Concreto Pruebas e introducción al diseño de mezclas 1 Semestre: Enero – Junio 2016 Revisión: Enero 2015 Concreto • Mezcla de agregados y pasta. La pasta constituida a base de cemento portland, que al reaccionar con agua endurece y aglutina los agregados. • Por las ventajas que ofrece es el material más utilizado en el mundo por la industria de la construcción: Economía Versatilidad En su diseño Procesos constructivos En su colocación 2 Durabilidad Pruebas al concreto Dependiendo de su aplicación, las pruebas para la caracterización de sus propiedades están orientadas a: • Verificar/controlar su consistencia. • Asegurar su uniformidad (estabilidad). • Asegurar el cumplimiento de propiedades mecánicas, elásticas y de durabilidad. DISEÑO Proporcionar al concreto las características apropiadas para el proyecto. 3 ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD Verificar/controlar dichas propiedades. Pruebas al concreto ¿Qué es lo que miden las pruebas? 4 A De desempeño Evalúan el cumplimiento de propiedades clave para el desarrollo correcto del concreto. B Mecánicas Miden la capacidad de resistencias mecánicas (cargas). C De durabilidad Miden la capacidad de soportar ataques de agentes externos e internos. D Otras Sirven para estimar comportamientos. o predecir Pruebas al concreto • Las pruebas pueden requerirse en las diferentes etapas de la vida del concreto. 5 1 En estado fresco 2 Durante el fraguado 3 En estado endurecido 4 Cuando ya esta en servicio Clasificación 4 IN SITU 3 END 2 FRA 1 FRE A - DES 6 • CONSISTENCIA • AIRE • MASA UNITARIA • TEMPERATURA • T. FRAGUADO • M. ELASTICIDAD • R. POISSON • P. CARGA B - MEC • REOLOGÍA C - DUR • AIRE • RENDIMIENTO • TEMPERATURA • UNIFORMIDAD • RETRACCIÓN P. N. A. • RET. AUTÓGENA • COMPRESIÓN • M.R. • TCD • IMPACTO • RAA • R. SULFATOS • RET. SECADO • CARBONATACIÓ N • ABRASIÓN • CORROSIÓN • CONT. HUMEDAD • CAPO • P.CARGA D - OTRA • ULTRASONIDO • ALCALI AGREG. • MADUREZ • CORAZONES • M. REBOTE Pruebas básicas 1. Consistencia (Vebe, Revenimiento, Extensibilidad). 2. Contenido de aire. 3. Temperatura. 4. Masa Unitaria (rendimiento). 5. Tiempos de fraguado. 6. Resistencia a compresión. 7. Resistencia a flexión (Módulo de ruptura). 7 • Dentro de las pruebas básicas, las determinadas en estado fresco son de gran importancia ya que nos permiten conocer las características criticas del concreto, fundamentales para un desempeño adecuado durante su vida útil. • Cuando se controla el concreto mediante pruebas o no se sabe interpretar sus resultados, las consecuencias se hacen evidentes : Agrietamientos 8 Panales de abeja Segregación • En concretos sin plastificantes, es una propiedad relacionada directamente con la trabajabilidad, "propiedad que determina el esfuerzo requerido para manipular una cantidad de mezcla de concreto fresco con la mínima pérdida de homogeneidad" (ASTM C 125). 9 RÍGIDO movilidad relativa o habilidad de fluir" (ASTM C 125). PLÁSTICO • Puede definirse como "la FLUIDO Consistencia Consistencia VeBe VENTAJAS •Especial para concretos rígidos, muy rígidos y extremadamente secos. (Rev < 25 mm) •Estandarizado (ASTM C 1170) DESVENTAJAS •Requiere suministro eléctrico. •Equipo pesado (aprox. 95 kg). •Para TMA menores a 50.0 mm. 10 Factor de compactación VENTAJAS •Estandarizado en Europa (BS EN 12350-4). •Sencilla, relativamente rápida. DESVENTAJAS •Poco difundido fuera de Europa. •Solamente para concretos plásticos Revenimiento > 15 mm 11 Revenimiento VENTAJAS • Uso común. • Estandarizado (ASTM C 143 / NMX C 156). • Práctico, rápido y económico. • Incluida en certificación ACI DESVENTAJAS •El rango de aplicación solo cubre a concretos plásticos. 15 mm < Revenimiento > 230 mm •Para TMA menores a 37.5 mm. 12 Revenimiento 13 Extensibilidad VENTAJAS • Práctica, rápida y económica. • Especial para concretos autocompactables. • Estandarizado (ASTM C 1611, EN12350) • Longitud y/o Tiempo DESVENTAJAS •Poco difundido en México. •No aplica en concretos no fluidos (Rev < 230 mm). •Requiere conocimientos especiales respecto al comportamiento observado. 14 Esfera de Kelly VENTAJAS • Práctica, rápida y de fácil limpieza. • Estandarizado en '92 (ASTM C 30) • Según estudios, con menor variación que "revenimiento". • Para TMA de cualquier tamaño. DESVENTAJAS •Método descontinuado en '99. •Requiere una superficie nivelada de concreto. •No aplica para concretos muy rígidos o muy fluidos. 15 Consistencias-comparación 16 Consistencia Revenimiento (mm) VeBe (s) F. C. (%) Muy seca -- 32 - 18 -- Muy rígida -- 18 - 10 0.70 Rígida 0 - 25 10 - 5 0.75 Rígidaplástica 25 - 75 5-3 0.85 Plástica 75 - 125 3-0 0.90 Fluida 125 - 190 -- 0.95 •Presión Tipo A y Tipo B •Volumétrico •Gravimétrico* 17 PRESIÓN (A/B) VOLUMÉTRICO •Existen varios métodos para determinar el contenido de aire en una mezcla de concreto: GRAVIMÉTRICO Contenido de aire Presión Tipo B VENTAJAS • Práctica. • Estandarizado (ASTM C 231, NMX C 157) • Incluida en certificación ACI. DESVENTAJAS •No aplica para concretos con agregado relativamente ligero. •No aplica para TMA mayores a 40 mm (requiere cribado en húmedo). •Requiere determinar un factor de corrección del agregado. 18 Volumétrico VENTAJAS • Para cualquier tipo de concreto (ligeros/densos). • Estandarizado (ASTM C 173) • Incluida en certificación ACI. • El factor de corrección (por alcohol) ya esta dado en tablas. DESVENTAJAS •Prueba pesada. •Equipo delicado. •No aplica para TMA mayores a 25 mm (requiere cribado en húmedo). 19 Masa Unitaria •La masa unitaria (densidad/ peso volumétrico) del concreto en estado fresco, es un parámetro que nos sirve para el control de las mezclas de concreto, no directamente como un indicador de su calidad, sino para tener un control en su dosificación. 20 Masa Unitaria VENTAJAS • Práctica. • Estandarizado (ASTM C 138) • Incluida en certificación ACI. • Permite conocer el rendimiento, contenido de aire (gravimétrico), consumo de cemento. DESVENTAJAS •Requiere de báscula. •Los recipientes se vuelven menos prácticos conforme aumenta el TMA. 21 Temperatura •La temperatura es uno de los indicadores más importantes, por que a través de ésta podemos tomar decisiones importantes respecto a: •La hidratación del cemento •Los cuidados del concreto en climas extremos •Los tiempos de fraguado •Concretos especiales 22 Temperatura VENTAJAS • No requiere preparación de especímenes (puede medirse en la cimbra). • Rápida. • Estandarizado (ASTM C 1064, NMX C 435) • Incluida en certificación ACI. DESVENTAJAS •Poco difundida y parámetro raramente especificado en México. •Equipo delicado. 23 •Básicamente todos los métodos miden la ganancia de resistencia a la penetración respecto al tiempo transcurrido desde el contacto del cemento con el agua. 24 PASTAS MORTEROS •Existen diversos métodos para determinar el tiempo de fraguado, ya sea en pasta, morteros o concretos hechos con cemento Portland. CONCRETO Tiempo de fraguado Vicat Modificado (morteros/grouts) •Definido como: “El proceso debido a las reacciones químicas que inician justo después de la adición del agua de mezclado y que resulta en un desarrollo gradual de la rigidez en una mezcla cementante” (ASTM C 125). •Conocer este parámetro nos ayuda a identificar la etapa en la que se encuentra el concreto (manipulable, fraguando o endureciendo) 25 Tiempo de fraguado VENTAJAS • Existen equipos de laboratorio y de campo. • Estandarizado (ASTM C 403) DESVENTAJAS •Requiere análisis de mínimos cuadrados para establecer una ecuación. •Dependiendo del concreto, puede ser una prueba muy rápida o muy lenta. •Requiere cribar concreto. 26 Revenimiento 27 Extensibilidad VENTAJAS • Práctica, rápida y económica. • Especial para concretos autocompactables. • Estandarizado (ASTM C 1611, EN12350) • Longitud y/o Tiempo DESVENTAJAS •Poco difundido en México. •No aplica en concretos no fluidos (Rev < 230 mm). •Requiere conocimientos especiales respecto al comportamiento observado. 28 Esfera de Kelly VENTAJAS • Práctica, rápida y de fácil limpieza. • Estandarizado en '92 (ASTM C 30) • Según estudios, con menor variación que "revenimiento". • Para TMA de cualquier tamaño. DESVENTAJAS •Método descontinuado en '99. •Requiere una superficie nivelada de concreto. •No aplica para concretos muy rígidos o muy fluidos. 29 Consistencias-comparación 30 Consistencia Revenimiento (mm) VeBe (s) F. C. (%) Muy seca -- 32 - 18 -- Muy rígida -- 18 - 10 0.70 Rígida 0 - 25 10 - 5 0.75 Rígidaplástica 25 - 75 5-3 0.85 Plástica 75 - 125 3-0 0.90 Fluida 125 - 190 -- 0.95 •Presión Tipo A y Tipo B •Volumétrico •Gravimétrico* 31 PRESIÓN (A/B) VOLUMÉTRICO •Existen varios métodos para determinar el contenido de aire en una mezcla de concreto: GRAVIMÉTRICO Contenido de aire Presión Tipo B VENTAJAS • Práctica. • Estandarizado (ASTM C 231, NMX C 157) • Incluida en certificación ACI. DESVENTAJAS •No aplica para concretos con agregado relativamente ligero. •No aplica para TMA mayores a 40 mm (requiere cribado en húmedo). •Requiere determinar un factor de corrección del agregado. 32 Volumétrico VENTAJAS • Para cualquier tipo de concreto (ligeros/densos). • Estandarizado (ASTM C 173) • Incluida en certificación ACI. • El factor de corrección (por alcohol) ya esta dado en tablas. DESVENTAJAS •Prueba pesada. •Equipo delicado. •No aplica para TMA mayores a 25 mm (requiere cribado en húmedo). 33 Masa Unitaria •La masa unitaria (densidad/ peso volumétrico) del concreto en estado fresco, es un parámetro que nos sirve para el control de las mezclas de concreto, no directamente como un indicador de su calidad, sino para tener un control en su dosificación. 34 Masa Unitaria VENTAJAS • Práctica. • Estandarizado (ASTM C 138) • Incluida en certificación ACI. • Permite conocer el rendimiento, contenido de aire (gravimétrico), consumo de cemento. DESVENTAJAS •Requiere de báscula. •Los recipientes se vuelven menos prácticos conforme aumenta el TMA. 35 Temperatura •La temperatura es uno de los indicadores más importantes, por que a través de ésta podemos tomar decisiones importantes respecto a: •La hidratación del cemento •Los cuidados del concreto en climas extremos •Los tiempos de fraguado •Concretos especiales 36 Temperatura VENTAJAS • No requiere preparación de especímenes (puede medirse en la cimbra). • Rápida. • Estandarizado (ASTM C 1064, NMX C 435) • Incluida en certificación ACI. DESVENTAJAS •Poco difundida y parámetro raramente especificado en México. •Equipo delicado. 37 •Básicamente todos los métodos miden la ganancia de resistencia a la penetración respecto al tiempo transcurrido desde el contacto del cemento con el agua. 38 PASTAS MORTEROS •Existen diversos métodos para determinar el tiempo de fraguado, ya sea en pasta, morteros o concretos hechos con cemento Portland. CONCRETO Tiempo de fraguado Vicat Modificado (morteros/grouts) •Definido como: “El proceso debido a las reacciones químicas que inician justo después de la adición del agua de mezclado y que resulta en un desarrollo gradual de la rigidez en una mezcla cementante” (ASTM C 125). •Conocer este parámetro nos ayuda a identificar la etapa en la que se encuentra el concreto (manipulable, fraguando o endureciendo) 39 Tiempo de fraguado VENTAJAS • Existen equipos de laboratorio y de campo. • Estandarizado (ASTM C 403) DESVENTAJAS •Requiere análisis de mínimos cuadrados para establecer una ecuación. •Dependiendo del concreto, puede ser una prueba muy rápida o muy lenta. •Requiere cribar concreto. 40
