Concreto y sus propiedades

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1. CONCRETO
El concreto es una mezcla de cemento, agregado fino, agregado grueso, aire y
agua en proporciones adecuadas para obtener ciertas propiedades prefijadas,
especialmente la resistencia.

CONCRETO = CEMENTO + AGREGADO + AIRE + AGUA

El cemento y el agua reaccionan químicamente uniendo las partículas de los
agregados, constituyendo un material homogéneo. Algunas veces se añaden
ciertas sustancias, llamadas aditivos, que mejoran o modifican algunas
propiedades del concreto.

Características Generales del Concreto:

Entre los factores que hacen del concreto un material de construcción universal
tenemos:

La facilidad con que puede colocarse dentro de los encofrados de casi
cualquier forma mientras aún tiene una consistencia plástica.

Su elevada resistencia a la compresión lo que le hace adecuado para
elementos sometidos fundamentalmente a compresión, como columnas
y arcos.

Su elevada resistencia al fuego y a la penetración del agua.


Propiedades del Concreto:

 En estado fresco

El Concreto en estado fresco es desde que se mezcla el concreto hasta que
fragua el cemento. El Comportamiento del
concreto fresco depende de:

a) La Trabajabilidad:

Es la facilidad que tiene el concreto para ser
mezclado, manipulado y puesto en obra, con
los medios de compactación del que se
disponga.

2. b) Consistencia:

Denominamos consistencia a la mayor o menor facilidad que tiene el hormigón
fresco para deformarse o adaptarse a una forma específica. La consistencia
depende de:
- Agua de amasado.
- Tamaño máximo del agregado.
- Granulometría.
- Forma de los agregados influye mucho el método de compactación.

Tipos de Consistencia:
- SECA – Vibrado enérgico.
- PLÁSTICA – Vibrado normal.
- BLANDA – Apisonado.
- FLUIDA – Barra.


Tabla de tolerancias


CONSISTENCIA

TOLERANCIA (cm)

INTERVALO

Seca
0 0-2

Plástica
± 1 3-5

Blanda
± 1 6-9

Fluida
± 1 10-15



Homogeneidad y Uniformidad:

Homogeneidad: Es la cualidad que tiene un concreto para que sus
componentes se distribuyan regularmente en la masa.
Uniformidad: Se le llama cuando es en varias amasadas.
Esta característica depende de:
- Buen amasado.
- Buen transporte.
- Buena colocación en obra.
Se pierde la homogeneidad por tres causas:
-Irregularidad en el mezclado.
- Exceso de agua.
- Cantidad y tamaño máximo de los agregados gruesos.

3. Esto provoca:
- Segregación: separación de los áridos gruesos y finos.
-Decantación: los áridos gruesos van al fondo y los finos se quedan
arriba.


Compacidad.
Es la relación entre el volumen real de los componentes del hormigón y el
volumen aparente del hormigón. No se tiene en cuenta el aire ocluido.


 En estado endurecido

1. Impermeabilidad:

El concreto es un sistema poroso y nunca va a ser totalmente impermeable. Se
entiende por permeabilidad como la capacidad que tiene un material de dejar
pasar a través de sus poros un fluido.
Para lograr una mayor impermeabilidad se pueden utilizar aditi vos
impermeabilizantes así como mantener una relación agua cemento muy baja.
La permeabilidad depende de:

- Finura del cemento.
- Cantidad de agua.
- Compacidad.
La permeabilidad se corrige con una buena puesta en obra.


2. Durabilidad:

El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos
químicos y desgaste, a los cuales estará sometido en el servicio. Gran parte de
los daños por intemperie sufrido por el concreto pueden atribuirse a los ciclo de
congelación y descongelación. La resistencia del concreto a esos daños puede
mejorarse aumentando la impermeabilidad incluyendo de 2 a 6% de aire con un
agente incluso de aire, o aplicando un revestimiento protector a la superficie.


3. Resistencia:
La resistencia a la compresión se puede definir como
la máxima resistencia medida de un espécimen de
concreto o de mortero a carga axial. Generalmente se

4. expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (Kg/cm
2
) a una edad de 28
días se le designe con el símbolo f’ c. Para de terminar la resistencia a la
compresión, se realizan pruebas de mortero o de concreto.
La resistencia a la flexión del concreto se utiliza generalmente al diseñar
pavimentos y otras losas sobre el terreno. La resistencia a la compresión se
puede utilizar como índice de la resistencia a la flexión, una vez que entre ellas
se ha establecido la relación empírica para los materiales y el tamaño del
elemento en cuestión.
El valor de la resistencia a la tensión del
concreto es aproximadamente de 8% a 12%
de su resistencia a compresión y a menudo se
estima como 1.33 a 1.99 veces la raíz
cuadrada de la resistencia a compresión.
La resistencia a la torsión para el concreto
está relacionada con el modulo de ruptura y
con las dimensiones del elemento de concreto.
La resistencia al cortante del concreto puede variar desde el 35% al 80% de
la resistencia a compresión. La correlación existe entre la resistencia a la
compresión y resistencia a flexión, tensión, torsión, y cortante, de acuerdo a los
componentes del concreto y al medio ambiente en que se encuentre.
Los principales factores que afectan a la resistencia son la relación a/c y la
edad, o el grado a que haya progresado la hidratación. Estos factores
también afectan a la resistencia a flexión y a tensión, así como a la adherencia
del concreto con el acero.
Definición de Concreto Armado:
El concreto armado es el material de construcción predominante en caso todos
los países del mundo. Esta aceptación universal se debe en parte, a la
disponibilidad de elementos con los cuales se fabrica el concreto armado:
grava, arena, cemento, agua y barras de refuerzo. También se debe a su
economía, en comparación con otros materiales de construcción, y a la
facilidad con la cual mientras el concreto se encuentra en estada plástico,
puede colocarse en los encofrados.
El concreto armado no se restringe a lo que denominamos concreto vaciado en
sitio, hoy en día el concreto prefabricado en planta y luego transportado y
colocado en la obra, representa una alternativa que permite ahorros
importantes en costo y tiempo de ejecución.
Otra variante importante del concreto armado la constituye el concreto
preesforzado, en la cual se combinan aceros y concretos de alta resistencia. El
acero se encuentra sometido a un esfuerzo inicial (preesfuerzo) alto el cual se

5. equilibra con los esfuerzos de compresión en el concreto. Debido a esta
precompresión, el concreto en las zonas de tracción por flexión, por ejemplo en
una viga, se agrietara para cargas o momentos flectores mucho más altos que
los correspondientes al concreto armado convencional. Esto permite reducir
significativamente el agrietamiento por flexión y las deflexiones así como
extender de manera importante las luces (claros libres) que es posible cubrir
con elementos de concreto reforzado.
Ventajas y desventajas del Concreto Armado:

El hecho de que el concreto armado sea uno de los materiales de construcción
mas utilizado en el mundo, estriba en las innumerables ventajas que ofrece. Sin
embargo, al igual que cualquier otro material de construcción, el concreto
también presenta desventajas en comparación con otros materiales.

 Principales Ventajas:
1. Es un material con aceptación universal. Es relativamente fácil conseguir
o transportar los materiales necesarios para su fabricación.
2. No se necesita mucha habilidad para su fabricación y utilización. No es
necesario contar con mano de obra altamente calificada.
3. Es económico comparado con otros materiales.
4. El concreto armado se emplea en casi cualquier tipo o forma estructural,
es decir su uso no esta limitado a un tipo de forma en particular. Se
emplea en la construcción de represas, puentes, edificios, casas,
túneles, muelles, etc.
5. Es un material de construcción con una buena durabilidad y un bajo
costo de mantenimiento.
6. El concreto es un material con resistencia al fuego, una estructura de
concreto armado sin detalles especiales
7. Es un material apropiado para cumplir funciones estructurales y
arquitectónicas.
8. Las estructuras de concreto armado poseen monolitismo e
hiperestaticidad (redundancia). La redundancia en una estructura
permite la redistribución delas fuerzas internas en la eventualidad de una
sobrecarga accidental no prevista, así se logra un mayor grado de
seguridad al colapso.
9. Las estructuras de concreto armado poseen masa y rigidez, esto las
hace menos sensibles a las vibraciones verticales y laterales.

 Principales Desventajas:

1. El concreto tiene una baja resistencia a los esfuerzos de tracción, es
necesario adicionar refuerzo de acero para absorber los esfuerzos de
tracción y controlar los agrietamientos.

6. 2. Las grietas hacen permeable al concreto armado y puede producirse o
acelerarse la corrosión de las armaduras.
3. Para la construcción de los elementos de concreto son necesarios los
encofrados, el encofrado representa un costo importante en Estructuras.
4. El proceso constructivo puede ser lento. Lo que significa un mayor
“costo del dinero”
5. El concreto sufre cambios de volumen en el tiempo.


CONCEPTOS DE LOS TIPOS DE CONCRETO
PARTE I ACTIVA.-
Está compuesto por (cemento, agua y aditivos.)
a) CEMENTO
El concreto fresco es una mezcla semilíquida de cemento portland,
arena (agregado fino), grava o piedra triturada (agregado grueso) y
agua. Mediante un proceso llamado hidratación, las partículas del
cemento reaccionan químicamente con el agua y el concreto se
endurece y se convierte en un material durable.”1

Cuando se mezcla, se hace el vaciado y se cura de manera apropiada, el
concreto forma estructuras sólidas capaces de soportar las temperaturas
extremas del invierno y del verano sin requerir de mucho mantenimiento.

Además de los ingredientes de la mezcla de concreto en sí misma, será
necesario un marco o cimbra y un refuerzo de acero para construir estructuras
sólidas.

a) Cemento Portland

“El cemento portland es un producto comercial de fácil adquisición en cual
cuando se mezcla con agua, ya sea solo o en combinación con arena, piedra
u otros materiales similares, tiene la propiedad de reaccionar lentamente con
el agua hasta formar una masa endurecida.


b) Cementos portland simples, mezclados y expansivos
Para la elaboración del Clinker portland se emplean materias primas capaces
de aportar principalmente cal y sílice, y accesoriamente óxido de fierro y
alúmina, para lo completa homogeneización, ya sea en seco o en húmedo.
cual se seleccionan materiales calizos y arcillosos de composición adecuada.
Estos materiales se trituran, dosifican, muelen y mezclan íntimamente hasta su

7. De conformidad con lo anterior, a partir del Clinker portland es posible fabricar
tres principales grupos o clases de cementos hidráulicos para la elaboración de
concreto:
1) Los cementos portland propiamente dichos, o portland simples, moliendo
solamente el Clinker y el yeso sin componentes cementantes adicionales.
2) Los cementos portland mezclados, combinando el Clinker y el yeso con otro
cementante, ya sea este una escoria o una puzolana.
3) Los cementos expansivos que se obtienen añadiendo al Clinker otros
componentes especiales de carácter sulfatado, cálcico y aluminoso.


c) Otros cementos con Clinker portland
En el país se producen otros cementos a base de Clinker portland para usos
diferentes a la fabricación de concreto hidráulico convencional, siendo
principalmente los que a continuación se mencionan:

*Cemento blanco
El Clinker portland para este cemento se produce seleccionando materias
primas con muy bajas proporciones, e incluso nulas, de hierro y manganeso.
En Perú se le fabrica normalmente conforme a NOM C-1(4) y de acuerdo con
su composición química puede ser clasificado como portland tipo lo tipo III. Se
le destina principalmente a trabajos arquitectónicos y decorativos, en donde no
se requieren grandes consumos de cemento, ya que su precio es relativamente
alto.2

*Cemento para pozo petrolero
Para las lechadas, morteros y concretos que se emplean en los trabajos de
perforación y mantenimiento de pozos petroleros y geotérmicos, deben
utilizarse cementantes cuyos tiempos de fraguado sean adecuados a las
condiciones de colocación ya las elevadas temperaturas y presiones que en el
sitio existan.

*Cemento de mampostería
El cemento de mampostería se emplea en la elaboración de morteros para
aplanados, junto de bloques y otros trabajos similares, por cuyo motivo también
se le denomina cemento de albañilería


AGUA
El agua es un elemento fundamental en la preparación del concreto, estando
relacionado con la resistencia, trabajabilidad y propiedades del concreto
endurecido.

Requisitos que debe de cumplir el agua
*El agua a emplearse en la preparación del concreto, deberá ser limpia u
estará libre de cantidades perjudiciales de aceites, ácidos, álcalis, sales,

8. material orgánico y otras sustancias que puedan ser nocivas al concreto o al
acero.

Si se tuviera dudas de la calidad del agua a emplearse en la preparación de
una mezcla de concreto, será necesario realizar un análisis químico de esta,


SUSTANVIAS DISUELTAS VALOR MAXIMO
ADMISIBLE
Cloruros
Sulfatos
Sales de magnesio
Sales solubles
P.H.
Sólidos en suspensión
Materia orgánica
300 ppm
300 ppm
150 ppm
1500 ppm
Mayor de 7
1500 ppm
10 ppm




*También deberá hacerse el ensayo de Resistencia a la compresión a los 7 y
28 días, preparando testigos con agua destilada o potable u con el agua cuya
calidad se requiere evaluar, considerándose como satisfactorias aquellas que
arrojen una resistencia mayor o igual a 90% que la del concreto preparado con
agua potable.

*Un método rápido para reconocer la existencia de ácidos en el agua, es por
medio de un papel tornasol, el que sumergido en agua acida tomara un color
rojizo.

Así mismo para determinar la presencia de yeso u otro sulfato es por medio de
cloruro de bario; se filtra el agua (unos 500 grs) y se le hecha algunas gotas de
ácido clorhídrico; luego más gotas de solución de cloruro de bario, si se forma
un precipitado blanco (Sulfato de bario) es señal de presencia de sulfatos. Esta
agua debe entonces mandarse analizar a un laboratorio para saber su
concentración y ver si está dentro del rango permisible.

*El agua de mar, se puede usar en la elaboración de concreto bajo ciertas
restricciones que indicamos a continuación:

El agua de mar puede ser empleada en la preparación de mesclas para
estructuras de concreto simple.

9. En determinados casos puede ser empleada en la preparación de mezclar para
estructuras de concreto armado, con una densificación y compactación
adecuadas.
No debe utilizarse en la preparación de concretos de alta resistencia o concreto
que van a ser utilizados en la preparación de elementos pretensados,
postensados.

No debe de emplearse en la preparación de mezcla, de concreto que va a
recibir un acabado superficial de importancia, concretos expuestos; ya que el
agua de mar tiende a producir humedad permanente y florescencia e la
superficie de concreto terminado.

Para diseñar mezclas de concreto en las cuales se va a utilizar agua de mar se
recomienda para compensar la reducción de la resistencia final, utilizar un
Promedio de resistencia concentrada de 110% a 120%.


d) ADITIVOS
Los aditivos del concreto son productos capaces de disolverse en agua, que se
adicionan durante el mezclado en porcentajes no mayores de[ 5% de la masa
de cemento, con el propósito de producir una modificación en el
comportamiento de] concreto en su estado fresco y/o en condiciones de
trabajo. Esta definición excluye, por ejemplo, a las fibras metálicas, las
puzolanas y otros. En la actualidad los aditivos permiten la producción de
concretos con características diferentes a los tradicionales, han dado un
creciente impulso a la construcción y se consideran como un nuevo
ingrediente, conjuntamente con el cemento, el agua y los agrega


TIPOS DE ADITIVOS:
a) NORMALIZACIÓN
Los aditivos pueden clasificarse tentativamente según las propiedades que
modifican en el concreto fresco o endurecido.

b) EN ESTADO FRESCO :
• Incrementar la trabajabilidad sin aumento de agua o reducir el contenido
de agua con similar trabajabilidad.

• Retardar o acelerar el fraguado.

• Modificar el asentamiento.

• Disminuir la exudación

• Reducir la segregación

10. • Mejorar la actitud al bombeo



c) EN EL CONCRETO ENDURECIDO:

• Acelerar la ganancia de resistencia temprana.

• Incrementar la resistencia.

• Mejorar la durabilidad frente a exposición severa,

• Disminuir la permeabilidad.

• Producir expansión o controlar la contracción.

• Incrementar la adherencia con las barras de acero de refuerzo.

• Impedir la corrosión de las barras de refuerzo.

• Controlar la reacción alcali-agregado



PARTE II INERTE
Compuesto por los agregados (hormigón, arena gruesa, piedra chancada, etc)

AGREGADOS

Llamados también áridos, son materiales inertes que se combinan con los
aglomerantes (cemento, cal, etc.) y el agua formando los concretos y morteros.
La importancia de los agregados radica en que constituyen alrededor del 75%
en volumen, de una mezcla típica de concreto. Por lo anterior, es importante
que los agregados tengan buena resistencia, durabilidad y resistencia a los
elementos, que su superficie, este libre de impurezas como barro, limo y
materia orgánica, que puedan debilitar el enlace con la pasta de cemento.3
Los agregados pueden constituir hasta las tres cuartas partes en volumen, de
una mezcla típica de concreto; razón por la cual haremos un análisis
minucioso y detenido de los agregados utilizados en la zona.

11. Los agregados finos y gruesos deberán ser manejados como materiales
independientes. Los agregados seleccionados deberán ser procesados,
transportados manipulados, almacenados y dosificados.

* Agregado grueso
La grava o agregado grueso es uno de los principales componentes del
concreto, por este motivo su calidad es sumamente importante para garantizar
buenos resultados en la preparación de estructuras de concreto.
El agregado grueso estará formado por roca o grava triturada obtenida de las
fuentes previamente seleccionadas y analizadas en laboratorio, para certificar
su calidad. El tamaño mínimo será de 4.8mm. El agregado grueso debe ser
duro, resistente, limpio y sin recubrimiento de materiales extraños o de polvo,
los cuales, en caso de presentarse, deberán ser eliminados mediante un
procedimiento adecuado, como por ejemplo el lavado.
*Agregado fino
Se define como agregado fino al proveniente de la desintegración natural o
artificial de las rocas, que pasa el tamiz 9.51 mm. (3/8") y queda retenido en
el tamiz 74 um (Nº200). El agregado fino deberá cumplir con los
siguientes requerimientos:4
- El agregado fino puede consistir de arena natural o manufacturada, o una
combinación de ambas.
- El agregado fino deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo,
terrones, partículas escamosas o blandas, esquistos, pizarras, álcalis, materia
orgánica, sales, u otras sustancias dañinas.

*Piedra Chancada
La piedra chancada es una roca ígnea: formada por el enfriamiento y
solidificación de materia rocosa fundida (magma), compuesta casi en su
totalidad por silicatos.Por su tamaño, las piedras pueden ser desde muy
pequeñas hasta piedras extragrandes (de 3 a 6 pulgadas).
CARACTERÍSTICAS
Nuestros agregados presentan las siguientes características:• Conformados por
partículas limpias.• Son de perfiles angulares, duros, compactos, resistentes, y
de textura rugosa.• Presentan partículas químicamente estables y están libres
de escamas, tierra, polvo, limo, humus, incrustaciones superficiales, materia
orgánica, sales u otras sustancias dañinas.

12. *Hormigón
Material de construcción formado por una mezcla de piedras menudas y un tipo
de argamasa (cal, cemento, arena y agua).
"el hormigón y el acero se adhieren fuertemente entre sí, ya que tienen
aproximadamente el mismo coeficiente de dilatación"


PARTE III PERJUDICIAL
Sustancias Nocivas en Agregado Fino

La presencia de sustancias que perjudican algunas de las propiedades del
hormigón, expresadas en porcentaje de la masa de la muestra, no deben
exceder los límites que se indican en la Tabla 1 (agregados finos). El concepto
“otras sustancias perjudiciales” incluye pizarras, micas, fragmentos blandos en
escamas desmenuzables y partículas cubiertas por películas superficiales, las
que se deben determinar mediante el análisis petrográfico que se establece en
la norma IRAM 1649.
La suma de todos los porcentajes de sustancias nocivas indicados en la Tabla
1, debe ser igual o menor de 5 g/100g para hormigones expuestos a la acción
del desgaste y de 7 g/100g para el resto de los hormigones.

13. Sustancias Nocivas en Agregado Grueso:

a) La presencia de sustancias que perjudican a algunas de las propiedades del
Hormigón, expresadas en porcentaje de la masa de la muestra, no debe
exceder los Límites.

b) El límite máximo de finos que pasan el tamiz IRAM 75 μm, indicado en la
Tabla 3.6., Se puede reemplazar por alguno de los valores que se indican a
continuación:

En los agregados gruesos de trituración, si los finos están libres de arcilla (el
índice de plasticidad de los finos menor de 2, norma IRAM 10502), el límite se
Puede llevar a 1,5.

Si el contenido de finos en la arena es menor que el máximo admitido en la
Tabla
3.4., el máximo admisible de la Tabla 3.6. Se puede reemplazar por el valor

Resultante de la siguiente expresión:

LFAG = 1 + [PFAF (LFAF −CFAF) / (100 –PFAF)]

Siendo:

LFAG: el límite máximo admisible de finos que pasan el tamiz IRAM 75 μm, que
remplaza al especificado para el agregado grueso en la Tabla 3.6.
PFAF: el porcentaje de agregado fino respecto del total de agregados.
LFAF: el límite máximo admisible de finos que pasan el tamiz IRAM 75 μm,
Especificado para el agregado fino -

Sustancias Perjudiciales Presentes en los Áridos.
Antes de su empleo los áridos pueden contaminarse con diversas sustancias
perjudiciales para el Hº. La contaminación puede tener lugar en el mismo
yacimiento o en algunas de las sucesivas etapas del proceso productivo del Hº.
A continuación enumeramos algunas de las contaminaciones más peligrosas.
1. Compuestos sulfatados y sulfurados.
Los sulfatos hidrosolubles, cuando participan en determinadas dosis
reaccionan primero con la cal liberada por el cemento portland al hidratarse y
luego con el aluminato tricálcico dando lugar a compuestos expansivos (sal de
Candlot) que terminan por destruir al Hº. La dosis de azufre total (azufre de
sulfatos y sulfuros) puede llegar como máximo al 1% en peso de los áridos
según normas y especificaciones técnicas.

14. La norma IRAM 1512 limita la presencia de sulfatos en el agregado fino al
0,1% en peso máximo y la norma 1531 para los agregados gruesos los limita a
0.075% en peso.

¿De dónde provienen los sulfatos contaminantes de los áridos?
Estas sales pueden llegar a los áridos por efecto de procesos naturales como
técnicos.
a) Existen en la naturaleza rocas sulfatadas cuyos principales
exponentes es la piedra de yeso. La contaminación se puede dar en
la explotación de yacimiento de áridos por la presencia de mantos de
yeso o durante las sucesivas etapas de producción de áridos:
Extracción, transporte, trituración, nuevo transporte, etc.
b) A través de escorias de carbón mineral o con cascotes triturados
provenientes de escombros.
c) Contaminación salina de áridos provenientes de depósitos o playas
marinas. Las arenas de mar contiene de sales y es necesarios
lavarlas con agua dulce previo a su empleo al Hº. Son cloruro de
calcio, magnesio, sulfato, etc. Provocan eflorescencia superficial,
también corrosión del acero.
2.-Contaminación con conchillas marinas (Co3Ca).
Están presentes en los agregados provenientes de los depósitos marinos.
Afectan indirectamente la resistencia del Hº, pues demandan mayor contenido
de agua para amasar el Hº y disminuye la trabajabilidad. Los reglamentos los
limitan en el agregado a un 30 % de peso como máximo.
3.-Partículas inestables.
Hay dos clases: Las que no mantienen su integridad y las que causan
expansiones destructivas del Hº al exponerse a la congelación o en contacto
con el agua.
as normas IRAM 1512 Y 1531 permiten la presencia hasta un 1% en peso de
partículas carbonosas cuando no importa el aspecto estético se reduce al 0.5%
en peso como máximo cuando si interese el aspecto estético.
4.-Partícula de Mica
La Mica se puede alterar y adoptar formas inestables durante la hidratación de
cemento. Incrementa la cantidad de agua requerida y por tanto la resistencia
se va a disminuir.

15. TABLA DE LOS CONCRETOS C:100
RESISTENCIAS DEL CONCRETO
(%) de
Endurecimiento fc f'c =
100
kg/cm2
f'c =
140
kg/cm2
f'c =
175
kg/cm2
f'c =
210
kg/cm2
f'c =
245
kg/cm2
f'c =
280
kg/cm2
f'c =
350
kg/cm2 Tiempo
7 días 70 98 122.5 147 171.5 196 245 70%
14 días 80 112 140 168 196 224 280 80%
21 días 90 126 157.5 189 220.5 252 315 90%
28 días 100 140 175 210 245 280 350 100%
50 días 100 140 175 210 245 280 350 100%