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7.24. Tecnología del Concreto (Obligatorio)

7.24.1. Justificación ↑ Volver arriba

El concreto es el material de construcción más utilizado en la ingeniería civil a nivel mundial. Este curso proporciona a los estudiantes los conocimientos necesarios para comprender la naturaleza de sus componentes (cemento, agregados, agua y aditivos), el diseño de mezclas utilizando diversos métodos, y las técnicas de colocación, consolidación y curado. Comprender la tecnología del concreto es vital para garantizar la durabilidad, resistencia y seguridad de las estructuras de infraestructura a lo largo de su vida útil.

7.24.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Comprender las propiedades físicas y químicas de los componentes del concreto y su influencia en el comportamiento de la mezcla.
2. Diseñar mezclas de concreto utilizando métodos normalizados para alcanzar niveles especificados de resistencia y trabajabilidad.
3. Evaluar y controlar la calidad del concreto en sus estados fresco y endurecido mediante ensayos normalizados.

7.24.3. 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)

7.24.4. Contenido ↑ Volver arriba

7.24.4.1. Tecnología del Concreto y Materiales Cementantes Avanzados (24 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2,ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Kosmatka and Wilson, 2016; 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]

7.24.4.2. Transporte y Colocación del Concreto (20 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2,ABET-6] ↑ 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]

7.24.4.3. Control Estadístico de la Calidad del Concreto (20 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2,ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Neville, 2011; López, 2000)

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]

7.24.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

Kosmatka, S. and Wilson, M. (2016). Design and Control of Concrete Mixtures. Portland Cement Association (PCA), 16th edition.

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

López, E. R. (2000). Naturaleza y Materiales del Concreto. Capítulo Peruano del American Concrete Institute, 1st edition.