Propiedades Mecanicas del Concreto

1. INTRODUCCION
El Concreto es el material fundamental con el cual Ingenieros, arquitectos, constructores y
trabajadores vinculados con el sector de la construcción, diseñan y elaboran las obras
concebidas para el desarrollo de nuestras ciudades y su infraestructura.
Esta constituidos por diferentes materiales, los cuales debidamente dosificados y
mezclados se integran para formar elementos monolíticos, que proporcionan resistencia y
durabilidad a las estructuras, dependen en su aplicación y en su evaluación, de un
adecuado conocimiento de sus constituyentes y de sus propiedades físicas y químicas,
las cuales deben ser estudiadas y analizadas según los parámetros de control de calidad
para cada situación.
El concreto puede ser definido pues, como la mezcla de un material aglomerante
(normalmente en nuestro medio cemento PORTLAND hidráulico), unos agregados
inertes, agua y eventualmente aditivos y/o adiciones, que al endurecer forman una masa
dura y compacta, la cual después de cierto tiempo tiene como propiedad fundamental ser
capaz de soportar grandes esfuerzos de compresión.

2. LAS PROPIEDADES MECANICAS DEL CONCRETO
1. Resistencia a la Compresión:
La resistencia mecánica del concreto frecuentemente se identifica con su resistencia a
compresión, debido a que por un lado es la propiedad mecánica mas sencilla y
practica de determinar y por otro, esta representa la condición de carga en la que el
concreto exhibe mayor capacidad para soportar esfuerzos, de modo que la mayoría de
las veces los elementos estructurales se diseñan con el fin de obtener el mayor
provecho a esta propiedad.
La resistencia potencial a la compresión suele estimarse con muestras de concreto
tanto en estado fresco como en estado endurecido. Los parámetros de realización de
las pruebas se encuentran determinados en las correspondientes normas con el
ánimo de reducir al mínimo las variaciones por efecto de forma, tamaño, preparación,
curado, velocidad de carga, etc. propias de cada muestra.
La falla bajo la acción de una compresión uniaxial resulta de una falla por tensión de
los cristales de cemento o por adherencia en una dirección perpendicular a la carga
aplicada; o a un colapso causado por el desarrollo de planos de cortante inclinados.
Es posible que la deformación unitaria última sea el criterio de falla, pero el nivel de
deformación varia con la resistencia del concreto, a medida que es mayor la
resistencia, la deformación unitaria última es menor.
1.1. Elaboración y curado de los Especímenes
Los especímenes que se obtienen mediante muestreo del concreto recién
elaborado representan las cualidades potenciales del concreto como se produce, y
por ello deben ser fabricados y curados en condiciones invariables para que sus
resultados puedan ser cotejados con los requisitos de resistencia especificados en
la obra.
La norma ASTM C 192 especifica que el llenado del molde debe hacerse en capas
de igual espesor, compactadas con varilla o por vibración según revenimiento, el
curado durante las primeras 24 horas debe hacerse en los moldes protegidos de la
evaporación a 23°C, a continuación se debe hacer la inmersión de los

3. especímenes en agua saturada de cal y dejarlos en estas condiciones hasta el día
del ensayo.
1.2. Preparación y Ensayo de los Especímenes
En la preparación de los especímenes es de particular importancia el
acondicionamiento de las superficies de las cabezas, a través de las cuales se
transmiten las cargas de compresión, a fin de eliminar defectos que puedan
producir concentraciones de esfuerzos en el espécimen y hacerlo fallar de manera
irregular.
En este aspecto hay dos factores cuya
influencia es decisiva y que por ello se
reglamentan con precisión: la planicidad de
las superficies y su perpendicularidad con el
eje del cilindro. El método ASTM C39
establece que, para considerar las aceptables,
estas superficies no deben manifestar
desviaciones mayores de 0.05mm en una
distancia de 152 mm (diámetro del cilindro
estándar) al ser confrontada con una regla
perfectamente recta en cualquier dirección; y
su perpendicularidad con el eje del cilindro no
debe diferir mas de 0.5° con respecto al
ángulo de 90°, lo cual significa una desviación
máxima permisible de 3.2 mm en una distancia
de 305 mm que es la altura del cilindro
estándar.
El proceso de aplicación de carga debe
efectuarse bajo condiciones reglamentadas
para evitar la influencia de los factores cuya
variación puede afectar los resultados. Entre
dichos factores se destacan las características
de la máquina de ensaye, las condiciones de
humedad del espécimen y la velocidad con
que se incrementa la carga; todos los cuales
se hallan convenientemente especificados en
el método de prueba ASTM C 39 dado la
importancia de tales efectos.

4. 2. RESISTENCIA A TENSIÓN
La resistencia a tensión depende de las resistencias a tensión propias de la pasta de
cemento y los agregados, y de la adherencia que se genera entre ambos, la influencia
relativa de estos factores puede variar en función de los procedimientos que se utilizan
para determinar la resistencia del concreto a tensión, que son básicamente tres y se
presentan esquemáticamente.
a) Prueba de tensión directa: Por medio del ensayo de especímenes cilíndricos o
prismáticos, sometidos a una fuerza de tensión axial.
b) Prueba de tensión indirecta: Mediante el ensayo de especímenes cilíndricos,
sujetos a una carga de compresión diametral.
c) Prueba de tensión por flexión en especímenes prismáticos (vigas): Los cuales
pueden ser ensayados opcionalmente con una carga en el centro del claro, o con
dos cargas concentradas iguales aplicadas en los dos tercios del claro.
La determinación de la resistencia a tensión del concreto puede conducir a resultados
diferentes, según el procedimiento que se utilice para medirla: en condiciones
comparables, la prueba de tensión directa produce el valor de resistencia más bajo y
la prueba por flexión el más alto, quedando en una posición intermedia la resistencia a
tensión determinada por compresión diametral. No ocurre así cuando se trata de
evaluar la resistencia a compresión, para cuya determinación sola se dispone de un
procedimiento normalizado, de aceptación general. Resultados típicos de pruebas a
tensión para varias relaciones agua – cemento.

6. 2.1. Resistencia a la Tensión en Flexión
En el ensayo del concreto a tensión por flexión se produce un estado
combinado de esfuerzos en la que la resistencia no solo se concentra a la
pasta y a la adherencia pasta - agregados, sino que también ahora los
agregados mismos pasan a desempeñar un papel importante. Por esta
razón es recomendable el uso de agregados triturados de una roca de
buena calidad, ya que no solo garantizan una mejor adherencia con la
pasta, sino que además proporcionan una resistencia intrínseca uniforme
ante este tipo de solicitaciones.
Para el caso de una carga puntual aplicada en el centro de la luz sobre una
viga prismática de sección rectangular, la resistencia máxima a la tensión
por flexión, en kg/cm².
La resistencia a la tensión por flexión suele arrojar mayores valores que los
se obtienen por los métodos de tensión directa e indirecta. Las razones
principales se deben a que en la prueba indirecta ocurre una distribución no
uniforme de esfuerzos en la sección de falla que restringe la propagación
de las grietas y a que en dicha prueba se manejan una serie de
simplificaciones teóricas a la hora de calcular el esfuerzo máximo.

7. 3. MODULO DE ELASTICIDAD Y RELACION DE POISSON
El método de prueba para la determinación del Módulo de Elasticidad (Módulo de
Young) y de la relación de Poisson en especímenes cilíndricos de concreto, cuando se
someten a esfuerzos de compresión longitudinal.
El Módulo de Elasticidad es la relación que existe entre el esfuerzo y la deformación
unitaria axial al estar sometido el concreto a esfuerzos de compresión dentro del
comportamiento elástico. Es la pendiente de la secante definida por dos puntos de la
curva del esfuerzo-deformación, dentro de esta zona elástica.
La Relación de Poisson es la relación entre las deformaciones transversal y
longitudinal al estar sometido el concreto a esfuerzos de compresión dentro del
comportamiento elástico.
Cuando un espécimen de concreto endurecido se somete por primera vez a una carga
de compresión axial, que se incrementa progresivamente a velocidad uniforme hasta
un valor inferior al de ruptura y después se retira a la misma velocidad, ocurre lo que
se muestra esquemáticamente.
En la figura (1) se representa un espécimen cilíndrico de diámetro d y altura h, antes de
aplicarle la carga; una vez aplicada la carga hasta llegar al valor de P (que produce un
esfuerzo inferior al de ruptura) el espécimen manifiesta una deformación longitudinal bajo
carga Δlc y una deformación transversal simultanea Δtc, según se muestra en la figura (2);
después de retirar completamente la carga, el espécimen no recupera totalmente sus
dimensiones originales quedándole una deformación permanente, tanto en dirección
longitudinal Δlp como en dirección transversal Δtp, como se hace notar en la figura (3).

8. Si durante el proceso de
carga y descarga se miden
las deformaciones parciales
(훿) a diferentes niveles de
esfuerzo aplicados (휎) se
pueden obtener parejas de
datos (esfuerzo y
deformación) que al ser
representadas en un
sistema de ejes ortogonales,
con las deformaciones como
abscisas y los esfuerzos
como ordenadas, producen
una gráfica.
4. RESISTENCIA A LA ABRASION