Subido por Marcelo Velasquez

EL CONCRETO

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CONCRETO CRITERIO ESTRUCTURAL Y COMPORTAMIENTO
El Concreto
Dr. Herwing Zeth López Calvo
FEBRERO 2019
¿Que sabes sobre el concreto?
● El concreto es el material industrializado con mayor
producción de todos los materiales hechos por el
hombre, en mundo, más de 11 millones de toneladas
se consumen cada año.
● Sólo el agua es consumida por los seres humanos
en mayor cantidad.
● México es uno de los principales productores de
cemento y concreto en el mundo con una producción
anual de
37.9 millones de toneladas métricas
(350kg/pc)
● Anualmente se producen un metro cúbico de concreto
por cada persona en la Tierra.
¿Que es el concreto?
¿Que es el concreto?
En el concreto de cemento de portland, la matriz cementante
es una mezcla de cemento de portland y agua, con o sin
adiciones.
El concreto es un material compuesto que consiste
esencialmente de un medio cementante donde se embeben
partículas o los fragmentos de agregados.
Fuente: ACI Manual of concrete practice 2001 Part 1.
Componentes básicos del concreto ordinario
● Cemento
● Agregado fino (Arena)
● Agregado grueso (Grava)
● Agua
Componentes del concreto de alto desempeño
CEMENTO
AIRE
AGUA
CONCRETO
AGREGADOS
ARENA
GRAVA
ADICIONES
MINERALES
NATURALES
ADITIVOS
QUIMICOS
Que es el cemento
• Es un aglutinante de tipo hidráulico que al
endurecer forma una unidad
QUIMICOS
BITUMINOSOS
HIDRÁULICOS
Cemento Portland
• Conglomerante hidráulico que resulta de la pulverización del
Clinker frio, a un grado de finura determinado, al cual se le adicionan
sulfato de calcio, agua y adiciones.
• En concretos ordinarios el cemento constituye del 15 al 40 % del
volumen total del concreto.
• Es el de mayor costo unitario
Proceso de Producción del Cemento
Principales compuestos del cemento
 Silicato tricálcico
C3S
(resistencia)
 Silicato dicálcico
C2S
(resistencia)
 Aluminato tricálcico
C3A
(tiempos de fraguado)
 Ferroaluminato tetracálcico
C3AF (color)
Clasificación de los cementos hidráulicos según la NMXC-414-ONNCCE
Cemento = Contaminación
La producción de cemento es responsable de 7% las emisiones
de CO2 a nivel mundial
1 ton de cemento = 1 ton de CO2
Fuente: Globalchange
CONCRETO &
CALENTAMIENTO GLOBAL
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Impacto_ambiental_de_la_industria_del_cemento
CONCRETO VERDE
Se caracteriza por uso de materiales suplementarios (SMC), utilizados como
reemplazo parcial de cemento en el concreto. Lo cual a mostrado ser una forma
muy efectiva de reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera.
Fuente: Mehta et al. 2001; Malhotra, 1987.
Materiales Cementantes Suplementarios SCM
● Humo de Sílice (Sílica Fume) < 1 μm
● Scoria de Alto Horno (Blast Furnace Slag)
● Puzolanas de origen natural e Industrial
CONCRETO
● Ceniza Volante (Fly-ash) > 1 a 150 μm
PUZOLANICO
Fuente: Herwing López-Calvo, Curso en Materiales Avanzados de Concreto
● Humo de Sílice (Silica Fume) < 1 μm
Fuente: Silica Fume User Manual, SFA, 2005
Herwing López-Calvo, Curso en Materiales Avanzados de Concreto
Materiales suplementarios de origen natural “Puzolanas” para la
producción del concreto sustentable
SCM
Vidrio en Polvo
Cenizas de origen
volcánico
Ceniza de cáscara de
cacahuate
Materiales que pasan a través del tamiz de 75 mm para su posible uso como
aditivos minerales
uso del extracto de nopal como agente modificador de la viscosidad
Fuente: Herwing López-Calvo, Curso en Materiales Avanzados de Concreto
CONCRETOS PUZOLANICOS (CONCRETO VERDE)
Principales características:
● Utilizan adiciones minerales para reducir el uso del cemento hasta en un 56%
● Alta resistencia > 500 -1200 Kg/cm2
● Fácil colocación y compactación
● Mejoramiento de propiedades mecánicas a largo plazo
● Alta resistencia a edades tempranas
● Resistencia al desgaste
● Estabilidad volumétrica
● Durabilidad en ambientes agresivos.
Fuente: Herwing López-Calvo et al. Curso en Materiales Avanzados de Concreto
PUENTE DE LA CONFEDERACION
CARACTERISTICAS GENERALES:
● 12.9 Km. de longitud y 11 de ancho
● Diseño de vida de Servicio de 100 años
● Concreto de 600 k/cm2 a los 91 días
● Total de HPC usado 478,000 m3
● Elevación sobre el nivel del Mar 40 metros
Source: Federal Highway Administration, CANADA (1999)
PUENTE DE LA CONFEDERACION
Source: Federal Highway Administration, CANADA (1999)
Treat Island Maine, USA exposure site.
Fuente: US Army Corps of Engineers - Website: www.wes.army.mil/SL/TREAT_ISL/index.html
Treat Island Maine, USA exposure site.
410 mm
340 mm
Stainless steel
loading
frame
1200 mm
1000 mm
Crack width ~0.25 mm
10mm stainless
steel rebar
Stainless steel
roller system
10 mm rebar
Stainless
steel pin
10mm black
steel rebar
Crack width ~0.25 mm
Fuente: Curso en Materiales Avanzados de Concreto, Herwing Zeth López Calvo
CONCRETO CON AGREGADOS
RECICLADOS
Principales características:
●
Reduce
problemas
de
contaminación
ambiental al usar materiales de demolición
● Reduce gastos de transporte (acarreos), a
menor
consumo
de
combustibles,
menos
producción d eCO2.
● Ahorro de energía, debido a una menor
explotación de canteras y lechos de los ríos
● Menor consumo de materiales renovables.
Fuente: Herwing López-Calvo et al. Curso en Materiales Avanzados de Concreto
CONCRETO PERMEABLE
Principales características:
● Permite la infiltración del agua a través de su estructura
● Permite almacenar agua dentro de su estructura para su disposición
posterior o infiltración al terreno.
● Disminuye los gradientes térmicos y de humedad
● Permite la infiltración del agua en la superficie del pavimento, con la
consecuente disminución del riego de circulación de vehículos en presencia de
la lluvia.
● Disminuye los riesgos por inundaciones
Fuente: Herwing López-Calvo et al. Curso en Materiales Avanzados de Concreto
CONCRETO TRANSLÚCIDO
Principales características:
● Es un concreto 15 veces mas resistente que uno
convencional y se caracteriza por presentar nula
absorción de agua.
● Su peso volumétrico es 30% inferior a uno
convencional.
● Permite el paso de la luz solar, lo que contribuye a
la disminución en el uso de luz artificial, lo que
redunda en un potencial ahorro energético.
Fuente: Herwing López-Calvo et al. Curso en Materiales Avanzados de Concreto
CONCRETO CELULAR
Principales características:
● Es un concreto ligero, con una densidad de 1400 a 1800 kg/m3
● Permite reducir la carga muerta de una estructura, lo que
conlleva a un disminución del tamaño de los elementos
estructurales en una edificación, con el consecuente ahorro en
los materiales .
● Tiene excelentes propiedades de aislamiento térmico, lo que
favorece el ahorro energético, al no requerirse climatización
artificial.
● Proporciona a la estructura una mayor resistencia la fuego
Fuente: Herwing López-Calvo et al. Curso en Materiales Avanzados de Concreto
Materiales
Fuente: Curso en Materiales Avanzados de Concreto, Herwing Zeth López Calvo
EL FUTURO D EL CONCRETO
Concreto de ultra alto desempeño (Ultra-High
Performance Concrete/ Reactive Powder Concrete)
Proceso de mezclado UHPC
1a adición de agua: 2 min
“Breaking-Point”:15 min material segregado a fluido
2a adición de agua: 10 min
Colocación: 25 min
Fuente: Curso en Materiales Avanzados de Concreto, Herwing Zeth López Calvo
Propiedades mecánicas UHPC
Fuente: Curso en Materiales Avanzados de Concreto, Herwing Zeth López Calvo
Concreto de ultra alto desempeño (Ultra-High Performance
Concrete/ Reactive Powder Concrete)
Sunyudo puente peatonal:
Seoul, Korea
Canadian LRT Station, Calgary
Alberta, Canada
Source: Vicenzio E et al. (2005) PCI Journal
PUEDE ENFERMARSE
EL CONCRETO?
PATOLOGIAS DEL CONCRETO
● PERO,
CARBONATACION CO2
REACCION ALAKALI-AGREGADO
ASR
ATAQUE BACTERIOLOGICO
CORROSION DEL ACERO
Fuente: Curso “Procesos de Corrosión”, Facultad de Ingeniería Química, University of New Brunswick
PATOLOGIAS DEL CONCRETO
CARBONATACION CO2
Photo taken from report by THOMAS Concrete
Inspection, April 10, 2008.
Fuente: Curso en Reparación de Estructuras de Concreto, Herwing Zeth López Calvo
PATOLOGIAS DEL CONCRETO
REACCION ALAKALI-AGREGADO ASR
Water
2OH 1 O2  H 2O  2e   2OH 
2
Cathode
Iron
Fe(OH)2
2e-
Fe 2+
Fe  Fe
2
 2e

Anode
Fuente: Curso “Procesos de Corrosión, Facultad de Ingeniería Química, University of New Brunswick
2e-
PATOLOGIAS DEL CONCRETO
CORROSION DEL ACERO
DE REFUERZO EN EL
CONCRETO
varillas de Fibra de Polipropileno
(Fuente: D. Gremmel, Hughes Brothers)
Varillas con recubrimiento epoxico
Fuente: http://www.epoxyinterestgroup.org
Curso en Reparación de Estructuras de Concreto, Herwing Zeth López Calvo
PATOLOGIAS DEL CONCRETO
CORROSION DEL ACERO
Crack
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Concrete
surface
Cl
Cl
Cl
Cl
Anode
CORROSION EN CONCRETO
AGRIETADO
Chloride diffusion
Cl
_
Fe Fe2++ 2e
Fe 2+
FeCl 2
Cl
_
Reinforcing
bar
HCl
Cathode
H2 O + _12 O2 + 2e
_
2OH
O2
O2
OH
OH
e
e
Porous crust
Fe3 O4
Concrete
1a)
2a)
Crack
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Concrete
surface
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Chloride diffusion
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Anode
_
H2 O + _21 O2+ 2e
_
2OH
_
Fe2++ 2e
Fe
Cl
Cathode
O2
O2
OH
OH
e
Reinforcing
bar
e
corrosion
products
Cl
Cl
Fe2 O3 .H2O +2H 2O
Concrete
(rust)
Cl
1b)
2b)
Crack
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Concrete
surface
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Chloride diffusion
Cl
Cl
Cathode
Cl
_
H2 O + _12 O2 + 2e
O2
_
2OH
Cl
Cl
Anode
O2
OH
Fe
_
Fe 2++ 2e
e
General
corrosion
Fe2 O3 .H2O +2H 2O
(rust)
O2
Reinforcing
bar
OH
OH
e
Cl
Cl
Cl
Chloride diffusion
e
Concrete
Cl
Cl
Cl
Fuente: Curso en Reparación de Estructuras de Concreto, Herwing Zeth López Calvo
PATOLOGIAS DEL CONCRETO
Cl
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