3.3 propiedades del concreto endurecido1
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Caractersticas y propiedades delconcreto endurecido relacionadascon su funcionamiento estructural
y su durabilidad
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I.- FUNCIONAMIENTO
ESTRUCTURAL
RESISTENCIA MECANICA
( COMPRESION, TRACCION,
CORTANTE)
DEFORMACION BAJO CARGA
( MODULO DE ELASTICIDAD,
RELACION DE POISSON, FLUENCIA)
ADHERENCIA CON EL ACERO DE
REFUERZO
RESISTENCIA A LA FATIGA
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II.DURABILIDAD
Resistencia a la abrasin
Cambios volumtricos .
PP
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Permeabilidad. Resistencia a la
penetracin de lquidos y gases.
Deterioro prematuro:
ataque de sulfatos,
congelacin y deshielo,ataque de sustancia acidas,
lixiviacin de la cal,
corrosin del acero de refuerzo,
reaccin lcaliagregado.
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- Es la capacidad de soportar cargas yesfuerzos
- Tradicionalmente la propiedad masidentificada .- Sin embargo, es una de las diversas
propiedades que el concretoendurecido posee para ser durable.
I.- RESISTENCIA MECANICA
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Depende:
- Resistencia individual de agregados y pasta.
- Adherencia que se produce entre ambosmateriales.
Practica:
- Grado de densificacin. Proporcin de vaciosinfluye en resistencia mecnica.
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Comportamiento integral:Se mide en especmenes estndar de concreto simple q se
someten a condiciones de carga reglamentada, ya sea encompresin o tensin.
Tomar una parte del concreto. Colocarlo en cilindro metlico ( base de 6 y altura de
12), engrasado, en tres capas, compactar con 25 glpes
cada una con varilla de 5/8 y 60 cm. Enrasar la superficie lo mas plana posible. Al dia siguiente retirar el molde y sumergir en agua para
curado-
Pruebas por lo general a los 7 y 28 d as. ( Cada pruebados especimenes)
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a.- RESISTENCIA A LA COMPRESIN AXIAL N.T.P.
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Muestras durante el mezclado, la cuales despus decuradas se someten a pruebas de compresin.
Mejor comportamiento en compresin encomparacin con la traccin, debido a laspropiedades adherentes de la pasta de cemento.
fc esfuerzo a la compresin de probetas, 28 das,despus de vaciado y curado segn norma.
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El concreto debe resistir tambin la tensin diagonal(cortante) y los esfuerzos de adherencia (en contacto
con acero de refuerzo).
Es posible realizar pruebas para cada uno de losesfuerzos individuales mencionados, la decompresin proporciona una buena indicacin de lasotras propiedades y por su sencillez 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 al agrietarse durante la flexin,resiste tensiones del orden del 8 20% Rc
dependiendo de la edad y de la calidad de loselementos constituyentes.
Se elaboran para el ensayo de traccin porcompresin diametral, tres (3) probetas parala edad de 28 das para cada relacin a/c.
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c-RESISTENCIA AL ESFUERZOCORTANTE
NO SE DETERMINA DIRECTAMENTE, ESPECIMEN EN TAL
CONDICION, FALLA POR TENSION ANTES DE ALCANZAR ELESFUERZO CORTANTE MAXIMO.
POR ELLO INDIRECTAMENTE, DEDUCIENDOLA DEL ENSAYO DE
ESPECIMENES SOMETIDOS A CONDICIONES DE CARGA QUEPRODUCEN ESFUERZOS COMBINADOS.
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1.2.- DEFORMABILIDAD BAJO CARGA
CAMBIO DE FORMA Y DIMENSIONES POR EFECTO DELAS FUERZAS 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 porcausas extrnsecas ( condiciones ambientales) o
intrnsecas ( reacciones qumicas internas). Seconsideran cambios volumetricos.
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Dos condiciones de aplicacin de carga:
De corta duracin o momentneas (nivel deesfuerzos): Modulo de elasticidad, relacin dePoisson,
De larga duracin o sostenidas ( nivel de
esfuerzos y tiempo que permanecenaplicadas): Fluencia.
a) inmediata: depende esfuerzo aplicado.
b) diferida: depende del nivel de esfuerzos ytiempo de permanencia de carga ( paraestabilizar la velocidad de deformacin,aprox. un ao) .
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a.- MDULO ELSTICO ESTTICONORMAL ASTM C-469
Cuando un espcimen se somete a una cargade compresin axial, que se incrementaprogresivamente a velocidad uniforme hasta
un valor inferior al de rotura y luego se retira ala misma velocidad, no recupera susdimensiones originales quedndole una
deformacin permanente.
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Si se grafica esfuerzo deformacin seobtiene una curva por que el concreto no secomporta como un material elstico.
Luego como una curva porque deformacionesaumentan progresivamente en mayorproporcin que lo esfuerzos.
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b) Relacion de Poisson
La proporcin en que el espcimen sedeforma transversalmente con respecto a loque se deforma longitudinalmente. Se le
considera un valor medio representativo en elmismo rango que el modulo de elasticidad.
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De una manera global se considera que relacionde Poisson oscila entre 0.11 y 0.27
aproximadamente. 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 el concretocontinua deformndose con el tiempo sinnecesidad de incrementar los esfuerzos,
dependiendo entonces solo del tiempotranscurrido 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 falla en un tiempoque es menor a medida que el nivel de
esfuerzo sostenido es mas alto.
Cuando es inferior a 75 % el concreto se
deforma pero no falla. Y estas deformacionesse van reduciendo con el curso del tiempo.
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Este padrn de deformacin se relaciona conevolucin de grietas .
Al rebasar el 75 % del esfuerzo de ruptura , seacelera el crecimiento y propagacin degrietas y si este esfuerzo se mantiene el
proceso de agrietamiento continua hastafallar.
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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 varillacuando a esta se le aplica una fuerza de
tension capaz de producir su deslizamiento.
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1.4.- RESISTENCIA A LA FATIGA
Sometido a la accin de cargas repetidas queproducen variaciones cclicas en los niveles deesfuerzo.
Despus de cada ciclo de carga y descarga seacumula una deformacin permanente, alcabo de un cierto numero de ciclos se llega al
estado de deformacion critico en que elconcreto falla.
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II DURABILIDAD
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II.- DURABILIDAD
Ser capaz de resistir la interperie, la accin de
los productos qumicos y el desgaste, a los acuales estar sometido en servicio.
Comportamiento se mejora aumentandoimpermeabilidad, con un agente inclusor deaire o aplicando revestimiento protector en la
superficie.
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2.1 Resistencia a la abrasin.Abrasin: desgaste producido por acciones de
frotamiento y friccin.
En abrasin no interviene la accin directa delos fluidos y no se produce desintegracin delconcreto.
Abrasin mecnica: deterioro de la superficie
de pisos y pavimentos como consecuencia detransido de personas y vehculos.
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Pueden ocurrir como expansiones ocontracciones.
Si el elemento tiene plena libertad paracambiar de volumen no hay esfuerzos.Pero no siempre es as.
2 3 PERMEABILIDAD
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2.3 PERMEABILIDAD
Puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo
la cantidad de agua. Exceso de agua deja vacos despus de la
evaporacin, si estn interconectados, el agua
puede penetrar en el concreto. La inclusin de aire y el curado durante
tiempo prolongado , suelen aumentar 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 degradacion al cabode pocas dcadas, alcanzando situacionesextremas.
Duracion no es caracterstica del concreto
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Causas de deterioro prematuro
Corrosin del acero de refuerzo
Congelacin y deshielo
Ataque de sustancias acidas
Ataque de sulfatos
Lixiviacin de la cal
Reaccin lcali - agregado
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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= YESO
Se 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 y
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Agua de mar: cemento II o V, portland + puzolana yclinker tipo II
90 % cloruros10 % 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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Ocasiona:
Reduccion de seccion de varillas, mermaadherencia y degradan propiedades.
Herrumbre- de volumen mayor al productoque lo origina- agrietamiento.
b) Corrosin del acero de refuerzo
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Los primeros productos de corrosin es
forma de oxido frrico q origina unadelgada pelcula de recubrimientosobre varillas que las protege de
corrosin posterior.
Se conoce como pasivacion del acero y
solo se mantiene mientras concretomantenga PH 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 ycloruros.
Las condiciones que causan corrosin sontres:
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a) Penetracin de cloruros desde el exterior,una vez que la estructura ha sido construida:
La corrosin 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 continua
este 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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b) Disminucin de la basicidad oalcalinidad del concreto cuando losconstituyentes de este reaccionan
con sustancias acidas o con eldixido de carbono
carbonatacin del concreto
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C) Cloruros en el concreto aadidos durante lamezcla o sus adiciones.
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Causa:
Presiones internas que se originan en el interiordel concreto relacionadas con la congelacindel agua que ocupa sus poros.
c) Congelacin y deshielo
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Dos condiciones
a) Que el concreto tenga suficiente agua
b) temperatura suficiente baja como paraprovocar congelacin de agua en todos los porosdel concreto.
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Proceso 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.
d) Lixiviacion del hidrxido de calcio
El t d id d d l hid id d
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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 y disuelvadepende de presin del agua, permeabilidad delconcreto, desplazamiento de agua ( al saturarseentre al secarse retrocede)
) l l d
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Reaccin entre agregados reactivos y lcalisdisueltos que generalmente existen en lasolucin de poro de la pasta de cemento
hidratada en estado hmedo.
Genera un aumento de volumen que genera
tensiones internas capaces de agrietar elconcreto.
e) Reaccin alcali - agregado
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Debido al carcter alcalino de la pasta decemento hidratada cuando entra en contactocon sustancia acida :
los silicatos de calcio hidratados que constituyenel gel de cemento ( de gran resistencia e
insolubilidad) son solubilizados por el acido(forman sales calcicas solubles en agua )y deesta manera pasta pierde coherencia y tiendea desintegrarse.
e) Ataque de sustancias acidas
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Si el concreto posee agregados que no
reaccionan con acidos el ataque se concentraen pasta y conforme se desintegra laspartculas de agregados quedan expuestas
hasta que se disgregan.
Los agregados calcareos si reaccionan con cidos
, de modo que se genera doble ataque y eldeterioro se manifiesta en toda la superficieafectada.
L i t id d t i id
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La intensidad con que una sustancia acida causadeterioro, depende del grado de solubilidad en aguade las sales que se forman como consecuencia de lareaccin.
La profundidad del dao depende del tipo de sustancia
y continuidad en que ocurre su aportacin
A) El id l hd i t i
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A) El acido clorhdrico es sumamente agresivo porqueforma cloruro de calcio , que es sal muy soluble enagua
B) b) acido sulfrico es de medina agresividad, porqueforma sulfato de calcio que es moderadamentesoluble.
C) c) el bioxido de carbono disuelto en solucinacuosa forma cido carbnico que reacciona conhidrxido de calcio produce bicarbonato de calcio,que es relativamente soluble.