Embed Size (px)
Citation preview
APUNTES DE
CLASES DE
MATERIALES DE
CONSTRUCCION
2013
CIV-216
CHAKAL
ROCAS O MATERIALES PETREOS NATURALES
En todo proceso constructivo de obras civiles se requiere de diferentes materiales
entre los civiles tenemos los materiales pétreo naturales y los materiales pétreo
artificiales.
Los artificiales son aquellos producidos por el hombre a base de diferentes
materiales, los materiales pétreos naturales son aquellos que se utilizan en la
construcción es su estado natural tal como ser las arenas (medianas, gruesas y fina),
el canto rodado, el ripio bruto, piedra manzana, la pedirá bolón o bien se encuentran
formando grandes volúmenes denominados canteras o yacimientos, que requieren de
diferentes formas o métodos de tracción y explotación y dimensionamiento para su
posterior uso en la construcción, las rocas por lo general están compuestas por una
infinidad de minerales y de acuerdo por una infinidad de minerales y de acuerdo al
predominio de uno o varios se denominan como simples o compuestas como a sí mismo
el nombre que las identifica.
CLASIFICACIÓN
Los Materiales Rocosos se clasifican de diferentes formas como ser su Composición
Química, por su Composición Migratoria, por su Estructura, por los Yacimientos y por
su Origen Geológico. Para el área de la construcción las clasificaciones que nos
interesan son por su Estructura o por su Origen Geológico.
CLASIFICACIÓN POR SU ESTRUCTURA.- Es de gran importancia en el campo de la
construcción ya que la forma de ruptura nos permite establecer el tipo de
estructura de los materiales rocosos que tienen influencia directa sobre los
esfuerzos a los que estará sometida en la obra entre estas tenemos:
ESTRUCTURAS CRISTIANAS.- Estas rocas presentan un fraccionamiento o
ruptura uniforme donde como resultado superficies lisas y regulares
ESTRUCTURAS GRANÍTICA.- Estas rocas presentan un fraccionamiento
irregular, presentando pequeñas entrantes y salientes, como consecuencia
de su formación granular.
ESTRUCTURA DURA Y COMPACTA.- El fraccionamiento en estas rocas se da en
diferentes planos presentando superficie de ruptura cóncavas y convexas
que es consecuencia de su gran cohesión molecular
ESTRUCTURA TERROSA Y DELEZNABLE.- Este tipos de rocas son suaves blandas
y quebradizas, presentan fractura muy irregular de roca y áspera de ruptura
fácil.
CLASIFICACIÓN POR SU ORIGEN GEOLOGICO.- Esta clasificación es importante ya
que no permite conocer el origen y formación de la roca y a su vez se clasifican
en rocas ígneas o eruptivas, rocas sedimentarias y rocas metamórficas.
ROCAS ÍGNEAS O ERUPTIVA.-Estas rocas están compuestas por silicatos en
elementos cristianos producto del enfriamiento de las masas pactosas o
magma proveniente del interior de la tierra formándose en abundancia en los
periodos geológicos antiguos llamados primarios en los diferentes niveles
de la corteza terrestre que según su ubicación se clasifican en plutónicas o
profundas, filoneas o de profundidad medias y volcánicas las de la
superficie.
Plutónicas.- Se han originado producto del enfriamiento del magma debido
a grandes presiones que han determinado la formación de mantos bolsones
y betas caracterizados por su cohesión molecular entre las que podemos
citar:
1. Granito.- Son rocas de grano grueso mediano o fino cuyos componentes
principales son el cuarzo feldespato y la mica variando sus cantidades
y proporciones, así como su dureza a mayor cantidad de cuarzo mayor
dureza de la roca, por variación, varía de acuerdo a los minerales que
contiene puede ser blanco, gris, negro, rojo, verde o amarillo. Se puede
recomendar su uso en la construcción.
2. Sienita.- Este tipo de roca presenta menor dureza que el granito por la
ausencia de cuarzo en la composición y el predominio de feldespato, su
coloración puede ser verde, gris o rojiza, y por lo general se lo utiliza
en la ornamentación y en el tallado.
3. Diorita.- Es roca bastante similar al granito a al sienita y esta
constituida por granos de orna verde que le dan coloración oscura y es
más utilizada en la ornamentación y el tallado.
Filoneanas.- Son producto de la solidificación del magma, rellenando las
grietas o filones de otros tipos de rocas sin llegar al exterior tienen una
composición similar a la eruptiva de estructura cristalina compacta y
uniforme entre las cuales tenemos.
1. Pórfido Granitico.- Son rocas muy comunes que tienen una composición
similar al granito de coloración verde, gris y rojo con feldecristales
de cuarzo, ortosa y biotita, generalmente se la emplea como piedra de
estalla o revestimiento.
2. Pórfido Sienitico.- Su composición es de base de feldespato de
coloración rojiza parda o gris y se utiliza generalmente en
pavimentación.
3. Pórfido Dioriticos.- Son similar composición que la diorita con la
diferencia que no contiene ortosa, pero si abundancia de plagioclasas
y se encuentra en formación granular y granítica.
Volcánicas.- Son rocas eruptivas producto dela solidificación del magma
en la superficie terrestre al aire libre con una rápida cristalización no
perfecta y se caracteriza por su estructura vitrica, escamosa y fluida
como ser la traquita y el basalto.
ROCAS SEDIMENTARIAS.- Este tipo de rocas están compuestas por
partículas de otras rocas eruptivas y metamórficas producto de la
transportación de los diferentes agentes meteorológico como ser el agua, el
viento, el hielo y la gravedad, formando capas o mantos entre los cuales
tenemos.
Sedimentación Mecánica.- Entre estas rocas tenemos las arenas gruesas,
mediana o finas constituida por sírice, feldespato, materiales
arcillosos y alcalinos, además se tienen las arcillas que son silicatos
aluminicos hidratados amorfos o cristalinos tienen en pequeñas
cantidades de cuarzo, calcita y dióxido de hierro.
Sedimentación Química.- Entre estas tenemos el YESO, cuya composición
básica es el sulfato cálcico cristalizado con una molécula de agua se
encuentra en una vez cocido y molido se utiliza en la construcción en
obra fina, en revoque planchado acabado, moldeado y otros, por
carbonato cálcico y acompañada generalmente por hierro, sílice y
otros, es la base para la producción de la Cal que tiene múltiples usos
en la construcción.
Sedimentación Orgánica.- Entre estos tenemos el CARBONO el punto de
vista constructivo, pero si para la creación de energía usado como
combustible
ROCAS METAMORFICAS.-Son piedras que han sufrido grandes transformaciones,
una vez ya formadas, debido a elevadas presiones geotectónicas, o bien por
reacciones superficiales o bien por el efecto de altas temperaturas,
adquiriendo en su generalidad estructura esquistosa entre estas rocas
tenemos.
Gneis.-Tiene composición similar al granito, pero con estructura
terrosa, se emplea generalmente en pavimentación por superficie
rugosa.
Pizarras.-Producto del metamorfismo de las arcillas, tiene presencia de
cuarzo, feldespato, mica y otros, estructura laminar no es recomendable
su uso en la construcción.
Mármoles.-Son rocas de la familia de las calizas metamórficas
cristalizadas con mezclas en pequeña proporción de grafito, mica y
óxido de hierro a los que deben su diferente coloración, su aplicación o
uso se da en los revestimientos, pisos y ornamentación por ser fácil el
cortado en láminas o planchas y su pulimiento.
FORMAS DE EXPLOTACIÓN O EXTRACCIÓN DE LAS ROCAS
Canteras o Yacimientos.-Se denomina así a los grandes volúmenes de rocas que se
encuentran en la naturaleza en diferentes zonas o lugares ya sean de pequeñas
dimensiones o formando una sola masa, las mismas que pueden estar construida por
diferentes minerales y de acurdo a esta constitución reciben su nombre.
Para efectuar la explotación a cielo abierto de las masas geológicas o yacimientos de
donde se extraen las piedras. Previamente a su explotación hay que practicar sondeos
(pozos) y análisis para cerciorarse de las propiedades, volúmenes y disposiciones de
los yacimientos, si se hallan a poca profundidad de la superficie, la explotación se
hace al descubierto o a cielos abiertos y subterráneos cuando están profundas.
Estos yacimientos pueden encontrarse en la superficie de la tierra cerro o ríos o bien
a cierta profundidad de la superficie, antes de realizar la explotación o exploración
es recomendable realizar el desbrozo, que consiste en retirar toda la capa superficial
que puede estar contaminada o alterada por los agentes atmosféricos, cuando este
material se encuentra en la superficie la explotación se denomina al descubierto o a
cielo abierto para luego la extracción o explotación, que puede ser manual o
mecánicamente, cuando el material o cantera se encuentra en cierta cantidad de la
superficie la explotación se denomina subterránea por la cual se requiere realizar
galerías verticales, horizontales o inclinadas hasta llegar a la cantera, se debe tener
cuidado en apuntalar las paredes para evitar accidentes y luego se procede a la
explotación manual o mecánicamente y en algunos casos se utilizan explosivos que
deben ser manipulados por personal técnico capacitado.
Antes de efectuar la extracción o explotación de la cantera o yacimiento es
importante determinar sus propiedades y al mismo tiempo cuantificar los volúmenes
de producción y ver si cumplen los requisitos exigidos por el pliego de
especificaciones técnicas de los materiales a utilizar en obras determinadas
PROPIEDADES DE LAS ROCAS
Las rocas y otros materiales pétreo artificiales utilizados en la construcción son
sustancias heterogéneas caracterizados por amplios rangos de variación en su
composición por amplios rangos de variación en su composición textura y estructura
esta variación hace que las propiedades de los materiales que son los que rigen sus
campos de aplicación sean también variables.
Por ejemplo: La adecuación de un material para un propósito concreto tanto desde un
punto constructivo ornamental o restaurador deben basarse en determinadas
propiedades que sean fácilmente determinados en los laboratorios, ósea que antes de
utilizar cualquier material de construcción primeramente se deben determinar sus
propiedades.
Las propiedades de los materiales se clasifican como físicas, químicas, mercancías y
en algunos casos se puede incluir propiedades relacionadas con la trabajabilidad.
Dentro de las propiedades físicas tenemos la densidad, la porosidad, la permeabilidad
a líquidos y gases, capacidad calorífica, conductividad y expansión térmica.
Entre las propiedades químicas la resistencia a soluciones acidadas y alcalinas y a
las reacciones inducidas por la presencia de sales.
Las propiedades mecánicas incluyen la resistencia a la compresión y a la flexión, el
impacto y penetración por otro cuerpo y otras acciones que involucran la generación
de fuerzas, como es el caso de la cristalización del hielo y sales en el interior del
sistema poroso de los materiales y los ambos volumétricos de los mismos debido a
cambios de la temperatura.
Todas estas propiedades pueden medirse haciendo uso de diferentes aparatos equipos
en laboratorios en condiciones normalizada de tal manera que los datos obtenidos
sean representativos y se pueden aplicar al material en estudio.
PROPIEDADES FÍSICAS
ISOTROPÍA Y ANISOTROPÍA.- Estos conceptos se utilizan para calificar el
comportamiento de los materiales respecto de la dirección del espacio, así
un material es isótropo respecto de una propiedad determinada cuando esta
propiedad no varía al variar la dirección en la que se mide la propiedad y se
dice que es escalar, por lo contario un material es anisótropo cuando la
propiedad varía según la dirección considerada en ese caso la propiedad es
vectorial.
DENSIDAD Y PESO ESPECIFICO.-Tanto la densidad como el peso específico son
propiedades que no dependen de la dirección de medida son propiedades que
no dependen de la dirección de medidas son propiedades escalares, anqué se
utilizan indistintamente los términos de densidad y peso específico estos no
son idénticos. La densidad es la relación entre la masa y el volumen del
material midiéndose en unidades de masa y en unidades de volumen (M/V). El
peso específico es la relación numérica entre el peso de un material y el peso
igual del volumen del agua a 4°C, ósea que es la relación entre la densidad del
material y del agua, es una propiedad adimensional ya que es una relación
entre dos cantidades de la misma dimensión, debido a que la densidad dela
agua varia con la temperatura se toma como referencia la densidad dela gua a
4°C existen diferentes tipos de densidades como ser:
Densidad real.-Se define como la masa por unidad de volumen de un
material es decir es la razón entre la masa en reposo y el volumen
considerado solo la parte impermeable, es decir excluyéndose el
volumen ocupado por los poros.
Densidad aparente.-Es la masa por unidad de volumen de un material en
su estado natural incluyendo los porros y todos los espacios abiertos
que contiene
Peso Específico.- Es la relación entre la masa de una unidad de volumen del
material y la masa de la misma unidad de volumen de agua destilada para los
sólidos es la parte impermeable.
Porosidad.-La porosidad de un material es el volumen de espacios abiertos o
poros que contienen con relación al columna total, los poros son pequeños
espacios existentes en los materiales, rellenando por sustancias
acuosas___________, estos poros pueden estar abiertos, intercomunicados o
cerrados, además pueden ser grandes o pequeños.
Absorción y Adsorción del Agua.-Estas propiedades se relacionan con la
movilidad del vapor de agua o agua líquida en los materiales ósea con la
permeabilidad del material.
Adsorción.-Es la adhesión de moléculas de gases o moléculas de agua a
la superficie del cuerpo solido con los que se encuentra en contacto,
la higroscopicidad es la propiedad que tiene las materias de absorber
vapor de agua de la atmosfera.
Absorcion.-Es la incorporación o asimilación de líquidos en el
interior del sistema poroso del material en el interior del sistema
poroso del material, la succión de agua es la propiedad que tienen los
materiales de absorber agua líquida cuando se encuentra en contacto
con la misma, la higroscopicidad está controlada por la temperatura,
humedad relativa del aire por los tipos de poros y tamaños y por la
naturaleza de la sustancia.
Humedad Natural.- Localizados en diferentes lugares en contacto con el aire
o el medio ambiente requieren cierta cantidad de humedad, la cantidad de
agua retenida está en función de las condiciones ambientales, temperatura,
humedad natural así como la naturaleza de la sustancia de la composición de
la solución acuosa si las condiciones ambientales cambian descendiendo la
humedad relativa, el material tiende a ceder vapor de agua al medio aéreo
secándose, la humedad natural de los materiales y dependerá de las
condicione naturales y atmosféricas.
Capilaridad.-El fenómeno de la capilaridad cuyo resultado es el movimiento
ascendente o descendente de un líquido en el interior de un material cuando
este está sumergido en dicho líquido.
PROPIEDADES MECANCIAS.-Las propiedades mecánicas de os materiales definen la
capacidad el material para resistir acciones externas o internas que implican la
aplicación de fuerza sobre el material y estas son resistencia a la compresión,
resistencia a la tensión, resistencia a la flexión y resistencia al impacto.
1. Resistencia a la compresión.-La resistencia a la compresión es la carga o
seso por unidad de área a la que el material falla, o romper por fracturación
esta propiedad es muy importante en la mecánica de los materiales tanto en
situaciones continuas como no continuas.
2. Resistencia a la tensión.-La resistencia a la tensión es el esfuerzo tensional
pro unidad de área, a la que el material falla por fracturación extensional,
esta propiedad es un indicador del grado de cohesión del material para
resistir fuerzas tirantes y depende de los minerales del área inter-facial
entregados en contacto y del material cementante intergranular.
3. Resistencia a impacto.-La resistencia a la flexión o módulo de ruptura es la
resistencia a un material a ser doblado o pegado o flexura do la medida de
esta propiedad se la realizad con barras de material asentadas sobre los
pivotes o apoyo y aplicando una carga sobre el centro de las barras, para
determinar las diferentes resistencias, se realizan ensayos normalizados,
para obtener resultados representativos.
4. Fatiga.- Cuando los materiales son sometidos a esfuerzos o fuerzas de forma
cíclica sin llegar a la ruptura al punto de ruptura se observa un
debilitamiento mecánico de los mismos a través del tiempo, esto implica una
pérdida de sus propiedades mecánicas que pueden dar lugar a la fracturación
bajo esfuerzo mucho menores que los apropiados que no han sido sometidos a
esfuerzos.
5. Expansión térmica.-Por lo general el incremento de la temperatura de
cualquier material produce un aumento de su volumen esto se debe a que la
energía térmica absorbida induce a un incremento de las vibraciones de los
átomos constituyéndose del material, el fenómeno se describe como
expansión volumétricas de origen térmico a presión constante o simplemente
como expansión térmica, su medida se realiza en termino de coeficiente de
expansión térmica y para cada material es diferente.
6. Dureza.-La dureza es la resistencia de los materiales para resistir la
penetración de otro cuerpo para resistir la penetración de otro cuerpo para
el caso de los minerales, la dureza se la considera como la resistencia que
presentan los minerales al ser rayado por otro mineral o material, se ha
determinado Mohs de 10 minerales de dureza ascendente siendo el más blando
el Talco y el más duro el diamante.
MATERIALES CERAMICOS
INTRODUCCION
Si nos basamos en la historia, podemos ver que el ser humano ha venido utilizando
diferentes materiales para la construcción y que la utilización de los materiales
pétreos naturales son seguidos por la utilización de los materiales perotes
artificiales (adobe, ladrillo, tejas, tubos, etc.).
El motivo de utilizar material pétreo natural fue, el de buscar otros materiales que
reemplacen el excesivo peso de los materiales pétreos naturales, con otros más
livianos y que presenten buenas características físico mecánicas y en especial
resistentes que permitan su utilización en obras de ingeniería.
DEFINICION
Se define como Material Pétreo Artificial, aquel material producto de mezcla de uno o
varios materiales que en estado pastoso se le determina forma, o la forma deseada o
requerida y por procedimientos ya sean químicos o mecánicas la dureza y propiedad de
los materiales pétreo naturales.
MATERIA PRIMA
La materia prima de los materiales cerámicos es la arcilla, que está compuesta por
silicato aluminicos hidratados, amorfos o cristalinos y pequeñas proporciones
cuarzo, calcita, óxido de hierro y otros, las dimensiones de las partículas están
comprendidas entre 0.002 y 0.001 mm de diámetro, su colaboración debido a su
composición mineralógica es: blanca, amarilla, parda, roja y cuando contiene materia
orgánica tiene coloración gris teniendo a negra. La arcilla pura recibe el nombre de
caolín y su empleo se da en la fabricación de porcelanas, las arcillas que presentan
contenido de carbonato cálcico y cuarzo reciben el nombre común de greda.
Las arcillas tienen la propiedad de que al contacto con el agua cambian de volumen (se
hinchan), aumentando hasta aproximadamente 200 veces su peso en agua, adquiriendo
gran plasticidad fácil de moldear, adquiriendo consecuencia pétrea al ser sometidos a
altas temperaturas.
TIPOS DE MATERIALES
Se fabrican una serie de materiales cerámicos en base a la arcilla, y cada vez se va
perfeccionando su fabricación y su uso, entre los materiales más comunes tenemos.
LADRILLOS
Definición.- Piedra artificial de tierra cocida en forma de paralelepípedo
rectangular, cuya longitud suele ser e doble de su ancho y este casi el doble de su
altura.
Composición.- Las principales materias primas utilizadas en la industria del ladrillo
son: arcilla, arena y agua.
Las arcillas utilizadas, por lo general, son de 2 clases:
ARCILLAS REFRACTARIAS: Están compuestas por dióxido de silicio (SiO2), Alúmina
(AlO2) y agua principalmente, conteniendo óxidos de hierro en diversas
cantidades, que no solo las oscureces, sino que hace disminuir ligeramente sus
temperaturas de abastecimiento. Pueden contener pequeñas cantidades de
elementos alcalinos y alcalino-térreos.
Estas arcillas se utilizan para fabricar ladrillos con buena resistencia a
temperaturas elevadas.
ARCILLAS FERRUGINOSAS Y CALCAREAS: Contiene mayores cantidades de hierro,
álcalis y óxidos alcalino-térreos. Tienen temperaturas más bajas de
abastecimiento y según el contenido de hierro, pueden variar en la
colaboración desde casi blancas a una totalidad roja profunda.
Estas arcillas se utilizan en la fabricación de ladrillos para la construcción,
baldosas estructurales, losas para desagüe y otros objetos similares.
Especificaciones.- Los ladrillos de construcción se fabrican de tal modo que
satisfagan varias especificaciones, dependiendo del uso al cual se destinan.
La clasificación se basa en la diferencia a la resistencia a la compresión, la absorción
de agua, la resistencia a la refrigeración y el deshielo.
A medida que se aumentan la temperatura de cocido, aumenta la resistencia, disminuye
la porosidad y los ladrillos adquieren una coloración más oscura, son más densos y
disminuye la absorción de agua.
Clasificación.- Los ladrillos de construcción se clasifican en:
De fachada
Comunes
Refractarios
Los ladrillos de fachada son más oscuros, densos y fuertes que los comunes, debido a
las temperaturas más altas de cocción a que se someten, puesto que no absorben tanta
agua como los comunes.
Son más resistentes a daños por hielo y por lo tanto se utilizan en fachadas de
edificios.
Los ladrillos refractarios se fabrican con arcillas pre_cocidas y pre_encogidas con el
fin de obtener un producto dimensionalmente estable. La resistencia a la compresión
es baja ya que no tienen con fin soportar cargas estructurales, sino confinar las
llamas a temperaturas elevadas del aire, para proteger a los miembros estructurales.
CARACTERÍSTICAS DEL LADRILLO
1. Aislamiento térmico y acústico. Estas propiedades se deben al sistema de poros,
propios de la tierra cocida.
Estas propiedades aislantes, pueden controlarse y mejorarse mediante una
perforación geométrica adecuada del ladrillo.
2. Acumulación de calor. Elemento aislante por excelencia, el ladrillo acumula calor
y se comporta, con respecto a las fluctuaciones de temperatura exterior, como una
instalación de climatización.
3. Difusión de vapor. Los ladrillos tienen poros abiertos lo suficiente grandes para
permitir el paso del vapor de agua y del aire, pero lo bastante pequeños para
impedir la penetración del agua de lluvia.
4. Variaciones de forma y volumen. La dilatación térmica del ladrillo es menor que la
de otros materiales, tal como: hormigón, acero, cobre y madera.
De igual modo la lenta deformación que se produce en el elemento, sometido a una
carga permanente, es prácticamente insignificante.
5. Resistencia al fuego. El comportamiento del ladrillo en caso de incendio es
excelente. Se ha demostrado que la capacidad portante del muro de ladrillo a
temperaturas altas, no disminuye en forma peligrosa.
6. Posibilidades arquitectónicas. Las paredes de ladrillo pueden recibir cualquier
tipo de revestimiento.
Así mismo pueden quedar a la vista, ya que las texturas cerámicas admiten una
ilimitada gama de posibilidades.
7. Facilidad de utilización. Por ser un material muy conocido y ya probado.
8. Economía. En términos generales, se pueden decir que el presupuesto de una obra,
el rubro correspondiente al ladrillo no sobrepasa el 5 %.
9. Decorativo. Tienen un alto valor estético y conserva su belleza a través del
tiempo.
10. Durabilidad. Los ladrillo han estado vigentes en todas la épocas y estilos de la
humanidad y se ha hecho excelente arquitectura que aún perduran, demostrando su
comportamiento y durabilidad.
FABRICACION DEL LADRILLO
En la fabricación del ladrillo se tiene las siguientes etapas:
Selección de la materia prima.- consisten en encontrar la arcilla adecuada o en su
caso la adición de algún material que corrija las características de las mismas, o
bien someterlas a meteorización a la intemperie en capas de pequeños espesores
para que sean lavadas y separadas los materiales extraños.
Amasado.- pueden ser industrialmente mediante maquinas por medio de molinos,
de manera de obtener la misma consistencia y que todos sus granos estén húmedos
o sea presente homogeneidad.
Moldeado.- una vez preparada la masa en la máquina, es expulsada a través de una
boquilla o abertura rectangular dando forma a los ladrillos ya sean macizos o
huecos los mismo que dependen de la boquilla y luego son cortados de las
dimensiones requeridas.
Secado.- esta etapa consiste en que las piezas ya moldeadas pierdan humedad por
evaporación puede ser en canchas o en galpones construidos para tal efecto, la
eliminación de la humedad debe ser lenta para evitar que se produzca
agrietamiento o deformaciones.
Cocción.- esta es la etapa más importante ya que es mediante la cual el ladrillo
adquiere consistencia pétrea. Esta cocción se la efectúa mediante hornos a altas
temperaturas.
Características de un buen ladrillo.- las características de un buen ladrillo pueden
ser apreciadas tanto en la fábrica como en la obra y de esta manera poder seleccionar
los adecuados, entre estas características tenemos:
- Poseer masa homogénea
- No presentar grietas, oquedades y eflorescencias.
- Presentar color uniforme
- Tener dimensiones iguales, aristas finas y caras paralelas.
- Sonido metálico a la percusión
- Tener resistencia a la compresión entre 70 a 200 kg/cm2
- Presentar un porcentaje de absorción no mayor al 15 5 después de 24 horas en
inmersión.
USOS
Los usos que se dan a los ladrillo es como muros de cerramiento vertical, en bardas,
muros portantes, en edificios, etc. dependiendo del tipo.
TEJAS CERÁMICAS
Son elementos destinados a la cubierta de techo, por consiguiente deben tener una
terminación casi vitrificada, para permitir el escurrimiento del agua, debe presentar
poca absorción de agua y ser impermeables.
TUBOS CERAMICOS
Son materiales fabricados con arcilla, por lo general su uso es exclusivo en
instalaciones sanitarias o de drenaje para lo cual debe presentar acabados perfectos
e impermeables y en otros casos presentar orificio para permitir el drenaje.
EL VIDRIO
INTRODUCCION
Estamos frente a uno de os materiales más empleados en la construcción, desde
tiempo remotos; efectivamente, esos vidrios han llegado hasta nosotros y análisis de
laboratorio han demostrado su alta inalterabilidad a través del tiempo.
Es indudable que la gran diversidad de materiales se debe a la aplicación de las
distintas propiedades de cada uno y que no es posible contar con un material que las
contenga todas.
Sin embargo, muchos autores citan el vidrio como material óptimo, ya que pueden ser
opacos, translucido o transparente, resiste a todos los agentes atmosféricos y
tratado especificaciones llega a obstaculizar el paso de los rayos infrarrojos y
ultravioleta, dispuesto en capas dobles y triples es aislante térmico y acústico.
Una de sus variedades, conocida como cristal templado es altamente resistente al
impacto. Su peso es reducido a otro materiales y por su propiedad de transparencia
permite incorporar espacios exteriores a espacios interiores de gran efecto
arquitectónico, a la vez que aísla los agente atmosféricos; sus conservación
económicamente es nula y su durabilidad indefinida.
Su conocimiento nos permite prácticamente resolver cualquier problema de diseño y
construcción, sea utilizando en muros, pisos techos y decoración.
Por todas estas consideraciones se empleó en arquitectura contemporánea junto al
hierro y al acero, ha llegado al máximo, pues elevaciones de todo tipo de edificios
presentan a los materiales citados en composiciones de gran belleza y utilidad. Su
empleo ayuda a crear mejores condiciones de vida y de trabajo.
DEFINICIONES
El vidrio es una disolución solida de varios silicatos de calcio, sodio, potasio o
plomo, obtenida por fusión a elevada temperatura, que una vez fría, adquiere el estado
amorfo, duro, transparente, translucido u opaco.
COMPONENTES
La obtención del vidrio se la hace por fusión de silicatos de calcio y sodio y
fundamentalmente como ser mezcla de arena, sulfato y carbono de sodio, dolomita,
caliza, carbón, arsénico y vidrio de desperdicio, también intervienen en menor
cantidad magnesio, manganeso, aluminio y óxido de hierro. Cuando se emplea silicatos
de plomo ya en presencia del cristal.
FABRICACIÓN
La fabricación del vidrio. Tiene tres etapas las cuales las denominamos:
Preparación de las mezclas.
Fusión
Recocido
Preparación de las mezclas.- Consiste en tributar las materias primas que ya
conocemos. Mediante molinos de rulos. Bolas o cilindros. Dosificándolas y
mezclándolas mecánicamente. A la vez que añadiendo pedazos o cerámica para iniciar
la fusión.
Las proporciones de mezcla están en función al tipo de vidrio que se desea obtener.
Fusión.- La fusión se hace en hornos intermitentes de crisoles o continuos. También
de cubeta. La temperatura es elevada hasta 1400°C y luego ase la baja a 1000°C para
obtener no ya la fusión sino una masa pastosa fácilmente manejable para obtener
diversas formas.
Recocido.- El recocido se refiere al proceso por el cual el vidrio debe enfriarse
lentamente. Para evitar tensiones internas. En hornos llamados de túnel en base a
cintas transportadoras y completando un recorrido bastante prolongado, estos hornos
son alimentados por los gases de combustión de fusión. Los vidrios referidos ya a su
elaboración moldeo se clasifican en:
VIDRIOS SOPLADOS
VIDRIOS ESTIRADOS
VIDRIOS COLADOS
VIDRIOS PRENSADOS
OTROS.
VIDRIOS SOPLADOS.- La forma tradicional de fabricación. Se llama así. Porque los
obreros extraen del horno la masa pastosa. Mediante un tubo metálico con boquilla de
goma. De aproximadamente 2.00 m de longitud y 3 mm de diámetro interior “soplado”
logran al otro extremo del tubo una ampolla de vidrio. La cual puede redondearse
sobre un matraz de piedra refractaria o introduciéndola en moldes metálicos o de
madera, al término del soplado se corta. Separando el producto del tubo y se deja
enfriar. Así se fabrican los focos o ampolletas. Las botellas y otros. Modernamente
reemplazan al obrero, máquinas de aire controlado.
VIDRIOS ESTIRADOS.- Logrado mediante el anterior sistema. Una ampolleta de largo
0.60m. 0.80m a 1.20m se cortan los extremos. Quedando un cilindro hueco en sus
extremos. El que es cortado por una generatriz y mediante el horno de túnel es
desenvuelto sobre una superficie lisa y refractaria obteniéndose el vidrio plano.
VIDRIOS COLADOS.- este vidrio es vaciado en estado pastoso Entre dos cilindro que
dejan en su separación el espesor requerido, o vaciado sobre una mesa lisa y
refractaria. Apisonado con un cilindro, hasta logar un espesor o realizar un tallado
sobre la mesa mediante una matriz en el cilindro. Este tipo de vidrios se caracterizan
por tener caras ligeramente facetadas y poco trasparentes. Debido a los cilindros.
VIDRIOS PRENSADOS.- Este vidrio como su nombre lo indica. Es vaciado en moldes y
prensado (sometido a una determinada presión) lo que confiere una gran resistencia.
Pro la cohesión que han recibido sus moléculas. Este vidrio no es cortado por el
diamante. Debiendo en consecuencia moldearse de acuerdo a la forma definitiva que
habrá de tener.
OTROS: Aquí se puede citar la lana de vidrio y el vidrio hilado. Productos de mucha
utilización en la industria moderna.
CLASES Y TERMINOLOGIAS COMERCIAL
Vidrio Simple: Es el empleado corrientemente en ventanas. Mamparas transparentes.
Tienen un espesor de 2mm aproximadamente y un peso de 6 kg/m2.
Vidrio Doble: Cuando necesitamos cubrir espacios de más de 0.60 m en una de las dos
dimensiones s e utiliza el vidrio cuyo espesor esta entre 2.5 y 4 mmm y su peso es de 8
kg/m2.
Vidrio Triple: Cuando se tiene que cubrir dimensionalmente bastante grandes se debe
utilizar el vidrio triple. De características similares al anterior pero con un espesor
de 6mm y un peso de 10 kg/m2. La brillantez que poseen estos vidrios se debe a la
fusión de silicato de calcio y sodio.
Vidrio Esmerilado: Este vidrio cuya característica es dejar pasar solo la luz, ofrece
una o las dos caras opacas de color blanco, esto se consigue sometiendo el vidrio a
una sola solución de ácido fluorhídrico para quitarle el lustre y dándole el
escarchado por la acción de arenas en frote o chorros de arena a presión.
Vidrio Armado: Es un cristal pulido que tiene colocada una malla de alambre, insertada
durante el proceso de fabricación. Su espesor varía entre 6 y 7 mm. Su peso
aproximado es de 17.1 kg/m2
El cristal armado es usado para ventanas. Tabiques. Puestas de edificios públicos,
escuelas, oficinas, negocios y en general donde sea necesaria una visión+ clara y
adecuada protección. La malla le da cohesión al vidrió y en caso de quebrarse no se
caen los fragmentos.
Vidrio catedral: Este vidrió presenta en una de sus caras texturas. Un dibujo definido
o estrías paralelas. Se fabrican blancos o de colores. No son transparentes pero si
translucidos. Son vidrios decorativos.
Vidrio de color: los diversos colores del ladrillo son logrados en base a óxidos
metálicos, así el hierro le confiere un color rojizo el cromo verde. El cadmio
amarillo, etc.
Vidrios templados de seguridad: Se obtiene a partir de cristales y baldosas corrientes,
tras haberlos sometidos a un procedimiento térmico llamado “temple” que le confiere
propiedades especiales. Y otras variedades más.
PROPIEDADES MECÁNICAS
Posee densidad de aproximadamente 2.3 a 2.6 y un peso que varía entre 6 a 12 kg/m2,
resistencia a la tracción de 140 a 200 kg/cm2 y a la compresión de 420 a 840 kg/m
2
resiste muy bien a los agentes atmosféricos y sustancias químicas excepto al ácido
fluorhídrico que lo ataca.
CONDICIONES QUE DEBEN CUMPLIR EL VIDIRO DE CONSTRUCCION
Ser resistentes a los agentes atmosféricos.
Al paso de la luz, no irisarse (no descomponerse en los colores del arco iris)
En su masa no presentar manchas. Burbujas o grietas ni ondulaciones.
Debe presentar caras planas y conservar el paralelismo.
Debe ser transparente. Translucido u opaco. De acuerdo a lo que se requiera.
Sus ángulos deben ser cortados en escudería perfecta.
Resistencia correspondiente al uso que se requiera.
PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS
AGREAGADOS
Si consideramos que 3/4 partes del volumen de un concreto esta constituido por los
agregados no es de extrañarse que la cantidad de los mismos dependerá de la cantidad
de los agregados utilizados. Los agregados no solo llegan a limitar la residencia del
concreto ya que los agregados débiles o blandos no podrán producir concretos
resistentes o blandos no podrán producir concretos resistentes sino también podrán
afectar a sus propiedades como ser la durabilidad y el comportamiento estructural
del concreto. Se creía que os agregados eran un material inerte que se repartía en
todas las pastas de cemento más que todo por razones económicos. Sin embargo no son
inerte sino que sus propiedades mecánicas. Físicas, térmicas y a veces químicas
influyentes en el comportamiento del concreto. Si consideramos que los agregados
son más baratos que el cemento es más económico utilizar la mayor cantidad posible
de estos y la menor de concreto. Los agregados demás proporcionan al concreto una
enorme ventaja térmica dándole mayor estabilidad volumétrica y más durabilidad que
si emplea cemento puro.
CLASIFICACION GENERAL DE LOS AGREGADOS
Los agregados que se utilizan en la fabricación de concreto. Mortero o Hormigón son
de diferentes tamaños desde varios centímetros de sección transversal hasta
partículas de milésimas de milímetro.
El tamaño máximo que se usa en la realidad es variable pero en cualquier mezcla se
incorporan partículas de diversos tamaños. Los agregados según su tamaño se
clasifican en:
Agregados Finos
Agregados Gruesos
Los agregados finos son la arena naturales o producto de la trituración de partículas
mayores cuya sección transversal es de 4.75 mm ósea que pasan por el tamiz N°4. Y
tenemos las arenas gruesas. Medianas y finas.
Los agregados gruesos es el material resultante de la desintegración natural o
desgaste de a roca o que se obtiene mediante la trituración de estas que pueden ser
espiras siderúrgicas o de otros materiales superficiales duros. Que permita tener
partículas de formas o tamaño estable cuya dimensiones son mayores que el tamiz N°4
o 4.77mm.
Numerosos estudios han demostrado que para una resistencia a una compresión o baja
relación agua cemento el tamaño máximo del agregado debe mantenerse en el mínimo
posible.
Los agregados gruesos al ser utilizada en la fabricación de Hormigón deben ser duros.
Resistentes. Durables. No deben ser muy angulares o laminares y estar limpios de
impurezas.
Los agregados a utilizar en la fabricación de Hormigones para elementos
estructurales debe tener el tamaño máximo posible que sea compatible con las
exigencias de puestas en obra o basado de la mezcla esta imponen el tamaño máximo de
agregado grueso a utilizar no excede del menor de los límites siguientes:
1.- Lo 1/4 parte del ancho espesor del ancho o dimensiones mínima de la piezas o
elementos estructural entre encofrados o la tercera parte si se encofra por un solo
lado.
2.- Los 5/6 de la distancia horizontal libre ente barras de refuerzo o entre estas y el
encofrado.
Muestreo.- Si tomamos en cuenta que tenemos que hacer diferentes pruebas para
determinar las propiedades de los materiales a utilizar estas se deben efectuar en
muestras obtenidas del yacimiento, cantera. Lugar de acopio. Se debe realizar un
muestreo adecuado de tal manera que la muestra sea representativa. Cuyos resultados
podrán. Aplicarse confiablemente al conjuro total del material es necesario tomar
ciertas precauciones en la toma de muestra para que los resultados sean aplicables…
- Muestra Parcial.- Sean las muestras que se obtiene de una sola vez de cada lugar
de extracción. Las muestras extraídas del mismo lugar pero de diferentes
profundidades se considera muestras parciales distintas.
- Muestras Compuestas.- Son las que se obtienen mezclando las muestras
parciales.
- Muestras de Ensayo.- Son las muestras sobre las cuales se realizan los ensayos
físicos, mecánicos, químicos y otros. Estas muestras deben ser representativas
de la naturaleza del yacimiento del dispositivo comercial o del lugar de acopio
en obr5a y se debe ser obtenida por personal capacitado, ya que los resultados de
estos ensayos se aplicara al conjunto total y nos darán a información necesaria
para su correcta aplicación. Aceptación o rechazo o adecuación.
FORMA Y TEXTURA DE LAS PARTICULAS.
Además del aspecto petrológico de os agregados son también importantes sus
características externas, especialmente la forma y la textura superficial de las
partículas. Es bastante difícil describir la forma de los cuerpos tridimensionales y
por lo tanto. Es conveniente definir ciertas características geométricas de dichos
cuerpos.
La redondez.- Es la medida el filo o angulosidad relativos de los bordes o esquinas de
una partícula. La redondez está controlada principalmente por la resistencia a la
compresión y a la abrasión de la roca original. Y por la cantidad de desgaste a la que
hayan estado sujetos las partículas.
En el caso de los agregados triturados. la forma de la partícula depende de la
naturaleza de la roca original. El tipo de tritura y sui relación de reducción es decir
de la relación que existe entre el tamaño del agregado con relación a la roca original.
Esfericidad.- Otra forma relacionada con la forma de los agregados es la esfericidad.
que se define como una función de la relación del área superficial de la partícula con
respecto a su volumen. La esfericidad se relaciona con la estratificación y la forma
de ruptura de la roca original y también recibe influencia de los equipos de
trituración. Las partículas con una relación área superficial volumen alta. Son de
especial interés ya que disminuyen la trabajabilidad de la mezcla. Las partículas
alargadas y laminadas son de este tipo y también pueden afectar a la durabilidad del
concreto ya que pueden afectar a la durabilidad del concreto ya que dependen a
orientarse en un solo plano y el agua y las concavidades del aire se acumulan debajo
de estas disminuyendo la sección y resistencia de los instrumentos.
Las cantidades menores a 15 % del peso del agregado grueso de este material son
inconvenientes para su uso.
ADHERENCIA DEL AGREGADO
La adherencia entre el agregado y la pasta de cementos es un factor importante para
la resistencia de los concretos, especialmente la resistencia a la flexión. La
adherencia se debe a que el agregado y la pasta del cemento se entrelazan debido a la
superficie del agregado.
Las partículas de los agregados triturados presentan mejores adherencia por su
superficie rugosa como también aquellas partículas porosas de textura rugosa y
heterogénea presentan buena adherencia que están relacionados con la composición
venereológica. Químicas y las condiciones electrostáticas de la superficie de los
agregados.
CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS
Por lo general losa fregados contiene polvo y cuando estos se encuentran a la
interpedie pueden estar llenos de agua. Poseer una cierta humedad o extra seco a
humedad que contienen de gran importancia conocerla. Ya que nos podría dar
información si el agregado está aportando o restando agua a la mezcla.
La determinación de la humedad de los agregados consiste en someter una muestra de
agregado a un proceso de secado y compactar su masa o peso antes y después. Y
determinar el porcentaje de humedad total.
Los agregados pueden tener algún grado de humedad la cual está directamente
relacionado con a porosidad de as partículas las mismas que dependen del tamaño de
los poros de su permeabilidad y la cantidad de volumen o poros.
Las partículas de los agregados pueden pasar por 4 ESTADOS QUE SON:
TOTALMENTE SECO.- Se logra mediante del secado de la muestra al horno al 110°C
hasta que se logre tener un peso constante.
PARCIALMETE SECO.- Se logra mediante la exposición de los agregados al aire
libre o a la interpedie.
SATURACION SUPERFICIALMENTE SECO.- Es el estado limite que en que los
agregados tienen todos sus poros llenos de agua peros superficialmente quedan
seco. Este estado solo se logra en el laboratorio y en el estado ideal de trabajo
de los agregados ya que en estas condiciones no restan ni aportan agua a la
mezcla.
TOTALMENTE HUMEDO.-Es cuando los agregados tiene sus poros llenos de agua y
además existen la humedad libre en la superficie, también existe la humedad
libre donde esta se refiere a la película superficial de agua que rodea a los
agregados. La humedad libre es igual a la diferencia entre la humedad total y el %
de absorción de los agregados. Cuando la humedad libre es positiva o mayor que
el porcentaje de absorción te dice que el agregado está aportando agua a la
mezcla y cuando es menor al porcentaje de absorción el agregado está restando
agua a la mezcla. Es importante determinar el porcentaje de humedad de los
agregados para relacionarlo con el porcentaje de absorción es su estado de
saturación superficialmente seco para hacer corrección por humedad de la
mezcla.
GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS FINOS Y GRUESOS
Cuando se va a producir concretos los agregados finos y gruesos se mezclan
separadamente por consiguiente es conveniente determinar y controlar la
granulometría de cada uno de ello, la calidad de los concretos u hormigones dependen
básicamente de la propiedades de los agregados especialmente de la granulometría. la
granulometría no es más que la determinación de la distribución de las partículas de
agregados según su tamaño. ósea en sepáralos en diferentes fracciones del mismo
tamaño o de tamaños comprendidos dentro de determinados límites.
Y en hallar el porcentaje que han traído en cada uno de estos. Para realzar el análisis
granulométrico se usan series de tamices normalizados de acurdo al tamaño máximo
del agregado. Es importante determinar la granulometria de los agregados a utilizar
tantos finos como grueso y verificar si esta cumpliendo con sus respectivas
especificaciones. La granulometria nos permite apreciar el grado de ordenamiento o
acomodo que presentan los agregados como la densidad ya que los agregados es la
parte resistente de la mezcla u hormigón.
PESO UNITARIO DE LOS AGREGADOS FINOS Y GRUESOS
Es importante determinar el peso unitario de los agregados finos y gruesos en sus
diferentes estados de suelto y compactados, no es un índice de calidad pero es un
valor útil para el diseño de mezclas y para determinar el grado de compactibilidad
por los volúmenes de huecos entre las partículas. El peso unitario de los agregados
no es más que la relación que existe entre el peso del agregado en estado suelto o
compactado y el volumen del recipiente que lo ocupa, y se lo utiliza en recipientes
normalizados o estándares de acuerdo al tipo de agregado.
MATERIA ORGANICA EN AGREGADOS FINOS (COLORIMETRIA)
La presencia de impurezas orgánicas en un agregado fino puede modificar la reacción
química entre el cemento y el agua alterando el correcto fraguado y endurecimiento
de la mezcla, los agregados finos pueden contener diferentes cantidades de sustancias
orgánicas y cuando presentan grandes cantidades llegan a afectar a las propiedades
del concreto como ser el tiempo de fraguado, resistencia, durabilidad de ahí la
importancia de determinar la materia orgánica, saber cómo afecta y hasta que
cantidad pueden tolerarse, las materias orgánica interfiere la relación química de
hidratación del cemento durante el proceso de fraguado causando un retraso lo cual
ocasiona la dimisión de resistencia y durabilidad pero también pueden afectar a los
materiales de refuerzo, como es el acero ocasionando la corrosión en uno de los
mayores problemas en concreto reforzados produciendo deficiencias en sus
propiedades, por eso es recomendable realizar el ensayo para determinar la cantidad
de materia orgánica que es el ensayo de calorimetría para así tomar decisión sobre si
usar o no el material; para el ensayo de calorimetría se utiliza hidróxido de sodio
mezclado con agua en cantidades estipuladas por normas, sustancia química que
reacciona con el agregado, se utilizan tarjetas o planillas patrón de colores que nos
indica los parámetros aceptables de contenido de materia orgánica, sino se tiene la
plantilla se utiliza acido tánico, para preparar una solución tipo de referencia y
comparar con la solución de hidróxido de sodio observando su coloración.
DESGASTE POR ABRACION DE LOS AGREGADOS GRUESOS POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS
ANGELES
Si tomamos en cuenta que los agregados gruesos son materiales heterogéneos
constituidos por una infinidad de partículas los mismos están conformados por
diferentes minerales en su constitución por consiguiente no todos tienen la misma
resistencia o durabilidad. Es de suma importancia determinar el % de desgaste por
abrasión mediante la Máquina de los Ángeles de los agregados gruesos muy en especial
si estos van a ser utilizados para determinar mezclas de hormigón en carreteras,
pistas, aeropuertos o estructuras que van a estar sujetas a trafico continuo, intenso
y a la acción de grandes cargas, los agregados gruesos deben estar constituido por
partículas resistentes, durable, limpia; presentan buena adherencia y resistencia a
los agentes atmosféricos. Para determinar el porcentaje (%) de desgaste. Se analiza el
agregado granulométricamente de acuerdo a la graduación definida por normas están
en función del tamaño máximo y los pesos referidos en diferente tamices los mismos
que no definan la carga abrasiva que consiste en un determinado número de bolas de
acero que serán introducida al tambor de la máquina de los Ángeles conjuntamente
con la muestra y además definirá el número de revoluciones o vueltas que va a dar el
tambor; una vez terminado el proceso se calcula el porcentaje (%) de desgaste
mediante la fracción retenida en el tamiz #12 con relación al peso de la muestra
original, dependiendo del tipo de estructura las normas definen el porcentaje (%) de
desgaste de acuerdo a los agregados para la fabricación de concreto.
PROCESO
CEMENTO + AGUA (H2O)
HIDRATACION DEL CEMENTO
FRAGUADO
ENDURECIMIENTO
CEMENTO
GENERALIDADES
En términos generales. Un cemento se define como un material con propiedades
adhesivas y cohesivas que le dan la capacidad de unir fragmentos sólidos para formar
un material resistente y durable.
Los cementos hidráulicos; llamados así porque tienen la peculiaridad de desarrollar
sus propiedades (fraguado y endurecimiento) cuando se encuentran en presencia de
agua. En virtud a que experimentan una reacción química con ella.
El cemento constituye entre el 7 y el 15% del volumen total de concreto; es el
componente activo de la mezcla y por tanto influye en todas sus características.
De los componentes del concreto, el cemento hidráulico es el más costoso por unidad
de peso. Sin embargo comparando con otro materiales artificiales. Es poco costoso si
se tiene en cuenta la alta tecnología utilizada en su elaboración y el grado de control
que requiere su elaboración.
Se pueden fabricar diversos tipos de cemento al efectuar algunas variantes en su
composición química. De ahí que se pueden conseguir concreto con características
específicas para obras determinadas. Sin embargos, sea cual sea el tipo de concreto
utilizado. Es muy recomendable llevar el control estricto en sus propiedades para
asegurar uniformidad en la producción del concreto.
MATERIAS PRIMAS Y FABRICACIÓN
El concreto está compuesto por dos materias primas principales: materiales calizos y
materiales arcillosos. Los primeros suministran cal y los segundo sílice y alúmina;
además de estos materiales, el cemento contiene pequeñas cantidades de óxido de
hierro, oxido de magnesio, álcalis y anhídrido sulfúrico.
El cemento se obtiene a partir de materias primas abundantes en la naturaleza. Pero
como es difícil encontrar calizas con la cantidad precisa de arcilla, la industria
recurre a la dosificación artificial de estos insumos en proporciones determinadas,
utilizando para ello dos procesos, por vía seca y por vía húmeda.
El proceso utilizado depende fundamentalmente de factores físicos y económicos. Los
físicos se refieren al estado de las materias primas como por ejemplo la humedad de
la arcilla, caliza, etc.; los económicos se basan principalmente en la mayor o menor de
combustible consumido en las propiedades de elaboración.
A diferencia de lo que ocurre generalmente en otras industrias. Una fábrica de
cemento debe ejecutar la explotación de las materias primas hasta el empacado del
producto final.
A diferencia de lo que ocurre generalmente en la industrias. Una fábrica de cemento
debe ejecutar desde la exploración de las materias primas hasta el empacado del
producto final.
El proceso de producción de cemento se inicia con la extracción de la piedra caliza y
la arcilla de depósito o canteras naturales. Los cuales. Dependiendo de la dureza o
cohesión que presenten los materiales y de la disposición de los mismos, imponen
diferentes sistemas de exploración desde sencillo taladros manuales hasta
complicados sistemas de perforación y voladura.
El proceso de fabricación propiamente dicho se inicia con la trituración. La materia
prima que viene de las canteras en trozos con tamaño que alcanzan los 50 centímetros
y aun metro, se reducida en su trituración en dos o tres etapas, según sus
características y tamaño, hasta trozos cuyo tamaño máximo entre 5 y 10 milímetros.
Se efectúa. Entonces, la pre mezcla de las materias primas (calizas y arcillas) con
miras a que le cemento que habrá de resultar este acorde con estrictas norma de
calidad y tengan la composición adecuada.
La mezcla efectuada en los depósitos de materia prima triturada se lleva,
generalmente por transportadores de banda, a los molinos de crudo que son grandes
cilindros giratorios en los cuales por medio de colas metálicas se continúa la
reducción de tamaño. Iniciada en las trituradores, hasta diámetro del orden de medio
milímetro. La trituración y la molienda de las materias primas pueden efectuarse,
también en una sola etapa, empleando molinos verticales en los cuales por medio de
grandes rodillo se realiza la reducción del tamaño en una sola operación. Esta es la
etapa donde se establece la primera gran diferencia entre los principales sistemas de
producción de cemento: El proceso húmedo y el proceso seco.
En el proceso húmedo la molina de las materias primas ya dosificadas se efectúa con
adición de agua al molino, por lo que el material resultante de los molinos es un lado,
que recibe el nombre de pasta, y que debe ser manejado por tuberías y homogenizados
(como etapa posterior del proceso) en grandes tanques llamados balsas. En los cuales
mediante agitación mecánica se impide la sedimentación.
En la vía seca la dosificación va precedida del secado de los materiales y la molienda
s efectúa sin adición de agua, con lo cual el material que sale de los molinos es un
polvo que se denomina harina, y que se deposita en silos especiales en los cuales se
homogeniza por medio de agitación con aire.
La homogenización pretende que las partículas se distribuyan en masas buscando una
composición lo más uniforme posible del material que pasará el horno.
En el caso del proceso húmedo. In embargo. El agua que había sido agregada para
facilitar las labores de molienda y transporte interno debe ser extraída. Al menos
parcialmente. Antes de pasar a la siguiente etapa del proceso; para tal fin la pasta se
deja sedimentar en grandes tanques (esperadores) y el agua se retira por la parte
superior. En ocasiones este lado aun contiene un exceso de agua. Por lo que se debe
efectuar un proceso adicional de filtración.
La mezcla de materias primas procedente de los silos de homogenización en el proceso
seco. O de balsas en el húmedo esta lista para pasar a la etapa de calcinación.
Esta es la fase más importante del proceso pues es allí donde ocurren las
transformaciones fundamentales que dan origen al cemento y a sus propiedades de
conglomerante hidráulico.
La calcinación se efectúa en hornos rotatorios inclinados. Que son grandes cilindros
de acero, con diámetros entre tres y cinco metros y una longitud que en ocaciones
llega a ser superior a los 150 metros. Que giran lentamente alrededor de su eje y que
están recubiertos interiormente de material refractario. En estos hornos la pasta (o
harina) se deposita en el extremo superior y desciende lentamente. Pasando
sucesivamente por zonas de mayor temperatura, hasta llegar a la zona final donde se
encuentra la llama y donde alcanza la máxima temperatura, uno 1450°C que se logra
quemando algún combustible.
En los hornos de proceso seco. Ya que no es necesario eliminar el agua en exceso se
tiene en el proceso húmedo. Se emplea el aire caliente que sale del horno para iniciar
el calentamiento de las materias primas. Esto se realiza en grandes torres llamadas
pre calentadores, como lo que reduce notablemente el consumo energético que
constituye uno de los mayores costos en la producción de cemento.
En la parte final del horno se produce la fusión de varios de los componentes y se
forman gránulos de uno a tres centímetros de diámetro, que constituyen lo que se
conoce como Clinker.
Para poder utilizar el cemento en todo su poder conglomerante es necesario que se
encuentre en forma de polvo fino, pues solo así puede efectuarse de modo eficiente la
hidratación de sus partículas. Esta finura se obtiene por la molienda de Clinker en
molinos especiales que naturalmente trabajan en seco. En esta etapa se efectúa la
adición de pequeños porcentajes de yeso. Con el fin de controlar el tiempo de
fraguado (endurecimiento) del cemento resultante. En los cementos portland con
puzolana se adiciona en etapa la puzolana.
Se tiene entonces. Que según el tipo de cantidad de los materiales adicionados. Pueden
recibir diferentes denominaciones y ofrecer una amplia gama de propiedades para
distintos usos en la construcción.
COMPOSICIÓN DEL CEMENTO
Las materias primas usadas en la manufactura del cemento portland (cal, sílice,
alúmina y óxido de hierro), interaccionan en el horno hasta alcanzar un estado de
equilibrio químico para formar una serie de productos más complejos.
COMPUESTOS DEL CEMENTO
Estos compuestos han sido llamados “compuesto de Bogue”.
Generalmente la formula química de estos constituyentes se usa en forma abreviada
con el único fin de facilitar su expresión y no utilizar un término complicado.
Los constituyentes C3S y C2S forman del 70 al 80% del cemento portland son los más
estables y los mas contribuyentes a la resistencia del cemento.
El C3S se hidrata más rápidamente que le C2S y por lo tanto contribuye al tiempo de
fraguado y a la resistencia entre las 24 horas y los 7 días, provocando el
endurecimiento normal de la pasta de cemento y su elevada resistencia el séptimo día.
La contribución de la resistencia del C2S toma lugar muy lentamente. Su acción
endurecedora está comprendida en los 7 y 28 días y puede continuar por encima de un
año.
El C3A se hidrata rápidamente y por lo general mucho calor; solamente contribuye a la
resistencia a las primeras 24 horas y es el menos estable de los cuatros principales
componentes del cemento. Además le da al concreto propiedades indeseables. Tales
como cambios volumétricos y baja resistencia a los sulfatos.
El C4AF cumple la función de catalizar y aporta poca residencia al concreto.
TIPO DE CEMENTO
Enumerándolos del I al V: La diferencia en las propiedades en los tipos de cemento
depende de la proporción relativa que ellos poseen de los cuatro componentes
principales.
PROPIEDADES DEL CEMENTO PORTLAND
HIDRATACION Y CALOR DE HIDRATACION
Cuando el cemento se encuentra en presencia de agua, se produce una reacción
química en el cual el cemento desarrolla sus propiedades aglutinantes, es decir en
presencia de agua los compuestos del cemento (C2S, C3S, C3A, y C4 AF) que llegan a
hidratar produciendo una pasta que con el paso del tiempo empieza a fraguar, luego
endurece dando origen a propiedades mecánicas útiles en las aplicaciones
estructurales.
Cuando el agua y el cemento reacciona se generara le hidratación de las partículas
del mismo durante el proceso de fraguado y endurecimiento haciéndose muy
importante en estructura de considerable masa debido a que si no se disipa
rápidamente pueden ocurrir incrementos de temperatura en el concreto produciendo
una rápida evaporización del agua y cambios volumétricos que hacen que el material
se contraya y se produzca un eventual agrietamiento, sin las partículas fueran
grandes la hidratación llega hasta el centro de la misma quedando un núcleo inerte
sin reaccionar. Por consiguiente el rendimiento será menor si el cemento demasiado
fino, la hidratación será más rápida y generara mayor calor de hidratación.
FINURA DEL CEMENTO
La finura del movido del cemento es una característica íntimamente ligada al calor
de hidratación ya que influye decisivamente en la hidratación ya que incluye
decisivamente en la velocidad de las reacciones químicas que tienen lugar durante
el amasado fragua y primer endurecimiento.
Al entrar en contacto con el agua las partículas de cemento empiezan a hidratarse de
la superficie exterior hacia el núcleo, si dicho grano fuera muy grande muy grande
su rendimiento será muy pequeño al quedar en su interior un núcleo prácticamente
inerte si el cemento posee una finura excesiva su refracción y calor de fraguado son
muy altos y resulta perjudicial al mismo tiempo es susceptible al envejecimiento
cuando se almacena troncalmente disminuye su resistencia a aguas agresivas ero al
mismo tiempo la resistencia mecánica aumenta con la finura esto no lleva a una
situación comprendida y o que se requiere es que el cemento debe estar finamente y
no es cesto.
La finura del cemento se determina mediante el uso del tamiz #200 o bien
determinando su superficie especifica por algún método adecuado que puede ser el
Blaine.
Si consideramos en las últimas etapas del proceso de fabricación del cemento se
realiza la molienda con pequeña adición de yeso del Clinker que da como resultado el
cemento en polvo y que la hidratación del cemento comienza en la superficie del
mismo, el área superficial del cemento constituye el material de hidratación, por
consiguiente la velocidad de hidratación depende de la finura de las partículas del
cemento para un desarrollo rápido de su resistencia se refiere un alto grado de
finura.
Por otro lado lograr esta finura constituye un costo elevado, y además mientras más
fino sea el grado de molino de cemento este se lleva al deteriorar más rápidamente
lo que se requiere es que el cemento desarrolle sus propiedades resistentes a las
diferentes edades por razones de cantidad del Clinker más que por el grado de finura
del cemento.
PESO ESPECÍFICO
El peso específico del cemento es la relación entre la masa de una cantidad
determinada y el volumen absoluto lo ocupa esta masa el peso específico del
cemento Portland normal varia, entre 3.10 y 3 .15 (g/cm3) el valor de peso específico
no es un índice de calidad pero si es un valor útil para el diseño de mezcla de
concreto.
El peso específico del cemento se determina mediante el frasco “Le Chatelier” que
nos permite determinar el volumen de la muestra haciendo uso de un líquido que no
reacciona con el cemento que puede ser querosén o diésel.
PESO UNITARIO
El peso unitario no es más que la relación entre el peso de la muestra y el volumen
del recipiente que ocupa y se lo determina en el esto suelto y compactado es un
calor útil para el diseño de mezcla de concreto y no es un indicador de la calidad del
cemento.
MORTERO
En. Construcción. Se llama mortero a la combinación de conglomerantes y agregado
fino. Los más comunes son los de cemento y están compuestos por cemento, agregado
fino y agua. Generalmente. Pero también se utilizan los morteros mixtos o bastardos
utilizando dos o más conglomerantes (cemento y cal o cemento y yeso), se utilizan
para obras de albañilería, como material de agarre, revestimiento de paredes, etc.
HORMIGON
El hormigón, también denominado concreto en algunos países de Iberoamérica, es el
material resultante de la mezcla de cemento (u otro conglomerante) con áridos
(piedra, grava, gravilla y arena) y agua.
El cemento, mezclado con agua, se convierte en una pasta moldeable con propiedades
adherentes, que en pocas horas fragua y se endurece tornándose en un material de
consistencia pétrea.
La principal característica estructural del hormigón es que resiste muy bien los
esfuerzos de compresión, pero no tiene buen comportamiento frente a otros tipos de
esfuerzos (tracción, flexión, cortante, etc.), por este motivo es habitual usarlo
asociado al acero, recibiendo el nombre de hormigón armado, comportándose el
conjunto muy favorable ante las diversas solicitaciones.
Además, para poder modificar algunas de sus características o comportamientos, se
pueden añadir aditivos y adiciones, existiendo una gran variedad de ellos: colorantes,
aceleradores, retardadores de fraguado, fluidificantes, impermeabilizantes, fibras,
etc.
Cuando se proyecta una estructura de hormigón armado se establecieron las
dimensiones de los elementos. El tipo de hormigón los aditivos, y el acero que hay que
colocar en función de los esfuerzos que deberá soportar y de las condiciones
ambientales a que estará expuesto.
Su empleo es habitual en obras de arquitectura e ingeniería. Tales como edificios,
puentes, diques, canales, túneles, etc. Incluso en aquellas edificaciones cuya
estructura principal se realiza en acero, su utilización es imprescindible para
conformar la cimentación.
DOSIFICACIÓN DE HORMIGONES
Generalidades
La compresión de los principios básicos del diseño de los hormigones es tan
importante como la realización de los cálculos.
Solo con una selección adecuada de los materiales y de las características de la
mezcla y una dosificación adecuada, se pueden obtener las propiedades de
trabajabilidad en el hormigón fresco; durabilidad, resistencia y uniformidad en el
hormigón y a la vez económica.
Antes de efectuar una dosificación de hormigón, se pueden seleccionar sus
características en base al uso que se le quiera dar al hormigón, a las condiciones de
exposición, al tamaño y forma de los elementos, a las condiciones de exposición, al
tamaño y forma de los elementos, y las propiedades físicas del hormigón,
principalmente la resistencia que se le quiera dar a la estructura.
Como la mayor parte de las propiedades que se busca obtener en el hormigón
endurecido depende de la calidad de la pasta de cemento, el primer paso para definir
una mezcla de concreto es la selección de relación agua/cemento acorde con la
durabilidad y resistencia requerida.
Las mezclas de hormigón deberán mantenerse lo más sencillamente posibles, debido a
que un número excesivo de ingredientes, a menudo provocan que la mezcla de hormigón
sea difícil de controlar.
FACTORES BASICOS EN EL DISEÑO DE UNA MEXCLA DE CONCRETO
Economía
Facilidad de colocación y consolidación
Velocidad de fraguado
Resistencia
Durabilidad
Impermeabilidad
Peso Unitario
Estabilidad de Volumen
Apariencia adecuada
Estos factores o características requeridas, están determinadas por el uso al que
estará destinado el concreto y por las condiciones esperadas en el momento de su
colocación.
CLASIFICACION GENERAL DEL CONCRETO
El concreto se ha clasificado según su resistencia a la compresión y según su peso
unitario.
CARACTERISTICAS
Resistencia
La resistencia a la compresión especificad a los 28 días, para un tipo individual de
hormigón, es la resistencia que se espera sea igualada o sobrepasada.
La tolerancia promedio debe igualar a la resistencia especificada más una tolerancia
que responde a las variaciones en los materiales; a las variaciones de método de
mezclado. Transporte y colocación del hormigón y las variaciones en la elaboración,
curado y ensayo de las muestras cubicas de hormigón.
Relación agua/cemento
La relación agua/cemento que se elija para el diseño de la mezcla, debe ser el menor
valor requerido para cubrir las consideraciones de exposición de diseño.
Cuando la durabilidad no sea el factor que rija el diseño, la relación agua/cemento
deberá elegirse en base a la resistencia a compresión es la medida para la calidad de
hormigón empleada más universalmente.
A pesar de ser una característica importante, otras propiedades tales como
durabilidad, la permeabilidad y a resistencia al desgaste pueden tener igual o mayor
importancia.
La resistencia de la pasta de cementó en el concreto depende de la cantidad y
calidad de los componentes reactivos y del grado al cual se completa la reacción de
hidratación. El hormigón se vuelve más resistente con el tiempo, siempre y cuando
exista humedad disponible y se tenga una temperatura favorable.
Por lo tanto una resistencia a cualquier edad no es tanto función de la relación
agua/cemento original, como lo es del grado de hidratación que alcance el cemento.
La importancia de un curado puntual y completo se reconoce fácilmente a parir de
este análisis.
La diferencia de resistencia para una relación agua/cemento dad puede ser resultado
de cambios en el tamaño del agregado, granulometria, textura superficial, forma,
resistencia y rigidez: de la diferencia en los dos tipos y fuentes de cemento; del
contenido de aire incluido; de la presencia de aditivos y de la duración del periodo
del curado.
Agregados
Existen características en los agregados que tiene una importante influencia sobre
la proporcionalidad de las mezclas de hormigón, porque afectan la trabajabilidad del
hormigón.
Existen características en los agregados que tienen una importante influencia sobre
la proporcionalidad en el hormigón fresco.
a) La granulometria (Tamaño de partícula y distribución).
b) La naturaleza de las partículas (Forma, porosidad. Textura superficial, finos).
La granulometria es importante para lograr una mezcla económica, porque afecta a
la calidad de hormigón que puede fabricarse con una cantidad determinada de
cemento y agua.
Los tamaños máximos deberán llegar al máximo tamaño práctico en las condiciones
de trabajo. El tamaño máximo que se pueda usar depende del tamaño y la forma del
elemento del hormigón que se vaya a colocar y de a cantidad y distribución del acero
de refuerzo en el mismo.
El tamaño máximo de agregado no debe exceder un quinto de la menor dimensión
entre los lados de los moldajes, ni tres cuartos de la distancia libre entre
armaduras.
Para losas de pavimentos sin esfuerzos el tamaño máximo no debe sobrepasar un
tercio del espesor de la losa. Se puede usar tamaños menores cuando así lo requiera
la disponibilidad o alguna consideración económica.
También es una buena práctica limitar el tamaño del árido a no más de tres cuartos
de la distancia libre entre el esfuerzo y los moldajes.
La cantidad de agua de mezclado que se requiere para producir un metro cubico de
concreto con un revestimiento dado depende del tamaño máximo, forma y cantidad de
agregado grueso.
Los tamaños máximos minimizan el requisito de agua, por lo tanto permiten que le
contenido de agua se reduzca. También un agregado redondeado requiere de menos
agua que un agregado triturado en hormigones de igual revenimiento.
Docilidad
El Hormigón debe ser fabricado siempre para tener una trabajabilidad, consistencia,
y plasticidad adecuada a las condiciones de trabajo.
La trabajabilidad es una medida de lo fácil o difícil que significa colocar consolidar
y darle acabados al hormigón. La consistencia es la facultad del hormigón fresco
para fluir.
La plasticidad determina la facilidad de moldear el hormigón. Si se usa más agregado
en una mezcla de hormigón o si se agrega menos agua, la mezcla se vuelve más rígida
(menos plástica o menos trabajable) y difícil de moldear. No se puede considerar
plásticas a las mezclas muy secas o muy desmoronables ni a las muy aguadas y
fluidas.
La prueba de docilidad en una medida de la consistencia del hormigón. Para
determinadas proporciones de cementos y de agregados sin aditivos, entre ms alta es
a docilidad más agua contiene la mezcla. La docilidad es un indicador de la
trabajabilidad cuando se evalúan mezclas similares. Sin embargo no deben usarse
para comparar mezclas totalmente distintas. Un cambio de docilidad en las
diferentes mezclas de la misma proporción indica un cambio en la consistencia y en
las características de los materiales, en las proporciones de la mezcla, o en el
contenido de agua.
Contenido de Agua
El contenido de agua puede ser afectado por un gran número de factores: tamaño y
forma del agregado, docilidad, relación agua/cemento, contenido de aire¸ contenido
de cemento¸ aditivos y condiciones ambientales. Un mayor contenido de aire y
tamaño de agregado, una reducción en la relación agua/cemento y en la docilidad, los
agregados redondeados, y el uso de aditivos conductores de agua o de ceniza volante
disminuyen la demanda de agua. Por otra parte los aumentos de temperaturas, en los
contenidos de cemento, de docilidad en la relación agua/cemento, de las angulosidad
de los agregados, así como la disminución de la proporción de agregado grueso a fino
elevan la demanda de agua.
Contenido de Cemento
El contenido de cemento se calcula usualmente a partir de la relación agua/cemento
y del contenido de agua elegido, aunque usualmente se incluye en las
especificaciones un contenido mínimo de cemento, además de un contenido de
relación agua/cemento máxima, los requisitos mínimos de cantidad de cemento
sirven para asegurar una durabilidad y acabado satisfactorios, una mayor
resistencia al desgaste en losas, y una mejor apariencias superficial en parámetros
verticales. Esto es importante a pesar de que los requisitos de resistencia se
satisfagan con menores contenidos de cemento.
Para lograr mayor economía. El proporcionamiento debe ser tal que el consumo
requerido de cemento sea mínimo sin que llegue a sacrificar la calidad del hormigón.
Como la calidad depende principalmente de la relación agua/cemento. Se debe
mantener un mínimo en la calidad de agua para reducir la demanda de cemento. Entre
las medidas para minimizar la cantidad de agua y cemento se incluye el uso de:
a. La mezcla más seca o de menor consistencia que sea practica para usar.
b. El tamaño máximo menor de árido que sea posible usar.
c. La relación optima de agregado fino o grueso.
El hormigón experimento un proceso de endurecimiento progresivo que lo transforma
de un material platico en un sólido, producido por un proceso físico-químico
complejo de larga duración.
En estas etapas, las propiedades del hormigón evolucionan con el tiempo,
dependiendo de las características y proporciones de los materiales componentes y
de las condiciones ambientales a que estará expuesto durante su vida útil.
La previsión de las propiedades que posee el hormigón en una etapa determinada de
este proceso de endurecimiento no es posible en la actualidad deducirla a ensayos
que avalúan en forma directa dichas propiedades.
Estas propiedades son:
o DENSIDAD
o RESISTENCIA
o VARIACIONES DE VOLUMEN
PROPIEDADES ELÁSTICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO
Curado
Este proceso es fundamental y de tanta relevancia como dosificación o la fabricación
misma. Parta obtener un buen producto, además es necesario proteger el hormigón
fresco de las condiciones ambientales, especialmente viento y calor.
Análisis Estadístico
Por último se realiza un estudio estadístico sobre los resultados obtenidos al
ensayar a la compresión un determinado número de probetas de prueba, que se
obtienen del amasado de hormigón confeccionado por algún método de dosificación. De
esta forma se puede determinar el nivel de confianza, o sea, el grado de exactitud del
resultado que arrojara dichas dosificación y así calcular la resistencia
característica para la cual se debe dosificar.
Esta resistencia característica se calcula, en el caso de que en el proyecto, se
especifique una resistencia mínima a la compresión en los hormigones.
Dosificación
El objetivo de la dosificación de hormigones es determinar las proporciones en que
deben combinarse los materiales componentes, de manera de obtener las condiciones
previstas para el hormigón.
Para este objeto es básico establecer previamente cuales son las condiciones
esperadas que debe cumplir el hormigón y, tomando en consideración las propiedades
generales en estado fresco y endurecido, determinar las proporciones optimas que las
satisfacen. Estas proporciones son particulares de cada obra o parte de obra. Pero
generalmente corresponden a las que se señalan en el siguiente cuadro:
TIPOS DE CONDICIÓN CARACTERÍSTICAS
RELACIONADAS
PARÁMETROS
CONDICIONANTES
Condiciones de diseño Resistencia Tipos de cemento
Razón agua/cemento
Condiciones de uso en
obra
Docilidad
Fluidez
Consistencia
Características elemento
Dosis de agua
Granulometria
Tamaño máximo
Condiciones de
durabilidad
Condiciones ambientales
Ataques agresivos
Tipo de cemento
Uso aditivos
Dosis mínima cemento
Tabla: Condiciones Esperadas De Un Hormigón
DETERMINACIÓN DE LAS CONDICIONES DE PARTIDA DE LA DOSIFICACIÓN
Las dos primeras de estas condiciones deben ser definidas por el usuario de acuerdo a
las características de la obra Condiciones de uso en obra en base a las siguientes
premisas:
a) Tipos de cemento: Queda definido básicamente pro la existencia de un ambiente que
pueda generar acciones agresivas sobre el hormigón. Eventualmente puede ser
necesario considerar la elección de un cemento alta resistencia elevada que las
que puede otorgar un cemento corriente.
b) Uso de aditivos: Para el uso eventual de aditivos deben considerarse los principios
para su uso.
Métodos de Dosificación
La forma de determinación de las restantes condiciones de partida constituye uno de
los objetos básicos de los métodos de dosificación, lo cual efectúan basándose en
las propiedades generales del hormigón en estado fresco y endurecido, para luego
definir un procedimiento de cálculo de las cantidades de los materiales
componentes. La tecnología de hormigón ha desarrollado numerosos métodos de
dosificación basados en distintos criterios.
ENSAYO DE ASENTAMIENTO
Es el más usado por su simplicidad y rapidez y mide la consistencia o fluidez de una
mezcla fresca de concreto cuyo tamaño máximo de agregado grueso puede ser hasta
de 50.8 mm.
Para hacer esta medición usamos un molde hecho en láminas metálicas en forma de
tronco de cono. El cual tiene las dimensiones indicadas en la figura 1 y que fue
desarrollado por ABRAMS, por la cual se le conoce como cono de ABRAMS. Este ensayo
se encuentra especificado en las normas y se describe brevemente a continuación:
El cono se llena en tres capas. Cada una con aproximada una tercer parte del volumen
total del molde, es decir que a primera capa tendrá una altura aproximada de 7.5 cm.
La segunda llegara hasta los 15.5 cm y en la tercera se apilara el concreto sobre el
molde. Cada capa se apisona 25 veces con una varilla lisa de 16 mm de diámetro y más o
menos 60 cm de longitud, con punta redondead. La introducción de la varilla se debe
hacer uniformemente distribuida en toda la superficie con la finalidad de que la
compactación sea uniforme sobre la sección transversal. Al término de esta operación
se alisara al ras de la superficie con la varilla. Un palustre o cualquier otro
instrumento apropiado.
Inmediatamente después se retira el molde, alzándolo cuidadosamente en dirección
vertical, en un lapso de tiempo de 5 a 10 segundos, sin realizar movimientos circulares
o laterales y sin tocar la mezcla con el molde una vez este se haya separado del
concreto fresco. Al faltarle apoyo, el concreto se asentara (de ahí el nombre del
ensayo).
La diferencia entre la altura del molde y la altura medida sobre el centro original de
la base superior del concreto abatido se llama asentamiento. El rango de valores de
asentamiento para las mezclas plásticas es entre 2.0 cm y 15.0 cm.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA TRABAJABILIDAD
Son mucho y muy diversos los factores que afectan la manejabilidad de una mezcla de
concreto en estado plástico. Este ellos se destacan los siguientes:
Contenido de agua de mezclado
Fluidez de la pasta
Contenido de aire y temperatura
Gradación de los agregados (distribución granulométrica).
Forma y textura superficial de los agregados
Aditivos
Condiciones del cima y condiciones de producción y colocación
Segregación (separación de los materiales que constituyen una mezcla
heterogénea).
Exudación (sagrado. En la cual parte del agua de mezclado tiende a elevarse a
la superficie del concreto recién colocado o durante el proceso de fraguado).
MEDIDA DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
La resistencia a la compresión simple es la característica mecánica principal del
concreto dada la importancia que reviste esta propiedad dentro de una estructura
convencional de concreto reforzado. La forma de expresarla, es de términos de
refuerzo, generalmente en kg/cm2 y con alguna frecuencia en (P.S.I.). La forma de
evaluar la resistencia del concreto, es mediante pruebas mecánicas que pueden ser
destructivas, para lo cual se toman muestras y se hacen especímenes para rotura a
compresión.
ENSAYOS DE CILINDROS
El ensayo de probetas cilíndricas, es el más reconocido para ejecutar pruebas de
resistencia mecánica a la compresión. Los procedimientos relativos de este ensayo
se encuentran especificados en las normas que hace referencia a la confección de los
cilindros y, que se refiere al ensayo de resistencia a compresión.
Una vez que la muestra de concreto ha sido correctamente seleccionada, se procede
de la siguiente manera.
Antes de colocar el concreto en el molde, es necesario aceitar el interior del
cilindro para evitar que el concreto se adhiera al metal, el cilindro se llena en tres
capas de igual altura (10 cm) y cada copa que se está compactando. Sin pasar a la
siguiente. Al final de la compactación se complétale llenado del molde con la mezcla
y se alisa la superficie con la ayuda de un palustre o una regla con un martillo con el
objeto de eliminar las burbujas de aire que se hayan producido adherir al molde
(figura 2) o hayan quedado embebidas en el concreto.
Los cilindros recién confeccionados deben quedar en reposo, en sitios cubierto y
protegido durante 24 horas, luego se les quita el molde cuidadosamente.
Inmediatamente después de remover el molde, el cilindro debe ser sometido a un
proceso de curado en tanques de agua con cal con la finalidad de evitar la evaporación
del agua que contiene el cuerpo de prueba.
En estas condiciones a la compresión del concreto se mide por medio de una prensa
(figura 3), que aplica carga sobre la superficie de cilindro, una falta de planicie de la
superficie puede influir en la reducción de la resistencia del concreto.
Cargas de compresión final: Aquella que ocasiona la rotura de la probeta.
Carga limite proporcional: Es la resistencia que presenta la muestra ensayada
expresada en unidades de fuerza por centímetro cuadrado de área.
Esfuerzo Final: F/A (Carga de compresión final sobre área probeta) N/m2.
Los factores que influyen en la resistencia del concreto son:
Contenido de concreto, relación agua-cemento, contenido de aire. Influencia de los
agregados. Tamaño máximo del agregado grueso. Fraguado del concreto, curado de
concreto y temperatura.
En la práctica, es conocida y aceptada la relación agua-cemento, Como el factor
individual más importante de la resistencia del concreto totalmente compactado.
La función principal de la pasta de cemento (cemento + agua + aire) es proporcional
un alto grado de confinamiento y suministrar resistencia mecánica.
La función principal de los agregados o áridos es proporcionar en conjunto con la
pasta la resistencia mecánica características a la compresión y controlar los
cambios volumétricos de la pasta evitando que se generen agrietamientos por
retracción plástica que puedan afectar la resistencia del concreto.
Aunque no utilizamos aditivos su función consiste en modificar las propiedades del
concreto, por razones de orden económico y las condiciones de trabajo.
Aunque no hay una formula estricta para la proporción de los componentes de
concreto es bueno seguir ciertas proporciones volumétricas.
Hay muchas clases de hormigón. Según el aglutinante o pegante que se use, pero el de
cemento Portland, que a propósito es de los pegantes más baratos y versátiles que
existen, es el único que adquiere las características de la roca en resistencia a la
compresión, duración, impermeabilidad peso unitario, dureza y apariencia entre
muchas.
Como conclusión final, la función de nosotros como Ingenieros Civiles, en una
eventual aplicación referente a las técnicas del concreto, sería la de tratar de
adaptar las tecnologías foráneas a las condiciones técnicas, económicas, financieras
y sociales de nuestro país en busca de optimizar y mejorar las técnicas de su uso en
nuestro medio.
DOSIFICACION
DEF.-Dosificación es la determinación de las cantidades de cada uno de los
componentes del concreto que intervienen en una mezcla, de tal manera económica
trabajable y desarrolle la resistencia para las cuales ha sido diseñada.
DOSIFICACIÓN VOLUMÉTRICA
Calcular la dosificación 1:2:3
Con una relación A/C= 48%, cantidad del material necesario para vaciar un elemento
estructural que tiene las siguientes dimensiones en metros (0.20 ×0.60 × 7.70) si los
pesos específicos y unitarios son los siguientes:
MATERIAL P.E. P.U. UNIDAD DOSIF.
Cemento (Cm) 3,1 1,38 gr/cm 1
Arena (Ar) 2,63 1,78 gr/cm 2
Grava(Gr) 2,6 1,52 gr/cm 3
Agua (Ag) 1 1
1er PASO.- Calculo el Volumen Aparente
2do PASO.- Calculo del Volumen Real
3er PASO.- Calculo de cantidad de material par aun metro cubico (
∑ )
4to PASO.- Cantidad de material para el elemento estructural
Nota: Todo caculo de dosificación se efectuará para un metro cubico de mezcla kg la
misma que posteriormente será multiplicada por el volumen de cada elemento
estructural más el 10% por perdidas en mezclado, manipuleo, vaciado, etc.
V.A. Calculo
Cm 1,38 1 ×1,38
Ar 3,56 2 ×1,78
Gr 4,56 3 ×1,52
Ag 0,6624 0,48 × 1,38
V.R. Calculo
Cm 0,445161 1,38 × 3,1
Ar 1,353612 3,56 × 2,63
Gr 1,753846 4,56 × 2,6
Ag 0,6624 0,6624 × 1
∑ 4,21502
Mat Calculo
Cm 327,421 kg. (1,38 × 4,21502) × 1000
Ar 844,6026 kg. (3,56 × 4,21502) × 1000
Gr 1081,851 kg. (4,56 × 4,21502) × 1000
Ag 157,153 Lt. (0,6624 × 4,21502) × 1000
Mat.Total Calculo
Cm 332,7715 kg. 0,924 × 1,1 × 327,4
Ar 858,4541 kg. 0,924 × 1,1 × 844,6
Gr 1099,593 kg. 0,924 × 1,1 × 1081,8
Ag 159,7303 Lt. 0,924 × 1,1 × 157,2
CLASIFICACIÓN PRO PORCENTAJE DE APORTE
Definición: Coeficiente de aporte (Ca) = relación que existe entre el volumen real y el
volumen aparente.
MATERIAL ESTADO NOTACION CA
Arena Gruesa Húmeda Ah 0,63
Arena Media Húmeda Ah 0,60
Arena Gruesa Seca As 0,67
Arena Media Seca As 0,54
Canto Rodado Húmeda Gr 0,66
Piedra Partida Húmeda Pp 0,51
Cemento Portland Seca Cm 0,47
Tipo de mezcla y porcentaje de agua
Tipo de Mezcla % Agua
Cm + Ah 15
Cm + As 22
Cm + Ah + Gr 10,5
Cm + Ah + Pp 10,5
Por ejemplo anterior calcular la dosificación y cantidad de material tomando en cuanta
lo siguiente:
∑
1er PASO.- Determinar el Volumen Aparente y Volumen Real
2do PASO.- Determinar la cantidad de material
∑
3er PASO.- Determinación cantidad de material
Cm 327,871 Kg.
Ar 0,468387 m3
Gr 0,702581 m3
Ag 0,147542 Lt.
Material Dosificador Ca
Cm 1 0,47
Ar 2 0,63
Gr 3 0,63
Ag 1
Material V.A. V.R. V.A. V.R.
Cm 1 0,47 1 1 × 0,47
Ar 2 1,26 2 2 × 0,63
Gr 3 1,98 3 3 × 0,63
Ag 0,63 0,63 6 × 0,105 1 × 0,63
∑ 6,63 4,34
Cm 0,230415 3,225806 Kg. (1/4,34) × 1400
Ar 0,46082 0,460829 m3 (2/4,34)
Gr 0,691244 0,691244 m3 (3/4,34)
Ag 0,145161 0,145161 Lt. (0,63/4,34)
![[2020] JMSC Civ 221 - DunnCox](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/631555a1c72bc2f2dd04ab32/2020-jmsc-civ-221-dunncox.jpg)
![[2021] JMCA Civ 33 - The Court of Appeal](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/632773925c2c3bbfa8042f02/2021-jmca-civ-33-the-court-of-appeal.jpg)
