Filosofia

PRUEBAS DE CALIDAD EN EL CONCRETO.

Manejabilidad o consistencia

En las pruebas posibles se incluyen:

Prueba del revenimiento por medio de la norma ASTM. El revenimiento en pulgadas registrado en la mezcla indica su manejabilidad.

Pruebas de remoldaje utilizando la mesa de escurrimiento.

Aparato de la bola de kelley.

El primer método es aceptado por la norma ASTM.

Contenido de aire

Siempre es necesaria la medición del contenido de aire en el concreto fresco, especialmente cuando se utilizan agentes inclusores de aire.

Resistencia a la compresión del concreto endurecido

Esto se lleva a cabo cargando cilindros de 6 in de diámetro y 12 in de altura en compresión perpendicular al eje del cilindro.

Resistencia a la flexión de vigas de concreto simple

Esta prueba se desarrolla cargando en tres puntos vigas de concreto simple de dimensiones de 6 in × 6 in × 18 in los cuales tienen de claro tres veces su peralte.

Pruebas de tensión

Propiedades instantáneas o de corta duración. Se realizan estas pruebas cargando el cilindro normal de 6 in X 12 IN en una línea de carga perpendicular a su eje longitudinal, con el cilindro colocado horizontalmente sobre la mesa de la máquina de prueba. La resistencia a la tensión se define como:

P= valor total de la línea de carga registrada por la máquina de prueba

D= diámetro del cilindro

L= altura del cilindro

Los resultados de todas estas pruebas dan al diseñador una medida de la resistencia esperada del concreto diseñado en la estructura construida.

COLOCACIÓN Y CURADO DEL CONCRETO.

Colocación

Estas dependen del tipo de miembro que será colocado: esto es, si es una columna, viga, muro, losa, cimentación, una presa de concreto o una extensión de un concreto previamente colocado y endurecido. Para vigas, columnas y muros, los moldes deberán estar bien lubricados después de haberlos limpiado, y el refuerzo libre de oxido y otros materiales dañinos. En cimentaciones, la tierra deberá compactarse y humedecerse alrededor de 6 in de profundidad para evitar la absorción de la humedad presente en el concreto húmedo. Siempre deberá colocarse el concreto en capas horizontales las cuales se compactaran por medio de vibraciones de alta frecuencia ya sea de tipo sumergido o externo, como el caso lo requiera, a menos que sea colocado por bombeo. Debe tenerse presente que una sobre vibración es dañina debido a que causa la segregación del agregado y el afloramiento del concreto.

Curado

La hidratación del cemento se lleva a cabo con la presencia de humedad a temperaturas arriba de 50°F. A fin de que la reacción química de la hidratación tome lugar, es necesario mantener dicha condición. Si el secado es demasiado rápido, se desarrollan superficies de agrietamiento. Esto vendrá a disminuir la resistencia del concreto debido al agrietamiento así como la falla para lograr una completa hidratación química.

Para buenas condiciones de curado puede utilizar los siguientes métodos:

Riego continuo con agua.

Inundación con agua.

Cubrir el concreto con un yute húmedo, película plástica o papel de curado impermeable.

Uso de compuestos líquidos para curación con membrana para retener la humedad original en el concreto húmedo.

Curado a vapor en el caso de vigas y tuberías precoladas y trabes y pértigas presforzadas. Las temperaturas del curado a vapor son alrededor de 150°F. El tiempo de curado es generalmente de un día, comparado con los cinco o siete días que se necesitan cuando se utilizan los otros métodos.

PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO

Las propiedades mecánicas del concreto endurecido pueden clasificarse como:

Propiedades instantáneas o de corta duración

Propiedades de larga duración

Propiedades instantáneas o de corta duración:

Resistencia a la compresión

Las resistencias a la compresión del concreto pueden llegar a obtenerse hasta de 14,000 psi o más, dependiendo del tipo de mezcla, las propiedades del agregado y el tiempo y calidad del curado. La producción comercial del concreto con agregado ordinario esta en el rango de 300 a 10,000 psi, siendo las resistencias del concreto mas comunes en el rango de 3,000 a 6,000 psi.

La resistencia a la compresión, f_c^´ se basa en cilindros estándar de 6 in por 12 in curados bajo condiciones normales de laboratorios y probados a los 28 días de edad a un tipo de carga especificado. Las especificaciones utilizados en los Estados Unidos son tomados por lo general del ASTM C-39. Debe mencionarse que en estructura real la resistencia del concreto puede no ser la misma del cilindro debido a la diferencia en las condiciones de compactación y curado.

La norma del ACI especifica para una prueba de resistencia el promedio de dos cilindros de la misma muestra de la probada a la misma edad, el cual normalmente es de 28 días. Debido a la frecuencia de la prueba, la norma especifica que el nivel de resistencia de una clase individual de concreto puede considerarse como satisfactoria si (1) el promedio de todos los juegos de tres pruebas de resistencia consecutivas es igual o mayor a la f_c^´ y (2) ninguna prueba individual de resistencia (el promedio de 2 cilindros) cae debajo de la f_c^´ requerida por mas de 500 psi. La resistencia promedio del concreto para la cual deberá diseñarse una mezcla de concreto será mayor de f_c^´ por una cantidad que depende de la uniformidad de producción de la planta.

Debe enfatizarse que la f_c^´ de diseño no será la resistencia promedio de cilindro. El valor de diseño se escogerá de acuerdo con la resistencia mínima de cilindro concebible.

Resistencia a la tensión

La resistencia a la tensión del concreto es relativamente baja. Una buena aproximación para la resistencia a la tensión f_ct^´ es 0.10f_ct^´ < 0.20f_c^´. Es mas difícil medir la resistencia a la tensión que la resistencia a compresión debido a los problemas de agarre con las maquinas de prueba. Existen varios métodos para la prueba de tensión, el método mas utilizado es la prueba de rotura o prueba brasileña.

Para el diseño de miembros sujetos a flexión, se utiliza el valor del modulo de ruptura f_r^´ en lugar de la resistencia de rotura. El modulo de rotura se mide llevando a la falla vigas de concreto simple de 6 〖in〗^2 de sección transversal, con un claro de 18 in y cargadas en sus tercios de claro (ASTM C-78). El modulo de ruptura tiene un valor mayor que la resistencia de rotura. El ACI especifica un valor de 7.5√(f_c^´ ) para el modulo de ruptura del concreto ligero tiene una resistencia a la tensión menor que el concreto de peso normal. En seguida se indican las estipulaciones de la norma para el concreto ligero.

1. Si la resistencia de rotura f_ct^´ se especifica,

f_r= 1.09 f_ct^´ ≤ 7.5√(f_c^´ )

2. Si f_ct^´ no es especificada, utilice un factor de 0.75 para todo concreto ligero y de 0.85 para concreto de arena de peso ligero. Puede realizarse una interpolación lineal para mezclas de arena natural y agregado fino ligero.

Resistencia al cortante

La resistencia al cortante es más difícil de determinar experimentalmente comparada con las pruebas discutidas con anterioridad debido a la dificultad de aislar el cortante de otros esfuerzos. Esta es una de las razones de las grandes diferencias en los valores de la resistencia al cortante mencionados en la literatura, variando desde un 20% de la resistencia a la compresión bajo caja normal hasta un porcentaje bastante mayor del 85% de la resistencia a la compresión en los casos donde exista cortante directo en combinación con la compresión. El de un diseño estructural por resistencia al cortante es importante solamente en casos muy raros, ya que los esfuerzos cortantes se limitan siempre a valores bajos a fin de proteger al concreto de una falla por tensión diagonal.

Propiedades de larga duración

Curva esfuerzo-deformación

El conocimiento de la relación esfuerzo-deformación del concreto es esencial para el desarrollo de todos los términos y procedimientos de análisis y diseño en las estructuras del concreto. (a) Se muestra una curva típica de esfuerzo-deformación obtenida de pruebas utilizando especímenes cilíndricos de concreto cargados en compresión uniaxial por varios minutos. La primera parte de la curva, hasta cerca del 40% de la resistencia última f_c^´ puede en esencia considerarse lineal para todos los casos prácticos. Después de aproximadamente el 70% del esfuerzo de falla, el material pierde una parte importante de rigidez, con esto aumenta la curvatura del diagrama. Bajo la carga ultima, se pueden observar con mucha facilidad grietas paralelas a la dirección de la carga, y la mayoría de los cilindros de concreto (excepto aquellos con resistencias muy bajas) fallan en forma repentina inmediatamente después de esto. (b) muestra las curvas de esfuerzo-deformación para concreto de varias resistencias reportadas por la Asociación del Cemento Portland (PCA). Puede observarse que (1) cuanto mas baja sea la resistencia del concreto, mayor será la deformación de la falla; (2) la longitud de la parte relativamente lineal inicial se incrementa con el aumento en la resistencia a la compresión del concreto, y (3) existe una reducción aparente en la ductilidad con la resistencia incrementada.

Modulo de elasticidad

Debido a que la curva esfuerzo-deformación es curvilínea a una etapa muy temprana de su historia de carga, el modulo de elasticidad de Young se aplica únicamente a la tangente de la

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