Concreto Flexible

Hoy en día se puede observar que uno de los materiales más utilizados por el hombre en todo el mundo es el concreto. Su uso es muy variado, como para la construcción de hogares, puentes, carreteras y la mayoría de estructuras que vemos a nuestro alrededor. La principal característica por la que se usa este material es principalmente por su trabajabilidad para moldearse a distintas formas y su gran resistencia al endurecerse. Muchas personas han dedicado bastante tiempo en desarrollar y experimentar con el concreto para mejorar sus propiedades y encontrar nuevos tipos que se adecuen mejor a distintas situaciones, como es con el caso del concreto flexible o ECC (Engineered Cement Composites) que fue desarrollado por el ingeniero Victor Li de la Universidad de Michigan, un tipo de concreto que puede llegar a ser hasta 500 veces más resiste a roturas por sobrecarga que el concreto convencional y con propiedades de autor-reparación. Ingeniero Victor Li de la Universidad de Michigan Fuente: EdicioAbierto

Ingeniero Victor Li de la Universidad de Michigan Fuente: EdicioAbierto
El concreto flexible está compuesto con ciertas fibras sintéticas que mantienen el material unido, permitiendo ser flexible y doblarse ante una tensión mecánica en vez de partirse. Este material permanece intacto con seguridad cuando se deforma hasta un 5% más de su tamaño inicial. El ECC es un tipo de especial de fibra de alto rendimiento, con grandes propiedades en cuanto a su peso y resistencia. Tiene características como alta resistencia a los esfuerzos de tracción y ductilidad a través de la inclusión de un 2% de fibras a la mezcla realizada con materiales del concreto tradicional, con excepción de los agregados gruesos que son producidos sintéticamente. Es de gran peculiaridad que la capacidad del ECC para deformar el material bajo carga, más del 3%, manteniendo constante una grieta de ancho aproximado de 60 micrómetros. El desarrollo de la auto-reparación del concreto ECC es establecer un material mucho más durable y dúctil.
El ingeniero, Victor Li, se inspiró en el nácar, el compuesto orgánico-inorgánico que segregan algunos moluscos para formar o reparar su caparazón. El nácar está formado por plaquetas de aragonita (cristales de carbonato de calcio), separadas por hojas de bio-polimero elástico. “Este fenómeno natural inspira a muchos de nuestra comunidad que buscan la manera de convertir el concreto frágil o la cerámica dúctil en compuestos que pueden transportar carga sin tener fallas catastróficas”, dice el ingeniero.
MATERIALES
Para la elaboración del concreto flexible se utilizan los componentes habituales del concreto (agua, arena, cemento) excepto áridos gruesos, tratados o producidos de forma sintética para contribuir a la flexibilidad del compuesto y además micro-fibras de polímeros. Esta mezcla tiene que tener incluido 2% de fibras especiales.
CARACTERÍSTICAS

“ECC siendo sometido a cargas axiales para comprobar su flexibilidad y sus respuesta frente a la acción constante de cargas.” Fuente: Arqhys
Como se mencionó anteriormente este concreto a pesar de tener un aspecto externo muy parecido al del concreto convencional puede resistir 500 veces más a roturas por sobrecarga. En sí el comportamiento de este concreto es muy parecido al concreto que se usa normalmente, pero cuando es sometido a tensiones, la red de fibras integradas en el compuesto se estira y se desliza ligeramente con respecto al componente rígido, evitando así la fragilidad y rotura total del elemento. También es 40% más ligero. Además de todo esto el ECC tiene propiedades autorreparables, esto es posible por la producción de carbonato cálcico cuando está expuesto al agua de lluvia y al dióxido de carbono. Es decir, el principal mecanismo de autorreparación es la cristalización del carbonato de calcio dentro de la grieta del concreto. Una desventaja es que el concreto flexible tiene un costo elevado, sin embargo su larga duración compensa a largo plazo el dinero que se gastaría, ya que tiene una mayor duración.

Puente Mihara Bridge, en Hokkaido, Japón Fuente: Flickr
Un ejemplo de estructura construida usando este material es el puente Mihara Bridge, en Hokkaido, Japón. Este puente es un 40% más ligero que si hubiese sido construido con hormigón convencional, y se estima una vida de servicio de 100 años.
PROPORCIONES DE LA MEZCLA PARA EL CONCRETO ECC UTILIZADOS EN LA INVESTIGACIÓN
En la preparación del concreto ECC se utilizaron: cemento Portland tipo I, arena con 110 micrómetros de tamaño medio de grano, cenizas volantes clase F suministradas por Boral Materials Technologies, fibras de 12 mm Kuralon-II REC-15 suministradas por la empresa Kuraray y un reductor de agua de alto rango (ADVA Reparto 530) de WR Grace & Co.
El concreto ECC fresco fue cubierto con láminas de plástico y desmoldado después de 24 horas, se prepararon cilindros de concreto ECC de 230 mm x 76 mm x 13 mm, Las muestras se dejaron curar bajo las condiciones de humedad y temperatura de laboratorio durante 6 meses, A los 28 días, la resistencia a la compresión del concreto ECC fue de aproximadamente f’c=60 MPa.

Preparación de la mezcla
CONCLUSIÓN
En conclusión, el material tiene unas capacidades flexibles de 3-6%, tienen un aspecto externo muy parecido al del concreto convencional, pero puede resistir 500 veces más a roturas por sobrecarga., brinda y soluciona muchos de los problemas. Es una gran novedad dentro del mundo de la construcción, este hormigón tiene la capacidad de auto repararse, ya que gracias a esta característica podrían reducirse los espesores de recubrimiento para evitar la corrosión de las barras de acero. El diseño estructural compuesto, es necesarios para convertir los materiales del hormigón flexible a tecnologías estructurales para contribuir la atenuación de los peligros causados por terremotos, El nuevo hormigón se dobla sin romperse. En la actualidad los investigadores del laboratorio ACE-MRL se orientan en el perfeccionamiento de un sistema de estructura autoadaptable y dispositivos con una alta absorción de energía basada en la tecnología ECC.
BIOGRAFÍA

BioBrick

#SabiasQue …
La empresa BioMason presento un nuevo producto sustentable, innovación que promete revolucionar el mundo de la construcción.
Un ladrillo ecológico que, aunque parezca increíble, se genera a partir de microorganismos.Cuya fuente de inspiración es la formación de los arrecifes de coral.
Esta empresa pretende reducir las enormes emisiones de dióxido de carbono, producidas por la industria de la construcción, que representa alrededor del 40 por ciento de las emisiones globales.
Más información:
https://goo.gl/2V7H2g
https://goo.gl/DpPyoo
https://goo.gl/DqgzVx

Estructuras Sismorresistentes

Un sismo es un fenómeno natural que no se puede predecir y, actualmente, tampoco evitar. Pero sí es posible contrarrestar con un apropiado diseño sismorresistente de las estructuras. Con la finalidad de alcanzar reducir los daños de los sismos futuros, actualmente, se apunta a una cultura de prevención más que la de predicción, lo que supone cuantificar los sismos máximos esperados en un determinado lugar durante un tiempo de retorno, y en consecuencia, diseñar las edificaciones para poder soportar los movimientos que acontecerán durante su vida útil. El grado de protección que se ofrece a las distintas categorías de edificios, radica en función de la distribución óptima de los recursos, y por tanto, varía de un país a otro, dependiendo de la importancia relativa del riesgo sísmico frente a otra forma de riesgo.
Efecto de un sismo en el Perú:
El terremoto que tuvo mayor impacto (más destructivo) en el Perú ocurrió en el año 1970, las pérdidas de vivienda oscilaban entre el 80% y 90%, y las personas afectadas fueron 3 000 000 que mayormente se quedaron sin hogar y sin familia (la gran mayoría de víctimas pertenecían al departamento de Ancash). También, en ese sismo, 2 pueblos (Yungay y Ranrahirca pertenecientes al callejón de Huaylas) quedaron sepultados por el alud que ocurrió 45 segundos después del sismo. Esto llegó a acabar con más del 70% de su población, después de terminar el terremoto, muchas personas fueron enviadas para ayudar a más personas damnificadas en lugares muy devastados. El siniestro no finalizó ahí, ya que los cerros continuaban desmoronándose; el Perú tuvo que recibir apoyo externo para poder restaurar la comunicación con los lugares más afectados. Luego de este incidente se forma la organización del Instituto Nacional de Defensa civil el 28 de marzo de 1972, debido a que el gobierno no tenía una buena gestión sobre el país ante desastres similares. Además, a causa del desastre del 70, cerca de 20 000 niños se quedaron huérfanos. Esta situación hace evidente que el país no está debidamente preparado ante un sismo de gran magnitud.
Efecto del sismo sobre edificaciones:
Se ha comprobado que en suelos sueltos las vibraciones que se generan tienen mayor efecto destructivo que en suelos compactos. Las aceleraciones que originan las ondas sísmicas son horizontales y verticales. La aceleración vertical mayormente es menor que la mitad la horizontal. Sin embargo, los edificios se construyen de forma que puedan soportar bien las cargas verticales (propio peso y sobrecargas).
La seguridad sísmica exige que las edificaciones deban ser diseñadas para que, además de poder soportar cargas verticales, también puedan soportar cargas horizontales en cualquier dirección que se manifieste.

Fisuras sísmicas típicas en construcciones de mampostería. Fuente: Sociedad Alemana de Ingeniería Sísmica y Dinámica estructural
Soluciones sobre el diseño sismorresistente en el pasado, presente y futuro:
A) Soluciones clásicas:
  • Flexibilidad

La tumba de Ciro el grande. “Las capas separadas realizaban deslizamiento entre unas y otras ante la presencia de un sismo”. Fuente: Universidad Politécnica de Madrid MOOC
  1. Reducción de masa
  2. Materiales y uniones flexibles (bambú)
  • Rigidez y monolitismo
  1. Llaves en sillería (aparejo, metálicas)
  2. Aislamiento de base, se alarga considerablemente el periodo fundamental de vibración de la estructura
B) La estrategia de las aceleraciones:
  • Coeficientes sísmicos:
  1. Asegurar resistencia y rigidez
  2. La hipótesis del comportamiento elástico (sin daños en la edificación)
  3. Valores crecientes en coeficientes
  • Inconsistencias:
  1. Colapsos de edificios que estaban bien proyectados
  2. Resistencia de edificios imprevista
  3. Costos elevados ante sismos severos
Para mejorar la estrategia se buscaba la ductilidad en la estructura y sin costes, ante esto surge la siguiente:
La polémica rigidez-flexibilidad:
  1. Monolitismo, rigidez y resistencia
  2. Flexibilidad y adaptación
  3. La mayoría de edificios están en una situación intermedia (ni muy monolítico ni muy flexible); por lo tanto, son muy complejas
C) La estrategia de los desplazamientos:
  • Años 70: Plasticidad y ductilidad
  1. Capacidad de desplazamiento equivalente
  2. Capacidad de disipación de energía vía ductilidad
Exigencia de ductilidad (no fragilidad):
  • A nivel local:
  1. Fallo dúctil por flexión, no por cortante o pandeo de armaduras
  2. Fallo en piezas, no en uniones
  • A nivel global:
  1. Pilar en régimen elástico
  2. Carga gravitatoria, dispersión de daño
  3. Viga débil, pilar fuerte

“Asegurar la ductilidad global de la estructura y evitar roturas frágiles que se puedan producir en nudos”. Fuente: Universidad Politécnica de Madrid MOOC
  • Inconsistencias:
  1. Importancia de daños directos e indirectos
  2. La disipación es cíclica, la deformación acumulada en un ciclo es diferente de la máxima admisible
  3. Necesidad de diferenciar prestaciones según tipo de sismo
  4. Si un sismo es frecuente muy probable pero poco intenso deberá el edificio resistir sin daño alguno
  5. Si el sismo es muy severo (menos frecuencia), la prestación deberá ser con daños locales o con daños controlados.
D) Estrategia de la velocidad equivalente: Input y disipación de energía
  • Input de energía sísmica:
  1. Energía de vibración elástica
  2. Energía cinética: Movimiento
  3. Energía de Deformación elástica
  4. Energía disipada por amortiguación viscosa
  5. Energía disipada por amortiguación plástica con daños

Disipadores plásticos. Fuente: Universidad Politécnica de Madrid MOOC
E) Estrategias de Aislamiento de base:
  • Reduce la cortante en la base que alcanza al edificio
  • Añade un modo de vibración de baja frecuencia y alto amortiguamiento que evita deformaciones estructurales
  • Tienen la necesidad de soportar el peso de la construcción

Estructura convencional y estructura sísmica aislada. Fuente: CHRYSALIS
Planeamiento Sismoresistente
El ingeniero Civil no es totalmente responsable de la verificación estática de la edificación, sino que el comitente y el arquitecto influencian en el comportamiento sísmico de la construcción, por ejemplo:
  • la forma y dimensión del edificio sobre las solicitaciones sísmicas
  • estructura portante-columna, muros y vigas aseguran cómo serán absorbidas las cargas
Reglas generales para una correcta construcción antisísmica:
  • Formas: Regulares, compactas y en algunos casos separados por juntas.
  • Arriostramiento: Estos deben tener cierta simetría cerca a los bordes de la construcción. Además, se debe tener cierta inclinación a construcciones rígidas y pisos “suaves” aislados. El centro de torsión debe situarse cerca del centro de masa.
  • Masas: Debe existir una correcta distribución de las masas constructivas. El centro de masa debe situarse en la parte más baja para así evitar la ubicación de este a gran altura.
  • Fundaciones: Estudiar bien el subsuelo. Sótanos parciales deben ser evitados. Estos deben ser desarrollados como núcleos rígidos.
  • Cubiertas: Ejecutarlas como placas. Prever anclajes.
  • Muros entramados: Separar el tabicado de la estructura portante.
  • Ductilidad: Favorecer la deformación plástica, tomar precauciones constructivas para evitar la inestabilidad localizada.

Ejecución de plantas favorables y desfavorables. Fuente: Sociedad Alemana de Ingeniería Sísmica y Dinámica estructural
Distribución favorable y desfavorable de masas y rigideces en planta. Fuente: Sociedad Alemana de Ingeniería Sísmica y Dinámica estructural

Distribución favorable y desfavorable de masas y rigideces en elevación. Fuente: Sociedad Alemana de Ingeniería Sísmica y Dinámica estructural

Distribución favorable y desfavorable de fundación y sótano. Fuente: Sociedad Alemana de Ingeniería Sísmica y Dinámica estructural

Conformación favorable y desfavorable de entrepisos. Fuente: Sociedad Alemana de Ingeniería Sísmica y Dinámica estructural

Estructuras con elevación favorables y desfavorables. Fuente: Sociedad Alemana de Ingeniería Sísmica y Dinámica estructural
Conclusiones:
  • El ingeniero civil no solo es el responsable de que la edificación este en equilibrio estático, ya que el arquitecto y el comitente son también los que tienen gran influencia sobre este. Por lo tanto, todos deben de trabajar conjuntamente para poder realizar una buena edificación.
  • Las construcciones deberían tener diseño sismorresistente para poder mitigar daños materiales y pérdidas humanas que se pudieran sufrir ante la presencia de un sismo. Se podría realizar mediante la colocación de refuerzos antisísmicos en las estructuras, o sino, mediante el aislamiento de base, ya que este trabaja reduciendo la frecuencia de vibraciones y, también, añade un alto amortiguamiento en las estructuras para que no se deformen.
  • Se debería realizar un correcto estudio del suelo, ya que se ha evidenciado que si la edificación está sobre un suelo suelto que no está compactado es posible que sufra terribles daños ante las vibraciones que un sismo produzca.
  • Las construcciones ya finalizadas deberían poder soportar los movimientos de flexo-compresión.
Bibliografía:
SILGADO, Enrique (2007) Historia de los sismos en el Perú. En diario La República, 15 de agosto (consulta: 4 de abril) (http://larepublica.pe/archivo/246637-historia-de-los-sismos-en-el-peru)
CARDENAS, Axel; RATTO, Juan; MATTA, Santalucía; ROSADO, Miguel; VELARDE, Talia (2010) Análisis de los movimientos sísmicos más importantes en la historia del Perú. En blog Terremotos en la historia del Perú, 7 de abril (consulta: 8 de abril) (https://sismosenelperu.wordpress.com/2010/04/07/terremoto-en-ancash-1970/)
SOCIEDAD ALEMANA DE INGENIERIA SISMICA Y DINAMICA ESTRUCTURAL (1991) Construcciones antisísmicas. En Compendio de planificación para comitentes, arquitectos e ingenieros (consulta: 2 de abril) (http://www.dgeb.eu/files/Dokumente/Heft_1.pdf)
MOOC SISMO (6 de noviembre de 2017) El diseño sismorresistente. Pasado, presente y futuro (Archivo de video) Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=48gz1zP2p2I&feature=youtu.be (Consulta: 6 de abril de 2018)
GENATIOS, Carlos (2016) ¿Cómo contribuyen los aisladores sísmicos con la resiliencia de las ciudades? En blog Ciudades Sostenibles (consulta: 4 de abril) (https://blogs.iadb.org/ciudadessostenibles/2016/10/20/aisladores-sismicos/)
Trabajo realizado por:

Agregados

Los agregados constituyen un factor determinante en la economía, durabilidad y estabilidad en las obras civiles, pues ocupan allí un volumen importante. Por ejemplo el volumen de los agregados en el concreto hidráulico es de 65% a 85%, en el concreto asfáltico es del 92% al 96%, en los pavimentos del 75% al 90%.
Factores de calidad:
  • Tamaño máximo: se define como la menor abertura del tamiz que permite el paso de la totalidad de la muestra. Esto indica la dimensión de la partícula más grande que hay en la muestra.
  • Tamaño máximo nominal: es el menor tamaño de la malla por el cual debe pasar la mayor parte del agregado. La malla de tamaño máximo nominal, puede retener de 5% a 15% del agregado dependiendo del número de tamaño
  • Módulo de finura: es un valor que permite estimar el grosor o finura de un material, se define como la centésima parte del número obtenido de sumar los porcentajes retenidos acumulados en los siguientes tamices del análisis granulométrico: Nº 100, 50, 30, 16, 8, 4, 3/8”, 3/4”, 1/2”.
Producción
  • El proceso de fabricación en plantas de agregados se lleva a cabo siguiendo un estricto control de calidad, desde la elección de la materia prima hasta el almacenamiento y comercialización del producto. Este proceso garantiza un producto de alta calidad que cumple con todos los requisitos de las normas técnicas peruanas relevantes.
Selección
  • Se realizan estudios preliminares para la selección del lugar donde se realizará la explotación.
  • Una vez definido el lugar se debe realizar un Plan de Explotación de Mina y Recuperación, estos permitirán hacer la explotación de manera ordenada y responsable con el ambiente.
Trabajo de Campo
  • En la cantera se debe realizar el descapote que es una limpieza del suelo natural.
  • La explotación es el trabajo de perforación y colocación de voladura para fragmentar la roca a tamaños que pueden ser procesados por la planta de producción de agregados.
  • El material es cargado en camiones para ser transportado hasta la tolva de alimentación de la planta.
Proceso
  • Los camiones depositan el material en la tolva de alimentación primaria.
  • En el proceso de trituración primaria y secundario, a través de un impactor, las rocas son llevadas a tamaños menores de 1 pulgada.
  • El tamizado, consiste en pasar el material triturado por cribas vibratorias que lo clasificarán en gravas y arenas según las granulometrías previamente especificadas. Durante el tamizado, el material es lavado para eliminar contaminaciones en el producto final.
Influencia de los agregados en las propiedades del concreto
La absorción es quizás la propiedad del agregado que más influye en la consistencia del concreto, puesto que las partículas absorben agua directamente en la mezcladora, disminuyendo la manejabilidad de la mezcla. Si dos tipos de agregados tienen absorción similar, otros factores secundarios serán de importancia en la consistencia de la mezcla, tales como forma, tamaño y graduación; ya que mientras mayor superficie del agregado sea necesario cubrir con pasta, se tendrá menos fluidez. Una buena consistencia y manejabilidad de la mezcla se obtiene con la combinación de índices bajos de absorción y un coeficiente bueno de forma, en donde las partículas son aproximadamente redondas . La forma de los agregados tiene incidencia sobre la trabajabilidad del concreto fresco. Las formas básicas de éstos se pueden simplificar en 4 tipos, que son: equidimensional o esférica, prismática, tabular o elíptica, e irregular. De todas éstas, la que mayor problema puede ocasionar para la trabajabilidad es aquella de tipo tabular que además está alargada (conocidas como piezas planas y alargadas); estas piezas pueden provocar disminución en la trabajabilidad ya que muy fácilmente pueden orientarse de manera preferencial en un solo plano, de manera que el agua y el espacio poroso pueden acumularse debajo de ellas. Además, gravas con esta forma ocasionan mayores requerimientos de arena, y eso hace necesario un incremento en el volumen de agua para la mezcla . Es deseable, entonces, que los agregados particularmente los gruesos tengan una forma un tanto angular y cúbica
AGREGADOS LIGEROS
Los agregados ligeros se elaboran en muchos países, de arcilla, esquisto, pizarra, ceniza volante y escoria de altos hornos. Los agregados ligeros se usan principalmente en piezas de concreta mampostería, y menor grado, en concreto estructural. Estos concretos tienen una densidad de 20% a 30% menor que el concreto normal, propiedad que constituye su mejor cualidad. Los agregados ligeros usados en construcción se obtienen de una gran diversidad de materiales: esquistos, arcilla, pizarra, escoria de altos hornos, ceniza volante, piedra pómez, diatomita, perlita y vermiculita. Las propiedades de estos agregados son muy diferentes y sus densidades varían entre 30 y 900 kg/m3. Como los agregados de esquistos, arcilla, pizarra, escoria de altos hornos y ceniza volante, son los que poseen resistencia suficiente para su uso en concreto estructural. El primer agregado ligero fabricado en Canadá fue producido en Cooksville (ahora Mississauga) Ontario, en 1927. Fue elaborado con esquistos, mediante un procedimiento de horno rotatorio patentado en Estados Unidos, en 1917. La segunda planta para productos de este tipo fue construida en Calgary, Alberta, en 1953. Durante los siguientes diez años, el crecimiento de la industria fue rápido y desde mediados de los años sesenta, la producción anual ha fluctuado entre 550 000 y 740 000 m3; en 1977 fue de 576 600 m3. Actualmente existen siete plantas productoras en Canadá, tres de las cuales usan esquistos y cuatro usan arcilla. Toda la producción de estas plantas se hace en hornos rotatorios.
Aplicación:
Los agregados ligeros producidos con arcillas, esquistos, pizarra y cenizas volantes tienen gran variedad de aplicaciones. Sus usos principales son como agregados en piezas de mampostería de concreto ligero y en concretos estructurales. Los bloques de concreto ligero se han utilizado en grandes construcciones con vigas y columnas, donde las cargas se transmiten a los cimientos de la estructura a través de las columnas. Además, en las estructuras grandes de mampostería las cargas son transmitidas a los cimientos a lo largo de muros de carga. El concreto ligero se ha usado casi en todas las aplicaciones en las que se usa el concreto normal. La ventaja principal del concreto ligero es su menor densidad (de 20 al 30 %). Su uso puede dar como resultado menores costos de cimentación, reducción de secciones transversales de vigas y columnas, menores costos de acero de refuerzo y, en el caso de terrenos con capacidad portante limitada, posibilidad de construir mayor número de pisos.
TIPOS DE AGREGADOS
Agregados ígneos: son todos los agregados provenientes de rocas ígneas, generalmente, este tipo de rocas son conocidas también como originales, endógenas o magmáticas. Se pueden clasificar en:
• Intrusivas, abisales o plutónicas.
• Filonianas o hipoabisales.
• Extrusivas, efusivas o volcánicas.
Agregados sedimentarios: Son los agregados provenientes de rocas sedimentarias, las cuales son las de mayor abundancia en la superficie terrestre. Este tipo de rocas está formado por fragmentos de rocas ígneas, metamórficas u otras sedimentarias. Se pueden originar por descomposición y desintegración o por precipitación o deposición química.
Agregados metamórficos: Son todos los agregados provenientes de rocas metamórficas, que a su vez provienen de ígneas y sedimentarias, las cuales experimentan grandes presiones y altas temperaturas generadas en los mismos metamorfismos de contacto o metamorfismo regional o dinámico.
Los agregados naturales para concreto son una mezcla de rocas y minerales. Mineral es una sustancia sólida natural con una estructura interna ordenada y una composición química que varía dentro de límites estrechos. Las rocas, que se clasifican según su origen en ígneas, sedimentarias o metamórficas, generalmente se componen con varios minerales. Por ejemplo, el granito contiene cuarzo, feldespato, mica y otros pocos minerales, la mayoría de las calizas consiste en calcita, dolomita y pequeñas cantidades de cuarzo, feldespato y arcilla. El intemperismo y la erosión de las rocas producen partículas de piedra, grava, arena, limo y arcilla.
ROCAS Y CONSTITUYENTES MINERALES EN LOS AGREGADOS
Conclusiones:
• Antes de la elección de una cantera para la producción de agregados, debemos realizar todos los ensayos de calidad como ensayos granulométricos, pasante de la malla N°200, Módulo de fineza, Compresión de la roca, Límites de Atterberg, Contenido de materia orgánica, Contenido de cloruros y sulfatos, Resistencia al intemperismo (Durabilidad), Índice de durabilidad, Reacción Alkali, etc y elegir la mejor alternativa de fabricación eligiendo entre maquinarias de impacto o de compresión que influyen en la forma final del agregado.
• La forma de las partículas afecta la trabajabilidad y colocación del concreto en estado fresco, el requerimiento de pasta de cemento de la mezcla del concreto está asociado a la superficie específica de los agregados. Las partículas aplanadas, alargadas, angulares y rugosas al acomodarse tienen un alto contenido de vacíos, que hacen que la mezcla requiera de más arena para proporcionar un concreto manejable.
• La elección de un agregado de menor densidad influye con el peso final de la estructura, haciéndola que se comporte mejor ante un evento sísmico. Se utilizan en piezas estructurales prefabricadas que permite menores costos en construcción y transportación.
Bibliografía:
CHAN YAM José Luis, SOLIS CARCAÑO Romel y MORENO Ivan (2003) Influencia de los artículos pétreos en las características del concreto. READILYC.ORG. Ingeniería pp: 39-46. (Consultado en http://www.redalyc.org/html/467/46770203/ )
H. S. Wilson (s/f) Agregados ligeros: propiedades, aplicaciones y perspectivas. IMCYC. COM. Biblioteca virtual pp: 1-19 ( Consultado en http://imcyc.com/biblioteca/ArchivosPDF/Agregados%20Generales/Revista/4%20Agregados%20ligeros%20propiedades%20aplicaciones%20y%20perspectivas.pdf )

Grafeno

#SabiasQue …
El grafeno se conoce desde la década de los 30´s del siglo pasado, pero fue abandonado por ser un material demasiado inestable y no fue hasta el 2004 que los científicos rusos Novoselov y Geim consiguieron aislarlo a temperatura ambiente y estudiar sus propiedades, como resultado de su investigación obtuvieron el Premio Nobel 2010.

Más información:
https://goo.gl/4Jkigp
https://goo.gl/XLy13P
https://goo.gl/6C42fk
https://goo.gl/eF7vpg

Dubai Mall of the World

#SabiasQue …
La empresa Dubai Holding se ha propuesto construir el Centro comercial más grande del mundo llamado “Mall of the World”. Costará más de 5.000 millones de euros y serán necesarios más de 10 años para construir esta impresionante estructura. Contará con 180 millones de visitas al año en 4.500.000 metros cuadrados situado en Dubai.

Más información:
http://www.mosingenieros.com/…/primera-ciudad-controla-clim…
http://www.businessinsider.com/dubai-builds-mall-of-the-wor…

 

Premio Oustanding University 2017

Una gran emoción nos causa saber que el último sábado se realizó la entrega de banderines a los diferentes capítulos ACI que hay en el Perú. En donde, nuestro capitulo ACI UPC tuvo el honor de recibir el “Outstanding University” (Universidad Sobresaliente) otorgado por el American Concrete Institute por #Segundo #Año #Consecutivo, convirtiéndonos en la primera universidad peruana en obtener tal logro dos años, el cual fue resultado de nuestros esfuerzos y logros durante todo el 2017, tanto en concursos y conferencias con la participación de todos ustedes y miembros del capítulo. Esto se logró bajo el liderazgo de la junta directiva 2017, compuesta por:

Mauricio Bravo Ismodes – Presidente
Patty Herrera Sánchez – Vicepresidente
Kurt Walter Soncco – Director de Logística
Sandra Morante Vargas – Directora de RRPP
Lucero Nieto Palomino – Directora de Investigación
Luis Luque Aldana – Director de RRHH
Jorge Falen Solis – Director de Marketing

Este 2018 seguiremos brindándoles el mil por ciento a toda nuestra familia para lograr nuestros objetivos y llegar cada vez mas lejos y seguir dejando en alto el nombre de nuestra casa de estudios.

Agradecemos a los ingenieros que nos apoyaron durante todo el año,a nuestro estimado asesor Ing. Cristian Sotomayor, a nuestro Director de Carrera Dr. Román A. Arciniega, a nuestros profesores los ingenieros Sandra RodriguezManuel Silvera LimaSissi SantosIng César AnzaRosa Tocas Mena y Xavier Laos, además de las empresas que nos brindaron su apoyo QSIChema Perú, y a todos los involucrados en este logro.
#ACIUPC #SegundoAño #OutstandingUniversity2017 #AlwaysAdvancing#ACIPerú

Concreto Durable

En la actualidad el concreto es el material más utilizado en la construcción, y a menos que haya una revolución en los materiales de construcción, seguirá siéndolo; gran parte de la infraestructura de los países está elaborada con él, por lo que su conocimiento y tecnología son básicos para el ingeniero civil encargado de alguna etapa del proceso constructivo. Es un tema con implicaciones socioeconómicas. El Reino Unido, un país desarrollado, destina 40% de la inversión en construcción a la reparación y al mantenimiento, 4% de su Producto Interno Bruto (Neville, 2001). Un país subdesarrollado como el nuestro, ¿Cuánto destina? El ahorro que pueda lograr un país en 30 años por investigar y construir ahora estructuras durables puede ser un detonante fundamental en el futuro, dada la escasez de materiales y recursos. Acaso, ¿No destinará mayores recursos un país o una empresa a la investigación, a la capacitación de personal o a construir nueva infraestructura o a otros aspectos igualmente importantes que aquel país o empresa que lo destine al mantenimiento y reparación de su infraestructura o bienes inmobiliarios?
Desde siempre se ha estado investigando para poder mejorar la resistencia del concreto, como se sabe, existen muchos agentes que pueden perjudicar su resistencia, tales como ataque de sulfatos, exposición al agua de mar, ataque ácido, carbonatación, abrasión, corrosión del acero de refuerzo y reacciones químicas. Es por eso que una de las mejores opciones para combatir esto y que el concreto dure mucho más es con el concreto durable, caracterizado especialmente para lograr una baja permeabilidad y alta resistencia al ataque de agentes externos.
La durabilidad es una propiedad importante del concreto, es indispensable que tenga la calidad y capacidad para resistir las condiciones de servicio. El ACI–201 (1997) la define como: “la habilidad para resistir la acción del tiempo, ataque químico, abrasión o cualquier otro proceso de deterioro. Un concreto durable mantendrá su forma, calidad y condiciones de servicio originales, cuando se exponen a su ambiente”. Se evalúa “en función de su capacidad para resistir las acciones de deterioro derivadas de las condiciones de exposición y servicio a que está sometida” (ACI, Sección Centro y Sur de México, 1996).
Los agentes que afectan a la durabilidad se pueden clasificar por su origen: agentes físicos, químicos, biológicos y mecánicos. Los físicos son debidos a cambios en el medio ambiente (congelamiento–deshielo, cargas, etc.). Entre los agentes químicos destacan los ataques por sulfatos, ácidos, agua de mar y cloruros, estos últimos inducen a la corrosión electroquímica del acero de refuerzo.
Los biológicos pueden ser microorganismos, algas y moluscos. Los mecánicos se deben a las condiciones a que se expone el concreto (por ejemplo, abrasión y erosión). En ocasiones, estos agentes se presentan simultáneamente, por lo que se pueden tener combinaciones interesantes. Obviamente el efecto del daño se debe a cuestiones intrínsecas y extrínsecas del concreto, como es la calidad del mismo y el grado del agente activo al que se encuentra expuesto.
La importancia de los agentes agresivos está en función del entorno en que se encuentran, velocidad de penetración y medio de transporte. Dichos agentes agresivos pueden ser gases, líquidos o partículas que forman parte de los suelos adyacentes al concreto. Los siguientes agentes son:
– Exposición al ataque químico.
– Corrosión del acero de refuerzo y otros metales embebidos en concreto.
– Reacciones químicas de agregados.
– Congelamiento y deshielo.
– Abrasión

Condiciones de servicio

Ataque por sulfatos
De manera común, las sales inorgánicas presentes en estos medios son los sulfatos, los cuales se encuentran en diferentes niveles de concentración en la naturaleza. Cuando se estiman en concentraciones pequeñas, se consideran prácticamente inofensivos, pero a medida que incrementan su nivel de concentración, su presencia se vuelve una condición de riesgo para las estructuras de concreto ya que puede producir cambios volumétricos en los elementos, de tal forma que ocurra un deterioro prematuro del concreto. Cabe mencionar que la condición más desfavorable cuando existen sulfatos es cuando éstos se encuentran solubles en agua.
En el mundo existen numerosos sitios donde el suelo o el agua, o ambos, contienen elevadas concentraciones de sulfatos, lo cual reviste importancia cuando en estos sitios se pretende cimentar estructuras de concreto. De manera general, no limitativa, puede decirse que es conveniente evaluar esta condición previamente a la construcción, analizando el suelo y el agua, en las zonas áridas y semidesérticas.
Exposición al agua de mar
El agua de mar contiene de manera natural elevadas concentraciones de sulfatos (1,500 ppm) y de cloruros ( > 20,000 ppm), por lo que representa un medio de contacto francamente agresivo para el concreto, ya que se debe cuidar la combinación de efectos por la concentración elevada de este tipo de sales en el medio.
Carbonatación
Los principales efectos de la carbonatación son una clara disminución del pH de la pasta de concreto, que como consecuencia genera una disminución de la protección que da la pasta a la corrosión del acero de refuerzo. El principal promotor de la corrosión es el CO2 que se encuentra presente en el ambiente de manera regular, cuando se combina con la temperatura, la humedad relativa y la permeabilidad del concreto.
Altas tasas de carbonatación ocurren cuando la humedad relativa se ubica entre 50 y 70 por ciento, y cuando ésta tiene valores < 25 por ciento, la carbonatación se considera insignificante. Se ha identificado que el agua contiene más de 20 ppm de CO2 agresivo, lo cual puede favorecer la rápida carbonatación de la pasta de cemento portland; por otra parte, se ha concluido que en aguas con libertad de movimiento con 10 ppm o menos de CO2 agresivo, el riesgo de carbonatación resulta insignificante.
Corrosión del acero de refuerzo
Se ha identificado que la principal causa de corrosión del acero del refuerzo embebido en el concreto tiene origen en una diferencia potencial electroquímica en la que es común la presencia de una corriente eléctrica que inicia el fenómeno de corrosión electrolítica, aunque también se reconoce que este tipo de proceso se puede manifestar por un ataque químico directo.
Como consecuencia de los procesos de corrosión del acero, se pueden tener dos efectos claramente diferenciados en las estructuras de concreto. Por una parte, debido a la corrosión del acero de refuerzo disminuye la sección del acero, con lo que pierde su adherencia a la pasta, se afectan en forma negativa sus propiedades mecánicas y, por tanto, merma su capacidad de trabajo estructural. Por otra parte, ocurren cambios volumétricos que se derivan de la formación de los productos de la corrosión, donde dichos cambios generan presiones lo suficientemente poderosas para agrietar la pasta de concreto y, en casos extremos, provocar desprendimientos de concreto.
Para mitigar la ocurrencia de los procesos corrosivos, se deben identificar las principales causas que lo favorecen, lo cual se ha hecho2 de acuerdo con lo siguiente:
  • Excesiva porosidad del concreto (concreto permeable al agua y al aire).
  • Reducido espesor del recubrimiento de concreto sobre el refuerzo.
  • Existencia de grietas en la estructura.
  • Alta concentración de agentes corrosivos en los componentes del concreto.
  • Manifestación de corrientes eléctricas en el concreto (corrientes parásitas o generadas internamente por diferencia de potencial).
Abrasión
Por definición, el ACI 116 considera como abrasión las acciones de desgaste derivadas de la fricción y el frotamiento, mientras que la erosión corresponde a la acción abrasiva de cavitación en el concreto derivado de la acción de cualquier fluido en movimiento.
De tal forma, se identifica que la resistencia a este proceso depende de tres aspectos básicos: la resistencia intrínseca de los agregados a las acciones abrasivas y su composición granulométrica; la resistencia mecánica del concreto, específicamente a la compresión, y los diferentes aspectos prácticos involucrados en el uso del concreto y la ejecución de la obra.1
Las condiciones anteriores, el ACI 3022 las ha resumido y agrupado en una serie de deficiencias que afecta en forma directa la resistencia al desgaste de las superficies de concreto expuestas a la abrasión, por lo que para mejorar la resistencia de las estructuras a este proceso se debe evitar lo siguiente:
  • Emplear excesiva agua de mezclado.
  • Utilizar la cantidad de cemento adecuada, evitando la insuficiencia.
  • Revenimiento alto que provoque el movimiento de las partículas ligeras hacia la superficie y el sangrado.
  • Manipulación excesiva del concreto.
  • Contenido de aire que no considere las condiciones de exposición.
  • Prácticas inadecuadas de acabado que favorecen el proceso de sangrado.
  • Realización del acabado superficial con adición de agua.
  • Formas y prácticas de curado no adecuadas.
  • Carbonatación.
  • Disminución de la resistencia potencial del concreto.
  • Apertura de la estructura al tránsito en forma prematura.
Problemática del concreto
Una forma sencilla de abordar esta problemática actual de las estructuras de concreto es citar algunos ejemplos donde la ignorancia o la poca importancia dada a la durabilidad durante su diseño y la falta de evaluación de las condiciones de exposición y servicio de los elementos se tradujo en el deterioro acelerado de las estructuras, con sus subsiguientes problemas operativos., mantenimiento, costos de reparación y disminución de su vida útil.
Caso 1
Datos de la construcción
  • Edificio de cinco niveles, de uso habitacional; construido con un sistema de columnas y losas; concreto recubierto con pintura vinílica.
  • Especificaciones: f’ c 250 kg / cm2 y revenimiento desconocido.
Condiciones de exposición
  • Construido en zona costera a menos de 50 m de la playa.
  • Clima húmedo marino.
  • Temperaturas promedio superiores a los 30 °C y humedad relativa entre 60 y 80 por ciento.
  • Cimentación en contacto con un suelo rico en sales (Cl y SO4)
  • Fachada que da a la playa con elevado contenido de sales producto de la evaporación del agua de mar y que son transportadas por el viento.
Condiciones de servicio
  • Ataque químico de débil a moderado.
  • Riesgo de moderado a elevado de corrosión del acero de refuerzo.
Descripción de daños
  • La identificación y registro de daños se tomó a partir del quinto año de construcción; la evaluación de daños se hizo a los diez años de operación.
  • La ubicación de los daños es en las columnas y balcones que tienen su cara hacia la playa; en los concretos del interior no se observó daño alguno.
  • Los daños se caracterizan por fisuramiento, desprendimientos superficiales de concreto y corrosión generalizada del acero de refuerzo; en casos extremos han desaparecido los estribos.
  • La ubicación de las fisuras está claramente asociada en superficie a la posición del acero de refuerzo, y a profundidad se relaciona con la sección media de la varilla. Las fisuras presentan continuidad, longitud igual al acero de refuerzo y ancho de hasta 5 mm y sin relleno.
  • La mayoría de los desprendimientos se ha dado en la parte inferior de los balcones.
  • El acero presenta productos de corrosión en toda la superficie expuesta y se estima que ha perdido menos del 10 por ciento de su sección original.
Características de los elementos
  • En el concreto se observó segregación, sangrado, estructuras de panal de abeja, elevado contenido de aire (>10%), alta permeabilidad, elevado coeficiente de difusión de cloruros, diferencias importantes en el concreto de un mismo elemento, inadecuada elección del tamaño máximo del agregado grueso y resistencia superior a los 400 kg / cm2.
  • Recubrimientos diferenciales del acero, siendo los de mínimo espesor aquellos que tienen la condición de servicio más desfavorable.
  • En el concreto superficial se midió un contenido de cloruros de 3 kg / m3 de concreto y a la altura de la varilla el contenido fue de 9 kg / m3; contenidos que se ubican muy por encima del valor límite para la ocurrencia de la corrosión, que es de 0.8 kg / m3.
Consecuencias
  • Necesidad de una reparación mayor a 10 años de construido el edificio, para asegurar el adecuado funcionamiento y seguridad de la estructura.
  • Costos del proyecto incrementados en un porcentaje importante, derivado de los altos costos de mantenimiento y reparación.
USOS
📷El concreto durable se usa especialmente en:
-Ambientes marinos
-Suelos
-Aguas residuales
-Humedecimiento y secado
-Ambientes de alta polución
VENTAJAS
-Con un buen diseño, especificación y colocación este concreto puede aumentar considerablemente la vida útil de una estructura.
-Facilita la consolidación en la estructura con diseños autocompactantes o de alta fluidez, especialmente en áreas con gran densidad de acero o encofrados estrechos.
– Garantiza un alto desempeño del concreto bajo ambientes agresivos.
-Mezcla manejable, homogénea y con mínima segregación
-Disminuye los desperdicios en obra
Como se menciono anteriormente el concreto durable es mejor para evitar los siguientes ataques externos:
Ataques por sulfatos: Genera la expansión y fisuración en la estructura.
Ataque de cloruros: Corroe el acero de refuerzo.
Carbonatación: Reduce el pH del concreto y facilita la corrosión al acero.
Ataques químicos: Daña la estructura del concreto
Diseño de mezcla para agentes agresivos
El diseño de la mezcla de concreto tiene una influencia definitiva en su desempeño, tanto en estado fresco como endurecido. Para que el concreto cumpla con su papel de ser un material que no requiere mantenimiento en condiciones de servicio agresivas se necesita de una reorientación de los conceptos usuales empleados en el diseño de mezclas. En condiciones de servicio moderadas, las mezclas de concreto se diseñan para cumplir tres criterios: resistencia, trabajabilidad y durabilidad. Sin embargo, para condiciones ambientales particularmente severas el concreto debe diseñarse principalmente por durabilidad y se prevé que, si el concreto se diseña para una buena durabilidad, alcanzará sin duda los requisitos de resistencia. Debido a que todos estos mecanismos de deterioro están relacionados con la permeabilidad del concreto, es esencial que el concreto sea suficientemente denso e impermeable para que alcance alta durabilidad. Estudios realizados sobre pasta de cemento han mostrado que la distribución, tamaño de poro y la permeabilidad de la pasta es función directa de la relación agua-cemento.
Por tanto, para obtener concretos con buena durabilidad se requiere que la relación agua-cemento sea menor que 0.45 y de preferencia alrededor de 0.40; para medios muy agresivos puede necesitarse relaciones cercanas a 0.30. Para esas relaciones agua-cemento suele requerirse la dosificación de algún aditivo fluidificante para alcanzar una trabajabilidad adecuada.
De acuerdo con la severidad de las condiciones de servicio puede requerirse que además de la restricción en la relación agua-cemento se necesite establecer un consumo mínimo de cemento. Sin embargo, el contenido de cemento no debe ser tan alto para que induzca agrietamiento por contracción por secado en secciones delgadas o para que genere esfuerzos térmicos en secciones gruesas. Para optimar las propiedades del concreto endurecido, en el diseño de la mezcla de concreto es importante determinar la combinación óptima en que deben mezclarse los agregados fino y grueso, sobre todo si la granulometría de los mismos puede conducir a una distribución discontinua de tamaños. El proporcionamiento correcto de agregado fino y grueso es un parámetro esencial en el diseño de mezclas para concretos durables
📷Se deben considera las siguientes características:
CONCLUSIONES:
El concreto durable es mucho más impermeable que el concreto corriente, por lo tanto, es mucho más resistente, le afectan menos los agentes externos y es más durable y que las pruebas para el diseño de mezcla son más estrictas. El reto de este concreto es proyectar estructuras de concreto reforzado capaces de lograr vidas útiles superiores a las actuales. Nuestro país debe impulsar esta investigación y aplicarla en el mediano plazo, con el objetivo a largo plazo de lograr efectivamente un desarrollo sustentable en la infraestructura nacional, y en general, en la industria de la construcción. La meta está definida, hoy tenemos que dar el primer paso.
Son muchos los agentes responsables: el especificador, el productor de concreto, el constructor, el interventor y los laboratorios que evalúan la mezcla., y cada uno de ellos desde su función debe intervenir y contribuir a la calidad y vida útil de la estructura para la que fue proyectada. Para tener estructuras durables es importante contar no solo con concretos durables, además debemos garantizar que la especificación, el diseño, la construcción, la supervisión y la protección sean las adecuadas, sólo así podremos mejorar la vida útil de las estructuras.
BIBLIOGRAFÍA
  1. ACI Committee 222, “Hot weather concreting”, Report ACI 222R, American Concrete Institute, Detroit, EUA, 1991.
  2. ACI Committee 302, “Guide for concrete floor and slab construction”, Report ACI 302R, American Concrete Institute, Detroit, EUA, 1980
3. ARGOS (2015) Concreto durable de baja permeabilidad. https://neufert-cdn.archdaily.net/uploads/product_file/file/7005/CONCRETO_DURABLE_DE_BAJA_PERMEABILIDAD.pdf (Consulta: 20 de abril del 2015)
4. URIBE AFIF, Roberto (2015) Concreto durable, el inicio del cambio. http://imcyc.com/biblioteca/ArchivosPDF/Durabilidad%20del%20concreto/4%20Concreto%20durable,%20el%20inicio%20del%20cambio.pdf (Consulta: 20 de abril del 2015)
5. HERNÁNDEZ CASTAÑEDA , MENDOZA ESCOBEDO (2005) Durabilidad e infraestructura: retos e impacto socioeconómico.( http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432006000100005) (Consulta: 20 de abril del 2015)
6. MENDOZA ESCOBEDO, FARFÁN SAMPERIO. Durabilidad de concretos estructurales. (http://www.smie.org.mx/SMIE_Articulos/co/co_12/te_07/ar_01.pdf ) (Consulta: 20 de abril del 2015)
TRABAJO DE REDACCIÓN E INVESTIGACIÓN REALIZADO POR:

Puente Hong Kong – Zhuhai – Macao (HKZM)

📢 #SabiasQue …
El puente Hong Kong – Zhuhai – Macao (HKZM) finalmente está terminado y China está demostrando al mundo de lo que son capaces de hacer cuando se trata de obras titánicas. Tras seis años de planificación y ocho de construcción, el puente HKZM está casi listo para abrir al público y servirá para unir tres de las regiones comerciales más importantes de la zona: Hong Kong, Zhuhai, ciudad en la provincia de Guangdong, y Macao. Además de que reducirá los tiempos de traslado de tres horas a sólo 30 minutos.