VARIACION EN EL VOLUMEN DEL CONCRETO El volumen del concreto vara principalmente por tres causas: contraccin de fragua, deformacin plstica o creep y cambios de temperatura.1. Variacin de volumen por contraccin de fraguaEl agua que se aade a la mescla de concreto es casi el doble de la necesaria para hidratar el cemento, pero se incluye para mejorar la trabajabilidad del material. Despus del curado, el agua en exceso comienza a evaporar. La contraccin de fragua se debe a la perdida de humedad durante el endurecimiento y secado del concreto. Si este puede deformarse libremente, disminuye su volumen, pero si contiene armadura o esta fijo en alguno de sus extremos se raja. Los concretos vaciados bajo agua estn constantemente en un medio hmedo por lo cual no presenta este fenmeno.A la contraccin originada por la prdida de agua se suma al enfriamiento del concreto despus de la fragua, pues como se sabe, este proceso es exotrmico. Estos cambios de temperatura afectan tambin el volumen del concreto.Adems de la contraccin por secado, existe otro tipo de contraccin. Se trata de la contraccin por carbonatacin. Bajo las condiciones especiales, esta puede llegar a igualar la magnitud de las deformaciones por secado.Algunos de los factores que afectan la contraccin del concreto son: Relacin agua/ cemento: a mayor relacin agua/ cemento, mayor cantidad de agua disponible para ser evaporada y por lo tanto mayor posibilidad de contraccin. Relacin volumtrica/ superficie del elemento de concreto: el agua evapora a travs de la superficie y por lo tanto mientras esta sea mayor, las deformaciones por contraccin se incrementan. Humedad del ambiente: el agua se evapora por la diferencia de humedad entre dos medios. Si el medio ambiente es muy hmedo, entonces la evaporacin ser menor. Porcentaje de refuerzo: el refuerzo restringe la contraccin del concreto. Una cantidad de refuerzo elevada origina una pequea contraccin con la aparicin de gran nmero de grietas. Tipo de cemento utilizado: los cementos de fragua rpida y los de bajo calor de hidratacin generan concretos con mayor tendencia a la contraccin Agregados: los agregados restringen la contraccin de la pasta de cemento. Los ms speros y con elevado mdulos de elasticidad son los ms utilizados. Si el agregado es pequeo, la contraccin aumenta. Aditivos: El cloruro de calcio y las puzolanas aumentan la contraccin. Existen aditivos que expanden el concreto. Cantidad de cemento en la mezcla: las mezclas ms ricas contraen ms que las pobres. Tamao de la pieza de concreto: la contraccin disminuye con el aumento del volumen del elemento de concreto, pues, el proceso de desecacin demora ms tiempo ya que el agua debe efectuar un recorrido mayor para llegar a la superficie.Las deformaciones unitarias finales debidas a la contraccin de fragua varan entre 200x10-6 y 700x10-6. Generalmente se toma un promedio de 400x10-6. En las dos primeras semanas de desarrolla del 15% a 30% de la deformacin total; en el primer mes del 40% al 80% y un ao, del 70% al 85%.

Para reducir la contraccin de fragua en el concreto es conveniente: Reducir el contenido de agua de la mezcla. Usar agregados no porosos. Curar bien el concreto. Usar juntas de contraccin y construccin en la estructura. Proveer refuerzo adicional, llamado de contraccin, para limitar el ancho de las grietas.La contraccin es un proceso que puede revertirse sumergiendo el concreto en agua, pero no es totalmente reversible.2. Deformacin plstica o creepEn la siguiente grafica se muestra una grfica de la deformacin vs tiempo de una muestra sometida temporalmente a la accin de una carga. Inmediatamente despus que esta es aplicada se produce una deformacin plstica o de creep que se incrementa con el tiempo. Al retirar la carga la muestra presenta, instantneamente, una recuperacin elstica de la deformacin elstica inicial. Asi mismo se produce una recuperacin plstica, la cual despus de un cierto periodo de tiempo se estabiliza, mantenindose una deformacin permanente en la muestra.

La deformacin plstica se debe a la disminucin del espesor de la capa de agua que rodea las partculas de los compuestos de la hidratacin del cemento. Estas se acercan y con el tiempo algunas se unen. Si la carga se retira parte de la deformacin se recupera pero la unin de algunas de las partculas ocasiona que se presenten las deformaciones permanentes.Las deformacin plsticas de una a tres veces la deformacin instantnea elstica. El fenmeno de creep incrementa las deflexiones en el tiempo y ocasiona redistribucin de esfuerzos en la estructura. Algunos factores que afectan este proceso son: Nivel de esfuerzo que est sometido el concreto, ya que la deformacin es proporcional al esfuerzo. Duracin de la carga, mientras la carga se mantenga ms tiempo, el efecto de creep es mayor. Por eso, las cargas permanentes producen mayor deformacin que las cargas vivas. Resistencia y edad a la cual se aplica la carga, si el concreto cargado a edad avanzada la deformacin es menor. Condiciones ambientales, a mayor humedad del medio ambiente, menor deformacin plstica. Con una humedad de 50% la deformacin es el doble que una humedad de 100%. Velocidad de carga, mientras ms rpido se aplique, ms se deforma el concreto. Cantidad y distribucin del refuerzo, pues esta restringe las deformaciones. Tipo, finura y contenido de cemento, ya que el cemento presenta deformaciones plsticas que son, aproximadamente, quince veces mayores las deformaciones. Relacin agua/ cemento, a mayor cantidad de agua, mayor efecto de creep. Tipo y gradacin del agregado, mientras ms denso sea el concreto, el creep ser menos crtico. Temperatura, se ha demostrado que durante encendidos el concreto acenta su deformacin plstica.La magnitud de la deformacin por creep puede variar de 2.86x10-6 a 28.28.57x10-6 por kg/cm2 por unidad de longitud. En promedio se puede tomar valores entre 1x10-6 a 1.5x10-6. En pruebas afectadas a lo largo de 20 aos, se ha comprobado que en dos semanas se alcanz del 18% al 35% de la deformacin total registrada en 3 meses, del 30 % al 70% y en un ao, del 64% al 83%. La deformacin con el tiempo puede llegar a 2,5 veces la deformacin inicial

3. Variaciones de volumen por temperaturaEl concreto se expande con el incremento de temperatura y se contrae con la disminucin. El coeficiente de dilatacin trmica varia con la calidad del concreto y con su edad. Su valor oscila entre 9.2x10-6/C y 12x10-6/C para temperaturas entre -15C y +50C. el reglamento alemn recomienda tomar 10-5/C como promedio; otros autores sugieren tomar 11X10-6/CFenmeno de creepEl creep o fluencia del concreto, no es ms que el incremento de las deformaciones que experimenta el concreto en estado endurecido cuando se somete a un estado de cargas permanente o sostenido en el tiempo.Se conoce que la relacin entre los esfuerzos y las deformaciones del concreto dependen del tiempo. En general, debido al creep, el concreto cuando se carga, sufre con el tiempo un aumento gradual de su deformacin. Esta deformacin puede ser varias veces mayor que la deformacin elstica inicial. Generalmente tiene poco efecto en la resistencia de una estructura, aunque provoca una redistribucin de esfuerzos en los miembros de concreto reforzado bajo cargas de servicio y conduce a un aumento de las deflexiones.

Similitudes entre Contraccin por Secado y Creep

Ambas son afectadas prcticamente por los mismos factores. Tanto uno como el otro tienen su origen en la pasta de cemento; o sea que su desarrollo ser muy dependiente de las caractersticas de esta. Las tendencias de deformacin en el tiempo son similares. Son parcialmente reversibles; pues existe la posibilidad de recuperacin parcial al ocurrir un efecto o el otro; tambin existir un remanente.

Calor de hidratacinLa reaccin del cemento con el agua es exotrmica; es decir, se genera calor en la reaccin, durante la hidratacin del cemento.Se puede sacar ventaja de esta propiedad, durante el tiempo fro, para mantener temperaturas adecuadas de curado mediante el aislamiento que brinda el encofrado. No obstante, para las cortinas de presas y otras estructuras de hormign masivo, deben tomarse medidas para reducir o eliminar el calor mediante el diseo y mtodos de construccin adecuados, esto puede comprender la circulacin de agua fra u otros medios de enfriamiento. Otro mtodo para controlar el desprendimiento de calor es reducir el porcentaje de compuestos que generan elevado calor de hidratacin, como el C3A y el C3S, y usar un cemento con menos finura.El uso de agregado grande ( 15cm) tambin ayuda a reducir el requisito del cemento y el calor consecuente, al reducir la cantidad de agua, y por tanto menos cemento, con la misma relacin agua/cemento.A continuacin se dan los valores para la cantidad total de calor desprendido durante la hidratacin completa del cemento: Silicato tricclico: 120 cal/gr Ferro aluminato tetra clcico: 100 cal/gr Silicato di clcico: 62 cal/gr Cal Libre: 279 cal/gr Aluminato tricclico: 207 cal/grSi se considera que la cantidad de calor generada durante los primeros 7 das de hidratacin para el cemento del Tipo I es el 100%, entonces: Tipo II, moderadamente resistente al sulfato 85-94% Tipo II. calor moderado de hidratacin 75-85% Tipo III, alta resistencia temprana 150% Tipo IV, bajo calor de hidratacin 40-60% Tipo V, resistente al sulfato 60-90% Los porcentajes son un poco mayores despus de, ms o menos, un ao.

REFERNCIA Libro: DISEO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO (Teodoro. E. Harmsen) 4ta edicin, Pg.: 34- 36 http://www.imcyc.com/revistacyt/septiembre2012/pdfs/ingenieria.pdf (Pg.: 1, 2,3). http://apuntesingenierocivil.blogspot.com/2010/10/hidratacion-del-cemento.html,

CONCRETO SOMETIDO A CARGAS DE COMPRESION REPETIDASEl efecto de la accin de las cargas repetidas en el concreto vara de acuerdo a la velocidad de su aplicacin. Si estas son de elevada intensidad y se aplican rpidamente, se produce un efecto pronunciado de histresis en la curva esfuerzo- deformacin. Sinha.Gerstle y tulin han efectuado un ensayo de este fenmeno y han obtenido graficas como siguiente figura. Como se puede apreciar, la envolvente de los lazos se asemeja mucho a la curva analizada para la aplicacin de una sola carga continua. Se observa que existen deformaciones remanentes considerables despus de cada descarga. Esto sugiere que el concreto se degrada sucesivamente.

Si las cargas repetidas se aplican ms lentamente, la grfica deformacin vs tiempo que se obtiene se asemeja a la presentada en la siguiente figura. La deformacin plstica toma importancia en este fenmeno. Los ciclos de carga y descarga van disminuyendo la capacidad resistente del concreto. Se ha probado que despus de los 10000,000 de ciclos la resistencia disminuye a aproximadamente un 55 del original. Este resultado es vlido cuando las cargas varan desde un mnimo cercano a cero hasta un mximo predeterminado.

Ciclo de histresisCuando a un material ferromagntico se le aplica un campo magntico creciente Bap su imantacin crece desde O hasta la saturacin Ms, ya que todos los dominios magnticos estn alineados. As se obtiene la curva de primera imantacin. Posteriormente si Bap se hace decrecer gradualmente hasta anularlo, la imantacin no decrece del mismo modo, ya que la reorientacin de los dominios no es completamente reversible, quedando una imantacin remanente MR: el material se ha convertido en un imn permanente. Si invertimos Bap, conseguiremos anular la imantacin con un campo magntico coercitivo Bc. El resto del ciclo se consigue aumentando de nuevo el campo magntico aplicado. Este efecto de no reversibilidad se denomina ciclo de histresis.

El rea incluida en la curva de histresis es proporcional a la energa disipada en forma de calor en el proceso irreversible de imantacin y desimantacin. Si este rea es pequea, las prdidas de energa en cada ciclo ser pequea, y el material se denomina magnticamente blando.

REFERENCIA Libro: DISEO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO (Teodoro. E. Harmsen), 4ta edicin, Pag: 38 http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6230/06CAPITULO5.pdf;jsessionid=A2D43AD86ADCF3455DB5F2CCEE5E3179.tdx1?sequence=6, pg. 134 http://personales.upv.es/jquiles/prffi/magnetismo/ayuda/hlphisteresis.htm,