Semana N° 1

INTRODUCCIÓN DE MATERIALES DE CONCRETOS

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, abaratandolo y disminuyendo los efectos de la reacción química de la lechada. 

Este material de construcción es el mas 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 este de gran popularidad entre los ingenieros civiles por su pronta disponibilidad en las obras y su bajo costo.

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:

• De resistencias mecánicas 
• De contracción 
• De fisurabilidad. 

DEFINICIÓN:

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 loa áridos, confieren al concreto sus características:

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. 

PRINCIPALES PROPIEDADES DEL CONCRETO:

Podemos mencionar como principales propiedades del concreto fresco:

• Trabajabilidad 
• Consistencia 
• Compacidad 
• Segregación 
• Exudación 
• Contracción 
• Peso unitario 
• Contenido de aire 

En el estado endurecido el concreto presenta las siguientes propiedades:

• Resistencia mecánica 
• Durabilidad 
• Impermeabilidad 
• Estabilidad volumétricaElasticidad 

Las propiedades principales del concreto en estado fresco son:

Trabajabilidad: Es el mayor o menor trabajo que hay que aportar al concreto en estado fresco en los procesos de mezclado, transporte, colocación y compactación. La forma más común para medir la "trabajabilidad" es mediante "la prueba del slump". Los instrumentos que se necesitan son una plancha base, un cono y una varilla de metal. Esta prueba consiste en medir la altura de una masa de concreto luego de ser extraida de un molde en forma de cono. Cuanto mayor sea la altura, el concreto será más trabajable. De la misma manera, cuanto menor sea la altura, el concreto estará muy seco y será poco trabajable 

El primer paso para hacer esta prueba consiste en sacar una muestra de concreto de una determinada tanda de la mezcladora. Con esta muestra se llena el cono mediante tres capas y se chucea con la varilla, 25 veces cada una. Inmediatamente después se nivela el cono, se levanta verticalmente y se le coloca al lado del concreto. Por último, se mide la altura entre el cono y el concreto, colocando la varilla horizontalmente sobre el cono.

Segregación: Ocurre cuando los agregados gruesos, que son más pesados, como la piedra chancada se separan de los demás materiales del concreto. Es importante controlar el exceso de segregación para evitar mezclas de mala calidad. Esto se produce, por ejemplo, cuando se traslada el concreto en buggy por un camino accidentado y de largo recorrido, debido a eso la piedra se segrega, es decir, se asienta en el fondo del buggy.

Exudación: Se origina cuando una parte del agua sale a la superficie del concreto. Es importante controlar la exudación para evitar que la superficie se debilite por sobre-concentración de agua. Esto sucede, por ejemplo, cuando se excede el tiempo de vibrado haciendo que en la superficie se acumule una cantidad de agua mayor a la que normalmente debería exudar.

Contracción: Produce cambios de volumen en el concreto debido a la pérdida de agua por evaporación, causada por las variaciones de humedad y temperatura del medio ambiente. Es importante controlar la contracción porque puede producir problemas de fi suración. Una medida para reducir este problema es cumplir con el curado del concreto.

Por otro lado, las propiedades del concreto en estado endurecido son:

Elasticidad: Es la capacidad de comportarse elásticamente dentro de ciertos límites. Es decir, que una vez deformado puede regresar a su forma original.

Resistencia: Es la capacidad del concreto para soportar las cargas que se le apliquen. Para que éste desarrolle la resistencia indicada en los planos, debe prepararse con cemento y agregados de calidad. Además, debe tener un transporte, colocado, vibrado y curado adecuado.

Hay muchos tipos de concreto, pero para una casa generalmente se usan los siguientes:

a. Concreto Ciclópeo

Este tipo de concreto se usa en los cimientos y en los sobrecimientos:

Cuando se usa en los cimientos, la proporción recomendable es de 1 volumen de cemento por 10 volúmenes de hormigón. Esta proporción se logra usando: 1 bolsa de cemento, con 3 1/3 buggies de hormigón y la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla que permita un buen trabajo.

Adicionalmente, se debe incorporar piedra de zanja en una proporción equivalente a una tercera parte del volumen a vaciar. Las piedras tendrán un diámetro promedio de 25 cm., deben estar limpias y quedar completamente rodeadas de concreto.

Proporción de concreto para f´c=100kg/cm2

Cuando se usa en los sobrecimientos, la proporción recomendable es de 1 volumen de cemento por 8 volúmenes de hormigón. Esta proporción se logra usando: 1 bolsa de cemento, con 2 1/2 buggies de hormigón y la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla pastosa que permita un buen trabajo.

Adicionalmente se debe incorporar piedra de cajón en una proporción equivalente a una cuarta parte del volumen a vaciar. Las piedras tendrán un diámetro promedio de 10 cm, deben estar limpias y quedar completamente rodeadas de concreto.

Proporción de concreto para f´c=100kg/cm2

b. Concreto Simple

El concreto simple se usa para vaciar el falsopiso y contrapiso.

En el falsopiso, la proporción recomendable es de 1 volumen de cemento por 12 volúmenes de hormigón. Esta proporción se logra usando: 1 bolsa de cemento con 4 buggies de hormigón y la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla pastosa que permita un buen trabajo.

Proporción de concreto para falsopiso

En el contrapiso, la proporción recomendable es 1 volumen de cemento por 5

volúmenes de arena gruesa. Esta proporción se logra usando 1 bolsa de cemento con 1 1/2 buggies de arena gruesa y la cantidad de agua necesaria que permita una mezcla pastosa y trabajable.

Proporción de concreto para contrapiso

c. Concreto Armado

Se llama concreto armado a la unión del concreto reforzado con las varillas de acero.

El concreto armado se usa para vaciar las columnas y techos. La proporción

recomendable para lograr una resistencia adecuada para una casa de 2 ó 3 pisos es de 1 volumen de cemento por 3 volúmenes de arena gruesa y 3 volúmenes de piedra chancada. Esta proporción se logra usando: 1 bolsa de cemento con 1 buggy de arena gruesa, 1 buggy de piedra chancada y la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla pastosa que permita un buen trabajo.

La cantidad de agua varía dependiendo del estado de humedad en que se encuentre la arena y la piedra. Si están totalmente secas, para una bolsa de cemento se necesitará 40 litros de agua. Pero si la piedra y la arena están totalmente mojadas, bastará con unos 20 litros.

Proporción de concreto para f ' c=175kg/cm2

Con estas proporciones, la resistencia del concreto al cabo de un mes, debe ser 175 kg/cm2. Esto sólo sucederá si el concreto ha sido debidamente preparado, colocado y mojado durante varios días después de su fraguado.

Consideraciones

Es recomendable utilizar una mezcladora que garantice la completa unión de todos los componentes. El mezclado a mano con lampa no asegura una buena calidad.

Igualmente, es importante compactar el concreto fresco, con una vibradora. Si no se tiene este equipo, habrá que hacerlo mediante un vigoroso chuzado*, utilizando una varilla de fierro y golpeando el encofrado con un martillo.

Finalmente, es importante recalcar, que para que el concreto desarrolle una resistencia adecuada, se requiere mojarlo constantemente por lo menos durante los 7 primeros días.

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

CLASES DE TIPOS

TIPO I: cemento de uso general, no se requiere de propiedades y características especiales normal es el cemento Pórtland destinado a obras de concreto en general, cuando en las mismas no se especifique la utilización de otro tipo.(Edificios, estructuras industriales, conjuntos habitacionales).

TIPO II: Resistente ataque moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberías de drenaje (muros de contención, pilas, presas) de moderada resistencia a los sulfatos, es el cemento Pórtland destinado a obras de concreto en general y obras expuestas a la acción moderada de sulfatos o donde se requiera moderado calor de hidratación, cuando así sea especificado.(Puentes, tuberías de concreto).

TIPO III: Altas resistencias a edades tempranas, a 3 y 7 días Alta resistencia inicial, como cuando se necesita que la estructura de concreto reciba carga lo antes posible.

TIPO IV: Muy bajo calor de hidratación (Presas)

TIPO V: Muy resistente acción de los sulfatos (Plataforma marina) Usado donde se requiera una elevada resistencia a la acción concentrada de los sulfatos (canales, alcantarillas, obras.

OTROS TIPOS:


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 tetracálcic
• 
  
•  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.


PROPIEDADES ESPECIALES

Cuando se solicite, se debe especificar moderada resistencia a los sulfatos o moderado calor de hidratación, o ambos, agregando el sufijo (MS) o (MH), respectivamente, al tipo de cemento indicado en el apartado 5.1.1.

Cuando se solicite por el comprador de alta resistencia a los sulfatos, se debe especificar agregando el sufijo (HS) al tipo de cemento indicado en el apartado 5.1.1.

Cuando se solicite por el comprador se debe especificar bajo calor de hidratación, agregando el sufijo (LH), al tipo de cemento indicado en el apartado 5.1.1 

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 río amarradas y con mezcla de cal y arena lo que se denominaba el calicanto”