capitulo 8 : concretos

           CONCRETOS  

DEFINICIÓN:

Producto de alto desempeño que no requiere de vibración para compactarse y cuya elevada fluidez permite rellenar incluso áreas muy congestionadas con acero de refuerzo u otros elementos.

AUTO-COMPACTADO

Usos:

• Estructuras complejas o elementos con difícil acceso para efectuar la consolidación del concreto.
• Estructuras donde el acero de refuerzo dificulta el vibrado.
• Obras de infraestructura.
• Elementos prefabricados.

Ventajas:

• Optimiza los recursos de la obra: 
• Menores tiempos de construcción, resultando en ahorro de costos. 
• Disminuye tiempos de vaciado: reduce significativamente el tiempo de colocación de concreto respecto a los productos convencionales.
• Ahorro de mano de obra (cuadrilla de personal).
• Puede colocarse rápidamente sin vibración mecánica.
• Al no requerir el uso de vibradoras, reduce o elimina el ruido, incrementando las horas de construcción en zonas urbanas.
• Fácil llenado en zonas restringidas y de difícil acceso.
• Sus propiedades rheológicas permiten excelentes resultados de acabados en construcciones complejas o moldes específicos.

 CLASIFICACIÓN

Dependiendo de las necesidades específicas de su proyecto, contamos además de los concretos convencionales con una amplia gama de concretos especiales, que se adaptan a necesidades específicas, según las condiciones del elemento que se va a vaciar:

• ​Concreto Anti bacteriano: Efectiva protección anti bacteriana para una construcción más saludable.
• Concreto Auto- compactado: Una solución tecnológica para vaciados en construcciones complejas o con accesos limitados.
• Concreto de Alta Resistencia: Una solución eficiente, durable y económica para estructuras que soportan altas demandas de carga.
• Concreto Coloreado: Acabados estéticos perdurables. No requiere la colocación de acabados superficiales.
• Concreto con Fibra: Con reducción de las fisuras de contracción por secado plástico.
• Concreto de Alto Desempeño: Excelente resistencia, trabajabilidad, gran impermeabilidad y durabilidad.
• Concreto de Baja Permeabilidad: Diseñado para su utilización donde se requieren condiciones de impermeabilidad.
• Concreto de Fraguado Acelerado: Fraguado acelerado y resistencia similar a la del concreto convencional.
• Concreto de Fraguado Retardado: Mayores tiempos de manejabilidad y un proceso de fraguado más lento versus el concreto convencional.
• Concreto de Resistencia Acelerada: Permite el desarrollo de la resistencia especificada a temprana edad.
• Concreto Lanzado vía húmeda - Shotcrete: Excelente adherencia y compactación.
• Concreto Liviano: Con propiedades de aislamiento térmico, acústico y eléctrico.
• Concreto para Pavimentos - Duravía: La solución integral para sus proyectos en Pavimentos de concreto.
• Concreto para Minería: Productos y servicios diseñados a la medida de cada uno de sus proyectos.
• Concreto Permeable: Excelente solución para áreas de estacionamiento, pasos peatonales y veredas expuestas a lluvia o empozamiento de agua.
• Concreto Plastificado: Fuidez moderada libre de segregación y de fácil colocación.
• Concreto Súper Plastificado: Consistencia fluida y control de fragua.
• Concreto Reoplástico: Excelentes características de manejabilidad manteniendo su cohesividad.
• Concreto Tremie: Diseñado para colocarlo bajo agua o en estructuras esbeltas de difícil postura y compactación.

CONCRETO ALTA RESISTENCIA:

Definición:

Concretos de resistencias iguales o superiores a 420 kg/cm2 (6,000 PSI).

Usos:

• Recomendado para proyectos que requieran de elementos estructurales que soporten altas demandas de carga.
• En todas las estructuras donde se requiera obtener resistencias a 28 días o resistencias iniciales altas.
• Por sus características mecánicas mejoradas es ideal para construir:
• Muros de rigidez, columnas y vigas en edificios de oficinas, departamentos, centros comerciales, hoteles y edificios de gran altura.
• Se especifica para concretos pre esforzados (ej. vigas pre esforzadas).
• Estructuras costeras, sanitarias y militares.
• Bóvedas de seguridad.
• Elementos prefabricados.
• Ideal para sistemas industrializados.

Ventajas:

• Mayor rendimiento en ejecución de obras. Permite mayor rotación de encofrados y menos tiempo de uso.
• Se pueden diseñar secciones estructurales menores, con ahorro en áreas de construcción.
• Permite disminuir cuantías de refuerzo en los diseños, pues permite la reducción de la cantidad de acero de refuerzo en columnas.
• Mejora la protección contra la corrosión del acero de refuerzo.
• La estructura tiene un menor costo versus otras diseñadas en acero.
• Mayor resistencia a la erosión.
• Su alta fluidez permite su colocación aún en zonas congestionadas de acero de refuerzo.
• Su consistencia permite bombearlo a grandes alturas.

capitulo 9: MORTEROS

MORTEROS

DEFINICION:

Mortero es una mezcla de conglomerantes inorgánicos, áridos y agua, y posibles aditivos que sirven para pegar elementos de construcción tales como ladrillos, piedras, bloques de hormigón, etc. Además, se usa para rellenar los espacios que quedan entre los bloques y para el revestimiento de paredes. Los más comunes son los de cemento y están compuestos por cemento, agregado fino y agua. Generalmente, se utilizan para obras de albañilería, como material de agarre, revestimiento de paredes, etc.

Aplicaciones de los morteros

• Morteros de albañilería: obras de fábrica. Suelen ser de cemento portland o bastardos (cemento y cal).
• Revestimientos continuos: Enfoscados y monocapa.
• Pavimentos continuos: Morteros modificados y porosos.
• Pastas niveladoras: capa de nivelación para colocación de solados y paso de instalaciones.
• Material de agarre: revestimientos discontinuos.
• Protección pasiva: morteros ignífugos.
• Productos prefabricados: baldosas hidráulicas, “piedras artificiales”, adoquines, bloques para fábricas, etc.

CLASIFICACIÓN

El Instituto Argentino de Racionalización de Materiales (IRAM), ha propuesto la siguiente clasificación para los morteros:

1)      Morteros Aéreos: son aquellos en que el aglutinante es la cal aérea. (Recordemos que la cal aérea es la que necesita la presencia de aire para fraguar y endurecer)

•  Mortero aéreo. Es el constituido por cal aérea (magra o grasa) y arena.
•  Mortero aéreo mixto. Es el constituido por cal aérea, arena y polvo de ladrillo. 
•  Mortero aéreo reforzado. Es el constituido por cal aérea, cemento y arena.
•  Mortero aéreo mixto reforzado. Es el constituido por cal aérea, polvo de ladrillo, cemento y arena.

2)      Morteros hidráulicos: El aglutinante es la cal hidráulica. (Cal hidráulica es aquella que puede fraguar y endurecer con o sin presencia de aire, incluso bajo el agua).

•  Mortero hidráulico. Es el constituido por cal hidráulica y arena. 
• Mortero hidráulico mixto. Es el constituido por cal hidráulica, arena y polvo de ladrillo. 
• Mortero hidráulico reforzado. Es el constituido por cal hidráulica, cemento y arena. 
•  Mortero hidráulico mixto reforzado. Es el constituido por cal hidráulica, cemento, arena y polvo de ladrillo.                                                                                              

3)      Morteros de cemento: son aquellos cuyo aglutinante es el cemento Portland.

• Mortero de cemento. Es el constituido por arena y cemento. Incluye también la pasta pura de cemento. 
•  Mortero de cemento impermeable. Es el constituido por cemento, arena e hidrófugo en cantidad suficiente.
•  Mortero de cemento atenuado. Es el constituido por cemento, cal y arena. 

4)      Morteros de yeso: Son aquellos cuyo aglutinante es el yeso.

• Mortero de yeso. Es el constituido por yeso y arena. Esta denominación incluye la pasta pura de yeso. 
• Mortero de yeso atenuado. Es el constituido por yeso, cal grasa y arena. 
•  Mortero de yeso con liga. Es el constituido por yeso y fibras. 

5)      Morteros especiales: Son los que responden a formulas particulares de los fabricantes y que se emplean par distintos usos.

Como ejemplo de algunos morteros que se comercializan en nuestro medio, podemos citar:

     ENDUFIN PLUS (para revoques finos con acabado enduído)

CONCRETO (adhesivo cementicio para revestimientos cerámicos)

     KLAUKOL (adhesivo cementicio para revestimientos cerámicos)

     FINO A LA CAL (para revoques finos a la cal)

     PASTINAS (para tomado de juntas de pisos y revestimientos,   en distintos colores)

PROPIEDADES

Las propiedades más importantes a tener en cuenta de los morteros en estado fresco y en estado endurecido son las siguientes:

                                                            Trabajabilidad

                         Estado fresco

Propiedades                                          Resistencia mecánica

            Estado endurecido

                                                Impermeabilidad -Durabilidad 

Trabajabilidad

La trabajabilidad  es una condición muy importante que debe cumplir un mortero, dado que en la mayoría de sus usos, debe ser colocado en su destino en forma manual o con equipos diseñados para proyectar el mortero a través de aire comprimido o medios mecánicos.

El mortero debe ser lo suficientemente manejable, de acuerdo a su aplicación, de lo contrario es imposible colocarlo.

Por ejemplo, para ejecutar un revoque grueso en un muro, cuando se trabaja manualmente, el operario lanza con impulso porciones de mortero contra la superficie, y este debe tener la plasticidad y adherencia  suficientes para quedar adherido al muro sin desprenderse, para luego ser enrasado con reglas y fratazo. Si la colocación se hace con equipos mezcladores que proyectan el mortero, son igualmente necesarias esas cualidades del material.

La cal  es un excelente aglutinante desde el punto de vista de la trabajabilidad, otorgándole al mortero adecuada plasticidad, dependiendo  de la calidad de la misma y de las proporciones arena-cal-agua.

El cemento como único aglutinante de un mortero, en pequeñas cantidades le confiere a este muy poca plasticidad, por lo que no se usa. En proporciones importantes se logra aceptable trabajabilidad y da adecuados resultados de resistencia mecánica e impermeabilidad, pero deben tomarse especiales cuidados por que en el proceso de fraguado y endurecimiento produce importantes variaciones volumétricas (retracciones), ocasionando fisuración..

En morteros de cemento, si se agrega cal hidratada en pequeñas proporciones (entre 1/10 a 1/5 del cemento), mejora la plasticidad sin disminuir la resistencia. La adición de mayores proporciones disminuye la resistencia.

La adición de polvo de ladrillo, materiales volcánicos y otros productos industriales finamente molidos (finura comparable al cemento o mayor), se comportan como materiales puzolánicos, comunicándole a los morteros de cal mejores propiedades de cohesión, plasticidad y resistencia. En cambio, a los morteros de cemento las cualidades mejoradas son cohesión, plasticidad y la durabilidad, aumentando la resistencia a los sulfatos y a agentes químicos.

También excisten algunos productos comerciales para mejorar la plasticidad y otras propiedades.

Los aglomerantes se ordenan de la siguiente manera según la trabajabilidad que confieren al mortero:

1°- Cal aérea.

2°- Yeso.

3°- Cal hidráulica.

4°- Cemento de albañilería.

5°- Cemento normal.

capitulo7 ; Agua para concretos y morteros

AGUA PARA CONCRETOS Y MORTEROS

DEFINICION:

El agua es un componente esencial en las mezclas de concreto y morteros, pues permite que el cemento desarrolle su capacidad ligante.

Para cada cuantía de cemento existe una cantidad de agua del total de la agregada que se requiere para la hidratación del cemento; el resto del agua solo sirve para aumentar la fluidez de la pasta para que cumpla la función de lubricante de los agregados y se pueda obtener la manejabilidad adecuada de las mezclas frescas. El agua adicional es una masa que queda dentro de la mezcla y cuando se fragua el concreto va a crear porosidad, lo que reduce la resistencia, razón por la que cuando se requiera una mezcla bastante fluida no debe lograrse su fluidez con agua, sino agregando aditivos plastificantes.

El agua utilizada en la elaboración del concreto y mortero debe ser apta para el consumo humano, libre de sustancias como aceites, ácidos, sustancias alcalinas y materias orgánicas.
En caso de tener que usar en la dosificación del concreto, agua no potable o de calidad no comprobada, debe hacerse con ella cubos de mortero, que deben tener a los 7 y 28 días un 90% de la resistencia de los morteros que se preparen con agua potable.

AGUA

• Agua de amasado

∗ Participa en las reacciones de hidratación del cemento

∗ Confiere al hormigón la trabajabilidad necesaria para su puesta en obra

∗ La cantidad de agua de amasado debe limitarse al mínimo estrictamente necesario.

− El agua en exceso se evapora y crea una serie de huecos en

el hormigón, disminuyendo su resistencia.

− Un déficit de agua de amasado origina masas pocos trabajables y de difícil colocación en obra.

∗ Cada litro de agua de amasado añadido de más a un hormigón

equivale a una disminución de 2 kg de cemento.

• Agua de curado

Durante el proceso de fraguado y primer endurecimiento del hormigón,

tiene por objeto:

− Evitar la desecación

− Mejorar la hidratación del cemento

− Impedir una retracción prematura

APTITUD DE LAS AGUAS

Se debe ser más estricto en la aptitud de un agua para curado que en la de

un agua para amasado, debido a:

− En el amasado la aportación de agua es limitada y se realiza de una

sola vez.

− En el curado la aportación es amplia, de actuación duradera y las

reacciones que puedan ocasionar no actúan sobre una masa en estado

plástico.

AGUAS PERJUDICIALES Y AGUAS NO PERJUDICIALES.

Un índice útil sobre la aptitud de un agua es su potabilidad. Las excepciones se reducen casi exclusivamente a las aguas de alta montaña, debido a que su gran pureza les confiere carácter agresivo.

Las aguas manifiestamente insalubres pueden ser utilizadas, como por ejemplo las aguas bombeadas de minas (excepto de carbón), de residuos industriales, pantanosas, etc.

Las aguas depuradas con cloro pueden emplearse perfectamente.

Si es absolutamente obligado emplear un agua sospechosa, convendrá

forzar la dosis de cemento (no menos de 350 kg/m3) y mejorar la preparación y

puesta en obra del hormigón.

AGUA DE MAR

La Instrucción Española del Hormigón admite su empleo para hormigón en masa, previniendo acerca de la posible aparición de eflorescencias (producidas por cristalización de sales) y de la probable caída de resistencia (aproximadamente un 15%).

El contenido medio de cloruro sódico del agua de mar es del orden de 25 gramos por litro (aproximadamente 15 g/l de ión Cl-), inadmisible para hormigón armado.

El contenido medio del ión sulfato es próximo a los 3 g/l. Según este índice, se podría calificar al agua marina como perjudicial, pero por una serie de razones de índole química, su agresividad real es mucho menor que la que tendría un agua no marina con sulfatos o cloruros en análogas proporciones.

No se admite presencia de algas, ya que impiden la adherencia áridopasta, provocando multitud de poros en el hormigón.

capitulo 6: AGREGADOS

AGREGADOS

DEFINICIÓN:

Generalmente se entiende por "agregado" a la mezcla de arena y piedra de granulometría variable. El concreto es un material compuesto básicamente por agregados y pasta cementicia, elementos de comportamientos bien diferenciados:

Se define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas de origen natural o artificial cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados en la NTP 400.011.

Los agregados son la fase discontinua del concreto y son materiales que están embebidos en la pasta y que ocupan aproximadamente el 75% del volumen de la unidad cúbica de concreto.

Los agregados son materiales inorgánicos naturales o artificiales que están embebidos en los aglomerados (cemento, cal y con el agua forman los concretos y morteros)

 CLASIFICACIÓN:

Existen varias formas de clasificar a los agregados, algunas de las cuales son:

 POR SU NATURALEZA:

Los agregados pueden ser naturales o artificiales, siendo los naturales de uso frecuente, además los agregados utilizados en el concreto se pueden clasificar en: agregado grueso, fino y hormigón (agregado global).

a. El agregado fino, se define como aquel que pasa el tamiz 3/8" y queda retenido en la malla N° 200, el más usual es la arena producto resultante de la desintegración de las rocas.

b. El agregado grueso, es aquel que queda retenido en el tamiz N°4 y proviene de la desintegración de las rocas; puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava.

c. El hormigón, es el material conformado por una mezcla de arena y grava este material mezclado en proporciones arbitrarias se encuentra en forma natural en la corteza terrestre y se emplea tal cual se extrae en la cantera.

POR SU DENSIDAD:

Se pueden clasificar en agregados de peso especifico normal comprendidos entre 2.50 a 2.75, ligeros con pesos específicos menores a 2.5, y agregados pesados cuyos pesos específicos son mayores a 2.75.


POR EL ORIGEN, FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL:

Por naturaleza los agregados tienen forma irregularmente geométrica compuestos aleatoriamente por caras redondeadas y angularidades. En términos descriptivos la forma de los agregados pueden ser:

• Angular: Poca evidencia de desgaste en caras y bordes.
• Sub angular: Evidencia de algo de desgaste en caras y bordes.
• Sub redondeada: Considerable desgaste en caras y bordes.
• Redondeada: Bordes casi eliminados.
• Muy Redondeada: Sin caras ni bordes

CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS

Los agregados se consideran limpiossi están exentos de exceso de arcilla, limo, mica, materia orgánica, sales químicas y granos recubiertos. Un agregado es físicamente sano si conserva su integridad bajo cambios de temperatura o humedad y si resiste la acción de la intemperie sin descomponerse.

Se realizan variadas pruebas en los agregados del hormigón para:

1. Establecer que se satisfagan requisitos mínimos de calidad; se incluyen esas cualidades básicas deseables como tenacidad, solidez y resistencia a la abrasión,
2. Determinar características útiles para seleccionar las proporciones para el hormigón; como la gravedad específica y la absorción.
3. Asegurar que en forma rutinaria se cumplan con los requisitos para el trabajo.

1. Textura Superficial

La textura superficial de los agregados afecta la calidad del hormigón en estado fresco y tiene gran influencia en las resistencias, repercutiendo más en la resistencia a la flexotracción que a la compresión.

El hormigón puede contener agregado con una gran diversidad de características superficiales distintas desde una muy lisa hasta muy áspera y de panal y resultar en un hormigón satisfactorio.

2. Forma del Agregado


La forma del agregado tiene gran influencia en las propiedades del hormigón fresco y endurecido, particularmente en lo que hace a la docilidad y resistencias mecánicas respectivamente.

Como en el caso de la textura superficial, se ha producido hormigón satisfactorio con agregado que consta de una gran diversidad de formas diferentes.

Las partículas naturales de agregado que han sido sujetas a la acción de las olas y el agua durante la historia geológica pueden ser esencialmente esféricas; las otras, rotas por la trituración, pueden ser cúbicas o tener muchos ángulos con vértices agudos, debiendo tener por lo menos una cara fracturada, resultante del proceso de trituración.

3. Resistencia Estructural

“No se puede producir hormigón de alta resistencia que contenga agregados estructuralmente débiles”.

Para que un agregado pueda considerarse de resistencia adecuada, debe sobrepasar la resistencia propia del aglomerante (cemento).

A pesar de la aparente relación obvia entre la resistencia del hormigón y la del agregado, al menos en los casos extremos, otros factores, como la forma de la partícula, textura superficial, gradación y relación A/C, se conjugan contra la evaluación precisa de la contribución de la resistencia estructural del propio agregado. Por esto no se ha podido hacer predicciones de la calidad del hormigón con relación a la resistencia de los agregados. En la tabla 2.4 se muestran las resistencias a la compresión de diversas rocas.

TABLA 2.4 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE ROCAS DE USO COMÚN COMO AGREGADOS DEL HORMIGÓN

4. Gravedad Específica y Absorción (ASTM C127 y ASTM C128)

La Gravedad Específica es la relación entre la densidad del agregado y la del agua (1000 kg/cm3). Sin embargo, todos los agregados son porosos hasta cierto punto, lo que permite la entrada de agua en los espacios de los poros o capilares cuando se colocan en la mezcla de hormigón, o bien, ya están húmedos cuando entran al hormigón. Por lo tanto, la definición cuidadosa de la gravedad específica debe tomar en cuenta tanto el peso como el volumen de la porción de agua contenida dentro de las partículas. El agua libre que se encuentra sobre las superficies exteriores del agregado húmedo no entra en el cálculo de la gravedad específica, pero contribuye a la relación A/C del hormigón.

capitulo 5 : AGLOMERANTES

AGLOMERANTES

DEFINICION:

Se llaman materiales aglomerantes aquellos materiales que, en estado pastoso y con consistencia variable, tienen la propiedad de poderse moldear, de adherirse fácilmente a otros materiales, de unirlos entre sí, protejerlos, endurecerse y alcanzar resistencias mecánicas considerables.


Estos materiales son de vital importancia en la construcción, para formar parte de casi todos los elementos de la misma.

Primarios
Proceden de la calcinación de una roca, sin adición alguna, cal de la calcinación y yeso y cemento de la cocción. Yeso, Cal y Cemento

Secundarios
Mortero
Hormigón
y existen algunos conglomerantes de origen oganico y hacen parte de los Materiales bituminosos: (Betún, Asfalto, Alquitrán,...)

Tipos de Aglomerantes

Conglomerantes aéreos: los que endurecen en contacto con el aire.
Conglomerantes hidráulicos: los que pueden endurecer en contacto con el aire y sumergidos en agua.
Conglomerantes hidrocarbonatados: los que se endurecen por el cambio de viscosidad con la temperatura como los betunes.

Yeso

Definición yeso:

Es el producto resultante de la deshidratación total o parcial del aljez o piedra pómez. Esta piedra se muele y se lleva a un horno giratorio en cuyo interior se deshidrata, calcina y cristaliza entre 400º y 500º C, con posterioridad el producto obtenido se enfría y se reduce a polvo en molinos de bolas. Este polvo amasado con agua fragua y endurece con extraordinaria rapidez (mortero de yeso).


Proceso de obtención del yeso:

La fabricación del yeso consta de cuatro fases importantes:

1ºExtraccion o arranque de piedra. Se extrae fácilmente con la ayuda de barrenos de pólvora de mina. Según la situación del filón, la cantera puede ser a cielo abierto o en galerías.

2ºFragmentacion y trituración de la piedra de yeso. Para esto, se emplean molinos de martillos. Se introducen en ellos la roca fragmentada y es triturada al golpeo de los martillos. Se emplean también las machacadoras de mandíbula, que consisten en una gruesa placa de acero fija y otra móvil, accionada por una biela-manivela. La apertura de estas mandíbulas es graduable, con lo que se consigue una granulometría diferente de la roca triturada.

3ºDeshidratacion y cocción de la piedra. Primitivamente se realizaba formando montones de piedras de yeso, en capas alternas de combustible y piedra, o, también, colocándola en unos huecos en las laderas de los montes, y empleando, con material de combustible, madera de los bosques próximos. El yeso así obtenido contiene las cenizas del combustible y muchas impurezas, por lo que se llama yeso negro; se emplea para construcciones no vistas.

Procedimientos de cocción del yeso:
Actualmente existen procedimientos para conseguir una perfecta cocción del aljez, sin riesgo de que se mezclen impurezas. Entre ellos están:


*Sistema de horno giratorio. El cuerpo principal de este horno esta formado por un cilindro de palastro, de 8 a 12m de longitud y 1.50m de diámetro. Este cilindro se calienta exteriormente y, por no estar revestido interiormente de material refractario, su perdida de calor es ínfima. La piedra de yeso se introduce reducida al tamaño de la gravilla fina, por lo que se evita una deshidratación rápida. El cilindro tiene, interiormente soldada, una chapa en forma de hélice, que es la encargada de ir sacando la piedra de yeso al exterior.

Clasificación de los yesos:

*Yeso gris o negro. Se obtiene calcinando la piedra algez en contacto con los combustibles. Los humos y las impurezas(cenizas, carbón, etc...), aparte de las que lleva consigo la piedra de yeso(se emplea un algez con muchas impurezas), ennegrecen el producto. La finura de molido es muy deficiente. Resulta el yeso de peor calidad, por lo que solo se emplea en obras no vistas.

*Yeso blanco. Se obtiene a partir de un algez con pequeñas proporciones de impurezas, después de calcinado y vitrificado es finamente molido hasta el punto de no quedar retenido mas de un 10% en un tamiz de dos décimas de mm. Es muy blanco y en mortero se utiliza para el enlucido de paredes y techos de interiores.

*Yeso escayola. Es un yeso blanco de la mejor calidad, tanto en purezas como en fineza del grano, no quedando retenido mas del 1%

En un tamiz de 0.2 mm.

Definición de cal:

Es un producto resultante de la descomposición de las rocas calizas por la acción del calor. Estas rocas calentadas a mas de 900º C producen o se obtienen el óxido de calcio, conocido con el nombre de cal viva, producto sólido de color blanco y peso especifico de 3.4 kg./dm. Esta cal viva puesta en contacto con el agua se hidrata (apagado de la cal) con desprendimiento de calor, obteniéndose una pasta blanda que amasada con agua y arena se confecciona el mortero de cal o estupo, muy empleado en enfoscado de exteriores. Esta pasta limada se emplea también en imprimacion o pintado de paredes y techos de edificios y cubiertas.



Obtención de la cal:

Se puede obtener mediante las fases siguientes:

1º. - Extracción de la roca. El arranque de la piedra caliza puede realizarse a cielo abierto o en galería y por distintos medios, según la disposición del frente. Los bloques obtenidos se fragmentan para facilitar la cocción.

2º. - Cocción o calcinación. El carbonato de calcio (CO2Ca), componente principal de las calizas, al someterlo a la acción del calor se descompone en anhídrido carbónico y oxido de calcio o cal viva, produciéndose la reacción química:

CO3Ca+calorCO2+OCa

Cemento.-

Definición del cemento:

Es el material aglomerante más importante de los empleados en la construcción. Se presenta en estado de polvo, obtenido por cocción a 1550º C una mezcla de piedra caliza y arcilla, con un porcentaje superior al 22% en contenido de arcilla. Estas piedras, antes de ser trituradas y molidas, se calcinan en hornos especiales, hasta un principio de fusión o vitrificación.

Proceso de obtención del cemento:

La piedra caliza en una proporción del 75% en peso, triturada y desecada, junto a la arcilla en una proporción del 25% se muelen y mezclan homogéneamente en molinos giratorios de bolas. El polvo así obtenido es almacenado en silos a la espera de ser introducidos en un horno cilíndrico con el eje ligeramente inclinado, calentado a 1600º C por ignición de carbón pulverizado, donde la mezcla caliza arcilla, sufre sucesivamente un proceso de deshidratación, otro de calcinación y por ultimo el de vitrificación. El producto vitrificado es conducido, a la salida del horno a un molino-refrigerador en el que se obtiene un producto sólido y pétreo conocido con el nombre de clinker, que junto a una pequeña proporción o pequeña cantidad de yeso blanco o escayola es reducido a un polvo muy fino, homogéneo y de tacto muy suave en molinos de bolas giratorias, como es el cemento, que es almacenado en silos para su posterior envasado y transporte.

Cemento natural y sus clases:

El cemento natural, llamado romano, atendiendo a su principio y fin de fraguado, se divide en:


Cemento rápido. De aspecto y color terroso, por su alto contenido en arcilla (del 26% al 40%), es un aglomerante obtenido por trituración, cocción y reducción a polvo de margas calizas que, en la fase de cocción, ha sido sometido a una temperatura entre 1000º y 2000º C.

PUZOLANAS

son materiales silíceos o alumino-silíceos a partir de los cuales se producía históricamente el cemento, desde la antigüedad Romana hasta la invención del cemento Portland en el siglo XIX. Hoy en día el cemento puzolánico se considera un ecomaterial.

El término se aplica popularmente a las áreas de frenado para salidas de pista durante competiciones automovilísticas, principalmente de fórmula 1, pues originalmente eran de puzolana, si bien hoy día se emplean otros materiales como grava calibrada de distinto origen.

Puzolanas naturales

Rocas volcánicas, en las que el constituyente amorfo es vidrio producido por enfriamiento brusco de la lava. Por ejemplo las cenizas volcánicas, las tobas, la escoria yobsidiana.
Rocas o suelos en las que el constituyente silíceo contiene ópalo, ya sea por la precipitación de la sílice de una solución o de los residuos de organismos de lo cual son ejemplos las tierras de diatomeas, o las arcillas calcinadas por vía natural a partir de calor o de un flujo de lava.

Ladrillos de bloque sólido combustible siendo incinerados para producir ceniza con características puzolánicas.

Puzolanas artificiales 

Cenizas volantes:

 Las cenizas que se producen en la combustión de carbón mineral (lignito), fundamentalmente en las plantas térmicas de generación de electricidad.

Arcillas activadas o calcinadas artificialmente:

por ejemplo residuos de la quema de ladrillos de arcilla y otros tipos de arcilla que hayan estado sometidas a temperaturas superiores a los 800 °C.
Escorias de fundición: 

principalmente de la fundición de aleaciones ferrosas en altos hornos. Estas escorias deben ser violentamente enfriadas para lograr que adquieran una estructura amorfa.

Cenizas de residuos agrícolas: 

la ceniza de cascarilla de arroz, ceniza del bagazo y la paja de la caña de azúcar. Cuando son quemados convenientemente, se obtiene un residuo mineral rico en sílice y alúmina, cuya estructura depende de la temperatura de combustión.

MATERIALES BITUMINOSOS

Los materiales bituminosos son sustancias de color negro, sólidas o viscosas, dúctiles, que se ablandan por el calor y comprenden aquellos cuyo origen son los crudos petrolíferos como también los obtenidos por la destilación destructiva de sustancias de origen carbonoso.

Tipos

Los materiales bituminosos pueden dividirse en dos grandes grupos: betunes y alquitranes.

Ambos presentan unas propiedades análogas y de diferencias muy significativas: los dos son termoplásticos y poseen una buena adhesividad con los áridos; sin embargo laviscosidad de los alquitranes se ve más afectada por las variaciones de temperaturas y su envejecimiento es mucho más precoz que el de los betunes.


Bitúmenes

Son mezclas de hidrocarburos naturales, pirogenados (sometidos a tratamientos de calor), o combinaciones de ambos. Pueden presentar diversos estados: gaseosos, líquidos, semisólidos, y sólidos. Además y como ya hemos comentado pueden ser naturales o artificiales.Bitúmenes naturalesSe encuentran en la naturaleza formando lagos, mezclados con arena o arcilla, y a veces impregnando rocas. Son poco abundantes y su extracción no presenta gran interés. El origen de estos betunes está en los petróleos que han subido a la superficie a través de fisuras y se han depositado allí; con el tiempo los materiales más ligeros se evaporaron, quedando los componentes de mayor viscosidad.

Bitúmenes artificiales

Se obtienen a partir del petróleo sometiendo al mismo, después de una destilación fraccionada a temperatura ambiente, a otro proceso de destilación fraccionada en caliente y vacío para obtener aceites pesados y grasas sin que se produzca el cracking que se origina con temperaturas más altas. Este cracking consiste en romper las cadenas de los hidrocarburos más largas y convertirlas en hidrocarburos de cadenas más pequeñas.

Cabe destacar dentro de los diversos tipos de betunes, algunos de ellos de especial interés como los bitúmenes asfálticos. Estos betunes, preparados por destilación de hidrocarburos naturales, se presentan como sólidos o semisólidos a temperatura ambiente por lo que para poder usarlos en obra, es precisos calentarlos a fin de reducir su viscosidad.

También conviene citar otros tipos de ellos, como los bitúmenes fluidificados o las emulsiones bituminosas.

Bitúmenes fluidificados

Se obtienen mezclando betunes duros con aceites ligeros (queroseno, gasolina, etc.). Tiene la ventaja de que no es preciso calentarlos para su utilización y los disolventes empleados tienen como única misión facilitar el trabajo en obra, ya que se eliminan en el proceso de curado. Si este betún lo emulsionamos con agua, además de reducir su viscosidad, facilita su uso en condiciones de bajas temperaturas, lluvias o humedad.

Las especificaciones españolas definen dos grupos de betunes fluidificados: RC (curado rápido) y MC (curado medio). Los rápidos emplean como disolvente naftas o gasolinas muy volátiles, mientras que los medios utilizan petróleo o queroseno.

Capitulo 4:MATERIALES PÉTREOS NATURALES -ROCAS

MATERIALES PÉTREOS NATURALES -ROCAS  

DEFINICIÓN:

Una roca es una piedra muy dura y sólida
. Para la geología, una roca es un sólido cohesionado que está formado por uno o más minerales. Los minerales más abundantes en una roca se conocen como minerales esenciales, mientras que los que aparecen en proporciones pequeñas se denominan minerales accesorios.

. Es posible distinguir entre distintos tipos de rocas. Las rocas monominerálicas están formadas por un único mineral. Las rocas compuestas, en cambio, presentan distintas especies mineralógicas. Las rocas ígneas son aquellas que se han formado por la solidificación de magma o de lava. Las rocas metamórficas suponen la alteración en estado sólido de rocas que ya están consolidadas en la corteza terrestre. Por otra parte, las rocas sedimentarias se forman por la consolidación de los sedimentos que proceden de la erosión.  Al estar sometidas a la  acción de distintos agentes, las rocas pueden cambiar con el tiempo. Este ciclo se conoce como ciclo petrogenético e incluye etapas de meteorización, erosión y sedimentación.



ROCAS O PIEDRAS NATURALES:

La roca o piedras naturales también (llamadas materiales pétreos) son agrupaciones más o menos complejas de minerales, cada una de las cuales conservan las características de su especie. Podemos considerar dos tipos:

Unas son esenciales, típicas y características de cada roca.
Y otras son secundarias determinan las variedades dentro de una misma familia.

Los materiales esenciales de la roca pertenecen a uno de estos grupos químicos:

Óxidos, como el cuarzo o el silicio
Silicatos, como el feldespato o la mica.
Sulfato, como el aljez.
Carbonato, como la calcita y la dolomita


ROCAS IGNEAS O ERUPTIVAS :

Clasificación de las rocas ígneas

Las rocas ígneas se clasifican mediante dos criterios fundamentales:

Abundancia de las especies minerales primarios principales
Abundancia de elementos químicos


Las rocas ígneas (latín ignius, "fuego") se forman cuando el magma (roca fundida) se enfría y se solidifica. Si el enfriamiento se produce lentamente bajo la superficie se forman rocas con cristales grandes denominadas rocas plutónicas o intrusivas, mientras que si el enfriamiento se produce rápidamente sobre la superficie, por ejemplo, tras una erupción volcánica, se forman rocas con cristales invisibles conocidas como rocas volcánicas o extrusivas. La mayor parte de los 700 tipos de rocas ígneas que se han descrito se han formado bajo la superficie de la corteza terrestre. Ejemplos de rocas ígneas son:la diorita, la riolita, el pórfido, el gabro, el basalto y elgranito

Las rocas plutónicas o rocas intrusivas

son las que se forman a partir de un enfriamiento lento, a gran profundidad y en grandes masas del magma. De acuerdo a la Geología, son uno de los dos tipos en que se clasifican las rocas ígneas de acuerdo su origen. Se oponen así a la roca volcánica o extrusiva, que por el contrario, se forma al solidificarse el magma (lava) que emerge a la superficie de la corteza terrestre, entrando en contacto abrupto con la atmósfera o cuerpos de agua.

Se llama plutones a los afloramientos de este tipo de roca, como por ejemplo los batolitos, los lacolitos, los sills y los diques. Estos afloramientos muchas veces son visibles producto de la erosión que ha retirado otras rocas que los cubrían previamente.

Durante su formación el enfriamiento es muy lento, permitiendo así el crecimiento de grandes cristales de minerales puros y resultando una textura heterogénea, granulosa a simple vista. El granito, el gabro, la sienita, la diorita, la peridotita y la tonalita son ejemplos de rocas plutónicas.

Roca filoniana
Las rocas filonianas o subvolcánicas son rocas ígneas intrusivas que se originan cuando el magma se abre paso hacia la superficie a través de filones y se solidifica en su interior. Generalmente el magma forma pequeñas masas tabulares (entre unos pocos centímetros y unos cuantos centenares de metros). La mayoría de las rocas filonianas presentan una textura porfídica o afanítica, con cristales sin medida uniforme porque se han formado en dos fases distintas: los minerales de temperatura de fusión más alta han cristalizado lentamente en el interior de la capa terrestre, y el resto, de forma rápida dentro de los filones, donde la roca que encaja es mucho más fría.Algunos ejemplos de rocas filonianas son el pórfido (de composición parecida al granito, con diferentes proporciones de cuarzo, plagioclasa y ortosa, y con textura porfírica) y la pegmatita (de composición similar y con grandes cristales).

Las rocas sedimentarias

son rocas que se forman por acumulación de sedimentos, los cuales son partículas de diversos tamaños que son transportadas por el hielo, el agua o el aire y sometidas a procesos físicos y químicos (diagénesis), y dan lugar a materiales más o menos consolidados. Las rocas sedimentarias pueden formarse a las orillas de los ríos, en el fondo de barrancos, valles, lagos, mares, y en las desembocaduras de los ríos. Se hallan dispuestas formando capas o estratos.

Existen procesos geológicos externos que actúan sobre las rocas preexistentes y las meteorizan, transportan y depositan en diferentes lugares dependiendo del agente que transporte (agua, viento, hielo). De igual manera, distintos organismos animales ovegetales pueden contribuir a la formación de rocas sedimentarias (fósiles). Las rocas sedimentarias pueden existir hasta una profundidad de diez kilómetros en la corteza terrestre. Estas rocas pueden presentarse sueltas o consolidadas, es decir, que han sido unidas a otras por procesos posteriores a la sedimentación, conocidos como diagénesis.

Las rocas sedimentarias cubren más del 75 % de la superficie terrestre, formando una cobertura sedimentaria sobre un zócalo formado por rocas ígneas y, en menor medida, metamórficas. Sin embargo su volumen total es pequeño cuando se comparan sobre todo con las rocas ígneas, que no solo forman la mayor parte de la corteza, sino la totalidad del manto.

Las rocas metamórficas

son las que se forman a partir de otras rocas mediante un proceso llamado metamorfismo. El metamorfismo se da indistintamente en rocas ígneas, rocas sedimentarias u otras rocas metamórficas, cuando éstas quedan sometidas a altas presiones (de alrededor de 1.500 bar), altas temperaturas (entre 150 y 200 °C) o a un fluido activo que provoca cambios en la composición de la roca, aportando nuevas sustancias a ésta. Al precursor de una roca metamórfica se le llama protolito.

Las rocas metamórficas se clasifican según sus propiedades físico-químicas. Los factores que definen las rocas metamórficas son dos: los minerales que las forman y las texturas que presentan dichas rocas. Las texturas son de dos tipos, foliadas y no foliada.

· Textura foliada: Algunas de ellas son la pizarra (al romperse se obtienen láminas), el esquisto (se rompe con facilidad) y el gneis (formado por minerales claros y oscuros).

· Textura no foliada: Algunas de ellas son el mármol (aspecto cristalino y se forman por metamorfismo de calizas y dolomías), la cuarcita(es blanca pero puede cambiar por las impurezas), la serpentinita (que al transformarse origina el asbesto) y la cancagua.

CAPITULO 3: CONOCIMIENTO EXPERIMENTAL DE LOS MATERIALES : ENSAYO Y SELECCIÓN DE LOS MATERIALES

CONOCIMIENTO  EXPERIMENTAL DE LOS MATERIALES :ENSAYO Y SELECCIÓN DE LOS MATERIALES

CONCEPTO  DE ESCALA 

La representación de objetos a su tamaño natural no es posible cuando éstos son muy grandes o cuando son muy pequeños. En el primer caso, porque requerirían formatos de dimensiones poco manejables y en el segundo, porque faltaría claridad en la definición de los mismos.Esta problemática la resuelve la ESCALA, aplicando la ampliación o reducción necesarias en cada caso para que los objetos queden claramente re presentados en el plano del dibujo.Se define la ESCALA como la relación entre la dimensión dibujada respecto de su dimensión real.

ESCALA GRÁFICA

Basado en el Teorema de Thales se utiliza un sencillo método gráfico para aplicar una escala.Véase, por ejemplo, el caso para 
E 3:5
1º) Con origen en un punto O arbitrario se trazan dos rectas r y s formando un ángulo cualquiera .
2º) Sobre la recta r se sitúa el denominador de la escala (5 en este caso) y sobre la recta s el numerador (3 en este caso). Los extremos de dichos segmentos son A y B.

El objetivo básico es :

   Determinar las características deseables de un material:

 ♠ Sus especificaciones sobre funcionamiento, puesta en servicio o de

     utilización.

♠ Especificación de nomenclatura, dimensiones forma o aspecto

La observación directa de los materiales:

Es el instrumento de recolección de información muy importante y consiste en el registro sistemático, valido y confiable de comportamientos o conducta manifiesta.

Observaciones experimentales:

La observación experimental, también llamada estudio de intervención o estudio experimental, es un análisis prospectivo, el cual se caracteriza por la manipulación indirecta, superficial de un factor de estudio por el investigador. Esta observación es estudiada y dividida por los casos o sujetos en dos grupos llamados control y experimental. La característica de la aleatorización no es imprescindible en el estudio experimental, llamándose entonces estudio cuasi experimental.

Las técnicas del estudio de intervención hacen referencia a la población a la que van a aplicarse los resultados a través de los siguientes, pasos:

– Selección de la población experimental por muestreo aleatorio.

– Identificación de la población participante.

– Distribución aleatoria de los sujetos en los grupos a comparar bien sea en el grupo de experimentación o el grupo de control.

– Puesta en marcha del estudio. Administración del elemento o factor de estudio en el grupo experimental y del grupo control.

– Observación y medida de las variables dependientes según los criterios elegidos en el diseño del estudio.
– Según la cooperación o no de los sujetos en ambos grupos, se crean cuatro sub grupos, al subdividir el grupo experimental y el grupo control.

 Ensayo y selección:

Ensayo de materiales:

Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las propiedades mecánicas de un material.
Los ensayos de materiales pueden ser de dos tipos,ensayos destructivos y ensayos no destructivos. Estos últimos permiten realizar la inspección sin perjudicar el posterior empleo del producto, por lo que permiten inspeccionar la totalidad de la producción si fuera necesario.


Ensayos no destructivos:

          Entre los ensayos no destructivos se encuentran los siguientes:

1. Ensayo de dureza (en algunos casos no se considera como ensayo no destructivo especialmente cuando puede comprometer la resistencia de la pieza a cargas estáticas o a fatiga)
2. Inspección visual, microscopia y análisis de acabado superficial
3. Ensayos por líquidos penetrantes
4. Inspección por partículas magnéticas
5. Ensayos radiologos
6. Ensayo por ultrasonidos
7. Ensayos por corrientes inducidas

Ensayos destructivos:

                                              Son pruebas que se les hacen a algunos materiales como el acero por ejemplo

Algunas de ellas son ensayo de tensión, flexión, compresión, etc. Se les llama destructivos porque deforman al material.






SELECCION DE LOS MATERIALES



La selección de materiales trata de una actividad que involucra una gama de conocimientos técnicos, cuya amplitud es difícilmente cobijada por un solo tipo de profesional; por ser el punto focal de una serie de especialidades tecnológicas que van desde el diseño hasta el análisis de desempeño en campo. En otras palabras, interdisciplinaridad e interactividad son particularmente exigidas en la selección de materiales, de la cual la selección del proceso y el diseño del producto también hacen parte, integrando así ingenieros de producción de materiales y mecánicos entre otros.