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7.24. Tecnología del Concreto I (Obligatorio)

7.24.1. 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.

7.24.2. 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.

7.24.3. 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. 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]

7.24.4.2. 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]

7.24.4.3. 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]

7.24.4.4. 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]

7.24.4.5. 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]

7.24.4.6. 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]

7.24.4.7. 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]

7.24.4.8. Visitas de Obra (6 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: ()

Temas

1. Visita técnica a una planta de concreto premezclado o a una obra con colocación de concreto en ejecución.
2. Observación del transporte, colocación, consolidación, curado y control de calidad del concreto en campo.
3. Elaboración de un informe técnico de la visita.

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Relacionar la tecnología del concreto estudiada en el curso con su producción y colocación real en obra [Usar].

7.24.5. 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.