¿Por qué utilizamos una baja relación agua-cemento para producir concreto de mayor resistencia?

Generalmente, se adopta una relación agua-cemento de 0.45 para hacer una mezcla de concreto para parámetros de resistencia dados. Esto no es bajo en lo que respecta a los procedimientos de diseño para la mezcla de concreto. Una relación de 0,45 se considera adecuada para hacer que la pasta sea viable.

Olvídate del hormigón por un minuto. Agregue agua a cualquier cosa que forme una pasta. Harina de trigo, por ejemplo, es posible que haya visto a su madre agregar agua por pasos; primero lo suficiente como para obtener la pasta, luego gota a gota para suavizar la harina adecuadamente. La tarea principal es suavizar la harina para que el chapati esté suave. (Pan si no eres de la India). Básicamente, ella sabe cuánta agua se necesita para suavizar la harina de manera adecuada y si agrega más agua de la necesaria, la pasta se ablanda y eventualmente tiene que agregar más harina o tirarla. Por otro lado, si agrega menos agua, la pasta se vuelve más dura. Más difícil de amasar, más difícil obtener una masa adecuada y más difícil de rodar de manera uniforme.

Utilizamos este mismo concepto para pasta de hormigón.

Se necesita una cantidad adecuada de agua para que sea viable, para transportarlo con facilidad desde el lugar de mezcla hasta el trabajo de encofrado y luego debe ser lo suficientemente viable o fliud para llenar el trabajo de forma completa y uniforme.

Si agrega más agua, es probable que no se establezca correctamente, el cemento necesario para unir los agregados ahora se está extendiendo más, por lo que no se puede lograr una pasta adecuada.

Además, agregar más agua también puede hacer que los ingredientes concretos se separen unos de otros. A esto lo llamamos segregación. Este es un problema muy serio ya que reduce la trabajabilidad y eventualmente afecta la fuerza en gran medida.

Además, más agua a veces puede conducir a una afección llamada sangrado. El sangrado ocurre cuando el cemento y el agregado se separan del agua o cuando los agregados se depositan en el encofrado y solo sale agua a la superficie. Nuevamente, la resistencia se ve obstaculizada ya que los agregados y el cemento no obtienen la unión adecuada.

Si se agrega agua más del valor prescrito, también aumentará el tiempo de fraguado, lo que afecta en gran medida la resistencia de la pasta de concreto y no de una buena manera.

Entonces, para evitar tales problemas, la relación w / c se mantiene relativamente baja. Simplemente se mantiene lo suficiente como para que el concreto fluya adecuadamente y permita que el cemento cubra cada agregado de manera adecuada y completa.

El concreto es más fuerte cuando la cantidad de agua mezclada es suficiente para reaccionar con el cemento. Cualquier exceso de agua que no sea absorbido por el cemento debilitará el concreto final.

El problema es que necesita más agua de la que se requiere químicamente para que la mezcla sea viable (lo suficientemente líquida como para verterla o bombearla a un encofrado). La cantidad mínima de agua está determinada por la fluidez requerida para colocar el concreto en su lugar. Si puede reducir esta cantidad y acercarse a la cantidad requerida solo para la reacción química, hace que el concreto sea más fuerte.

Es posible agregar algunos agentes químicos al concreto haciéndolo más fluido, permitiendo una reducción en la cantidad de agua, lo que lleva a un concreto más fuerte.

Cuando el agua sale de un cuerpo poroso que no es completamente rígido, se produce la contracción. En concreto, se produce un movimiento similar del agua desde su estado fresco hasta el endurecido, lo que se conoce como contracción. La pérdida de agua por evaporación de la superficie del hormigón recién colocado (es decir, estado plástico) provoca la contracción plástica. Una pérdida similar también puede ocurrir por succión por el subsuelo o suelo subyacente. La contratación de la mezcla de concreto endurecido debido a la pérdida de agua capilar se llama Contracción por secado. Esta contracción provoca un aumento de la tensión de tracción que puede provocar grietas, deformaciones internas y desviaciones.

Varios factores afectan la contracción del plástico y el secado, incluida la temperatura, la relación agua / cemento, los materiales de curado y el tiempo. El concreto que exhibe alta contracción puede conducir a problemas de servicio en las estructuras debido a desviaciones excesivas o deformaciones (rizado); Si una mayor contracción provoca grietas, la durabilidad de la estructura también puede verse afectada.

La proporción de cemento de agua es la razón vital para decidir la resistencia del concreto al evitar la contracción.

más agua al cemento conduce a la porosidad en el concreto porque aproximadamente para cada cemento solo se necesita entre el 35 y el 39 por ciento del agua en peso para realizar todas las reacciones químicas y humedecer lo suficiente el material de hormigonado, pero para que sea seguible agregamos más cantidad de agua o uso superplastificantes y utilizan máquinas compactadoras que lo hacen duradero.

Abrams publicó un método sistémico de diseño de mezclas de concreto en 1918. En ese trabajo afirmó que “la ley de resistencia en lo que respecta a las proporciones de los materiales es la siguiente: – para materiales dados, la resistencia depende solo de un factor. La relación de agua a cemento ”. Si bien esto ahora parece exagerar los hechos, la relación de cemento de agua libre es un factor importante en el diseño de la mezcla de concreto. En la práctica, si ha vertido una losa y hay un exceso de agua de purga en la parte superior después de vibrar y enrasar, ese agua de purga también contendrá cemento que ahora se elimina de los agregados y la arena, por lo tanto, su mezcla se debilita debido a la pérdida de cemento. contenido.

Un diseño de mezcla de concreto debe implicar la consideración de las condiciones de exposición a las que estará expuesto el concreto.

La ley se conoce como la ley de Abram, que establece que para obtener una mayor resistencia, tenemos que reducir la relación w / c manteniendo las propiedades de todos los materiales constituyentes.

Puede referirse a “Abrams, DA (1919). Diseño de mezclas de concreto (Vol. 1). Laboratorio de Investigación de Materiales Estructurales, Instituto Lewis “.

Sin embargo, la ley se limita al concreto normal con un tamaño de agregado máximo de 38 mm. Esto también condujo a la idea errónea común de que los agregados no tienen ningún efecto sobre la resistencia a la compresión del concreto, lo considera solo como relleno.

Esto se puede ver en el caso de concreto de alta resistencia que la resistencia agregada es de suma importancia.

El cemento es un material aglutinante. Actúa como una goma para que los agregados se sujeten entre sí para formar una estructura similar a una roca llamada concreto. Cuanto menor es el contenido de agua en la mezcla, mayor es su fuerza de unión. Una vez que el concreto se hace y se vierte y se deja endurecer, es decir, 24 horas más tarde, se requiere agua para curar para superar el calor de hidratación o preservar el contenido de humedad que se ha evaporado y dejar que la reacción continúe hasta su período de madurez, es decir 21 dias.

Solo se debe agregar esa cantidad de agua a la mezcla de cemento y agregados que hidratará el cemento, lo que aumentará su resistencia (el proceso de hidratación del cemento) y permitirá una fácil mezcla, colocación y compactación fácil. Cualquier cantidad por encima de este nivel óptimo conducirá a la segregación de los ingredientes del hormigón, a saber, la separación del hormigón en mortero y agregados gruesos, porque el agua adicional conducirá al flujo de las partículas de mortero más allá de los agregados gruesos.

En lo que respecta a la resistencia, se puede lograr utilizando Microsilica como reemplazo de cemento y diferentes hiperplastificantes en aditivos para compensar el agua y lograr la depresión / flujo deseado.

Personalmente, he trabajado en concreto (suministrado también) con una relación tan baja como 0.24 W / C, lo que nos daba una resistencia de 120 MPa.

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La proporción de cemento de agua y la resistencia del hormigón son inversamente proporcionales entre sí, ya que a medida que la proporción w / c aumenta, aumenta la permeabilidad y la permeabilidad provoca un cambio de volumen, luego el cambio de volumen conduce a grietas y grietas que resultan en una eventual falla de la estructura.
Por lo tanto, para mayor resistencia, se prefiere una baja relación W / C.

La parte más débil del hormigón es la zona de transición que se forma alrededor de los agregados. la zona de transición se forma más fácilmente si hay disponibilidad de agua en el concreto, por lo tanto, no aumenta la zona de transición y el concreto se debilita.

pero no es que tener un contenido de agua en pequeñas cantidades fortalezca el concreto. Para ser fuerte, debe estar disponible el contenido de agua requerido para la hidratación.

También está demostrado por la ley de Abraham.

Si la cantidad de agua presente en el concreto es alta, una vez que se seca, esta agua presente en el concreto se evapora, haciendo vacíos de aire en su lugar, lo que debilita el concreto a medida que aumenta el número de vacíos de aire.

Deberíamos usar una cantidad adecuada de agua si usamos exceso de agua en el concreto, luego, durante la hidratación, el agua que quede dentro de la estructura se evaporará y creará vacíos en la estructura. Debido a esto, usamos menos proporción de cemento de agua en concreto de alta resistencia.

Porque si usamos más agua que la cantidad requerida, quedará algo de agua en el concreto que no reacciona químicamente con el cemento para producir gel CSH, por lo tanto, cuando el agua izquierda se evapore del concreto, dejará espacios vacíos en el concreto.

Y si quedará un 1% de vacío en el concreto, la resistencia se reducirá en un 15%

Disminuya la proporción de cemento de agua cuanto mayor sea el calor de hidratación. Así es la fuerza.