9. Resistencia del concreto La resistencia de un concreto, normalmente aumenta con la edad. Dicho aumento se produce muy rpidamente durante los primeros das posteriores a su colocacin, resultando ms gradual al transcurrir el tiempo, an continuar incrementndose en una proporcin ms reducida durante un perodo de tiempo indefinido. La resistencia a compresin de un concreto a los 28 das, determinada de acuerdo con los ensayos normalizados y suponiendo que haya sido curado en forma correcta, se emplea generalmente como ndice de calidad del mismo. El mejor mtodo para obtener un criterio sobre calidad, debido a la dispersin de los resultados, es el derivado de consideraciones estadsticas. 9.1 Resistencia a la Compresin

Generalmente el diseador de estructuras, especifica en la memoria de clculos y en los planos una resistencia a la compresin del concreto (Fc), la cual utiliz como base para calcular el dimensionamiento y el refuerzo de los diferentes elementos de una obra.

Cuando en la obra se obtenga una resistencia menor que la especificada (F'c), se disminuir el factor de seguridad de la estructura. Para evitar esta posible disminucin de seguridad y debido a que en toda obra se obtienen diferentes valores de resistencia para una misma mezcla, debido a variaciones en la dosificacin, mezcla, transporte, colocacin, compactacin y curado del concreto; la mezcla deber dosificarse para obtener una resistencia a la compresin promedia (Fcr) mayor que Fc.

En la prctica resulta antieconmico indicar una resistencia mnima, igual a la resistencia de diseo; puesto que de acuerdo al anlisis estadstico, siempre existe la posibilidad de obtener algunos valores ms bajos.

9.1.1Ensayo de resistencia a la compresin

El ensayo con el cual se mide la resistencia a la compresin del concreto, est establecido en las normas NTC 550 y 673. Se emplean moldes cilndricos de 15 cm de dimetro por 30 cm de longitud. Para cada edad se deben ensayar como mnimo 2 cilindros y trabajar con el valor promedio. Se deben aceitar las paredes del molde; al llenar ste se debe lograr una buena compactacin, la cual puede realizarse con varilla (mtodo apisonado) si el asentamiento es mayor a 7,5 cm con vibrador (mtodo vibrado) si el asentamiento es menor a 2,5 cm, para asentamientos entre 2,5 y 7,5 cm puede usarse varilla o vibrador preferiblemente el mtodo empleado en la obra. La varilla compactadora debe ser de acero estructural, cilndrica, lisa, de 16 mm de dimetro y de longitud aproximada de 600 mm, la punta debe ser redondeada. Los vibradores pueden ser internos o externos; los vibradores internos pueden ser de eje rgido o flexible, preferiblemente accionados con motores elctricos, la frecuencia de vibracin debe ser de 7000 rpm o mayor, el dimetro exterior o dimensin lateral del elemento vibratorio no debe ser menor de 19 mm, ni mayor de 38 mm; La longitud del eje sumada a la del elemento vibrante debe ser como mnimo 400 mm. Los vibradores externos pueden ser de mesa o de plancha, la frecuencia de vibracin debe ser de 3600 rpm o mayor y su construccin debe ser tal que el molde quede bien ajustado, se debe usar un tacmetro para controlar la frecuencia de vibracin. Los cilindros se llenan con hormign en capas de igual volumen aproximadamente, el nmero de capas depende del mtodo de compactacin escogido, as: Varillado 3 capas Vibrado 2 capas En el mtodo apisonado cada capa debe compactarse con 25 golpes, los cuales deben distribuirse uniformemente en toda la seccin transversal del molde. La capa del fondo debe

compactarse en toda su profundidad, al compactar las capas superior e intermedia la varilla debe penetrar aproximadamente 25 mm en la capa inmediatamente inferior. Si al retirar la varilla quedan huecos en el cilindro, stos deben cerrarse golpeando suavemente en las paredes del molde. La vibracin se debe transmitir al cilindro el tiempo suficiente para lograr la adecuada compactacin del hormign, pues un exceso de vibrado puede causar segregacin. El molde se debe llenar y vibrar en dos capas aproximadamente iguales, todo el concreto para cada capa se debe colocar en el molde antes de iniciar su vibrado. La duracin del vibrado depende de la manejabilidad del concreto y de la efectividad del vibrador, se considera suficiente el vibrado, cuando el hormign presente una superficie relativamente lisa. En la vibracin interna en cada capa se debe introducir el vibrador en tres sitios diferentes; al compactar, el vibrador no debe tocar el fondo o las paredes del molde y debe penetrar 25 mm aproximadamente en la capa inferior. El vibrador se debe retirar suavemente de modo que no se formen bolsas de aire. En la vibracin externa debe tenerse el cuidado de que el molde est rgidamente unido a la superficie o elemento vibrante. Los cilindros deben referenciarse. Los moldes con el concreto, se deben colocar durante las primeras 16 horas como mnimo y mximo 24 horas, sobre una superficie rgida, libre de vibracin u otras perturbaciones. Los cilindros se deben almacenar en condiciones tales que se mantenga la temperatura entre 16 oC y 27 oC y se prevenga la prdida de humedad de los mismos. Los cilindros para verificar diseo o para control de calidad, deben removerse de los moldes despus de 20+4 horas de haber sido moldeados y deben almacenarse en condiciones de humedad tales que siempre se mantenga agua libre en todas sus superficies, a temperatura permanente de 23+2 oC hasta el momento del ensayo. Los cilindros no deben estar expuestos a goteras o corrientes de agua, si se desea almacenamiento bajo agua sta debe estar saturada de cal.

. Almacenamiento del concreto bajo agua saturada con cal.

Los cilindros que se toman para conocer el tiempo mnimo de desencofrado, el tiempo para dar al servicio una estructura o para hacer el control de curado en las obras, se deben almacenar dentro o sobre la estructura, tan cerca como sea posible al sitio donde se est usando el concreto y deben recibir la misma proteccin que la dada a las partes de la estructura que representan y los moldes deben removerse simultneamente con el retiro de los encofrados no portantes. Para el ensayo de compresin deben sumergirse en agua los cilindros por 24+4 horas inmediatamente antes de la rotura para asegurar una condicin uniforme de humedad. Los cilindros se deben probar a la edad especificada por el calculista, aunque se recomienda probar parejas de cilindros antes y despus de la edad especificada con el fin de determinar como ha sido el desarrollo de resistencia.

Antes de probar los cilindros se debe comprobar que sus bases sean planas, las bases de los

cilindros que no sean planas dentro de 0,005 mm deben refrentarse. El refrentado se puede hacer con mortero de azufre o yeso de acuerdo con la norma NTC 504. Los cilindros deben ensayarse tan pronto como sea posible, en estado hmedo; se llevan a la mquina de ensayo y se aplica carga a una velocidad constante (1,4 a 3,5 kg/cm2/s) hasta que el cilindro falle.

Refrentado de cilindros de concreto (mortero de azufre y almohadillas de neopreno).

La resistencia a la compresin se calcula as:

RC = P/A

Donde:

P = Carga mxima aplicada en kg.

A = rea de la seccin transversal en cm2.

RC= Resistencia a la compresin del cilindro en kg/cm2, con aproximacin a 1 kg/cm

2.

10kg/cm2 1Mpa

Ensayo de Resistencia a la Compresin del Concreto.

9.2 Resistencia A La Tensin

El concreto posee muy baja resistencia a la tensin y por lo tanto esta propiedad no se tiene en cuenta en el diseo de estructuras normales. Sin embargo, la tensin tiene importancia en el agrietamiento del concreto debido a la restriccin de la contraccin inducida por el secado o por disminucin de la temperatura. Los concretos preparados con agregados livianos, se encogen considerablemente ms que los normales y por lo tanto la resistencia a la tensin puede ser tenida en cuenta en el diseo de la estructura correspondiente.

La resistencia a la tensin es difcil de medir por medio de ensayos directos, debido a las dificultades para montar las muestras y las incertidumbres que existen sobre los esfuerzos secundarios inducidos por los implementos que sujetan las muestras.

Para evitar este problema existe un mtodo indirecto (norma NTC 722), en el cual la resistencia a la tensin se determina cargando a compresin el cilindro estndar de 15 cm de dimetro por

30 cm de longitud, a lo largo de dos lneas axiales diametralmente opuestas; los listones diametrales de apoyo

deben ser dos tiras de cartn o de madera laminada, libres de imperfecciones, de 3 mm de espesor y 25 mm

de ancho aproximadamente. La elaboracin y curado de los cilindros se realiza en forma similar al ensayo de

resistencia a la compresin; la velocidad de aplicacin de la carga debe ser de 7 a 15 kg/cm2/min. La

resistencia a la tensin indirecta se calcula con la siguiente ecuacin

9.3 Resistencia A La Flexin

La resistencia a la flexin de un concreto es baja en comparacin con su resistencia a la compresin, pero muy superior a su resistencia en traccin pura.

Este parmetro es aplicado en estructuras tales como pavimentos rgidos; debido a que los esfuerzos de compresin que resultan en la superficie de contacto entre las llantas de un vehculo y el pavimento son aproximadamente iguales a la presin de inflado de las mismas, la cual en el peor de los casos puede llegar a ser de 5 o 6 kg/cm2; este esfuerzo de compresin sobre un pavimento de concreto hidrulico resulta sumamente bajo con relacin a la resistencia a la compresin del concreto que normalmente vara entre 150 y 350 kg/cm2 en nuestro medio.

Por lo tanto, no es la resistencia a la compresin el factor determinante de la calidad del concreto para pavimentos, sino la resistencia a la flexin, por el paso de los vehculos y por diferencias de temperatura un lado de la losa estar sometida a tensin y el otro lado a compresin, siendo cambiables estos esfuerzos. Los esfuerzos de flexin podran ser atendidos por medio de refuerzo, pero esto sera antieconmico debido a que se tendra que utilizar refuerzo en dos capas. En la prctica lo que se hace es disear el espesor del pavimento en forma tal que los esfuerzos de flexin, causados por el paso de los vehculos y la diferencia de temperatura, sean inferiores a la capacidad mxima a flexin de las placas. Es claro entonces que para el diseo de pavimentos de concreto la caracterstica importante es la resistencia a la flexin del concreto o tambin llamada "mdulo de rotura".

9.3.1 Resistencia A La Flexin De Dosificacin

Lo indicado anteriormente sobre la resistencia de diseo a la compresin es aplicable a la flexin. Por lo tanto, la mezcla deber dosificarse para obtener un mdulo de rotura promedio mayor que

la resistencia a la flexin de diseo, con el fin de no disminuir el factor de seguridad de la estructura (la vida til del pavimento). Luego:

F'r = Resistencia a la flexin o mdulo de rotura de diseo del calculista en Mpa o kg/cm2. Si no se especifica la

edad se asume que es a los 28 das.

F'rr= Resistencia promedio a la flexin del concreto requerida para dosificar las mezclas en Mpa o kg/cm2.

SRF =Desviacin estndar de valores de resistencia a la flexin, en MPa o kg/cm2.

Los valores de resistencia a la flexin de una mezcla de concreto se agrupan de acuerdo a una curva de distribucin normal; con el fin de no disminuir la vida til del pavimento ni encarecer la mezcla, el Instituto Colombiano de Productores de Cemento (ICPC) recomienda que slo un 20% de valores sean menores de F'r. De acuerdo con lo anterior, al reemplazar este criterio en las frmulas vistas en el anlisis estadstico (6.8 y 6.9) tenemos:

A-) En funcin de la desviacin estndar:

F'rr = F'r + t * SRF * coeficiente

Para un 20% de valores inferiores a F'r, t es 0,842

Luego:

F'rr = F'r + 0,842 * SRF * coeficiente

O en funcin del coeficiente de variacin (V en %)

Frr =

F ' r

1 0,842 *V * coef .

100

Los valores del coeficiente son los mismos dados en la tabla No. 6.3 y depende del nmero de datos (n).

B-) Cuando no hay datos o los datos son muy pocos (menos de 15) o el grado de uniformidad de la mezcla producida es malo y est representada por valores de S y V altos, el valor de F'rr se recomienda tomarlo como:

F'rr = 1,20 * F'r (6.18)

Es decir, que se debe tomar el menor valor de los dos criterios antes expuestos.

Los valores del coeficiente son los mismos dados en la tabla No. 6.3 y depende del nmero de datos (n).

B-) Cuando no hay datos o los datos son muy pocos (menos de 15) o el grado de uniformidad de la mezcla producida es malo y est representada por valores de S y V altos, el valor de F'rr se recomienda tomarlo como:

F'rr = 1,20 * F'r (6.18)

Es decir, que se debe tomar el menor valor de los dos criterios antes expuestos.

RA. L. 131

INGENIERA CIVIL UNA-PUNO

EXUDACIN DEL CONCRETO

Se define como el ascenso de una parte del agua de la mezcla hacia la superficie como

consecuencia de la sedimentacin de los slidos. Influenciada por la cantidad de finos en los

agregados y la finura del cemento, es decir cunto ms fina es la molienda del cemento y mayor

el porcentaje de material menor que la malla Nro. 100, la exudacin ser menor pues se retiene

el agua de mezcla.

Una mala dosificacin de la mezcla.

Exceso de agua.

Utilizacin de aditivos.

La temperatura ya que a mayor temperatura mayor es la velocidad de exudacin.

La exudacin es perjudicial para el para medir la exudacin est definida concreto porque del

producto del ascenso de una parte del agua de mezclado, se puede obtener un concreto poroso,

poco durable y resistencia disminuida por el incremento de la relacin agua cemento. La prueba

estndar para medir la exudacin est definida por la norma ASTM-C232.

INGENIERA CIVIL UNA-PUNO

VELOCIDAD DE EXUDACION

Es la velocidad con la que el agua se acumula en la superficie del concreto.

VOLUMEN TOTAL DE EXUDADO

Es el volumen total de agua que aparece en la superficie del concreto

METODO DE ENSAYO

Un ensayo muy sencillo se utiliza para cuantificar la exudacin y consiste en llenar de concreto

un molde en tres capas con 25 golpes cada capa dejndose una pulgada libre en la parte

superior. Terminado de llenar el molde empezara el fenmeno de exudacin, hacindose lecturas

del volumen parcial de agua exudada cada 10minutos durante los primeros 40 minutos y cada

30 minutos hasta que deje de exudar.

FORMAS DE EXPRESAR LA EXUDACION

Existen dos formas de expresar la exudacin:

A. Por unidad de rea:

INGENIERA CIVIL UNA-PUNO

Exudacin=volumen total exudado/rea de la superficie libre

. =Volumen total exudado

rea de la superficie libre

Unidades: ml/cm2

B. En porcentaje:

= (Volumen total exudado

volumen de agua de la mezcla en el molde) x100

El volumen del agua en el molde se halla de la siguiente manera:

. = (Peso del Concreto en el molde

Peso total en la tanda) x(Vol. de agua en la tanda)

EJEMPLO

Se ha preparado una mezcla de concreto con el objeto de medir la exudacin en la que el peso de los materiales utilizados en la tanda son:

Cemento=10kg

Agregado Fino= 22kg

Agregado Grueso=30kg Agua = 5.4 Lts

Las caractersticas del recipiente utilizado para el ensayo son:

Dimetro = 25,4cm

Peso del concreto en el recipiente = 36.7kg

Los datos obtenidos durante el ensayo son:

tiempo volumen

exudados

minuto ml

0 0

10 7

10 9

10 10

10 12

30 24

30 16

30 14

30 4

30 0

Se pide determinar la velocidad de exudacin y expresar la exudacin en sus dos formas. Se entiende que ya se dej una pulgada libre.

INGENIERA CIVIL UNA-PUNO

Tiempo

Volumen

parcial

exudado

Volumen

acumulado

exudado

Velocidad de

exudacin

minuto ml ml ml/minuto

0 0 0 0

10 7 7 0.70

10 9 16 0.90

10 10 26 1.00

10 12 38 1.20

30 24 62 0.80

30 16 78 0.53

30 14 92 0.47

30 4 96 0.13

30 0 96 0

RPTA.. Volumen Total Exudado = 96ml l

A. Exudacin por unidad de reas:

=Volumen total exudado

rea de la superficie libre =

96

(25.4)2

4

= 0.19

Exudacin = 0.2ml/cm2 B. Exudacin en porcentaje:

(%) = (Volumen total exudado

volumen de agua de la mezcla en el molde) x100

Donde:

Vol. Total exudado = 96ml

Vol. Agua de la mezcla en el molde =

. = (Peso del Concreto en el molde

Peso total en la tanda) x(Vol. de agua en la tanda)

. = (36.7 kg

10 + 22 + 30 + 5.4) x 5.4

= 2.90 lt = 2940 mlds

Entonces:

Exudacin (%) =(96ml

1940ml) = 3.3%

INGENIERA CIVIL UNA-PUNO

CONCLUSIONES

El transporte el concreto en una cantidad tan pequea como sea posible puede reducir los

problemas de segregacin.

Una adecuada granulometra reducir la segregacin del concreto.

El mal control de la segregacin; provocara en el concreto endurecido cangrejeras, fisuras

disminuyendo la resistencia y durabilidad del producto final.

La prdida de agua por exudacin tiene una parte positiva que es la de reducir la relacin

agua/cemento del concreto con una repercusin favorable sobre las resistencias.

El concreto con alto contenido en cemento presentan una menor exudacin.

La exudacin es funcin del tipo de cemento empleado en el concreto.

INGENIERA CIVIL UNA-PUNO

RECOMENDACIONES

Para evitar la segregacin en la mezclas se debe realizar un adecuado diseo de mezclas.

Se recomienda que los procesos de mezclado, transporte, colocacin y vibrado del concreto

se reducir la segregacin de la mezcla de concreto, se desarrollen correctamente.

INGENIERA CIVIL UNA-PUNO

BIBLIOGRAFA

LIBROS Y FOLLETOS:

Tecnologa del concreto. A.m. Neville y j.j. Brooks. Editorial rillas.sa.

Tecnologa del hormign, tomo 2 - elaboracin y estado plstico. Ing. F. Pinazo sitjas.

Kliczkowski publishes.

Tpicos de tecnologa del concreto. Ing. Enrique Pasquel Carbajal. Colegio de ingenieros del

Per.

Tecnologa del concreto. Harmsen 2005.

PAGINAS WEB:

http://www.construestruconcreto.webpin.com

http://www.slideshare.net

http://www.monografas.com

http://www.monografias.com/trabajos94/concreto-ii-primera-parte/concreto-ii-primera-

parte.shtml#ixzz2lNY3QEAU