Reologia Del Concreto

“Año de la diversidad productiva y el fortalecimiento de la educación”

LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL CONCRETO

ALUMNO: Rosa Marina Casani Medina (…………………….Luis Joel Unuysoncco Paguada (014100534-B)

DOCENTE: ……………………………….SEMESTRE: 3er Semestre

2015-I

UNIVERCIDA

D

FACULTAD DE INGENIERIAS

CARRERA PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL

REOLOGIA DEL CONCRETO

ROSA CASSANI, LUIS UNUYSONCCO 2


INDICE

Contenido

INDICE..................................................................................................................................................................2

PRESENTACION................................................................................................................................................3

1.1. OBJETIVOS.........................................................................................................................................3

INTRODUCCION................................................................................................................................................4

MARCO TEORICO.............................................................................................................................................5

CONCEPTOS BASICOS SOBRE LA TOMA DE MUESTRAS........................................................................6

1. ¿Cuáles son las propiedades del concreto?...............................................................................................6

2. ¿Componentes del concreto?....................................................................................................................7

LA REOLOGIA DEL CONCRETO....................................................................................................................9

CONCLUSIONES..............................................................................................................................................30

BIBLIOGRAFIA................................................................................................................................................32



PRESENTACION

El presente trabajo se centra en el estudio y el procedimiento de elaboración de ensayo sobre la

REOLOGIA DEL CONCRETO este informe fue realizado esmeradamente con el fin de recopilar

información para la captación de nuevas propiedades y aspectos que nos puedan servir en nuestra vida

de trabajo, además también cumplimos el fin de informar a nuestros lectores sobre este tema así

también de brinda información detallada y completa sobre esta propiedad del concreto.

Al terminar de leer este informe, el lector estará con la capacidad de reconocer y reconocer libremente

esta terminología ya que esta información es casi nueva en el campo de la ingeniería,

1.1. OBJETIVOS

Recopilar información relevante

Enriquecer nuestros conocimientos y aprender más sobre el tema

Informar a nuestros lectores sobre esta nueva propiedad del concreto

Terminar exitosamente el informe nombrando cada uno de las biografías usadas

Concluir el informe con un concepto personal de lo aprendido

Experimentar en campo esta propiedad para ver sus características reales.



INTRODUCCION

En la presente informe se expone la ciencia de la REOLOGÍA DEL CONCRETO, se presentan los

conceptos básicos y se realiza una introducción a los modelos utilizados para la predicción del

comportamiento del concreto en estado fresco, investigaremos sobre los parámetros reológicos de los

concretos de alto desempeño, aclaramos que no se hace diferencia entre un concreto convencional y

uno de alto desempeño, pues las características reológicas son inherentes a cualquier tipo de concreto,

siendo posible que estas sean iguales para ambos tipos de concreto. Estando en boga en países

extranjeros el estudio del diseño de concretos con determinadas propiedades reológicas es que se

pretende dar una introducción para estudios más profundos en el tema.



MARCO TEORICO

La reología (ciencia del flujo y deformación de la materia) del concreto es una ciencia relativamente

nueva; aunque ya su estudio ha sido presentado innumerables veces por distintos investigadores, se

reconoce a Tattersall como el precursor en el estudio de la reología del concreto a nivel científico; la

medición de las propiedades reológicas del concreto es importante para la industria de la construcción

dado que el concreto es emplazado en su estado fluido, por lo cual es necesario caracterizar

correctamente a un concreto. Desafortunadamente dado la compleja composición de materiales del

concreto, este no permite aun establecer un método exacto para predecir su flujo.

Recientemente el uso más difundido de concretos de alto desempeño a dado lugar al estudio de

concreto con propiedades específicas para una aplicación. El ACI menciona algunas propiedades que

son “críticas para una aplicación”: trabajabilidad, compactación, estabilidad, consistencia, etc. Los

conceptos comunes abarcan todas estas propiedades en definiciones como “la facilidad con que el

concreto puede ser mezclado, colocado, compactado y terminado” o “la habilidad del concreto para

fluir”, etc. Pero ninguna alcanza a definir objetivamente las propiedades del concreto en estado fresco,

varios intentos por definir de la mejor forma las propiedades del concreto fresco se han dado, una de

las mas correctas es la presentada por Richtie, el que ha dividido estas en tres principales:

- Estabilidad: Exudación y segregación

- Compactación: Densidad

- Movilidad: Angulo de fricción interna, adherencia y viscosidad.

Estas definiciones son subjetivas pero enlazan las palabras comúnmente usadas con factores físicos

que pueden ser medidos. Las pruebas usualmente realizadas al concreto en estado fresco miden

intrínsecamente sus propiedades reológicas, sin embargo un mejor entendimiento de las propiedades

del concreto en estado fresco es necesario para poder predecir su flujo.





CONCEPTOS BASICOS SOBRE LA TOMA DE MUESTRAS

1. ¿Cuáles son las propiedades del concreto?

Las propiedades del concreto son sus características o cualidades básicas. Las cuatro propiedades

principales del concreto son: TRABAJABILIDAD, COHESIVIDAD, RESISTENCIA Y

DURABILIDAD. (IMCYC, 2004).

Las características del concreto pueden variar en un grado considerable, mediante el control de sus

ingredientes. Por tanto, para una estructura específica, resulta económico utilizar un concreto que

tenga las características exactas necesarias, aunque esté débil en otras.

Trabajabilidad. Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto. En

esencia, es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante

puede manejarse, transportarse y colocarse con poca pérdida de la homogeneidad.

Durabilidad. El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos

químicos y desgastes, a los cuales estará sometido en el servicio.

Impermeabilidad. Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con

frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla.

Resistencia a la compresión

2. ¿Componentes del concreto?

El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta

de cemento portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una

masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el

agua. Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos



consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaño de partícula que pueden llegar hasta 10

mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden

variar hasta 152 mm. El tamaño máximo del agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el

de 25 mm. (Steven, 1992)

Cemento. Los cementos hidráulicos son aquellos que tienen la propiedad de fraguar y

endurecer en presencia de agua, porque reaccionan químicamente con ella para formar un

material de buenas propiedades aglutinantes.

Agua. Es el elemento que hidrata las partículas de cemento y hace que estas desarrollen sus

propiedades aglutinantes.

Agregados. Los agregados para concreto pueden ser definidos como aquellos materiales

inertes que poseen una resistencia propia suficiente que no perturban ni afectan el proceso de

endurecimiento del cemento hidráulico y que garantizan una adherencia con la pasta de

cemento endurecida.

Aditivos. Se utilizan como ingredientes del concreto y, se añaden a la mezcla inmediatamente

antes o durante su mezclado, con el objeto de modificar sus propiedades para que sea más

adecuada a las condiciones de trabajo o para reducir los costos de producción.





LA REOLOGIA DEL CONCRETO

1. ¿Qué ES REOLOGIA?

La reología es la especialidad de la física centrada en el análisis de los principios que determinan cómo se

mueven los fluidos. El concepto fue propuesto por el científico estadounidense Eugene Cook Bingham (1878-

1945) en la primera mitad del siglo XX.

Lo que hace la reología es estudiar el vínculo existente entre la fuerza que se ejerce sobre un material y la

deformación que éste experimenta al fluir. A través de ecuaciones constitutivas, es posible establecer un

modelo acerca de la manera de comportarse de estas sustancias.

Las propiedades que se encarga de estudiar la reología son analizadas con un instrumento conocido como

reómetro, que posibilita la realización de deformaciones bajo control, midiendo los esfuerzos. Así se puede

determinar la viscosidad y el coeficiente de esfuerzo normal de cada sustancia, entre otras propiedades.

Gracias a la reología, se puede saber con precisión cómo reaccionan los fluidos y los sólidos ante un esfuerzo.

En el caso de los fluidos ideales, su deformación es irreversible: la energía adopta la forma de calor y se disipa

en el material, sin que se pueda recuperar pese a la finalización del esfuerzo. En los sólidos ideales, en cambio,

la energía que impulsa la deformación elástica se logra recuperar cuando el esfuerzo se retira.

La reología aporta información, por ejemplo, sobre el proceso que experimentan los alimentos cuando son

masticados y deglutidos. Esta materia, a través de la masticación y de la acción de la saliva, se deforma y

transforma en una pasta que fluye hacia el interior del organismo.

2. LA REOLOGIA EN EL CONCRETO

La reología es la ciencia que estudia el flujo y la deformación de la materia; podemos dar una explicación de

este flujo con la ayuda de la mecánica de fluidos, si aplicamos una fuerza cortante a un líquido como se muestra

en la Fig. 4.1., un gradiente de velocidad es inducido en el líquido. El factor proporcional entre la fuerza y el

gradiente de velocidad es llamado viscosidad. El gradiente de velocidad también puede ser llamado tasa de



corte ( ). Un líquido que cumple esta condición de proporcionalidad es llamado Newtoniano, la ecuación que

representa esta relación es la siguiente:

donde: = viscosidad plástica o dinámica

= tasa de corte = dV/dy

= esfuerzo cortante

F = fuerza de corte

A = Área plana paralela a la fuerza

Muchas de las ecuaciones usadas para suspensiones concentradas como el concreto, tratan de relacionar la

concentración con la viscosidad, el esfuerzo cortante o la tasa de corte, esto asumiendo un solo valor de

viscosidad para todo el conjunto.

El comportamiento reológicos de un concreto está fuertemente marcado por la reología de la pasta; es decir, la

mezcla de agua, cemento Portland y las adiciones de material de granulometría más fina. Para describir ese

comportamiento se han utilizado hasta el momento diversos modelos que relacionan la velocidad de

deformación con el esfuerzo de cortante aplicado. El más comúnmente empleado es el modelo de Bingham, que

aunque simple, ofrece una acertada idea del comportamiento básico del material. En general, este modelo

propone que al intentar poner en movimiento el concreto es necesario vencer la resistencia resultante del

rozamiento entre las partículas. Una vez iniciado el movimiento, se requiere seguir aumentando la fuerza

aplicada al fluido para conseguir “acelerarlo”, debido a la cohesión que existe entre las partículas. Esta

resistencia posterior se mide a través de la viscosidad.



El CAC, respecto al concreto convencional presenta un esfuerzo inicial de flujo inferior, similar al que

presentan los concretos fluidos; pero a diferencia de éstos –en los que la viscosidad es menor que la de un

concreto convencional– la viscosidad del CAC es mayor incluso que la de los convencionales, asegurando la

cohesión. Es necesario destacar que aunque un bajo esfuerzo inicial de flujo es un objetivo común en cualquier

aplicación con CAC, la viscosidad puede variar de forma considerable dependiendo de la técnica de producción

y de la aplicación.

La estimación directa de los parámetros reológicos es complicada; es verificada mediante un equipamiento

costoso (reómetros) y poco práctico. Con el objetivo de superar esta dificultad, se han desarrollado nuevos

métodos de estimación indirecta de los dos parámetros principales que caracterizan a un fluido Bingham: el

esfuerzo de inicio de flujo y la viscosidad, con los que se pretende caracterizar las propiedades del concreto en

estado fresco. Uno de los ensayos más comunes realizados a los concretos autocompactables es el de

escurrimiento, usando el mismo cono de Abrams que se emplea para medir el asentamiento de los concretos

convencionales. En este caso los valores representativos del ensayo son el diámetro final del concreto una vez

que ha alcanzado el equilibrio; que es una medida indirecta del esfuerzo inicial de flujo y el tiempo que tarda en

alcanzar un diámetro de 50 cm (T50), lo que mide además indirectamente la viscosidad. Se supone que un CAC

adquiere las propiedades reológicas adecuadas, según la literatura, cuando se extiende más allá de un diámetro

mínimo de 65.0 cm, y T50 está también por encima de un valor específico para asegurar que la viscosidad sea

lo suficientemente alta. Sin embargo, la verificación de la viscosidad es más complicada ya que el concreto

fluye tan rápido que el tiempo que se requiere medir para la estimación del parámetro está casi fuera de la

resolución de la medida.

A fin de solucionar este problema, se han desarrollado aditamentos complementarios para estimar otros

parámetros de tiempo por medio de los cuales sea posible determinar la viscosidad en función del diferencial de

nivel que pueda llegar a alcanzar la mezcla estudiada; una vez que se haya hecho pasar por alguno de los

aditamentos de referencia, mismos que incluso ya consideran la simulación del acero de refuerzo. De acuerdo a

lo anterior se concluye que la fluidez es fácil de determinar mediante el ensayo del escurrimiento, ya que la

medida es clara y directamente relacionada con la característica reológicas de tensión de inicio de flujo. Sin

embargo, los métodos indirectos para la medida de la viscosidad son complicados de interpretar en ausencia de



otros ensayos, de lo que se desprende que la verificación de las propiedades reológicas del concreto

autocompactable exige de la realización de un conjunto de ensayos, y no uno aislado.

3. MODELOS DE REOLOGIA EN EL CONCRETO

El concreto en estado fresco puede ser considerado como un fluido, con tal que un cierto grado de flujo pueda

ser obtenido. Esta condición puede ser definida en concretos con slump mayor a 100 mm (4”) y libres de

segregación. Es por esto que el concreto rolado compactado es excluido por esta condición, no siendo posible

caracterizarlo por los modelos presentados, sin embargo es necesario aclarar que también posee características

reológicas y modelos que se ajustan a ellas.

El concreto en estado fresco es considerado un fluido de Bingham; algunas clases de concreto exhiben el

comportamiento de un fluido de Herschel – Bulkey como es el caso del concreto autocompactado.

3.1. Modelo de Bingham:

Durante los primeros estudios de reología del concreto se propuso a la ecuación de Bingham como la mas

apropiada para describir el comportamiento del concreto fresco, la ec. es la siguiente:

donde: = esfuerzo cortante aplicado

= esfuerzo de fluencia o de deformación inicial

= tasa de corte , dv/dy (gradiente de velocidad)

= viscosidad plástica



El modelo de Bingham es un modelo complejo y se logra combinando un elemento de Newton y otro de Hooke

acoplado a una corredera de rozamiento, a la que se denomina elemento de Saint Venant como se muestra en la

Fig.4.2.

3.2. Modelo de Herschel-Bulkey:

Algunos concretos no cumplen la función lineal de la ecuación de Bingham como es el caso de los concretos

autocompactados y autonivelantes, el cual usando la ecuación de Bingham nos daría resultados de esfuerzo de

fluencia negativos, en este caso particular se usa la ecuación de Herschel – Bulkey (HB).

donde: = esfuerzo cortante

= esfuerzo de deformación inicial o estático

= tasa de corte

a y b = parámetros de comportamiento



Fig 4.3. Grafica de la ecuación de Herschel Bulkey , y graficas características para diferentes tipos de

concretos.

En el caso de la ecuación de HB, la viscosidad plástica no puede ser calculada directamente. Para esto se

planteo reducir el número de parámetros de la ecuación de HB, la cual puede ser considerada como una relación

lineal para un corto rango de la tasa de corte, por lo cual se recomienda la siguiente ecuación para el calculo de

la viscosidad:

Donde: = viscosidad plástica corregida

= máxima tasa de corte ejecutada.

De aquí se deduce una ecuación de Bingham modificada determinada por aproximación de la ecuación de

Herschel-Bulkey con una línea recta. En resumen, es necesario destacar que el concreto es necesariamente

caracterizado por al menos dos parámetros, sin embargo las pruebas usadas comúnmente para describir el flujo

están limitadas a un solo parámetro que no esta relacionado con la ecuación de Bingham o la de HB.

4. Técnicas de evaluación del concreto en estado fresco:

Los parámetros que pueden ser usados para describir el flujo del concreto en estado fresco son el esfuerzo de

fluencia y la viscosidad. Algunas pruebas que evalúan el comportamiento del concreto en su estado fresco se

relacionan con uno de estos dos parámetros, cuando una característica de estas pruebas debería ser poder

determinar los 2 parámetros.



Actualmente existen muchas pruebas empíricas y no empíricas para evaluar al concreto en su estado fresco,

pero es muy difícil relacionar sus resultados. Solo se puede hacer una comparación adecuada entre concretos

usando la misma prueba..

Hay 2 categorías amplias, las pruebas que miden un solo parámetro y las que miden dos.

Las pruebas usualmente aplican 2 métodos:

· Por gravedad : El esfuerzo aplicado es por el peso propio del material.

· Por Vibración: El esfuerzo es inducido por la dinámica de la prueba, en estos métodos, el esfuerzo de

fluencia y el flujo del concreto es muy diferente al observado cuando no se aplica vibración.

En la tabla 4.1, se observa una lista de las pruebas mas conocidas para evaluar al concreto, estas pruebas

intentan simular el comportamiento del concreto de obra en laboratorio.

Tabla 4.1: Pruebas usadas para evaluar al concreto en estado fresco

Prueba Tipo de esfuerzo Relación

Slump Gravedad Relacionada al esfuerzo de fluencia

Esfera de Kelly Presión por penetración Relacionada al esfuerzo de fluencia

Prueba de Vicat Presión por penetración Relacionada al esfuerzo de fluencia

K-slump Gravedad Relacionada a la segregación

Viscometro Gravedad Relacionada a la viscosidad

Prueba de Ve-Be Por vibración

Para concretos con alto esfuerzo de

fluencia



A finales del siglo pasado se desarrollaron varios reómetros especialmente diseñados para concreto, uno de

ellos desarrollado en el Laboratorio Central de Puentes y Caminos (LCPC, Francia), llamado BTRHEOM (Fig.

4.4). La característica principal de este reómetro es que sigue una determinación cuantitativa del esfuerzo de

fluencia y la viscosidad de las mezclas de concreto. A diferencia de otros reómetros con cilindros concéntricos

este instrumento es un reómetro de platos paralelos. El esfuerzo cortante en este reómetro es impuesto por la

geometría mediante la velocidad angular (Fig 4.5.), mediante la relación entre el momento y la velocidad

angular se puede calcular analógicamente el esfuerzo cortante y la tasa de corte de la mezcla de concreto

ensayada.

Fig 4.4. Reómetro BTHREOM Fig 4.5. Distribución de esfuerzos cortantes en el BTRHEOM.

La necesidad de encontrar una prueba no tan costosa como lo son los reómetros y considerando que la prueba

de slump es la mas utilizada alrededor del mundo, investigadores del NIST realizaron modificaciones al

procedimiento de esta prueba para hacer posible la medición del esfuerzo estático y la viscosidad plástica, en el

siguiente punto se describe la prueba modificada de slump.

5. Prueba Modificada de Slump:

La prueba modificada de slump fue desarrollada en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnologías (NIST)

de Estados Unidos; mediciones realizadas del slump en función del tiempo mostraron curvas que podían ser

simuladas computarizadamente asumiendo al concreto en estado fresco como un material de Bingham



(Fig.4.6.). La curva slump-tiempo depende tanto del esfuerzo estático como de la viscosidad plástica, esta

relación slump - tiempo llevo a la conclusión de que el tiempo es el parámetro adecuado para completar la

prueba de slump.

Fig 4.6. Simulación de la prueba de slump.

En la Fig. 4.7. y 4.8. se muestra el detalle de la modificación de los aparatos de la prueba de slump.

Fig 4.7. Vara y plato, elementos adicionados a la prueba de slump.



Fig 4.8. Vista de el cono de slump, la base y los elementos adicionados.

El procedimiento original para realizar la prueba de slump modificado es el siguiente:

Equipo:

· Base horizontal con la adición de una vara de acero de 35 cm de alto.

· Cono de slump estándar (ASTM C 143).

· Plato deslizante.

· Varilla para el apisonado.

· Regla graduada.

· Cronometro con una aproximación de 0.01s.

El concreto es emplazado de la misma manera como en la prueba de slump estándar (ASTM C 143 / ITINTEC

339.035). Luego se realiza los siguientes pasos.

1. Usando un trapo húmedo limpie la parte de la varilla central que esta por encima de la muestra de

concreto.

2. Deslice el plato a lo largo de la varilla hasta que este en contacto con la superficie de concreto.

3. Cuidadosamente levante el molde verticalmente mientras acciona el cronometro.



4. Mientras el concreto este fluyendo, continuamente observe el plato y pare el cronometro tan pronto como

el plato deje de moverse.

5. Una vez que el slump este estabilizado, o no después de un minuto después de comenzar la prueba,

remueva el plato y mida el slump con la regla graduada. (Fig. 4.9).

Fig 4.9. Esquema de la prueba modificada de slump.

5.1. Modelo para evaluar el esfuerzo estático:

Basado en el análisis del modelo de Bingham para la prueba de slump y las medidas del esfuerzo estático

usando un reómetro. Se propuso la siguiente formula relacionando el slump “s” al esfuerzo estático.

donde: densidad del concreto en Kg/m3

s slump medido en mm

Esfuerzo estático en Pa

La predicción del esfuerzo estático dada por este modelo es bastante aceptable teniendo un error promedio de

162 Pa, comparada con otros modelos con elevados valores de error.

5.2. Modelo semi-empírico para evaluar la viscosidad plástica:



Para evaluar la viscosidad plástica de los resultado de la prueba de slump modificado, las siguiente hipótesis

fue usada: para un mismo slump final y una misma densidad del concreto, una diferencia en el tiempo de slump

puede ser atribuida a una diferente viscosidad plástica. Realizando el análisis dimensional de los parámetros de

la prueba y las medidas realizadas en un reómetro se proponen las siguientes formulas:

200 < S < 260 mm

S < 200 mm

donde: densidad del concreto en Kg/m3

S slump medido en mm

T tiempo de slump

Viscosidad en Pa.s

La prueba de slump modificado esta actualmente siendo evaluada por ASTM, como un posible ensayo que

sirva para caracterizar al concreto en estado fresco.

6. LOS MATERIALES DEL CONCRETO CON RESPECTO A LA REOLOGIA

6.1. Cemento:

Un concreto de alto desempeño usualmente tiene un mayor volumen de cemento en su dosificación, la

cantidad de cemento determinará la posible fricción entre los granos de agregado reduciendo o

aumentado el esfuerzo de fluencia, un adecuado espesor de pasta posibilitará un esfuerzo de fluencia

adecuado, sin embargo un exceso en esta cantidad requerirá mayor volumen de agua aumentando la

viscosidad de la mezcla de concreto.

Un cemento Pórtland adicionado normalmente necesita mayor cantidad de agua para alcanzar un valor

de slump determinado, en comparación con un cemento Pórtland normal, este valor de slump es

relacionado directamente con el esfuerzo de fluencia del concreto.



A mayor finura del cemento este requerirá mayor cantidad de agua, por lo cual la finura estará

relacionada con el esfuerzo de fluencia, a mayor finura del cemento mayor será el valor de la

viscosidad del concreto.

La composición química de un cemento, homogeneidad del nos modificará

6.2. Agua:

Un incremento en la cantidad de agua puede modificar tanto el esfuerzo de fluencia, como la viscosidad

reduciéndolos en ambos casos; la cantidad de agua influencia de gran manera como se comporta el

concreto en estado fresco y endurecido, esta ultima condición debe ser tomada en cuenta al momento

de utilizar el agua como modificador de los parámetros reológicos, pues un incremento de agua si bien

reducirá el esfuerzo de fluencia y la viscosidad, obteniéndose una mezcla mas fluida, también nos

incrementará la exudación y el riesgo de segregación, en el estado endurecido se incrementara la

porosidad (mayor permeabilidad) y por lo tanto una menor durabilidad.

6.3. Agregados:

La forma y textura de los agregados influencian directamente en la fricción entre partículas de una

mezcla de concreto en estado fresco, agregados redondeados generaran una menor fricción entre

partículas, reduciendo el esfuerzo de fluencia, agregados de formas angulosas generaran mayor

fricción.

La granulometría combinada con la forma y textura, determinarán el porcentaje de vacíos de la mezcla

de agregados, a su vez este porcentaje de vacíos puede determinar la cantidad de pasta que requiere la

mezcla para alcanzar una consistencia determinada (ver capitulo III). El posible acomodo de las

partículas de agregado y pasta, en las proporciones determinadas, determinarán el comportamiento

reológico de la mezclas.

6.4. Aditivos químicos:

Según la naturaleza del aditivo este puede modificar los parámetros reológicos:

Plastificantes, superplastificantes, Incorporadores de aire, acelerantes, retardantes, agentes viscosos.

7. APLICACIONES DE LA REOLOGIA EN EL CEMENTO

Entre su aplicación en Cemento Tenemos:



* Evaluar mezcla y bombeabilidad de lechadas.

* Determinar tasas de desplazamiento apropiados para una remoción de lodo efectiva y colocación de

lechada.

* Estimar presiones de fricción

* Calcular los HHP requeridos

8. FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA REOLOGIA

Entre los factores que influyen sobre la reología están:

* Relación agua/cemento.

* Tamaño y forma del grano de cemento.

* Composición química del cemento.

* Presencia de aditivos.

* Procedimientos de prueba y mezcla.

9. PROPIEDADES REOLOGICAS DE UN FLUIDO

9.1. Punto Cedente: Es la fuerza necesaria para poner el fluido en movimiento. Para la cementación se

recomienda tener un lodo con bajo punto cedente ya que al aumentar el punto cedente también lo hace

la densidad equivalente de circulación.

9.2. Viscosidad Plástica: Es la fuerza necesaria para mantener el fluido en movimiento. Representa el

comportamiento del fluido en condiciones de alta velocidad de corte. Esta se ve afectada por:

El contenido, tamaño y forma de los sólidos.

La viscosidad de fase liquida del fluido.

La relación aceite/agua para fluidos emulsionados.

9.3. Fuerza de Gel: es una característica estática de un fluido. Por esto, la fuerza al gel es una medida de las

fuerzas de atracción interna de los fluidos.

Tixotropía: Es una característica especial de algunos fluidos delgados, la cual se manifiesta cuando son

sometidos a algún esfuerzo (agitación), y luego cuando este se interrumpe, el fluido empieza a ganar

rigidez.

10. APLICACIONES DE LA REOLOGIA EN EL CEMENTO



• Evaluar mezcla y bombeabilidad de lechadas

• Determinar tasas de desplazamiento apropiados para una remoción de lodo efectiva y colocación de

lechada

• Estimar presiones de fricción

• Calcular los HHP requeridos

11. COMO MEDIR LA FUIDEZ DEL CONCRETO

La fluidez es una medida de la consistencia de la pasta de cemento expresada en términos del

incremento del diámetro de un espécimen moldeado por un medio cono, después de sacudir un

número especifico de veces.

El ensayo para determinar la fluidez ( ASTM C1437), se realiza en una mesa de sacudidas (figura

1.13) en la que se coloca la muestra en dos capas que son compactadas con una varilla normada

en un molde normado. Se deja la muestra en el molde por 1min y luego se retira el molde

quedando la muestra sobre el plato de la mesa de sacudidas. Se inicia una secuencia de 25 golpes

y se realizan 5 medidas del diámetro de la muestra expandida por los golpes. La sumatoria de

estas medidas debe dar 105+-5.

12. TIPOS DE FLUIDOS

Existen tres tipos de fluidos: newtonianos, no newtonianos y viscoelásticos:

Newtonianos; proporcionalidad entre el esfuerzo de cortante y la velocidad de deformación.

No Newtonianos; no hay proporcionalidad entre el esfuerzo cortante y la velocidad de

deformación.

Visco elásticos; se comportan como líquidos y sólidos, presentando propiedades de ambos.

La relación entre el esfuerzo cortante aplicado y la velocidad de deformación viene dada



Por la Ley de viscosidad de Newton la cual responde a la ecuación:

Fxy= (u) x (du/dy)

Siendo: xy = esfuerzo cortante

(u) = viscosidad dinámica del fluido (mPa·s)

du/dy = velocidad de deformación del fluido (s-1) = D

Estas unidades son obtenidas por el análisis dimensional de la pag.2 siendo las más utilizadas en

reología.

En el Cuadro Nº 1 se pueden apreciar los distintos tipos de fluidos.



TIPO DE FLUIDO CURVA DE FLUIDEZ CURVA DE VISCOSIDAD COMPARACIÓN EJEMPLOS

NEWTONIANOS

Con el aumento de la velocidad de

deformación aumenta el esfuerzo

de corte en forma proporcional. La

viscosidad se mantiene constante

agua, aceite, asfaltos convencionales a altas temperaturas, etc.

NO NEWTONIANOS PSEUDOPLÁSTICOS

No dependen del tiempo de

aplicación de la fuerza. Dependen

de la velocidad de deformación. Al

aumentar la velocidad de

deformación disminuye el esfuerzo

de corte y por ende la viscosidad.

kétchup, mostaza, algunas clases de pinturas, suspensiones acuosas de arcilla, asfaltos modificados con polímeros a altas temperaturas, etc.



NO NEWTONIANOS DILATANTES

Son independientes del tiempo de

aplicación. Se produce un aumento de la viscosidad con la velocidad de deformación, es decir, un aumento del esfuerzo de corte con dicha viscosidad. Con velocidades bajas

el fluido se comporta como un líquido de baja viscosidad y con velocidades de deformación altas como un sólido.

harina de maiz, disoluciones de almidón muy concentradas, arena mojada, dióxido de titanio, etc.

NO NEWTONIANOS PLÁSTICOS

Se comporta como un sólido hasta

que sobrepasa un esfuerzo

cortante mínimo (esfuerzo umbral),

luego de este valor se comporta

como un líquido. Pueden ser

proporcionales el esfuerzo cortante

con la velocidad de deformación

(fluidos plásticos de Bingham) o no

(fluidos plásticos).

chocolate, arcilla, mantequilla,

mayonesa, pasta de dientes, emulsiones, espumas, etc.

NO NEWTONIANOS TIXOTRÓPICOS

Dependen del tiempo de aplicación

de la fuerza. La viscosidad va

disminuyendo al aplicar una fuerza

y acto seguido vuelve a aumentar

al cesar dicha fuerza debido a la

reconstrucción de sus estructuras y

al retraso que se produce para

adaptarse al cambio. Aparece el

pinturas, yogurt, tintas de impresión, salsa de tomate, aceites del petróleo, nylon, etc.

NO NEWTONIANOS REOPÉCTICOS

Dependen del tiempo de aplicación

de la fuerza. La viscosidad va aumentando al aplicar una fuerza y acto seguido vuelve a disminuir al cesar dicha fuerza. Comportamiento contrario a los tixotrópicos. Aparece el fenómeno

de histéresis.

yeso, etc.


SS


13. Determination de Viscosidad en Asfaltos Convencionales

En los asfaltos convencionales se determina la viscosidad para establecer los siguientes parameters:

Para clasificarlos según la Norma IRAM 6835. Se realize la viscosidad a 60º Como se ve en el Cuadro Nº 5.

VISCOSIDAD BROOKFIELD IRAM 6835TEMPERATURA VISCOSIDAD RPM SS SR TORQUEºc Cp %60 426000 0,6 637,5 0,15 25,560 427000 1,5 1495 0,375 64,160 427000 2 2135 0,5 85,4

Cuadro Nº 5: Viscosidad de asfaltos convencionales

Debido a que e esa temperatura el fluido es newtoniano se promedian las viscosidades tomadas a diferentes

R.P.M. siendo esta 426667Cp, lo que lo clasifica como un CA- 40.

SR-SS

2500

2000

1500

1000

500

0

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

SR

Gráfico Nº 2: SR-SS



Para determinar las temperaturas de mezclado y compactación de las mezclas asfálticas. Se realiza la viscosidad

a 135º C, 150º C, 170º C y 190º C. Se grafica la curva de calentamiento entre las viscosidades obtenidas a las

temperaturas dadas. Se considera temperatura de mezclado la que se obtiene para una viscosidad de 0,17+-

0,02 Pa s y la temperatura de compactación para una viscosidad de 0,28+-0,03 Pa s. En el Cuadro Nº 6 se

observan las viscosidades obtenidas.

TEMPERATUR

A

VISCOSIDAD(ºC) (cP)135 582150 283170 129190 67

Cuadro Nº 6: Viscosidad-Temperatura Asfalto Convencional


“Año de la diversidad productiva y el fortalecimiento de la educación”

TEMPERATURA ºC

Gráfico Nº 3: Viscosidad-Temperatura Asfalto Convencional

Por los resultados obtenidos del ensayo se considera temperatura de mezclado de la mezcla 163ºC y

temperatura de compactación 144ºC como se observa en el Gráfico Nº

14. Determinación de Viscosidades en Asfaltos Modificados

Para asfaltos modificados la viscosidad se realiza a una determinada temperatura especificando las

R.P.M y la aguja utilizadas durante el ensayo, debido a que su comportamiento es no

newtoniano. Se grafican las temperaturas en el eje x y las viscosidades obtenidas en el eje y.

Se miden las propiedades del asfalto modificado a altas temperaturas para determinar las

características de mezclado y compactación.

Al igual que en los asfaltos convencionales se considera temperatura de mezclado la que se obtiene

para una viscosidad de 0,17+-0,02 Pa s y la temperatura de compactación para una viscosidad de

0,28+-0,03 Pa s.

32

LAREOLOGIA DEL CONCRETO

Gráfico Nº 4:Viscosidad-Temperatura Asfalto Modificado

Como se observa en el cuadro la temperatura de mezclado de este asfalto modificado es de 148 ºC y

la de compactación de 135ºC como se observa el Gráfico Nº 4

33


34


CONCLUSIONES

El estudio avanzado de modelos aplicables a la predicción del comportamiento reológicos

del concreto puede producir nuevas técnicas para el proporciona miento de mezclas de

concreto, es decir diseñar mezclas de concreto con determinadas características reológicas,

un ejemplo puede ser el diseño de un concreto con bajo esfuerzo de fluencia (50-70 Pa) y

una mediana viscosidad (20-30 Pa.s), el cual sería un concreto auto compactado. Así mismo

también el diseño de mezclas de concreto a ser bombeado puede ser regido por sus

propiedades reológicas. El desarrollo ulterior de la ciencia de la reología del concreto

pretende en los siguientes años revolucionar la tecnología del concreto introduciendo parte

de los conceptos de la “Moderna Tecnología del Concreto”.

35


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BIBLIOGRAFIA

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