3.3 des Del Concreto Endurecido1

8/3/2019 3.3 des Del Concreto Endurecido1

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PROPIEDADES DEL CONCRETO

ENDURECIDO


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Caractersticas y propiedades delconcreto endurecido relacionadascon su funcionamiento estructural

y su durabilidad


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I.I.-- FUNCIONAMIENTOFUNCIONAMIENTOESTRUCTURALESTRUCTURAL

RESISTENCIA MECANICA

( COMPRESION, TENSION, CORTANTE)

DEFORMACION BAJO CARGA

( MODULO DE ESLASTICIDAD,

RELACION DE POISSON, FLUENCIA)

ADHERENCIA CON EL ACERO DE

REFUERZO

RESISTENCIA A LA FATIGA


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II.DURABILIDAD

Resistencia a la abrasin

Estabilidad dimensional (cambios

volumtricos . Destacan

por variaciones de la

Humedad, temperatura, viento)


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II.DURABILIDAD

Resistencia a la penetracin de

lquidos y gases (permeabilidad)

Deterioro prematuro:

ataque de sulfatos,

congelacin y deshielo,

ataque de sustancia acidas,lixiviacin de la cal,

corrosin del acero de refuerzo,

intempersmo y envejecimiento,

reaccin lcali agregado.


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- Ha sido considerada tradicionalmente la propiedad masidentificada .

-Sin embargo, debe ser vista como una de las diversaspropiedades que el concreto endurecido posee para serdurable.

I.- RESISTENCIA MECANICA


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En trminos generales depende:

- Resistencia individual de agregados y pasta decemento endurecida.

- Adherencia que se produce entre ambos

materiales.Practica:

- Grado de densificacin. Proporcin de vacios

influye en resistencia mecnica.


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Comportamiento integral:Resistencia mecnica se mide en especmenes estndar de

concreto simple q se someten a condiciones de cargareglamentada, ya sea en compresin o tensin. Tomar una parte del concreto que se esta vaciando. Colocarlo en cilindro metlico ( base de 6 y altura de

12), engrasado, en tres capas, compactar con 25 glpescada una con varilla de 5/8 y 60 cm.

Enrasar la superficie lo mas plana posible. Al dia siguiente retira el molde y sumergirla en agua para

curado- Pruebas por lo general a los 7 y 28 d as. ( Cada prueba

dos especimenes)


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1.1.- RESISTENCIA A LA COMPRESIN AXIAL N.T.P.

339.034

La resistencia del concreto no puede probarse encondicin plstica , por lo que se toman muestrasdurante el mezclado, la cuales despus de curadas se

someten a pruebas de compresin. Es la capacidad de soportar cargas y esfuerzos,

siendo su mejor comportamiento en compresin encomparacin con la traccin, debido a las

propiedades adherentes de la pasta de cemento.


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a.- RESISTENCIA A LA COMPRESIN AXIAL N.T.P.339.034

La resistencia a la compresin del concreto se indicapor fc la que indica el esfuerzo a la compresin, quedebe alcanzar un concreto a los 28 das, despus de

vaciado y realizado el curado respectivo. Adems de los esfuerzos de compresin, el concreto

debe resistir la tensin diagonal ( cortante) y losesfuerzos de adherencia, presente estos ltimos alentrar en contacto, el acero de refuerzo.

Es posible realizar pruebas para cada uno de losesfuerzos individuales mencionados, pero la decompresin proporciona una buena indicacin de lasotras propiedades y por su sencilles es el ensayo masfrecuente.


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DESARROLLO DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETOSEGN EL TIPO DE CEMENTO


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b.- RESISTENCIA A LA TRACCIN POR

COMPRESIN DIAMETRAL N.T.P. 339.084

Cuando una estructura de concreto esta enservicio, generalmente se asume que elconcreto no resiste tensiones.


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Sin embargo el concreto al agrietarse durante

la flexin, si resiste cierto valor de tensiones,siendo estos del orden del 8 20% de laresistencia a la compresin dependiendo de laedad y de la calidad de los elementos

constituyentes. Se elaboran para el ensayo detraccin por compresin diametral, tres (3)probetas para la edad de 28 das para cada

relacin a/c.


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c-RESISTENCIA AL ESFUERZOCORTANTE

ES UNA PROPIEDAD QUE NO SE DETERMINA EN FORMADIRECTA, DEBIDO A QUE UN ESPECIMEN SOMETIDO A TALCONDICION, FALLA POR TENSION ANTES DE ALCANZAR ELESFUERZO CORTANTE MAXIMO. POR ELLO SE DETERMINA ENFORMA INDIRECTA, DEDUCIENDOLA DEL ENSAYO DEESPECIMENES SOMETIDOS A CONDICIONES DE CARGA QUE

PRODUCEN ESFUERZOS COMBINADOS.


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1.2.- DEFORMABILIDAD BAJO CARGA

CAMBIO DE FORMA Y DIMENSIONES QUE UN CUERPOEXPERIMENTA POR EFECTO DE LAS FUERZAS DEDIVERSA INDOLE QUE ACTUAN EN EL. CAUSAS:

a) Deformaciones por fuerzas que normalmente seoriginan y actan externamente: cargas ysolicitaciones. Se consideran deformaciones.

b) Consecuencia de fzas internas que se producen por

causas extrnsecas ( condiciones ambientales) ointrnsecas ( reacciones qumicas internas). Seconsideran cambios volumetricos.


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Cargas de larga duracin o

sostenidasLa deformacin que un concreto experimenta enun momento determinado, por efecto decarga sostenida, tiene dos componentes:

a) la deformacin inmediata: depende delesfuerzo aplicado.

b) la deformacin diferida: depende del nivel

de esfuerzos y tiempo de permanencia decarga ( tiempo para estabilizar la velocidadde deformacin, por lo menos un ao) .


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a.- MDULO ELSTICO ESTTICONORMAL ASTM C-469

Cuando un espcimen de concreto endurecidose somete por primera vez a una carga decompresin axial, que se incrementaprogresivamente a velocidad uniforme hastaun valor inferior al de rotura y luego se retira ala misma velocidad, no recupera sus

dimensiones originales quedndole unadeformacin permanente.


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Si se grafica esfuerzo deformacin seobtiene una curva por lo que el concreto no secomporta como un material elstico. Solopresenta un reducido tramo inicial deproporcionalidad, al comenzar aplicacin decarga. Luego como una curva porque

deformaciones aumentan progresivamente enmayor proporcin que lo esfuerzos.


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La curva esfuerzo-deformacin muestra unapequea zona de trabajo donde los esfuerzos

y las deformaciones son proporcionales parafines prcticos. Este lmite deproporcionalidad para el caso del mdulo

elstico es del 40% de la resistencia a lacompresin (fc) y la deformacin para estepunto.

Es importante decir que la deformacin delmdulo elstico es una aproximacin porcualquiera de los mtodos que existen,sencillamente porque el concreto no es

perfectamente elstico.


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b) Relacion de Poisson

La proporcin en que el espcimen sedeforma transversalmente con respecto a loque se deforma longitudinalmente. Se leconsidera un valor medio representativo en elmismo rango que el modulo de elasticidad.


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De una manera global se considera que relacion

de Poisson oscila entre 0.11 y 0.27aproximadamente. Para peso normal 0.15 y0.20.

Tanto en modulo de elasticidad como enrelacion de Poisson la influencia de agregadoses significativa: tanto por caracteristicas

intrinsicas de roca como por proporcion en lamezcla.


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c.- fluencia

Experimentalmente se observa que en todos losniveles el concreto continua deformndosecon el tiempo sin necesidad de incrementarlos esfuerzos, dependiendo entonces solo deltiempo transcurrido recibiendo el nombre dedeformacin plstica - fluencia.


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Cuando el esfuerzo aplicado y sostenido es

mayor al 75 % del esfuerzo de rupturaconvencional, el concreto termina por fallar aese nivel de esfuerzo en un tiempo que es

menor a medida que el nivel de esfuerzosostenido es mas alto.

Cuando es inferior a 75 % el concreto sedeforma pero no falla. Y estas deformaciones

se van reduciendo con el curso del tiempo.


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Este padrn de deformacin se relaciona conevolucin de grietas . Al rebasar el 75 % delesfuerzo de ruptura , se acelera el crecimientoy propagacin de grietas en pasta de cementoy si este nivel de esfuerzo se mantiene elproceso de agrietamiento continua hasta

fallar.


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1.3.- ADHERENCIA CON EL ACERO DEREFUERZO

De esta adherencia dependen agrietamientos enla estructura y deflexiones que experimentauna vez agrietada.

Se evala como el esfuerzo medio de adherenciaque se desarrolla entre el concreto y la varillacuandom a esta se le aplica una fuerza de

tension capaz de producir su deslizamiento.


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1.4.- RESISTENCIA A LA FATIGA

Cuando un elemento trabaja sometido a laaccin de cargas repetidas que producenvariaciones cclicas en los niveles de esfuerzo.

Despus de cada ciclo de carga y descarga seacumula una deformacin adicionalpermanente, de modo que al cabo de un

cierto numero de ciclos se llega al estado dedeformacion critico en que el concreto falla.


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II.- DURABILIDAD

El concreto debe ser capaz de resistir lainterperie, la accin de los productos qumicosy el desgaste, a los a cuales estar sometidoen servicio.

Gran parte de estas causas se mejoraaumentando impermeabilidad, con un agenteinclusor de aire o aplicando revestimiento

protector en la superficie.


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2.1 Resistencia a la abrasin.Abrasin: desgaste producido por acciones defrotamiento y friccin.

En abrasin no interviene la accin directa delos fluidos y no se produce desintegracin delconcreto.

Abrasin mecnica: deterioro de la superficiede pisos y pavimentos como consecuencia detransido de personas y vehculos.


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2.2 CAMBIOS VOLUMETRICOS

Los cambios de origen fsico pueden deberse acargas y solicitaciones (deformaciones) y aagentes ambientales que son los cambiosvolumtricos.

Pueden ocurrir como expansiones ocontracciones.

Si el elemento tiene plena libertad para cambiarde volumen no hay esfuerzos. Pero no siemprees as.


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2.3 PERMEABILIDAD

Es una propiedad importante que puedemejorarse, con frecuencia, reduciendo lacantidad de agua. El exceso de agua dejavacos despus de la evaporacin, si estn

interconectados, el agua puede penetrar oatravesar el concreto. La inclusin de aire y elcurado durante tiempo prolongado , suelenaumentar la impermeabilidad.


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2.4 DETERIORO PREMATURO

Los primeros usos del concreto datan del siglopasado.

Algunos han superado los 100 aos. Numerosas estructuras de antes y despus

mostraron sntomas de degradacion al cabode pocas dcadas, alcanzando situaciones

extremas.

Duracion no es caracterstica del concreto


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Causas de deterioro prematuro

Corrosin del acero de refuerzoCorrosin del acero de refuerzo

Congelacin y deshieloCongelacin y deshielo Intemperismo y envejecimientoIntemperismo y envejecimiento

Ataque de sustancias acidasAtaque de sustancias acidas

Ataque de sulfatosAtaque de sulfatos

Lixiviacin de la calLixiviacin de la cal

Reaccin lcaliReaccin lcali -- agregadoagregado


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a) Ataque de sulfatos

Agua + C3A + Sulfato de calcio = ETRINGITAIncremento de volumen 227 %

Agua + C3A + Sulfato de sodio = ETRINGITA

Agua + Ca ( OH) 2 + Sulfato de sodio = YESOIncremento de volumen 127 %

Agua + Silicato di y tri calcico + sulfato de magnesio

= YESOSe crean esfuerzos que primero lo microfisuran y luegolo desintegran gradualmente.


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Medidas Preventivas

Usar cementanteadecuado

( Con puzonala)

Baja relacin a/cDisminuye

permeabilidad

Recubrimiento

Superficial


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Agua de mar: cemento II o V, portland + puzolana yclinker tipo II

90 % cloruros

10 % sulfatos.

El alto contenido de cloruros facilita disolucin de yesoy etringita y estos son extrados por lixiviacion antesde generar tensiones internas. Inmerso no hay

microfisuras hay incremento de porosidad.


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b) Corrosin del acero de refuerzo

Ocasiona:

Reduccion de seccion de varillas, mermaadherencia y degradan propiedades.

Herrumbre- de volumen mayor al productoque lo origina- agrietamiento.


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b) Corrosin del acero de refuerzo

Los primeros productos de corrosin esforma de oxido frrico q origina unadelgada pelcula de recubrimientosobre varillas que las protege de

corrosin posterior. Se conoce comopasivacion del acero y solo se

mantiene mientras concreto mantengaPH mayor a 11.5


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La corrosin del acero de refuerzo es unareaccin electroqumica que resulta de la

presencia de humedad, oxigeno y cloruros. Lacorrosin comienza cuando estos agentesinfiltran el concreto hasta el acero de refuerzo

y los cloruros rompen la proteccin pasiva quese encuentra en el acero de manera natural.Conforme el proceso de corrosin continuaeste deteriora el acero de refuerzo y creaoxido de hierro (herrumbre).


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Conforme el oxido de hierro se acumuladentro del concreto, este impone un esfuerzode tensin en el concreto, causando grietas y

desconchamientos. Esto permite que aun mascloruros y humedad lleguen al acero derefuerzo, lo que acelera mas el proceso de

corrosion.


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c) Congelacion y deshielo

Causa:

Presiones internas que se originan en el interiordel concreto relacionadas con la congelacindel agua que ocupa sus poros. Doscondiciones a) Que el concreto tengasuficiente agua b) temperatura suficiente baja

como para provocar congelacin de agua entodos los poros del concreto.


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d) Lixiviacion del hidrxido de calcioProceso por el cual un liquido al penetrar a travs de un

material, disuelve y extrae las sustancia solubles dedicho material por lo que incrementa porosidad.

El concreto endurecido puede perder el hidrxido decalcio. Por eso probetas se curan en agua saturadacon cal.

En condiciones normales en pasta completamentehidratada, el contenido de hidrxido de calcio es del20 al 25 % de slidos de hidratacin cristales que se

desarrollan junto con el gel y se alojan en poros de lapasta . Posibilidad de que agua externa penetre ydisuelva depende de presin del agua, permeabilidaddel concreto, desplazamiento de agua ( al saturarse

entre al secarse retrocede)


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e) Reaccion alcali - agregado

Reaccin entre agregados reactivos y alcalisdisueltos que generalmente existen en lasolucin de poro de la pasta de cementohidratada en estado hmedo.

Genera un aumento de volumen que generatensiones internas capaces de agrietar elconcreto.


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f) Intemperismo y envejecimiento

Intemperismo: conjunto de accionesdeteriorantes derivadas de condicionesatmosfricas. Efectos fsicos: congelacin deagua interna, cambios volumtricos, efectos

erosivos de agua y viento. Efectos qumicos:lixiviacion, carbonatacin, ataque desustancias contaminantes contenidas en aire

atmosfrico y aguas pluviales.


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g) Atque de sustancias acidas

Debido al carcter alcalino de la pasta decemento hidratada cuando entra en contactocon sustancia acida reacciona con ella y tiendea neutralizarla, dando por resultado sales

calcicas solubles en agua: es decir los silicatosde calcio hidratados que constituyen el gel decemento ( de gran resistencia e insolubilidad)

son solubilizados por el acido y de estamanera pasta pierde coherencia y tiende adesintegrarse.


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g) Atque de sustancias acidas

Si el concreto posee agregados que noreaccionan con acidos el ataque se concentraen pasta y conforme se desintegra laspartculas de agregados quedan expuestas

hasta que se disgregan. Los agregadoscalcareos si reaccionan con cidos , de modoque se genera doble ataque y el deterioro se

manifiesta en toda la superficie afectada.


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La intensidad con que una sustancia acida causadeterioro, depende del grado de solubilidad en agua

de las sales que se forman como consecuencia de lareaccin. A) El acido clorhdrico es sumamenteagresivo porque forma cloruro de calcio , que es salmuy soluble en agua b) acido sulfrico es de medina

agresividad, porque forma sulfato de calcio que esmoderadamente soluble.c) el bioxido de carbonodisuelto en solucin acuosa forma cido carbnicoque reacciona con hidrxido de calcio produce

bicarbonato de calcio, que es relativamente soluble.La profundidad del dao depende del tipo de sustancia

y continuidad en que ocurre su aportacin.

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