Clase de Concreto I

Clase de concreto I — Presentation Transcript

1. Diseño de Estructuras de Concreto Reforzado IIng. Moisés Suárez Campos.

2. UnidadesI Características del concreto y Acero de RefuerzoII Flexión SimpleIII Flexión y Carga AxialIV FLEXION Y CORTANTE

3. BibliografíaDiseño de Estructuras de Concreto. Arthur H. Nilson. Mc Graw Hill. Duodécima Edición.1999.Aspectos Fundamentales del concreto reforzado. González Cuevas. Cuarta Edición.2007moisessuarez.wordpress.com Apuntes de ClaseDossier

•UNIDAD I: Característica del concreto del acero de refuerzo

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Objetivo de la Unidad: Analizar las principales características del concreto y el acero como materiales estructurales y el comportamiento de los mismos ante cargas de servicio, trabajando de forma separada o combinados.

•Introducción

El estudio de las Estructuras de Concreto Reforzado I requiere en primera instancia analizar los materiales que conforman el concreto reforzado y sus correspondientes características y comportamiento bajo la acción de cargas de servicio.

En esta unidad se presenta una descripción resumida pero completa de los materiales que intervienen en las estructuras mencionadas.

•Cemento: Un material cementante es aquel que tiene las propiedades de adhesión y cohesión necesarias para unir agregados inertes y conformar una masa sólida de resistencia y durabilidad adecuadas. Para la fabricación del concreto estructural se usan específicamente los cementos hidráulicos (TIPO 1). El cemento Portland es el más comúnmente usado y consiste en un material grisáceo finamente pulverizado, conformado principalmente por silicatos de calcio y aluminio.

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Componentes del Concreto

•Agregados y suclasificación

Para concretos estructurales comunes, los agregados ocupan aproximadamente entre el 70 y el 75 por ciento del volumen de la masa endurecida. El resto está conformado por la pasta de cemento endurecida, agua no combinada (es decir, agua no utilizada en la hidratación del cemento) y vacíos de aire. Obviamente el agua y los espacios vacíos no contribuyen con la resistencia del concreto. Por esta razón resulta de fundamental importancia la gradación del tamaño de las partículas en los agregados.

Los agregados naturales se clasifican generalmente en finos y gruesos.

•Agregados y suclasificación

Agregado fino o arena:Es cualquier material que pasa el tamiz Nº4, es decir, un tamiz con cuatro aberturas por pulgada lineal. En Nicaragua la más utilizada en el diseño y construcción es la Arena Motastepe, se caracteriza por su color grisáceo. En la zona norte del país como se usa a nivel general la arena de Ocotal, la cual se caracteriza por tener un color amarillento.

Agregado grueso:El material más grueso es la Grava, el tamaño máximo de agregado grueso para concreto reforzado está controlado por la facilidad con que éste debe entrar en las formaletas y en los espacios entre las barras de refuerzo. Con este fin el agregado no debe ser mayor que un quinto de la dimensión más pequeña de las formaletas o un tercio del espesor de la losa, ni tres cuartos de la distancia mínima entre barras de refuerzo. En Nicaragua la grava es comúnmente conocida como piedrín en sus diversos tamaños (1/2”, ¾”, ¼”, etc). Se obtiene del basalto (roca de origen volcánico).

•Tipos de Concreto

Es una mezcla de cemento, agregado o árido y agua. Para fines de proporción se escribe (C: A: G). El peso volumétrico del concreto oscila en el rango de 1.9 a 2.5 Ton/m3. El concreto normal tiene un peso volumétrico de 2400 kg/m3.

Concreto Simple: No contiene acero. Se aplica en la construcción de cunetas o bordillos, andenes, obras de drenaje y sanitaria. Resiste esfuerzo de compresión pero es débil a la tensión.

Concreto Reforzado: Incluye varillas de acero o refuerzo. Está diseñado para resistir esfuerzos de compresión y tensión. Se aplica en la construcción de elementos estructurales como: vigas, columnas, entrepisos, muros de corte, etc. En el diseño de estructuras de concreto reforzado a nivel general se trabaja con una resistencia a la compresión de 3000 PSI que equivale a 210 Kg/cm2. Dicha resistencia se obtiene de la relación 1:2:3 (C: A G). Esta relación implica que para una bolsa de cemento corresponde dos de arena y tres de grava. Pero en la práctica esta corresponde a dos baldes de cemento, cuatro de arena y seis de grava.

•Control de Calidad

Resistencia a la compresión de concreto (VIDEO).

Es la prueba más importante para garantizar la calidad estructural del concreto.La principal medida de la calidad estructural del concreto es su resistencia a la compresión. Los ensayos para medir esta propiedad se realizan sobre especímenes cilíndricos de altura igual a dos veces el diámetro, usualmente 6 x 12 pulgadas.

Prueba de Revenimiento(VIDEO)

Se utiliza para determinar la cantidad de agua óptima que debe aplicarse a una mezcla de concreto a fin de lograr una manejabilidad óptima.


Relación Agua-Cemento (A/C)

Para completar la hidratación de una cantidad dada de cemento se requiere químicamente una cantidad de agua con peso igual a aproximadamente el 25 por ciento del cemento, es decir, una relación agua cemento de 0.25.

No obstante durante el proceso de hidratación se debe disponer de una cantidad adicional de agua para proporcionarle movilidad al agua misma dentro de la pasta de cemento, de manera que ésta pueda alcanzar las partículas de cemento y proporcione la manejabilidad necesaria en la mezcla de concreto. Para concretos normales la relación agua-cemento varía por lo general en el intervalo de 0.40 a 0.60, para los concretos de alta resistencia se han utilizado relaciones tan bajas como 0.25.

•Control de calidad del concreto

Altura de vaciado

No se dejará caer concreto verticalmente desde una altura mayor de 1.20 m, excepto cuando la descarga se haga dentro de moldes de altura apreciable, como las de columnas, muros, y similares, en cuyo caso la altura libre de caída puede ser hasta de 4.00 m siempre y cuando se utilice un aditivo que evite la segregación de los materiales y no se afecten las condiciones iniciales de la mezcla.

Transporte y movilización

El concreto deberá transportarse de la mezcladora al sitio de destino tan pronto como sea posible y por métodos que eviten segregación de los materiales, pérdida de los ingredientes o pérdidas en el asentamiento de más de 5 cm (2"). El concreto endurecido no se usará. El Contratista tendrá en cuenta las condiciones de acceso y de tráfico a la obra para que la mezcla cumpla con las condiciones exigidas.

•Control de calidad del concreto

Tiempo de Fraguado (Efectos de Contracción y Temperatura)

Influencias de naturaleza diferente hacen que el concreto, aún libre de cualquier tipo de carga externa, sufra deformaciones y cambios de volumen. De éstas, las más importantes son la retracción de fraguado y los efectos de los cambios de temperatura.

a)Retracción de Fraguado

Si el concreto está expuesto al aire, la mayor parte de esta agua libre se evapora en el tiempo, la tasa y el grado de secado dependiendo de las condiciones de

Temperatura ambiente. En la medida en que el concreto se seca, se retrae en volumen probablemente debido a la tensión capilar que se desarrolla en el agua que permanece en el concreto. Por el contrario, si el concreto seco se sumerge en el agua, se expande recuperando la mayor parte del volumen perdido en la retracción.


b)Efectos de los cambios de temperatura

Como muchos otros materiales, el concreto se expande con un aumento en la temperatura y se contrae con una disminución en la misma. Los efectos de tales cambios en el volumen son similares a aquéllos causados por la retracción de fraguado, es decir, la contracción por temperatura puede llevar a agrietamientos considerables, particularmente cuando se superpone a la retracción de fraguado. En estructuras indeterminadas, las deformaciones debidas a cambios de temperatura pueden causar esfuerzos altos y en ocasiones dañinos.

Para efectos del cálculo de esfuerzos y deformaciones unitarias causadas por cambios de temperatura se acepta generalmente como satisfactorio un valor de 5.5 x l0 -4

•Propiedades en compresión del concreto

El comportamiento de una estructura bajo carga depende en alto grado de las relaciones esfuerzo-deformación del material con el cual está construida, para el tipo de esfuerzo al que está sometido el material dentro de la estructura. Debido a

que el concreto se utiliza principalmente en compresión, resulta de interés fundamental su curva esfuerzo-deformación unitaria a la compresión. Esta curva se obtiene mediante mediciones apropiadas de la deformación unitaria en ensayos de cilindros o en la zona de compresión de vigas.

•Curva de esfuerzo-deformación del Concreto

•Curva de Esfuerzo-Deformación del Concreto

La curva de esfuerzo-deformación para las distintas resistencias del concreto constan de dos porciones:

Una porción inicial relativamente elástica y lineal en la cual el esfuerzo y la deformación unitaria son proporcionales.

Luego comienzan a inclinarse hacia la horizontal alcanzando el esfuerzo máximo, o sea la resistencia a la compresión para una deformación unitaria que varía aproximadamente entre 0.002 a 0.003, para concretos de densidad normal, y entre aproximadamente 0.003 y 0.0035 para concretos livianos donde los mayores valores en cada caso corresponden a las mayores resistencias. Todas las curvas muestran un tramo descendente después de que se ha alcanzado el esfuerzo pico; en este tramo el comportamiento del concreto es inelástico o plástico.

•Módulo de Elasticidad del Concreto

El módulo de elasticidad E, (en unidades 1 Kg/cm2), es decir la pendiente del tramo recto inicial de la curva esfuerzo-deformación unitaria, aumenta con la resistencia del concreto.

Para concretos con resistencias de aproximadamente 6000 lb/pulg2, éste puede calcularse con suficiente precisión a partir de la siguiente ecuación empírica dada por el Código ACI:

Ec=W1.5*4000*(f´c)1/2

Donde:

W: Peso Volumétrico del concreto en Ton/m3=2.4

f´c= Resistencia de concreto a la compresión en Kg/cm2=210 (3000Psi)

G=0.4*Ec Módulo de Elasticidad al Esfuerzo Cortante

µ= (0.12-0.20) Módulo de Poisson (Para concreto normal es 0.18)

•Resistencia a la Tensión del Concreto

Aunque el concreto se emplea de mejor manera cuando se utiliza su buena resistencia a la compresión, su resistencia a la tensión también es de importancia en varias situaciones. La formación y propagación de las grietas en el lado de tensión de elementos de concreto reforzado sometidos a flexión dependen principalmente de la resistencia a la tensión. También ocurren esfuerzos de tensión en el concreto como resultado de cortante, torsión y otras acciones, y en la mayoría de los casos el comportamiento del elemento cambia después de ocurrido el agrietamiento.

•Aceros de Refuerzopara el concreto

La resistencia útil tanto a tensión como a compresión de los aceros comunes, es decir, la resistencia a la fluencia, es aproximadamente quince veces la resistencia a la compresión del concreto estructural común y más de 100 veces su resistencia a la tensión.

Por otro lado, el acero es un material mucho más costoso que el concreto. De esto resulta que los dos materiales se emplean mejor en combinación si el concreto se utiliza para resistir los esfuerzos de compresión y el acero los esfuerzos de tensión.

Para lograr una acción efectiva del refuerzo, es esencial que el acero y el concreto se deformen en forma conjunta, es decir, es necesario que haya una adherenciasuficientemente fuerte entre los dos materiales para asegurar que no ocurrirán movimientos relativos entre las barras de y el concreto circundante.

•Barras de refuerzo

El tipo más común de acero de refuerzo (distinguiéndolo de los aceros de pre-esfuerzo) viene en forma de barras circulares llamadas por lo general varillas y disponibles en un amplio intervalo de diámetros aproximadamente de 3/8 hasta 1 3/8 de pulgada para aplicaciones normales y en dos tamaños de barra pesados de

aproximadamente l 3/4 y 2 1/4 de pulgada. Estas barras vienen corrugadas para aumentar la resistencia al deslizamiento entre el acero y el concreto.

•Barras de Refuerzo

Para acero longitudinal principal se usan barras redondas corrugadas que varía desde 3/8” a 1 ¼” (flexión). Para acero transversal secundario se usan diámetros que van desde ¼” a 3/8” (Cortante).

•Curva de Esfuerzo-Deformación del Acero

Las dos características numéricas principales que determinan los rasgos de una barra de refuerzo son su punto de fluencia (generalmente igual en tensión que en compresión) y su módulo de elasticidad E. Éste último es prácticamente el mismo para todos los aceros de refuerzo (pero no para los aceros de preesfuerzo) y se toma como E, = 29,000,000 lb/pulg2=2,000,000 Kg/cm2.

•Curva de Esfuerzo-Deformación del Acero

•Unidad II: Flexión Simple

Objetivo específico de la unidad: Estudiar los criterios y condiciones necesarias para el diseño de elementos sometidos a flexión (Vigas y Losas Unidireccionales). Atendiendo las recomendaciones del ACI-318-08

•Supuestos o hipótesis del Reglamento ACI sobre deformaciones y esfuerzos en elementos sometidos a flexión (vigas)

•Hipótesis del ACI

1. En cualquier sección transversal existen fuerzas internas que pueden descomponerse en fuerzas normales y tangenciales a la sección. Las componentes normales son los esfuerzos de flexión (Tensión en un lado del eje neutro y compresión en el otro); su función es la de resistir el momento flector que

actúa en la sección. Las componentes tangenciales se conocen como esfuerzos cortantes que resisten las fuerzas transversales o cortantes.

2. Una sección transversal plana antes de la aplicación de las cargas permanece igual al someterla a carga. Significa que las deformaciones unitarias en la viga, por encima y por debajo del Eje Neutro (E.N) son proporcionales a la distancia desde este eje.

•Hipótesis de ACI

3. Adherencia total entre concreto y acero.

4. De acuerdo con esto, se supone en general que el concreto no es capaz de resistir ningún esfuerzo de tensión. Esta suposición es una simplificación de la situación real debido a que, de hecho, el concreto antes del agrietamiento, al igual que el concreto localizado entre fisuras, sí resiste esfuerzos de tensión de pequeña magnitud.

•Comportamiento de vigas de concreto reforzado

Las vigas de concreto simple son ineficientes como elementos sometidos a flexión debido a que la resistencia a la tensión en flexión es una pequeña fracción de la resistencia a la compresión. En consecuencia, estas vigas fallan en el lado sometido a tensión a cargas bajas mucho antes de que se desarrolle la resistencia completa del concreto en el lado de compresión. Por esta razón se colocan barras de acero de refuerzo en el lado sometido a tensión tan cerca como sea posible del extremo de la fibra sometida a tensión, conservando en todo caso una protección adecuada del acero contra el fuego y la corrosión.


Para cargas bajas, mientras que el máximo esfuerzo de tensión en el concreto sea menor que el módulo de rotura, todo el concreto resulta efectivo para resistir los esfuerzos de compresión a un lado y de tensión al otro costado del eje neutro. Además, el refuerzo, que deforma la misma cantidad que el concreto adyacente, también está sometido a esfuerzos de tensión. En esta etapa, todos los esfuerzos en el concreto son de pequeña magnitud y proporcionales a las deformaciones. La distribución de las deformaciones unitarias y de los esfuerzos en el acero y en el concreto en la altura de la sección aparece en la Figura 3.2c.



Cuando la carga se aumenta un poco más, pronto se alcanza la resistencia a la tensión del concreto y en esta etapa se desarrollan las grietas de tensión. Éstas se propagan con rapidez hacia arriba y muy cerca del nivel del plano neutro, que a su vez se desplaza hacia arriba con agrietamiento progresivo.


Cuando la carga se incrementa aún más, el esfuerzo y las deformaciones aumentan en forma correspondiente y desaparece la proporcionalidad. La relación no lineal entre esfuerzos y deformaciones unitarias que sigue es la determinada por la curva esfuerzo-deformación unitaria del concreto.

•Tipos de Fallas por flexión

1. Falla por fluencia del Acero

Cuando se emplea una cantidad de refuerzo relativamente moderada, el acero alcanza su punto de fluencia con determinado valor para la carga. Para este esfuerzo, el acero de refuerzo fluye en forma súbita y se alarga de manera considerable, entonces las grietas de tensión en el concreto se ensanchan de manera visible y se propagan hacia arriba, presentándose simultáneamente una deflexión significativa de la viga. A partir de este momento la viga fallará con la menor carga que se le aplique.Esta falla por fluencia es gradual y está precedida por signos visibles de peligro, como el ensanchamiento y alargamiento de las grietas y el aumento notorio en la deflexión.

•Tipos de Fallas por flexión

2. Por aplastamiento del concreto

De otra parte, si se emplean grandes cantidades de refuerzo o cantidades normales de acero de muy alta resistencia, la resistencia a la compresión del

concreto puede agotarse antes de que el acero comience a fluir. El concreto falla por aplastamiento cuando las deformaciones unitarias son tan grandes que destruyen su integridad.

La falla por compresión debida al aplastamiento del concreto es repentina, de naturaleza casi explosiva y ocurre sin ningún aviso. Por esta razón, es aconsejable calcular las dimensiones de las vigas de tal manera que, si se sobrecargan, la falla se inicie por fluencia del acero en vez del aplastamiento del concreto.

Concretos especiales

Según algunas estimaciones, el concreto, al igual que el agua, es la sustancia más utilizada del mundo. Las razones de este uso tan difundido son de diferente naturaleza. Las más habituales son la disponibilidad de sus componentes, su versatilidad y capacidad de adaptación, que resultan de las numerosas posibilidades de aplicación en la construcción, por regla general, se puede planificar para proyectos muy determinados y específicos para cada aplicación y se puede fabricar con materiales locales disponibles. En los últimos diez a veinte años, los materiales de la construcción destinados a fabricar el concreto han experimentado grandes cambios. Estos cambios se han debido bien a los materiales de construcción en sí o a sus métodos de fabricación.

Concreto de alta resistencia

Aunque el desarrollo de los fluidificantes de concreto ha permitido la producción de concretos con relaciones muy bajas de agua/cemento, la trabajabilidad no se ha visto afectada negativamente. Ello ha originado un aumento sustancial de la resistencia a compresión. Según ASTM el concreto de alta resistencia se define con una resistencia a compresión de 55 MPa.

Los concretos con resistencias hasta 120 MPa están presentes en el mercado estadounidense.La disponibilidad de los concretos de alta resistencia ha originado un aumento del consumo de concreto en la edificación ya que a menudo el concreto es más económico que las estructuras de perfiles de acero comparables.

En los concretos de alta resistencia, la contracción autógena es mayor que en el concreto convencional, y el valor de la fluencia específica del material es mayor. Esta combinación de parámetros es la responsable del elevado potencial para la formación de fisuras de los concretos de alta resistencia. Este elevado potencial de formación de fisuras puede influir en la durabilidad de la estructura, de manera que se deben tomar medidas correspondientes para garantizar una durabilidad adecuada. EI pretensado de los concretos de alta resistencia puede reducir este potencial de formación de fisuras de este tipo de concreto.

Concreto autocompactante

La disponibilidad de concretos de alta resistencia en combinación con zonas densamente reforzadas ha cumplido los requisitos de la industria de la construcción con relación a unas estructuras más estables y dúctiles. A la hora de construir este tipo de estructuras, el concreto se debe poder trabajar fácilmente, pero no se debe segregar ni debe sangrar demasiado. Desde 1980 los investigadores han creado mezclas de concreto con una buena trabajabilidad. EI concreto autocompactantese puede definir como un concreto fluido que se puede colar in situ sin vibraciones, exento espacios huecos.

Los ingredientes imprescindibles del concreto autocompactante son los fluidificantes, los agregados que modifican la viscosidad y los agregados minerales finos como las cenizas volantes o caliza molida. Aunque los agregados son muy costosos, con un colado rápido y sin compactación adicional se puede obtener ahorros que compensen con creces los costos adicionales. La mayoría de los concretos autocompactantes se emplean en plantas de prefabricados, pero también para la fabricación de concreto premezclado.

Concreto de alto comportamiento

EI concreto de alto comportamiento se define como un concreto con una elevada trabajabilidad, elevada resistencia y gran durabilidad. EI ACI (American Concrete Institute) lo ha definido como un concreto que desarrolla determinadas características para aplicaciones y entornos específicos. EI concreto de alto comportamiento es apropiado principalmente para estructuras con una larga durabilidad, como ejemplo las plataformas de perforaciones petroleras, puentes con grandes claros y estacionamientos.

Para el concreto de alto comportamiento sigue siendo muy importante una buena ejecución de las obras y el suficiente tiempo de curado para que su rendimiento se aproveche al máximo.

Concreto de baja contracción

EI concreto de baja contracción es un concreto fabricado con cemento expansivo que - con un tensado apropiado con refuerzos u otros medios - se expande de la misma manera o ligeramente superior a la contracción en seco previsible. En un caso ideal, en el concreto permanece una presión remanente que reduce el riesgo de una formación de fisuras debido a la contracción. En EE.UU. se utiliza toda una serie de cementos expansivos, a saber, los tipos K, M y S, siendo el tipo K el más utilizado. Por regla general, estos cementos están formados por cemento Portland que contiene sulfato cálcico, aluminato cálcico y sulfato de aluminato de calcio o una mezcla de ellos. En Japón se utiliza otro cemento expansivo que no contiene sulfato y que desarrolla sus propiedades expansivas por la hidratación de las moléculas libres de calcio.

Hay que tener muy en cuenta que tras el colado se garantice un curado continuamente húmedo al menos durante 7 días para que se desarrolle el proceso

de expansión. Asimismo hay que tener en cuenta que no se formen fisuras por la contracción plástica. Los cementos expansivos se utilizan tanto para fabricar concretos de baja contracción como concretos autocompactantes para losas de concreto, adoquines y vigas pretensadas.

Concreto reforzado con fibras

EI concreto convencional con fibras discontinuas diferentes se define como concreto reforzado con fibras. Para ello se utilizan fibras de diferentes formas y tamaños de acero, plástico, vidrio, carbono y fibras naturales, pero para que pueda ser eficaz el refuerzo debe tener una rigidez mayor que la matriz de concreto a la que deben reforzar. En general se puede decir que las fibras con una reducida rigidez (de plástico o de fibra natural) únicamente ofrecen ventajas para mejorar la resistencia a tensión de los concretos plásticos y que por eso se utilizan principalmente para reducir la contracción plástica o la formación de fisuras por contracción.

EI acero es el material que más se emplea en las fibras, los reducidos porcentajes en volumen de fibras (inferior al 1 %) se emplean para reducir la formación de fisuras por contracción. Las más comunes son las fibras de acero redondas que se producen a través del corte de alambres y generalmente tienen diámetros que varían entre los 0.25 y 1 mm. Los volúmenes medios (entre el 1 y el 2%) mejoran la resistencia a tensión, flexión y torsión, la tenacidad contra rotura y la resistencia al impacto, mejorando la resistencia hasta tres veces la del concreto simple.

Las mezclas de concreto que contienen más de un 2% pueden ser difíciles de manejar y colocar debido a la tendencia de las fibras a apelotonarse. El refuerzo de fibras puede influir claramente en la trabajabilidad del concreto. Por eso se debe tener en cuenta este hecho a la hora de realizar las mezclas de los concretos reforzados con fibras.

Concreto reforzado con fibras textiles

Actualmente se puede observar un creciente interés por parte de arquitectos y planificadores, en el empleo de concreto reforzado con fibras textiles como material de construcción. En lugar del habitual refuerzo de acero, se emplean de forma creciente, materiales de refuerzo no metálicos altamente resistentes a la tensión, que crean nuevas aéreas de aplicación para el concreto como materia prima. Las aéreas principales para el concreto reforzado con fibras textiles, se encuentra actualmente en la construcción de fachadas.

La ventaja esencial del concreto reforzado con fibras textiles es la insensibilidad a la corrosión de los materiales de fibras empleados como refuerzo. Junto con una ubicación dirigida del refuerzo en las zonas de tensión del elemento, es posible la elaboración de estructuras muy delgadas con una elevada capacidad de carga. EI comportamiento de carga del concreto reforzado con fibras textiles está influido decisivamente para las propiedades del material y la adherencia al refuerzo textil.

Como material de fibra se emplea actualmente de preferencia el vidrio resistente a los álcalis, ya que el dióxido de circonio le confiere propiedades de durabilidad notablemente mejores que el habitual vidrio. Sin embargo, también para vidrio resistente a los álcalis se espera un daño en el medio alcalino del concreto. La perdida de resistencia esperada depende de las condiciones climáticas del entorno del elemento. Fundamentalmente, el empleo de fibra de carbono es una alternativa al vidrio y ofrece, en función de la elevada capacidad de carga, el mayor módulo de elasticidad y mayores propiedades de durabilidad.

Concreto lanzado para túneles

Durante el siglo pasado el método del concreto lanzado reemplazó a los métodos tradicionales de revestimiento de los perfiles de un túnel y llegó a ser fundamental en la cimentación del tramo o sección del túnel excavado. El concreto lanzado es una dosificación de la mezcla del concreto que está determinada por los requerimientos de la aplicación y por parámetros específicos. Por regla general, esto significa una reducción de la granulometría máxima de las partículas a 8 mm o como máximo 16 mm un incremento del contenido de aglomerante y el uso de aditivos especiales en el concreto lanzado para controlar las propiedades del material.

Existen dos procesos de concreto lanzado diferentes: por vía seca o por vía húmeda. Los requisitos principales de la mezcla se centralizan en la trabajabilidad (bombeo y lanzado) y la durabilidad; alta resistencia inicial; características adecuadas de fraguado del concreto; proceso de bombeo adecuado; buena proyección y rebote mínimo.

EI concreto lanzado puede ser utilizado para diferentes aplicaciones, como reparaciones de concreto, perforación de túneles y de minas, estabilización de planos inclinados e incluso para los diseños artísticos en los edificios. La construcción con concreto lanzado tiene varias ventajas:

La aplicación sobre cualquier fachada debido a que el concreto lanzado se adhiere inmediatamente y soporta su propio peso. La posibilidad de aplicarlo en sustratos poco uniformes. Una configuración totalmente flexible del espesor de la capa en obra. La posibilidad de un concreto lanzado reforzado. Se puede lograr un revestimiento con una capacidad portante rápida sin cimbras y sin prolongados periodos de espera.

Concreto resistente a los químicos

El concreto para una aplicación específica involucra la selección apropiada de la combinación de cemento, agregado, adiciones y aditivos. Los químicos que atacan fácilmente al cemento incluyen las soluciones de ácidos, sales de amonio, sales de magnesio, sulfatos, sulfitos y tiosulfatos. La tasa del ataque depende de los químicos y su concentración, la composición del cemento y la permeabilidad.

El cemento portland es altamente alcalino (pH 12) y por eso es fácilmente atacado por todos los ácidos. Los ácidos disuelven la pasta de cemento hidratado en el concreto causando desintegración, desmoronamiento, corrosión del refuerzo y pérdida de la resistencia del concreto. Mientras más alta es la concentración de ácidos, más vigoroso es el ataque, aunque existen excepciones tales como en el caso del ácido sulfúrico. Los ácidos inorgánicos son más agresivos que los orgánicos; la acción de los últimos depende más de la solubilidad de sus sales de calcio que del pH.

Es común el ataque de sulfatos del concreto, por ejemplo, en donde los cimientos entran en contacto con el agua subterránea que contiene sulfatos disueltos, y es la razón del desarrollo de cementos resistentes a sulfatos. El agua con un contenido de sulfatos por encima de 2g/l, se considera agresiva. El sulfato más común encontrado es el sulfato de calcio (yeso); el sulfato de magnesio es menos común pero más dañino que el sulfato de calcio debido a que es más soluble. El contenido de sulfatos del agua de mar es de aproximadamente 2.6 g/l, pero usualmente se encuentra que el concreto da un servicio satisfactorio en estructuras marinas debido al efecto inhibidor de otras sales en la expansión que normalmente acompaña el ataque de sulfatos. En donde realmente ocurre ataque en climas cálidos o en aguas de mar con un alto contenido de sal, el sulfato de magnesio en el agua de mar es responsable en gran medida. El ataque de sulfatos también puede tener lugar en donde la evaporación del agua deposita sulfatos cerca de la superficie; esto puede causar daño a los tubos de concreto enterrados.

El concreto ha probado ser un material estructural durable en la mayoría de los ambientes industriales generales, evidenciado por su uso extendido, pero puede ser atacado en donde ocurren químicos o condiciones agresivas, tales como derrames de ácido en lugares para el almacenamiento de tanques de ácidos, estructuras de obras de alcantarillado expuestas a gas de sulfuro de hidrógeno, silos agrícolas que contienen leche en descomposición (ataque de ácidos lácticos y acéticos), torres de enfriamiento para estaciones de generación eléctrica (ataque al refuerzo), manufactura de pulpa y papel (ataque ácido y relacionados con sulfuro de hidrógeno), etc.

Concreto de concreto regresado triturado

Cada año, se estima que del 2 al 10% (un promedio de 5%) de la 350 millones de metros cúbicos de concreto premezclado producido en los Estados Unidos se regresa a la planta de concreto.

El concreto regresado en el camión puede ser manejado de varias diferentes maneras. Un método común es descargar el concreto regresado en un lugar en la planta de concreto para su descargado puede ser subsecuentemente triturado, y el material más grueso puede volver a usarse como base para pavimentos o para relleno para otras construcciones. Sin embargo, no es fácil utilizar el material si es más chico de 2 pulg. Se emprendió un proyecto por el Laboratorio de Investigación

del NRMCA para estudiar el uso de concreto regresado y triturado en la planta, conocido como “Concreto de Agregado Triturado” (CAT), como una porción del componente de agregado del nuevo concreto.

La demolición de estructuras viejas de concreto, la trituración del concreto y el uso de materiales triturados como agregados, no es algo nuevo y se ha investigado en algún grado. Este material generalmente es conocido como “Agregados de Concreto Reciclado” (ACR). Sin embargo, el ACR es diferente del CAT, ya que los escombros de la construcción tienden a tener un alto nivel de contaminación (varillas de refuerzo, aceites, sales descongelantes y otros componentes de construcción). El CAT, por otro lado, se prepara a partir de concreto que nunca ha estado en servicio y de esta manera probablemente contiene niveles muchos más bajos de contaminación.

El objetivo principal del proyecto de investigación fue desarrollar datos técnicos que apoyen el uso de CAT por la industria a partir de concreto regresado y para proveer una guía sobre una metodología para el uso apropiado del material. Tal paso puede ayudar a la industria de concreto de premezclados a que ahorre una cantidad estimada en 300 millones de dólares por año en costos de operación. El uso de CAT también puede ayudar a ganar puntos en los sistemas como el Liderazgo en Diseño Energético y Ambiental (LEED) para certificar proyectos de construcción sustentable.

Finalmente, se puede resumir que tanto en las materias primas empleadas en la producción de concreto, como en la tecnología del concreto se han conseguido cambios importantes relativos a diferentes aplicaciones aunque muy especiales. No obstante, la industria del cemento y del concreto tiene que enfrentar algunos retos importantes. Básicamente se trata del ahorro energético, la reducción de las emisiones de efecto invernadero y la planificación y

construcción de estructuras con una mayor durabilidad para mantener la sustentabilidad en la industria y también de nuestro planeta, en el futuro se encontraran las soluciones apropiadas

Bibliografía

Bryan D. Perrie. Nuevos Desarrollos en la Tecnología del Concreto, PHI- Planta de Hormigón Internacional. Abril, 2008. Dr. Ing. Josef Hegger. Dr. Ing. Michael Horstamn y Dipl. Ing. Stefan Voss, Ejemplos de aplicación para hormigón armado con fibras textiles, PHIPlanta de Hormigón Internacional. Abril, 2008. Ing. Guillermo Masciotra. Fibras para refuerzo de hormigón y morteros, Hormigonar, Asociación Argentina del Hormigón Elaborado,2005. Jürgen Höfler y Jürg Schlumpf. Hormigón proyectado en tunelería. Hormigonar, Asociación Argentina del Hormigón Elaborado, 2006. Ron Davies. Concrete Service inAaggressive Industrial Environments, Concrete, June 2005. Karthik H. Obla. Crushed Returned Concrete as Aggregates for New Concrete. NRMCA, Concrete in focus, winter 2008.

TIPOS DE CONCRETO

Aireado o celular

Se obtiene incorporando a la mezcla aire u otros gases derivados de reacciones químicas, resultando un concreto de densidad < style="font-weight: bold;">1. Bajo peso

2. Facilidad para trabajarlo una vez fraguado

3. Excelente aislamiento térmico.

Traslúcido

Concreto traslúcido, Es aquel que es obtenido por mezcla con plástico o fibra de vidrio. Algunas de sus propiedades son:

1. Conducen la luz,

2. Resistentes y ligeros que los cementos convencionales.

3. Peso volumétrico máximo de 2.100 kg/m3 y el gris de 1.950 kg/m3,

4. Penetración de la luz.

Microconcreto

Pavimento de concreto pulido, que permite apreciar las partículas de grava.

Es un concreto de altas prestaciones en los cuales las partículas del árido no superan los 10 mm. Se utiliza para la fabricación de tejas de concreto y otros materiales. Sus características son:

1. Adquieren 90 por ciento de su resistencia final en menos de siete días, lo ahorro significativo en la industria de la construcción, pues el tiempo para levantar una edificación disminuiría casi el 60 por ciento.

Permeable

Es un concreto que utiliza de granuilantes de gran tamaño, lo cual permite que una vez colocado queden huecos entre la pasta y las piedras. Por estos espacios puede escurrir el agua u otros líquidos. Su desarrollo aún está en fase experimental, pero se proyecta su utilización en estacionamientos y pavimentos.

Ciclópeo

Está constituido por una mezcla de concreto con una resistencia última a la compresión de 175 kg/cm2 a los 28 días, a la cual se le agregará hasta el 35% de piedra. Es utilizado principalmente para muros de contención, cimientos corridos y sobrecimientos.

De alta densidad

Los hormigones convencionales tienen una densidad aproximada de entre 2200 y 2500 kg/m3. Se denomina concreto de alta densidad, u concreto pesado, a aquel concreto con una densidad superior a la habitual. Es capaz de alcanzar densidades de hasta más de 6000 kg/m3, están fabricados con áridos de densidades superiores a los habituales (normalmente barita, magnetita, hematita...) El concreto pesado se ha utilizado generalmente para blindar estructuras y proteger frente a la radiación, en centrales nucleares, salas de radiología de hospitales, aceleradores de partículas, etc.

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Clase de Concreto I