LA MICROESTRUCTURA DEL LA MICROESTRUCTURA DEL CONCRETO LIGEROCONCRETO LIGEROCONCRETO LIGEROCONCRETO LIGERO

Ing. Calixtro Yanqui Murillo, M.Sc. , D.Sc.Ing. Calixtro Yanqui Murillo, M.Sc. , D.Sc.

Departamento de Ingeniería CivilDepartamento de Ingeniería CivilUniversidad nacional de San Agustín de ArequipaUniversidad nacional de San Agustín de ArequipaUniversidad nacional de San Agustín de ArequipaUniversidad nacional de San Agustín de Arequipa

1.1.-- INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

2.2.-- TEORÍA GENERAL DE LOSTEORÍA GENERAL DE LOS2.2. TEORÍA GENERAL DE LOS TEORÍA GENERAL DE LOS ENSAMBLES SIMPLES O GRANULARESENSAMBLES SIMPLES O GRANULARES

2.1 Diámetro principal2.1 Diámetro principal

36VspD

D 6

ssSD

2.2 Diámetro de contacto2.2 Diámetro de contacto

3D 3

DDc

a

2 3 Definición de los parámetros2 3 Definición de los parámetros2.3 Definición de los parámetros 2.3 Definición de los parámetros estructurales y volumen totalestructurales y volumen total

)()( ffDV c3

2.4 Volumen de la fase sólida2.4 Volumen de la fase sólida3

︶6/︵ DV s

2.5 Relaciones de fase2.5 Relaciones de fase

s

2.5 Relaciones de fase2.5 Relaciones de fase

VVn / VVe /VVn v / sv VVe /

sw WWw /

2.6 Índice de poros o relación 2.6 Índice de poros o relación ii ólidólidespacioespacio--sólidossólidos

1︶︵︶︵11 ffGw

nne au1 n

u coeficiente volumétrico de uniformidad

2.7 Relaciones densimétricas en los 2.7 Relaciones densimétricas en los ensambles idealesensambles ideales2.7.1 Ensamble piramidal2.7.1 Ensamble piramidal

1cos2 sene 1cos2 sene au

12︶cos1︵

12

sen

2.7 Relaciones densimétricas en los2.7 Relaciones densimétricas en los2.7 Relaciones densimétricas en los 2.7 Relaciones densimétricas en los ensambles idealesensambles ideales

2.7.2 Estados extremos para un 2.7.2 Estados extremos para un bl éd ibl éd iensamble tetraédricoensamble tetraédrico

gMn

6

1g

mn 6

21g6

2.7 Porosidades extremas en los 2.7 Porosidades extremas en los agregadosagregados

50

45

35

40

ma

(%)

30

35

idad

mín

im

25Poro

s

Agregados naturalesCemento anhidro

15

20Cemento anhidroEnsamble tetraédricoEnsamble octaédrico

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Porosidad máxima (%)

2.8 Estructura plástica o coagulada2.8 Estructura plástica o coagulada

3

cp

p DD

c

p D

Cp = 2ap/Dc

3

︶1︵ pp C

2.8 Estructura plástica o coagulada2.8 Estructura plástica o coagulada

1cos2 sene 1cos2 sene puap

2p p

1w (m sen cos 1)G

p p( )G

mp = m(1+Cp)3 .p ( p)

2.8 Estructura plástica o coagulada2.8 Estructura plástica o coagulada

1p

wc

pGw1

c

p Gw1

33 -- ESFUERZOS EN LOSESFUERZOS EN LOS3.3.-- ESFUERZOS EN LOS ESFUERZOS EN LOS ENSAMBLES GRANULARESENSAMBLES GRANULARES

FF

FF

a ︶ b ︶

3 13 1 -- Resistencia a la tracciónResistencia a la tracción3.1.3.1.-- Resistencia a la tracción Resistencia a la tracción simplesimple

e

ot

1

e1

3 23 2 -- Resistencia a la compresiónResistencia a la compresión3.2.3.2.-- Resistencia a la compresión Resistencia a la compresión simplesimple

23

3i 1tan

2

33i 1

tan2

3i 1 2

3 3i

3 33 3-- Ensayo de compresión simpleEnsayo de compresión simple3.33.3-- Ensayo de compresión simple Ensayo de compresión simple en las probetas de concretoen las probetas de concreto

Brandtzaeg (1927)

- Cambio del módulo de Poisson

23

3i 1tan

2

Jones (1952)

- Variación de la velocidad ultrasónicatransversal

Jensen y Chatterji(1996)Jensen y Chatterji(1996)

- Craquelamiento vertical

44 -- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.4. ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO

Powers (1968):Powers (1968):Powers (1968):Powers (1968):

“Sea cual fuese la estructura de“Sea cual fuese la estructura de unun espécimenespécimenSea cual fuese la estructura deSea cual fuese la estructura de unun espécimenespécimende concreto, es una que creció a partir de la de concreto, es una que creció a partir de la estructura de la mezcla original y una queestructura de la mezcla original y una queestructura de la mezcla original y una que estructura de la mezcla original y una que incorporó los defectos y anisotropismos que incorporó los defectos y anisotropismos que se desarrollaron antes de que la mezcla sese desarrollaron antes de que la mezcla sese desarrollaron antes de que la mezcla se se desarrollaron antes de que la mezcla se volviera demasiado firme para consolidarse”. volviera demasiado firme para consolidarse”.

44 -- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.4. ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO

Popovics (1998)Popovics (1998)Popovics (1998)Popovics (1998)

“El concreto se comporta como un ser vivo en“El concreto se comporta como un ser vivo enEl concreto se comporta como un ser vivo en El concreto se comporta como un ser vivo en que muchas de las característica básicas de que muchas de las característica básicas de su identidad son establecidos por los genessu identidad son establecidos por los genessu identidad son establecidos por los genes su identidad son establecidos por los genes en el minuto de la concepción”.en el minuto de la concepción”.

44 ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.4.-- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.3.1 Modelo de Powers4.3.1 Modelo de Powers--BrunauerBrunauer

4.4.-- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.1 Estructura del cemento anhidro4.1 Estructura del cemento anhidro

Peso volumétrico mínimo 1,1g/cm3

Peso volumétrico máximo 1,6 g/cm3

Gravedad especifica del cemento 3 15

Peso volumétrico mínimo 1,1g/cm3

Peso volumétrico máximo 1,6 g/cm3

Gravedad especifica del cemento 3 15Gravedad especifica del cemento 3,15Ensamble tetraédricoGravedad especifica del cemento 3,15Ensamble tetraédrico

4.4.-- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.1 Estructura del cemento anhidro4.1 Estructura del cemento anhidro

Coeficiente texturalCoeficiente texturalCoeficiente texturalCoeficiente texturalCoeficiente texturalCoeficiente texturalCoeficiente texturalCoeficiente texturalEstado suelto

4992.1gsuelto

41

Estado denso

4577.1g

4.4.-- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.2 Estructura de la pasta fresca4.2 Estructura de la pasta fresca

Contenido mínimo de agua 29.50 %Contenido mínimo de agua 29.50 %Ensayos de Mehta 30.00 %Ensayos de Mehta 30.00 %Coeficiente de plastificación 1.405Coeficiente de plastificación 1.405Cp 0.12Cp 0.12

44 -- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.4.-- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.2 Estructura de la pasta fresca4.2 Estructura de la pasta fresca

DDiámetro deiámetro dell clinker 25,0 clinker 25,0 mmGrosor de la capa adsorbida Grosor de la capa adsorbida 1,5 1,5 mmCCoeficiente de coagulación 0,12oeficiente de coagulación 0,12

44 -- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.4.-- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.3 Estructura interna del gel4.3 Estructura interna del gel

DDiámetro de la partícula 25,0 niámetro de la partícula 25,0 nmmGrosor de la capa adsorbida Grosor de la capa adsorbida 1,5 nm1,5 nmCCoeficiente de plastificación 0,12oeficiente de plastificación 0,12

4.4.-- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4 4 Estructura de la pasta endurecida4 4 Estructura de la pasta endurecida4.4 Estructura de la pasta endurecida4.4 Estructura de la pasta endureciday del gel hidratadoy del gel hidratado

T í i d l tT í i d l t-- Topoquímica del cementoTopoquímica del cemento

44 -- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.4. ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.5 Estructura de la pasta endurecida4.5 Estructura de la pasta endurecida

44 ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.4.-- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.6.4.6.-- Modelo de PowersModelo de Powers--BrunauerBrunauer

44 -- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.4. ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4.3.2 Estructura del gel hidratado4.3.2 Estructura del gel hidratado

232

/¡ /f 21

2

21 /¡ /

/

oc

oc

fm

fn

gm 39

4.4.-- ESTRUCTURA DEL CEMENTOESTRUCTURA DEL CEMENTO4 3 E t t d l t d id4 3 E t t d l t d id4.3 Estructura de la pasta endurecida4.3 Estructura de la pasta endurecida

Ensayo de PowersEnsayo de Powers

1000

1200

800

1000

ón (k

g/cm

2)

600

a la

com

pres

i

400

Res

iste

ncia

a

Powers (1958): Pasta de cemento APowers (1958): Pasta de cemento BP (1958) P t d t C

0

200R Powers (1958): Pasta de cemento CEnsambles: So = 218 kg/cm2, Xa= 1,048

0 10 20 30 40 50 60Porosidad (%)

44..-- ESTRUCTURAESTRUCTURA DELDEL CEMENTOCEMENTOS UC US UC U C OC O44..44 ResistenciaResistencia enen funciónfunción dede lalaestructuraestructura dede lala pastapasta frescafrescaestructuraestructura dede lala pastapasta frescafresca

1︶/︵2 2/1¡

ocp fme

1

︶/2︵2/3¡ oc

p fe

2m = 19.92 ≈ 20.002m = 19.92 ≈ 20.00Volumen de clinker/volumen de hcp: 2.007Volumen de clinker/volumen de hcp: 2.007

5.5.-- ESTRUCTURA DEL CONCRETOESTRUCTURA DEL CONCRETO5 1 Estructura de la mezcla de5 1 Estructura de la mezcla de5.1 Estructura de la mezcla de 5.1 Estructura de la mezcla de concreto frescoconcreto fresco

Trabajabilidad del concretoTrabajabilidad del concretoCono de AbramsCono de Abrams

5.5.-- ESTRUCTURA DEL CONCRETOESTRUCTURA DEL CONCRETO5 2 M á i d l i i t5 2 M á i d l i i t5.2 Mecánica del revenimiento5.2 Mecánica del revenimiento

Revenimiento

DcDcp

Ho H

5.5.-- ESTRUCTURA DEL CONCRETOESTRUCTURA DEL CONCRETO5 2 M á i d l i i t5 2 M á i d l i i t5.2 Mecánica del revenimiento5.2 Mecánica del revenimiento

Ho/H = Ho/H

2/3

232 cos

oo

p sen

5.5.-- ESTRUCTURA DEL CONCRETOESTRUCTURA DEL CONCRETO5 3 Di ñ d l d t5 3 Di ñ d l d t5.3 Diseño de mezclas de concreto5.3 Diseño de mezclas de concreto

nnv pfmínpgmínp nnv

Ensayos de Orihuela y Portugal (2004)Ensayos de Orihuela y Portugal (2004)

5.2 Estructura del concreto endurecido5.2 Estructura del concreto endurecido

5 2 E t t d l t d id5 2 E t t d l t d id5.2 Estructura del concreto endurecido5.2 Estructura del concreto endurecido

5 3 Efecto del contenido de aire5 3 Efecto del contenido de aire5.3 Efecto del contenido de aire 5.3 Efecto del contenido de aire en la resistencia del concretoen la resistencia del concreto

w aV Ve w a

c

eV

cAe G a ' ce G aC

A e 0,03aC G

cC G

5.3 Efecto del contenido de aire en la 5.3 Efecto del contenido de aire en la resistencia del concretoresistencia del concreto

5.3 Efecto del contenido de aire en la 5.3 Efecto del contenido de aire en la resistencia del concretoresistencia del concreto

5.3 Efecto del contenido de aire en la 5.3 Efecto del contenido de aire en la resistencia del concretoresistencia del concretoresistencia del concretoresistencia del concreto

5.4 Concreto estructural ligero5.4 Concreto estructural ligero

V Vw we

c

V Ve

V

c

VV = Volumen de agua estructural= Volumen de agua estructuralVVwwψψ Volumen de agua estructural Volumen de agua estructuralVVwewe=Volumen de agua libre=Volumen de agua libre

5 4 C t t t l li5 4 C t t t l li5.4 Concreto estructural ligero5.4 Concreto estructural ligero

eAA eC G C

cC G C

5.4 Concreto estructural ligero5.4 Concreto estructural ligerogg

5.4 Concreto estructural ligero5.4 Concreto estructural ligerogg

5.4 Concreto estructural ligero5.4 Concreto estructural ligero

5.4 Concreto estructural ligero5.4 Concreto estructural ligero

RESISTENCIA DEL CONCRETO (POPOVICS)RESISTENCIA DEL CONCRETO (POPOVICS)

700Popovics (1969): Tracción diagonal

500

600

(kg/

cm2)

Popovics (1969): Tracción diagonalPopovics (1969): Tracción flexuralPopovics (1969): Compresión simpleEnsambles: Compresión simple; s3i=52,8 kg/cm2; we=0,20Ensambles: Tracción diagonal; s3i=52 8 kg/cm2; we=0 20

300

400

el c

oncr

eto( Ensambles: Tracción diagonal; s3i=52,8 kg/cm2; we=0,20

Ensambles: Tracción flexural; s3i=52,8 kg/cm2; we=0,20

200

300

sist

enci

a de

0

100Res

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2Relación Agua/Cemento

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