F.1. Propiedades del concreto.pdf estado fresco

Propiedades de los agregados que se utilizan en las canteras

1. PROPIEDADES DEL
CONCRETO
ESTADO FRESCO Y ESTADO ENDURECIDO

2. Antes de iniciar nuestra
clase examinemos las
siguientes imágenes y
reflexionemos un poco
acerca de las mezclas de
concreto …

3. Cemento
+
Agua
Masa
Plástica
Proceso de
Hidratación
Proceso de
Fraguado
Rigidización
Pegante hidráulico
Comienzo de
adquisición
de
resistencia
PROCESO DE ADQUISICIÓN DE RESISTENCIA MECÁNICA

4. CONCRETO EN ESTADO FRESCO
CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO
FRAGUADO

5. PROPIEDADES DEL CONCRETO DURANTE EL
PROCESO CONSTRUCTIVO
CONCRETO EN
ESTADO FRESCO
CONCRETO EN
ESTADO ENDURECIDO
FRAGUADO
Dosificación
Mezclado
Transporte
Colocación
Compactación y acabado
Terminado superficial
Curado

6. Fraguado del concreto
Primer paso de solidificación de una mezcla de concreto en estado fresco
el fraguado puede
acelerarse demasiado
comienzanareaccionarformando
unaestructurasólidayresistente
cemento
+
agua de mezclado
A medida que el cemento se hidrata, se
forma una red de cristales que une
todos los ingredientes de la mezcla y la
convierte en una masa sólida
Controlar:

Cantidaddeaguademezclado

Temperaturadelambiente
la mezcla puede tardar más tiempo en
fraguar o puede ser menos resistente
el fraguado puede
disminuir su velocidad
¡pueden afectar la calidad del concreto!

7. Métododeensayoparaeltiempodefraguadoen
mezclasdeconcretoporpenetración
Tiempo de fraguado inicial:
Resistenciaalapenetraciónes3,5MPa
(35kg/cm
2
o500psi)
Tiempo de fraguado final:
Resistenciaalapenetraciónes28MPa
(280kg/cm
2
o4000psi)
Tiempoinicial:Límitedelmanejodelconcreto-Tiempodisponibleparael
mezclado,transporte,colocación,compactaciónyacabado(Permiteplanificarel
tiempodetrabajoenobra)
Tiempofinal:Tiempodelcomienzodeldesarrollodelaresistenciamecánica
NTC 890 (ASTM C403)

8. Tiempo de inicio y fin de fraguado para una mezcla
de concreto en diferentes temperaturas (Burg 1996)
Curva de los resultados de la prueba
Equipo de tiempos
de fraguado
35

9. ¿De qué depende el tiempo de
fraguado del concreto?

10. Tipo de cemento
Relación agua/material cementante
Contenido y tipo de aditivos
Temperatura ambiente
A mayorrelación a/mcmayor tiempo de fraguado
A mayortemperatura menor tiempo de fraguado
Efecto de la temperatura del concreto
en el tiempo de fraguado (Burg 1996)

11. PROPIEDADES DEL
CONCRETO EN
ESTADO FRESCO
Gobernadaspor:
Tipo de construcción
Técnicas de colocación

12. Propiedades en Estado Fresco
Manejabilidad
Segregación
Exudación
Retracción plástica

13. 1. MANEJABILIDAD
Facilidadconlacualelconcretoenestado
frescopuedeser:mezclado,transportado,
colocado,compactadoyterminado sinque
pierdasuhomogeneidad(exudeosesegregue)

14. Factoresqueafectanlamanejabilidady/o
trabajabilidaddelconcretoenestadofresco
Método y
duración del
transporte
Cantidad y
características de
los materiales
cementantes
Consistencia del
concreto
(asentamiento o
revenimiento)
Granulometría,
forma y textura
superficial del
agregado
Porcentaje de aire
incorporado
Contenido de
agua
Temperatura del
concreto y
temperatura del
ambiente
Tipo y cantidad
de aditivos

15. 5 cm 21 cm
¡Concretos con
variados
asentamientos
para diferentes
aplicaciones!
NTC 396 Método de ensayo para determinar el asentamiento del concreto
Medida de la manejabilidad
ASTM C143

16. Elasentamientosetomaentrelaparte
inferiordelavarillaylamitaddelcírculo
centraldelcono
Tamañomáximodelagregadogrueso:
hasta37,5mm(1½”)
Asentamiento:hasta25cm(10”±1”)
3Capasdeigualvolumen
25chuzonesporcapa
Pruebadeasentamiento
Tiempomáximodeensayo:
2minutosy30segundos
CONO DE ABRAMS
Aplicableaconcretosplásticosycohesivos

17. Pruebadeasentamiento
5 ±2 segundos
30 cm
CONO DE ABRAMS

18. Tarea1
Realizaruncuadrocomparativodelosmétodos
utilizadosparadeterminarelasentamientode
losconcretosdecementohidráulicoplásticos
conformeconlanormaNTC396:
-Aplicabilidaddelensayo
-Equipos
-Procedimiento
(fecha de entrega: 9 de septiembre)

19. En concretos autocompactantes…
Llenartodoelmoldeenunasolaoperaciónsinningúntipodeconsolidación,paraluego
levantarlolentamente,enuntiempocortoypermitirqueelconcretosedesplace
NTC5222Métodosdeensayoparamedirelflujolibre,flujorestringidoy
segregaciónenconcretosautocompactantes
Pruebadeflujolibre
ASTM C1611
3 ±1 segundos
22,5 cm
±7,5 cm
No debe diferir
en mas de 50 mm
la medida entre
ambos diámetros

20. Pavimentos (0-7 cm)
Seccionesdensamente
armadas(>15cm)
Sistemas industrializados -Outinord (16 -18 cm)
Paralamayoríadenuestros
elementosestructurales10-12cm

21. Sinoseutilizaelasentamiento
adecuado,puederesultarimposible
colocarelconcreto,obteniendo
malosacabadosyhormiguerosque
comprometenlaresistenciadel
elementoysudurabilidad

22. Desde el punto de vista de composición…
¿Dequédepende
fundamentalmente
elasentamiento?

23. I. CANTIDAD DE PASTA
¡Lapastaseparalos
agregadosydisminuye
lafricciónentreellos!
Adición de pasta

24. II. FLUIDEZ DE LA PASTA
A/C = 0.65
A/C = 0.40
A/C = 0.30
A/C = 0.25

25. 2. SEGREGACIÓN
Eslaseparacióndeloscomponentesdelamezcladeconcreto,demanera
quesudistribucióndejadeseruniformeporfaltade cohesión
La separación entre la pasta y
los agregados se presenta por
Mezclas pobres con escaso contenido de cemento
Mezclas muy húmedas
Elagregadogruesotiendeasepararsedelmorteroenlamezcladeconcreto,
particularmentedurantesutransporteocompactación
Mezclas demasiado secas, sin mucha cohesión
entre las partículas

26. Causas de segregación
Diferencia en el tamaño y la densidad
de los agregados
Excesivo mezclado
Mala granulometría de los agregados
Inadecuado sistema de transporte
Colocación deficiente
Exceso de vibración durante la
compactación
Lasegregaciónesespecialmentedañinaen
lacolocacióndelconcretoparapavimentos,
yaqueproduce:
•pérdidaderesistencia
•hundimientoenlosbordesdelalosa
•Desmoronamiento
•formacióndeampollas
•descascaramientos

27. ¿Cómo disminuir
la segregación?
Dosificandoadecuadamentelosmateriales
Haciendounainspecciónvisualdelaspectodela
mezcla
Reduciendolasdistanciasdetransportedel
concretodentrodelaobra
Evitandorealizardescargasdelconcretodesde
alturasmayoresa0,9m(máximo1,2m)
Evitandoconducirelconcretoportuberíasque
presentencambiosbruscosdedirección
Evitandoexcedereltiempodevibración
Evitandoelusodeagregadosgruesosyfinos
condensidadesapreciablementediferentes

28. 3. EXUDACIÓN
¡Esunaformadesegregaciónosedimentación!
Sucedeconelascensodeunapartedelaguade
mezcladohacialasuperficiedelconcreto,
generalmentecomoresultadodelasedimentación
delossólidosdentrodelamasa
Iniciadespuésdesercolocadoycompactadoel
concreto,continuandohasta:

antesdeiniciarelfraguadodelamezcla

obtenerlamáximaconsolidacióndelossólidos

producirlaunióndelaspartículas
Unapequeñacantidaddeaguade
exudaciónesnormalyesperadaenel
concretoreciéncolocado,siendoútil
paracontrolareldesarrollodefisuras
porcontracciónplástica
Silatasadeevaporaciónsuperficial
superalatasadeexudación,la
superficiesesecaráyagrietará.Lafalta
deaguadeexudacióntambiénpuede
generarunasuperficiesecaquepuede
sermuydifícildeterminar
Unaaltaexudaciónreducelaresistencia
ydurabilidaddelconcretocercadesu
superficie.Cuandoelaguaasciende,
puedearrastrarconellaunacantidad
considerabledepartículasfinasde
cementoformandounacapade
materialdébilynodurable(lechada)en
esazona
Sepuedereducir:

aumentandoelcontenidodefinos

utilizandoaditivosincorporadoresdeairey/o
aditivosreductoresdeagua

29. ConsultarlaNorma NTC1294/ASTMC232 ,
Métododeensayoparadeterminarlaexudacióndel
concreto,entregarunresumendelanormade
maneraesquematizada
Tarea 2
(fecha de entrega: 9 de septiembre)

30. 4. RETRACCIÓN / CONTRACCIÓN PLÁSTICA
Ocurreconlapérdidamuyrápidadelaguasuperficialdel
concretofresco,pasandodeserunasuperficiebrillanteamate
Esprovocadaporlacombinacióndelossiguientesfactores:
Altastemperaturasdelambientey/odelconcreto
Bajahumedadrelativa
Velocidaddelvientoenlasuperficiedelconcreto>8km/h

31. Ocurren principalmente en superficies
horizontales como losas y pisos
Generangrietasqueaparecenpocodespués
dequeelbrillodelaguadesapareceporuna
pérdidarápidadehumedadenlasuperficie
delconcreto,antesdequeestehayafraguado
Puedenformarunpatrónpoligonal
aleatoriooserparalelasunasaotras
Lasfisurasporretracciónplásticacomienzande
pocaprofundidad,peropuedenllegaraabarcar
latotalidaddelaalturadelelemento

32. 1,15 –4,1 kg/m
2
/h < 1 kg/m
2
/h
La matriz del concreto
estará protegida
Tasadeexudación>Tasadeevaporaciónsuperficial
Factoresaconsiderar:

Velocidaddelviento

Humedadrelativa

Temperaturadelaireenelsitiodetrabajo

Temperaturadelconcreto
NomogramadeMenzelparaelcálculodel
aguaevaporada(kg/m
2
/h)enfunciónde
latemperaturadelaire,lahumedad
relativa,temperaturadelconcretoyla
velocidaddelviento

33. Usodebarrerasdevientoysistemasparaprotegeralamezcladeconcretodelosrayosdelsol
Realizarelvaciadodelconcretocuandolatemperaturaseabaja:alfinalizarlatarde,enlanoche
otempranoenlamañana
Usoderetardantesdeevaporación(demaneracontinua)hastaquepuedanserutilizados
métodosdecurado(ACI308)
Humedecerlasubbaseylosencofradoscuandohayaaltastasasdeevaporación
Cubrirelconcretoconmantashúmedasoláminasdepolietilenoentreoperacionesdeacabado
Curaradecuadamenteelconcretotanprontocomoelacabadosehayacompletado
Considerarelusodefibrassintéticas(ASTMC1116):disminuyenentre80%-90%el
agrietamientoporretracciónplástica
Acelerarelfraguadodelconcretoyevitargrandesdiferenciasdetemperaturaentreelconcreto
yelaire
Utilizarmezclasdeconcretomásfríasenclimacalienteyevitarlastemperaturasdelconcreto
excesivamentealtasenclimafrío
Prevención de la retracción plástica:

35. Siaparecenduranteelacabadofinal,eloperariopuede
cerrarlasvolviendoaterminarlasuperficie
Silasgrietassedeseanrepararcuandoelconcretohaya
fraguado,portratarsedefisurassuperficiales,seutilizan
sistemasabasederesina,bajosencontenidodesólidosyde
bajaviscosidad
Tratamientoencasodefisurasporretracción
plástica:

36. PROPIEDADES DEL
CONCRETO EN
ESTADO ENDURECIDO

37. Propiedades en Estado Endurecido
Resistencia
Durabilidad
Densidad

38. 1. RESISTENCIA
Resistencia a la
compresión
Aunqueelconcretoenlasestructuras
puedeestarsometidoaesfuerzosde
tensión,flexión,cortante,torsión,etc.,
laresistenciaalacompresiónesla
propiedadconlaquesediseñayse
hacecontroldecalidad

39. La resistencia del concreto depende de…
Porosidad del concreto
Resistencia de la pasta endurecida
Resistencia propia de las partículas de agregado
Adherencia entre la pasta y los agregados

40. ¿Qué gobierna fundamentalmentela
resistencia a la compresión del concreto?
¿la cantidad de
cemento por m
3
?
¿la cantidad de
agua por m
3
?
¿el asentamiento?
¿los agregados?
¿otro?

41. El factor principal que gobierna la
resistencia a la compresión es:
La calidad de la pasta
La composición de la pasta
se expresa como la relación
Agua/Cemento
Ejemplo curva a/c
(28 d)

42. Partiendo de la calidad de la pasta y contando con
la misma relación agua / cemento,¿cuál de estos
concretos tiene mayor resistencia?

43. Ademásdelarelaciónagua/cemento,
existenotrosfactoresqueincidenenla
resistencia…
Granulometría, textura
superficial, forma,
resistencia y tamaño
máximo de los
agregados
Tipo y calidad del
cemento
Calidad del agua
Tipo y dosificación de
aditivos
Temperatura del
medio ambiente
Proceso de fraguado Edad del concreto
Contenido de
cemento
Curado del concreto

44. Medida de la resistencia
del concreto

45. NTC673Métododeensayoderesistenciaalacompresiónde
especímenescilíndricosdeconcreto
Seaplicaunacargaaxialde
compresiónacilindrosmoldeadoso
núcleos,aunavelocidadestableciday
hastaqueocurralafalladelespécimen
ASTM C39

46. •Losdiámetrosmedidosenunamisma
probetanopuedendiferirenmásdel2%
•Losextremosdelasprobetasnodeben
presentardesviaciónconrespectoala
perpendicularidaddelejedelcilindroen
másde0,5°(1mmen100mm)ylos
extremosdebenserplanos(en0,05mm)
odeberánseraserrados
Algunasconsideracionesdelosespecímenesdeensayo:

47. NTC2871Métododeensayoparadeterminarlaresistenciadelconcreto
alaflexión(utilizandounavigasimpleconcargaenlosterciosmedios)
Determinalaresistenciadel
concretoalaflexiónmedianteel
usodeunavigasimplecon
cargaenlosterciosmedios
ASTM C78

48. Característicasdelasprobetasdeensayo:
•Debentenerunaluzequivalentea
tresveceselespesor(tolerancia2%)
•Losladosdebenformarángulorecto
conlaspartesuperioreinferiordel
mismo
•Todaslassuperficiesencontactocon
losbloquesdeaplicacióndecargay
losdeapoyodebenserlisasylibres
deasperezas,huellasohuecos
Falla ocurrida en el tercio medio

49. 
Quéocurresilafallasepresentaporfueradeltercio
medio,enmenosdeun5%delaluzentreapoyos

¿Quésedebehacersilafallaocurreporfueradeltercio
medio,enmásdeun5%delaluzentreapoyos?
Tarea3
(fecha de entrega: 9 de septiembre)

50. Elasticidad:Propiedad
mecánica en la que los
materiales presentan
deformaciones reversibles
por la acción de las fuerzas
exteriores que actúan sobre
ellos
Deformación:Es la variación
de forma y dimensión de un
cuerpo
Un material es elástico
cuando la deformación que
sufre ante la acción de una
fuerza, cesa al desaparecer
El módulo de elasticidad
del concreto es la tasa de
deformación que
experimenta frente a un
esfuerzo aplicado
Módulo de elasticidad
Secorrelacionacon:
Resistenciaacompresión
Tipoycantidaddeagregado
Ley de
elasticidad
de Hooke
F = -k DX
Ffuerzaaplicada
kconstantedeelasticidad
DXalargamientoexperimentadoalaplicarlafuerza
Aplicaciónenpavimentos
deconcreto…
Diseño estructural
Modelación del riesgo de fisuración

51. Elmódulodeelasticidadaumentaconelincrementodelaresistenciaalacompresión(ver
triángulosenlafigura)
Esafectadoprincipalmenteporelmódulodeelasticidaddelagregadoysusproporciones
volumétricasenelconcreto.Siunagregadotienelacapacidaddeproducirunmóduloalto,
entonceselmódulomásaltoenelconcretosepuedeobtenerutilizandolamayorcantidadde
eseagregadocomoseaposible,sindejardecumplirconlosrequisitosdetrabajabilidady
cohesiónenlamezcla
Diagrama esfuerzo –deformación para cuatro concretos de resistencias diferentes
Lafiguramuestracomocuatroconcretosde
resistenciasdiferentesalcanzannivelesdeesfuerzo
enlafallamuydiferentes,peroladeformación
últimaojustoantesdelafallanocambiamucho.
Ladeformaciónúltimadelconcretoesunvalorque
oscilaentre2,5mm/ma3,5mm/m,yescasi
independientedesuresistencia
Tomado de: Publicación Técnica ACI –Revista técnica No. 43, agosto 2024
Módulo elástico del concreto, ecuaciones santificadas y realidades (PhD Germán Hermida)
Elmódulose
debeespecificar
ynoestimaryaquelasfórmulasomodelosdepredicciónno
sonmuyprecisos

52. NTC4025Métododeensayoparadeterminarelmódulodeelasticidad
estáticoylarelacióndePoissonenconcretoacompresión
Primerafase(zonaelástica):
Elesfuerzoyladeformaciónunitariapuedenextenderse
aproximadamenteentre0%al40%delaresistenciaala
compresióndelconcreto
Segundafase:
Representaunalíneacurvacomoconsecuenciadeuna
microfisuraciónqueseproduceenelconcretoalrecibiruna
carga,estasfisurasseubicanenlainterfaseagregado-pastayestá
comprendidaentreel45%y98%delaresistenciadelconcreto
ASTM C469
Esfuerzo, s
Deformación, e
Módulo de elasticidad
s
e
E =
Deformación
elástica
Deformación
plástica
RelacióndePoisson:Esunamedidadeladeflexiónyesperpendicularaladireccióndelacarga.Suvalor
puedevariarde0,15a0,25segúnelagregado,elcontenidodehumedad,laedaddelconcretoyla
resistenciaalacompresión.Esutilizadaenlaprediccióndelcomportamientodelpavimentodeconcretoa
edadtemprana,yrequeridaenalgunosmodelosnuméricosparaeldesempeñodelconcreto.

53. Resistencia
f´c
0,40 f´c
Deformación Unitaria, 10
-6
50 2000
B
A

54. 2. DURABILIDAD
Propiedaddelconcretoqueestádeterminadapor:
Lacalidaddeloscomponentesensudosificación
ysuinteracción
Losmétodosdecolocación,decompactacióny
decuradoalosqueseasometidoelconcreto

55. Factores que pueden deteriorar el concreto:
Permeabilidad
Cambios de volumen
en el concreto
Retracción del
concreto endurecido
Expansión del
concreto endurecido
Agregados reactivos
Ataque por sulfatos Ataque por ácidos
Resistencia a la
abrasión
Resistencia al fuego Carbonatación
Disolución del agua
Corrosión de las
armaduras –ataque
por cloruros
Ataque por agentes
descongelantes

56. 3. DENSIDAD
Propiedadquedependedelamasaydelaproporciónenque
participacadaunodelosdiferenteselementosconstitutivosdel
concreto.
Ladensidadesimportanteenelcálculoestructuralparaelcálculo
delpesomuertodelaestructura.
Concretosdedensidadnormal:2000kg/m
3
–2600kg/m
3
Concretoslivianos:1440kg/m
3
–1840kg/m
3
Concretospesados:>2600kg/m
3

57. VOLVAMOS CON LAS IMÁGENES
INICIALES…

58. ¿Qué ocurrió con
la mezcla de
concreto?

59. ¿Qué podemos
decir del concreto
de la carretilla?

60. ¿Algo para opinar de estas
mezclas de concreto?