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7.42. Tecnología del Concreto I (Obligatorio)

7.42.1. Justificación ↑ Volver arriba

Tecnología del Concreto I profundiza en la ciencia de los materiales de construcción y la tecnología del concreto: materiales cementantes avanzados, concretos especiales y concreto en climas extremos, transporte y colocación, y control estadístico de la calidad. El curso incluye además materiales poliméricos y compuestos sostenibles, y cierra con la rehabilitación, el refuerzo y el retrofitting estructural.

7.42.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Aplicar la ciencia de materiales a la selección de materiales de construcción y materiales cementantes avanzados.
2. Diseñar y controlar la calidad de concretos especiales y en climas extremos, incluyendo su transporte y colocación.
3. Aplicar el control estadístico de calidad a la producción de concreto.
4. Evaluar y diseñar intervenciones de rehabilitación, refuerzo y retrofitting estructural.

7.42.3. Contribución a los resultados (Outcomes) ↑ Volver arriba

ABET-1) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ingeniería, ciencias y matemáticas. (Usage)

ABET-2) Habilidad para aplicar el diseño en ingeniería y producir soluciones que satisfagan necesidades específicas considerando la salud pública, seguridad y bienestar, así como factores globales, culturales, sociales, ambientales y económicos. (Usage)

ABET-6) Habilidad para desarrollar y conducir experimentación apropiada, analizar e interpretar datos, y utilizar el criterio de ingeniería para obtener conclusiones. (Usage)

7.42.4. Contenido ↑ Volver arriba

7.42.4.1. Ciencia de Materiales de Construcción (12 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Neville, 2011)

Temas

1. Propiedades físicas y mecánicas de los materiales de construcción, incluyendo densidad, porosidad, resistencia y elasticidad
2. Microestructura y composición de fases de los materiales de construcción
3. Mecanismos de durabilidad, incluyendo intemperismo, ataque químico y degradación ambiental
4. Propiedades térmicas e higrotérmicas de los materiales de construcción
5. Estructuras cristalinas y amorfas en los materiales de construcción
6. Criterios de selección de materiales basados en requisitos de desempeño
7. Mecanismos de degradación y predicción de la vida útil

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir las propiedades físicas y mecánicas fundamentales de los principales materiales de construcción [Familiarizarse]
2. Analizar la relación entre la microestructura y las propiedades macroscópicas de los materiales [Evaluar]
3. Evaluar el desempeño en durabilidad de los materiales bajo condiciones ambientales específicas [Usar]
4. Explicar los efectos de las variaciones térmicas e higrotérmicas en el comportamiento de los materiales [Familiarizarse]
5. Seleccionar materiales de construcción apropiados basándose en especificaciones de diseño y criterios de desempeño [Evaluar]
6. Predecir la vida útil y los patrones de degradación de los materiales en diversos entornos [Usar]

7.42.4.2. Tecnología del Concreto y Materiales Cementantes Avanzados (25 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Neville, 2011)

Temas

1. Química del cemento Portland y proceso de hidratación
2. Propiedades de los agregados y requisitos de gradación
3. Metodología de diseño de mezclas para concreto de resistencia normal
4. Propiedades del concreto fresco, incluyendo trabajabilidad, revenimiento y tiempo de fraguado
5. Propiedades del concreto endurecido, incluyendo resistencia, módulo de elasticidad y contracción
6. Aditivos químicos y minerales para el concreto
7. Diseño de concreto de alto desempeño y alta resistencia
8. Concreto autocompactante y concreto reforzado con fibras
9. Aspectos de durabilidad, incluyendo reacción álcali-sílice, ataque por sulfatos y ciclos de congelación-descongelación
10. Tecnologías de concreto sostenible y de bajo carbono

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir la química del cemento Portland y el proceso de hidratación [Familiarizarse]
2. Evaluar la calidad y la idoneidad de los agregados para la producción de concreto [Evaluar]
3. Diseñar mezclas de concreto para cumplir con requisitos específicos de resistencia y trabajabilidad [Usar]
4. Probar e interpretar las propiedades del concreto fresco utilizando procedimientos estándar [Evaluar]
5. Predecir las propiedades del concreto endurecido basándose en las proporciones de la mezcla y las condiciones de curado [Usar]
6. Explicar la función y los efectos de varios aditivos para concreto [Familiarizarse]
7. Formular mezclas de concreto de alto desempeño para aplicaciones demandantes [Usar]
8. Seleccionar concretos especiales apropiados para escenarios de construcción específicos [Evaluar]
9. Incorporar materiales cementantes suplementarios para optimizar el desempeño del concreto [Usar]
10. Analizar riesgos de durabilidad y especificar medidas de protección para estructuras de concreto [Evaluar]
11. Comparar los impactos ambientales y las huellas de carbono de diferentes formulaciones de concreto [Familiarizarse]

7.42.4.3. Materiales Poliméricos, Compuestos y Sostenibles para la Construcción (4 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Callister and Rethwisch, 2020)

Temas

1. Química de polímeros y clasificación de los polímeros de construcción
2. Comportamiento mecánico y térmico de los materiales poliméricos
3. Composites de polímero reforzado con fibra y sus aplicaciones estructurales
4. Adhesivos, selladores y materiales impermeabilizantes
5. Mecánica de materiales compuestos y teoría de láminas
6. Refuerzo y rehabilitación de estructuras de concreto y mampostería con PRF
7. Materiales de base biológica y reciclados para la construcción sostenible
8. Geopolímeros y sistemas aglutinantes alternativos
9. Degradación ambiental y desempeño a largo plazo de polímeros y composites

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Clasificar polímeros utilizados en la construcción y describir sus propiedades básicas [Familiarizarse]
2. Caracterizar el comportamiento mecánico y térmico de los materiales poliméricos [Evaluar]
3. Aplicar polímeros reforzados con fibra en aplicaciones de diseño estructural y rehabilitación [Usar]
4. Seleccionar adhesivos y selladores apropiados para aplicaciones específicas de construcción [Familiarizarse]
5. Analizar láminas compuestas utilizando la teoría clásica de laminación [Usar]
6. Diseñar sistemas de refuerzo con PRF para estructuras existentes de concreto o mampostería [Evaluar]
7. Evaluar la sostenibilidad y el desempeño del ciclo de vida de los materiales de construcción de base biológica [Evaluar]
8. Comparar aglutinantes geopoliméricos con sistemas tradicionales de cemento Portland [Familiarizarse]
9. Predecir la degradación a largo plazo de polímeros y composites bajo exposición ambiental [Usar]

7.42.4.4. Concretos Especiales y Concreto en Climas Extremos (6 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Neville, 2011)

Temas

1. Concreto en clima cálido: efectos del calor en la hidratación, retardadores y métodos de curado
2. Concreto en clima frío: protección contra congelamiento, aceleradores y métodos de protección
3. Concreto ligero estructural: materiales, propiedades y diseño de mezcla
4. Concreto en masa y concreto pesado: control del calor de hidratación y aplicaciones
5. Concreto proyectado (shotcrete): mezclas, proceso de aplicación y control de calidad
6. Concreto para estructuras subacuáticas: mezclas antilavado y métodos de colocación
7. Concreto permeable y concreto arquitectónico: propiedades y aplicaciones

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Identificar los efectos del clima cálido y frío sobre las propiedades del concreto fresco y endurecido [Familiarizarse]
2. Aplicar medidas preventivas y correctivas para la producción y colocación de concreto en condiciones climáticas adversas [Usar]
3. Seleccionar el tipo de concreto especial adecuado según los requerimientos funcionales y ambientales del proyecto [Evaluar]
4. Diseñar mezclas de concreto ligero que cumplan con los requerimientos de resistencia y densidad especificados [Usar]
5. Especificar procedimientos de mezcla, transporte y colocación de concreto proyectado para aplicaciones en túneles y taludes [Usar]
6. Evaluar la idoneidad de concretos especiales para condiciones de exposición extrema [Evaluar]
7. Desarrollar especificaciones para concreto en condiciones de temperatura extrema siguiendo normas ACI 305 y ACI 306 [Usar]

7.42.4.5. Transporte y Colocación del Concreto (4 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Neville, 2011)

Temas

1. Transporte en camión mezclador: tiempo máximo de entrega, verificación del asentamiento y condiciones admisibles
2. Bombeo del concreto: diseño de mezclas bombeables, presión de operación, alcance y prevención de atascos
3. Métodos de colocación: vertido directo, canales, cubetas y colocación por grúa
4. Compactación del concreto: vibración interna y externa, frecuencia, amplitud y profundidad de inmersión
5. Colocación de concreto bajo agua por método tremie y en condiciones especiales de acceso
6. Sistemas de transporte por faja transportadora y neumáticos para grandes volúmenes de concreto
7. Acabado superficial del concreto: nivelado, alisado, texturizado y curado inmediato

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Planificar el transporte del concreto considerando distancia de entrega, tiempo de fraguado y condiciones ambientales [Usar]
2. Ejecutar procedimientos normalizados de colocación del concreto para distintos tipos de elementos estructurales [Usar]
3. Aplicar técnicas de vibración correctas para lograr la consolidación uniforme del concreto [Usar]
4. Evaluar la calidad de la colocación del concreto e identificar deficiencias como segregación, nidos de grava y juntas frías [Evaluar]
5. Diseñar mezclas de concreto bombeables para condiciones específicas de altura y distancia de bombeo [Usar]
6. Especificar métodos de colocación para estructuras de acceso restringido o colocación bajo agua [Evaluar]
7. Desarrollar planes de colocación que minimicen juntas frías y garanticen la continuidad del concreto en elementos de gran dimensión [Usar]

7.42.4.6. Control Estadístico de la Calidad del Concreto (3 horas) [Habilidades ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Neville, 2011)

Temas

1. Procedimientos de muestreo y elaboración de especímenes de concreto fresco según normas ASTM
2. Ensayo de resistencia a la compresión: procedimiento, frecuencia mínima y condiciones de ensayo
3. Estadísticas básicas aplicadas al concreto: media, desviación estándar y coeficiente de variación
4. Criterios de aceptación del concreto según ACI 318 y normativas equivalentes
5. Gráficos de control estadístico (\(\bar{X}\), \(R\)) para el monitoreo continuo de la producción de concreto
6. Análisis de resultados no conformes: procedimientos de investigación, ensayos adicionales y decisiones estructurales
7. Índices de capacidad del proceso (\(C_p\), \(C_{pk}\)) y ajuste de la resistencia promedio de diseño

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Aplicar procedimientos normalizados de muestreo y fabricación de especímenes de concreto en obra [Usar]
2. Interpretar resultados de ensayos de resistencia a la compresión y determinar su validez [Evaluar]
3. Calcular parámetros estadísticos básicos a partir de series de resultados de resistencia del concreto [Usar]
4. Evaluar la aceptación o rechazo del concreto aplicando los criterios normativos de ACI 318 [Evaluar]
5. Construir gráficos de control estadístico para el seguimiento continuo de la producción de concreto [Usar]
6. Diagnosticar causas de variabilidad excesiva y proponer acciones correctivas en la producción de concreto [Evaluar]
7. Determinar la resistencia promedio de diseño (\(f'_{cr}\)) considerando la variabilidad estadística del proceso productivo [Usar]

7.42.4.7. Rehabilitación, Refuerzo y Retrofitting Estructural (3 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Institute, 2021a)

Temas

1. Evaluación de condiciones y procedimientos de evaluación estructural
2. Calificación de carga y evaluación de capacidad de estructuras existentes
3. Materiales y técnicas de reparación de concreto
4. Técnicas de refuerzo usando armadura externa
5. Sistemas de refuerzo con PRF para flexión y cortante
6. Estrategias de retrofitting sísmico para edificios y puentes
7. Enchapes de acero y postensado externo
8. Rehabilitación de mampostería y preservación de estructuras históricas
9. Evaluación y diseño de retrofitting basado en desempeño
10. Evaluación no destructiva y monitoreo de salud estructural

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Realizar evaluaciones integrales de la condición de estructuras existentes [Evaluar]
2. Evaluar la capacidad portante de elementos estructurales existentes [Usar]
3. Seleccionar materiales apropiados de reparación de concreto y métodos de aplicación [Familiarizarse]
4. Diseñar intervenciones de refuerzo usando técnicas convencionales [Evaluar]
5. Aplicar sistemas de PRF para el refuerzo a flexión y cortante de elementos de concreto [Usar]
6. Desarrollar estrategias de retrofitting sísmico para estructuras deficientes [Evaluar]
7. Implementar sistemas de enchapes de acero y postensado externo [Usar]
8. Rehabilitar estructuras de mampostería preservando su carácter histórico [Evaluar]
9. Realizar evaluaciones basadas en desempeño y diseñar intervenciones de retrofitting [Usar]
10. Utilizar tecnologías de ensayos no destructivos y monitoreo para evaluación de daños [Familiarizarse]

7.42.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

Neville, A. M. (2011). Properties of Concrete. Pearson, 5th edition.

Callister, W. D. and Rethwisch, D. G. (2020). Materials Science and Engineering: An Introduction. Wiley, 10th edition.

Institute, A. C. (2021a). Aci 562: Code requirements for assessment, repair, and rehabilitation of existing concrete structures. Technical report, American Concrete Institute.