Se entiende
por agregados a una colección de partículas de diversos tamaños que se pueden
encontrar en la naturaleza, ya sea en forma de finos, arenas y gravas o como
resultado de la trituración de rocas.
Cuando el
agregado proviene de la desintegración de las rocas debido a la acción de
diversos agentes naturales se le llama agregado natural, y cuando proviene de
la desintegración provocada por la mano del hombre se le puede distinguir como
agregado de trituración, pues éste método es el que generalmente se aplica para
obtener el tamaño adecuado. Los
agregados naturales y los de
trituración se distinguen
por tener por lo
general un comportamiento
constructivo diferente, sin embargo se pueden llegar a combinar teniendo la
mezcla a su vez características diferentes.
Los
agregados que se emplean más en la construcción se derivan de las rocas ígneas,
de las sedimentarias y de las metamórficas, y es de esperarse que las
cualidades físicas y mecánicas de la roca madre se conserven en sus agregados.
En la actualidad es posible producir algunos tipos de agregado de manera
artificial, como por ejemplo la perlita y la vermiculita que se obtienen de la
cocción de espumas volcánicas, otro ejemplo lo constituye el agregado ligero
que se obtiene de la expansión por cocción de nódulos de arcilla, en general a
estos agregados se les puede llamar agregados sintéticos.
Existen
otros materiales resultado de la actividad industrial que bajo ciertas
condiciones pudieran usarse como agregados (en lugar de almacenarse como
desperdicio), como la escoria de alto horno, la arena sílica residual del
moldeo de motores, la ceniza de carbón quemado y otros.
Los
agregados ya sean naturales, triturados o sintéticos se emplean en una gran
variedad de obras de ingeniería civil, algunas de las aplicaciones pueden ser:
construcción de filtros en drenes, filtros para retención de partículas sólidas
del agua, rellenos en general, elaboración de concretos hidráulicos,
elaboración de concretos asfálticos, elaboración de morteros hidráulicos,
construcción de bases y subbases en carreteras, acabados en general, protección
y decoración en techos y azoteas, balasto en ferrocarriles y otras.
CLASIFICACIÓN
Existen
varias formas de clasificar a los agregados, algunas de las cuales son:
POR SU
NATURALEZA:
Los
agregados pueden ser naturales o artificiales, siendo los naturales de uso
frecuente, además los agregados utilizados en el concreto se pueden clasificar
en: agregado grueso, fino y hormigón (agregado global).
a. El
agregado fino, se define como aquel que pasa el tamiz 3/8" y queda
retenido en la malla N° 200, el más usual es la arena producto resultante de la
desintegración de las rocas.
b. El
agregado grueso, es aquel que queda retenido en el tamiz N°4 y proviene de la
desintegración de las rocas; puede a su vez clasificarse en piedra chancada y
grava.
c. El
hormigón, es el material conformado por una mezcla de arena y grava este
material mezclado en proporciones arbitrarias se encuentra en forma natural en
la corteza terrestre y se emplea tal cual se extrae en la cantera.
POR SU
DENSIDAD:
Se pueden
clasificar en agregados de peso específico normal comprendidos entre 2.50 a
2.75, ligeros con pesos específicos menores a 2.5, y agregados pesados cuyos
pesos específicos son mayores a 2.75.
POR EL
ORIGEN, FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL:
Por naturaleza
los agregados tienen forma irregularmente geométrica compuestos aleatoriamente
por caras redondeadas y angularidades. En términos descriptivos la forma de los
agregados pueden ser:
Angular:
Poca evidencia de desgaste en caras y bordes.
Sub angular:
Evidencia de algo de desgaste en caras y bordes.
Sub
redondeada: Considerable desgaste en caras y bordes.
Redondeada:
Bordes casi eliminados.
Muy
Redondeada: Sin caras ni bordes
Almacenamiento
de los Agregados
El
almacenamiento de los agregados debe garantizar continuidad para la fabricación
del concreto, evitando los siguientes desarreglos:
La mezcla de
agregados de origen y tamaños diferentes.
La
segregación.
La
contaminación (suciedad) con sustancias perjudiciales.
Variaciones
en el contenido de humedad.
Los
agregados deben de colocarse en terreno duro y seco, limpiando el suelo de
materiales arcillosos o sustancias orgánicas.
Las pruebas
de asentamiento se harán por cada cinco (5) metros cúbicos de concreto a vaciar
y serán efectuados con el consistímetro de Kelly o con el cono de Abrams
(ICONTEC 396). Los asentamientos máximos para las mezclas proyectadas serán los
indicados al respecto para cada tipo, de acuerdo con la geometría del elemento
a vaciar y con la separación del refuerzo.
Testigos de
la Resistencia del Concreto. Las muestras serán ensayadas de acuerdo con el
“Método para ensayos de cilindros de concreto a la compresión” (designación
C-39 de la ASTM o ICONTEC 550 Y 673). La preparación y ensayo de cilindros de
prueba que testifiquen la calidad de los concretos usados en la obra será
obligatoria, corriendo ella de cuenta del Contratista pero bajo la
supervigilancia de la Interventoría. Cada ensayo debe constar de la rotura de
por lo menos cuatro cuerpos de prueba.
La edad
normal para ensayos de los cilindros de prueba será de veintiocho (28) días,
pero para anticipar información que permitirá la marcha de la obra sin demoras
extremas, dos de los cilindros de cada ensayo serán probados a la edad de siete
(7) días, calculándose la resistencia correlativa que tendrá a los veintiocho
(28) días. En casos especiales, cuando se trate de concreto de alta resistencia
y ejecución rápida, es aceptable la prueba de cilindros a las 24 horas, sin
abandonar el control con pruebas a 7 y 28 días. Durante el avance de la obra,
el Interventor podrá tomar las muestras o cilindros al azar que considere necesarios
para controlar la calidad del concreto.
El
Contratista proporcionará la mano de obra y los materiales necesarios y ayudará
al Interventor, si es requerido, para tomar los cilindros de ensayo. El valor
de los ensayos de laboratorio ordenados por el Interventor serán por cuenta del
Contratista. Para efectos de confrontación se llevará un registro indicador de
los sitios de la obra donde se usaron los concretos probados, la fecha de
vaciado y el asentamiento. Se hará una prueba de rotura por cada diez metros
cúbicos de mezcla a colocar para cada tipo de concreto.
Cuando el
volumen de concreto a vaciar en un (1) día para cada tipo de concreto sea menor
de diez metros cúbicos, se sacará una prueba de rotura por cada tipo de
concreto o elemento estructural, o como lo indique el Interventor; para
atraques de tuberías de concreto se tomarán dos cilindros cada 6 metros cúbicos
de avance. Las pruebas serán tomadas separadamente de cada máquina mezcladora o
tipo de concreto y sus resultados se considerarán también separadamente, o sea
que en ningún caso se deberán promediar juntos los resultados de cilindros
provenientes de diferentes máquinas mezcladoras o tipo de concreto. La
resistencia promedio de todos los cilindros será igual o mayor a las
resistencias especificadas, y por lo menos el 90% de todos los ensayos
indicarán una resistencia igual o mayor a esa resistencia.
En los casos
en que la resistencia de los cilindros de ensayo para cualquier parte de la
obra esté por debajo de los requerimientos anotados en las especificaciones, el
Interventor, de acuerdo con dichos ensayos y dada la ubicación o urgencia de la
obra, podrá ordenar o no que tal concreto sea removido, o reemplazado con otro
adecuado, dicha operación será por cuenta del Contratista en caso de ser
imputable a él la responsabilidad. Cuando los ensayos efectuados a los siete
(7) días estén por debajo de las tolerancias admitidas, se prolongará el curado
de las estructuras hasta que se cumplan tres (3) semanas después de vaciados
los concretos.
METODOLOGÍA
PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL CONCRETO
Hoy en día
las normatividad vigente en muchos países especifican métodos para evaluar la
calidad del concreto, mediante el ensayo a la compresión de muestras del
concreto colocado en obra, en la forma de probetas cilíndricas, según
procedimientos normalizados.
Generalmente
para cada ensayo, a una edad determinada, se preparen dos especímenes; que se
realice no menos de un ensayo por cada 120 m3 de concreto estructural; o 450 m2
de losa y no menos de un ensayo por cada día de vaciado. Las condiciones de los
especímenes y el sistema de curado se encuentran bien normalizados.
La edad para
pruebas de resistencia es de 28 días o una edad menor, en la cual el concreto
va a recibir la carga completa a su esfuerzo máximo, la misma que deberá ser
especificada.
CRITERIOS
PARA UNA BUENA EVALUACIÓN:
Los métodos
de evaluación difieren según la metodología de diseño aplicada en la
estructura:
Para
estructuras diseñadas por esfuerzos permisibles, cargas de servicio y la teoría
aceptada de esfuerzos y deformaciones lineales en flexión, el procedimiento es
el siguiente:
Se considera
conforme el concreto de la construcción cuando el promedio de cualquier grupo
de cinco ensayos de resistencia consecutivos, de especímenes curados en el
Laboratorio, que representen a cada clase de concreto, sea igualo mayor que la
resistencia especificada (f'c) y no más de 20% de los ensayos de resistencia
den valores menores que la resistencia especificada.
Cuando se
trate de estructuras diseñadas por el método de diseño a la rotura, es decir,
cuando el dimensionamiento de los elementos de concreto armado se basa en
cálculos sobre la resistencia a la rotura, el concreto se considera conforme
cuando el promedio de cualquier grupo de 3 ensayos consecutivos de resistencia,
de especímenes curados en el Laboratorio, que represente a cada clase de
concreto, sea igual o mayor que la resistencia especificada (f'c) y no más del
10% de los ensayos de resistencia tendrán valores menores que la resistencia
especificada.
Este método
de evaluación se aplica también en el caso de las estructuras de concreto
pretensado. En ambos casos, la evaluación y aceptación del concreto se puede
juzgar inmediatamente, dado que los resultados de las pruebas se reciben en el
curso de la obra.
Ejemplo:
Como
ejemplo, se expone el registro de control de calidad de un concreto de
resistencia especificada f'c = 245 con las siguientes series de resultados,
cuyos promedios en grupos de 5 y 3, para los casos señalados anteriormente, se
anotan en las columnas respectivas.
Aplicando
los dos criterios reglamentarios, el concreto del ejemplo sería considerado
conforme. Para analizar el comportamiento del concreto se recomienda llevar
"Gráficos de Control" sobre los resultados de ensayos de resistencia
a compresión a 28 días, de modo de visualizar la información disponible. En
abscisas se indica la secuencia cronológica de resultados, mientras en
ordenadas se señalan las resistencias obtenidas. Para fijar los límites de
variación de las resistencias se trazan líneas paralelas correspondientes a la
resistencia especificada: f'c y la resistencia promedio utilizada para
dosificar el concreto: fc.
Alternativas:
Las
especificaciones del Reglamento Nacional fueron inspiradas en el "Building
code Requirements for Reinforce Concrete" del Instituto Americano del
Concreto (A.C.I.), vigente en la época de su promulgación. Posteriormente, el
ACI ha modificado el criterio. Es así que el Reglamento modificado en 1977
establece un sistema único para la aceptación de la resistencia, el cual es
aplicable a todo concreto usado en estructuras diseñadas de acuerdo con dicho
reglamento, sin tomar en cuenta el método de diseño utilizado. Se considera que la resistencia del concreto
es satisfactoria si el promedio de cualquier conjunto de tres pruebas
consecutivas permanece por encima de la resistencia especificada (f'c) y ningún
ensayo individual de resistencia resulte menor que la especificada (f'c) en más
de 35 K/cm2.
Ocasionalmente,
pueden realizarse pruebas de resistencia en las que no se cumpla con estos
criterios (probablemente una vez en 100 pruebas), aunque el nivel de
resistencia y la uniformidad del concreto sean satisfactorios. Puede haber
tolerancia para tales desviaciones, estadísticamente normales, al decidir si el
nivel de resistencia que se produce es adecuado o no.
En términos
de probabilidad de falla, el criterio de un resultado de resistencia menor de
35 K/cm2 que la resistencia especificada (f'c) se adapta favorablemente a un
número pequeño de ensayos. Por ejemplo, si únicamente se hacen cinco ensayos en
una obra pequeña, es evidente que si los resultados de cualquiera de ellas
(promedio de dos cilindros) es menor que la resistencia especificada (f'c) en
más de 35 Kg/cm2, el criterio no se cumple.
Ensayos de
estructuras
Líneas de
investigación
Ensayos de
estructuras (estáticos, dinámicos, de fatiga).
Determinación
del comportamiento de estructuras frente a la vibración.
Determinación
experimental de esfuerzo y fatiga.
Certificación
y homologación de elementos estructurales.
Proyectos
TANGO:
Tecnología aplicada a objetivos comerciales a corto plazo.Realización de un
ensayo de fatiga de un fuselaje de fibra de carbono (4 metros de diámetro X 6.5
metros de longitud), con vistas a conseguir mayores reducciones de los costes
de operación del transporte de aeronaves civiles.
Ensayos
estructurales. Programa METEOR.Ensayos estáticos y de fatiga, a temperatura
ambiente y otras temperaturas.
Servicios
Realización
de ensayos estructurales: Estudio y realización de ensayos estructurales
(estáticos, fatiga y vibración) en estructuras dentro del campo aeroespacial.
Antiguamente
se decía que los agregados eran elementos inertes dentro del concreto ya que no
intervenían directamente dentro de las reacciones químicas, la tecnología
moderna se establece que siendo este material el que mayor % de participación
tendrá dentro de la unidad cúbica de concreto sus propiedades y características
diversas influyen en todas las propiedades del concreto.
La
influencia de este material en las propiedades del concreto tiene efectos
importante no sólo en el acabado y calidad final del concreto sino también
sobre la trabajabilidad y consistencia al estado plástico, así como sobre la
durabilidad, resistencia, propiedades elásticas y térmicas, cambios
volumétricos y peso unitario del concreto endurecido.
La norma de
concreto E-060, recomienda que ha pesar que en ciertas circunstancias agregados
que no cumplen con los requisitos estipulados han demostrado un buen
comportamiento en experiencias de obras ejecutadas, sin embargo debe tenerse en
cuenta que un comportamiento satisfactorio en el pasado no garantiza buenos
resultados bajo otras condiciones y en diferentes localizaciones, en la medida
de lo posible deberán usarse agregados que cumplan con las especificaciones del
proyecto.
ENSAYOS NO
DESTRUCTIVOS EN EL CONCRETO
Los ensayos
no destructivos son una herramienta útil para determinar la calidad del
hormigón endurecido, pero en ningún caso reemplazan a los destructivos.
En el caso
de estructuras de dudosa calidad, ya sea afectadas por esfuerzos o ataques de
elementos agresivos al hormigón, se suele aplicar esta técnica con el fin de
efectuar un diagnóstico preliminar del elemento en estudio.
Efectuado
éste, se podrán investigar las zonas con mayor daño con técnicas destructivas,
y emitir una opinión más fundada sobre la estructura. En general se puede
señalar, que los ensayos no destructivos son la etapa previa de los ensayos.
Entre las
pruebas no destructivas se encuentra el uso del equipo ultrasónico. Con esta
prueba es posible determinar el grado de homogeneidad, entre otras
características. Esto se logra a través de mediciones de la velocidad
ultrasónica sobre el material que se va a probar.
ALCANCES
Los
materiales que se ensayan con este método son heterogéneos, como la madera y el
hormigón; se excluyen los metales, ya que provocan una serie de irregularidades
que afectan los resultados obtenidos.
Así el
equipo hace posible conocer el hormigón en las siguientes cualidades:
homogeneidad, la presencia de fisuras, los huecos, los cambios en hormigón
debidos a diferentes causas como ataques del fuego y bioquímicos, así como
también la calidad del hormigón.
GENERALIDADES
Equipo
Existen varios
tipos de equipos, pero en lo esencial poseen transductores capaces de marcar el
tiempo de propagación de una onda a través del hormigón.
UTILIZACIÓN
Como Usar el
Equipo
Cuidadosamente
se elige la muestra o el elemento que se va a ensayar y se toman tres lecturas
como mínimo, anotando el tiempo de propagación de la onda en el hormigón y la
distancia entre transductores o terminales; estas distancias no deben exceder
de 400 mm y se recomienda que sean lo más constantes posibles para asegurarse
de que las lecturas obtenidas sean uniformes.
Una vez que
la onda se transmite a través del hormigón, es captada por el transductor
receptor, el cual convierte la energía mecánica de la onda en pulso
electrónico. Después de recibido, se obtendrá el tiempo de propagación de la
onda en el hormigón que, junto con la distancia entre transductores, nos
ayudará a saber la velocidad de pulso. Esta velocidad se compara con diferentes
criterios existentes y es así como se conocerá el estado del hormigón ensayado.
Ensayos no
destructivos del concreto - Ultrasonido
Se debe
asegurar que los transductores tengan un buen acoplamiento sobre la superficie
del hormigón. Esto se logra colocando entre la superficie de hormigón y los
transductores vaselina. En superficies muy rugosas se deberá efectuar un
tartamiento previo. Al colocar los transductores sobre la superficie del
hormigón se debe:
Procurar no
moverlos, ya que se puede generar ruido y consecuentemente lecturas erróneas.
Mantener
firmes los transductores hasta que la lectura sea definida.
Criterios
para la Selección de Puntos de Ensayo.
Antes de
aplicar la prueba, es necesario efectuar un reconocimiento visual de los puntos
que se van a ensayar, con el fin de determinar la rugosidad de la superficie,
la presencia de huecos y fisuras que afectarán nuestra prueba.
Es necesario
quitar el acabado de la superficie (yeso, cemento, pintura, etc) con el fin de
evitar resultados erróneos por la posible separación entre el acabado y el
elemento que se va ensayar.
Cuando la
superficie es rugosa, es necesario pulirla con una piedra de pulir, con el fin
de evitar que los transductores obtengan una señal defectuosa.
En la figura
se muestran las opciones para instalar los transductores en la superficie de
prueba de la probeta. La transmisión puede ser directa, semidirecta o
indirecta.
Mientras sea
posible deberá utilizarse la transmisión directa, ya que proporciona la máxima
sensibilidad y provee una longitud de trayectoria bien definida. Sin embargo,
algunas veces tiene que examinarse el hormigón mediante el uso de trayectorias
diagonales y, en estos casos, la semidirecta puede usarse tomando en cuenta que
la distancia que se va a medir será en diagonal, aplicando el teorema de Pitágoras.
La
transmisión indirecta es la menos satisfactoria, ya que además de su relativa
insensibilidad, nos da medidas de la velocidad de pulso que usualmente tienen
la influencia de la capa de hormigón cercana a la superficie, que no serán
representativas del hormigón en estratos más profundos. Aún más, la longitud de
la trayectoria está menos definida y no resulta satisfactorio el tomarla como
la distancia de centro a centro de los transmisores; para corregir esto
perfectamente, debe adoptarse el método mostrado en la figura siguiente, para
determinar la velocidad de pulso.
En este
método, se coloca el transmisor en un punto elegido de la superficie y el
receptor sobre los puntos sucesivos a lo largo de una misma línea, la distancia
centro a centro se obtiene directamente para cada punto, con su tiempo de
propagación respectivo. El inverso de la pendiente de la línea recta dibujada
entre dos puntos de la gráfica de distancia en contraposición con el tiempo,
nos da la velocidad promedio del pulso en la superficie. (Ver la figura
adjunta)
También se
ha visto que la velocidad de pulso determinada por el método indirecto es menor que la que se obtiene con el método
directo. Cuando sea posible efectuar mediciones por varios métodos, se
establecerá una relación entre ellos y podrá determinarse el factor de
corrección.
Cuando no
sea posible el método directo, un valor aproximado para obtener la velocidad
mediante el método indirecto será:
VD = 1,05 V1
VD=
Velocidad de pulso obtenida usando el método directo.
V1=
Velocidad de pulso obtenida usando el método indirecto.
Si los datos
de la gráfica de distancia en contraposición con el tiempo no están en línea
recta (ver figura 2), es decir, que hay cambios de pendiente, significa que el
hormigón cercano a la superficie es de calidad variable o que existe una fisura
en el hormigón en la línea sobre la cual se realiza la prueba. Lo anterior se
comprueba cuando la velocidad comienza a bajar el espesor del estrato afectado
se puede calcular como sigue:
T =
(X0/2)*((Vs – Vd)/(Vs + Vd))0.5
Donde:
t = espesor
de la capa de hormigón afectada.
X0=
distancia en la cual ocurre el cambio de pendiente.
Vd=
velocidad de pulso en hormigón dañado.
Vs=
velocidad de pulso en hormigón no dañado.
Figura 2.
Gráfica de distancia en contraposición con el tiempo.
Las
condiciones de prueba influyen en la velocidad de pulso; por lo tanto, debemos
tener en cuenta las siguientes:
a) La
longitud de la trayectoria es insignificante cuando no es menor que 100 mm para
un agregado de 20 mm, o no menor que 150 mm para un agregado de 40 mm.
b) La velocidad
de pulso no se verá afectada al hacer mediciones en dos dimensiones diferentes
del elemento, siempre y cuando no se varíe el ángulo recto entre ellos.
c) La
influencia del refuerzo generalmente es pequeña si las barras se encuentran
perpendicularmente a la trayectoria del pulso (cabe recordar que la velocidad
del pulso será mayor en las barras que el hormigón); la influencia es
significativa si las barras están en la dirección del pulso. En general, hay
que evitar aplicar el pulso ultrasónico cerca de las barras de acero, ya que
entonces se deberán corregir los resultados con factores de ajuste. Si al
aplicar el pulso, el tiempo de propagación se incrementa en gran medida, lo
mejor es buscar otra parte del elemento y hacer ahí las mediciones, ya que los
factores de corrección son sólo aproximaciones. Para evitar las mediciones en
las zonas de armadura, es conveniente utilizar un “Pacómetro” o detector de
armaduras, este equipo permite delinear laz zonas donde se encuentra el acero
de refuerzo.
d) La humedad
en el hormigón puede ser reducida; sin embargo puede ser significativa en el
pulso ultrasónico. En general, la velocidad se incrementará a medida que
aumenta el contenido de humedad, y con ello se puede obtener un hormigón de
buena calidad en lugar de un hormigón pobre.
Al emplear
el pulso ultrasónico, el aspecto más importante que se debe considerar es el
número de elementos ensayados, ya que entre mayor sea la muestra se tendrán más
elementos de comparación para poder obtener un juicio acerca de la calidad del
hormigón, la selección de los puntos debe hacerse en forma aleatoria.
Cuando hay
una fisura en el hormigón, el pulso ultrasónico nos permitirá determinar su
profundidad e inclinación. Para obtener la profundidad, las mediciones se harán
colocando los transductores uno a cada lado de la fisura a una distancia ”x”,
procurando que sean en la parte más gruesa de la misma. A continuación se
repetirá la lectura a doble distancia de la anterior
El ACI
define la durabilidad del concreto de cemento Pórtland como la habilidad para
resistir la acción del intemperismo, el ataque químico, abrasión, y cualquier
otro proceso o condición de servicio de las estructuras, que produzcan
deterioro del concreto.
La
conclusión primordial que se desprende de esta definición es que la durabilidad
no es un concepto absoluto que dependa sólo del diseño de mezcla, sino que está
en función del ambiente y las condicione de trabajo a las cuales lo sometamos.
En este sentido,
no existe un concreto “durable” por sí mismo, ya que las características
físicas, químicas y resistentes que pudieran ser adecuadas para ciertas
circunstancias, no necesariamente lo habilitan para seguir sido “durable” bajo
condiciones diferentes.
Tradicionalmente
se asoció la durabilidad a las características resistentes del concreto, y
particularmente a su resistencia en compresión, pero las experiencias
particularmente a su resistencia en compresión, pero las experiencias prácticas
y el avance de la investigación en este campo han demostrado que es sólo uno de
los aspectos involucrados, pero no el único ni el suficiente para obtener un
concreto durable.
En
consecuencia, el problema de la durabilidad es sumamente complejo en la medida
en que cada situación de exposición ambiental y condición de servicio ameritan
una especificación particular tanto para los materiales y diseño de mezcla,
como para los aditivos, la técnica de producción y el proceso constructivo, por
lo que es usual que en este campo las generalizaciones resulten nefastas.
Bryant
Mather, uno de los pioneros en la investigación en Tecnología del Concreto y en
el área de la durabilidad indica en uno de sus trabajos: “Está demostrado
científicamente que las estructuras de concreto se comportan inadecuadamente
debido a que las especificaciones técnicas fueron deficientes o que éstas
fueron correctas pero no se siguieron en la obra”.
Es obvio
pues que en este aspecto se debe desterrar una práctica muy común en nuestro
medio como es la de repetir, copiar o “adaptar” especificaciones técnicas
locales aparentes, pero que sin embargo desde el punto de vista de la
Tecnología del Concreto y la durabilidad requieren una evaluación y criterios
particulares.
Quines han
tenido la oportunidad de laborar en las diferentes regiones de nuestro país,
habrán podido comprobar la repetición sistemática de errores conceptuales y
prácticas constructivas inadecuadas en lo que a tecnología del concreto y
durabilidad se refiere, por el concepto equivocado de que el concreto es un
material “noble” que puede asimilar nuestras deficiencias, y que es
antieconómico trabajar con los avances de la técnica moderna.
En el
desarrollo de este tema, analizaremos algunos conceptos básicos que permitan
una mejor aproximación a estos problemas y la utilización más eficiente de
nuestros recursos materiales y humanos.
FACTORES QUE
AFECTAN LA DURABILIDAD DEL CONCRETO
En este
acápite delinearemos los factores que influyen en el deterioro del concreto y
consecuentemente en la durabilidad, debiendo tenerse presente que no se incluye
dentro de ellos la fisuración pues este es un síntoma de los cambios
volumétricos y no un factor en sí, por lo que su tratamiento ha sido materia de
un desarrollo particular .
Los factores
mencionados se clasifican en 5 grupos.
Congelamiento
y descongelamiento (Freezing Thawing)
Ambiente
químicamente agresivo
Abrasión
Corrosión de
metales en el concreto
Reacción
químicas en los agregados
Existen
factores que influyen en la durabilidad, clasificados desde el punto de vista
del mecanismo de ataque al concreto y que representan subdivisiones y análisis
más profundos que los ya mencionados (reacciones no ácidas, ácido carbónico en
el agua, ataque de sales de magnesio, agresión de grasas animales etc.) pero
que no trataremos en el presente Capítulo por estar más relacionados con la
investigación académica de estos fenómenos que con su trascendencia práctica,
ya que la frecuencia de ocurrencia de tales agentes es muy aislada.
CONGELAMIENTO
Y DESHIELO Y SU MECANISMO
Constituye
un agente de deterioro que ocurre en los climas en que la temperatura desciende
hasta provocar el congelamiento del agua contenida en los poros capilares del
concreto. En términos generales el
fenómeno se caracteriza por inducir esfuerzos internos en el concreto que
pueden provocar su fisuración reiterada y la consiguiente desintegración.
Es
importante tener claro que es un fenómeno que se da tanto a nivel de la pasta
de cemento, como en los agregados de manera independiente, así como en la
interacción entre ambos, por lo que su evaluación debe abordar cada uno de
estos aspectos.
Efecto en la
pasta de cemento
Existen dos
teorías que explican el efecto en el cemento.
La primera se denomina de “Presión hidráulica” que considera que
dependiendo del grado de saturación de los poros capilares y poros del gel, la
velocidad de congelamiento y la permeabilidad de la pasta, al congelarse el
agua en los poros ésta aumenta de volumen y ejerce presión sobre el agua aún en
estado líquido, ocasionando tensiones en la estructura resistente.
Si estas
tensiones superan los esfuerzos últimos de la pasta, se produce la rotura.
La segunda
teoría llamada de “Presión osmótica” asume las mismas consideraciones iniciales
de la anterior pero supone que al congelarse el agua en los poros cambia la
alcalinidad del agua aún en estado líquido, por lo que tiende a dirigirse hacia
las zonas congeladas de alcalinidad menor para entrar en solución , lo que
genera una presión osmótica del agua líquida sobre la sólida ocasionando
presiones internas en la estructura resistente de la pasta con consecuencia
similares al caso anterior.
Bajo ambas teorías,
al producirse el descongelamiento se liberan las tensiones y al repetirse este
ciclo muchas veces se produce la rotura por fatiga de la estructura de la
pasta, si es que no se produjo inicialmente.
Efecto en
los agregados
En los
agregados existe evidencia de que por los tamaños mayores de los poros
capilares se producen generalmente presiones hidráulicas y no osmóticas, con
esfuerzos internos similares a los que ocurren en la pasta de cemento,
existiendo indicios que el Tamaño máximo tiene una influencia importante.
Estimándose
que para cada tipo de material existe un Tamaño máximo por de bajo del cual se
puede producir el congelamiento confinado dentro del concreto sin daño interno
en los agregados.
Por otro
lado, cuanto menor sea la capacidad del agregado para absorber agua, menor será
el efecto del congelamiento interno de la misma.
Efecto entre
la pasta y los agregados.
Existe la
denominada “Teoría Elástica” que considera un efecto mixto de los agregados
sobre la pasta, ya que al congelarse el agua dentro de ellos, se deforman
elásticamente sin romperse por tener una estructura más resistente que la del
cemento y ejercen presión directa sobre la pasta generando tensiones
adicionales a las ocasionadas en el cemento independientemente.
AMBIENTE
QUÍMICAMENTE AGRESIVO
El concreto
es un material que en general tiene un comportamiento satisfactorio ante
diversos ambientes químicamente agresivos.
El concepto
básico reside en que el concreto es químicamente inalterable al ataque de
agentes químicos que se hallan en estado sólido.
Para que
exista alguna posibilidad de agresión el agente químico debe estar en solución
en una cierta concentración y además tener la opción de ingresar en la
estructura de la pasta durante un tempo considerable, es decir debe haber flujo
de la solución concentrada hacia el interior del concreto y este flujo debe
mantenerse el tiempo suficiente para que se produzca la reacción.
Este marco
de referencia reduce pues las posibilidades de ataque químico externo al
concreto, existiendo algunos factores generales que incrementan la posibilidad
de deterioro como son: las temperaturas elevadas, velocidades de flujo altas,
mucha absorción y permeabilidad, el curado deficiente y los ciclos de
humedecimiento y secado.
Los
ambientes agresivos usuales están constituidos por aire, agua y suelos
contaminados que entran en contacto con las estructuras de concreto.
Se puede
decir pues que el concreto es uno de los materiales que demuestra mayor
durabilidad frente a ambientes químicamente agresivos, ya que si se compara
estadísticamente los casos de deterioro con aquellos en que mantiene sus
condiciones iniciales pese a la agresividad, se concluye en que estos casos son
excepcionales.
EFECTO DE
COMPUESTOS QUÍMICOS CORRIENTES SOBRE EL CONCRETO
En la Tabla
12.2 se puede apreciar el efecto de varias sustancias químicas comunes sobre el
concreto simple, comprobándose pues que son muy poscas la que realmente le
acusan un daño importante.
Dentro de
este panorama, los compuestos que por su disponibilidad en el medio ambiente
producen la mayoría de casos de ataque químico al concreto están constituidos
por los cloruros y los sulfatos.
CLORUROS
Los cloruros
se hallan normalmente en el ambiente en las zonas cercanas al mar, en el agua
marina, y en ciertos suelos y aguas contaminadas de manera natural o
artificial.
Como se
observa en la Tabla 12.2, los cloruros tienen una acción insignificante sobre
el concreto desde el punto de vista de la agresión química directa, pero
erradamente se les considera en muchas oportunidades causantes del deterioro
que es producido por otros agentes.
SULFATOS
Los sulfatos
que afectan la durabilidad se hallan usualmente en el suelo en contacto con el
concreto, en solución en agua de lluvia, en aguas contaminadas por deshechos
industriales o por flujo en suelos agresivos.
Por lo
general consisten en sulfatos de Sodio, Potasio, Calcio y Magnesio.
Los suelos
con sulfatos se hallan normalmente en zonas áridas, y pese a que pueden no
estar en muy alta concentración, si se producen ciclos de humedecimiento y
secado sobre el concreto, la concentración puede incrementarse y causar
deterioro.
El mecanismo
de acción de los sulfatos considera dos tipos de reacción química:
Combinación
del sulfato con Hidróxido de Calcio libre (Cal Hidratada) liberado durante la
hidratación del cemento, formándose Sulfato de calcio (Yeso) de propiedades
expansivas.
Combinación
de Yeso con Aluminato Cálcico Hidratado para formar Sulfoaluminato de Calcio
(Etringita) también con características de aumento de volumen. Algunos investigadores indican que existe un
efecto puramente físico causado por la cristalización de las sales sulfatadas
en los poros del concreto con aumento de volumen y deterioro.
ABRASIÓN
Se define la
resistencia a la abrasión como la habilidad de una superficie de concreto a ser
desgastada por roce y fricción.
Este
fenómeno se origina de varias maneras, siendo las más comunes las atribuidas a
las condiciones de servicio, como son el tránsito de peatones y vehículos sobre
veredas y losas, el efecto del viento cargado de partículas sólidas y el
desgaste producido por el flujo continuo de agua.
En la
mayoría de los casos, el desgaste por abrasión no ocasiona problemas
estructurales, sin embargo puede traer consecuencias en el comportamiento bajo
las condiciones de servicio o indirectamente propiciando el ataque de algún
otro enemigo de la durabilidad (agresión química, corrosión etc) siendo esto
último más evidente en el caso de las estructuras hidráulicas.
CORROSIÓN DE
METALES EN EL CONCRETO
El concreto
por ser un material con una alcalinidad muy elevada (pH > 12.5), y alta
resistividad eléctrica constituye uno de los medios ideales para proteger
metales introducidos en su estructura, al representar una barrera protectora
contra la corrosión.
Pero si por
circunstancias internas o externas se cambian estas condiciones de protección,
se produce el proceso electroquímico de la corrosión generándose compuestos de
óxidos de hierro que llegan a triplicar el volumen original del hierro,
destruyendo el concreto al hincharse y generar esfuerzos internos.
En el
concreto pueden incluirse una serie de metales dependiendo de la utilidad que
queramos darle, pero lo real es que el acero es el metal de mayor uso desde que
se desarrolló el concreto reforzado y sus múltiples aplicaciones, por lo que en
este acápite nos limitaremos a considerar sólo el caso de la corrosión del
acero de refuerzo.
RECOMENDACIONES
SOBRE REACCIONES QUÍMICAS EN LOS AGREGADOS
Como ya
mencionamos, en nuestro medio no hay muchos antecedentes de ocurrencia de este
tipo de reacciones pese a que por ejemplo la andesita es un mineral muy
abundante en nuestro país, pero es probable que la cantidad de obras que se
hayan ejecutado en las zonas que pudieran ser potencialmente reactivas no hayan
ameritado el empleo masivo de estos materiales, o simplemente no tienen la
reactividad que tienen en otros países donde le problema sí es grave.
En todo
caso, es factible efectuar en el Perú los ensayos ASTM para evaluar estos
materiales, y sería posible también implementar la prueba sudafricana y la de
la Universidad de Cornell, sin embargo no existe la experiencia práctica desde
el punto de vista de los ensayos petrográficos por ejemplo, donde tiene suma
importancia la experiencia del evaluador que usualmente es un Geólogo o un
Ingeniero de Minas que no pueden opinar mucho del mineral con relación a su
comportamiento con el cemento, dado que no existe en nuestras Universidades de
especialidad de Tecnologistas en Concreto, que pudieran ir formando
profesionales orientados hacia estos problemas.
En el
concreto, es tan importante conocer las deformaciones como los esfuerzos. Esto
es necesario para estimar la pérdida de pre esfuerzo en el acero y para tenerlo
en cuenta para otros efectos del acortamiento elástico.
Tales
deformaciones pueden clasificarse en cuatro tipos:
deformaciones
elásticas
deformaciones
laterales
deformaciones
plásticas
deformaciones
por contracción
DEFORMACIONES
ELÁSTICAS:
El término
deformaciones elásticas es un poco ambiguo, puesto que la curva
esfuerzo-deformación para el concreto no es una línea recta aun a niveles
normales de esfuerzo, ni son enteramente recuperables las deformaciones..
Entonces es posible obtener valores para el módulo de elasticidad del concreto.
El módulo varía con diversos factores, notablemente con la resistencia del
concreto, la edad del mismo, las propiedades de los agregados y el cemento, y
la definición del módulo de elasticidad en sí, si es el módulo tangente,
inicial o secante.
Aún más, el
módulo puede variar con la velocidad de la aplicación de la carga y con el tipo
de muestra o probeta, ya sea un cilindro o una viga. Por consiguiente, es casi
imposible predecir con exactitud el valor del módulo para un concreto dado.
DEFORMACIONES
LATERALES:
Cuando al
concreto se le comprime en una dirección, al igual que ocurre con otros
materiales, éste se expande en la dirección transversal a la del esfuerzo
aplicado. La relación entre la deformación transversal y la longitudinal se
conoce como relación de Poisson.
La relación
de Poisson varía de 0.15 a 0.20 para concreto.
DEFORMACIONES
POR CONTRACCIÓN:
Las mezclas
para concreto normal contienen mayor cantidad de agua que la que se requiere
para la hidratación del cemento. Esta agua libre se evapora con el tiempo, la
velocidad y la terminación del secado dependen de la humedad, la temperatura
ambiente, y del tamaño y forma del espécimen del concreto. El secado del
concreto viene aparejado con una disminución en su volumen, ocurriendo este
cambio con mayor velocidad al principio que al final.
De esta
forma, la contracción del concreto debida al secado y a cambios químicos
depende solamente del tiempo y de las condiciones de humedad, pero no de los
esfuerzos.
LAS
DIFERENTES FORMAS DE RESISTIR DEL CONCRETO
Concreto de
Alta Resistencia
Resistencia
Mecánica
El concreto
como material compuesto
Modulo de
Elasticidad del Concreto
Relación de
Poisson del Concreto
LAS
DIFERENTES FORMAS DE RESISTIR DEL CONCRETO
CONCRETO DE
ALTA RESISTENCIA
Para la
fabricación de los concretos de alta resistencia, es necesario reducir la
relación a/c a valores menores de 0.40, pudiendo llegar hasta 0.30. En el rango
de a/c 0.40 - 0.70, el componente más débil del concreto es el cemento y la
interface cemento-agregado; pero cuando se va reduciendo el a/c, éstos dejan de
ser los más débiles del sistema, incrementándose la resistencia.
En los
concretos de alta resistencia con relaciones a/c < 0.40, el factor más débil
y limitante está constituido por los agregados, cuyo comportamiento dependen de
sus características mineralógicas, su forma y resistencia mecánica propia de
los agregados. Estos parámetros deben optimizarse para alcanzar altas
resistencias.
En el
proceso de obtener altas resistencias del concreto para relaciones a/c <
0.45, los aditivos super plastificantes cumplen un papel muy importante al
contribuir a reducir el agua de mezclado y mejorar la trabajabilidad.
Complementariamente
al uso de los aditivos, para alcanzar resistencias superiores a los 800 Kg/cm2,
es necesario utilizar en el concreto la micro sílice (humo de sílice) que por
su propiedad puzolánica contribuye a incrementar la resistencia del concreto.
RESISTENCIA
MECÁNICA
La
resistencia mecánica del concreto endurecido ha sido tradicionalmente la
propiedad más identificada con su comportamiento como material de construcción.
En términos
generales, la resistencia mecánica, que potencialmente puede desarrollar el
concreto, depende de la resistencia individual de los agregados y de la pasta
de cemento endurecida, así como, de la adherencia que se produce en ambos
materiales. En la práctica, habría que añadir a estos factores el grado de
densificación logrado en la mezcla ya que, como ocurre con otros materiales, la
proporción de vacíos en el concreto endurecido tiene un efecto decisivo en su
resistencia.
Cuando las
partículas de los agregados son duras y resistentes, la resistencia mecánica
del concreto tiende a ser gobernada por la resistencia de la pasta de cemento
y/o por la adherencia de esta con los agregados. Por lo contrario si los
agregados son débiles, la resistencia intrínseca de estos se convierte en una
limitación para la obtención de altas resistencias, lo cual no quiere decir que
el concreto no pueda ser más resistente que las partículas individuales de los
agregados.
La
adquisición de la resistencia mecánica de la pasta de cemento conforme endurece
es una consecuencia inmediata del proceso de hidratación del cemento.
EL CONCRETO
COMO MATERIAL COMPUESTO
Podemos
definir un material compuesto como la combinación tridimensional de por lo
menos dos materiales químicamente y mecánicamente distintos con una interfase
definida que separa los componentes. Este material polifásico tendrá diversas
características de sus componentes originales.
Ha sido muy
conocido que las propiedades de materiales multifásicos pueden ser muy
superiores a las características de las fases individuales tomadas por
separado, particularmente cuando estos vienen de las fases débiles o
quebradizas.
Hoy, sabemos
que ni la roca, ni la pasta del cemento pura han determinado los materiales de
construcción útiles, la roca porque es demasiado quebradiza, y el cemento
porque se quiebra en la sequedad. Sin embargo, juntos se combinan para
formar materiales de construcción.
Cuando las
partículas de los agregados son duras y resistentes, la resistencia mecánica
del concreto tiende a ser gobernada por la resistencia de la pasta de cemento
y/o por la adherencia de esta con los agregados. Por lo contrario si los
agregados son débiles, la resistencia intrínseca de estos se convierte en una
limitación para la obtención de altas resistencias, lo cual no quiere decir que
el concreto no pueda ser más resistente que las partículas individuales de los
agregados.
La
adquisición de la resistencia mecánica de la pasta de cemento conforme endurece
es una consecuencia inmediata del proceso de hidratación del cemento.
MODULO DE
ELASTICIDAD DEL CONCRETO
Los modelos
de sistemas compuestos simples se han aplicado al concreto
RELACION DE
POISSON DEL CONCRETO
La relación
entre la deformación lateral que acompaña una deformación axial aplicada y la
deformación final se utiliza en el diseño y análisis de muchos tipos de
estructuras. La relación de Poisson del concreto varia en un rango de 0.11 a
0.21 (generalmente de 0.15 a 0.20) cuando se determina por medición de la
deformación, tanto para el concreto normal como para el concreto ligero.
Para este
último método se requiere la medición de la velocidad de pulso,V, y también la
de la frecuencia fundamental de resonancia de la vibración longitudinal de una
viga de longitud l. La relación de Poisson, μ, se puede calcular por medio de
la expresión.
Generalmente
se indica que la relación de Poisson es menor en el concreto de alta
resistencia.
SOLICITACIONES
ESTÁTICAS, REPETIDAS Y DINÁMICAS
La extensa
investigación tuvo como objetivo analizar los avances en el diseño de mezclas
asfálticas para carreteras. Esto representa un aspecto muy importante desde el
punto de vista socioeconómico tanto para el país como en el ámbito
internacional.
El
desarrollo de un criterio de diseño de concretos asfálticos para carretera
identificado como Superpave, el cual ha despertado interés internacional, y que
está en proceso de verificación y realización de modificaciones.
En el
extenso programa desarrollado en el Instituto de Ingeniería de la UNAM se
analizaron los resultados de dicho programa. Se decidió analizar únicamente la
fase uno del criterio Superpave ya que las fases dos y tres se consideraron
inadecuadas.
RESISTENCIA
A LA COMPRESIÓN:
MECANISMO DE
ROTURA DEL CONCRETO
Las probetas
que se ensayadas obtendrán un resultado que podemos observar en el concreto como roturas en su estructura.
Las probetas
a ser ensayadas, estarán sujetas a las tolerancias de tiempo indicadas:
Para máquinas operadas hidráulicamente la velocidad de la
carga estará en el rango de 0,14 a 0,34
MPa/s. Se aplicará la velocidad de carga continua y constante desde el inicio hasta producir la rotura de
la probeta.
TIPOS DE
FRACTURAS:
DETERMINACIÓN
DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO POR ENSAYOS DESTRUCTIVOS
El propósito
fundamental de medir la resistencia de los especímenes de pruebas de concreto
es estimar la resistencia del concreto en la estructura real.
La
EXTRACCION DE NUCLEOS pueden utilizarse también para descubrir separación por
acumulación de agregado o para verificar la adherencia en las juntas de
construcción o para verificar el espesor del pavimento.
Los
corazones de concreto son núcleos cilíndricos que se extraen haciendo una
perforación en la masa de concreto con una broca cilíndrica de pared delgada;
por medio de un equipo rotatorio como especie de un taladro al cual se le
adapta la broca con corona de diamante, carburo de silicio u otro material
similar; debe tener un sistema de enfriamiento para la broca, impidiendo así la
alteración del concreto y el calentamiento de la broca.
Elementos
estructurales tendrán un diámetro de al menos 95mm cuando las longitudes de
estos estén de acuerdo a los métodos de prueba ASTM C 174.
Siempre que
sea posible, los núcleos se extraerán perpendicularmente a una superficie
horizontal, de manera que su eje sea perpendicular a la capa de CONCRETO.
PROCEDIMIENTO
- ENSAYO DE EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS
Verificamos
que la base del aparato tenga un caucho especial a lo largo de su base para que
se conecte con la bomba de vacío, y se adhiera a cualquier superficie.
Ubicamos el
taladro en el lugar a perforar donde previamente no se detectó ningún elemento
metálico.
Conectamos
el dispositivo de la bomba de vacío a la base del taladro de extracción
mediante tornillo.
Conectamos
la manguera de agua a una llave cercana y al taladro para que el agua bañe la
punta de la broca diamantada y no se dañe.
Tomar
especímenes solamente cuando del concreto endurecido, para lograr una perfecta
unión entre el mortero y el agregado grueso. No usar especímenes dañados.
Humedecemos
la superficie de asentamiento de la base del taladro. Colocamos la base del
taladro sobre la superficie a perforar. Nivelamos la base del taladro.
Encendemos el compresor con la bomba de vacío para que quede acoplada la base
del taladro con la superficie del espécimen a perforar dándonos una lectura en
el manómetro. El espécimen se debe taladrar perpendicular a la superficie.
Registrar y reportar el ángulo entre el eje del taladro y el plano horizontal.
Conectamos
el taladro de extracción a una toma de corriente o al generador de energía y
empezamos a taladrar perpendicularmente a la superficie, abriendo el paso de
agua para no dañar la broca.
Evitar el
movimiento del taladro, horizontalmente porque puede romper el espécimen,
además se puede perder la adhesión de la base del taladro.
Una vez que
ya se tenga el espécimen requerido, determinar su longitud y verificar si es aceptable.
En la
extracción de una losa remueva especímenes lo suficientemente grandes para
realizar la prueba requerida, las cuales no se encuentren dañadas.
Tener en
cuenta las condiciones de humedad, aserrado de los extremos, transporte,
almacenamiento y métodos de prueba después de la extracción del núcleo según la
necesidad del ensayo a realizarse. Más adelante se dan los parámetros a
seguirse para cada ensayo.
Sellar el
orificio dejado por el taladro con concreto fresco
Ensayo de
Extracción de Núcleos
Calcular la
resistencia a la compresión usando el área de la sección transversal basada en
el diámetro promedio del espécimen.
Si la
relación longitud-diámetro (L/D) es 1.75 o menos, multiplicar el valor de la
resistencia a la compresión por el Factor de Corrección.
RESULTADOS
DE LA PRUEBA
El concreto
se considerará adecuado si el promedio de resistencia a la compresión de los
tres núcleos es mayor o igual que un 85% de f’c especificada y si ningún nucleo
tiene una resistencia menor del 75% de la f’c.
Si hay
alguna duda se puede repetir la prueba una sola vez
Si se
confirma la baja resistencia, deberá corregirse la causa revisando el contenido
de cemento, el proporcionamiento, los agregados, la relación A/C, un mejor
control o la reducción del revenimiento, el mezclado, la transportación, una
reducción en el tiempo de entrega, el control del contenido de aire, colocación
en los moldes y sobre todo la compactación y el curado. Si los corazones
resultan persistente de mayor resistencia que los cilindros, se revisarán los
procedimientos de fabricación de cilindros y el equipo de laboratorio, y sobre
todo el curado, la trasportación de los cilindros, el cabeceado y calibración
de la prensa
En el ensayo
de extracción de núcleos los factores que influyen sobre la determinación de la
resistencia son: el diámetro del núcleo, la relación longitud / diámetro,
presencia de armadura dentro del núcleo y las condiciones de humedad antes y
durante el ensayo
MÉTODO DE
ENSAYO NORMALIZADO PARA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILÍNDRICOS DE CONCRETO
Este método
de ensayo trata sobre la determinación de la resistencia a compresión de
cilíndricos de concreto, tales como cilindros moldeados y núcleos perforados.
Se encuentra limitado al concreto que tiene un densidad mayor que 800 kg/m3.
Esta norma
no pretende tener en cuenta todo lo relativo a seguridad. Es responsabilidad
del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud
y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias previo al uso.
FACTORES QUE
INCIDEN EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
RELACION
A/C, “Ley de Abrams”, según la cual, para los mismos materiales y condiciones
de ensayo, la resistencia del concreto completamente compactado, a una edad
dada, es inversamente proporcional a la relación agua-cemento. Este es el
factor más importante en la resistencia del concreto: Relación agua-cemento =
A/C
DETERMINACIÓN
DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO A LA TRACCIÓN
MÉTODO DE
COMPRESIÓN DIAMETRAL
Esta Norma
Técnica Peruana establece el procedimiento para la determinación de la
resistencia a la tracción por compresión diametral de especímenes cilíndricos
de hormigón (concreto), tales como cilindros moldeados y testigos diamantinos.
Resumen del
Método
Este método
de ensayo consiste en aplicar una fuerza de compresión diametral a toda la
longitud de un espécimen cilíndrico de concreto, a una velocidad prescrita,
hasta que ocurra la falla.
Velocidad de
Carga
La carga se
aplicará en forma continua y evitando impactos, a una velocidad constante
dentro del rango de 689 kPa/min a 1380 kPa/min hasta que falle el cilindro por
el esfuerzo de tracción por comprensión diametral.
Expresión de
Resultados
La resistencia a la tracción por
comprensión diametral de la probeta se calcula con la siguiente fórmula:
T = 2P / π.l.d
Donde:
T = Resistencia a la tracción por
comprensión diametral, kPa.
P = Máxima carga aplicada indicada
por la máquina de ensayo, kN.
l = longitud, m.
d = Diámetro, m.
RESISTENCIA
A LA FLEXIÓN
La resistencia a la flexión del
concreto es una medida de la resistencia a la tracción del concreto (hormigón).
Es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de
concreto no reforzada. Se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de
concreto de 6 x 6 pulgadas (150 x 150 mm) de sección transversal y con luz de
como mínimo tres veces el espesor.
La resistencia a la Flexión se
expresa como el Módulo de Rotura (MR) en libras por pulgada cuadrada (MPa) y es
determinada mediante los métodos de ensayo ASTM C78 (cargada en los puntos
tercios) o ASTM C293 (cargada en el punto medio).
ENSAYOS PARA
DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN NTP 339.078
Método de ensayo para determinar
la resistencia a la flexión del hormigón en vigas simplemente apoyadas con
carga a los tercios del tramo.
Objeto:
La Norma
Técnica Peruana establece el procedimiento para determinar la resistencia a la
flexión de probetas en forma de vigas simplemente apoyadas, moldeadas con
concreto o de probetas cortadas extraídas de concreto endurecido y ensayadas
con cargas a los tercios.
Resumen del
método:
Este método
de ensayo consiste en aplicar una carga a los tercios de la una probeta de
ensayo en forma de vigueta, hasta que la falla ocurra. El módulo de rotura, se
calculará, según que la grieta se localice dentro del tercio medio o a una
distancia de éste, no mayor del 5% de la luz libre.
RELACION
RESISTENCIA A LA FLEXION - RESISTENCIA
DE COMPRESIÓN
La
resistencia a flexión o el módulo de ruptura se usa en el diseño de pavimentos
u otras losas (pisos, placas) sobre el terreno. La resistencia a compresión, la
cual es más fácil de ser medida que la resistencia a flexión, se puede usar
como un índice de resistencia a flexión, una vez que la relación empírica entre
ambas ha sido establecida para los materiales y los tamaños de los elementos
involucrados.
La
resistencia a flexión de concretos de peso normal es normalmente de 0.7 a 0.8
veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión en megapascales o de 1.99
a 2.65 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión en kilogramos por
centímetros cuadrados (7.5 a 10 veces la raíz cuadrada de la resistencia a
compresión en libras por pulgadas cuadradas).
El Módulo de
Rotura es cerca del 10% al 20% de la resistencia a compresión, en dependencia
del tipo, dimensiones y volumen del agregado grueso utilizado, sin embargo, la
mejor correlación para los materiales específicos es obtenida mediante ensayos
de laboratorio para los materiales dados y el diseño
