Cuaderno-tecnologia de Materiales

ARQUITETURATECNOLÓGIA DE LOS MATERIALES

1


2

CAPITULO I: MATERIALES DE CONSTRUCION

1.2. Definición de Materiales: los materiales que se usan para la construcción es una materia prima o manufacturada que se presenta con mayor frecuencia, empleado en la construcción de edificios u obras de ingeniería civil.

1.3 Características de los materiales:

Los materiales de construcción se emplean en grandes cantidades por lo que deben provenir de materias primas abundantes y baratas. Por lo que la mayoría de materiales de construcción se elaboran de elaboran a partir de materiales de gran disponibilidad. Ejemplo: la arena, la arcilla, la piedra, etc.

Además, es conveniente que los procesos de manufactura requeridos consuman poca energía y no sea excesivamente elaborado. Esta es la razón por lo que el vidrio es considerablemente más caro que el ladrillo, proviniendo ambos de materias primas tan abundantes como la arena y la arcilla.

Los materiales de construcción tienen como característica común de ser duraderas.

Deben satisfacer otros requisitos tales como: la dureza, la resistencia mecánica, la resistencia al fuego, la factibilidad de limpieza, etc.

Por norma general ningún material de construcción cumple simultáneamente todas las necesidades requeridas, la disciplina de la construcción es la encargada de combinar los materiales para satisfacer dichas necesidades.

1.4. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES:

a. PROPIEDADES ESTÉTICAS: Afecta a un conjunto de propiedades como el tamaño de grano en superficie, el color, la homogeneidad, etcétera.

b. PROPIEDADES FÍSICAS:

b.1. Cohesión: Fuerza que ocasiona la unión entre las partículas del material y estas están en relacionada con las fuerzas atómicas.

b.2. Densidad: es la relación entre la masa y el volumen de un material.


3

b.3. Porosidad: Relación entre el volumen de poros y el volumen total.

b.4. Hoquedad: Tamaño total de los huecos entre el volumen del conjunto.

Huecos accesibles: si consideramos una membrana alrededor del material tendremos unos huecos accesibles a través de los cuales el viento y el agua pueden entrar. Huecos inaccesibles: no pueden llegar los fluidos.

b.5. Compacidad: Complementaria de la porosidad.

b.6. Absorción: Porcentaje de agua absorbida expresada en tanto por ciento del peso de la materia seca; depende de la porosidad y de las condiciones, ya que no todos los poros son accesibles. La absorción máxima se obtiene en laboratorio mediante ebullición o haciendo el vacío.

b.7. Coeficiente de saturación: Es el volumen absorbido en condiciones normales dividido por el volumen absorbido en condiciones de laboratorio. Influye en el comportamiento del material frente agresiones químicas y agentes exteriores sobre todo en materiales granulares.

b.8. Permeabilidad: Facilidad que tiene un material para ser atravesado por un fluido cuando actúa una presión diferencial a ambos lados del material, es importante en obras hidráulicas.

b.9. Índice de poros: Proporción entre el volumen total de poros y el volumen total de material.

b.10. Capilaridad: es la mayor o menor facilidad que tiene un líquido de ascender o disminuir a lo largo de un poro accesible. Las condiciones geométricas de los poros influyen en la capilaridad de un diámetro determinado y no sufren ensanchamientos bruscos.

b.11. Helacidad: Es la mayor o menor resistencia del material a la fragmentación en presencia de hielo en su interior, el agua al congelarse aumenta el volumen de agua un 7 por ciento esto genera unas presiones que pueden producir la rotura del material que la contiene. La helacidad está relacionada con la absorción y disposición de los poros, ya que si están


4

en el superior del material el volumen aumenta hacia el exterior y no influye la helada.

b.12. Solubilidad: Determina el comportamiento de los materiales de construcción, como la cantidad máxima de soluto (material) que puede existir en un volumen dado de disolvente en unas condiciones determinadas de temperatura.

b.13. Finura: Es importante en los conglomerantes. Se refiere al mayor o menor grado de fragmentación del material. Antiguamente se medía mediante el tanto por ciento en peso que quedaba en unos tamices, hoy se utiliza el concepto de superficie específica que es el área de la superficie correspondiente con la unidad de masa del material.

c. PROPIEDADES TÉRMICAS:

c.1. Conductividad térmica: Es la mayor o menor facilidad para dejar pasar el calor del material que consideremos. En función del comportamiento de los materiales tendremos metales como buenos conductores; hormigón, ladrillo, vidrio como intermedios y corcho, piedra pómez como malos.

c.2. Dilatación: Modificación de dimensiones del material como consecuencia de variaciones de temperatura. Se define a través de un coeficiente de dilatación. Esta dilatación puede ser lineal, superficial, de volumen, etcétera. El coeficiente de dilatación también depende de la temperatura y se puede considerar constante.

c.3. Conductividad eléctrica: Es la mayor o menor facilidad que presenta el material al ser atravesado por electricidad, se mide por la resistividad. La resistividad es inversa a la conductividad, los metales son buenos conductores, el diamante y el silencio son semiconductores; en los malos conductores o aislantes no tiene porqué pasar nunca la electricidad.

d. PROPIEDADES ACÚSTICAS:

d.1. Pérdidas de transmisión: Es la mayor o menor facilidad que presenta el material para dejar atravesar el sonido. La dificultad que opone el material va a ser mayor cuanto mayor sea la compacidad. El coeficiente de reducción de ruidos tiene que ver con


5

la superficie del material, cuanto más poroso sea el material mayor absorción de ruidos habrá.

d.2. Viscosidad: Resistencia que tienen los líquidos a fluir a través de una superficie. Es la mayor o menor facilidad que tiene un líquido a las tensiones de contacto. La unidad es el Poisse aunque se usa el Centapoisse que equivale a la viscosidad del agua a 20 °C en el sistema C.G.S.

e. PROPIEDADES MECÁNICAS:

e.1. Resistencia a rotura (tracción, compresión): La resistencia a rotura de un material es la oposición que presenta el material a ser roto por la acción de esfuerzos mecánicos exteriores.

e.2. Resistencia a cortadura: Es similar al anterior. A ambos lados de una sección tenemos esfuerzos que actúan con sentido contrario. La pieza está sometida a un esfuerzo de cizalladura(cizallamiento). Los materiales se mantienen unidos (partículas) a través de las fuerzas de cohesión. Estas son paralelas a la superficie. Si consideramos un elemento de área unidad tenemos unas fuerzas interiores derivadas de la cohesión, la resultante es la tensión cortante. La resistencia a cortadura del material viene definida por la máxima tensión constante que puede soportar el material. En los metales es del orden del 50 por ciento de la tensión cortante.

e.3. Resistencia a abrasión: Resistencia que presenta un

material a ser desgastado por frotamiento con otro material o por estar sometido a impactos de otros materiales.

e.4. Dureza: Es la capacidad que tiene un material para oponerse a ser deformado en su superficie por la acción física de otro. Depende de las características del material (átomos, moléculas). La dureza es mayor cuando mayores son las fuerzas de cohesión de los átomos.

Dureza al rallado: Mide la resistencia a ser rallado por otros, se mide respecto a unos patrones que forman la escala.

Dureza a penetración: Resistencia de un material a ser penetrado en su superficie por la acción de otro, depende del tipo y forma (cónica, cilíndrica, etcétera).


6

Dureza elástica: Comportamiento del material a ser sometido a un impacto de otro material que choca con él. Se mide por la acción de una barrena fijada, midiendo el tiempo que tarda en hacer una huella definida.

e.5. Resistencia a flexión: En una sección del material se introducen unos esfuerzos de tracción que alargan la fibra del material y en otra sección de la pieza se introducen unos esfuerzos de compresiones. En la parte de la tracción se produce un alargamiento mientras que en la parte de la compresión se produce un acortamiento. En la parte media está la fibra neutra que ni se alarga ni se acorta. En consecuencia, cuando supera la capacidad de cohesión se produce la ruptura del material.

g. PROPIEDADES RELATIVAS A LA DEFORMACIÓN

*Deformación: Alargamiento o acortamiento unitario de un material por los agentes que actúan sobre él, es a dimensional. Podemos establecer una relación entre los esfuerzos a los que está sometido el material y las deformaciones (curva tensión-deformación). Para dimensionar un material tendremos que saber las tensiones internas y para eso necesitamos la historia de sus deformaciones (sobre todo en materiales no metálicos).

f.1.Ductibilidad: Es la capacidad que tiene un material de sufrir deformaciones por esfuerzos de compresión.

f.2. Fragilidad: Es la mayor o menor facilidad del material a romperse sin haber sufrido casi deformación. Un cuerpo frágil no se ha de confundir con un cuerpo débil. Por ejemplo, los hormigones de gran resistencia son más frágiles que otros (menos flexibles). En algunos casos se usan materiales no frágiles, ya que éstos no nos indican el problema, sino que se produce la ruptura. Si es material flexible (no frágil) se verá una flexión, luego nos va a indicar la ruptura.

f.3. Resiliencia: Es la energía absorbida (energía del choque) antes de la ruptura cuando hablamos de choque o impacto. Si la medimos en Kg/m y la dividiremos por la sección de rotura en milímetros cuadrados es lo que llamamos resiliencia. Los materiales frágiles serán poco tenaces al tener poca deformación.


7

f.4. Tenacidad: Capacidad de un material para absorber un trabajo como consecuencia de su deformación (plásticas y elásticas) antes de llegar a la ruptura. Al haber deformaciones plásticas y elásticas, existen tenacidades plásticas y elásticas. Tenacidad total = Tenacidad plástica + Tenacidad elástica

f.5. Fatiga: cuando un cuerpo está bajo un esfuerzo repetitivo, el material se rompe bajo ese esfuerzo aunque este disminuye a la fatiga.

1.5. LOS ENSAYOS

DEFINICION: son pruebas que nos permiten evaluar las propiedades y características de los materiales de construcción.

a. ENSAYOS GENERALES DE LOS MATERIALES

a.1. POR LA RIGUROSIDAD DEL ENSAYO

Científico: Se hacen en laboratorios especializados y permiten obtener valores precisos y normalizados.

Tecnológico. S hacen en fábrica e indican calidades del material.

a.2.POR LA NATURALEZA DEL ENSAYO

Químico: Permite conocer la composición cualitativa y cuantitativa del material así como la naturaleza del enlace químico o la estabilidad del material frente a agentes corrosivos.

Físico: Cuantifica ciertas propiedades como densidad, punto de ebullición, punto de fusión, conductividad térmica, etc.

Metalografico: Permite conocer la estructura interna del material con el uso del microscopio.

a.3. POR LA FORMA DE REALIZARLO

Ensayos Destructivos: producen daño o rotura de la pieza o muestra sometida a ensayo.

Ensayos No Destructivos: no se ve alterada su forma y presentación inicial.


8

a.4.POR LA APLICACIÓN DE LA VELOCIADAD DE LOS ESFUERSOS

Estático: La velocidad de aplicación de la fuerza no influye en el resultado. Un ejemplo es el ensayo a la tracción, la carga que se aplica es contante o progresivamente creciente.

Dinámico: la carga es aplicada de forma brusca o es alternativamente variable con el tiempo. La velocidad de aplicación fuega un papel importante en el ensayo.

b. ENSAYOS DESTRUCTIVOS.

1. Ensayos de tracción2. Ensayos de flexión3. Ensayo a compresión4. Ensayo de probeta se hormigón

5. Ensayo de dureza6. Ensayo de fatiga con probeta

rotativa

c. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: se analizan las grietas o efectos internos de una determinada pieza o muestra, sin tener en cuenta las propiedades del material de que está compuesto y sin dañar su estructura.

1. Ensayo de inspección por liquido penetrante

2. Ensayo de pruebas mecánicas3. Pruebas ultrasónicas4. Inspección con partículas

magnéticas

5. Prueba con corriente de Edoy6. Ensayo de rayos7. Ensayo de resonancia

1.6. NORMAS TECNICAS: Las normas técnicas establecen los niveles de calidad y seguridad de los materiales (bienes-servicios) son el medio que brinda transparencia en el mercado y fundamentalmente para competir

a. NORMAS NACIONALES: INDECOPI (instituto nacional de defensa de la competencia y de la protección de propiedad intelectual)

b. NORMAS INTERNACIONALES: ISO (organización internacional para la estandarización)

ASIM (asociación americana de estandarización de los materiales)

ACI (instituto americano del concreto) ICS (clasificación internacional de estandarización)


9

CAPITULO II: LAS ROCAS

2.1. DEFINICIÓN: Materia solida constituida por dos o más minerales es una sustancia solida. Agregado de partículas minerales, de estructura homogénea y de forma variada o sin forma determinada.

*MINERAL: sustancia química homogénea y natural que se presenta en la naturaleza como producto de diferentes procesos químicos.

2.2. TIPOS:

a. ROCAS ÍGNEAS: se han formado como producto del enfriamiento de magmas o masas fundidas, estas se subdividen en:

Plutónicas o intrusivas: son aquellas que se han enfriado lentamente dentro de la corteza terrestre y salen posteriormente al exterior.

Hipohabisables: cristalizan a profundidades intermedias.

Efusivas o extrusivas: son aquellas que sufren un enfriamiento brusco en el exterior (peores condiciones)

b. ROCAS SEDIMENTARIAS: se forman por la meteorización

Dentricas: formada por la acumulación de sedimentos de distintos tamaños y formas, procedente de la erosión y meteorización de las rocas de la superficie de la tierra.

No Dentricas: formado por la acumulación y transformación de restos de seres vivos y por la precipitación de sustancias disueltas en agua.

*PRECIPITACIÓN: deposito de una sustancia solida que se haya disuelto en el agua.

c. ROCAS METAMÓRFICAS: es la transformación en incito de otras rocas por presión y/o temperatura, por ejemplo:


10

Rocas ígneas + presión y/o temperatura = rocas metamórficas


11

2.3.1. ROCAS EXÓGENAS: de origen externo (superficie terrestre)División:

a) Rocas sedimentarias

Características de las rocas sedimentarias: La estratificación y presencia de restos fósiles.

Tipos de rocas sedimentarias

Rocas silíceas: cuarzos y estos pueden ser agregados sueltos o conglomerados.

Areniscas: roca aglomerada formada por arenas unidas mediante cemento de naturaleza variable. Muy poroso y permeables al agua porque son peligrosas utilizarlas en climas fríos y húmedos debido a su fácil falla.

Conglomerados: similar a las areniscas pero compuestos por rocas de mayor tamaño que la arena

Rocas arcillosas: formadas por aglomeraciones de los materiales más finos procedentes de la descomposición de otras rocas. (Dentricas)

Arcilla: agregado de partículas muy finas de minerales procedentes de rocas ígneas desintegradas. Varía de volumen en función de la humedad, admite mucha cantidad de agua, hasta que se vuelve prácticamente impermeable. Ejemplo: obras viales.

Caolín: arcilla muy pura y de alta calidad, de color blanco normalmente procedente de descomposición.

Marga: roca comprendida entre la arcilla y la caliza. De distintos colores, aunque principalmente grisáceo. Ejemplo: fabricación del cemento.

Pizarra: procedente del metamórfico de las arcillas, normalmente de tonos oscuros.

Rocas caleicas: combinación de calcio mas oxigeno y no metal. Frecuentemente tiene un origen orgánico y estas se subdividen en:

Caliza: el mineral que la forma es la calcita. Frecuentemente formados por caparazones de organismos vivos, no Dentricas.

Mármol: caliza cristalina alterada por el calor de magmas ígneas y presencia de agua abundante colorida, producida por las impurezas.

b) Rocas residuales (poco importantes)

2.3.2. ROCAS ENDOGENAS: interior de la tierra (al menos una parte)


12

División:

ROCAS ÍGNEAS: se forma por cristalización de un magma o masas fundidas.

MAGMA: roca fundida (liquido, gases y sólidos)750-900°C(magma granítico)1100-1500°C (magma basáltico)Composición: oxigeno, aluminio, hiero, calcio, magnesio, sodio, potasio, etc.

CARACTERISTICAS COMUNES DE ROCAS ÍGNEAS: no se suelen disponer en capas, no contienen fósiles, forman macizas más o menos homogéneas.

TIPOS DE ROCAS IGNEAS

a. ROCAS GRANITOIDEAS: formado por dos o tres minerales simplemente adheridos a solidificación lenta.

Granito: roca ígnea consolidado a gran profundidad, compuesto por cuarzo, feldespato y mica.Su principal alteración es la caolinización de los feldespatos, que se producen por congelación del agua absorbida, la roca pierde cohesión y resistencia.

Gabros: grano muy grueso de color gris o verde. Alta resistencia.

Diabasa: roca muy pasada, se presenta asociada al cuarzo, divino, magnetita o pirita normalmente amarillenta o verdosa.

Ofita: variedad de la diabasa, color verde. Altísima resistencia. Serpentinita: roca compuesto de grano fino, presenta venas y

ramificaciones.

b. ROCAS PORFÍDICAS: son rocas ígneas con consolidación en dos fases tienen lugar en regiones altas de la litosfera, en grietas, formando filones. Las rocas las rocas porfídicas son: porfídicas graníticos, semíticos y dioríticas.

c. ROCAS VOLCÁNICAS: consolidación en el exterior y de forma brusca. El brusco enfriamiento produce la formación de partes con características vítreas (mayor fragilidad). Los tipos de rocas volcánicas son: pómez, basalto, andesita, conglomerados volcánicos.

ROCAS METAMÓRFICAS: es la transformación ínsita de otras rocas.

Heredan la estratificaron de la roca sedimentaria Son rocas de resistencia moderada Los tipos son. Gneis, micocitas, talcocita, filta


13

Se componen de cuarzo, feldespato y mica

2.4. CANTERA: Es una explotación minera, generalmente a cielo abierto en la que obtienen rocas industriales, ornamentales o áridos.

*Árido: granulado que se utiliza como materia prima en la construcción.

TIPOS- Árido natural: es el que produce del laboreo de un yacimiento

y que ha sido sometido únicamente a procesos mecánicos.Rocas de las que se extraen áridos naturales son: rocas calcares sedimentaria (caliza y dolomía) arenas y gravas. Rocas ígneas metamórficas (granito, basalto, y cuarcita)

- Árido artificial: procede de un proceso industrial y ha sido sometido a alguna modificación fisicoquímico o de otro tipo (arcilla)

- Árido reciclado: resultado del reciclaje de residuos de demoliciones o construcciones y de escombros.

PROCESOSEl árido extraído de cantera no suele tener las propiedades que se

le exigen en obra como son una granulometría definida, un tamaño máximo o estar libres de finos por lo que deben ser sometidos a varios procesos para su puesta en obra.

- Limpieza: se les quitan las ramas, los finos y otros restos que puedan tener. Suele implicar humedecerlos por lo que al final también tendrán una secada posterior si se requiere secos.

- Triturado: para conseguir el diámetro máximo necesario se deben romper con las trituradoras. La trituración completa tiene tres fases.

- Clasificación: dependiendo del diámetro se puede hacer con un cribado, aunque si el diámetro es menor de 2mm resulta más rentable usar separación hidráulica y neumática.

APLICAIONES: los áridos se utilizan para:

Confección e hormigones y morteros En rellenos Escolleras (muros con piedra) Basalto de vías férreas Bases y sub bases de carretas

IMPORTANCIALos áridos son una materia imprescindible en la construcción de

edificaciones e infraestructura de un país. Son la segunda materia prima más consumida, después del agua. En el año 2002, el consumo


14

en España fue de 9.7 toneladas por habitante, superior a la medida europea (8 toneladas por habitante).

2.5. PROCESOS DE FABRICACIÓN: el o los procesos de fabricación de las rocas se realizan con la finalidad de obtener un material o producto manufacturado (materiales) para la construcción de obras civiles. EJEMPLO: el agregado (piedras chancadas)


15

CAPÍTULO III: LOS AGREGADOS

3.1. DEFINICIÓN: Llamados también áridos, son materiales inertes que combinan con los aglomerantes (cemento, cal, etc.) y el agua, formado por los concretos y morteros.

La importancia de los agregados radica en que constituyen alrededor del 75% en volumen de una mescla típica de concreto.

Por lo anterior, es importante que los agregados tengan buena resistencia, durabilidad, que su superficie esté libre de impurezas, como: barro, limo y materia orgánica, que pueda debilitar el enlace con la pasta de cemento.

3.2. CLASIFICACION DE LOS AGREGADOS:

1. AGREGADO FINOa. Definición: se considera agregado fino a la arena o

piedra natural, finamente triturada de dimensiones reducidas y que pasan el tamiz 9.5mm equivale a 3/8 de pulgada y que cumple con los límites establecidos en la norma ITINTEC 400.037(instituto de investigación tecnológica industrial y de normas técnicas).

Las arenas provienen de la desintegración natural de las rocas; y que arrastrados por corrientes aéreas o fluviales se acumulan en lugares determinados.

b. Granulometría: la granulometría es la distribución por tamaños de las partículas de arena.

La distribución del tamaño de partículas se determina por separación por una serie de mallas normalizadas.

Las mallas normalizadas utilizadas para el agregado fino son: N° 4 - N° 8 - N°16 - N° 30 - N° 50 - N°100

El reglamento nacional de construcción especifica la granulometría de la arena en concordancia con las normas ASTN (american estándar and testing materials) los requerimientos:

LIMITES DE GRANULOMETRIA SEGÚN ASTEM

MALLASPORCENTAJE QUE PASA

(ACUMULADO)3/8’’=9.5mm 100%N°4=4.75mm 95-100%N°8=2.36 mm 80-100%N°16=1.18mm 50-85%N°30=600um 25-60%N°50=300um 10-30%

N°100=150um 2-10%


16

N° 100 N° 50 N°30 N°16 N°8 N°4 3/8"0

20

40

60

80

100

120

Grafico Granulometrico

12

Porc

enta

je

*En general en cuanto a granulometria se refiere, los mejores resultados se obtienen con agregados de granulometria que queedn dentro de las normas y queden curvas granulometricas suaves.

c. REQUISITOS DE USO DE UN AGREGADO FINO:

- El agregado fino sera natural, sus particulas seran limpias, de perfil preferntemente angular, duras, compactas y resitentes.

- El agregado fino deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas escamosas o blandas, pizarras, materia orgánica, sales u otras sustancias perjudiciales.

- Debe cumplir las normas sobre su granulometría.- Se recomienda que las sustancies dañinas no excederán los

porcentajes máximos siguientes:- Partículas deslenables no deben exceder de 3%- Material fino de la malla N° 200 5%

2. AGREGADOS GRUESO

a. DEFINICION: se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz N°4 equivalente a 4.75mm proveniente de la desintegración natural o mecánica de la roca y que cumple con los límites establecidos en la norma ITINTEC 400.0037. el agregado grueso puede ser grava o piedra chancada.

*GRAVA: (canto rodado) es el conjunto de fragmentos pequeños de piedras provenientes de la desintegración natural de las rocas, por acción del hielo y otros agentes atmosféricos, encontrándoseles


17

corrientemente en canteras y lechos de ríos depositados de forma natural. Su peso varia 1600-1700k/m³*PIEDRA PARTIDA O CHANCADA: se denomina así al agregado grueso obtenido por trituración artificial de rocas o gravas. Como agregado grueso se puede utilizar cualquier clase de piedra partida siempre que sea limpia, dura o resistente. Su función principal es la de dar volumen y aportar su propia resistencia. Los ensayos indican que la piedra chancada o partida da concretos ligeramente más resistentes que los hechos con piedra redonda. Su peso varia de 1450-1500k/m³

b. GRANULOMETRIA: el agregado grueso deberá estar graduado dentro de los límites establecidos en la normas ITINTEC 400.037 o en la norma ASTM C33

c. TAMAÑO MAXIMO DE LOS AGREGADOS GRUESOS: en el concreto armado se fija por las exigencias de que pueda entrar fácilmente en los encofrados y entre las barras de la armadura.

d. REQUISITOS DE USOEl agregado grueso deberá estar conformado por

partículas limpias de perfil preferentemente anguladas o semi-angular, duras, compactas, resistentes, y de textura preferentemente rugosa.

Las partículas deben estas libres de tierra, polvo, limo, materia orgánica, sales u otras sustancias dañinas.

Se recomienda que las sustancies dañinas no excederán los porcentajes máximos siguientes:- Partículas deslenables no deben exceder de 5%- Material fino de la malla N° 200 1%- Carbón 0.5%

3. HORMIGON: el agregado denominado hormigón corresponde a una mescla natural de grava y arena. El hormigón se usa para la elaboración de concreto de baja calidad, por ejemplo: cimientos corridos, sobre cimientos, falsos pisos, falsas zapatas, etc.

En general solo podrá emplearse en la elaboración de concretos con resistencia en compresión hasta 100kg/cm²m a los 28 días.

El hormigón deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas blandas o escamosas, sales, materia orgánica o sustancias dañinas para el concreto.

4. MODULO DE FINEZA:


18

a. CONSIDERACIONES: es un índice aproximado del tamaño medio de los agregados.

Cuando este índice es bajo quiere decir que el agregado es fino, cuando es alto es señal de lo contrario. El modulo de fineza no distingue las granulometrías, pero en caso de agregados que este dentro de los porcentajes específicos en las normas granulométricas, sirve para controlar la uniformidad de los mismos.

El modulo de fineza de un agregado se calcula sumando los porcentajes acumulativos retenidos en las serie de mallas estándar (3”, ¾”, 3/8”, N°4, N°8, N°16, N°30, N°50, N°100) y todo esta suma se divide entre 100.

Ejemplo: MALLAS

%RETENIDO CADA MALLA

%RETENIDO ACUMULADO

3/8” 0 0N°4 4 4N°8 11 15N°16 22 37N°30 25 62N° 50 23 85N°100 13 98 %

∑❑

❑

❑301 3,01

Para el caso de arena también se puede calcular el modulo de fineza sumando los porcentajes acumulativos que pasan a partir de la malla N° 4 y restando el valor que resulte del porcentaje retenido acumulativo mas el porcentaje que pasa acumulativo sin considerar la malla 3/8” esto es según idea del Ingeniero chileno Veliserio Maldonado.

MALLAS

%RETENIDO CADA MALLA

% RETENIDO ACUMULADO

%PASA ACUMULATIVO

3/8” 0 0 100N° 4 4 4 96N° 8 11 15 85N° 16 22 37 63N° 30 25 62 38N° 50 23 85 15N° 100 13 98 2 %


19

∑❑

❑

❑

301=3.01∑❑

❑

❑299∑❑

❑

❑600-

299=301

3.01

Según norma ASTM la arena debe tener un modulo de fineza no menor de 2.3 ni mayor que 3.1

b. MODULO DE FINEZA DE AGREGADOS COMBINADOS*CUANDO SE COMBINA MATERIALES DE DIFERENTE DIMENSIONES COMO ARENA Y GRAVA

PASOS:

- Se calcula el modulo de fineza de cada uno de los agregados por separado.

- Se calcula el factor en que cada uno de ellos entra en la combinación

- El modulo de fineza de la combinación de agregados será igual a la suma de los productos de los factores indicados por el modulo de fineza de cada agregado.

Donde: Mc.: modulo de fineza del agregado combinadoMf.: modulo de fineza del agregado finoMg.: modulo de fineza del agregado grueso

Mc=( Volumenabsolutodel AEVolumenabsolutode los agregados )×Mf +( Volumen absolutodel Ag

Volumen absolutode los agregados )×MgMc= [ (r . f . ) (Mf ) ]+ [ (r . g ) (Mg ) ]

5. TAMAÑO MAXIMO DE AGREGADOS

El tamaño máximo del conjunto de agregados esta dado por la abertura de la malla inmediata superior a la que retiene el 15% o más, al cribas o zarandear por ella el agregado más grueso.

EjemploAgregado fino:MALLAS

% RETENIDO

N°4 3N°8 12.2N°10 5.5N°16 14.2N°20 15N°30 4.5

N°40 4.4N°50 14N°80 8.5N°100 10.2

Agregado grueso

MALLA

%RETENIDO

%RETENIDOACUMULADO

1” 5.25 5.25


20

¾” 6.25 11.50½” 31.15 42.653/8” 28.25 70.90

¼” 23.35 94.25N°4 5.65 99.90

3.3. MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN:

Los agregados son generalmente clasificados de acuerdo a la fuente o medios de obtención. Incluye los agregados procedentes de minas o de los agregados procesados y los agregados sintéticos o artificiales.

AGREGADOS PROCEDENTES DE MINAS O CANTERASEl ripio y la arena son agregados naturales, materiales

típicos que pueden obtener directamente de las canteras, el ripio se define como un agregado de partículas de 4.75mm(N°4) a 75.00mm. La arena está constituida por partículas de 4.75mm-75.00um (N°200) Los tamaños menores a 75um incluye las formaciones limosas.

Los depósitos de grava y arena son tamizados generalmente en tamaños apropiados y lavados para remover partículas extrañas.

AGREGADOS PROCESADOSLos agregados procesados incluyen al ripio natural o rocas

que han sido trituradas y tamizadas.El ripio natural es a veces triturado para hacerlo más

apropiado para su uso en mesclas asfálticas para pavimentación. La calidad puede ser mejorada por medio de la trituración al cambiar la textura tradicional de las partículas redondeadas a partículas anguladas, con mejoras además en la distribución o rangos de tamaño de las partículas.

La piedra partida proviene de la trituración de los fragmentos extraídos de los yacimientos o de grandes piedras, teniendo todas las partículas, sus caras facturadas. En la producción de la piedra triturada se rompen sólidos, escalones de la roca sana de una cantera mediante un dinamitado y posteriormente se les reduce en trituradoras de roca.

3.4. TRATAMIENTO

AGREGADOS SINTETICOS O ARTIFICIALES los agregados resultantes de la modificación o cambios tanto físicos como químicos de algunos materiales, son llamados comúnmente agregados sintéticos o artificiales. Estos pueden tomas forma de subproductos como los obtenidos en refinamiento de minerales o especialmente producidos o procesados a partir de materiales en crudo para ser usados finalmente como agregados.


21

Las escorias de altos hornos son los agregados artificiales más comúnmente usados, son un subproducto de la función del mineral de hierro en altos hornos.

Los agregados artificiales son relativamente nuevos en la pavimentación de las cubiertas de puentes y en las capas superficiales de pavimentos asfalticos donde se requiere un alto grado de resistencia al deslizamiento.

3.5. APLICACIONES EN LA CONSTRUCCION

Como material subyacente para fundaciones y pavimentos (base y sub-base)

- Añade estabilidad a las estructuras- Proveen una capa de drenaje- Protege las estructuras de las heladas Ingrediente del concreto- Ocupa del 60-75% del volumen y del 79-85% del peso- Actúan como relleno para reducir el cemento necesario en la

mescla.- Agrega estabilidad del volumen. Ingrediente del concreto asfaltico- Constituye mayor al 80% del volumen y del 92-96% de la masa- El rozamiento entre las partículas de agregados provee la

resistencia y la estabilidad del pavimento.


22

CAPITULO IV: LOS MATERIALES CONGLOMERANTES

4.1. DEFINICION: Son materiales capaces de unir fragmentos de otras sustancias y dar cohesión al conjunto de transformaciones químicas en su masa (fraguado) produciendo nuevos compuestos.Se obtiene a partir de materiales naturales tratados terminantemente (acción en el horno o caldera)Ejemplo: Yeso, Cales y Cemento

4.1.1. CARACTERISTICAS:

Se presenta en forma de polvo muy fino y muestra un comportamiento plástico al mezclarse con agua (pasta) que permite su moldeo.

En estado fresco (pasta) pueden adherirse a otros materiales (áridos) constituyendo materiales compuestos conglomerantes (mortero, concreto).

Una vez fraguado se endurece (adquiriendo resistencia y rigidez) el proceso es irreversible.

Forman estructuras cristalinas y presentan estructuras frágiles.

4.1.2. EL PROCESO CONGLOMERANTE


23


24

4.1.3. TIPOS DE CONGLOMERANTES

a. SEGUN SU CAPACIDAD DE FRAGUADO

Aérea: fragua en el aire.

Hidráulica: fragua bajo el agua.

b. SEGÚN SU NATURALESZA:

Yeso: constituido por sulfato de calcio

Cales: obtenidos por descarbonatación de calizas: se produce cuando la materia prima entra a los hornos de cocción.

Cemento: constituido por silicato y aluminatos cálcicos deshidratados.

4.2. LA CAL

a) Materia prima: es la piedra o roca caliza son de tipo de roca sedimentaria.

b) Procesos de fabricación: Se extrae la materia prima Se tritura Cocción (descarbonatación (cal viva)), calcinación (hornos

que pueden ser rotatorios >900°C) Hidratación (cal apagada)→ aspersión o sumersión

c) Tipos de cales

Cales aéreas: Provienen de la calcinación de piedras calizas, produciendo la descarbonatación (cal viva) posteriormente se hidrata (cal apagada).

- El apagado se realiza en el aire, por aspersión o por inmersión (se obtiene cal en polvo)

- La cal apagada se mezcla con agua y se utiliza en forma de pasta o mortero (con arena)

- El endurecimiento se produce por carbonatación (al evaporarse el agua)

Cales hidráulicas: Provienen de la calcinación de calizas margosas (10-25% arcilla)

- Aparecen compuestos que fraguan bajo el agua (silicatos y aluminatos cálcicos).


25

- El índice hidráulico determina la relación entre arcilla y caliza.

d) Propiedades

- Hidraulicidad: viene a ser la relación entre los silicatos y aluminatos con respecto al oxido de calcio.

- Fraguado: es un proceso químico consistente en la evaporación del exceso de agua empleado en amasar o mesclar la pasta.

- Densidad: relación masa volumen. La densidad de la cal aérea es del orden de 2.25Kg/dm³, para las cales hidráulicas oscila entre 2.5-3Kg/dm³

- El fraguado de cualquier tipo de cal hidráulica no debe comenzar antes de dos horas ni terminar después de 48 horas.|

e) Ensayos

- Resistencia a la compresión- Rendimiento- Finura

- Se realizan a través de probetas con cal y arena normal en una proporción: cal-1.3 y arena-3(1.3:3). A los 28 días su resistencia a la compresión es de 6Kg/cm² para las cales hidráulicas es de 10 a 30Kg/dm² a los 7 días y de 30 a 60Kg/dm² a los 28 días.

- El rendimiento se calcula a través de la relación entre el volumen de cal apagada obtenida y el volumen de cal viva mediante esta. La finura se calcula a través de malla normalizadas

f) Normas técnicas

INDEOPI→ a través del catalogo de Normas Técnicas Peruanas sobre el material cal indica → ICS (clasificación internacional de normalización): ICS 91.100.10-40 dado en junio del 2011-2000años

g) Aplicaciones en la construcción

- Estabilización de suelos (obras viales-carreteras)- Morteros: con cal, arena, cemento.- Lechadas de cal-sobajeado.- Aislante.


26

4.3 EL YESO

a) Materia prima: yeso o algez.

b) Proceso de fabricación- Extracción del material- Trituración- Cocción o calcinación igual o mayor de 170°C- Molido- Cernido- Clasificación y ensacado

c) Tipos de yeso

- Yesos tradicionales (cocción en hornos artesanales) yeso fino (blanco) y grueso (negro).

- Yesos industriales (fraguado controlado- Yeso de tercera generación: Aditivados-de fraguado controlado)- Yeso para pre-fabricación- Escayola (E-30) escayola especial (E-35)

d) Propiedades

Fraguado: al amasar el yeso con agua endurece en un plazo breve. Este fenómeno se conoce con el nombre de fraguado del yeso. Una de las propiedades más características del yeso es la rapidez del fraguado, esto obliga al operario (mano de obra calificada) o trabajar con apresuramiento y únicamente permite a amasar o mezclar de una vez pequeñas cantidades. Este problema se soluciona con aditivos que actúan sobre la velocidad del fraguado que permite regular la misma.

Adherencia: en general la adherencia de las pastas de yeso a las piedras y ladrillos es buena pero al hierro y acero es mejor, la adherencia a la madera y a superficies lisas es pésima o difícilmente. Puede decirse en general que la adherencia del eso disminuye con el tiempo y con la presencia de la humedad.

Expansión: se produce una expansión como consecuencia del crecimiento rápido de los cristales mediante el fraguado, siendo el orden de 0.3-1.5%.

Corrosión: el yeso produce corrosión en el hierro y en el acero, sobre todo en presencia de humedad. Así pues cualquier elemento de estos materiales que deba de estar


27

en contacto con el yeso debe protegerse con anticorrosivos como por ejemplo la galvanización o pintura anticorrosiva.

Absorción de agua: el yeso es un material que no se puede emplear en lugares expuestos a la acción del agua, por ejemplo exteriores.

e) Normas técnicas

ICS 91.100 (cal, yeso, cemento), ICS 91.100.10-20 (yeso)

f) Ensayos

Finura del molido: el grado de finura del molido se determina con los tamices que se emplean en los ensayos del cemento, haciéndose el ensayo siguiendo las reglas establecidas en el ensayo de molido de las cementos.

Ensayos químicos: las conclusiones relativas al análisis de los cementos son aplicables a los yesos.

Ensayo de fraguado: se aplica siguiendo los ensayos de fraguado de las reglas establecidas para los cementos.

Ensayo de rendimiento: estos se harán conforme a las disposiciones fijados para los cementos y se estudian sobre pastas empleadas en los ensayos de fraguado.

g) Aplicaciones en la construcción

- Para tarrajeos con morteros de yeso.- Enlucidos, ornamentos (segunda capa del tarrajeo).- Escayola→ más fino que el yeso- Yeso grueso-yeso fino-yeso escayola.- En cielo raso.- Prefabricados.- Monumentos.


28

CAPITULO V: EL CEMENTO

5.1. DEFINICIÓN: el cemento es esencialmente un “clinker”, finamente molido producido por la cocción a elevadas temperaturas, de mezclas que contienen cal, aluminato, hierro y sílice en proporciones determinadas.

CLINKER: Es el material parcialmente fundido que sale del horno en pequeñas esferas de color negro o gris negruzco, duras y de diferentes tamaños.

5.2. MATERIAS PRIMAS

Piedra caliza Arcilla

Los dos materiales principales con los cuales se fabrica el cemento

5.3. PROCESO DE FABRICACION

Extracción de materia prima. Trituración. Cocción. Molienda. Clasificación. Ensacado.

Las materias primas, finamente molidas e íntimamente mescladas se calicata hasta principio de la fusión de 1400 a 1500°C, usualmente en grandes hornos giratorios que pueden llegar a medir mas de 200m de longitud y de 5.50m de diámetro.

El clinker enfriado y molido a polvo muy fino es lo que constituye el cemento portland comercial.

Durante la molienda se agrega una pequeña cantidad de yeso de 3 ó 4% para regular la fragua del cemento.

5.4. TIPOS

a) Tipo I: es el cemento destinado a obras de concreto en general por ejemplo pisos, pavimentos, edificios, estructuras y prefabricados.


29

b) Tipo II: es el cemento destinado a obras de concreto en general y obras expuestas a la acción moderada de sulfato o donde se requiera moderado calor de hidratación →durante el proceso de endurecimiento, es decir liberación del calor.

El cemento portland tipo II se utiliza cuando es necesaria la protección contra el ataque moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberías de drenaje, siempre y cuando las concentraciones de sulfato son ligeramente superiores a lo normal; pero sin llegar a ser severas.

Genera normalmente menos calor que el cemento tipo I y este requisito de moderado calor de hidratación puede especificarse a opción del comprador. En casos donde se especifican límites máximas para el calor de hidratación pueden emplearse en obras de gran volumen y particularmente la norma ASTMC 150 establece como requisito opcional dicho cemento.

c) Tipo III: este cemento de alta resistencia inicial. El concreto hecho con el cemento tipo III desarrolla una resistencia en tres días, igual a la desarrollada en 28 días por concretos hechos con cemento tipo I o tipo II.Este tipo de cemento desarrolla altas resistencias a edades tempranas de tres a siete días, esta propiedad se obtiene al molerse finamente el cemento durante el proceso de molienda, su utilización se debe a necesidades específicas de la construcción, cuando es necesario retirar encofrados lo más pronto posible, o cuando por requerimiento particulares una obra tiene que ponerse en servicio muy rápidamente, como es el caso de carreteras y autopistas.

d) Tipo IV: es el cemento del cual se requiere bajo calor e hidratación.

El cemento portland tipo IV se utiliza cuando por necesidades de la obra se requiere que el calor generado por la hidratación sea requerido al mínimo. El desarrollo de resistencia de este tipo de cemento es muy lento en comparación con los otros tipos.

Los usos y aplicaciones del cemento tipo IV están dirigidos a obras con estructuras de tipo macizo, como por ejemplo: grandes presas, la hidratación inicia en el


30

momento en que el cemento entra en contacto con el agua.

El endurecimiento de la mescla a principio generalmente es a las tres horas y el desarrollo de la resistencia se logra a lo largo de los primeros 30 días aunque este continua aumentando muy lentamente por un periodo mayor de tiempo.

e) Tipo V: es el cemento del cual se requiere alta resistencia a la acción de los sulfatos. Las aplicaciones típicas comprenden las estructuras hidráulicas expuestas a aguas con alto contenido de álcalis y estructuras expuestas al agua de mar.

5.4. CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES

A) CARACTERISTICAS

El cemento portland es un polvo de color gris más o menos verdoso.

Se venden en bolsas que tienen un peso neto de 42.5Kg y un pie cubico de capacidad.

En aquellos casos en que no se conozca el valor real se considera para el cemento el peso específico de 3.15gr/cm³.

B) PROPIEDADES

Finura de molido: es una propiedad íntimamente ligada al valor hidráulico del cemento ya que influye decisivamente en la velocidad e las reacciones químicas, que tienen lugar durante su fraguado y primer endurecimiento.

Fraguado y endurecimiento: cuando un cemento se mescla con agua en proporción del 20-35% en peso, se forma una pasta que mantiene su plasticidad durante un tiempo muerto (3h) después del cual la pasta empieza a rigidizarse rápidamente hasta que desaparece su plasticidad a la vez que va aumentando su resistencia de forma graduada. En este proceso ay que diferenciar dos etapas:

Fraguado: la pasta pierde su plasticidad legando a adquirir algo de resistencia. El fraguado va acompañado del calor de hidratación


31

(desprendimiento de calor); al principio se observa una elevación fuerte de temperatura; seguido de un fuerte descenso con un mínimo y luego un pico que puede considerarse como el final del fraguado.

Endurecimiento: ganancia progresiva de resistencia de una pasta fraguada.

Resistencia mecánica: la aplicación del cemento es la fabricación de morteros y concretos destinados a la construcción de elementos en los que generalmente la propiedad más importante es su resistencia mecánica.

Compuestos químicos: cada uno de los siguientes compuestos del cemento contribuye en el comportamiento del cemento, cuando pasa del estado plástico al endurecimiento después de la hidratación, por ejemplo:

Silicato tricalcico (C3S) es el que produce la alta resistencia inicial del cemento portland hidratado, la reacción del silicato tricalcico con agua desprende gran cantidad de calor de hidratación. La rapidez de endurecimiento de la pasta de cemento es directamente proporcional con el calor de hidratación.

Silicato dicalcico (C2S) es el causante principal de la resistencia posterior de la pasta de cemento.

Aluminato tricalcico (C3A) el yeso agregado al cemento portland durante la trituración o poniendo en el proceso de fabricación se combinan con el aluminato tricalcico para controlar el tiempo de fraguado.

Alumino ferrita tricalcico (C4AF) es semejante al aluminato tricalcico, porque se hidrata con rapidez y solo desarrolla baja resistencia.

5.6. NORMAS TECNICA

Normas ITINTEC: 334.005, 334.007, 334.008, 334.016, 334.045, 334.064

Normas ASTM: C150, C143


32

Normas peruana: ICS 91.100 (cemento, yeso, cal, mortero), ICS 91.100.10-10 (cemento)

5.7. ENSAYOS

a. Tiempo de fraguado: el objeto de este ensayo es el de determinar el tiempo de fraguado o el tiempo que transcurre desde el momento cuando se añade el agua de mesclado hasta aquel en que la pasta deja de ser fluida (periodo de fraguado inicial) y también el tiempo necesario para que la misma pasta adquiera cierto grado de dureza (periodo de fraguado final)

b. Ensayo a la compresión y tensión: estos ensayos tienen por objeto determinar si los ingredientes que han servido para hacer el cemento o si los procedimientos de fabricación permiten obtener un endurecimiento continuo y uniforme de la materia empleada.

Las edades adoptadas universalmente para los ensayos de tracción son de 7,14 y 28 días, después de haber moldeado las muestras.

5.8. APLICACIONES EN LA CONSTRUCCIÓN

Morteros: cemento + agua + agregado fino: Asentados de ladrillo, Tarrajeo, Pisos pulidos, Veredas, Cielo raso, etc.

Concreto: cemento + agua + agregado fino + agregado grueso: Cimientos, falsos cimientos, zapatas, etc.


33

CAPITULO IV: LOS ADITIVOS PARA EL CONCRETO

6.1. DEFINICIÓN: se denomina aditivos a las sustancias añadidas a los componentes fundamentales del concreto con el propósito de modificar alguna de sus propiedades y hacer lo mejor para el fin a que se destino.Los aditivos que deben emplearse en el concreto cumplirán con las especificaciones de la norma INTICTEC 339.086.

6.2. VENTAJAS: los aditivos son utilizados principalmente para mejorar una o varias de las siguientes características y propiedades del concreto:

a. Aumentar la trabajabilidad sin modificar el contenido de agua.

b. Retardar o acelerar el tiempo de fraguado inicial.

c. Acelerar el desarrollo de la resistencia en la primera edad.

d. Modificar la velocidad de producción de calor de hidratación.

e. Reducir la exudación o sangrado.

f. Incrementar la durabilidad o resistencia en condiciones severas de exposición.

g. Reducir la permeabilidad a los líquidos.

h. Disminuir la segregación.

i. Reducir la contracción.

j. Incrementar la adherencia la concreto viejo o nuevo.

k. Mejorar la adherencia del concreto con el refuerzo.

6.3. TIPOS Y USOS

A. TIPOS

Plastificante reductor de agua: que mejora la consistencia del concreto y reduce la cantidad de agua de mesclado requerida para producir concreto de consistencia determinada.


34

Retardador: que alarga el tiempo de fraguado.

Acelerador: que acorta el tiempo de fraguado y desarrollo de la resistencia inicial del concreto.

Plastificante y retardador: que reduce la cantidad de agua de mesclado requerida para producir un concreto de una consistencia dad y retarda el fraguado.

Plastificante y acelerador: reduce la cantidad de agua de mesclado requerida para producir un concreto de una consistencia dada y acelera su fraguado y el desarrollo de su resistencia.

Incorporadores de aire: aumenta la resistencia del concreto a la acción de las heladas, porque introduce burbujas diminutas en la mescla de cemento. Estas burbujas actúan como amortiguadores para los esfuerzos inducidos por la congelación y descongelación.

Adhesivos: que mejora la adherencia con el refuerzo.

Impermeabilizantes e inhibidores de corrosión: para proteger del agua y no perjudique a los refuerzos.

B. USOS

La mayoría de los aditivos se comercializan en forma de soluciones acuosas, a veces se venden en forma de polvos solubles en agua y eventualmente en pasta.

Los aditivos líquidos se prefieren por la ventaja de encontrarse ya diluidos y facilitar la dosificación.

Los aditivos en polvo son susceptibles a la humedad y es necesario cuidar su conservación.

Cuando es necesario usar dos aditivos diferentes debe evitarse la mescla previa de ambos, incorporándolos por intervalos separados a la mescladora.

Las soluciones con el aditivo no deben entrar en contacto directo con el cemento por lo que se


35

recomienda agregar el aditivo cuando los materiales y gran pare del agua se encuentre en proceso de mesclado. Debe cuidarse que el aditivo se distribuya uniformemente en la mescla. Para lograrlo se debe añadir un tiempo prudencial antes del término de la operación.

El agua de solución debe ser considerada como parte del contenido total para no alterar la relación agua cemento especificado. Los resultados del uso de los aditivos dependen de los sistemas preparación y dosificación. Los aditivos en polvo se dosifican por peso y los aditivos líquidos por peso o volumen.

6.4. PROPIEDADES

Menor relación agua cemento. Mayor trabajabilidad.

6.5. APLICACIONES EN LA CONSTRUCCIÓN

Incorporadores de aire: para trabajos en exteriores (áreas de parqueo, pavimento, pisos de piscina, patios) que están sujetos a ciclos del hielo y deshielo, o en áreas donde se utilizan sales de deshielo. Se especifica un contenido de aire de un 5% a un 7% del volumen del concreto.

Reductores de agua: se emplean en climas calientes para contrarrestar la creciente demanda de agua, mejora la trabajabilidad del concreto para los acabados en losas.

Retardadores: se emplea en climas calientes para retardar el fraguado rápido causado por las altas temperaturas, para grandes trabajos.

Acelerantes: en climas frígidos, en construcciones de gran velocidad que requieran una temprana remoción de moldes, encofrados, apertura de tráfico o ampliaciones de carga en estructuras.


36

CAPITULO 7: MATERIALES BITUMINOSO

7.1. EL ASFALTO:a) Definición: según la ASTM define al asfalto como un

material ligante de color marrón oscuro a negro, constituido principalmente por betunes que pueden ser naturales u obtenidos por refinación del petróleo.

b) Propiedades ó características: para los estudios técnicos y la construcción ay res propiedades o características del asfalto importantes:

Consistencia: es el grado de fluidez o plasticidad del asfalto a cualquier temperatura dada.

Pureza: el asfalto se compone casi enteramente de betunes los cuales por definición son solubles en bisulfuro de carbono. Los asfaltos refinados son generalmente más del 99.5% solubles en bisulfuro de carbono y por lo tanto casi betunes duros. Las impurezas si los ay son inertes.

Seguridad: la espuma puede constituir un riesgo para la seguridad, por lo tanto las normas requieren que el asfalto no forme espuma hasta temperaturas de 175°C (375°F).

c) TIPOS

Según el grado de penetración se clasifican en:

200 a 300 Pen (más blando)120 a 150 Pen 85 a 100 Pen 60 a 70 Pen 40 a 50 Pen (más duro)

Según el grado de viscosidad se clasifican en:

AC – 2.5AC – 5AC – 10AC – 20AC – 40

Donde: los valores numéricos indican la viscosidad en cientos de Poisess a 60°C (140 °F). AR – 1000AR – 2000AR – 8000


37

AR – 16000

Donde: los valores numéricos indican la viscosidad en Poisess pero medida en asfalto ya ensayado.

d) PROCESO DE FABRICACIÓN DEL ASFALTO

e) NORMAS: las normas para el asfalto son: ASTM D 3381, ASTM D 2041, ASTM D 1560, ASTM 1561.

f) ENSAYOS

De penetración: la consistencia del asfalto puede medirse con un método antiguo y empírico, como es el ensayo de penetración en el cual se basa la clasificación de los cementos asfalticos en grados normalizados.

De viscosidad: las especificaciones de los asfaltos dosificados según su viscosidad se basan por lo común en los rangos de viscosidad en 60°C (140°F) también se especifica generalmente una viscosidad mínima a 135°C (275 °F). El propósito de dar valores limites de consistencia a estas temperaturas; se eligió la temperatura de 60°C (140°F) porque se aproxima a la máxima temperatura superficial de las calzadas en servicios de pavimentación con mesclas asfálticas; y la de 135°C (275°F) por que se aproxima a la de mesclado y distribución de mesclas asfálticas en caliente para pavimentación.

Ensayo de ductibilidad: algunos ingenieros consideran que la ductibilidad es una característica importante de los asfaltos. Sin embargo se considera más significativa la presencia o ausencia de la misma, que su grado real. Algunos cementos asfalticos que tienen un grado muy alto de ductibilidad son también más susceptibles a la temperatura es decir que la variación de la temperatura es decir que la variación de la consistencia puede ser mayor debido al cambio de temperatura.

Ensayo de solubilidad: el ensayo de solubilidad es una medida de pureza del cemento asfaltico o del asfalto.la parte del mismo soluble en bisulfuro de carbono representa los constituyentes activos de cementación. Solo la materia inerte como sales,


38

carbono libre o contaminantes inorgánicos no son solubles.

7.2. LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS

a. DEFINICIÓN: las emulsiones asfálticas como las suspensiones de pequeñas partículas de un producto asfáltico en agua o en una solución acuosa, con un agente emulsionante de carácter aniónico o catiónico, lo que determina la denominación de la emulsión.

b. PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS:

c. TIPOS:

Las emulsiones asfálticas pueden ser clasificadas de acuerdo al tipo de emulgente usado. En este caso podemos hablar de dos tipos, aniónicas y catiónicas:

Emulsiones Aniónicas: En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad negativa a los glóbulos, o sea que éstos adquieren una carga negativa.

Emulsiones Catiónicas: En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad positiva a los glóbulos, o sea que éstos adquieren una carga positiva.

Respecto a la estabilidad de las emulsiones asfálticas, éstas se pueden clasificar en los siguientes tipos:

De Rompimiento Rápido: Estas se utilizan para riegos de liga y carpetas por el sistema de riegos (con excepción de la emulsión conocida como ECR-60), la cual no se debe utilizar en la elaboración de estas últimas.

De Rompimiento Medio: Estas normalmente se emplean para carpetas de mezcla en frío elaboradas en planta, especialmente cuando el contenido de finos es menor o igual al 2%, así como en trabajos de conservación tales como bacheos, renivelaciones y sobrecarpetas.

De Rompimiento Lento: Estas se emplean para carpetas de mezcla en frío elaboradas en planta y para estabilizaciones asfálticas.


39

Para Impregnación: Estas se utilizan para impregnaciones de sub-bases y/o bases hidráulicas.

Super Estables: Estas se emplean en la estabilización de materiales y en la recuperación de pavimentos.

Según el contenido de asfalto en la emulsión, su tipo y polaridad, las emulsiones asfálticas de clasifican como se muestra en la Tabla.

d. ENSAYOSe. APLICACIONES EN LA CONSTRUCCION

Las emulsiones asfálticas se aplican en: Mesclas en planta de aplicaciones en frio

Base y capa superficial del pavimento

MS – 2 MS – 2HHFMS – 2

HFMS – 2HCRS – 2HCMS – 2


40

Tratamiento superficial simple:

CRS – 1 CRS – 2

RS – 1 RS – 2

Sellado:

CRS – 1 CRS – 2

RS – 1 RS – 2

CAPITULO VIII: LOS METALES

8.1. DEFINICIÓN: aquellas que están compuestas básicamente de uno o más metales, aunque pueden contener otros componentes.

Materiales férricos: aquellos cuyo principal componente es el hierro.

Materiales no férricos: los que se obtienen de otros metales que no sea hierro (aluminio) magnesio, zinc, cobre, plomo y otros elementos metales).

Uno de los materiales de fabricación y construcción más versátil, más adaptable y más ampliamente usado es el acero.

8.2. ¿QUÉ ES EL ACERO?

El acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de 0.05% hasta menos de 2%). Algunas veces otros elementos de aleación específicos tales como: cromo o níquel se agregan con propósitos determinados.

8.2.1. PROCESO DE FABRICACION

El proceso de fabricación del acero es el siguiente:

a. Fabricación de aglomeración: es el lugar donde se prepara el mineral de hierro este se tritura y calibra en granos que se aglomera (aglutina) entre ellos, así obtenido se compacta para luego pasar al alto horno.

b. Alto horno: cargándolo después en el alto horno junto con el coque. El coque es un potente combustible, que se obtiene como residuo solido de la destilación de hulla (una clase de carbón muy rico en carbono) y todo este proceso se elabora a temperatura 1200°C


41

c. Convertidor de oxigeno: aquí se convierte la fusión en acero se denomina acero bruto, porque, en esta etapa esta todavía inacabada.

d. Estación de afinado: en este lugar se produce el afino (descarburación) y adiciones químicas. Se infecta oxigeno a fin de activar la descarburación y calentar el metal. Este procedimiento permite una gran precisión en el ajuste de la composición química del acero (matización).

e. Colocado continuo – moldeo de piezas en bruto: aquí el acero fundido se vierte en continuo en un molde sin fondo, al atravesar este molde, comienza a solidificarse en contacto con las paredes congeladas con agua. Al llegar a la salida esta salificado hasta el núcleo, en ese momento se corta inmediatamente en las longitudes deseadas.

8.2.2. ACEROS ESTRUCTURALES

El acero al carbono es el más común, barato y aplicable de los metales que se emplean en las industrias. Tiene una ductibilidad excelente, lo que permite se utilice en muchas operaciones de formado en frio.Los aceros de alta resistencia se utiliza mucho en proyectos de ingeniería civil, los nuevos aceros por lo general los introducen sus fabricantes con marcas registradas.

8.2.2.1. CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS

a. Aceros con carbono estructurales: contiene alrededor de 0.2% de carbono son la mayor parte de los aceros de construcción.

b. Los aceros de alta resistencia y de bajo contenido de aleación: estos aceros con bajo contenido de aleación tienen cantidades moderados de uno o más elementos de aleación aparte del carbono para desarrollar resistencias más altas que las de los aceros comunes al carbono.

c. Los aceros de carbono térmicamente tratados: están disponibles bien en su condición estándar o enfriada y templada, su endurecimiento se logra a base del contenido de carbono. Los productos resultantes de la transformación a baja temperatura tienen elevada resistencia pero son muy quebradizos (frágil).

d. Los aceros para la construcción térmicamente tratados: son aceros enfriados y templados que contienen cantidades moderadas de elementos de aleación además del carbono.

e. Los aceros marenvejecidos: son aceros de bajo contenido de carbono en aleación con alto contenido de níquel.

8.2.2.2. PROPIEDADES


42

Tenemos las propiedades físicas y mecánicas:

Propiedades Físicas: de varios tipos de acero y de cualquier aleación de acero dado a temperaturas variante depende principalmente de la cantidad de carbono presente y en cómo es distribuido en el hierro.

Conductores eléctricos. Conductores térmicos. Incombustibles. Alto coeficiente de dilatación.

Propiedades mecánicas:

8.2.2.3. NORMAS

1. ASTM para aceros estructurales

- A36- A572- A514- A524- A529- A325- A709- A441- A242


43

2. Para aceros de refuerzo para concreto la norma ASTM 615 nos va a permitir determinar las características de las varillas de acero grado 40 y grado 60.

8.2.2.4. ENSAYOS

(Control de calidad para los aceros)

a. Comprobación química: esta se hace por que existe muchos tipos de acero y se exige a la empresa que fabrica un certificado de control de calidad de su composición química.

b. Ensayo de tracción axial: este ensayo siempre se hace en obra de forma aleatoria a los aceros que se reciben. El objetivo de este ensayo es obtener en cualquier acero su límite de elasticidad y su esfuerzo de rotura para así conocer la calidad del material y comprobarlo con los parámetros que se establece para los aceros de buena calada.

CAPITULO IX: LOS LADRILLOS DE ARCILLA Y CONCRETO

9.1. La Unidad De Albañilería: son elementos prismáticos de pesos que permiten ser manejados por los trabajadores, puede ser silico calcáreos, arcilla cocida, bloques de concreto, adobe, etc.

9.2. Características Generales: de la unidad de albañilería tenemos:

a. Se denomina ladrillo a aquella unidad cuya dimensión y peso permite que sea manipulada con una sola mano, se denomina bloque a aquella unidad que por su dimensión y peso requiere de las dos manos para manipuleo.

b. Las unidades de albañilería a las que se refiere la norma E.070 “albañilería” del reglamento nacional de edificaciones son ladrillos y bloques en cuya elaboración se utiliza arcilla, sílice, cal o concreto como materia prima.

c. Las unidades de albañilería de concreto serán utilizadas, después de lograr su resistencia especificada y su estabilidad volumétrica. Para caso de unidades curado con agua el plazo mínimo para ser utilizados son de 28 días que se comprobaran de acuerdo a la norma técnica peruana NPT 339.602.

d. Estas unidades pueden ser solidas, huecas, tubulares, y podrán ser fabricadas de manera artesanal o industrial.

9.3. Ladrillos de Arcilla: pueden ser bloques prismáticos, con masa solida del 15% de su volumen nominal constituida por una mescla


44

principalmente de arcilla o suelos arcillosos con pequeña proporción de agregados finos debidamente mesclados.

9.3.1. Clasificación: dentro de la clasificación de los ladrillos de arcilla se tiene:

a. Según sus dimensiones

- Tipo corriente (Perú): de dimensiones 24cm de largo; 12cm de espesor y 6cm de altura.

- Tipo bloque de concreto (Perú): 24cm de largo; 12cm de espesor y 10cm de altura.

b. Según su densidad y resistencia

- Ladrillo tipo duro: con una resistencia mínima a compresión de 150 a 200 Kg/cm²

- Ladrillo tipo medio duro: con una resistencia a la compresión de 100 a 150 Kg/cm²

- Ladrillo tipo poroso o poco duro: con una resistencia mínima a compresión de 70 a 100 Kg/cm²

9.4. Ladrillos de Concreto: son elementos fabricados a base de cemento, arena y piedra chancada más agua, moldeados en forma especiales, vibrados a presión mecánica.

9.4.1. Clasificación:

Tipo 1: bloques huecos de concreto que se destinaran a soportar cargas.

Tipo 2: bloques huecos de concreto que solo tienen por finalidad la construcción de tabiquería.

9.5. Propiedades

Dentro de las propiedades de albañilería tenemos.

Variabilidad dimensionada Alabeo Compresión Succión Absorción Área de huecos


45

9.6. Ensayos

a. Muestreo: el muestreo será efectuado a pie de obra, por cada lote compuesto por hasta 50 millares de unidades, se seleccionara al azar una muestra de 10 unidades, sobre los que se efectuaran las pruebas de variación de dimensiones y alabeo, 5 de estas pruebas se ensayaran a comprensión y las otras 5 a absorción.

b. Resistencia a la compresión: para la determinación a la resistencia a la compresión de las unidades de albañilería, se seguirá los ensayos de laboratorio correspondientes, de acuerdo a lo indicado en la norma 339.613 y 339.604 con referencia la misma norma técnica peruana.

c. Variación dimensionada: para la determinación de la variación dimensiona de las unidades de albañilería, se seguirá el procedimiento indicada en la norma 339.613 y 339.604 con relación a la NTP.

d. Alabeo: para la determinación del alabeo de las unidades de albañilería se seguirá el procedimiento de la norma 339.613 con relación a la NTP.

e. Absorción: los ensayos de absorción se harán de acuerdo a lo indicado en la norma 339.613 y 339.604 con relación a la NTP.

Documents

Cuaderno-tecnologia de Materiales