Peso UNITARIO, Cambio Volumétrico y Apariencia Del

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  • PESO UNITARIO, CAMBIO VOLUMTRICO Y APARIENCIA DEL CONCRETO

  • Peso unitario

    Apariencia

    Cambios volumtricos

  • El peso propio del concreto y su apariencia en una estructura son otras de las

    propiedades que deben tenerse en cuenta al disear una mezcla de concreto,

    adicionalmente en muchas ocasiones el peso unitario del concreto convencional, al

    igual que su aspecto exterior se pueden aprovechar para multitud de usos logrando

    ventajas tcnicas y econmicas.

  • Est definido como la cantidad de masa por unidad de volumen y generalmente se expresa en /3.

    El concreto convencional tiene un intervalo de pesos unitarios que va desde 2.240 2.400 /3

    El peso unitario del concreto ser la suma de los pesos individuales de cada uno de sus componentes por metro cubico:

    + + + =

    +

    +

    + + = 1.000

  • Aunque el concreto se dosifique por peso, se suministra por volumen. De tal manera, que el ensayo de peso unitario se emplea para calcular el volumen o el rendimiento volumtrico producido por los pesos conocidos de cada uno de los materiales que lo constituyen y para determinar el contenido de cemento por metro cubico de concreto. En la norma Icontec 1926, se detallan los procedimientos a seguir.

    El peso neto del concreto se determina por medio de la diferencia que hay entre el peso bruto (concreto ms recipiente) y el peso del recipiente. Al dividir este peso neto por el volumen del recipiente (debidamente calibrado), se obtiene el peso unitario real del concreto (W).

  • El rendimiento (Y) o el volumen producido de concreto por mezcla, se calcula dividiendo el peso total de los materiales mezclados (W1) por la masa unitaria (W) determinada anteriormente.

    =1

    De esta manera el rendimiento relativo del concreto se calcula como la relacin que hay entre el volumen producido (Y) y el volumen de diseo de la mezcla.

    =

    Un valor de Ry mayor de 1.0 indica que se ha producido un exceso de concreto, por lo tanto, un valor menor indica que el volumen ha quedado corto.

  • Debido a que durante el proceso de fraguado y posteriormente durante el proceso de

    adquisicin de resistencia el concreto pierde el agua evaporable de la mezcla, resulta

    lgico pensar que el peso unitario del concreto endurecido es ligeramente menor

    que el del concreto fresco.

  • Un aspecto generalmente olvidado del concreto ha sido su apariencia, sin embargo durante los ltimos aos se ha investigado esta importante caracterstica, tanto en concretos fundidos en sitio como en la industria de prefabricados, dadas las limitadas ventajas tcnicas, funcionales, constructivas y econmicas que presenta como material de construccin, llegndose a desarrollar los llamados concretos arquitectnicos.

    Factores que afectan la

    apariencia del concreto

    Uniformidad Color Acabado Textura

  • El concreto presenta leves cambios de volumen por varias razones y la comprensin de la naturaleza de estos cambios es til para la planeacin y el anlisis de las estructuras de concreto; grandes esfuerzos y roturas pueden ser prevenidos o minimizados por el control de las variables que afectan los cambios de volumen. Para ello, en el presente capitulo se hace una distincin entre los cambios volumtricos que

    ocurren en estado plstico y los que ocurren en estado endurecido.

  • CAMBIOS VOLUMETRICOS EN ESTADO PLASTICO

    Asentamiento plstico

    Contraccin plstica

    Grietas capilares o cuarteaduras

  • Cambios volumtricos en estados plsticos.

    Cuando el concreto se encuentra en estado plstico, durante un lapso de tiempo que suele variar entre una a dos horas, dependiendo de la temperatura y la humedad del concreto y del efecto producido por algn acelerante o retardante.

    Tambin se puede presentar grietas por una combinacin del endurecimiento de la superficie y el asentamiento interior.

    Una forma menos frecuente de agrietamiento plstico es el que ocurre bajo condiciones hmedas.

  • Asentamiento plstico

    Los slidos de la mezcla tienden a asentarse por efecto de la gravedad, desplazando los elementos menos densos como el agua y el aire atrapado.

    La presin que ejerce el concreto fresco sobre la formaleta o el suelo, hace que estos se deformen y causen asentamientos plsticos adicionales .

    La forma de prevenir, este tipo de cambios volumtricos y de fisuramiento, es proporcionar adecuadamente y con la menor consistencia (humedad) permisible la mezcla de concreto.

  • GRIETAS CAUSADAS POR ASENTAMIENTO OBSTRUIDO

  • Contraccin plstica

    Generan grietas que aparecen brevemente despus de que el brillo del agua desaparece de la superficie del concreto.

    Las precauciones que deben tomarse para limitar

    el agrietamiento por contraccin plstica se pueden resumir de la

    siguiente manera:

    Utilizar un contenido de agua tan bajo como sea posible.

    Disminuir la temperatura del concreto en clima caliente.

    Reducir la velocidad del viento en la superficie del concreto.

    Incrementar la humedad de la superficie del concreto.

  • Efecto de la temperatura del aire,

    humedad relativa, temperatura del

    concreto y velocidad del viento sobre la

    tasa de evaporacin de la humedad superficial del

    concreto.

  • Grietas capilares o cuarteaduras Durante el proceso de fraguado las grietas capilares o

    cuarteaduras que algunas veces aparecen sobre la superficie del concreto, se deben principalmente a procedimientos incorrectos de consolidacin.

    Las causas mas comunes de este tipo de grietas, son la sobrevibracion.

    Otra prctica muy comn que tambin causa este tipo de grietas es el riego de cemento que se hace sobre la superficie del concreto para secarlo antes del acabado.

  • Cambios volumtricos en estado endurecido

    Contraccin por secado

    Dilatacin-contraccin

    por temperatura

    Contraccin por

    Carbonatacin

  • Cambios volumtricos en estado endurecido

    Despus de colocado, el concreto cambia de un estado fluido al de masa rgida pasando por el estado plstico. Durante las primeras

    etapas, los cambios de volumen son acomodados por flujo plstico, pero al progresar la hidratacin, el concreto adquiere las propiedades

    de un solido rgido y responde consecuentemente a los cambios de volumen. En los primeros das, aun cuando es un solido rgido, tiene baja resistencia especialmente a tensin y por lo tanto es susceptible

    de agrietarse.

    En este estado, los cambios de volumen estn definidos solamente por incrementos o decrementos causados por dilataciones y contracciones

    debidas a ciclos de temperatura y humedad.

  • Despus del fraguado final del concreto se inicia el proceso de endurecimiento, que tarda en

    general, varios aos. En uno y otro caso, el concreto experimenta

    importantes variaciones de volumen.

    Si el concreto se expone a la accin del aire, la mayor parte del agua evaporable de la mezcla se libera

    dependiendo la velocidad y la perfeccin del secado, de la

    temperatura y condiciones de humedad ambiente. Al secarse el concreto, su volumen se reduce

    Por el contrario, si el endurecimiento se efecta en el agua, el concreto se dilata recuperando gran parte de la

    perdida de volumen debido a la retraccin anterior. Cuanto mas rico

    en cemento es el concreto, tanto mayor es la contraccin o la dilatacin, segn sea el caso.

  • Los valores de la contraccin final para concretos normales, suelen ser del orden de 0,2 a

    0,7mm por metro lineal, segn el contenido inicial de

    agua, la temperatura ambiente, las condiciones de humedad y la naturaleza de

    los agregados. Como se recordara, la contraccin de la

    pasta es resistida por los agregados compactos, rugosos y duros que se

    adhieren bien y generan la interfase pasta-agregado

  • El concreto, como la mayora de los materiales de construccin, se dilata con los aumentos de temperatura y se contrae cuando esta baja.

    Los efectos de tales cambios de volumen son semejantes a los producidos por la contraccin por secado, esto es, la reduccin o el aumento de temperatura pueden producir un agrietamiento indebido, particularmente cuando este libre movimiento esta restringido por alguna causa o se combina con la contraccin por secado.

    Otro efecto importante de la temperatura es el alabeo por gradiente trmico que depende de la cantidad de energa, radiante absorbida por la superficie del concreto.

  • El coeficiente de dilatacin trmica del concreto, vara segn el tipo de agregados y la riqueza de la mezcla.

    Generalmente, esta dentro del margen de 0,007 a 0,011mm por metro por C

  • Contraccin por Carbonatacin

    La pasta del cemento contiene hidrxido de calcio libre que se produce durante la hidratacin de las fases alita y belita. En presencia del agua el hidrxido de calcio reacciona con el dixido de carbono atmosfrico para producir carbonato de calcio y agua

    Este fenmeno, genera una disminucin en el volumen de la pasta de cemento ocasionando lo que se conoce como contraccin por carbonatacin, la cual alcanza un mximo aproximadamente a un 50% de humedad relativa.

    En otras palabras, la carbonatacin es esencialmente un efecto de superficie y puede causar descascaramiento.

  • EL comportamiento de una estructura bajo la carga depende

    en gran medida de la relacin refuerzo-deformacin del

    material y del tipo de esfuerzos a los que se somete.

    El concreto se utiliza principalmente en

    compresin, por lo tanto su curva de refuerzo-

    deformacin a compresin es fundamental para deducir las ecuaciones que se usan para calcular los elementos del concreto reforzado de

    una estructura.

    De las cargas totales se obtienen los esfuerzos

    unitarios normales y as puede dibujarse la curva.

    Las curvas de refuerzo-deformacin tienen un

    aspecto similar y se componen de tres faces: fase

    uno o porcin elstica relativamente recta, fase intermedia y fase final.

    Debido a que el concreto no es un material elstico

    completamente las deformaciones unitarias dependen tambin de la velocidad de la carga, el

    incremento en la deformacin unitaria.

  • El mdulo de Young viene representado por la tangente a la curva en cada punto. Para materiales como el acero resulta

    aproximadamente constante dentro del lmite elstico.

    O mdulo de elasticidad longitudinal es un parmetro que caracteriza el comportamiento

    de un material elstico, segn la direccin en la que se aplica una fuerza.

    Para un material elstico lineal el mdulo de elasticidad longitudinal es una constante (para

    valores de tensin dentro del rango de reversibilidad completa de deformaciones). En este caso, su valor se define como el cociente

    entre la tensin y la deformacin que aparecen en una barra recta estirada fabricada con el

    material del que se quiere estimar el mdulo de elasticidad:

    =

  • En una manera en general en la practica se

    emplea el valor del modulo secante de

    elasticidad y se denomina simplemente con el smbolo Ec. Una

    de las ecuaciones empricas ms

    empleada y adoptada por el cdigo A.C.I. 318,

    es la siguiente:

    = 0,135 1.5

    Esta ecuacin es valida, para concretos cuyo Wc esta comprendido entre

    1,440 y 2.24C 2 . Sin embargo, el mismo

    cdigo, estipula que para concreto de peso

    normal, Ec puede tomarse como:

    Ec = 15.000

    En el caso colombiano el Decreto-Ley 1400 de

    1984 (Cdigo Colombiano de

    Construcciones Sismo-resistencia), recomienda en su seccin C.8.5. que el valor del modulo de

    elasticidad para el concreto de peso

    normal, puede tomarse como:

    = 13.000

  • La relacin de la deformacin transversal vs longitudinal se conoce como relacin o modulo de

    Poisson y depende de la composicin y otros factores. Para esfuerzos interiores a aproximadamente 0,7 fc, la

    relacin de Poisson del concreto esta comprendida entre 0,15 y menos de 0,20 cuando se determina a

    partir de mediciones de la deformacin unitaria, siendo 0,17 su valor mas representativo.

  • Una deformacin dependiente del tiempo que comienza inmediatamente pero contina a una tasa decreciente bajo carga sostenida. es considerada un aumento de la deformacin unitaria elstica y es llamada fluencia o

    flujo bajo carga.

    Despus del endurecimiento del concreto hay una contraccin por secado. De tal manera que si una

    muestra se seca bajo carga, se supone que la contraccin y la fluencia se suman.

  • La magnitud de la fluencia, depende de la magnitud del esfuerzo, de la edad y resistencia del concreto cuando la carga es aplicada y del tiempo durante el cual el concreto este cargado. Desde luego, tambin es afectada por otros factores relacionados con la calidad del concreto y las condiciones de exposicin, tales como el tipo, cantidad y tamao mximo del agregado; tipo de cemento y calidad de pasta; tamao y forma del elemento estructural; cantidad de acero de refuerzo; y cantidad de curado.