaron antes de que la mezcla se
volviera demasiado firme para consolidarse”.

4.

Popovics (1998)

“El concreto se comporta como un ser vivo en
El
que muchas de las característica básicas de
su identidad son establecidos por los genes
en el minuto de la concepción”.

4.-
4.
4.3.1 Modelo de Powers-Brunauer
Powers-

4.-
4.- ESTRUCTURA DEL CEMENTO
4.1 Estructura del cemento anhidro

Peso volumétrico mínimo 1,1g/cm3
Peso volumétrico máximo 1,6 g/cm3
Gravedad especifica del cemento 3,15
3 15
Ensamble tetraédrico

4.-
4.1 Estructura del cemento anhidro
Coeficiente textural
Estado
suelto 1 . 4 9 9 2
g 

Estado denso
1 . 4 5 7 7
g 

4.-
4.2 Estructura de la pasta fresca

Contenido mínimo de agua 29.50 %
Ensayos de Mehta 30.00 %
Coeficiente de plastificación 1.405
Cp 0.12

4.-
4.
4.2 Estructura de la pasta fresca

Diámetro del clinker
del 25,0 m
Grosor de la capa adsorbida 1,5 m
Coeficiente de coagulación 0,12

4.-
4.
4.3 Estructura interna del gel

Diámetro de la partícula 25,0 nm
nm
Grosor de la capa adsorbida 1,5 nm
Coeficiente de plastificación 0,12

4.-
4.4 Estructura de la pasta endurecida
44
y del gel hidratado
-T Topoquímica del cemento
í i d l t

4.
4.5 Estructura de la pasta endurecida

4.-
4.
4.6.-
4.6.- Modelo de Powers-Brunauer
Powers-

4.
4.3.2 Estructura del gel hidratado

n  1
2  f c
¡
/ o 
3/ 2 9 3
g
2m f 
1/ 2 m 
c
¡
/ o 

4.-
4.3 E t
4 3 Estructura de la pasta endurecida
t d l t d id
Ensayo de Powers
1200

1000
Resistencia a la compresión (kg/cm2)

800

600

400
Powers (1958): Pasta de cemento A
Powers (1958): Pasta de cemento B
R

200 Powers (1958) P t d cemento C
P (1958): Pasta de t
Ensambles: So = 218 kg/cm2, Xa= 1,048

0
0 10 20 30 40 50 60
Porosidad (%)

S UC U C O
4.4 Resistencia en función de la
estructura de la pasta fresca

2 ¡ / 1 / 2
m p f¡ c
o 1
1
ep  

︵

︶
3 / 2
2 /
 fc  o
︵

︶
2m = 19.92 ≈ 20.00
Volumen de clinker/volumen de hcp: 2.007

5.-
5.- ESTRUCTURA DEL CONCRETO
5.1
5 1 Estructura de la mezcla de
concreto fresco

Trabajabilidad del concreto
Cono de Abrams

5.-
5.2 M á i d l
5 2 Mecánica del revenimiento
i i t

D c p
R e v e ni m ie nt o D c

 
H o H

 


5.-
5.2 M á i d l
5 2 Mecánica del revenimiento
i i t

 = Ho/H

3 / 2

  3 
p  2 c o s 2 
 sen    
o 
 o

5.-
5.3 Di ñ d
5 3 Diseño de mezclas de concreto
l d t

v p  n pgmín n pfmín

Ensayos de Orihuela y Portugal (2004)

5.2 Estructura del concreto endurecido

5.2 E t
5 2 Estructura del concreto endurecido
t d l t d id

5.3
5 3 Efecto del contenido de aire
en la resistencia del concreto

Vw  Va
e
Vc

A
e  Gc  a '
C
A e
  0, 03a
C Gc

5.3 Efecto del contenido de aire en la
resistencia del concreto

5.4 Concreto estructural ligero

Vw  Vwe
e
Vc

Vwψ = Volumen de agua estructural
Vwe=Volumen de agua libre

5.4 C
5 4 Concreto estructural ligero
t t t l li

A e Ae
 
C Gc C

g

RESISTENCIA DEL CONCRETO (POPOVICS)

700
Popovics (1969): Tracción diagonal
600 Popovics (1969): Tracción flexural
(kg/cm2)

Popovics (1969): Compresión simple
Ensambles: Compresión simple; s3i=52,8 kg/cm2; we=0,20
500
Ensambles: Tracción diagonal; s3i=52 8 kg/cm2; we=0 20
s3i=52,8 we=0,20
sistencia de concreto(

Ensambles: Tracción flexural; s3i=52,8 kg/cm2; we=0,20
400
el

300

200
Res

100

0
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2
Relación Agua/Cemento

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