Semana 01

Introducción a la Tecnología del Concreto I

El concreto es la mezcla del cemento, agregados inertes (arena y grava) y agua, la cual se endurece después de cierto tiempo formando una piedra artificial. Los elementos activos del concreto son el agua y el cemento de los cuales ocurre una reacción química que después de fraguar alcanza un estado de gran solidez, y los elementos inertes, que son la arena y la grava cuya función es formar el esqueleto de la mezcla, ocupando un gran porcentaje del volumen final del producto, abaratándolo y disminuyendo los efectos de la reacción química de la “lechada”. 

Este material de construcción es el más extensamente utilizado por varias razones, primero, porque posee una gran resistencia a la acción del agua sin sufrir un serio deterioro, además de que puede ser moldeado para dar una gran variedad de formas y tamaños gracias a la trabajabilidad de la mezcla, siendo esta de gran popularidad entre los ingenieros civiles por su pronta disponibilidad en las obras y su bajo costo. 

Durante el proceso de fraguado y de endurecimiento del concreto ocurre un cambio de volumen conocido como contracción por secado y que generalmente se expresan en unidades de longitud en vez de hacerlo en unidades de volumen, debido a la comodidad y fácil manejo de las unidades longitudinales.

El Concreto:

El concreto es el producto resultante de la mezcla de un aglomerante (generalmente cemento, arena, grava o piedra machacada y agua) que al fraguar y endurecer adquiere una resistencia similar a la de las mejores piedras naturales.

El cemento junto a una fracción del agua del concreto componen la parte pura cuyas propiedades dependen de la naturaleza del cemento y de la cantidad de agua utilizada.

Esta pasta pura desempeña un papel activo: envolviendo los granos inertes y rellenando los huecos de los áridos, confieren al concreto sus características:

De resistencias mecánicas.

De contracción.

De fisurabilidad.

COMPONENTES: El concreto está constituido por una mezcla, en proporciones definidas de:Cemento, Agua, Áridos.

Los áridos lo forman arenas, gravas generalmente no mayores de 5 cm; el cemento es de fraguado lento, generalmente Portland. El agua debe estar limpia y exenta de limos y sales. En el concreto, la grava y la arena constituyen el esqueleto, mientras que la pasta que se forma con el cemento, que fragua primero y endurece después, rellena los huecos uniendo y consolidando los granos de los áridos. Al concreto se le puede añadir aditivos para mejorar algunas de sus propiedades.

CUALIDADES DEL CONCRETO FRESCO:

CONSISTENCIA: La facilidad con que un concreto fresco se deforma nos da idea de su consistencia. Los factores más importantes que producen esta deformación son la cantidad de agua de amasado, la granulometría y la forma y tamaño de sus áridos.

DOCILIDAD: La docilidad puede considerarse como la aptitud de un concreto para ser empleado en una obra determinada; para que un concreto tenga docilidad, debe poseer una consistencia y una cohesión adecuada, así, cada obra tiene un concepto de docilidad, según sus medidas y características.

DENSIDAD: Es un factor muy importante a tener en cuenta para la uniformidad del concreto pues el peso varía según la granulometría, y humedad de los áridos, agua de amasado y modificaciones en el asentamiento.

ANTECEDENTES EN EL PERÚ:

La historia del concreto está muy ligada con la historia del cemento, para ser más específicos con el material cementante, que desde tiempos remotos ha servido para dar mayor resistencia, ante los agentes de intemperismo, a la construcción de viviendas, templos, palacios, etc. y por ende a una mayor comodidad social. Por ejemplo en la cultura Egipcia se utilizaba un mortero, mezcla de arena con materia cementosa, para unir bloques y lozas de piedra al elegir sus construcciones.

Pero en el Perú a diferencia de estas culturas y a pesar de los grandes conocimientos incaicos sobre astronomía, trazado y construcción de canales de irrigación, edificaciones de piedra y adobe, etc. “No existen evidencias del empleo de ningún material cementantes este periodo que se caracterizo por un desarrollo notable del empleo de la piedra sin el elementos ligantes de unión entre piezas” 

Los materiales aglomerantes o cementantes en el Perú datan del siglo XVI, en la Colonia, en la que los españoles implantan los conocimientos técnicos europeos a Lima. Y a medida que el auge y la riqueza del virreinato del Perú crecen también lo hacen en gran medida las edificaciones y el ornato de las ciudades, motivando el empleo de materiales y técnicas más elaboradas, como lo indica el siguiente párrafo: 

“…en las construcciones coloniales, generalmente de dos pisos, los cimientos eran de piedra grande de rio amarradas y con mezcla de cal y arena lo que se denominaba el calicanto”

Tipos de Concreto

• Concreto simple 

También se suele referir a él denominándolo simplemente concreto. Es el material obtenido al mezclar cemento portland, agua y áridos de varios tamaños, superiores e inferiores a 5 mm, es decir, con grava y arena. 

• Concreto en masa 

Es el concreto que no contiene en su interior armaduras de acero. Este hormigón solo es apto para resistir esfuerzos de compresión. 

• Concreto armado 

Es el concreto que en su interior tiene armaduras de acero, debidamente calculadas y situadas. Este hormigón es apto para resistir esfuerzos de compresión y tracción. Los esfuerzos de tracción los resisten las armaduras de acero. Es el hormigón más habitual. 

• Concreto pretensado 

Es el concreto que tiene en su interior una armadura de acero especial sometida a tracción.Puede ser pre-tensado si la armadura se ha tensado antes de colocar el hormigón fresco o post-tensado si la armadura se tensa cuando el hormigón ha adquirido su resistencia. 

• Mortero 

Es una mezcla de cemento, agua y arena (árido fino), es decir, un hormigón normal sin árido grueso. 

• Concreto ciclópeo 

Es el concreto que tiene embebidos en su interior grandes piedras de dimensión no inferior a 30 cm. 

• Concreto sin finos 

Es aquel que solo tiene árido grueso, es decir, no tiene arena (árido menor de 5 mm). 

• Concreto aireado o celular 

Se obtiene incorporando a la mezcla aire u otros gases derivados de reacciones químicas, resultando un hormigón baja densidad. 

• Concreto de alta densidad 

Fabricados con áridos de densidades superiores a los habituales (normalmente barita, magnetita, hematita…) El hormigón pesado se utiliza para blindar estructuras y proteger frente a la radiación. 

• Concreto Estructural 

Es recomendado para usarse en construcciones cuya falla estructural podría causar la pérdida elevada de vidas; así como construcciones cuyo funcionamiento es esencial a raíz de una emergencia urbana como hospitales, escuelas, estadios, templos, salas de espectáculos, hoteles, museos, departamentos y todo aquel local que aloje equipo valioso 

• Concreto liviano 

El concreto ligero aquel cuya densidad en estado plástico, no es mayor a 1,900kg/m3. Es decir, posee pesos unitarios por debajo del rango del concreto convencional, entre 2200kg/m3 y 2,400 kg/m3. 

Recomendado especialmente para la construcción de coberturas livianas, aislamientos, rellenos y elementos de amortiguación de impactos. 

• Concreto normal 

Es habitualmente utilizado en elementos estructurales como cimientos, placas o losas, columnas, muros, canales, tanques y pisos. 

• Concreto premezclado 

Concreto producido bajo los parámetros de sostenibilidad: respetuoso y amigable con el medio ambiente y con la sociedad. Un adecuado balance en la eficiencia de recursos a través del ciclo de vida de la estructura. 

• Concreto prefabricado 

Bloques de concreto prefabricados de distintas clases que brindan mayor control de calidad y minimizan el plazo de la construcción de la obra 

• Concreto bombeado 

Se utilizan cuando las condiciones de la obra tienen lugares y zonas en donde el acceso es limitado y se encuentran atestados de materiales y equipo. Casi todas las bombas, grandes y pequeñas, pueden bombear verticalmente hasta una altura de 100 150 ft, de modo que se presta también para la construcción de edificios de muchos pisos. 

• Concreto postensado 

Es aquel concreto al que se somete, después del vertido y fraguado, a esfuerzos de compresión por medio de armaduras activas (cables de acero) montadas dentro de vainas. El empleo de hormigón postesado suele reducirse a estructuras sometidas a grandes cargas y con grandes separaciones entre apoyos, en las cuales la reducción del coste de los materiales compensa el aumento de la complejidad de ejecución.

CEMENTO

La pasta de cemento puede ser definida como el resultado de la reacción química del cemento con el agua durante el proceso de hidratación, comprende cuatro elementos fundamentales: 

• El gel, nombre con el que se denomina al producto resultante de la reacción química e hidratación del cemento. 

• Los poros incluidos en ella. 

• El cemento hidratado, si lo hay. 

• Los cristales de Hidróxido de calcio, o cal libre que pueden haberse formado durante la hidratación del cemento.

Propiedades generales del cemento

• Buena resistencia al ataque químico.
• Resistencia a temperaturas elevadas. Refractario.
• Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo. Conversión interna.
• Se ha de evitar el uso de armaduras. Con el tiempo aumenta la porosidad.
• Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotérmico.

Tipos de cemento:

TIPO I:cemento de uso general, no se requiere de propiedades y características especiales.

TIPO II: Resistente ataque moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberías de drenaje (muros de contención, pilas, presas).

TIPO III: Altas resistencias a edades tempranas, a 3 y 7 días

TIPO IV: Muy bajo calor de hidratación (Presas) 

TIPO V: Muy resistente acción de los sulfatos (Plataforma marina).

Cemento Portland:

El cemento Portland es un conglomerante o cemento hidráulico que cuando se mezcla con áridos, agua y fibras de acero discontinuas y discretas tiene la propiedad de conformar una masa pétrea resistente y duradera denominada hormigón. Es el más usual en la construcción y es utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón (llamado concreto en Hispanoamérica). Como cemento hidráulico tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, al reaccionar químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes. 

Fue inventado en 1824 en Inglaterra por el constructor Joseph Aspdin. El nombre se debe a la semejanza en aspecto con las rocas que se encuentran en la isla de Pórtland, en el condado de Dorset.

Fabricación :

La fabricación del cemento Portland se da en tres fases: 

Preparación de la mezcla de las materias primas: Las materias primas para la producción del portland son minerales que contienen: óxido de calcio (44 %), óxido de silicio (14,5 %), óxido de aluminio (3,5 %), óxidos de hierro (3 %) óxido de manganeso (1,6 %). 

Producción del clinker: Se forma tras calcinar caliza y arcilla a una temperatura que está entre 1350 y 1450 °C 

Se compone aproximadamente de: 

40-60 % de silicato tricálcico, 

20-30 % silicato dicálcico, 

7-14 % aluminato tricálcico, 

5-12 % ferritoaluminato tetracálcico 

Preparación del cemento. El cemento obtenido tiene una composición del tipo: 

64 % óxido de calcio 

21 % óxido de silicio 

5,5 % óxido de aluminio 

4,5 % óxidos de hierro 

2,4 % óxido de magnesio 

1,6 % sulfatos 

1 % otros materiales, entre los cuales principalmente agua.

PRODUCCIÓN DE CEMENTO POR EMPRESA

Las empresas cementeras en Perú, producen los siguientes tipos de cemento:

Cemento Andino S.A.Cemento Portland Tipo I
Cemento Portland Tipo II
Cemento Portland Tipo V
Cemento Portland Puzolánico Tipo I (PM)

Cementos Lima S.A.
Cemento Portland Tipo I; Marca "Sol"
Cemento Portland Tipo IP - Marca "Super Cemento Atlas"

Cementos Pacasmayo S.A.A.Cemento Portland Tipo I
Cemento Portland Tipo II
Cemento Portland Tipo V
Cemento Portland Puzolánico Tipo IP
Cemento Portland MS-ASTM C-1157
Cemento Portland Compuesto Tipo 1Co

Cementos Selva S.A.Cemento Portland Tipo I
Cemento Portland Tipo II
Cemento Portland Tipo V
Cemento Portland Puzolánico Tipo IP
Cemento Portland Compuesto Tipo 1Co

Cemento Sur S.A.Cemento Portland Tipo I - Marca "Rumi"
Cemento Portland Puzolánico Tipo IPM - Marca "Inti"
Cemento Portland Tipo II*
Cemento Portland Tipo V*

Yura S.A.Cemento Portland Tipo I
Cemento Portland Tipo IP
Cemento Portland Tipo IPM

NORMA TÉCNICA NTP 334.090 PERUANA

Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto constituyen requisitos de esta Norma Técnica Peruana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda norma está sujeta a revisión, se recomienda a aquellos que realicen acuerdos en base a ellas, que analicen la conveniencia de usar las

ediciones recientes de las normas citadas seguidamente. El Organismo Peruano de Normalización posee la información de las Normas Técnicas Peruanas en vigencia en todo momento.

La presente NTP se aplica a los siguientes tipos de cemento adicionado que

generalmente son concebidos para el uso indicado.


5.1.1 Cementos Portland adicionados para construcción de concreto en general.

5.1.1.1 Tipo IS: Cemento Portland con escoria de alto horno.

5.1.1.2 Tipo IP: Cemento Portland puzolánico.

5.1.1.3 Tipo IL: cemento Portland – caliza

5.1.1.4 Tipo I(PM): Cemento Portland puzolánico modificado.

5.1.1.5 Tipo IT: Cemento adicionado ternario.

5.1.1.6 Tipo ICo: Cemento Portland compuesto.