Tecnologia del Concreto y el Acero

Vista previa del material en texto

Fundamentos del Concreto
Composición del Concretop
Reducción del Contenido de AguaReducción del Contenido de Agua
• Aumento de la resistencia
• Baja la permeabilidad.
• Mejora la durabilidad.
• Reducción de la 
t ió ( t ió )contracción (retracción) 
por secado y de la 
fisuración.fisuración.
• Menores cambios de 
volumen causado por el p
mojado y el secado
Trabajabilidad
E l i d d d l
Trabajabilidad
Es la propiedad del 
concreto fresco que
d t idetermina sus
características de 
t b j l f ilid dtrabajo, o sea, la facilidad
de mezclado, colocación, 
t ió b dcompactación y acabado. 
Factores que Afectan
la Trabajabilidad
• Método y duración del• Método y duración del 
transporte.
• Cantidad y características de losCantidad y características de los
materiales cementantes.
• Consistencia del concreto
(asentamiento).
• Granulometría, forma y textura
superficial del agregadosuperficial del agregado
• Aire incluido.
• Contenido de aguaContenido de agua.
• Temperatura del concreto y del 
ambiente.
• Aditivos.
Efecto de la Temperatura de Colocación
sobre el Asentamiento
Sección Transversal del Concreto EndurecidoSección Transversal del Concreto Endurecido
Concreto con grava
redondeada de silicioredondeada de silicio
Concreto con agregado
l á t it dcalcáreo triturado
SangradoSangrado
Consolidación
Efecto de los Vacíos 
sobre  las propiedades Consolidación sobre  las propiedades del Concreto 
Endurecido
Efecto del Curado sobre el 
Curado
Desarrollo de la Resistencia
Tiempo
Temperatura
Humedad
Resistencia a CompresiónResistencia a Compresión
se expresa en kg/cm2 MPa o lb/pulg.2 
a una edad de 28 días.
El concreto de uso generalEl concreto de uso general 
200 a 400 kg/cm2
20 a 40 MPa
(3000 to 6000 lb/pulg.2)
Concreto de alta resistencia, por p
definición 
700 kg/cm2 o más 
70 MP á70 MPa o más 
(10000 lb/pulg.2 o más)
Relaciones — a/mc y  a/c/ y /
Relación agua-material cementante (a/mc)Relación agua material cementante (a/mc)
relación entre la masa de agua y la masa de los materiales 
cementantes en el concreto, expresada como un número 
decimal. Es el agua de la mezcla, excluyéndose el agua absorbida 
por el agregado. 
Relación agua-cemento (a/c)g
relación entre la masa de agua y la masa de cemento en 
l t d ú d i lel concreto, expresada como un número decimal. 
Variaciones Típicas de Resistencia 
l l /para las Relaciones a/c
Aproximaciones de las Resistencias 
del Concreto
• Resistencia a Compresión ( ƒc′ )
7 días — 75% de los 28 días7 días 75% de los 28 días
56 y 90 días       — 10% ‐ 15% > 28 días 
• Resistencia a la Flexión ( Módulo de Ruptura)
densidad normal    — 8% ‐ 12% de la ƒc′
• Resistencia a la Tensión (Tracción) 
tensión directa — 8% ‐12% de la ƒ ′tensión directa                    8%  12% de la ƒc
cortante o cisallamiento — 8% ‐14% de la ƒc′
E y Masa Volumétrica.E y Masa Volumétrica.
Módulo de Elasticidad ( E )
concreto normal — 140,000 a 420,000kg/cm2
14,000 a 41,000 MPa
(2 a 6 million lb/pulg 2)(2 a 6 million lb/pulg. )
Masa Volumétrica
– concreto normal — 2200 a 2400 kg/m3 
(137 a 150 lb/ft3)
– concreto reforzado — 2400 kg/m3 concreto reforzado  2400 kg/m
(150 lb/pies3)
– concreto aislante ligero — 240 kg/m3            
(15 lb/pies3)( /p )
– concreto pesado — hasta 6000 kg/m3                           
(375 lb/pies3)  
(blindaje contra radiación y contrapesos)( j y p )
E t id d / P bilid dEstanquidad / Permeabilidad
• Estanquidad
— es la habilidad del concreto en retener eles la habilidad del concreto en retener el 
agua sin escurrimiento o escape visible. 
Permeabilidad• Permeabilidad
— es la cantidad de agua que migra a través 
del concreto, mientras que el agua está bajo 
presión o es la capacidad del cocnreto de 
resistir a la penetración del agua o de otras 
sustancias (líquidos, gases o iones).( q g )
Especímenes Sometidos a  150 Ciclos p
de Congelación‐Deshielo
• Sin aire incluido
• Alta relación agua‐
cemento
Con aire incluido 
Baja relación agua-
tcemento
i id d Ál li A d ( AA)Reactividad Álcali‐Agregado (RAA)
Es la reacción entre los constituyentes 
minerales activos de algunosminerales activos de algunos 
agregados y los hidróxidos alcalinos de 
sodio y potasio y el hidróxido de calciosodio y potasio y el hidróxido de calcio 
en el concreto. 
– Reacción álcali‐sílice (RAS) 
– Reacción álcali‐carbonato (RAC )Reacción álcali carbonato (RAC )
ÁReactividad Álcali‐Sílice (RAS)
• Control de la RAS con:
– Ceniza Volante
– Escoria
A ill l i d– Arcilla calcinada
– Cementos Adicionados
Lí it d l t id d• Límite del contenido de 
álcalis en el concreto
• Ensayos de eficiencia• Ensayos de eficiencia
Corrosión del Acero debido a la 
Carbonatación
At d S lf tAtaque de Sulfatos
• Usar baja relaciónUsar baja relación 
a/c 
• Usar cementos• Usar cementos 
resistentes a los 
sulfatossulfatos
Vigas de Concreto después de Siete Años
de Exposición a un Suelo Mojado Rico en p j
Sulfatos
Concreto Expuesto al Agua del MarConcreto Expuesto al Agua del Mar
Depósitos de Etringita 
Secundaria en un Vacío
Cementos Portland, Combinados y 
Ot C t Hid á liOtros Cementos Hidráulicos
Cerca de 7000 años
un piso de concreto descubierto durante la construcción 
de una carretera en Yiftah El en Galilea, Israel. 
El cemento portland fue patentado por primera 
vez en 1824vez en 1824 .
Semejante con la caliza 
natural de la cantera de la 
isla de Portland en el 
Canal de la Mancha.
El Primer Cemento Portland
EE.UU. 1871— Coplay, Pensilvania
Canadá        1889 —Hull, Quebec
Latino AméricaLatino América
1888 en Brasil  1897 en Guatemala 
1898 C b 1903 Mé i1898 en Cuba 1903 en México 
1907 en Venezuela  1908 en Chile 
1909 en Colombia 1912 en Uruguay1909 en Colombia  1912 en Uruguay 
1916 en Perú  1919 en Argentina
1923 en Ecuador 1926 en Paraguay1923 en Ecuador 1926 en Paraguay
1928 en Bolivia  1936 en Puerto Rico 
1941 en Nicaragua   1949 en El Salvadorg
Ecuador 1923Ecuador,  1923
Ciudad: Guayaquil
Fabrica: Industrias y ConstruccionesFabrica: Industrias y Construcciones
Producción: 3.000 toneladas anuales
Marca: “Cóndor”
Ecuador,  2008
Producción: 5´000.000 toneladas anuales.
Materia Prima • CalcioMateria Prima Calcio
• Sílice
Alú i• Alúmina
• Hierro
Fuentes de materia prima para fabricación de cemento portland
Calcio Hierro Sílice Alúmina Sulfato
Desechos  Polvo de humo  Silicato de calcio Mineral de 
aluminio
Anhidrita
industriales
Aragonita
Calcita
de horno de 
fundición
Arcilla
Roca calcárea
Arcilla
Ceniza volante
aluminio
Bauxita
Roca calcárea
A ill
Sulfato de 
calcio
Yeso
Polvo del horno 
de cemento
Roca calcárea
Mineral de 
hierro
Costras de 
Greda
Caliza
Loes
Arcilla
Escoria de cobre
Ceniza volante
G d
Creta
Arcilla
Greda
laminado
Lavaduras de 
mineral
Marga
Lavaduras de 
mineral 
C it
Greda
Granodiorita
Caliza
LGreda
Caliza
Mármol
Cenizas de pirita
Esquisto
Cuarcita
Ceniza de cáscara de 
arroz
Arena
Loes
Lavaduras de 
mineral
EsquistoMarga
Coquilla
Esquisto
Arena
Arenisca
Esquisto
Escoria
Esquisto
Escoria
Estaurolita
Escoria
BasaltoEscoria
Producción de Cemento PortlandProducción de Cemento Portland
1 La roca se reduce primero hasta un tamaño de 1251. La roca se reduce primero hasta un tamaño de 125 
mm (5 pulg.) y después a un tamaño de 20 mm (3/4 
pulg ) luego se almacenapulg.), luego se almacena.
2a. Las materias primas se muelen hasta que se vuelvan polvo y se 
las mezcla.las mezcla.
2b. Las materias primas se muelen, se mezclan con el agua para 
formar una lechada y se mezclan 
Molino de bolas
3. La calcinación transforma químicamente las materias primas 
en el clínker de cemento
4. Se muele el clínker junto con el yeso para convertirlos en 
cemento portland y se lo despacha
Torres de precalentamiento y silos de almacenamientoTorres de precalentamiento y silos de almacenamiento
AlmacenamientoAlmacenamiento 
Almacenamiento 
Cantera
Yeso
Clinker
YesoTipos de CementoTipos de Cemento
I Normal
IA Normal con aire incluido
II Moderada resistencia a los sulfatos
IIA Moderada resistencia a los sulfatos con 
aire incluido
III Alta resistencia inicial
l i i i i i l i i l idIIIA Alta resistencia inicial con aire incluido
IV Bajo calor de hidratación
V Alta resistencia a los s lfatosV Alta resistencia a los sulfatos
ASTM C 150 (AASHTO M 85)( )
ll d l hid iòDesarrollo de la hidrataciòn
Vicat
Gillmore
Vicat
Consistencia del MorteroConsistencia del Mortero
ASTM C 230ASTM C 230ASTM C 230 ASTM C 230 
ASTM C 1437 ASTM C 1437 
AASHTO M 152AASHTO M 152AASHTO M 152AASHTO M 152
Mesa deMesa de FluidezFluidezMesa de Mesa de FluidezFluidez
Cubos de morteroCubos de mortero
ASTM CASTM C 109 (AASHTO T 106) 109 (AASHTO T 106) 
Masa Específica del CementoMasa Específica del Cemento
FrascoFrasco de Le de Le ChatelierChatelier
(ASTM C(ASTM C 188 or AASHTO T 133) 188 or AASHTO T 133) (( ))
PicnómetroPicnómetro de de HelioHelio
Masa UnitariaMasa Unitaria
33 33830 kg/m830 kg/m3 3 (52 lb/pie(52 lb/pie33))
1650 kg/m1650 kg/m3 3 (103 lb/pie(103 lb/pie33))1650 kg/m1650 kg/m (103 lb/pie(103 lb/pie ))
Transporte del 
Cemento
Producción de cemento en EcuadorProducción de cemento en Ecuador
EMPRESA PLANTA UBICACIÓN
Cerro Blanco GuayaquilHOLCIM ECUADOR S. A. Cerro BlancoSan Rafael
Guayaquil
Latacunga
LAFARGE CEMENTOS S. A. Otavalo
INDUSTRIAS GUAPÁN S. A. Guapán Azogues 
CEMENTO CHIMBORAZO C A San Juan Chico RiobambaCEMENTO CHIMBORAZO C. A. San Juan Chico Riobamba
100% t i l í• 100% cemento gris que se consume en el país,
• Cemento Portland IP, Norma INEN 490 (ASTM C 595) , mayor comercialización,
• Cementos puros tipo I y II así como por desempeño HE , bajo pedido,
• Cemento blanco y especiales se importan• Cemento blanco y especiales se importan.
A Ñ O
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Población Habitantes 12.299.120 12.479.924 12.660.728 12.842.578 13.026.891 13.215.089 13.408.270 13.605.485
C d t T l d 2 765 093 3 117 831 3 275 063 3 217 290 3 492 607 3 715 501 4 140 824 4 443 509
UNIDADCONCEPTO
A Ñ O
Consumo de cemento Toneladas 2.765.093 3.117.831 3.275.063 3.217.290 3.492.607 3.715.501 4.140.824 4.443.509
Consumo Per Cápita Kg/habitante 225 250 259 251 268 281 309 327
CRECIMIENTO DEL CONSUMO A PARTIR DEL AÑO 2000
350 
4.500.000 
5.000.000 
CRECIMIENTO DEL CONSUMO A PARTIR DEL AÑO 2000
300 
2.500.000 
3.000.000 
3.500.000 
4.000.000 
a
b
it
a
n
te
e
la
d
a
s
200
250 
0
500.000 
1.000.000 
1.500.000 
2.000.000 
K
g
/h
a
T
o
n
e
200 0 
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Cemento Per Cápita
ARIDOS
Agregado Fino
• Arena y/o piedra
Agregado Fino
Arena y/o piedra 
triturada
• < 5 mm (0.2 pulg.)
• Contenido de 
agregado fino g g
normalmente del 35% 
al 45% por masa o 
volumen total del 
agregado
Agregado GruesoAgregado Grueso
• Grava y piedra 
trituradatriturada
• ≥ 5 mm (0.2 pulg.) 
• NormalmenteNormalmente 
entre 9.5 y 37.5 
mm (3/8 y 1½ 
pulg.) 
Cuarzo (SiO2)
Basalt (MgO, CaO, SiO2)
Calcite CaCO3
Kaolins (Al2Si2O5(OH)4)
Calcite CaCO3
Agregado de Peso Normal ASTM C 33
Pi d t it d
Grava
Piedra triturada
Arena
Produce concreto de peso normal: 2200 a 
2400 kg/m3 (140 a 150 lb/pies3)2400 kg/m3 (140 a 150 lb/pies3)
Agregado Ligero (1) ASTM C 330
Pizarra (shale) Expandida
Escoria de carbòn
Arcilla Expandida
Produce concreto estructural ligero: 1350 a 
1850 kg/m3 (90 a 120 lb/pies3)
Agregado Ligero (2)
i dPiedra pomez
Perlite
Vermiculite
Produce concreto aislante ligero : 250 a 
1450 k / 3 (15 t 90 lb/ i 3)1450 kg/m3 (15 to 90 lb/pie3)
Agregado Pesado ASTM C 637, C 638 (Blindaje para radiación)g g
BariteLimonitaMagnetita
P d t d d h t 6400Produce concreto pesado de hasta 6400 
kg/m3 (400 lb/pies3)
Agregado Fino. Características GeneralesAgregado Fino. Características Generales
G l t íGranulometría
A d Fi C t í ti G lAgregado Fino. Características Generales
A d Fi C t í ti G lAgregado Fino. Características Generales
I á iImpurezas orgánicas.
Resistencia a la disgregación por inmersión en sulfatos. 
Agregado Grueso. Características Generales
Nominal size = tamaño máximo nominal
– Tamaño máximo nominal = En las especificaciones o en– Tamaño máximo nominal = En las especificaciones o en 
la descripción del árido, es la abertura más pequeña de tamiz a 
través de la cual se permite que pase la totalidad del árido.
El tamiz del tamaño máximo nominal puede 
t d l 5% l 15%retener del 5% al 15% 
Granulometría
Es la distribución del tamaño de las 
partículas de un agregado que separtículas de un agregado, que se 
determina a través del análisis de los 
tamices (cedazos, cribas o mallas).
A d fi 7 t iAgregado fino― 7 tamices 
normalizados con aberturas 
de 150 μm a 9.5 mm (No. 
00 3/8 l )100 a 3/8 pulg.)
Agregado grueso― 13 tamicesAgregado grueso  13 tamices 
normalizados con aberturas 
de 1.18 mm a 100 mm (0.046 
pulg a 4 pulg )pulg. a 4 pulg.)
Reducción de Vacíos
1 2 3
Volúmenes iguales de agregados: 1 y 2 
tamaños uniformes y 3 combinación de 1 y 
2 El nivel del liquido representa los vacios2. El nivel del liquido representa los vacios.
ASTM C 125
Módulo de Finura (MF)( )
Granulometría Combinada
Masa volumétrica y vaciosMasa volumétrica y vacios
ASTM C 29
ASTM C1252 : Contenido de vacios suelto del agregado fino
Masa volumétrica.
Agregado para concreto de g g p
peso normal 1200 a 1750 
kg/m3 (75 a 110 lb/pie3).g/ ( /p )
VaciosVacios.
30% a 45% en el agregado grueso.
40% 50% l d fi40% a 50% en el agregado fino.
Masa Específica, Masa Especifica Relativa y Absorción 
(G d d E ífi D id d R l ti D id d)
ASTM C 127
ASTM C 128(Gravedad Específica, Densidad Relativa, Densidad)
M E ifi R l ti
ASTM C 128 
Masa Especifica Relativa.
Agregados naturales 2.4 a 2.9
M E ifi (D id d)Masa Especifica (Densidad).
Masa Especifica Relativa x Densidad Agua
Densidad Agua =1000 kg/m3 (62.4 lb/pie3).
Agregados naturales 2400 a 2900 kg/m3 (150 a 181Agregados naturales 2400 a 2900 kg/m (150 a 181 
lb/pie3).
Humedad Superficial y Contenido de Agua
ASTM C 70: Humedad Superficial en el agregado fino.
ASTM C 566 
Contenido de humedad SSS (absorciòn)
Agregado grueso 0 2% ‐ 4%Agregado grueso  0.2% ‐ 4%
Agregado fino  0.2% ‐ 2%
Contenido de Agua libreg
Agregado grueso  0.5% ‐ 2%
Agregado fino  2% ‐ 6%g g
Hinchamiento del Arena
Resistencia a Congelación y Deshielo ASTM C 666 ‐ AASHTO T 161ASTM C 88 – AASHTO T 104g y ASTM C 88 – AASHTO T 104 
Fisuración tipo DFisuración tipo D
Abrasión y Resistencia al 
Derrapamiento ASTM C 131
ASTM C 535 
Resistencia baja a la abrasión baja puede aumentar
la cantidad de finos en el hormigón durante la
mezcla, y por lo tanto, aumenta la necesidad de, y p ,
agua y requieren un ajuste en w/c .
Resistencia y Contracciòn ASTM C 170Resistencia y Contracciòn
R i i l iò d l d i d 2
ASTM C 170
Resistencia a la tensiòn de los agregados varia de  2 a 
15 MPa, y la Resistencia a la compresiòn de 65 a 270 
MPaMPa.
Por lo general los agregados, con alta absorción puede 
tener gran contracción en el secado. g
Baja contracciòn Alta contracciònBaja contracciòn Alta contracciòn
Cuarzo, Feldespato, Calizas,
Dolomitas y Granitos.
Arenisca, Pizarra, Hornblenda.
Resistencia a acidos y otras sustancias corrosivasy
S l i id ( H 6 0) t l t l i d l t
ACI 515.1R
Soluciones acidas (pH < 6.0) atacan los componenets e calcio de la pasta
de cemento, la velocidad de ataque depende de la acides de la
soluciòn. Agregados siliceos no pueden ser atacados por soluciones
acidas sin embargo los agregados calcaleros a menudo reaccionan conacidas, sin embargo los agregados calcaleros a menudo reaccionan con
los acidos resultantes de la reducciòn de acidez.
Resistencia al fuego y Propiedades Tèrmicas
• Los agregados ligeros son más resistencia al fuego que los agregados de
peso normal debido a sus propiedades aislantes.p p p
• Hormigón que contiene agregado grueso calcáreos funcionamejor bajo la
exposición al fuego que agregados silíceos (granito o cuarzo)exposición al fuego que agregados silíceos (granito o cuarzo).
Materiales Potencialmente Perjudiciales
Agua Adiciones MineralesAgua, Adiciones Minerales 
y Aditivosy Aditivos
Marlon Valarezo A.
mfvalarezo@utpl edu ecmfvalarezo@utpl.edu.ec
Agua de amasadoAgua de amasado
ddy curadoy curado
El aguaEl aguaEl agua El agua 
para la confección de hormigonespara la confección de hormigones
•• Indispensable para la hidratación del cementoIndispensable para la hidratación del cemento
d f d l d d ( l d dd f d l d d ( l d d•• Se adiciona para conferir docilidad (plasticidad y Se adiciona para conferir docilidad (plasticidad y 
ciertos niveles de cohesión en el hormigón fresco): es ciertos niveles de cohesión en el hormigón fresco): es 
elel agua de amasadoagua de amasadoel el agua de amasadoagua de amasado
•• De esa agua de amasado el cemento va tomando la De esa agua de amasado el cemento va tomando la 
que necesita para su hidrataciónque necesita para su hidrataciónque necesita para su hidrataciónque necesita para su hidratación
•• En general, la cantidad de agua de amasado es En general, la cantidad de agua de amasado es 
superior a la que el cemento necesita parasuperior a la que el cemento necesita parasuperior a la que el cemento necesita para superior a la que el cemento necesita para 
hidratarse. El exceso es lo que genera la hidratarse. El exceso es lo que genera la 
porosidad capilarporosidad capilar
agua de amasadoagua de amasado
agua de amasadoagua de amasado
agua de amasadoagua de amasado
agua de amasadoagua de amasado
agua de amasadoagua de amasado
agua de amasadoagua de amasado
El aguaEl aguaEl agua El agua 
para la confección de hormigonespara la confección de hormigones
•• En la mayoría de los ambientes, el agua de amasado En la mayoría de los ambientes, el agua de amasado 
puede perderse por evaporación antes de que la puede perderse por evaporación antes de que la p p p p qp p p p q
hidratación del cemento alcance un nivel conveniente hidratación del cemento alcance un nivel conveniente 
(especialmente en las capas superficiales)(especialmente en las capas superficiales)
•• Para lograr que continúe puede aportarse agua Para lograr que continúe puede aportarse agua 
regando la superficie: es el regando la superficie: es el agua de curadoagua de curado
•• El agua de curado no genera porosidad capilar; al El agua de curado no genera porosidad capilar; al 
contrario, hace que disminuya puesto que permite contrario, hace que disminuya puesto que permite 
la formación de hidratos que van rellenando lasla formación de hidratos que van rellenando lasla formación de hidratos que van rellenando las la formación de hidratos que van rellenando las 
cavidades capilares que ocupaba el aguacavidades capilares que ocupaba el agua
agua de curadoagua de curado
agua de curadoagua de curado
El aguaEl aguaEl agua El agua 
para la confección de hormigonespara la confección de hormigones
•• Todas las aguas poseen sustancias disueltas, en Todas las aguas poseen sustancias disueltas, en 
mayor o menor medida, pero sólo algunas de ellas mayor o menor medida, pero sólo algunas de ellas 
d í f l d d d ll d ld í f l d d d ll d lpodrían afectar el adecuado desarrollo de la podrían afectar el adecuado desarrollo de la 
hidratación del cementohidratación del cemento
•• No deben afectar por igual en el amasado que en el No deben afectar por igual en el amasado que en el 
curado, pero no se suele hacer distincióncurado, pero no se suele hacer distinción
•• Las normativas de todos los países, establecen límites Las normativas de todos los países, establecen límites 
para las distintas sustancias que pueden contener las para las distintas sustancias que pueden contener las 
aguas a las que cabe recurrir para confeccionaraguas a las que cabe recurrir para confeccionaraguas a las que cabe recurrir para confeccionar aguas a las que cabe recurrir para confeccionar 
hormigones, es decir, para el agua de amasado y hormigones, es decir, para el agua de amasado y 
curado, sin distinguir entre amasado y curadocurado, sin distinguir entre amasado y curado
Análisis Típicos de Agua, ppm
Sustancia química Agua de 
abastecimiento
Agua de mar
Sílice (SiO2)  0 a 25 —
Hierro (Fe) 0 a 0.2 —
Calcio (Ca) 1 a 100 50 a 480
Magnesio (Mg) 0 a 30 260 a 1410 
Sodio (Na) 1 a 225 2190 a 12,200
Potasio (K) 0 a 20 70 a 550
Bi b t (HCO ) 4 550Bicarbonato (HCO3) 4 a 550 —
Sulfato (SO4) 2 a 125 580 a 2810
Cloruro (Cl) 1 a 300 3960 a 20 000Cloruro (Cl) 1 a 300 3960 a 20,000
Nitrato (NO3) 0 a 2 —
Total de sólidos disueltos 20 to 1000 35,000Total de sólidos disueltos 20 to 1000 35,000
Exponente de hidrógeno, pHExponente de hidrógeno, pHp g , pp g , p
Medida de la acidezMedida de la acidez
AmasadoAmasado
Anomalías en el fraguado y en el Anomalías en el fraguado y en el 
endurecimientoendurecimientoendurecimientoendurecimiento
CuradoCurado
Solubilización de la capa superficialSolubilización de la capa superficial
Aguas residuales, carbónicas, pantanosas,Aguas residuales, carbónicas, pantanosas,
relacionadas con piritas o escorias de lignitosrelacionadas con piritas o escorias de lignitos
Generalmente no son las de mar ni las que hanGeneralmente no son las de mar ni las que han
discurrido en contacto con rocas calcáreasdiscurrido en contacto con rocas calcáreas
relacionadas con piritas o escorias de lignitos,...relacionadas con piritas o escorias de lignitos,...
discurrido en contacto con rocas calcáreasdiscurrido en contacto con rocas calcáreas
Sustancias disueltasSustancias disueltas
Sales contenidas en el aguaSales contenidas en el agua
Residuo secoResiduo secoResiduo secoResiduo seco
AmasadoAmasado
Anomalías en el fraguado y en el Anomalías en el fraguado y en el g yg y
endurecimientoendurecimiento
CuradoCurado
Microfisuraciones en la capa superficialMicrofisuraciones en la capa superficialMicrofisuraciones en la capa superficialMicrofisuraciones en la capa superficial
Aguas de pozos próximos a terrenos salinos, Aguas de pozos próximos a terrenos salinos, g p p ,g p p ,
aguas de mar o de filtraciones del mar,...aguas de mar o de filtraciones del mar,...
Sulfatos, SOSulfatos, SO44,, 44
AmasadoAmasado
Ligera posibilidad de expansiones en la Ligera posibilidad de expansiones en la g p pg p p
masa de hormigón endurecidomasa de hormigón endurecido
CuradoCurado
E i fi i lE i fi i lExpansiones y fisuraciones en la capa Expansiones y fisuraciones en la capa 
superficialsuperficial
Aguas que circulan o afloran en terrenosAguas que circulan o afloran en terrenos
Los límites son más elevados con cementos SRLos límites son más elevados con cementos SR
Aguas que circulan o afloran en terrenosAguas que circulan o afloran en terrenos
yesíferos, agua de mar o residuales de ciertasyesíferos, agua de mar o residuales de ciertas
industrias,...industrias,...
Ion cloruro, ClIon cloruro, Cl--,,
AmasadoAmasado
Promueve la corrosión de las armadurasPromueve la corrosión de las armaduras
CuradoCurado
Promueve la corrosión de las armadurasPromueve la corrosión de las armaduras
Los límites son más extrictos en el hormigónLos límites son más extrictos en el hormigón
p etensadop etensado
Agua de mar o de filtraciones del mar,Agua de mar o de filtraciones del mar,
pretensadopretensado
Agua de mar o de filtraciones del mar,Agua de mar o de filtraciones del mar,
agua de determinados terrenos salinos,...agua de determinados terrenos salinos,...
ACI 318 ‐ Limites para Contenido de Iones Cloruro en el ConcretoACI 318  Limites para Contenido de Iones Cloruro en el Concreto
Protección contra la corrosiónProtección contra la corrosión
del refuerzo: Concentraciones
máximas de iones cloruro
l bl tacuosolubles en concreto
endurecido a edades de 28 a
48 días, provenientes de
materiales cementantes, agua,
agregados, no deben exceder
los limites de la tabla 4.4.1
ASTM C1218 : Método para determinar iones de cloro solubleen agua en concreto y mortero.
Hidratos de carbonoHidratos de carbono
AzúcaresAzúcares
AmasadoAmasado
Paralización o retraso del fraguado y del Paralización o retraso del fraguado y del 
endurecimientoendurecimientoendurecimientoendurecimiento
CuradoCurado
Efectos irrelevantesEfectos irrelevantes
Aguas residuales de industrias relacionadasAguas residuales de industrias relacionadas
con los hidratos de carbonocon los hidratos de carbonocon los hidratos de carbonocon los hidratos de carbono
Sustancias orgánicas solubles en éterSustancias orgánicas solubles en étergg
Aceites y grasasAceites y grasas
AmasadoAmasado
Altera el proceso de fraguado y puede Altera el proceso de fraguado y puede 
disminuir la adherencia pastadisminuir la adherencia pasta--áridoáridodisminuir la adherencia pastadisminuir la adherencia pasta áridoárido
CuradoCurado
Efectos irrelevantes (ligera solubilización)Efectos irrelevantes (ligera solubilización)
Aguas residuales de industrias relacionadasAguas residuales de industrias relacionadas
con aceites o grasascon aceites o grasas
Efectos irrelevantes (ligera solubilización)Efectos irrelevantes (ligera solubilización)
con aceites o grasascon aceites o grasas
Criterios de Aceptación para Aguas DudosasCriterios de Aceptación para Aguas Dudosas
Mét d d
ASTM C94, AASHTO M157, INEN 1855
Característica Límites
Método de 
ensayo
Resistencia a la compresión,
% mínimo de control a 7 días
90
ASTM C109  
AASHTO T106
INEN 488INEN 488
Tiempo de fraguado, desviación  De 1:00 antes 
ASTM C191 
AASHTO T131p g ,
del testigo, h:min hasta 1:30 después
AASHTO T131
INEN 158
Materiales CementantesMateriales Cementantes 
Suplementarios
Ceniza Volante, Escoria, Humo de Sílice y Puzolanas Naturales
Son materiales que usados conjuntamente con el
cemento portland, contribuyen a mejorar las propiedades
del concreto endurecido, esto por sus propiedades
hidráulicas o puzolánicas o ambas.
• Ceniza volante (Clase C)
• Metacaolinita (arcilla calcinada)
• Humo de sílice
• Ceniza volante (Clase F)Ceniza volante (Clase F)
• Escoria
• Esquisto calcinado
P olana L l i l ilí i ilí i l i• Puzolana : La puzolana es un material silícico o silícico aluminoso 
que, cuando está en la forma de polvo fino y en presencia de 
humedad, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio , q
liberado por la hidratación del cemento portland para formar silicato 
de calcio hidratado y otros compuestos cementantes.
• Puzolanas Naturales : Un material natural que también se puede 
calcinar y/o procesar (ejemplos: metacaolinita cáscara de arrozcalcinar y/o procesar (ejemplos: metacaolinita, cáscara de arroz, 
cenizas volcánicas, esquisto calcinado)
Clases de  Puzolanas Naturales
Clase N
Puzolanas naturales crudas o calcinadas, 
incluyen:
ASTM C 618 (AASHTO M 295)ASTM C 618 (AASHTO M 295)
Metacaolinita incluyen: 
• Tierras diatomaceas
• Sílex opalino y esquistos
Metacaolinita
• Sílex opalino y esquistos
• Tufo y cenizas volcánicas o pumitas 
(piedras pómez)
• Arcillas calcinadas incluyendo• Arcillas calcinadas, incluyendo 
metacaolinita y esquisto calcinado
Clase F
Ceniza volante
Ceniza volante con propiedades 
puzolánicas
Ceniza volante 
Clase C  
Ceniza volante con propiedades 
puzolánicas y cementantespuzolánicas y cementantes
Escorias Granuladas de Alto Horno
ASTM C 989 (AASHTO M 302)ASTM C 989 (AASHTO M 302)
Grado 80
Escorias con bajo índice de actividad 
Grado 100Grado 100
Escorias con índice moderado de 
actividad
Grado 120Grado 120
Escorias con alto índice de actividad
Humo de Sílice
ASTM C 1240ASTM C 1240
Es el subproducto finamente dividido
resultante de la reducción del cuarzo de
alta pureza con carbón en hornos eléctricosalta pureza con carbón en hornos eléctricos
durante la producción de liga de silicio o
ferrosilicio. El humo de sílice sube como un
vapor oxidado de los hornosvapor oxidado de los hornos.
Cantidades Típicas en el Concreto
• Ceniza volante
Porcentaje en masa del material cementante
Ceniza volante
– Clase C 15% a 40%
Clase F 15% a 20%– Clase F 15% a 20%
• Escoria 30% a 45%
H d íli 5% 10%• Humo de sílice 5% a 10%
• Arcilla calcinada 15% a 35%
– Metacaolinita 10%
• Esquisto calcinado 15% a 35%q
Efectos de los Materiales Cementantes 
S l t i l C t FSuplementarios en el Concreto Fresco
Reducido Ningún/poco 
efecto Ceniza 
volante
Escoria
Humo 
de sílice
Puzolana 
NaturalAumentado Variado
Demanda de agua
Trabajabilidad
Sangrado y segregación
Contenido de aire
Calor de hidratación
Tiempo de fragauadoTiempo de fragauado
Acabado
Bombeabilidad
Fisuración por contracción plástica
Efectos de los Materiales Cementantes 
Suplementarios en el Concreto EndurecidoSuplementarios en el Concreto Endurecido
Reducido Ningún/poco 
efecto Ceniza 
V l
Escoria
Humo 
d Síli
Puzolanas 
N lVolante
sco a
de Sílice NaturalesAumentado Variado
Desarrollo de la resistencia
Resistencia a Abrasión
Resistencia a congelación-deshielo y 
descascaramiento por 
descongelantes
Contracción por secado y fluenciaContracción por secado y fluencia
Permeabilidad
Reacti idad álcali síliceReactividad álcali-sílice
Resistencia química
Carbonatación
Color del concreto
Ataque de sulfatosAtaque de sulfatos
Aditivos para Concreto
•Inclusores de aire
R d t d•Reductores de agua
•Plastificantes
•Aceleradores
•Retardadores
•Para Control de Hidratación
•Inhibidores de corrosión•Inhibidores de corrosión
•Reductores de contracción
•Inhibidores de RAS
•Colorantes
•Aditivos diversos
Aditivos Inclusores de Aire
ASTM C 260 o AASHTO M 154ASTM C 260 o AASHTO M 154
• Aumenta la durabilidad del concreto expuesto a:• Aumenta la durabilidad del concreto expuesto a:
– Congelación‐deshielo
– Descongelantes– Descongelantes
– Sulfatos
– Ambientes álcali reactivosAmbientes álcali reactivos
• Aumenta la trabajabilidad
ASTM C 260ASTM C 260ASTM C 260ASTM C 260
AirAir--Entraining Admixtures for Entraining Admixtures for 
ConcreteConcrete
Aditivos 
Reductores deReductores de 
Agua
ASTM C494
AASHTO M 194 (tipo A) 
Ti A
U i i lU i i l
( p )
• Tipo A   
– Reduce el contenido de agua 
5% min.
• Reducir el agua de la mezcla
Usos principales:Usos principales: – Retarda el fraguado (normalmente se adiciona 
acelerador)
Ti DReducir el agua de la mezcla 
para producir un cierto 
asentamiento.
R d i l l ió /
• Tipo D          
– Reduce el contenido de agua 
5% min.
R t d l f d• Reducir la relación w/c
• Reducir el contenido de 
cemento
– Retarda el fraguado
• Tipo E 
– Reduce el contenido de agua 
• Aumentar el asentamiento. 5% min.– Acelera el fraguado
ASTM C494 
Chemical Admixtures for Concrete 
Aditi R d t d A d M di RAditivos Reductores de Agua de Medio Rango
ASTM C 494 or AASHTO M 194 ASTM C 494 or AASHTO M 194 
• Reducen el contenido 
de agua en 6% a 12%g
• Reducen el contenido 
de cemento 
• Reducen la relación 
agua‐cemento
• Sin retraso
• Facilitan la colocación y 
el acabado
Aditivos Reductores de Agua de Alto Rango
ASTM C 494 or AASHTO M 194 ASTM C 494 or AASHTO M 194 
• Reducen el 
contenido de H2O 
del 12% a 30%del 12% a 30%
• La relación a/c 
reducida produce 
concretos con:concretos con: 
– Resistencia a 
compresión > 70 
MPaMPa
– Aumento de la 
resistencia inicial
– Reduce laReduce la 
penetración de 
iones
Superplastificantes
Son esencialmente reductores de alto rango
ASTM C 1017
En EE.UU., México y Ecuador: se conocen como plastificante.
En Argentina y Chile, plastificante se refiere a reductores de agua convencionales.
Tipo 1 ― Plastificante
Tipo 2 ― Plastificante y Retardador
• Producen concretos fluidos con alto asentamiento 
(mayor o igual a 190 mm )(mayor o igual a 190 mm ).
• Reducen el sangrado (exudación).
L l ifi i did• Los plastificantes con asentamiento extendido 
reducen la pérdida de asentamiento.
Aditivos Retardadores Retardan el fraguado o la velocidad de endurecimiento
ASTM C 494 o AASHTO M 194 (Type B), ASTM C 494 o AASHTO M 194 (Type B), 
velocidad de endurecimiento 
Usos principales:•Colocación en•Colocación en 
clima caluroso.
•Colocación 
difícil.
•Procesos 
especiales de 
b dacabado.
Aditivos Aceleradores
ASTM C 494 o AASHTO M 194 (Type C) ASTM C 494 o AASHTO M 194 (Type C) 
ASTM D 98 ASTM D 98 Aditivos Aceleradores
AASHTO M 144 AASHTO M 144 
Aceleran:
• Hidratación (fraguado)
• Desarrollo de la resistencia 
en edades tempranas
A l d b d l d l iAceleradores a base de cloruro de calcio:
Aumentan contracción por secado
C fCorrosión potencial del refuerzo 
Descascaramiento potencial
Oscurecen el concreto
Inhibidores de Corrosión
C t l d l ió d l• Control de la corrosión del acero 
del refuerzo
• La dosis depende del nivel de 
cloruros previsto
Aditivos Reductores de Contracción
Inhibidores de RAS—Carbonato de Litio
Aditivos Colorantes (Pigmentos)
ADITIVOS SOLTEC S.C.C.,
(593) (2) 2238179( ) ( )
MAÑOSCA 141 Y AV.10 DE AGOSTO 
Quito 
ADMIX CIA.LTDA.,
(593) (2) 2807938
M.Ambrosi 711 
Quito 
AGRECONS S.A.
) ( )(593) (4) 2395182
Esmeraldas No. 401-A e/ Padre Solano y Luis Vernaza 
Guayaquil
Degussa CC Ecuador
Tel 593‐2‐256‐6011
FAX: 593 2 256 9272FAX: 593‐2‐256‐9272
Sosaya 133
Quito
• Acero
Fibras
• Acero
• Vidrio
• Sintéticas• Sintéticas
• Naturales
Efecto Tipo de Fibra
Efectos sobre las Propiedades del Concreto
p
Reducción de la fisuración 
por contracción plástica
Sintética, 
Acerop p Acero
Aumento de la resistencia 
Vidrio, 
Acerotensión (tracción) Acero, 
Carbón
Aumento de la resistencia a AceroAumento de la resistencia a 
flexión
Acero, 
Vidrio
Fibras de Acero
R i t i
Masa 
específica
Diámetro, 
µm 
Resistencia a 
tensión 
(tracción), 
MPa
Módulo de 
elasticidad, 
MPa
Deformación 
en la roturaespecífica 
relativa (0.001 pulg.)
MPa
[kg/cm2]
(ksi)
MPa
[kg/cm2]
(ksi)
en la rotura, 
%
( )
7.80 100-1000 500-2600 210,000 0.5-3.5
[5 100-27 000] [2100 000]
(4-40)
[5,100-27,000]
(70-380)
[2100,000]
(30,000)
Métodos de AplicaciónMétodos de Aplicación
y Producción
• Mezcladas convencionalmente 
usadas en Capas superpuestasusadas en Capas superpuestas
• Concreto Lanzado.
– Estabilización de cuestasEstabilización de cuestas
– Revestimiento de túneles
– Revestimiento de pozos de 
minas de carbón 
– Concreto con fibras 
i d l h dimpregnadas por lechada
Concreto con Fibras Impregnadas por 
Lechada (SIFCON)
1000 kg/m3Cemento 1000 kg/m
3
(1686 lb/yd3)
A 330 kg/m
3
Agua 330 kg/m(556 lb/yd3)
Arena siliciosa ≤ 860 kg/m3
0.7 mm (1450 lb/yd3)
Lechada de sílice 13 kg/m
3 
(1 3 lb/ d3)Lechada de sílice (1.3 lb/yd3)
Reductor de agua 
de alto rango
35 kg/m3
(3 7 lb/yd3)de alto rango (3.7 lb/yd3)
Fibras de acero 
(cerca de 800 kg/m
3
(84 lb/ d3)(10 Vol.-%) (84 lb/yd
3)
ib d id iFibras de vidrio
Propiedades de las Fibras de Vidriop
Resistencia Módulo de
Tipo de 
fibra de 
Masa 
específica 
Diámetro,
µm 
(0.001
Resistencia 
a tracción, 
MPa
[kg/cm2]
Módulo de 
elasticidad, 
MPa
/ 2
Deforma-
ción en 
la roturavidrio relativa (0.001 pulg.)
[kg/cm2]
(ksi)
[kg/cm2]
(ksi)
la rotura, 
%
E 2 54 8 15 2000 4000 72 000 3 0 4 8E 2.54 8-15 2000-4000 72,000 3.0-4.8
(0.3-0.6)
[20,000-
41,000] [730,000] (10 400)(0.3 0.6) 41,000] (290-580) (10,400)
AR 2.70 12-20 1500-3700 80,000 2.5-3.6
(0.5-0.8)
[15,000-
38,000] 
(220 540)
[820,000] 
(11,600) (220-540) ( , )
FibrasFibras 
Sintéticas
• Acrílica
• Aramida
• Carbón• Carbón
• Nylon
P lié t• Poliéster
• Polipropileno 
(F t )(Foto)
Propiedades. Fibras Sintéticas
Tipo de 
fibra de Densidad Diámetro, 
Resistencia 
a tensión Módulo de Deforma-ción en lafibra de 
vidrio relativa
,
µm (tracción), 
MPa
elasticidad, MPa ción en la rotura, %
Acrílica 1 18 5-17 200-1000 17 000-19 000 28-50Acrílica 1.18 5 17 200 1000 17,000 19,000 28 50
Aramida 1.44 10-12 2000-3100 62,000-120,000 2-3.5
1 90 8 0 1800 2600 230,000- 0 5 1 5Carbón 1.90 8-0 1800-2600 230,000380,000 0.5-1.5
Nylon 1.14 23 1000 5,200 20
Poliéster 1.38 10-80 280-1200 10,000-18,000 10-50
Polietileno 0.96 25-1000 80-600 5,000 12-100
Polipropil
eno 0.90 20-200 450-700 3,500-5,200 6-15
Propiedades. Fibras Naturales
Tipo de 
fibra 
l
Densidad 
relativa
Diámetro, 
µm (0.001 
l )
Resistencia a 
tracción, MPa
(ksi)
Módulo de 
elasticidad, 
MPa
Deformació
n en la 
%natural relativa pulg.) (ksi) MPa(ksi) rotura, %
Celulosa 
de 1 50 25-125 350-2000 10,000-40,000 de 
madera
1.50 (1-5) (51-290) (1,500-5,800)
Sisal 280-600 (40- 13,000-25,000 3 5Sisal 85) (1,900-3,800) 3.5
Coco 1.12-1.15 100-400 (4-16)
120-200 (17-
29)
19,000-25,000 
(2,800-3,800) 10-25(4 16) 29) (2,800 3,800)
Bambú 1.50 50-400 (2-16)
350-500 (51-
73)
33,000-40,000 
(4,800-5,800)
Yute 1.02-1.04 100-200 (4-8)
250-350 (36-
51)
25,000-32,000 
(3,800-4,600) 1.5-1.9
PastoPasto 
elefante 425 180 (17) 4,900 (26) 4,900 (710) 3.6
F t d ltFuentes de consulta:
• PCA‐Portland Cement Association, Design and Control of concrete 
Mixtures, 2004
• Rodríguez, J., Hormigón‐Apuntes de clase, Universidad de Granada, g , , g p , ,
2009
• INECYC, Articulo sobre la producción de cemento en el Ecuador, 2008
• Valarezo, M., www.utpl.edu.ec/blog/mfvalarezo
• Fotografías y artículos de internet.
Marlon Valarezo A.
f l @ l dmfvalarezo@utpl.edu.ec
Diseño y Proporcionamiento de 
Mezclas de Concreto  Normal
Clase 05‐Tecnologia del Concreto y el 
AceroAcero
Marlon Valarezo A.
mfvalarezo@utpl edu ecmfvalarezo@utpl.edu.ec
Características
• Trabajabilidad
• Durabilidad
• ResistenciaResistencia
• Apariencia
E í Materiales• Economía Materiales
• Cemento
• Materiales cementantes 
suplementarios
• Agua• Agua
• Agregado
• AditivosAditivos
• Fibras
Requisitos para Condiciones de Exposición 
Condición de exposición
Relación a/c máxima en 
masa
Resistencia min, f'c, 
kg/cm2 (MPa) [lb/pulg.2]Condición de exposición masa kg/cm (MPa) [lb/pulg. ]
Concreto protegido de la exposición 
congelación-deshielo, descongelantes y 
sustancias agresivas
Elija basándose en la 
resistencia, trabajabilidad y 
requisitos de acabado
Elija basándose en los 
requisitos estructurales
Concreto con baja permeabilidad, 
expuesto al agua 0.50 280 (28) [4000]
Concreto expuesto a congelación-deshielo 
en la condición húmeda y a 
descongelantes
0.45 320 (31) [4500]
Para protección del concreto reforzadoPara protección del concreto reforzado 
expuesto a cloruros 0.40 360 (35) [5000]
Resistencia 
Requisitos para Concreto Expuesto a Sulfatos en Suelo o Agua
Exposición a 
sulfatos
Sulfatos (SO4) 
en el suelo , % 
en masa
Sulfatos (SO4) 
en el agua , 
ppm Tipo de cemento
Relación a/c 
max., en masa
Resistencia 
mínima, f'c, 
kg/cm2 (MPa) 
[lb/pulg.2]
Menor q e Menor q e Ningún tipoInsignificante Menor que 0.10
Menor que 
150
Ningún tipo 
especial — —
M d d 0 10 0 20 150 1500
Moderada 
i t i 0 50 280 (28) [4000]Moderada 0.10 a 0.20 150 a 1500 resistencia 
sulfatos
0.50 280 (28) [4000]
Severa 0.20 a 2.00 1500 a 10,000 alta resist. a lf t 0.45 320 (31) [4500], sulfatos ( ) [ ]
Muy severa Mayor que 2.00 Mayor 10,000
alta resist. a 
sulfatos 0.40 360 (35) [5000]
Contenido de Aire  y  Demanda Aproximada de Agua para 
Varios Tamaños de Agregado yTamaño del Agregado Varios Tamaños de Agregado y 
Asentamientos
Contenidos Máximos de Iones Cloruros 
para la Protección contra la Corrosión
Contenido máximo de ión cloruro 
(Cl‐) en el concreto porcentaje
Tipo de elemento
(Cl ) en el concreto, porcentaje 
por masa de cemento
Concreto pretensado 0.06
C t f d tConcreto reforzado expuesto a 
cloruro durante servicio 0.15
Concreto reforzado que estará 
seco o protegido de la humedad 1 00seco o protegido de la humedad 
durante servicio
1.00
Otras construcciones de concreto 
reforzado 0.30reforzado
Métodos para el Proporcionamiento de 
Mezclas de ConcretoMezclas de Concreto
• Método de la relación agua‐cementoMétodo de la relación agua cemento 
• Método del peso
• Método del volumen absoluto
E i i d (d dí i )• Experiencia de campo (datos estadísticos)
• Mezclas de prueba
Resistencia de Diseño: 
A partir de Datos deCampo
Factor de Corrección para la Desviación Factor de Corrección para la Desviación 
EstándarEstándar ((≤≤ 30 Ensayos30 Ensayos).).
Factor de corrección para la 
Número de Ensayos
p
desviación estándar
Menos de 15 N.A.
15 1.16
20 1.08
25 1 0325 1.03
30 o más 1.00
C dC d á di ibl dá di ibl dCuando Cuando están disponibles datos para están disponibles datos para 
establecer la desviación establecer la desviación estándar.estándar.
Resistencia a compresión 
especificada,  f'c, MPa
Resistencia a compresión media 
requerida, f'cr, MPa
≤ 35
f'cr = f'c+ 1.34s
f'cr = f'c + 2.33s – 3.45
U l lUse el mayor valor
más de 35
f'cr = f'c+ 1.34s
f'cr = 0.90f'c + 2.33scr c
Use el mayor valor
Cuando Cuando NO NO están disponibles datos para están disponibles datos para 
t bl l d i iót bl l d i ió tá dtá destablecer la desviación establecer la desviación estándar.estándar.
Resistencia a compresión 
especificada,  f'c, MPa
Resistencia a compresión 
media requerida, f'cr, MPac cr
Menos de 21 f'c + 7.0
21 a 35 f'c + 8.5c
Más de 35 1.10f'c + 5.0
ACI 211:ACI 211:
DISEÑO DE MEZCLAS DE 
CONCRETO
ACI 211
PASO 1:
Si el asentamiento no esta especificado se puede utilizar la tabla A 1 5 3 1
SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO
Si el asentamiento no esta especificado se puede utilizar la tabla A.1.5.3.1
ACI 211 
PASO 2: SELECCIÓN TAMAÑO MAXIMO NOMINAL DEL AGREGADO
Cuando no este especificado, considerar:
• 1/5 ANCHO DEL ELEMENTO
• 3/4 ESPACIAMIENTO ENTRE BARRAS
• 1/3 ESPESOR DE LOS
ACI 211 
PASO 3: ESTIMACIÒN DE LA CANTIDAD DE AGUA Y CONTENIDO DE AIREPASO 3: ESTIMACIÒN DE LA CANTIDAD DE AGUA Y CONTENIDO DE AIRE
ACI 211
PASO 4: SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA‐CEMENTO (W/C) 
ACI 211
PASO 5: CALCULO DEL CONTENIDO CEMENTO
CANT. CEMENTO =  CANT. AGUA MEZCLADO / (W/C)
CANT. CEMENTO = 181 kg/0.55 
CANT. CEMENTO = 329 kg. 
VERIFICAR SI EXISTEN REQUERIMIENTOS CON RESPECTO AL CONTENIDO 
MINIMO CEMENTO
ACI 211 
PASO 6: ESTIMACION DEL CONTENIDOPASO 6:  ESTIMACION DEL CONTENIDO 
DE AGREGADO GRUESO
0 71l ét i 0.71masa volumétrica 
compactada (OD)
Masa 
requerida
0.71 x =
Para concretos menos trabajables, 
como el empelado en la 
construcción de pavimentos  puede 
incrementarse en un 10%.
ASTM C29‐03
Dado: 0.46 m3 de agregado grueso
Masa unitaria = 1567 kg/m3, varillada
Masa específica relativa = 2.65
Agua = 1000 kg/m3
0.46 m3 • 1567 kg/m3 = 715.5 kg
1 m3
g/ g
Volumen absoluto = 
715.5/(2.65 • 1000) = 0.27 m3
El agregado grueso es el 27% del volumen 
absoluto del concreto.
0.46 m3
ACI 211
PASO 7 ESTIMACIÒN DEL CONTENIDO DE AGREGADO FINOPASO 7: ESTIMACIÒN DEL CONTENIDO DE AGREGADO FINO
A METODO BASADO EN EL PESOA. METODO BASADO EN EL PESO
( ) ( )GA ⎞⎜⎛( ) ( )1GW
G
G1CA100G10U AM
C
A
MAM −−
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −+−=
UU MM it iit i tt ffUUMM = = MasaMasa unitariaunitaria concretoconcreto fresco fresco 
kg/mkg/m33
GGAA = = GravedadGravedad especificaespecifica media del media del 
dd fifi (SSD(SSD))agregadoagregado gruesogrueso y y finofino (SSD(SSD))
GGCC = = GravedadGravedad especificaespecifica del del 
cementocemento (3.15)(3.15)
A = A = ContenidoContenido de de aaireire %%
W = Agua de W = Agua de mezcladomezclado kg/mkg/m3 3 
CCMM == ContenidoContenido dede cementocemento kg/mkg/m33CCMM ContenidoContenido de de cementocemento kg/mkg/m
1 Estimar un valor en función de la tabla o la ecuación:1. Estimar un valor en función de la tabla o la ecuación:
Peso del concreto estimado: 2410 kg Tabla A1.5.3.7.1
Agua 181 kg
2. Sumar las masas conocidas de los materiales:
g g
Cemento 292 kg
Agregado Grueso 1136 kg
TOTAL 1609 kg
3 Estimar la masa del agregado fino:3. Estimar la masa del agregado fino:
Masa del Ag. Fino = 2410‐1609 = 801 kg.
ACI 211
PASO 7 ESTIMACIÒN DEL CONTENIDO DE AGREGADO FINOPASO 7: ESTIMACIÒN DEL CONTENIDO DE AGREGADO FINO
A METODO BASADO EN EL VOLUMEN ABSOLUTOA. METODO BASADO EN EL VOLUMEN ABSOLUTO
Temperatura, °C Densidad, kg/m3
• USA VOLUMENES 
OCUPADOS POR 
INGREDIENTES:AIRE, AGUA, 
CEMENTO AGREGADO
Temperatura, C Densidad, kg/m
16 998.93 
18 998 58, ,CEMENTO, AGREGADO 
GRUESO
• RESTA DEL VOLUMEN 
TOTAL (UNITARIO) DEL
18 998.58
20 998.19
22 997 75TOTAL (UNITARIO) DEL 
CONCRETO EL VOLUMEN 
DE LOS INGREDIENTES.
• VOLUMEN =
22 997.75
24 997.27
26 996 75VOLUMEN   
MASA/DENSIDAD
• VOLUMEN = MASA/(Gr.Sp. 
*Densidad W)
26 996.75
28 996.20
30 995 6130 995.61
Volumen de agua: 181/1000 = 0.181 m3
Cantidad de agua = 181 kg Tabla 9.5
V l d t 292/(3 15 1000) 0 093 3Volumen de cemento:
Cantidad de cemento = 292 kg
292/(3.15x1000) = 0.093 m3
Volumen de agregado grueso: 1136/(2.68x1000) = 0.424 m3g g g
Cantidad de agregado grueso = 1136 kg
/( )
Volumen de aire: 0.01x1000 = 0.010 m3Tabla 9.5
Volumen total: 0.708 m3
Volumen requerido de agregado fino  = 1 – 0.708 = 0.292
Peso seco requerido de agregado fino = 0.292x2.64x1000 = 771 kg
ACI 211
PASO 8:
• ABSORCIÓN
ADJUSTES POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS
• HUMEDAD SUPERFICIAL
• REDUCCION DEL AGUA DE MEZCLADO = HUMEDAD LIBRE
H2O LIBRE  = TOTAL H2O ‐ ABSORCIÓN H20
A. Grueso: (CH) 2%, (A) 0.5%
Ej l A Grueso: 2% ‐ 0 5% = 1 5% = 0 015
( ) , ( )
A. Fino: (CH) 6%, (A) 0.7%
Ejemplo:
1. Ajuste en las masas de los agregados:
A. Grueso: 2%  0.5% = 1.5% = 0.015
A. Fino: 6% ‐ 0.7% = 5.3% = 0.053
A. Grueso (húmedo): 1136 (1.02) = 1159 kg
A. Fino (húmedo): 771 (1.06) = 817 kg
j g g
2. Ajuste en el agua de la mezcla:
Agua de la mezcla = 181‐1136(0.015)‐817(0.053)= 121 kg
Las masas estimadas para 1 metro cubico de concreto son:p
Agua 121 kgAgua 121 kg
Cemento 292 kg
Agregado grueso 1159 kg
Agregado fino 817 kgAgregado fino 817 kg
TOTAL 2389 kg
Se debe verificar si las 
id dcantidades propuestas 
producen un concreto que 
obedece a los requisitos de 
construcción. 
ACI 211
PASO 9 MEZCLAS DE PRUEBA EN EL LABORATORIOPASO 9:
Concreto suficiente (0.1m3) para ensayos de asentamiento, 
MEZCLAS DE PRUEBA EN EL LABORATORIO
( ) p y ,
contenido de aire y fabricaciòn de 3 probetas cilindricas (o vigas
si es necesario) para ensayo de compresiòn (o flexiòn).
• AÑADA H2O GRADUALMENTE
• VERIFICAR ASENTAMIENTO• VERIFICAR ASENTAMIENTO
• VERIFICAR CONT. AIRE
Relación agua/cemento = 0.45
Mezcla no.
Asentamiento, 
mm
Contenido de 
aire, %
Masa 
volumétrica,
kg/m3
Contenido de 
cemento, kg/m3
Agregado fino, porcentaje 
del total de agregados Trabajabilidad
1 50 5.7 2341 346 28.6 Áspera
2 40 6.2 2332 337 33.3 Regular
3 45 7 5 2313 341 38 0 Buena3 45 7.5 2313 341 38.0 Buena
4 36 6.8 2324 348 40.2 Buena
Proporciones para producir 0.1 m3 de Concreto para Pequeñas Obras
Tamaño max. nominal 
del agregado grueso
Concreto con aire incluidoConcreto con aire incluido
Cemento,
Agregado fino 
húmedo,
Agregado grueso 
húmedo, Agua,del agregado grueso, 
mm
Cemento,
kg
húmedo,
kg
húmedo,
kg
Agua,
kg
9.5 46 85 74 16
12 5 43 74 88 1612.5 43 74 88 16
19.0 40 67 104 16
25.0 38 62 112 15
37.5 37 61 120 14
Concreto sin aire incluidoConcreto sin aire incluido
Tamaño max. nominal 
del agregado grueso, mm
Cemento,
kg
Agregado fino 
húmedo,
kg
Agregado grueso 
húmedo,
kg
Agua,
kg
9 5 46 94 74 189.5 46 94 74 18
12.5 43 85 88 18
19.0 40 75 104 16
25.0 38 72 112 15
37.5 37 69 120 14
Errores en el Diseño de Mezclas
• No variar la relación agua‐cemento (curva de 3 
puntos).
• No controlar la pérdida de asentamiento durante el 
diseño de la mezcla para identificar la tendencia de 
falso fraguado del cemento. 
• No controlar las temperaturas del concreto en edad 
t id tifi l f t d t d d ltemprana para identificar el efecto de retardo de los 
reductores de agua.
F t d ltFuentes de consulta:
• ACI 211.1 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, 
Heavyweight, and Mass Concrete 
• PCA‐Portland Cement Association, Design and Control of concrete , g
Mixtures, 2004
• Valarezo, M., www.utpl.edu.ec/blog/mfvalarezo
• Fotografías y artículos de internet.
Marlon Valarezo A.
f l @ l dmfvalarezo@utpl.edu.ec
Cambios de Volumen delCambios de Volumen del 
Hormigòn
MarlonValarezo A.
mfvalarezo@utpl.edu.ecp
• Cambios de volumen en concreto fresco.Ca b os de o u e e co c eto esco
Primeras 24 horas.
Contracción Química.
Contracción Autógena.
Hundimiento
Fisuras en hormigón endurecido.
Hundimiento.
Contracción Plástica.
Expansión.
Expansión TérmicaExpansión Térmica.
• Cambios de volumen en concreto endurecido.
Contracción por secado.
Cambios de temperatura.
Alabeo.Alabeo.
• Deformaciones elásticas e inelásticas.
Deformaciones unitaria por compresión/por cortante.
Modulo de Elasticidad.
Coeficiente de Poisson.
Contracción Química y AutógenaContracción Química y Autógena
Cambios de volumen en el hormigón. Contracción autógena y química.
C t ió í iContracción química.
Tazawa (1999), Japan Concrete Institute.( ), p
HUNDIMIENTO Contracción plásticaHUNDIMIENTO Contracción plástica
Expansión
Cambios de Volumen en Concreto EndurecidoCambios de Volumen en Concreto Endurecido
Contracción por Secado 
de Concreto con Ceniza 
Volante.
Contracción por Secado y Aditivo 
Reductor de Agua de Alto Rango.
Curado inicial.
Cambios de Temperatura en el Concreto Endurecido
Efecto del tipo de árido sobre la
Cambios de Temperatura en el Concreto Endurecido
Efecto del tipo de árido sobre la 
Expansión Térmica del hormigón.
Tipo de áridoTipo de árido Coeficiente de expansión Coeficiente de expansión 
(millonésimos por (millonésimos por °°C)C)
Cuarzo 11.9
Arenisca 11.7
Grava 10.8
Granito 9.5
Basalto 8.6
Caliza 6.8
Expansión Térmica deExpansión Térmica de 
Concretos con Agregados 
de Varios Tipos
Efecto de la Temperatura sobre la 
Resistencia
AlabeoAlabeo
Deformación por CompresiónDeformación por Compresión
Curva Esfuerzo‐DeformaciónCurva Esfuerzo Deformación
Modulo de Elasticidad = E
140000 – 420000 kg/cm2g/
14000‐41000 MPa
P H 25 35MPPara H 25‐35MPa
E=15000(f’c)1/2 (kg/cm2)
E=5000(f’c)1/2 (MPa)
Coeficiente de Poisson. Fuerzas Cortantes.
0,15 – 0,25
Generalmente: 0 20‐0 21
G= modulo de cortante (rigidez)
Generalmente: 0,20 0,21
Deformación por FluenciaDeformación por Fluencia
F t d ltFuentes de consulta:
• PCA‐Portland Cement Association, Design and Control of concrete 
Mixtures, 2004
• Valarezo, M., www.utpl.edu.ec/blog/mfvalarezo, , p / g/
Marlon Valarezo A.
mfvalarezo@utpl edu ecmfvalarezo@utpl.edu.ec
Ensayos de Control en elEnsayos de Control en el 
HormigónHormigón 
Marlon Valarezo A.
mfvalarezo@utpl edu ecmfvalarezo@utpl.edu.ec
1mfvalarezo@gmail.com
1. Muestreo
2. Consistencia
3. Temperatura3. Temperatura
4. Contenido de aire
5 Masa volumétrica5. Masa volumétrica
6. Especímenes para la 
i t iresistencia
7. Tiempo de fraguado
2mfvalarezo@gmail.com
1. Muestreo ASTM C 172 (AASHTO T 141), NTE 17631. Muestreo
Muestreo del concreto fresco
Requisitos:
• Tamaño de la muestra ≥ 28 L 
(1 pie3).
• Se la debe obtener duranteSe la debe obtener durante 
los 15 minutos entre la 
primera y la última porción 
de la amasadade la amasada.
• No se la debe tomar ni de la 
porción inicial de la descarga, 
i t l ió fi lni tampoco a la porción final.
3mfvalarezo@gmail.com
2. Consistencia
• Asentamiento mediante el 
cono de Abramscono de Abrams
ASTM C 143 (AASHTO T 119), NTE 1578
• Medidor K de asentamiento
ASTM C 1362ASTM C 1362
Este método permite una evaluación rápida de la fluidez y consistencia del hormigón 
recién mezclado.
4mfvalarezo@gmail.com
Sample collected Slump Cone Filled
Slump Measured
Cone Removed and Concrete 
Allowed to ‘Slump’ 5mfvalarezo@gmail.com
Consistencia (2)
Aparato de vibración inclinada de la FHWA (Federal Highway
Administration). 
Diseñado para medir la trabajabilidad
de hormigón de bajo asentamiento, resultó ser 
un método muy indirecto y de difícil uso para laun método muy indirecto y de difícil uso para la 
medición de viscosidad del hormigón bajo 
vibraciòn .
6mfvalarezo@gmail.com
Consistencia (3)
• Consistómetro Vebe ASTM C 1170
Método de prueba utilizado para 
determinar la consistencia y la 
densidad de mezclas 
extremadamente secas.
De uso común en concreto 
compactado con rodillo. 
7mfvalarezo@gmail.com
Consistencia (4)
Penetración de la esfera de  Kelly ASTM C 360
Este método de ensayo determina la 
profundidad de penetración de una masa de p p
metal en hormigón de cemento hidráulico 
recién mezclado. 
8mfvalarezo@gmail.com
3. Temperatura
ASTM C 1064 (AASHTO T 309)ASTM C 1064 (AASHTO T 309):
Temperatura del concreto de 
cemento portland frescocemento portland fresco
4. Masa Volumétrica y Rendimiento
ASTM C 138 (AASHTO T 121): 
Masa volumétrica (Masa unitaria), 
rendimiento y contenido de airerendimiento y contenido de aire 
(gravimétrico) del concreto.
ASTM C 1040 (AASHTO T 271): 
Masa volumétrica en la obra del 
concreto no endurecido y endurecido a y
través de métodos nucleares.
9mfvalarezo@gmail.com
5. Contenido de Aire
Método por presión ASTM C 231 (AASHTO T 152)Método por presión ASTM C 231  (AASHTO T 152)
Método volumétrico ASTM C 173  (AASHTO T 196)
Método gravimétrico ASTM C 138  (AASHTO T 121)
Indicador de aire de bolsillo AASHTO T 199
10mfvalarezo@gmail.com
Frecuencia del Ensayo de Asentamiento
• Primera amasada del día.
• Siempre que la consistencia parezca variar• Siempre que la consistencia parezca variar.
• Siempre que se moldeen en la obra cilindros para 
d i t i
Frecuencia del Ensayo de Contenido de Aire
ensayos de resistencia.
Frecuencia del Ensayo de Contenido de Aire
• Normalmente realizado en el sitio de entrega del 
concreto para garantizar el contenido de aire adecuado. 
• Siempre que se moldeen en la obra cilindros para p q p
ensayos de resistencia.
• El registro de la temperatura del concreto se debeEl registro de la temperatura del concreto se debe 
mantener.
11mfvalarezo@gmail.com
6. Especímenes de Prueba
Especímenes moldeados en la obra ASTM C 31 (AASHTO T 23)
Especímenes moldeados en el laboratorio ASTM C 192 (AASHTO T 126)
Límite de tiempo:
Empiece el moldeo ≤ 15 minutos después del muestreoEmpiece el moldeo ≤ 15 minutos después del muestreo
12mfvalarezo@gmail.com
Tamaño de los Especímenes de Prueba 
Cilindros :
– Tamaño Máx. del agregado 50 mm (2 pulg.):Tamaño Máx. del agregado 50 mm (2 pulg.):
150 × 300 mm (6 x 12 pulg.)—Cilindro estándar
– Tamaño Máx. del agregado > 50 mm (2 pulg.):
Diá t 3 t ñDiámetro = 3 x tamaño max. agreg. 
Altura = 2 x diámetro
– Concreto de alta resistencia:
100 x 200 mm (4 x 8 pulg.)
Vigas para Flexión:Vigas para Flexión:
• Tamaño máx. del agregado 50 mm (2 pulg.):
Sección transversal: 150 × 150 mm (6 x 6 pulg.)—Viga estándar
( )Longitud: ≥ 500 mm (20 pulg.) 
• Tamaño máx. del agregado > 50 mm (2 pulg.):
Sección transversal = 3 x tamaño máx. agreg. 
Longitud = 3 x profundidad + 50 mm (20 pulg.)
13mfvalarezo@gmail.com
Curado de las Probetas ASTM C 511
Curado inicial 
tiempo máximo de almacenamiento:tiempo máximo de almacenamiento:
48 horas 
Temperatura: 16 a 27 °C Temperatura 16 a 27 C 
20 a 26 °C (hormigón alta 
resistencia)
Curado final
T t 23 2°CTemperatura: 23 + 2°C.
14mfvalarezo@gmail.com
7. Tiempo de Fraguado ASTM C 403 (AASHTO T 197) ASTM C 403 (AASHTO T 197) 
Determina el tiempo de fraguado del 
concreto midiendo la resistencia a laconcreto, midiendo la resistencia a la 
penetración producida en intervalos 
de tiempo regulares.
15mfvalarezo@gmail.com
8. Resistencia del Concreto in‐situ ASTM C 1074
Método de la Madurez: Estima la resistencia del hormigón en sitio para permitir el 
inicio de actividades de construcción críticos, tales como: 
(1)Eliminación de encofrado y reapuntalamiento.
(2)Tensado de los tendones (hormigón post tensado).
(3)Terminación de protección en clima frío.
(4)Apertura de carreteras al tráfico. 
El í di d d té i d l f t ti t tEl índice de madurez se expresa en términos del factor tiempo‐temperatura o en 
términos de la edad equivalente a una temperatura específica. 
16mfvalarezo@gmail.com
Ensayos Adicionales para el Concreto Fresco
Ensayos acelerados para resistencia a compresión ASTM  C 684
• AguaCaliente (35°C±3°C)
• Agua hirviendog
• Autogeno
• Alta temperatura (150°C±3°C)
Contenido de clorurosContenido de cloruros 
Método de la NRMCA
17mfvalarezo@gmail.com
Ensayos Adicionales para el Concreto Fresco
• Contenido de material cementante suplementario
• Sangrado (exudación) ASTM C 232 (AASTO T 158)
C t id d l M t i l C t t
Sangrado
Contenido del Material Cementante 
Suplementario en el Concreto
18mfvalarezo@gmail.com
1. Compresión
2. Flexión
3. Tensión
4. Contenido de aire
5. Masa volumétrica5. Masa volumétrica
6. Contenido de cemento
7 Análisis petrográfico7. Análisis petrográfico
8. Modulo de Elasticidad
19mfvalarezo@gmail.com
1. Ensayo de Resistencia a Compresión ASTM C 39
Mortero de azufre Almohadillas no adherentes
20mfvalarezo@gmail.com
Resistencia a la Compresión del ConcretoResistencia a la Compresión del Concreto
cf ′ Ensayo de compresión en cilindros estandar a los 28 dias.
m
∅ 15 cm
15 cm
30
 c
m
ASTM
C39
BS15 cm
15 cm
( ) ( )0.85c cASTM BSf f′ ′≅
Normalmente: 21, 24, 28, 35 MPa
Alta resistencia: 60 - 90 MPa
Concreto simple : < 15 MPaConcreto simple : < 15 MPa
mfvalarezo@gmail.com
21
Ensayo de Resistencia del Concreto Endurecido
Se puede realizar en:
• Probetas moldeadas de muestras del concreto fresco
• Especímenes extraídos o aserrados
• Cilindros colados en el sitio
22mfvalarezo@gmail.com
Mortero de Azufre
ASTM C 617 (AASHTO T 231) C iASTM C 617 (AASHTO T 231) Capping
de cilindros de concreto
Almohadillas de Neopreno
ASTM C 1231
Uso de almohadillas no adherentes 
en la determinación de la resistencia 
a compresión de cilindros de concreto p
endurecido
23mfvalarezo@gmail.com
Concrete testing Same cylinder after failure
Compression testing of a concrete cylinderCompression testing of a concrete cylinder
http://www.antouncivil.com.au/vca/Images/testing.jpg
http://www.concrete‐curb.com/wp‐
content/uploads/BreakageCylinder.jpg
p g g jpg
24mfvalarezo@gmail.com
2. Ensayo de Resistencia a Flexión ASTM C 78
25mfvalarezo@gmail.com
Resistencia a tensión en Flexión.
2bd
PL =R
Ensayo viga estandar : P
M
bd
r
Mcf
I
= = Modulo de roturad
b
L
b
mfvalarezo@gmail.com
26
27mfvalarezo@gmail.com
Frecuencia del Ensayo de Resistencia
• ACI 318 y ASTM C 94 requiere que se realicen ensayos :ACI 318 y ASTM C 94 requiere que se realicen ensayos :
– Para cada clase de concreto colocado en cada día, por lo menos una vez al 
día.
– Y por lo menos una vez para cada 115 m3 (150 yd3)
• Se requiere el promedio de la resistencia de dos cilindros a los 28 días.
28mfvalarezo@gmail.com
Evaluación de los Resultados de Ensayos de y
Compresión
Resistencia a compresión satisfactoria si:Resistencia a compresión satisfactoria si: 
– El promedio del conjunto de tres ensayos 
consecutivos de resistencia es igual o superior a ƒ ′consecutivos de resistencia es igual o superior a ƒc
– Ningún ensayo individual de resistencia (promedio 
de dos cilindros) 3.5 MPa sea menor que la ) q
especificada 
Si los resultados de los cilindros no cumplen con 
estos criterios:
– Evaluar la resistencia del concreto en el sitio a 
é d dtravés de corazones aserrados
29mfvalarezo@gmail.com
Extracción de núcleos de concreto ASTM C42
Este método de ensayo cubre la obtención, preparación y
prueba de (1) núcleos perforados de concreto para determinar
l d l ósu longitud, o su resistencia a la compresión, o su resistencia a
la tracción por hendimiento y (2) vigas de concreto aserradas
para determinar su resistencia a la flexiónpara determinar su resistencia a la flexión.
30mfvalarezo@gmail.com
Evaluación de la Resistencia a 
ó dCompresión de Corazones
Concreto representado por corazones se consideran 
P di d l
p p
estructuralmente adecuados si:
• Promedio de la 
resistencia de 3 
corazones escorazones  es 
por lo menos 
85% de la ƒc′ƒc
• Ningún corazón 
tenga menos del 
75% de la  ƒc′
31mfvalarezo@gmail.com
3. Ensayo de Resistencia a Tensión ASTM C 496
• En gran medida afecta al 
agrietamiento de estructuras.
10 15%
P
• Aproximadamente 10-15% de la 
resistencia a compresión.
D
P
LL
2
t
Pf =ctf LDπ
21 . 5 9 1 . 8 6 k g f / c m f o r n o r m a l - w e i g h t c o n c r e t ec t cf f ′≈ −
21 . 3 3 1 . 5 9 k g f / c m f o r l i g h t - w e i g h t c o n c r e t ec t cf f ′≈ −
mfvalarezo@gmail.com 32
4. Modulo de Elasticidad y coeficiente de Poisson ASTM C 469
σ
f ′
Modulo inicial
ASTM
cf ′
Modulo Secante
0.5 cf ′
en = Ec0.5 cf ′
ε Proporciona el valor de la relación 
0.003≈
Deformación última
ε
entre la deformación lateral y 
longitudinal del hormigón 
endurecido a cualquier edad. 
( )MPacfwE cc '043.05.1= para Wc entre 1.5 y 2.5 kN/m3.
para hormigón de masa normal.( )MPacfEc '4700=
mfvalarezo@gmail.com
p g( )MPacfEc 4700
33
5. Contenido de Aire ASTM C 457
Este método puede ser utilizado para desarrollar datos para estimar la 
probabilidad de daños debidos a la congelación y descongelación cíclica 
o para explicar por qué ha ocurrido. 
34mfvalarezo@gmail.com
6. Masa Volumétrica Saturada con Superficie Seca (SSS) ASTM C 642
1
MM
MDsss = ρ
Siendo:
DSSD masa volumétrica en la condición SSS
21 MM −
DSSD  masa volumétrica en la condición SSS
M1 masa SSS al aire, kg 
M2 masa aparente, inmersa en agua, kg 2  p , g , g
ρ densidad del agua, 1000 kg/m3
35mfvalarezo@gmail.com
Contenido de Aire y Absorcióny
Resistencia a  Vol. De  Absorción 
Absorción 
después de 
Cemento,
kg/m3 a/mc
compres. A 90 
días,   MPa
vacíos 
perm., %
después de 
inmersión, %
inmersión y 
hervido, %
445 0 29 76 7 8 0 3 13 3 27445 0.29 76.7 8.0 3.13 3.27
327 0.50 38.2 12.7 5.45 5.56
245 0 75 28 4 13 3 5 81 5 90245 0.75 28.4 13.3 5.81 5.90
Concretos sujetos al curado húmedo por 7 días
36mfvalarezo@gmail.com
Permeabilidad
Permeabilidad
Cemento
Resistencia a 
compres a 90
Ensayo 
penetración de 
cloruros
90 días de 
encharque Agua AireCemento,
kg/m3 a/mc
compres. a 90 
días,   MPa
cloruros, 
coulombs
encharque 
% Cl
Agua, 
m/s
Aire, 
m/s
ASTM C 39  ASTM C 1202  AASHTO T  API RP  API RP 
AASHTO T 22 AASHTO T 277 259 27 27
445 0.29 76.7 852 0.022 — 3.19 x 10-100
327 0.50 38.2 4315 0.076 1.94 x 10-12
1.65 x 
10-9
245 0 75 28 4 5915 0 085 8 32 x 1 45 x 245 0.75 28.4 5915 0.085 8.32 x 10-12
1.45 x 
10-9
37mfvalarezo@gmail.com
Ensayos de DurabilidadEnsayos de Durabilidad
• Resistencia a congelación  ASTM C 666, C 
671, C 682
• Reactividad álcali‐agregado ASTM C 227, C 
289, C 295,  C 441, C 586, C 1260, C 1293 
Resistencia a los sulfatos ASTM C 1012
Prueba de la barra de mortero saturado, valioso en la 
determinación de la resistencia a los sulfatos deldeterminación de la resistencia a los sulfatos del 
concreto que estará continuamente mojado.
38mfvalarezo@gmail.com
Resistencia a la abrasión ASTM C 418, C 779, C 944,  C 1138
Este metodo cubre laEste metodo cubre la 
evaluación en 
Laboratorio de laLaboratorio de la 
resistencia relativa de 
una superficie deuna superficie de 
concreto a la abrasión. 
Simula la acción deSimula la acción de 
agentes abrasivos
como agua y traficocomo agua y trafico.
39mfvalarezo@gmail.com
Resistencia a la Corrosión ASTM C 876S C 8 6
40mfvalarezo@gmail.com
Corrosion Determination Potentiometric MappingCorrosion Determination ‐ Potentiometric Mapping
41mfvalarezo@gmail.com
Ensayos de Humedad
C li iCualitativos:
• Lámina de plástico
• Revestimiento adherido
• Resistencia eléctrica
• Impedancia eléctrica
• Medidores nucleares de humedad
Cuantitativos:
• Método gravimétrico
• Tasa de emisión de vapor
• Sondas de humedad relativa
42mfvalarezo@gmail.com
Carbonatación ASTM C 856
A través de  la prueba de color de fenoftaleina se puede 
estimar la profundidad de carbonatación mediante laestimar la profundidad de carbonatación mediante la 
prueba de PH del concreto. La carbonatación reduce el PH, 
con ello las áreas no carbonatasda se vuelven rojizas, 
mientras que las áreas carbonatadas no cambian de color.
43mfvalarezo@gmail.com
Otros Ensayo del ConcretoEndurecidoOtros Ensayo del Concreto Endurecido
• Contenido de cemento portland  
ASTM C 1084 (AASHTO T 178)
• Contenido de MCS y aditivos orgánicos 
• Contenido de cloruros
• Análisis petrográficop g
ASTM C 856
• Cambio de longitud —contracción por secadoCambio de longitud contracción por secado
ASTM C 157 (AASHTO T 160)
• Método de ensayo del PH• Método de ensayo del PH 
• Permeabilidad
C id d h d d• Contenido de humedad
44mfvalarezo@gmail.com
Ensayos No Destructivos (END)Ensayos No Destructivos (END)
• Esclerómetro• Esclerómetro
• Penetración
• Madurez
• Arranque• Arranque
• Rotura
• Dinámico o vibración
Ot• Otros
45mfvalarezo@gmail.com
Numero de rebote (Schmidt) ASTM C ASTM C 805805( )
Este metodo es aplicable para evaluar la uniformidad del concreto
en sitio, para delinear regiones de concreto pobre o deteriorado en 
l d luna estructura y para estimar la resistencia del concreto en sitio.
46mfvalarezo@gmail.com
47mfvalarezo@gmail.com
Sonda de Windsor ASTM C 803ASTM C 803
Este metodo es aplicable para estimar en sitio el esfuerzo del 
concreto, mediante una relacion experimental entre la , p
resistencia a la penetracion y el esfuerzo del concreto.
48mfvalarezo@gmail.com
Ensayo de Arranque ASTM C ASTM C 900900
Este metodo de prueba determina el esfuerzo al arranque delEste metodo de prueba determina el esfuerzo al arranque del 
concreto endurecido al medir la fuerza aplicada para arrancar un 
metal embebido en un fragmento o especimen de concreto o en 
una estructura. 
49mfvalarezo@gmail.com
Pulse velocity testing
• Ultrasonic Pulse Velocity
Pulse velocity testing
U t aso c u se e oc ty
– Dynamic modulus of elasticity
C ki– Cracking
50mfvalarezo@gmail.com
Impact Echo Testing
• Other Dynamic Tests
Impact echo– Impact echo
51mfvalarezo@gmail.com
END
Propiedades 
del concreto
Método 
recomendado
Métodos posibles 
Resistencia
Sonda de penetración 
Esclerómetro
ArranqueArranque
Rotura
d d ó
Calidad general 
Sonda de penetración 
Esclerómetro
Velocidad de pulso Eco de pulso ultrasónico        
y uniformidad
Velocidad de pulso 
ultrasónico
Radiografía gamma 
Examen visual
g g
Espesor
Radar
Radiografía gammaEspesor Radiografía gamma
Eco de pulso ultrasónico 52mfvalarezo@gmail.com
Propiedades MétodoPropiedades 
del concreto
Método 
recomendado
Métodos posibles 
V l id d d lRigidez Velocidad de pulso ultrasónico Prueba de carga
Velocidad de pulso
d d d d d d dDensidad
Velocidad de pulso 
ultrasónico
Radiografía gamma
Medidor de densidad de 
neutrones
Tamaño y 
localización de 
las barras de
Medidor de 
recubrimiento 
(pachómetro)
Radiografía de rayos X
Eco de pulso ultrasónico
R dlas barras de 
acero
(pachómetro)
Radiografía gamma
Radar
Estado deEstado de 
corrosión del 
acero de 
f
Medida de potencial 
eléctrico
refuerzo
53mfvalarezo@gmail.com
Propiedades 
del concreto
Método END 
recomendado
Métodos END 
posiblesdel concreto recomendado posibles 
Impacto acústico
Termografía de infrarrojo
Radiografía por rayos X
Presencia de 
vacíos bajo la 
f
Impacto acústico
Radiografía gamma
Velocidad de pulso
Radiografía por rayos X
Eco del pulso ultrasónico
Radarsuperficie  Velocidad de pulso 
ultrasónico
Radar
Ensayo de frecuencia de 
resonanciaresonancia
Integridad 
estructural de la Prueba de carga Ensayo usando emisiónestructural de la 
estructura de 
concreto
Prueba de carga 
(carga‐deflexión)
Ensayo usando emisión 
acústica
54mfvalarezo@gmail.com
REGISTROS E INFORMES
Se debe considerar las necesidades del proyecto y losSe debe considerar  las necesidades del proyecto y los 
requisitos reglamentarios al definir los informes y 
registros.registros.
El reporte se debe conservar durante toda la vida del 
proyecto.
Deben ser legibles completos y confiablesDeben ser legibles, completos y confiables.
Muchas veces se usan para resolver disputas; como p p ;
futuras modificaciones a la estructura.
55mfvalarezo@gmail.com
El i f d b i l i lEl informe debe incluir al menos:
1. Fecha y lugar.
2. Volumen total de hormigón por cada clase.
3. Identificación del elemento donde se coloca.
4. Marca y tipo de cemento.4. Marca y tipo de cemento.
5. Fuente y tamaño de los áridos.  
6. Asentamiento, Temperatura, Densidad, Cont. Aire.
7 Ti d d i i i l l b t i7. Tipo de curado inicial y en laboratorio.
Ejemplo de reporte.
56mfvalarezo@gmail.com
F t d ltFuentes de consulta:
• PCA‐Portland Cement Association, Design and Control of concrete Mixtures, 
2004
• Valarezo M., Román J., “Técnico en Ensayos de Agregados del Concreto‐Nivel I“, 
Editorial UTPL, ISBN 978‐9942‐00‐495‐6, Loja‐Ecuador, Enero 2009.
• Valarezo M., Román J., “Técnico en Pruebas de Resistencia del Concreto“, Editorial 
UTPL, ISBN 978‐9942‐00‐496‐3, Loja‐Ecuador, Enero 2009.
• Valarezo M., Palacios J., Carvallo J., “Técnico en Ensayos de Campo‐Grado I“, 
Editorial UTPL, ISBN 978‐9942‐00‐402‐4, Loja, Ecuador, Agosto 2008.
• Valarezo, M., www.utpl.edu.ec/blog/mfvalarezo
fí í l d i• Fotografías y artículos de internet.
Marlon Valarezo AMarlon Valarezo A.
mfvalarezo@utpl.edu.ec
57mfvalarezo@gmail.com