5. MATERIAL COMPLEMENTARIO Tecnología.pptx

Tecnología de concreto y materiales

1. TECNOLOGIA DEL CONCRETO Y MATERIALES Pregrado

2. Pregrado ENSAYOS DE LABORATORIO

3. 3 TEMA: ADITIVOS ENSAYOS Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

4. Importancia de los ensayos de laboratorio de los materiales de construcción. Agua de Mezcla y de curado. Calidad y parámetros de importancia. Resistencia al desgaste - ensayo. 4 CONTENIDO Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

5. Los ensayos de laboratorio de los materiales de construcción, tiene una importancia relevante, ya que sin ellos, no se podría conocer las propiedades físicas y químicas de los agregados, especialmente cuando queremos conocer su tamaño o granulometría, propiedades físicas como el peso especifico, contenido de humedad, peso unitario, resistencia al desgaste, etc. Por otro lado, muchas veces también se requiere conocer si un agregado contiene cloruros o sulfatos ya que sabemos que los cloruros atacan al acero, mientras que los sulfatos al concreto. Todos este conocimiento nos va a permitir discernir entre que agregado usar al momento de utilizar los mismos ya sea en una defensa ribereña, rompe olas, como parte de un terraplén, o también para la preparación de un mortero o concreto, entre otros usos. Muchos de estos ensayos se van a realizar en el desarrollo de este curso, en la parte correspondiente a laboratorio. 5 IMPORTANCIA DE LOS ENSAYOS Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

6. En la norma peruana de agregados podríamos diferenciar hasta tres tipos de ensayos. Ensayos que determinan la calidad del agregado como tal: Obligatorios : granulometría y sustancias dañinas. Presencia de sustancias dañinas: refiriéndose a partículas deleznables, material más fino que la malla N° 200: Carbón, lignito e impurezas orgánicas. Complementarios: Indice de espesor, desgaste de la máquina de los Ángeles, impacto, resistencia al sulfato de sodio o magnesio (sólo en el caso del concreto sujeto a congelación y deshielo). 1.- Granulometría : En cuanto a este ensayo huelgan mayores detalles y comprendemos que un agregado bien graduado nos dará como resultado un concreto compacto y económico. 2.- Sustancias Dañinas: • Partículas deleznables : aquellas partículas como grumos de arcilla (es índice de la limpieza del agregado) que pueden deshacerse con la compresión de dedos. 6 ENSAYOS Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

7. Material más fino que la malla N° 200: constituido por el limo o arcilla, es índice de la limpieza del agregado. Carbón y lignito: como su nombre lo indica, el porcentaje de dichas partículas dentro del agregado. Materia orgánica: sólo para el agregado fino. Puede ser detectado en dos formas, por ensayo clorimétrico con hidróxido de sodio o ensayos comparativos en resistencia a la compresión en cubos de mortero. 3.- Índice de Espesor: Nos da una idea de la proporción de partículas planas en el agregado, perjudiciales para la adecuada trabajabilidad del concreto. 4.- Desgaste por Abrasión en la Máquina de los Ángeles: Este ensayo nos indica el grado de resistencia mecánica del agregado. 7 ENSAYOS Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

8. 5.- Impacto: Al igual que el ensayo anterior con la diferencia del método en sí, en lugar de atacar por abrasión, se hace por impacto de un pisón metálico sobre las partículas de agregados.   6.- Inalterabilidad ante el ataque por sulfato de sodio o magnesio: Mide también la resistencia del agregado, pero muy relacionada a su porosidad. Consiste en someter el agregado a varios ciclos de ataque por soluciones de sulfato, saturándolos y luego llevando al horno, para que las soluciones cristalicen, aumentado de volumen tratando de quebrar el agregado. Si la pérdida por este concepto supera lo establecido, este agregado se considera no apto para soportar congelación y deshielo. 8 ENSAYOS Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

9. 9 Es u n a d e las p ro p i ed a de s f í sicas de los a g re g ado s g r u e s o s de mucha i mpo r t an cia y es esencial su c o no ci m ie n t o e n e l d i s eñ o d e me z clas; nos referimos a la resist en cia a la a b ra s i ó n o d e s g a ste d e los a g re g ado s, lo cual no s pe r m i t e s a b e r e l e st a d o de l a g re g ad o que nos permita decidir su uso. Ya sea como parte del concreto o en estructuras de protección o defensa Esta p ro p i e da d e s mu y i m p o rta n t e po r q u e c o n ella se conoce l a du ra b i l i d a d y la resist en cia q u e t e nd rá e l c o n creto pa ra l a f ab r i c a ci ó n d e lo s a s, e struct u ras si mp les o e stru c t u ras q u e re q u ieran q u e l a resist en cia d e l c o n creto s e a l a ade c ua d a p a ra e l l a s. RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

10. A c on t i nua c i ó n s e p r e s en t a n los p roc e d i m i e n t o s, c á lcul o s y c on c l u sio ne s d e l e n s a y o d e r e sist e n cia de l a g re g ad o g ru e s o a la ab ras i ó n. OBJETIVOS   Determinar la resistencia al desgaste de agregados naturales o triturados, empleando la máquina de abrasión de los Ángeles, como consecuencia de la acción combinada de la abrasión, machaqueo e impacto. 10 RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

11. MATERIALES   Agregado grueso proveniente de cantera, de preferencia.   EQUIPOS Y HERRAMIENTAS   Máquina de desgaste de Los Ángeles. Balanza con capacidad de 20 Kg con apreciación de 1 g. Tamices para agregado grueso. Carga abrasiva o esferas metálicas de fundición o de acero. Tamices ”,1”,3/4”,1/2”,3/8” para separar la muestra de acuerdo a la degradación que mejor se ajuste a su granulometría y un tamiz N° 10 para el cálculo del desgaste     11 RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

12. 12 EQUIPOS Y HERRAMIENTAS Máquina de desgaste de Los Ángeles. Balanza con capacidad de 20 Kg Tamices Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

13. PROCEDIMIENTO RECOMENDADO Colocar la muestra de ensayo y la carga en la máquina de los Ángeles y rotarla a una velocidad entre 30 rpm a 33 rpm, por 500 revoluciones. Luego del número prescrito de revoluciones, descargar el material de la máquina y realizar una separación preliminar de la muestra, sobre el tamiz normalizado de 1.70 mm (N° 12). Tamizar la porción más fina que 1.70 mm conforme al modo operativo MTC E-204. Lavar el material mas grueso que la malla de 1.70 mm y secar al horno a 110 ±5°C, a peso constante y determinar la masa con aproximación a 1g. 13 RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

14. Si el agregado esta esencialmente libre de revestimiento y polvo el requerimiento de lavado puede ser obviado, pero siempre se requiere secar antes del ensayo, Por lo tanto, en el caso del ensayo de arbitraje se efectuará el lavado. Nota 1: La eliminación del lavado después del ensayo raramente reducirá las pérdidas de medida en más de 0.2% de la masa original de la muestra. Nota 2: Información valida sobre la uniformidad de la muestra de ensayo podrá obtenerse por la determinación de la pérdida luego de 100 revoluciones. Esta pérdida podría ser determinada sin lavado del material más grueso que el tamiz normalizado de 1.70 mm (N° 12). La relación de la perdida después de 100 revoluciones frente a la perdida luego de 500 revoluciones no excedería mayormente 0,20 para material de dureza uniforme. Cuando se realiza esta determinación, tener cuidado de evitar perdida de alguna parte de la muestra, retornar la muestra entera incluyendo el polvo de la fractura, a la máquina de ensayo para las 400 revoluciones finales requeridas para completar el ensayo.   14 RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE” Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

15. METODOLOGÍA DE CÁLCULO   El cálculo de este ensayo es muy sencillo, siendo el porcentaje de desgaste igual a la diferencia entre el peso original y el peso final de la muestra ensayada, expresado en tanto por ciento del peso original y se denota de la siguiente forma:     Dónde:   P f = Peso final P i = Peso inicial   15 RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO AL DESGASTE Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

16. RESUMEN: El agua es el componente del concreto que entra en contacto con el cemento generando el proceso de hidratación, que desencadena una serie de reacciones que terminan entregando al material sus propiedades físicas y mecánicas, su buen uso se convierte en el parámetro principal de evaluación para establecer el eficiente desempeño del concreto en la aplicación. 16 HIDRATACION DEL CONCRETO: AGUA DE MEZCLADO Y DE CURADO Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

17. Agua de mezclado Cantidad de agua que requiere el concreto por unidad de volumen para que se hidraten las partículas del cemento y para proporcionar las condiciones de manejabilidad adecuada que permitan la aplicación y el acabado del mismo en el lugar de la colocación en el estado fresco. Agua de curado Es la cantidad de agua adicional que requiere el concreto una vez endurecido a fin de que alcance los niveles de resistencia para los cuales fue diseñado. Este proceso adicional es muy importante en vista de que, una vez colocado, el concreto pierde agua por diversas situaciones como: altas temperaturas por estar expuesto al sol o por el calor reinante en los alrededores, alta absorción donde se encuentra colocado el concreto, fuertes vientos que incrementan la velocidad de evaporación . Aunque en la actualidad existen productos que minimizan la pérdida superficial del agua, en el caso de que no sean utilizados se requiere adicionársela periódicamente a los elementos construidos para que alcancen el desempeño deseado. 17 Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

18. Diseño de mezcla El agua en el concreto es fundamental porque al relacionarla con la cantidad de cemento contenido en la mezcla (relación agua/cemento), es la que determina la resistencia del mismo y en condiciones normales su durabilidad. Concretos con altos contenidos de agua (relaciones agua/cemento por encima de 0,5) pueden proporcionar resistencias bajas y ser susceptibles de ser atacados fácilmente por los agentes externos. Por el contrario, relaciones agua/cemento bajas (menores de 0,45) contribuyen de forma significativa a la resistencia de los elementos, tanto a la compresión y mejor desempeño de la estructura, como al ataque de agentes que se encuentran en el medio ambiente, y en consecuencia a la durabilidad. 18 HIDRATACION DEL CONCRETO: AGUA DE MEZCLADO Y DE CURADO Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

19. Por ello, es fundamental el control de adición de agua a la mezcla durante su preparación o colocación ya que al alterar la condición inicial de esta (aumentar la relación agua/cemento para conseguir mayor facilidad en la acomodación y el acabado, puede afectar de forma apreciable el desempeño del mismo consiguiéndose menores resistencias a la compresión o desgastes prematuros de los elementos construidos. Si se requiere utilizar el agua de mar esta debe ser empleada en concretos que no requieran refuerzo metálico , si no, es conveniente tomar acciones encaminadas a evitar que sus sales afecten el buen desempeño de las varillas. De acuerdo con todo lo anterior, en la medida en que se establezcan controles para el uso y manejo del agua apropiados, obtendremos concretos con los desempeños deseados y evitaremos inconvenientes posteriores en las obras que generalmente se traducen en sobrecostos de las mismas. 19 HIDRATACION DEL CONCRETO: AGUA DE MEZCLADO Y DE CURADO Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

20. El agua de mezcla cumple dos funciones muy importantes, permitir la hidratación del cemento y hacer la mezcla manejable. De toda el agua que se emplea en la preparación de un mortero o un concreto, parte hidrata el cemento, el resto no presenta ninguna alteración y con el tiempo se evapora; como ocupaba un espacio dentro de la mezcla, al evaporarse deja vacíos los cuales disminuyen la resistencia y la durabilidad del mortero o del hormigón. La cantidad de agua que requiere el cemento para su hidratación se encuentra alrededor del 25% al 30% de la masa del cemento, pero con esta cantidad la mezcla no es manejable, para que la mezcla empiece a dejarse trabajar, se requiere como mínimo una cantidad de agua del orden del 40% de la masa del cemento, por lo tanto, de acuerdo con lo anterior como una regla práctica, se debe colocar la menor cantidad de agua en la mezcla, pero teniendo en cuenta que el mortero o el hormigón queden trabajables. 20 EL AGUA DE MEZCLA Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

21. Se considera que el agua es adecuada para producir mortero u hormigón si su composición química indica que es apta para el consumo humano, sin importar si ha tenido un tratamiento preliminar o no; es decir, casi cualquier agua natural que pueda beberse y que no tenga sabor u olor notable sirve para mezclar el mortero o el concreto. Sin embargo, el agua que sirve para preparar estas mezclas, puede no servir para beberla. El agua puede extraerse de fuentes naturales cuando no se tienen redes de acueducto y puede contener elementos orgánicos indeseables o un alto contenido inaceptable de sales inorgánicas. Las aguas superficiales en particular, a menudo contienen materia en suspensión tales como: aceite, arcilla, sedimentos, hojas y otros desechos vegetales; lo cual puede hacerla inadecuada para emplearla sin tratamiento físico preliminar, como filtración o sedimentación para permitir que dicha materia en suspensión se elimine. 21 EL AGUA DE MEZCLA Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

22. Las sustancias orgánicas contenidas en aguas naturales, afectan considerablemente el tiempo de fraguado inicial del cemento y la resistencia última del hormigón. Las aguas que tengan un color oscuro, un olor pronunciado, o aquellas en las cuales sean visibles lamas de algas en formación de color verde o café, deben ensayarse. Se debe tener especial cuidado con los altos contenidos de azúcar en el agua por que pueden ocasionar retardo en el fraguado. 22 IMPUREZAS ORGÁNICAS: Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

23. Los límites permisibles para contenidos inorgánicos son algo amplios, pero en algunas partes, éstos pueden presentarse en cantidades suficientes para causar un deterioro gradual del hormigón. La información disponible respecto al efecto de los sólidos disueltos en la resistencia y durabilidad del hormigón es insuficiente para poder establecer unos límites numéricos con base en un sistema comprensible, pero se puede proporcionar una guía sobre niveles permisibles de ciertas impurezas. Los mayores iones que se presentan usualmente en aguas naturales son calcio, magnesio, sodio, potasio, bicarbonato, sulfato, cloruro, nitrato, y menos frecuente carbonato. Las aguas que contengan un total combinado de estos iones comunes que no sea mayor de 2 g/l (2000ppm), son generalmente adecuadas como agua de mezcla. 23 IMPUREZAS INORGÁNICAS: Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

24. 24 IMPUREZAS INORGÁNICAS: Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

25. Se debe tomar una muestra de agua no inferior a 5 l por un representante competente de las partes interesadas. La muestra debe ser representativa del agua que se esté empleando en la elaboración del mortero u hormigón. La muestra no debe recibir ningún tratamiento, adicional al contemplado por el suministro en volumen, antes de ser usada en el hormigón. La muestra debe almacenarse en un recipiente limpio previamente lavado con agua similar. La norma NTC 229 puede servir de guía sobre los métodos de muestreo. Puede reemplazarse el uso de colectores de muestras sofisticados por cualquier recipiente adecuado, ya que los primeros no son esenciales. 25 MUESTREO Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

26. El agua de mar no es adecuada para producir concreto reforzado con acero y no deberá usarse en concreto preforzados debido al riesgo de corrosión del esfuerzo, particularmente en ambientes cálidos y húmedos. El agua de mar que se utiliza para producir concreto, también tiende a causar eflorescencia y humedad en superficies de concreto expuestas al aire y al agua. 26 ALTERNATIVAS DE EMPLEO DE AGUA DE MAR Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

27. En general, el agua de mezclado que contiene ácidos clorhídrico, sulfúrico y otros ácidos inorgánicos comunes en concentraciones inferiores a 10,000 ppm no tiene un efecto adverso en la resistencia. Las aguas acidas con valores pH menores que 3.0 pueden ocasionar problemas de manejo y se deben evitar en la medida de lo posible. 27 AGUAS ÁCIDAS Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

28. Las aguas con concentraciones de hidróxido de sodio de 0.5%el peso del cemento, no afecta en gran medida a la resistencia del concreto toda vez que no ocasionen un fraguado rápido. Sin embargo, mayores concentraciones pueden reducir la resistencia del concreto. El hidróxido de potasio en concentraciones menores a 1.2% por peso de cemento tiene poco efecto en la resistencia del concreto desarrollada por ciertos cementos, pero la misma concentración al ser usada con otros cementos puede reducir sustancialmente la resistencia a los 28 días. 28 AGUAS ALCALINAS Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

29. La mayor parte de las aguas que llevan desperdicios industriales tienen menos de 4,000 ppm de sólidos totales. Cuando se hace uso de esta agua como aguas de mezclado para el concreto, la reducción en la resistencia a la compresión generalmente no es mayor que del 10% al 15%. 29 AGUAS INDUSTRIALES Curso: Tecnología del Concreto y de Materiales

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