cambios volumetricos

5/24/2018 CAMBIOS VOLUMETRICOS

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CAMBIOS

VOLUMTRICOSEN EL CONCRETO


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INTRODUCCIN

El concreto presenta leves cambios devolumen por varias razones y su

comprensin es til para el anlisis de lasestructuras de concreto.

Grandes esfuerzos y roturas pueden serprevenidos o minimizados por el control

de las variables que afectan loscambios de volumen.


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AGRIETAMIENTO

El concreto se contrae y expande con los cambiosde humedad y temperatura, y se deformadependiendo de la carga y de las condiciones deapoyo

El concreto reforzado es un mtodo de grietas yaque al disear con este material se prevn grietaspor esfuerzos de tensin que deben ser transmitidosal acero de refuerzo ya que el concreto es dbilpara ese tipo de esfuerzo.

Todo concreto tiende a agrietarse y no es posibleproducir un concreto completamente libre degrietas, sin embargo, puede ser reducido ycontrolado


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DEFORMACIONES

Cuando se estudian los cambiosvolumtricos se incluyen conceptos como

las deformaciones elsticas que ocurren enel concreto de manera instantneacuando se le aplica carga y la fluencia queocurre bajo carga constante.

Por conveniencia la magnitud de loscambios de volumen son medidos enunidades de longitud y no de volumen(millonsimas o en porcentaje)


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CAMBIOS VOLUMTRICOS

EN ESTADO PLSTICO. En el periodo previo al endurecimiento, cuando el

concreto se encuentra en estado plstico, (1 o 2horas dependiendo de la temperatura y de lahumedad del concreto), se presentan cambiosvolumtricos que generan fisuras.

La mayora de las grietas que aparecen a edadtemprana, aunque son antiestticas, raramenteafectan la integridad estructural o la vida til delconcreto

Algunas causas comunes de grietas tempranas son:a) Por asentamiento plstico

b) Por contraccin Plstica


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ASENTAMIENTO PLSTICO.

Los slidos de la mezcla tienden a asentarse porefecto de la gravedad desplazando elementosmenos densos como el agua y el aire atrapado, el

agua aparece en la superficie como agua deexudacin y el asentamiento continua hasta que elconcreto se endurece.

Cuando hay obstculos como partculas deagregados grandes o acero de refuerzo, puedenobstruir el libre acomodamiento de la mezclaprovocando asentamientos diferenciales y laformacin de grietas en el concreto plstico.


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ASENTAMIENTO PLSTICO.

La presin que ejerce el concreto fresco sobre laformaleta o el suelo hacen que estos se deformen ycausen asentamientos. Igualmente ocurre cuando sefunde concreto con un ligero declive.

Una mezcla hmeda se asentar durante ms tiempo y

en mayor grado que otra de consistencia seca. Es importante una humedad uniforme con el fin de reducir

un asentamiento diferencial.

Cuando se funde sobre una superficie absorbente sedebe humedecer previamente para que el concreto

permanezca plstico durante ms tiempo. La forma de prevenir este fenmeno es proporcionar la

menor humedad posible a la mezcla del concreto ysometerla a una buena compactacin


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GRIETA CAUSADA POR

ASENTAMIENTO OBSTRUIDO.


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CONTRACCIN PLSTICA

Las grietas por contraccin (retraccin) plstica seforman en la superficie del concreto frescoinmediatamente despus de su vaciado y mientras

permanece en estado plstico. Estas grietasaparecen fundamentalmente en las superficieshorizontales.

Cuando altas tasas de evaporacin provocan que lasuperficie del concreto se seque antes de que hayafraguado, es muy probable que ocurra elagrietamiento por contraccin plstica


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POR QU ocurre el

agrietamiento por contraccinplstica? Son causadas por una rpida prdida de agua de la

superficie del concreto antes de que ste hayafraguado.

La condicin crtica -> la tasa o velocidad deevaporacin de la humedad superficial excede latasa de exudacin (sangrado) que sube puedereemplazarla.

Ocurre ms en el clima caliente y seco que el climafro y hmedo.

La rata de evaporacin depende de la temperaturadel aire, de la humedad relativa de la temperaturade la superficie del concreto y de la velocidad delviento


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CONTRACCIN PLSTICA.

Se presentan en superficies horizontales mientras elconcreto an est fresco.

Generan grietas que aparecen despus de que el brillodel agua desaparece de la superficie. Una vez quecomienzan se extienden rpidamente.

Ocurre ms en el clima caliente y seco que el clima fro yhmedo. Su principal razn es la evaporacinextremadamente rpida del agua de la superficie delconcreto, este fenmeno hace que ocurra contraccinen la superficie y aparezcan las fisuras.

La rata de evaporacin depende de la temperatura delaire, de la humedad relativa de la temperatura quetenga la superficie del concreto y de la velocidad delviento sobre la misma, siendo el ms importante lavelocidad del viento.


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El grfico tomado delA.C.I305, provee unmtodo sencillo paraestimar la prdida dehumedad superficialdel concreto por varias

condicionesatmosfricas.

Segn William Lerch dela P.C.A si la tasa deevaporacin seaproxima a 1.0kg/m/hr debentomarse precaucionescontra elagrietamiento.


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Condiciones que generan

alta contraccin plstica Una velocidad del viento

superior a 5 mph (8 km/h)

Una baja humedadrelativa

Altas temperaturasambientales y/o delconcreto

Mezclas de concreto conuna baja exudacin


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CMO minimizar el agrietamientopor contraccin plstica?

1. Utilizar un contenido de agua tan bajo como sea posible.

2. Disminuir la temperatura del concreto en el clima calienteenfriando el agua de mezclado con hielo.

3. Reducir la velocidad del viento mediante la construccinprovisional de barreras.

4. Incrementar la humedad en la superficie del concreto pormedio de cubiertas provisionales durante la colocacin y elacabado.

5. Comenzar a curar el concreto tan pronto como sea posible.

6. Atomice la superficie con un compuesto curador demembrana, o cubra con mantas hmedas y mantngalacontinuamente hmeda como mnimo por 3 das.

7. Considere la utilizacin de fibras sintticas


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GRIETAS CAPILARES O

CUARTEADURAS Durante y despus del proceso de fraguado las

cuarteaduras que aparecen sobre la superficie delconcreto se deben al proceso incorrecto de

consolidacin, acabado y curado Provocando el avance hacia la superficie del agua,

este material hmedo tiene una contraccin desecado mucho mas alta y una resistencia mas bajaque el mortero y concreto. Lo cual hace que aldesecarse la superficie este sujeta a una fuerza de

tensin que es superior a la resistencia a la traccin.


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CAUSAS:

Sobrevibracin

Segregacin del concreto durante lacompactacin.

Excesivo aplanado con llana duranteel acabado.

CONSECUENCIA:

Provoca el avance hacia la superficie delagua, este material hmedo tiene unacontraccin de secado mucho mas alta y

una resistencia mas baja que el mortero yconcreto.

Al desecarse la superficie est sujeta a unafuerza de tensin que es superior a laresistencia a la traccin.


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CAMBIOS VOLUMTRICOS

EN ESTADO ENDURECIDO En este estado los cambios de volumen estn

definidos solamente por incrementos o decrementoscausados por dilatacin y contracciones debidos a

ciclos de temperatura y humedad. Dentro de ellosestn:

Contraccin por secado

Dilatacincontraccin por temperatura

Contraccin por carbonatacin

Reaccin expansiva lcali-agregado


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CONTRACCION POR

SECADO Cuando el concreto es expuesto a suambiente de servicio tiende a alcanzarun equilibrio con ese ambiente.

Si el ambiente es seco, la superficie

expuesta pierde agua por evaporacin.La velocidad de evaporacin dependede la humedad relativa, la temperatura,la relacin a/c y el rea expuesta.

Por el contrario, si el endurecimiento se

efecta en el agua, el concreto sedilata, recuperando gran parte de laperdida de volumen.

Mientras mas rico en cemento es elconcreto mayor es la dilatacin ocontraccin.


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CONTRACCION O DILATACION DELCONCRETO EN FUNCION DEL TIEMPO


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EFECTO DEL CONTENIDO DE AGUADE MEZCLADO EN LA

CONTRACCION POR SECADO

El principal factorque determina lacuanta de la

contraccin final esel contenido deagua de mezcladopor volumen unitariode concreto, de ahel para reducir lacontraccin sereduce el agua demezclado


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GRIETAS POR

CONTRACCIN DE SECADO La contraccin no es un

problema si el concretoest libre para moverse.

Si est restringido, seproducirn esfuerzos detensin que provocarnque el concreto seagriete.


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REDUCIR LA CONTRACCIN

POR SECADO

Varillas y mallas de acero que absorben esfuerzos

de tensin

ACERO DE REFUERZO

Permite mantener el concreto en compresinpara evitar esfuerzos de tensin

PREESFUERZO

En concretos sin refuerzo (pisos y pavimentos).Permite controlar la disposicin de las grietas.

JUNTAS DE CONTRACCIN


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DILATACION-CONTRACCION

POR TEMPERATURA El concreto como la mayora de materias de

construccin, se dilata con los aumentos detemperatura y se contrae cuando esta baja.

Por lo tanto lareduccin o elaumento detemperatura

pueden produciragrietamiento enforma similar a lasprovocadas porel secado.


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CONTRACCIN TRMICA

INICIAL El concreto es un mal conductor trmico,

por ello es posible que en el ncleo setengan temperaturas de 60-80 C

mientras que en la superficie 10-20 C El diferencial de temperatura provocan

esfuerzos de tensin que provocanfisuras.

Este tipo de grietas no son activas por loque pueden sellarse usando materialesrgidos (epxicos, cementosos)


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Fisuras por contraccin

trmica inicial


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CONTRACCIN - TRMICA

NORMALOtro efecto importante de la temperatura es el alabeopor gradiente trmico que depende de la cantidad deenerga radiante absorbida por la superficie deconcreto.


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CONTROL DE

AGRIETAMIENTO El coeficiente de dilatacin trmica del

concreto varia segn el tipo de agregado y lariqueza de la mezcla. Generalmente esta dentro

del margen de 0.007 a 0.011mm por metro /C. Los fenmenos de agrietamiento de

temperatura al igual que los de contraccin porsecado, se controlan con ayuda del acero deesfuerzo para ello el valor del coeficiente de

dilatacin trmica para calculo de tensiones ydeformaciones es de 0.010mm/m/C


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CONTRACCIN POR

CARBONATACIN La pasta de cemento contiene hidrxido de

calcio libre que se produce durante lahidratacin durante las fases Alita Y Belita.

En presencia de agua reacciona con el CO2atmosfrico para producir carbonato de calcioy agua

Este fenmeno genera una disminucin en elvolumen de la pasta de cemento, ocasionandolo que se conoce como contraccin porcarbonatacin alcanzando un mximo de 50%de humedad relativa.


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Contraccin x103


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PROFUNDIDAD DE

CARBONATACIN La profundidad de la carbonatacin

depende de la porosidad de la pasta,

esta no se excede de unos pocosmilmetros y puede causardescascaramientos

En concretos porosos y agrietados, lacarbonatacin puede llegar a alcanzarel acero de refuerzo , esto producirque el acero sea susceptible a lacorrosion


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DEFORMACION ELASTICA

El comportamiento de una estructurabajo carga depende de la relacinesfuerzo-deformacin del material.

El concreto tiene algn grado de

elasticidad y como se utilizaprincipalmente para compresin, sucurva esfuerzo-deformacin es de interspara la deduccin de las ecuaciones

utilizadas para calcular los elementos deconcreto reforzado en una estructura


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CURVA ESFUERZO -

DEFORMACIN Se obtiene mediante mediciones

adecuadas de las deformaciones en losensayos de probetas cilndricas, quedurante el proceso de carga estas seregistran en unidades de fuerza,mientras que las deformaciones enlongitud/longitud.

Los esfuerzo unitarios normales vendrndados en carga/rea.


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CURVA ESFUERZODEFORMACINTPICA

En el eje vertical se grafican los esfuerzos mientras que en elhorizontal las deformaciones unitarias


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ENSAYO PARA DETERMINAR LACURVA ESFUERZO-DEFORMACIN

Deformmetro

Prensa

hidrulica


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CURVAS ESFUERZODEFORMACINPARA DIFERENTES CONCRETOS


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FASES DE LAS CURVAS TIPICAS DEESFUERZO-DEFORMACION PARA

DIFERENTES CONCRETOS Fase o porcin elstica relativamente recta

Fase intermedia en la cual hay un aumento decurvatura hacia la horizontal

Fase final, en la cual la deformacin continuaaumentando al tiempo que la capacidad decarga disminuye. Aqu se observa que losconcretos de menor resistencia son menosquebradizos


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MDULO DE ELASTICIDAD

ELSTICO O SECANTE Es la relacin que

existe entre elesfuerzo y ladeformacinunitaria axial alestar sometido el

concreto aesfuerzos decompresin dentrodelcomportamientoelstico.

Es la pendiente dela secante definidapor dos puntos dela curva delesfuerzo-deformacin,dentro de estazona elstica


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DEFORMMETROS

Son dispositivos que se adaptan a losespecmenes y sirven para medir su deformacinbajo la carga aplicada


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CLCULO DEL MDULO DE

ELASTICIDAD Con el rea del espcimen, las cargas, las lecturas de

deformacin y la longitud de medicin, deben calcularselos esfuerzos y las deformaciones unitariascorrespondientes a cada carga, as como el esfuerzomximo.

Trazar la curva de esfuerzo-deformacin unitaria.

Determinar el esfuerzo S1 en kg/cm2 correspondiente ala deformacin unitaria (e1) de 0.000 050

Determinar el esfuerzo S2 correspondiente al 40% delesfuerzo mximo.

Determinar la deformacin unitaria e2 correspondiente alesfuerzo S2

Calcular el mdulo de elasticidad empleando la frmulasiguiente:

E = (S2- S1) / (e20.000050)


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CLCULO A TRAVS DE

ECUACIONES EMPRICAS


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RELACIN DE POISSON

Es la relacin entrelas deformacionestransversal y

longitudinal al estarsometido elconcreto a esfuerzosde compresindentro del

comportamientoelstico


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CLCULO DEL MDULO DEPOISON


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FLUENCIA

Cuando el concreto es cargado, ladeformacin causada por la carga se puededividir en dos partes: una deformacin que

ocurre inmediatamente (deformacin elstica) yuna deformacin dependiente del tiempo quecomienza inmediatamente pero contina a unatasa decreciente bajo una carga sostenida.

Esta ltima es considerada un aumento de la

deformacin unitaria elstica y es llamadafluencia o flujo bajo carga.


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cambios volumetricos

Documents

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