Expositores Quiquia Zavaleta, Christian Seminario Lozano, Franklin
El concreto puede ser definido como una mezcla de dos componentes agregados y pasta. La pasta compuesta de cemento Portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada), para formar así, una masa semejante a la de una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua. El concreto es el material ma terial de construcción más utilizado en todo el mundo por su versatilidad y maleabilidad (viviendas, edificios, puentes, bóvedas, carreteras, etc.)
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Concreto Simple Concreto Armado Concreto Ciclópeo Concreto Pre fabricado Concreto Pre Tensado Concreto Post Tensado Concreto Especial
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Concreto Especial Es aquel Concreto fabricado para cubrir una necesidad especifica de diseño, estos están divididos de acuerdo al tipo de modificación que se realiza al concreto simple.
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POR SU COMPORTAMIENTO POR SU COMPOSICION POR SU DENSIDAD POR SU USO (ARQUITECTONICO)
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Concreto Autocompactante Se emplea en concreto vistos en geometrías complicadas, que requieren de encofrados de vibrado difícil. En concretos de espesores delgados, con armados densos o compuestos, o con tejido de fibras. fi bras. Se lo usa en la prefabricación por las grandes ventajas que ofrece para éstos, por espesores más delgados y acabados diversos. Empleado en gunitados, concretos proyectados para túneles, sobre mallas de armado en muros y superficies curvas.
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VENTAJAS
USOS
Se coloca muy rápidamente por su gran fluidez y consistencia. Disminuye costos de construcción por su alta calidad de acabado. Por la ausencia de segregación y alta cohesión genera concretos de baja permeabilidad y gran durabilidad, el concreto perfectamente compactado retrasa el deterioro y carbonatación. Se requieren menos equipos de colocación. Mayor resistencia a la compresión con igual contenido de cemento. Menor contaminación acústica en la obra.
En estructuras con alta densidad de refuerzo. En estructuras con formas complejas o muy esbeltas Tanques de aguas potables o residuales teniendo en cuenta las condiciones de durabilidad.
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Elementos prefabricados. Reparaciones.
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FINOS
Con secciones menores a 125mm, peso total 500 a 600kg/m3
Cemento
Normal Tipo I o II (mínimo 330kg/m3).
Adiciones Reactivas Microsílice o humo de micro sílice, aportan resistencia a la flexión, ocasiona sed de agua.
Arenas 50 a 60% del total de áridos, granulometría apegada a finos.
Grava Tamaño máximo 12 a 16mm, prefiriendo cantos rodados.
Aditivos Universidad Alas Peruanas
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Resultados en la prueba ASTM C1202 dentro del rango de 300 a 700 Coulomb. La fluidez se mide con una versión modificada de la Norma ASTM C143. Resistencia a la compresión a los 28 días de 210 a 350 kg/cm2 según normas A.C.I. Densidad entre 2200 a 2400 kg/m3. Coeficiente de Permeabilidad al aire del orden de 1 a 6 x 10-8 m2 /s. Coeficiente de difusión de cloruros Deff del orden 15 a 60 mm2 /año. Universidad Alas Peruanas
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EI concreto de baja contracción es un concreto fabricado con cemento expansivo que con un tensado apropiado con refuerzos u otros medios se expande de la misma manera o ligeramente superior a la contracción en seco previsible. Estos cementos están formados por cemento Portland que contiene sulfato cálcico, aluminato cálcico y sulfato de aluminato de calcio o una mezcla de ellos. En Japón se utiliza otro cemento expansivo que no contiene sulfato s ulfato y que desarrolla sus propiedades expansivas por la hidratación de las moléculas libres de calcio. Hay que mantener el curado por lo menos 7 días para que desarrolle el proceso de expansión. Universidad Alas Peruanas
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E STADO ENDURECIDO ENDURECIDO ESTADO Contracción por secado máximo de 600 millonésimas a los 28 días. Mejor comportamiento en juntas de control Menor Alabeo Mayor durabilidad, tenacidad Mejor comportamiento post-agrietamiento
ESTADO ESTADO FRESCO FRESCO Mejor control de los agrietamientos plásticos. Usando fibras de acero no se necesitan mallas para concretos para pisos. Facilita la colocación y acabado Mayor velocidad de construcción
GRAFICA DE CAMBIO VOLUMETRICO POR TIEMPO
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El código código ACI 506R-05 506R-05 “Guía “Guía al shotcrete” shotcrete” en su acápite acápite 1.4 define al shotcrete como “concreto o mortero neumáticamente proyectado a alta velocidad sobre una superficie”. El shotcrete experimenta colocación y compactación al mismo tiempo debido a la fuerza con la que es proyectado desde la boca de salida. Este puede ser impactado sobre cualquier tipo o forma de superficie incluidas áreas verticales o invertidas”.
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CONSIDERACIONES PARA ESTE CONCRETO Es clave que la generación de polvo sea reducida. Los acelerantes con álcalis son tóxicos (usar acelerantes con un PH 3). Para un buen rendimiento se debe tener en cuenta, el diseño de la mezcla, espesor de capa y cantidad de acelerante. El costo de concreto proyectado de incluir el costo de perdida por material que rebota. Parámetros que influyen en el rebote: Espesor de capa Trayectoria del concreto proyectado Volumen y presión del aire Propiedades de adherencia Tipo de fibra Proceso de proyección (Vía seca o humeda) • • • • •
USOS Estabilización de taludes y muros de contención Cisternas y tanques de agua Albercas y lagos artificiales Rocas artificiales (rockscaping) Canales y drenajes Rehabilitación y refuerzo estructural Recubrimiento sobre panel de poliestireno Túneles y minas Muelles, diques y represas Paraboloides, domos geodésicos y cascarones Concreto refractario para chimeneas, hornos y torres •
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Método por Vía Seca Consiste en mezclar el cementante (cemento + adiciones) con la arena para luego impulsarlo a través de la manguera a la boqu boquill illaa del equ equipo, ipo, en donde donde se combin combinará ará con el el agua y los aditivos líquidos, los cuales llegan por una manguera independiente, para ser finalmente proyectada hacia la superficie mediante el uso de aire comprimido. La buena instalación del Shotcrete Vía Seca depende en gran medida de la destreza del operador. Es el operador quien controla los niveles de agua con aditivo que serán adicio adi cionad nados os a la la mezcl mezcla, a, así así com comoo la proy proyecci ección ón de de la mezcla hacia el macizo rocoso (manipuleo de la pistola de lanzado).
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VENTAJAS Fácil ma manejo para volúme úmenes pequeños Equipos lanzadores mas económicos En la boqu boquililla la se tien tienee el cont contro roll del del agua agua Mantenimiento de equipos es mas económicos Transportable a mayor distancia
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DESVENTAJAS Alta ge generación de de Polvo Alto rebote Mayo Mayorr cont contam amin inac ació iónn Perdidas de mezcla por rebote de hasta 35%
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Método por Vía Húmeda El se segun gundo do mét método odo,, llam llamad adoo “vía “vía hú húmed meda” a” co consi nsiste ste en mezclar la arena, cementante y el agua antes de ser impulsados a través de la manguera del equipo, de tal forma que cuando la mezcla llega a la boquilla de la máquina, esta ya se encuentra lista para ser proyectada. La proyección por vía húmeda tiene las ventajas de un control de calidad superior (a través del control de la relación a/c), menor costo de colocación y un ambiente de trabajo relativamente libre de polvo. Requerimientos Básicos La resistencia resistencia mínima requerida es de 30 Kg/cm Kg/cm²² a las 4 horas de lanzado, lanzado, a las las 24 horas horas 100 kg/cm kg/cm²² y a los 7 días debe debe ser mayor de 210 kg/cm²; verificado mediante ensayos de laboratorio.
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Esta constituido a diferencia del shotcrete por vía seca de más aditivos como: Inhibidores de hidratación: permiten regular el fraguado pudiendo mantener la mezcla las horas que sean necesarias para poder utilizarlo (12 a 72 Hrs). Super plastificantes: ayudan a mantener la trabajabilidad del mortero y evitan la sobrecarga de agua en el concreto. Acelerantes ultrarrápidos: permiten que se puedan puedan continuar con con los trabajos de explotación pocas horas después de ser colocado. Humo de sílice o Microsílice: es utilizado utili zado como complemento complemento del cemento incrementa la plasticidad y la l a resistencia a la compresión, su propiedad hace que la mezcla sea pegajosa y más densa. Fibras de acero y polipropileno: este aditivo permite incrementar la resistencia a la compresión y flexión del shotcrete Universidad Alas Peruanas
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VENTAJAS Alto rendimiento hasta 30m3 /h. Mejor Mejor contr control ol de la la relaci relación ón agua/ agua/cem cement ento. o. Meno Menorr rreb ebot otee de de la la mez mezcl cla, a, máxi máximo mo 10%. 10%. Menos producción de polvo. Velocidad de proyección proyección alta 60-70 m/s
DESVENTAJAS Se necesita de una planta de concreto. concreto. Es neces necesari arioo mano de de obra obra califi calificad cada. a. Para Para secci seccion ones es mayo mayore ress a 3.00 3.00x3 x3.0 .00m 0m Costos mas altos que el método seco.
NORMATIVIDAD La Norma ASTM C1399 (ensayo de figas prismáticas) La Norma ASTM C1550 (ensayo de paneles circulares) La Norma ASTM C1116 (concreto reforzado con fibras)
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El concreto hecho con cemento Portland tiene ciertas características: es relativamente resistente en compresión pero débil en tensión y tiende a ser frágil. La debilidad en tensión puede ser superada por el uso de refuerzo convencional de varilla y, en cierta medida, por la inclusión de un volumen suficiente de ciertas fibras. Consideraciones para el uso de fibras Las fibras deben ser significativamente más rígidas que la matriz, es decir un módulo de elasticidad más alto. El contenido de fibras por volumen debe ser adecuado. Debe haber una buena adherencia entre la fibra y la matriz. La longitud de las fibras debe ser suficiente. Las fibras deben tener una alta relación de aspecto; es decir, deben ser largas con relación a su diámetro.
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El UHPC UHPC está basad basadoo en el el principio principio de de minimizar minimizar defectos como las micro fisuras y los vacíos, para lograr un mayor porcentaje de la carga última potencial e incrementar sustancialmente la durabilidad. Al generar una mezcla mucho más densa, a través de la eliminación de los agregados de mayor tamaño y la optimización de la masa granular, se obtiene una matriz con alta fuerza de compresión por encima de los 180 Mpa.
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Relació ón esfuerzo Relación deformació ón: deformación: Concreto convencional y UHPC
La porosidad baja del UHPC, entre 1 y 2%, lo hace casi impermeable. Esto se traduce en capacidad para soportar daños del agua o de productos químicos. Universidad Alas Peruanas
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El concreto concreto ligero ligero se le le identificó identificó durant durantee muchos muchos años como aquél cuya densidad superficialmente seca no fuese mayor a 1,800 kg/m3. El peso que gravita sobre la cimentación de un edificio es un factor importante en su diseño, especialmente hoy en día cuando se tiende hacia la construcción de edificaciones cada vez más altas. Es la industri industriaa que por sí sola puede puede absorber absorber los millo millones nes de toneladas de desechos industriales producidos anualmente. Se trata de concreto celular más escorias de hulla, cenizas de combustibles pulverizados y las escorias de altos hornos. Universidad Alas Peruanas
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Reducción de Peso (Carga Muerta) Velocidad de Construcción Aislamiento Térmico Protección contra el Fuego Propiedades Acústicas Absorción de agua Durabilidad
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TIPO DE ROCAS
BENEFICIO
Arcilla Pizarra
Alta Resistencia
Piedra pómez La escoria
Resistencia Intermedia
Perlita Vermiculita
Resistencia Baja
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Densidad
Contenido de Aire
4 a 8% para agregado hasta 20mm 5 a 9% para agregado máximo de 10 mm
Relación Agua/cemento
300 a 1850 kg/m3
12 a 14% más que el concreto convencional
PH
7 aprox.
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Los concretos pesados se utilizan como protección contra las radiaciones producidas en las plantas en base a energía nuclear. La obtención de estos queda condicionada al empleo de áridos bajo peso específico, para lo cual se obtienen normalmente de rocas mineralizadass o bien, aunque con menor frecuencia, se mineralizada recurre a áridos constituidos por granalla o trozos metálicos. El Concreto Concreto pesado pesado no es un un material material nuevo, se ha empleado durante muchos años como contrapeso en puentes levadizos. Universidad Alas Peruanas
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Propiedades Los concretos pesados difieren de los tradicionales tan solo en la densidad de hasta aproximadamente aproximadamente 6400 kg/m3, la cual depende de los áridos empleados. Efecto de Protección El Concreto es un buen material de protección debido a que posee los elementos precisos para capturar los neutrones y para atenuar la radiación gamma. Estos elementos suelen ser boro y litio o derivados de los mismos fundamentalmente los derivados del primero, carburo de boro y pírex, que tienen la ventaja de no ser solubles en el concreto. c oncreto. También pueden emplearse turmalina y colemanita.
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Barita (BaSO4)
Magnetita (Fe3 O4)
Color ámbar. Densidad 4,5 kg/dm3. Dureza 3 a 3,5. Se emplea en forma de polvo, arena y gravilla de hasta 30 mm de tamaño máximo. Presenta problemas de granulometría. Tiene brillo metálico. El mineral viene mezclado con rocas ígneas y sedimentarias. Densidad 4,2 a 5,2 kg/dm3.
Limonita (Fe O3 3H2O)
Densidad 2,7 a 3,8 kg/dm3. Universidad Alas Peruanas
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Fabricació ón Fabricación
Para el amasado de tipo de concreto se debe utilizar mezcladoras de eje vertical. El tiempo de amasado, del concreto pesado es generalmente similar al tiempo de amasado de los concretos tradicionales se debe descargar cuidadosamente la mezcla de la mezcladora para evitar la segregación.
Puesta en Obra
Para la puesta en obra de esta clase de concreto el espesor de las capas de vaciado no debe sobre pasar los 25 cm y además el vibrado debe ser enérgico y de corta corta duración con frecuencias frecuencias próximas 20 ciclos / min. Durante el vaciado del concreto es conveniente controlar la homogeneidad del concreto a fin de detectar posibles huecos. Universidad Alas Peruanas
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El uso del color color se está está incre incrementa mentando ndo en casi todos los los tipos de concreto, desde el colado en obra, pasando por el premoldeado y la construcción tilt-up, hasta los productos manufacturados de concreto tales como bloques para mampostería, muros de retención segmentados y adoquines entrelazados. ¿Cu ¿Cu Cuá án áá n permanentes son los tonos en el concreto coloreado? ¿ Y ¿Y Y ccóómo ómo deben escribirse las especificaciones para asegurar los resultados deseados? Para responder a estas preguntas, los especificadores prudentes pruden tes necesitan necesitan compren comprender der de qué manera se pigm pigmenta enta el concreto, los factores que influyen en la intemperización, y los resultados de las pruebas de laboratorio y de campo para la firmeza del color. Universidad Alas Peruanas
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Cemento
Dependiendo del Tipo de cemento que se utilice este influirá en el tono de color.
Agregados El color de de la arena, arena, el tipo de de agregado agregado así como la granulometría afecta la apariencia del color.
Agua El contenido de agua influye en la tonalidad para concretos con óxidos colorantes.
Aditivos El aditivo tiene que ser compatible con el color y tiene que resistir los rayos U.V. Universidad Alas Peruanas
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Los pigmentos que se utilizan para colorear un concreto son óxidos metálicos que puedan resistir a la acción química del cemento y guardar su color a través de los años. En el caso de un concreto coloreado expuesto al exterior, exte rior, se cuidará cuidará de que los pigmento pigmentoss pueden resisti resistirr a los rayos U.V. del sol.
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Uno de los primeros estudios formales sobre la firmeza del color del concreto coloreado coloread o lo realizaron investigadores de la Universidad de Maryland hace más de 30 años. Este y otros estudios fueron codificados en el ASTM ASTM C 979-82, 979-82 82 Especificación Estándar para Pigmentos para Concreto Integralmente Coloreado. Éste establece los procedimientos y los parámetros de evaluación de los factores que afectan la fabricación del concreto coloreado, tales como la capacidad de los pigmentos para dispersarse en una mezcla de d e concreto, la resistencia a la alcalinidad del cemento y la estabilidad en condiciones de curado. Universidad Alas Peruanas
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Pigmentos: Escoger pigmentos de calidad no diluibles en agua y resistentes a los rayos U.V. Tienen que resistir a inclemencias climáticas y alcalinidad del concreto. Sirven los óxidos naturales e óxidos sintéticos. Añadir con precisión la misma cantidad ca ntidad en cada batida. el pigmento se maneja en porcentaje con relación al peso en cemento. este porcentaje oscila entre un 2% y 7% con un máximo de 10%. agregar los pigmentos después de los agregados y cemento. Agregados: usar agregados limpios con bajo contenido en álcalis y sal. usar la misma fuente de agregados para todo el proyecto. pesar con precisión los agregados y cemento. mojar los agregados antes de añadir el pigmento.
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Aditivos: no usar aditivos con "Cloruro de Calcio" cual causaría decoloración. pedir al proveedor si sus aditivos son adecuados para un concreto coloreado. plastificantes e incorporadores de aire se pueden usar. Mezclado: llene la mezcladora a un mínimo de 30% y no más que la capacidad máxima. mezclar un tiempo mínimo de 10 minutos a alta velocidad. respetar el mismo tiempo de mezclado para todas las batidas del proyecto. no añadir más agua una vez la mezcla esta lista. Curado: curar con agua puede resultar en la aparición de eflorescencia. es recomendable usar un aditivo especial para curar la superficie. curar cuando ya se puede caminar en la superficie sin dañarla. a los 30 días de curado se logra el color definitivo defin itivo del concreto.
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COLOR DEL PIGMENTO
Pigmentos rojos
APORTE Resistencia a la temperatura arriba de los 180ºc
Pigmentos color tierra (negros, rojos, cafés, amarillos)
Resistencia a los rayos U.V.
Óxidos de metal
Resistencia a los Álcalis
Entre 7% y 10% el incremento de intensidad va disminuyendo hasta lograr una saturación. Lo que significa que arriba de 7% de pigmento en una mezcla, el rendimiento es poco, y arriba de los 10% echar más pigmento es echarlo sin efecto. Universidad Alas Peruanas
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Se dice, que un material es traslúcido cuando deja pasar la luz de manera que las formas se hacen irreconocibles, y que es opaco cuando no deja pasar apreciablemente la luz. El concreto translucido es la combinación de materiales convencionales, como es el cemento, agregados y agua, mas las fibras de vidrio. Fue creado con el propósito de brindar mejor apariencia frente a la luz, sin descuidar propiedades fundamentales como la resistencia a la compresión.
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Existen 2 formas de fabricación:
Manual.- Usando el Manual.el aditivo aditivo conocido conocido como como Ilun Ilun Comercial Comerci al (Litracon).(Litracon).- Este concreto concreto se obtiene obtiene mediante mediante un arreglo tridimensional de fibras ópticas.
CONCRETO MANUAL Este revolucionario concreto tiene la capacidad de ser colado bajo el agua y ser 30 por ciento más liviano que el concreto hasta ahora conocido. Es un concreto más estético que el convencional, permite el ahorro de materiales de acabado, como yeso, pintura y posee la misma utilidad.
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Aditivo Ilun El aditivo "ilun" es único en el mundo, ya y a que le confiere al concreto 15 veces más resistencia 4,500Kg. /cm2 con nula absorción de agua, ag ua, permite el paso de la luz es traslúcido, tiene un peso volumétrico 30 por ciento inferior al comercial y puede ser colado bajo el agua. Proceso de Fabricaci Fabricacióón ón Según el folleto comercial del producto, su fabricación es igual a la del concreto común. c omún. Para ello se emplea cemento blanco, agregados finos, agregados gruesos, fibras de vidrio, agua y algunos aditivos extras. Universidad Alas Peruanas
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Litracon Litracon es un concreto tradicional con un u n arreglo tridimensional de fibras ópticas y/o fibras de vidrio, para formarlo se utilizan miles de fibras ópticas con diámetros que van de dos micrones a dos milímetros, las cuales se ordenan en capas o celdas; en cambio el concreto translúcido desarrollado por los mexicanos es, desde su origen, una pasta translúcida. Además el Litracon tiene una desventaja, la pieza más grande lograda mide 30 por 60 centímetros, mientras el concreto translúcido de Sosa y Galván puede aplicarse en grandes volúmenes.
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VENTAJAS 10% mas resistente 100% impermeable Permite el paso de 70% de la luz Ahorro de energía Ahorro del recubrimiento recubrimiento Resiste el ataque de las sales Soporta altas temperaturas
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DESVENTAJAS 15% a 20% mas costoso Al ser resistente su destrucción se hace costosa para demolición Aun no se encuentra normado como concreto estructural Mano de obra costosa
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La acción de construir y derribar genera un volumen importante de residuos. Así, en los trabajos previos al comienzo de una obra nueva es habitual que se haya de derribar una construcción existente y/o que se hayan de efectuar ciertos movimientos de tierra. Según datos de la Unión Europea, en 1992 los países miembros produjeron 200 millones de toneladas anuales de residuos de construcción y demolición. Debemos tener en cuenta que los l os escombros tienen un potencial considerable para el reciclaje, si lo comparamos con otros tipos de residuos.
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CUADRO DE RESISTENCIA A LA COMPRESION Muestra Control (concreto tradicional) Reciclado concreto Reciclado cerámicos Reciclado ladrillo y morteros
7 días (MPa) 14.12 13.90 13.10 10.24
28 días (MPa) 21.56 21.53 20.47 17.45
CUADRO DE RESISTENCIA A LA FLEXION 28 días (MPa)
Muestra Control (concreto tradicional) Control + Agregado G. reciclado Control + Agregado F. reciclado
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CUADRO DE COSTOS SEGÚN MONEDA COLOMBIANA Universidad Alas Peruanas
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CONCLUSIONES Para cada tipo de requerimiento requerimien to específico de diseño existe un concreto, el método de fabricación fabric ación y/o colocaci colocación ón lo definirá el productor. productor. Gran variedad de estos concretos están en proceso de investigación in vestigación debido a ellos no están Normalizados Internacionalmente. La variación de una propiedad específica del concreto repercute inversamente proporcional en otra propiedad. El concreto con fibras está ligado íntegramente al desarrollo desarrollo de las fibras sintéticas que se obtengan, pues para este concreto el único requerimiento es que la fibra tenga mayor resistencia que el concreto. RECOMENDACIONES Se recomienda que para usar algún tipo de concreto especial, este tiene que estar indicado en la memoria y debe ser sometido a modelos para analizar su comportamiento. Se recomienda seguir las indicaciones i ndicaciones de producción indicadas para cada tipo de concreto especial. Se considera como concreto especial a cualquier concreto que se diferencia del normal en una propiedad o método de producción, es por eso que se debe tener cuidado pues muchos concreto especiales llevan nombres similares. Universidad Alas Peruanas
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