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Tecnología del concreto
Semana 16
Datos/Observaciones
Contenido del curso
Unidad 1.- El concreto y sus componentes
Unidad 2.- Diseño de mezclas de concreto y clasificación de aditivos.
Unidad 3.- El concreto en obra y sus propiedades.
Unidad 4.- Durabilidad y patología del concreto.
Unidad 03: Concreto en obra y sus propiedades
Logro específico de aprendizaje de la Unidad 03: Semanas 13 - 16
Al finalizar la tercera unidad, el estudiante evalúa el comportamiento del concreto en
estado fresco y endurecido. Asimismo, reconoce los ensayos normalizados para el
control y evaluación de la calidad del concreto en sus diferentes estados.
Sesión 16: Cambios volumétricos y control de calidad del concreto y
concretos en climas extremos
Logro de aprendizaje de la sesión:
Al finalizar la sesión, el estudiante conoce y comprende el comportamiento del concreto
frente a los cambios volumétricos. Además las actividades del control de calidad y
algunas consideraciones técnicas en la producción de concretos en climas extremos.
CONCRETO EN CLIMAS EXTREMOS
EL PERU Y EL EFECTO DE LAS
CONDICIONES CLIMATICAS
SOBRE EL CONCRETO
EXISTEN 32 TIPOS
DE CLIMAS
MONITOREADOS
A NIVEL
MUNDIAL
! EL PERU
TIENE
28 TIPOS
DE CLIMA!
ESTADISTICAS DE TEMPERATURAS,
HUMEDADES Y ALTURA SOBRE EL
NIVEL DEL MAR DE CAPITALES DE
DEPARTAMENTOS,
Estadística de Temperaturas y Humedades
DEPARTAMENTO Temp.Max. en ºC Temp. Min. en ºC Humedad Relativa
(%)
COSTA
Tumbes 32 20 73 a 79
Piura 35 16 60 a 70
Lambayeque 31 15 72 a 78
La Libertad 26 14 82 a 84
Lima 27 15 65 a 95
Ica 28 10 65 a 82
Moquegua 27 10 52 a 69
Tacna 28 10 65 a 82
SIERRA
Cajamarca 23 5 38 a 98
Ancash 23 4 66 a 82
Pasco 12 -2 80 a 87
Junín 21 0 25 a 90
Huancavelica 17 0 60 a 75
Ayacucho 24 6 45 a 59
Apurimac 25 10 67 a 80
Cuzco 22 -2 60 a 79
Arequipa 23 4 30 a 68
Puno 16 -2 25 a 85
SELVA
Amazonas 22 7 71 a 77
Loreto 33 21 83 a 85
San Martín 34 19 75 a 79
Ucayali 33 19 81 a 88
Huanuco 30 18 81 a 85
Madre de Dios 32 17 76 a 86
DEPARTAMENTO % de
Territorio
sobre 1,500
m.s.n.m.
Capital del
Departamento
Altura en m.s.n.m.
AMAZONAS
ANCASH
APURIMAC
AREQUIPA
AYACUCHO
CAJAMARCA
CUZCO
HUANCAVELICA
HUANUCO
ICA
JUNIN
LA LIBERTAD
LAMBAYEQUE
LIMA
LORETO
MADRE DE DIOS
MOQUEGUA
PASCO
PIURA
PUNO
SAN MARTIN
TACNA
TUMBES
UCAYALI
30%
70%
100%
60%
95%
55%
70%
95%
60%
10%
70%
55%
5%
50%
0%
10%
70%
60%
15%
80%
10%
40%
0%
0%
Chachapoyas
Huaraz
Abancay
Arequipa
Ayacucho
Cajamarca
Cuzco
Huancavelica
Huánuco
Ica
Huancayo
Trujillo
Chiclayo
Lima
Iquitos
Puerto Maldonado
Moquegua
Cerro de Pasco
Piura
Puno
Moyobamba
Tacna
Tumbes
Ucayali
2,334
3,205
2,378
2,335
2,746
2,720
3,399
3,676
1,894
406
3,249
34
29
154
104
256
1,410
4,338
29
3,827
874
562
7
154
PROMEDIO 60% 3,008
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8-3,840
m.s.n.m.
30
25
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
H
O
R
A
S
TEMPERATU
RA
EN
ºC
25% del tiempo temperaturas por debajo de 0 ºC
===>>> Clima muy frío
30% del tiempo temperaturas entre 0 ºC y 10 ºC
===>>> Clima frío
45% del tiempo temperaturas entre 10 ºC y 24 ºC
===>>> Clima cálido
! CLIMA HIBRIDO !
Realidadesdel climaenaltura
La influencia del clima frío y el clima
cálido sobre el concreto ha sido muy
estudiada a nivel mundial, pero existe un
factor ambiental en hacer concreto en
altura cuya trascendencia no es tan
conocida y difundida
=====>>>
! LA VARIACION DE LA PRESION
ATMOSFERICA Y EL EFECTO
COMBINADO
CON EL CLIMA HIBRIDO!
Variación de la Presión Atmosférica con la altura
1.10
1.00
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0 1000 4000 5000
2000 3000
m.s.n.m.
P
re
sión
Atm
osfé
rica
e
n
kg/cm
2
Entre los1,500 m
.y 5,000m
.la presión atmosférica
disminuye entre 18%y 47%con respecto ala
registrada a niveldelmar
Algunos efectos de la disminución de la presión atmosférica sobre
el concreto
1)Variacionesenlacapilaridadyconsecuentementela exudación
2)Menoresrequerimientos deaguademezclaqueanivel del mar para
condicionessimilaresde trabajabilidad.
3) Incrementodel efectodelos incorporadoresdeaire
4)Tendenciaaobtenerseresistencias mayores queal nivel del mar
posiblementepor mayor facilidadde dispersióndelcementoehidratación.
Algunos efectos de la disminución de la presión atmosférica sobre el
concreto
5)Mayor posibilidaddecontracciónplásticaporsecadoal reducirsela
exudación.
6)Mayorcontracciónporsecadoenelconcreto endurecidoal propiciar la
menorpresiónatmosféricamayor facilidadenlaevaporacióndel aguade
adsorción.
7)Modificacióndelaspropiedadesreológicasdel concretoenestadofresco:
cohesividad,viscosidad yfriccióninterna.
8)Efectoincrementadodelosplastificantes ysuperplastificantes.
Observaciones
1)El vaciar concretoenalturaesun problemacomplejo.
2)Esfundamental enfrentar el proceso constructivoconconcreto,
adaptándoloalasrealidades yvariacionesdeclimahíbridoy losefectosde
ladisminucióndepresión atmosférica
Error frecuente de las especificaciones para vaciado en
altura en nuestro medio
! Aplicar exclusivamente las
precauciones internacionales para
clima frio !
Evaluemos la aplicabilidad de algunos
criterios del ACI para clima frío y
clima cálido al nivel del mar.
Observaciones
1)ElComitéACI 306Rdefine comoclimafrío aquél períodoenque
sedebeverificar : a) El promediodetemperaturadiariadurante3
días consecutivosdebeser menor de5ºCyb) La temperaturadel
airenodebeser mayor de10ºC enmasdelamitaddecualquier
periodode24 horas.
2)ElComitéACI 305Rdefine climacálidoaquél enqueseverifican
condicionesambientalesde altatemperatura,humedadrelativa muy
bajay velocidades del vientoelevadas.
Fig.2.-V
A
R
I
A
C
I
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ND
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R
A
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0
-5
25
20
15
10
5
30
-10
-15
-20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 131415 161718192021222324
H
O
R
A
S
TEMPERATU
RA
EN
ºC
Temperatura
Promedio
MONTANA
- 3 ºC
Temperatura
Promedio
JUL
IACA
9ºC
Conclusión
! Nunca se verifican en altura las
condiciones del ACI para clima
frío y sólo esporádicamente se
dan las condiciones para clima
cálido !
Comportamiento
termodinámico natural del
concreto en las obras en altura
SISTEMAADIABATICO: Noentrani salecalor
TABLA 1
Tipo de Cemento Incremento promedio de
temperatura por cada bolsa
de cemento en un ciclo de 24 a
72 horas en sistema
adiabático
Tipo I 6.0 ºC
Tipo II 5.8 ºC
Tipo V 5.4 ºC
Tipo IPM 5.5 ºC
Tipo IP 5.0 ºC
El concreto puede
desarrollar en un
periodo entre 24 y
72 horas una
temperatura
pico proporcional
a la cantidad y tipo
de cemento más la
temperatura de
colocación.
MAÑANA TARDE NOCHE
Como calcular la temperatura de colocación del concreto fresco
T =
0.22 (Wa + Wc ) + Ww + Wwa
Donde :
Ta =
Tc =
Tw =
Wa =
Wc =
Ww =
Wwa =
Temperatura de los agregados
Temperatura del cemento
Temperatura del agua de mezcla
Peso seco de los agregados
Peso del cemento
Peso del agua de mezcla
Peso del agua absorbida por los agregados
0.22(TaWa + TcWc) + Tw x Ww + Ta x Wwa
Como contrarrestar el hielo y deshielo
!INCORPORADORESDEAIRE!
TABLA 2
Tamaño
máximo
nominal
en
pulgadas
Exposición severa
Con
humedad
constante
en porcentaje
Exposición moderada
con
humedad
ocasional
en porcentaje
3/8 7.5 6.0
1/2 7.0 5.5
3/4 6.0 5.0
1 1/2 5.5 4.5
3 4.5 3.5
Como acercarnos a un sistema adiabático
!AISLANDOELCONCRETO!
TABLA 3
M A TERIA L A ISLA NTE ESPESO R E N CM
P aja 35 .0
Ichu 35 .0
Tierra 20 .0
Totora 15 .0
M adera 15 .0
Teknop or 10 .0
Lan a de fibra de vidrio 7 .5
Principios Básicos para efectuar vaciados en altura
Recopilación y verificación de las condiciones ambientales locales
de temperatura, humedad relativa, lluvia, presión atmosférica etc.
para establecer los ciclos del clima híbrido y su trascendencia en
cada caso particular.
Evaluar y planificar la temperatura de colocación en el rango de
10ºC a 13ºC para una temperatura ambiente no menor de 7ºC.
(Alternativas: Cemento,agua,agregados)
Principios Básicos para efectuar vaciados en altura
Estimar temperatura pico adiabática, siendo recomendable que
no sea menor de 30ºC. (Tipo de cemento)
Decidir el sistema de protección en base a las consideraciones
y condiciones particulares.
Evaluación experimental previa en el sitio de obra de diseños
de mezcla, aditivos y técnicas de curado y protección en periodo
mínimo de 48 horas.
Principios Básicos para efectuar vaciados en altura
Determinar la duración del periodo de protección en
función del tiempo en que el concreto alcanza 35 kg/cm2 de
resistencia en compresión bajo las condiciones de curado
en obra.
Monitoreo durante el desarrollo de la obra.
Sugerencias para el desarrollo de técnicas de protección y su aplicación en obra
1) Reproducir experimentalmente las condiciones mas desfavorables para el
vaciado en altura e instrumentar la medición del comportamiento termodinámico.
2) Establecer con precisión los periodos de clima híbrido y el comportamiento del
concreto en cada rango.
3) Como regla general aprovechar la naturaleza exotérmica de la hidratación del
cemento aislándolo en el período frío y exponiéndolo al medio ambiente durante el
periodo cálido para concentrar calor e incrementar la temperatura promedio de
curado.
Sugerencias para el desarrollo de técnicas de protección y su aplicación
en obra.
4) Utilizar en lo posible curador químico como protección contra la contracción
plástica por secado en el periodo cálido.
5) Usar como patrón de referencia conservador para decidir sobre la técnica
de protección y curado, el mantener una temperatura promedio del concreto
no menor de 13ºC en un ciclo de 24 horas.
6) Considerar al definir el f’c criterios de durabilidad basados en relciones A/C
máximas antes que resistencias requeridas en obra por criterios de expectativa de
falla.
TEM
PERA
TURAA
MBIENTE vsTEM
PERA
TURACONCRETO PRO
TEG
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R
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ECTO-F
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-20
H
O
R
A
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TEMPERATU
RA
EN
ºC
Temperatura
Concreto
Temperatura
Ambiente
H
oradevaciado:13:20H
oras
TemperaturaColocación:15.5ºC
TemperaturaA
mbiente :18ºC
18 20 22 24 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10
Volumen:0.50m3
C
emento:340kg/m3
Temp.P
icoTeorica :31.5ºC
Datos/Observaciones
CONTROL DE CALIDAD EN LABORATORIO Y EN OBRA
Datos/Observaciones
Qué es la calidad ?
Definición ISO 9000 :
“ Es la totalidad de
condiciones y características
de un producto o servicio que
sustentan su habilidad para
satisfacer necesidades
establecidas o implícitas”
Datos/Observaciones
Principios básicos para la supervisión y
control de calidad del concreto en obra
I.“ Conocimiento científico de los materiales y el
producto resultante”.
II.“Definición técnica precisa de los requisitos a
controlar y cómo controlarlos”.
III. “ Planificación + Inspección + Evaluación”.
Datos/Observaciones
Control del concreto fresco
1) Muestreo
2) Slump
3) Peso unitario -> Rendimiento
4) Contenido de aire
5) Temperatura
6) Tiempo de fragua inicial
7) Compactabilidad
Datos/Observaciones
Control del concreto endurecido
1) Ensayo de compresión-> Capping
2) Ensayo de tracción por flexión
3) Esclerometría
4) Testigos diamantinos
5) Curado de testigos -> Cal
6) Abrasión in-situ
7) Permeabilidad
Datos/Observaciones
Analicemos algunas prácticas
de control del concreto en las
obras en nuestro medio
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
CUÁL ES EL COSTO DE LA CALIDAD ?
Datos/Observaciones
Enfoque convencional
1. La menor cantidad de equipo de Laboratorio para control en
obra.
2. En lo posible personal técnico empírico.
3. Control comercial antes que técnico de los proveedores de materiales.
4. La menor cantidad de servicios o asesoría especializada de terceros.
Datos/Observaciones
Costos escondidos en el enfoque convencional
1. Mayor cantidad de H-H y H-M por comportamiento variable
del concreto sin control de calidad.
2. Reparaciones y tratamiento complementario de las estructuras.
3. Ensayos adicionales, pruebas destructivas, paralizaciones de
trabajos, reuniones.
4. Imagen y confiabilidad.
Datos/Observaciones
Conclusiones
1. Existen problemas de calidad importantes en la mayor parte del mercado de suministro de
agregados para concreto.
2. La tecnología de control de calidad y la gestión de calidad ha quedado rezagada en
comparación con los avances en diseño estructural y procesos constructivos.
3. El concreto es un material perecible cuya calidad final depende tanto del productor de la
mezcla como del que la coloca, compacta, cura y controla.
4. La filosofía moderna de calidad total en la industria de la construcción, considera al
concreto como un objetivo estratégico fundamental para el logro de las metas de la obra, y
asi hay que tratarlo.
Datos/Observaciones
¿Por qué se fisura el concreto?
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
LAS RESTRICCIONES A LAS
DEFORMACIONES OCASIONAN
REACCIONES Y............
!FISURACION!
Datos/Observaciones
FENOMENOS CAUSANTES DE LOS CAMBIOS VOLUMETRICOS
I. Contracción o retracción
II.Flujo o fluencia
III.Efectos térmicos
IV.Agresividad química interna y externa
Datos/Observaciones
I CONTRACCION ó RETRACCION.
➢ Contracción intrínseca o espontánea
➢ Contracción por carbonatación
➢ Contracción por secado
Datos/Observaciones
CONTRACCION INTRINSECA ó ESPONTANEA
➢ Proceso químico → Mito de la Contracción de fragua
➢Deformación unitaria : 30x 10-6 → Esfuerzo 6 kg/cm2
➢ No produce fisuración
Datos/Observaciones
CONTRACCION POR CARBONATACION
➢ Proceso físico-químico → CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3
➢Deformación unitaria : 20x 10-6 → Esfuerzo 4 kg/cm2
➢ No produce fisuración → Superficie débil
Datos/Observaciones
CONTRACCION POR SECADO
➢ Proceso físico → Evaporación agua de ADSORCION
➢Deformación unitaria : 400 a 1000 x 10-6 →
Esfuerzo entre 100 a 250 kg/cm2
➢ Siempre produce fisuración → Reversible parcialmente
Datos/Observaciones
CONTRACCION POR SECADO
➢ Depende del cemento, relación A/C, Tipo de agregado
cantidad de agua, humedad relativa, temperatura de
colocación, temperatura ambiente, viento.
➢Contracción plástica por secado →Fisuras antiestéticas
➢ Contracción por secado diferida → 30 veces espesor
Datos/Observaciones
Temperaturas típicas del concreto vs
humedad relativa que pueden
producir fisuración por contracción plástica
105 (41) 90
100 (38) 80
95 (35) 70
90 (32) 60
85 (29) 50
80 (27) 40
75 (24) 30
Humedad relativa
%
Temperatura del concreto
ºF (ºC)
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
II FLUJO O FLUENCIA
➢ Deformación sin incremento de carga
➢ Dependiente del tiempo
➢ Proporcional a la deformación elástica.
Datos/Observaciones
SistemaAdiabático : Noentrani salecalor
TABLA 1
Tipo de Cemento Incremento promedio de
temperatura por cada bolsa
de cemento en un ciclo de 24 a
72 horas en sistema
adiabático
Tipo I 6.0 ºC
Tipo II 5.8 ºC
Tipo V 5.4 ºC
Tipo IPM 5.5 ºC
Tipo IP 5.0 ºC
El concreto puede
desarrollar en un periodo
entre 24 y 72 horas una
temperatura
pico proporcional a la
cantidad y tipo de
cemento más la
temperatura de
colocación.
III EFECTOSTERMICOS→ INTERNOS
Datos/Observaciones
NOCHE
III
MAÑANA
EFECTOSTERMICOS→ EXTERNOS
TARDE
Datos/Observaciones
IV EFECTOS QUIMICOS
➢ Reactividad Alcali-Silice
➢ Sulfatos, cloruros
➢ Corrosión.
Datos/Observaciones
PATRONES DE FISURACION TIPICOS
Datos/Observaciones
A,B,C→ Asentamiento Plástico :
Causa : Exudación excesiva
Solución : Incorporar aire y/o fibra
polipropileno y/o a/c baja,
Datos/Observaciones
D,E,F → Contracción
Plástica por secado:
Causa : Permitir secado rápido
Solución : Curado oportuno,
proteger del sol, viento,
Usar fibra de polipropileno.
Datos/Observaciones
G,H → Efectos
térmicos Internos o
externos Causa :
Permitir mucha
temperatura interna,
gradientes térmicos
mayores de 10ºC
sin juntas de dilatación.
Solución : Cementos con
bajo calor de hidratación,
controlar temperaturas,
liberar calor, juntas de
dilatación c/30 m. max. en losas
expuestas a la intemperie
con gradientes > 10ºC,
Datos/Observaciones
I → Contracción por secado diferida
Causa :Espaciamiento incorrecto de
juntas de contracción.
Solución : Juntas de contracción
C/ 24 a 30 veces el espesor
del elemento .
Datos/Observaciones
J,K: Agrietamiento(crazing)
Causa : Espolvoreo de cemento
o planchado de la superficie
con exudación en proceso,
exudación en elementos con
encofrado hermético y mal
vibrados.
Solución : Monitorear exudación,
usar aire incorporado en
elementos encofrados,
cuidar vibrado, curar bien.,
Datos/Observaciones
L,M→ Corrosión
Causas :
Concreto poroso,
poco recubrimiento,
cloruros, condición de
exposición, carbonatación.
Solución : Concretos con a/c
baja (0.40 a 0.50), aumentar
recubrimientos, usar
cementos adecuados, microsílice,
inhibidores (nitritos), protección
catódica.
Datos/Observaciones
N: Reacción Alcali-Sílice
Causas : Agregados reactivos +
cementos con alto contenido
de álcalis, humedades relativas
> 80% , temperaturas > 30ºC.
Solución antes de producido :
Descartar agregados peligrosos,
Cementos con bajo álcali, sales
de litio.
Solución una vez detectado :
Demoler.
Datos/Observaciones
CONTROL CAMBIOS VOLUMETRICOS POR
CONTRACCION
➢ Juntas de contracción 24 a 30 veces espesor
➢ Planificar proceso constructivo y curado
➢ Menor contenido cemento
➢ Curado eficiente y oportuno en fase plástica
➢ Libertad de deformación
Datos/Observaciones
CONTROL CAMBIOS VOLUMETRICOS POR TEMPERATURA.
➢ Juntas de dilatación
➢ Planificar proceso constructivo
➢Controlar temperatura en el concreto
➢ Monitoreo permanente
Datos/Observaciones
CONTROL CAMBIOS VOLUMÉTRICOS POR AGRESIVIDAD
QUÍMICA.
➢ Materiales calificados
➢ Relación A/C baja
➢Aditivos minerales
➢ Monitoreo condiciones de servicio
Datos/Observaciones
LA DURABILIDAD DEL CONCRETO, COMO
ESTABLECERLA Y CONTROLARLA
Datos/Observaciones
DURABILIDAD
➢ACI : Habilidad para resistir intemperismo, ataque
químico, abrasión y condición de servicio en el tiempo.
➢Concepto relativo. Asociado tradicionalmente f´c
➢ No copiar especificaciones
Datos/Observaciones
FACTORES QUE AFECTAN LA DURABILIDAD
➢ Congelamiento y deshielo.
➢ Ambiente químicamente agresivo
➢ Abrasión
➢ Corrosión
➢ Reacciones químicas en agregados.
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
Datos/Observaciones
ABRASION
Datos/Observaciones
CORROSION
Datos/Observaciones
2OH -
1/2 O2 + H2O + 2e-
3)cloruros,4)CO2
OH -
1)agua
2)oxígeno
Cátodo
5)fierro
Anodo
“Ruta iónica”
e-
6)Flujo electrónico
2+
Fe 2e- + Fe
Seis requisitos para la Corrosión
óxido
Datos/Observaciones
RECOMENDACION PRINCIPAL
➢ EL CONCRETO MAS IMPERMEABLE ES EL MAS DURABLE.
Datos/Observaciones
Fuentes
• Kosmatka S., Kerkhoff B., Panarese W., Tanesi J. (2004). Diseño y control de mezclas de
concreto. Illinois, EEUU: Portland Cement Association PCA.
• Rivva E. (2015). Tecnología del concreto, Diseño de Mezclas. (3ª ed.) Lima, Perú:
Rivva López Enrique.
• Abanto F. (2016). Tecnología del concreto, teoría y problemas. Lima, Perú: Editorial San
Marcos.
• Pasquel E. (s.f.). Tópicos de Tecnología del concreto. (2ª ed.). Lima, Perú: Colegio de
Ingenieros del Perú CIP.
¡Recordemos y sinteticemos lo que hemos
aprendido hoy para concluir!
Muchas Gracias!!!
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S16.s1- Material de clase.pdf

  • 1.
  • 3. Datos/Observaciones Contenido del curso Unidad 1.- El concreto y sus componentes Unidad 2.- Diseño de mezclas de concreto y clasificación de aditivos. Unidad 3.- El concreto en obra y sus propiedades. Unidad 4.- Durabilidad y patología del concreto.
  • 4. Unidad 03: Concreto en obra y sus propiedades Logro específico de aprendizaje de la Unidad 03: Semanas 13 - 16 Al finalizar la tercera unidad, el estudiante evalúa el comportamiento del concreto en estado fresco y endurecido. Asimismo, reconoce los ensayos normalizados para el control y evaluación de la calidad del concreto en sus diferentes estados. Sesión 16: Cambios volumétricos y control de calidad del concreto y concretos en climas extremos Logro de aprendizaje de la sesión: Al finalizar la sesión, el estudiante conoce y comprende el comportamiento del concreto frente a los cambios volumétricos. Además las actividades del control de calidad y algunas consideraciones técnicas en la producción de concretos en climas extremos.
  • 6. EL PERU Y EL EFECTO DE LAS CONDICIONES CLIMATICAS SOBRE EL CONCRETO
  • 7.
  • 8. EXISTEN 32 TIPOS DE CLIMAS MONITOREADOS A NIVEL MUNDIAL ! EL PERU TIENE 28 TIPOS DE CLIMA!
  • 9. ESTADISTICAS DE TEMPERATURAS, HUMEDADES Y ALTURA SOBRE EL NIVEL DEL MAR DE CAPITALES DE DEPARTAMENTOS,
  • 10. Estadística de Temperaturas y Humedades DEPARTAMENTO Temp.Max. en ºC Temp. Min. en ºC Humedad Relativa (%) COSTA Tumbes 32 20 73 a 79 Piura 35 16 60 a 70 Lambayeque 31 15 72 a 78 La Libertad 26 14 82 a 84 Lima 27 15 65 a 95 Ica 28 10 65 a 82 Moquegua 27 10 52 a 69 Tacna 28 10 65 a 82 SIERRA Cajamarca 23 5 38 a 98 Ancash 23 4 66 a 82 Pasco 12 -2 80 a 87 Junín 21 0 25 a 90 Huancavelica 17 0 60 a 75 Ayacucho 24 6 45 a 59 Apurimac 25 10 67 a 80 Cuzco 22 -2 60 a 79 Arequipa 23 4 30 a 68 Puno 16 -2 25 a 85 SELVA Amazonas 22 7 71 a 77 Loreto 33 21 83 a 85 San Martín 34 19 75 a 79 Ucayali 33 19 81 a 88 Huanuco 30 18 81 a 85 Madre de Dios 32 17 76 a 86
  • 11. DEPARTAMENTO % de Territorio sobre 1,500 m.s.n.m. Capital del Departamento Altura en m.s.n.m. AMAZONAS ANCASH APURIMAC AREQUIPA AYACUCHO CAJAMARCA CUZCO HUANCAVELICA HUANUCO ICA JUNIN LA LIBERTAD LAMBAYEQUE LIMA LORETO MADRE DE DIOS MOQUEGUA PASCO PIURA PUNO SAN MARTIN TACNA TUMBES UCAYALI 30% 70% 100% 60% 95% 55% 70% 95% 60% 10% 70% 55% 5% 50% 0% 10% 70% 60% 15% 80% 10% 40% 0% 0% Chachapoyas Huaraz Abancay Arequipa Ayacucho Cajamarca Cuzco Huancavelica Huánuco Ica Huancayo Trujillo Chiclayo Lima Iquitos Puerto Maldonado Moquegua Cerro de Pasco Piura Puno Moyobamba Tacna Tumbes Ucayali 2,334 3,205 2,378 2,335 2,746 2,720 3,399 3,676 1,894 406 3,249 34 29 154 104 256 1,410 4,338 29 3,827 874 562 7 154 PROMEDIO 60% 3,008
  • 12. V A R I A C I OND ETE MP E R A TU R AA MBIENTEE N J U L I A C A-J U N I O9 8-3,840 m.s.n.m. 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 H O R A S TEMPERATU RA EN ºC
  • 13. 25% del tiempo temperaturas por debajo de 0 ºC ===>>> Clima muy frío 30% del tiempo temperaturas entre 0 ºC y 10 ºC ===>>> Clima frío 45% del tiempo temperaturas entre 10 ºC y 24 ºC ===>>> Clima cálido ! CLIMA HIBRIDO ! Realidadesdel climaenaltura
  • 14. La influencia del clima frío y el clima cálido sobre el concreto ha sido muy estudiada a nivel mundial, pero existe un factor ambiental en hacer concreto en altura cuya trascendencia no es tan conocida y difundida =====>>>
  • 15. ! LA VARIACION DE LA PRESION ATMOSFERICA Y EL EFECTO COMBINADO CON EL CLIMA HIBRIDO!
  • 16. Variación de la Presión Atmosférica con la altura 1.10 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0 1000 4000 5000 2000 3000 m.s.n.m. P re sión Atm osfé rica e n kg/cm 2
  • 17. Entre los1,500 m .y 5,000m .la presión atmosférica disminuye entre 18%y 47%con respecto ala registrada a niveldelmar
  • 18. Algunos efectos de la disminución de la presión atmosférica sobre el concreto 1)Variacionesenlacapilaridadyconsecuentementela exudación 2)Menoresrequerimientos deaguademezclaqueanivel del mar para condicionessimilaresde trabajabilidad. 3) Incrementodel efectodelos incorporadoresdeaire 4)Tendenciaaobtenerseresistencias mayores queal nivel del mar posiblementepor mayor facilidadde dispersióndelcementoehidratación.
  • 19. Algunos efectos de la disminución de la presión atmosférica sobre el concreto 5)Mayor posibilidaddecontracciónplásticaporsecadoal reducirsela exudación. 6)Mayorcontracciónporsecadoenelconcreto endurecidoal propiciar la menorpresiónatmosféricamayor facilidadenlaevaporacióndel aguade adsorción. 7)Modificacióndelaspropiedadesreológicasdel concretoenestadofresco: cohesividad,viscosidad yfriccióninterna. 8)Efectoincrementadodelosplastificantes ysuperplastificantes.
  • 20. Observaciones 1)El vaciar concretoenalturaesun problemacomplejo. 2)Esfundamental enfrentar el proceso constructivoconconcreto, adaptándoloalasrealidades yvariacionesdeclimahíbridoy losefectosde ladisminucióndepresión atmosférica
  • 21. Error frecuente de las especificaciones para vaciado en altura en nuestro medio ! Aplicar exclusivamente las precauciones internacionales para clima frio !
  • 22. Evaluemos la aplicabilidad de algunos criterios del ACI para clima frío y clima cálido al nivel del mar.
  • 23. Observaciones 1)ElComitéACI 306Rdefine comoclimafrío aquél períodoenque sedebeverificar : a) El promediodetemperaturadiariadurante3 días consecutivosdebeser menor de5ºCyb) La temperaturadel airenodebeser mayor de10ºC enmasdelamitaddecualquier periodode24 horas. 2)ElComitéACI 305Rdefine climacálidoaquél enqueseverifican condicionesambientalesde altatemperatura,humedadrelativa muy bajay velocidades del vientoelevadas.
  • 24. Fig.2.-V A R I A C I O ND ETE M P E R A TU R AC O MP A R A D AJ U L I A C A ,P E R Uv sM O N TA N A , U S A 0 -5 25 20 15 10 5 30 -10 -15 -20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 131415 161718192021222324 H O R A S TEMPERATU RA EN ºC Temperatura Promedio MONTANA - 3 ºC Temperatura Promedio JUL IACA 9ºC
  • 25. Conclusión ! Nunca se verifican en altura las condiciones del ACI para clima frío y sólo esporádicamente se dan las condiciones para clima cálido !
  • 27. SISTEMAADIABATICO: Noentrani salecalor TABLA 1 Tipo de Cemento Incremento promedio de temperatura por cada bolsa de cemento en un ciclo de 24 a 72 horas en sistema adiabático Tipo I 6.0 ºC Tipo II 5.8 ºC Tipo V 5.4 ºC Tipo IPM 5.5 ºC Tipo IP 5.0 ºC El concreto puede desarrollar en un periodo entre 24 y 72 horas una temperatura pico proporcional a la cantidad y tipo de cemento más la temperatura de colocación.
  • 29. Como calcular la temperatura de colocación del concreto fresco T = 0.22 (Wa + Wc ) + Ww + Wwa Donde : Ta = Tc = Tw = Wa = Wc = Ww = Wwa = Temperatura de los agregados Temperatura del cemento Temperatura del agua de mezcla Peso seco de los agregados Peso del cemento Peso del agua de mezcla Peso del agua absorbida por los agregados 0.22(TaWa + TcWc) + Tw x Ww + Ta x Wwa
  • 30. Como contrarrestar el hielo y deshielo !INCORPORADORESDEAIRE! TABLA 2 Tamaño máximo nominal en pulgadas Exposición severa Con humedad constante en porcentaje Exposición moderada con humedad ocasional en porcentaje 3/8 7.5 6.0 1/2 7.0 5.5 3/4 6.0 5.0 1 1/2 5.5 4.5 3 4.5 3.5
  • 31. Como acercarnos a un sistema adiabático !AISLANDOELCONCRETO! TABLA 3 M A TERIA L A ISLA NTE ESPESO R E N CM P aja 35 .0 Ichu 35 .0 Tierra 20 .0 Totora 15 .0 M adera 15 .0 Teknop or 10 .0 Lan a de fibra de vidrio 7 .5
  • 32. Principios Básicos para efectuar vaciados en altura Recopilación y verificación de las condiciones ambientales locales de temperatura, humedad relativa, lluvia, presión atmosférica etc. para establecer los ciclos del clima híbrido y su trascendencia en cada caso particular. Evaluar y planificar la temperatura de colocación en el rango de 10ºC a 13ºC para una temperatura ambiente no menor de 7ºC. (Alternativas: Cemento,agua,agregados)
  • 33. Principios Básicos para efectuar vaciados en altura Estimar temperatura pico adiabática, siendo recomendable que no sea menor de 30ºC. (Tipo de cemento) Decidir el sistema de protección en base a las consideraciones y condiciones particulares. Evaluación experimental previa en el sitio de obra de diseños de mezcla, aditivos y técnicas de curado y protección en periodo mínimo de 48 horas.
  • 34. Principios Básicos para efectuar vaciados en altura Determinar la duración del periodo de protección en función del tiempo en que el concreto alcanza 35 kg/cm2 de resistencia en compresión bajo las condiciones de curado en obra. Monitoreo durante el desarrollo de la obra.
  • 35. Sugerencias para el desarrollo de técnicas de protección y su aplicación en obra 1) Reproducir experimentalmente las condiciones mas desfavorables para el vaciado en altura e instrumentar la medición del comportamiento termodinámico. 2) Establecer con precisión los periodos de clima híbrido y el comportamiento del concreto en cada rango. 3) Como regla general aprovechar la naturaleza exotérmica de la hidratación del cemento aislándolo en el período frío y exponiéndolo al medio ambiente durante el periodo cálido para concentrar calor e incrementar la temperatura promedio de curado.
  • 36. Sugerencias para el desarrollo de técnicas de protección y su aplicación en obra. 4) Utilizar en lo posible curador químico como protección contra la contracción plástica por secado en el periodo cálido. 5) Usar como patrón de referencia conservador para decidir sobre la técnica de protección y curado, el mantener una temperatura promedio del concreto no menor de 13ºC en un ciclo de 24 horas. 6) Considerar al definir el f’c criterios de durabilidad basados en relciones A/C máximas antes que resistencias requeridas en obra por criterios de expectativa de falla.
  • 38. Datos/Observaciones CONTROL DE CALIDAD EN LABORATORIO Y EN OBRA
  • 39. Datos/Observaciones Qué es la calidad ? Definición ISO 9000 : “ Es la totalidad de condiciones y características de un producto o servicio que sustentan su habilidad para satisfacer necesidades establecidas o implícitas”
  • 40. Datos/Observaciones Principios básicos para la supervisión y control de calidad del concreto en obra I.“ Conocimiento científico de los materiales y el producto resultante”. II.“Definición técnica precisa de los requisitos a controlar y cómo controlarlos”. III. “ Planificación + Inspección + Evaluación”.
  • 41. Datos/Observaciones Control del concreto fresco 1) Muestreo 2) Slump 3) Peso unitario -> Rendimiento 4) Contenido de aire 5) Temperatura 6) Tiempo de fragua inicial 7) Compactabilidad
  • 42. Datos/Observaciones Control del concreto endurecido 1) Ensayo de compresión-> Capping 2) Ensayo de tracción por flexión 3) Esclerometría 4) Testigos diamantinos 5) Curado de testigos -> Cal 6) Abrasión in-situ 7) Permeabilidad
  • 43. Datos/Observaciones Analicemos algunas prácticas de control del concreto en las obras en nuestro medio
  • 54. Datos/Observaciones CUÁL ES EL COSTO DE LA CALIDAD ?
  • 55. Datos/Observaciones Enfoque convencional 1. La menor cantidad de equipo de Laboratorio para control en obra. 2. En lo posible personal técnico empírico. 3. Control comercial antes que técnico de los proveedores de materiales. 4. La menor cantidad de servicios o asesoría especializada de terceros.
  • 56. Datos/Observaciones Costos escondidos en el enfoque convencional 1. Mayor cantidad de H-H y H-M por comportamiento variable del concreto sin control de calidad. 2. Reparaciones y tratamiento complementario de las estructuras. 3. Ensayos adicionales, pruebas destructivas, paralizaciones de trabajos, reuniones. 4. Imagen y confiabilidad.
  • 57. Datos/Observaciones Conclusiones 1. Existen problemas de calidad importantes en la mayor parte del mercado de suministro de agregados para concreto. 2. La tecnología de control de calidad y la gestión de calidad ha quedado rezagada en comparación con los avances en diseño estructural y procesos constructivos. 3. El concreto es un material perecible cuya calidad final depende tanto del productor de la mezcla como del que la coloca, compacta, cura y controla. 4. La filosofía moderna de calidad total en la industria de la construcción, considera al concreto como un objetivo estratégico fundamental para el logro de las metas de la obra, y asi hay que tratarlo.
  • 58. Datos/Observaciones ¿Por qué se fisura el concreto?
  • 64. Datos/Observaciones LAS RESTRICCIONES A LAS DEFORMACIONES OCASIONAN REACCIONES Y............ !FISURACION!
  • 65. Datos/Observaciones FENOMENOS CAUSANTES DE LOS CAMBIOS VOLUMETRICOS I. Contracción o retracción II.Flujo o fluencia III.Efectos térmicos IV.Agresividad química interna y externa
  • 66. Datos/Observaciones I CONTRACCION ó RETRACCION. ➢ Contracción intrínseca o espontánea ➢ Contracción por carbonatación ➢ Contracción por secado
  • 67. Datos/Observaciones CONTRACCION INTRINSECA ó ESPONTANEA ➢ Proceso químico → Mito de la Contracción de fragua ➢Deformación unitaria : 30x 10-6 → Esfuerzo 6 kg/cm2 ➢ No produce fisuración
  • 68. Datos/Observaciones CONTRACCION POR CARBONATACION ➢ Proceso físico-químico → CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ➢Deformación unitaria : 20x 10-6 → Esfuerzo 4 kg/cm2 ➢ No produce fisuración → Superficie débil
  • 69. Datos/Observaciones CONTRACCION POR SECADO ➢ Proceso físico → Evaporación agua de ADSORCION ➢Deformación unitaria : 400 a 1000 x 10-6 → Esfuerzo entre 100 a 250 kg/cm2 ➢ Siempre produce fisuración → Reversible parcialmente
  • 70. Datos/Observaciones CONTRACCION POR SECADO ➢ Depende del cemento, relación A/C, Tipo de agregado cantidad de agua, humedad relativa, temperatura de colocación, temperatura ambiente, viento. ➢Contracción plástica por secado →Fisuras antiestéticas ➢ Contracción por secado diferida → 30 veces espesor
  • 71. Datos/Observaciones Temperaturas típicas del concreto vs humedad relativa que pueden producir fisuración por contracción plástica 105 (41) 90 100 (38) 80 95 (35) 70 90 (32) 60 85 (29) 50 80 (27) 40 75 (24) 30 Humedad relativa % Temperatura del concreto ºF (ºC)
  • 79. Datos/Observaciones II FLUJO O FLUENCIA ➢ Deformación sin incremento de carga ➢ Dependiente del tiempo ➢ Proporcional a la deformación elástica.
  • 80. Datos/Observaciones SistemaAdiabático : Noentrani salecalor TABLA 1 Tipo de Cemento Incremento promedio de temperatura por cada bolsa de cemento en un ciclo de 24 a 72 horas en sistema adiabático Tipo I 6.0 ºC Tipo II 5.8 ºC Tipo V 5.4 ºC Tipo IPM 5.5 ºC Tipo IP 5.0 ºC El concreto puede desarrollar en un periodo entre 24 y 72 horas una temperatura pico proporcional a la cantidad y tipo de cemento más la temperatura de colocación. III EFECTOSTERMICOS→ INTERNOS
  • 82. Datos/Observaciones IV EFECTOS QUIMICOS ➢ Reactividad Alcali-Silice ➢ Sulfatos, cloruros ➢ Corrosión.
  • 84. Datos/Observaciones A,B,C→ Asentamiento Plástico : Causa : Exudación excesiva Solución : Incorporar aire y/o fibra polipropileno y/o a/c baja,
  • 85. Datos/Observaciones D,E,F → Contracción Plástica por secado: Causa : Permitir secado rápido Solución : Curado oportuno, proteger del sol, viento, Usar fibra de polipropileno.
  • 86. Datos/Observaciones G,H → Efectos térmicos Internos o externos Causa : Permitir mucha temperatura interna, gradientes térmicos mayores de 10ºC sin juntas de dilatación. Solución : Cementos con bajo calor de hidratación, controlar temperaturas, liberar calor, juntas de dilatación c/30 m. max. en losas expuestas a la intemperie con gradientes > 10ºC,
  • 87. Datos/Observaciones I → Contracción por secado diferida Causa :Espaciamiento incorrecto de juntas de contracción. Solución : Juntas de contracción C/ 24 a 30 veces el espesor del elemento .
  • 88. Datos/Observaciones J,K: Agrietamiento(crazing) Causa : Espolvoreo de cemento o planchado de la superficie con exudación en proceso, exudación en elementos con encofrado hermético y mal vibrados. Solución : Monitorear exudación, usar aire incorporado en elementos encofrados, cuidar vibrado, curar bien.,
  • 89. Datos/Observaciones L,M→ Corrosión Causas : Concreto poroso, poco recubrimiento, cloruros, condición de exposición, carbonatación. Solución : Concretos con a/c baja (0.40 a 0.50), aumentar recubrimientos, usar cementos adecuados, microsílice, inhibidores (nitritos), protección catódica.
  • 90. Datos/Observaciones N: Reacción Alcali-Sílice Causas : Agregados reactivos + cementos con alto contenido de álcalis, humedades relativas > 80% , temperaturas > 30ºC. Solución antes de producido : Descartar agregados peligrosos, Cementos con bajo álcali, sales de litio. Solución una vez detectado : Demoler.
  • 91. Datos/Observaciones CONTROL CAMBIOS VOLUMETRICOS POR CONTRACCION ➢ Juntas de contracción 24 a 30 veces espesor ➢ Planificar proceso constructivo y curado ➢ Menor contenido cemento ➢ Curado eficiente y oportuno en fase plástica ➢ Libertad de deformación
  • 92. Datos/Observaciones CONTROL CAMBIOS VOLUMETRICOS POR TEMPERATURA. ➢ Juntas de dilatación ➢ Planificar proceso constructivo ➢Controlar temperatura en el concreto ➢ Monitoreo permanente
  • 93. Datos/Observaciones CONTROL CAMBIOS VOLUMÉTRICOS POR AGRESIVIDAD QUÍMICA. ➢ Materiales calificados ➢ Relación A/C baja ➢Aditivos minerales ➢ Monitoreo condiciones de servicio
  • 94. Datos/Observaciones LA DURABILIDAD DEL CONCRETO, COMO ESTABLECERLA Y CONTROLARLA
  • 95. Datos/Observaciones DURABILIDAD ➢ACI : Habilidad para resistir intemperismo, ataque químico, abrasión y condición de servicio en el tiempo. ➢Concepto relativo. Asociado tradicionalmente f´c ➢ No copiar especificaciones
  • 96. Datos/Observaciones FACTORES QUE AFECTAN LA DURABILIDAD ➢ Congelamiento y deshielo. ➢ Ambiente químicamente agresivo ➢ Abrasión ➢ Corrosión ➢ Reacciones químicas en agregados.
  • 104. Datos/Observaciones 2OH - 1/2 O2 + H2O + 2e- 3)cloruros,4)CO2 OH - 1)agua 2)oxígeno Cátodo 5)fierro Anodo “Ruta iónica” e- 6)Flujo electrónico 2+ Fe 2e- + Fe Seis requisitos para la Corrosión óxido
  • 105. Datos/Observaciones RECOMENDACION PRINCIPAL ➢ EL CONCRETO MAS IMPERMEABLE ES EL MAS DURABLE.
  • 106. Datos/Observaciones Fuentes • Kosmatka S., Kerkhoff B., Panarese W., Tanesi J. (2004). Diseño y control de mezclas de concreto. Illinois, EEUU: Portland Cement Association PCA. • Rivva E. (2015). Tecnología del concreto, Diseño de Mezclas. (3ª ed.) Lima, Perú: Rivva López Enrique. • Abanto F. (2016). Tecnología del concreto, teoría y problemas. Lima, Perú: Editorial San Marcos. • Pasquel E. (s.f.). Tópicos de Tecnología del concreto. (2ª ed.). Lima, Perú: Colegio de Ingenieros del Perú CIP.
  • 107. ¡Recordemos y sinteticemos lo que hemos aprendido hoy para concluir!