UNIVERSIDAD NACIONALSANTIAGO ANTNEZ DE MAYOLO

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

TRABAJO DE INVESTIGACIN

CONCRETO PESADO

ALUMNO

SABINO CORONACION NELSON A.

CURSO

TECNOLOGIA DEL CONCRETO

DOCENTE

ANGELES SOTIL LEOVIGILDO

HUARAZ PER

JULIO - 2015

I. INTRODUCCION:Para estudiar el concreto pesado, nos tenemos que remontar a los aos 60 del siglo XX para encontrar sus inicios. Su aplicacin coincide con el desarrollo de la energa nuclear. El concreto pesado tiene propiedades de utilidad como material de proteccin contra la radiacin. Una pantalla de este tipo de concreto, puede servir como proteccin contra los rayos gamma y los rayos x y adems suponer un ahorro econmico respecto a los concretos ordinarios. Ya que para la misma proteccin se necesitaran espesores mayores. A pesar de que con las nuevas tecnologas el grado de conocimiento de este material ha aumentado considerablemente, an no est todo descubierto acerca de este tipo de concreto. Son pocas y puntuales las construcciones en territorio peruano lo que demuestra su grado de desconocimiento y/o la dificultad para obtener los aglomerados necesarios para producirloUna de estas construcciones lo constituye el blindaje del block del reactor nuclear construido en Huarangal Lima. El concreto pesado es un material muy adecuado para este tipo de instalaciones de proteccin debido a sus buenas propiedades de absorcin, frenado de neutrones (rpido y relativo) bajo costo en comparacin con otros materiales de proteccin.En la actualidad el uso del concreto pesado se da, como proteccin biolgica de personas y material frente a los rayos X y rayos gamma en radiografa industrial y en instalaciones de terapia mdica, as como en aceleradores de partculas y reactores nucleares.El principio fundamental en el diseo de mezclas en el concreto pesado, asumiendo que ya se eligieron los agregados a emplearse, reside en que el anlisis granulomtrico de la mezcla tiene que evaluarse en volumen absoluto y no en peso si se mezclan agregados diferentes como normalmente ocurren ya que de otro modo no se obtiene la distribucin real del tamao de las partculas. Otro aspecto medular consiste en que mientras mayor sea la diferencia de pesos especficos entre la piedra y la arena habr mayor segregacin pues las partculas pesadas tendern a asentarse en el fondo.Para el control de calidad del concreto pesado se han establecido especificaciones muy rigurosas, controlndose los materiales, la apariencia y calidad del concreto fresco, su temperatura y el ambiente, el peso unitario, la consistencia, el contenido de aire, la resistencia en compresin, el mdulo de elasticidad y la prdida de resistencia despus de la exposicin a una temperatura determinada.

II. OBJETIVOS: Definir el Concreto Pesado y observar la gran cantidad de aplicaciones que tiene para la construccin.

Conocer las principales caractersticas que deben tener los agregados que van a ser parte del diseo de mezclas.

Saber la dosificacin de este tipo de concreto

Incentivar a el uso de este tipo de concreto.

III. CONCRETO PESADOLos concretos pesados se caracterizan por su densidad, que vara entre 2.8 a 6 T/m3, a diferencia de los concretos normales, que se encuentran entre 2.2 a 2.3 T/m3. La fabricacin de los cementos pesados se realiza con los cementos Portland normalizados y con agregados pesados, naturales o artificiales, cuyas masas volumtricas absolutas se encuentran entre 3.5 a 7.6. Dentro de estas caractersticas pueden comprenderse ms de 50 elementos. Sin embargo, generalmente slo algunos de ellos son utilizados por razones de disponibilidad y economa.

Fig 01. El concreto pesado es muy utilizado en centrales nucleares debido a su alta densidad y grado de proteccinLos agregados pesados deben tener granulometra conveniente, resistencia mecnica y compatibilidad con el cemento Portland. Generalmente se usan agregados como las baritas, minerales de fierro como la magnetita, limonita y hematita. Tambin, agregados artificiales como el fsforo de hierro y partculas de acero como subproducto industrial.La aplicacin principal de los concretos pesados la constituye la proteccin biolgica contra los efectos de las radiaciones nucleares. Tambin se utiliza en paredes de bvedas y cajas fuertes, en pisos industriales, en elementos, que sirven de contra-peso, como por ejemplo en el lastre de los puentes colgantes y en la fabricacin de contenedores para desechos radiactivos.Los primeros usosde este concreto se remonta a losaos 60 del siglo XX. El concreto de alta densidad tiene propiedades de utilidad como material de proteccin contra la radiacin. Su aplicacin en la industria de la construccin es relativamente reciente, y coincide con el desarrollo de la energa nuclear. Una pantalla de este tipo de concreto puede servir como proteccin contra los rayos gamma y los rayos X y adems suponer un ahorro econmico respecto a los concretos ordinarios ya que para la misma proteccin se necesitan espesores mayores. A pesar de que con las nuevas tecnologas el grado de conocimiento de este material ha aumentado considerablemente, es cierto que an queda un largo camino que recorrer. Son pocos y puntuales las construcciones en territorio peruano, por ejemplo uno de ellos lo constituye el blindaje del block del reactor nuclear construido en Huarangal Lima, en las que se ha utilizado este tipo de hormign, lo que an denota su grado de desconocimiento y/o la dificultad para obtener los aglomerados necesarios para producirlo.1.1. Dosificacin del concreto pesadoLos procedimientos de dosificacin para el concreto pesado son muy semejantes a los aplicados para dosificar el concreto de peso normal. Se recomienda que se necesitan ms mezclas de prueba para llegar a las cantidades ptimas de agregado grueso y de fino debido a que los agregados ms pesados y ms speros se comportan de una manera un tanto diferente al agregado de peso normal de los concretos de peso normal. Otras recomendaciones, que no se encuentran en los informes de la ACI antes mencionados, son:1. El mortero se debe dosificar de modo que se logre una densidad tan alta como se pueda; esto puede lograrse si se usa vapor condensado de slice y un aditivo reductor de la cantidad de agua de alto rango. El vapor condensado de slice debe contener por lo menos el 85% de bixido de silicio, una prdida de ignicin del 6% o menos y un rea superficial (absorcin de nitrgeno) de al menos 15 000 m2/kg.2. El uso de la inclusin de aire y un contenido mnimo de agua ayudar de manera apreciable en la reduccin del sangrado y la separacin de diversos tamaos de agregado, as como en el logro de un concreto ms homogneo.3. Al evaluar las mezclas de prueba, el dosificador debe establecer familias de mezclas de modo que se puedan realizar ajustes con rapidez durante la construccin, causados por la falta de uniformidad en los agregados, como las gradaciones variables y la ruptura.En esencia, todos los mtodos de prueba estipulados para el control y la evaluacin del concreto de peso normal son del mismo modo aplicables al concreto pesado. La inspeccin en el campo debe incluir revenimiento, contenido de aire, densidad, rendimiento y la produccin y curado de muestras (cilindros y vigas) para las pruebas de resistencia. 1.2. Mtodos de construccinExisten principalmente dos mtodos de construccin que se pueden incorporar con el empleo de concreto pesado: el mtodo convencional y el del agregado prevaciado. Cuando se aplica el mtodo convencional, se pueden incorporar muchos de los requisitos del mezclado, transporte y colado del concreto de peso normal, pero siempre debe considerarse la densidad mayor y su efecto sobre el equipo. Las capacidades de las revolvedoras industriales de concreto estn diseadas para mezclar volumtricamente un volumen particular de concreto que tenga una densidad de alrededor de 150 pcf como consecuencia, no debe intentarse mezclar concreto pesado que tenga una densidad de 300 pcf con el uso de la capacidad volumtrica real de la revolvedora. En este caso, se debe reducir el volumen que se est mezclando en por lo menos el 50%. El concreto pesado convencional siempre debe consolidarse por vibracin. Estas precauciones en el equipo de manejo tambin se aplica a los soportes de los canalones para concreto, la capacidad de las gras, el tamao de los cucharones transportadores de concreto, las bandas transportadoras y a la resistencia de las cimbras, as como a otros puntos de inters semejante.Siempre debe considerarse el mtodo de construccin del agregado prevaciado, en especial para el concreto pesado. Su aplicacin casi siempre conduce a un concreto que tiene la densidad mxima. La aplicacin de este mtodo permite que los agregados gruesos pesados se manejen por medio de equipo ms robusto que el que se usa para manejar el concreto mezclado, y el mortero, aunque pesado, normalmente se dosifica y mezcla cerca del colado. Si se aplica este mtodo, el agregado grueso se distribuye dentro de las cimbras y el mortero se bombea en la base y se fuerza hacia arriba alrededor de las partculas de agregado grueso. Para el concreto pesado con agregado prevaciado, es esencial que las partculas de agregado grueso se laven bien y no contengan partculas de tamao menor que el especificado, antes del colado en las cimbras, para garantizar un flujo sin restricciones. Con frecuencia, es necesario empacar en forma manual estos agregados gruesos alrededor de los artculos ahogados.

1.3. Los principales usos y funciones de este tipo de concreto son- Absorver los rayos Gamma, para lo cual deben ser los ms pesados posibles.- Disminuir la velocidad de los neutrones rpidos y transformarlos en neutrones trmicos, para lo cual deben contener tomos ligeros como el hidrgeno.- Absorber los neutrones trmicos, para lo cual deben tener cuerpos de gran seccin eficaz.Gracias a su elevado peso volumtrico y a su alto contenido de tomos de hidrgeno, y en especial cuando se le adicionan materiales como boro para absorber los neutrones trmicos, el concreto cumple las tres condiciones expuestas. Si bien el concreto normal puede emplearse en escudos de proteccin, el concreto denso se utiliza en las zonas en las que es necesario ganar espacio, por sus secciones ms reducidas.El concreto descrito rene los dos primeros requisitos, por su alto peso volumtrico y por contener una importante cantidad de tomos de hidrgeno. La necesidad de hidrgeno se satisface con un contenido de agua del 5% del peso del concreto, que se encuentra tanto en forma de agua combinada como libre dentro de su masa; eventualmente, el agregado puede aportar agua de cristalizacin. El contenido de hidrgeno en un concreto seco es de aproximadamente 0.25% del peso. La adicin de materiales como el boro, tiene el inconveniente de reducir la resistencia.Al absorber la energa de radiacin, el concreto incrementa su temperatura, de manera no uniforme, de acuerdo a la distancia a la fuente de radiacin. Esta situacin origina tensiones internas que deben ser previstas para evitar fallas. Las tensiones trmicas se originan, no slo por la energa absorbida, sino tambin por el enfriamiento de las superficies y las propiedades intrnsecas del concreto,1.4. El concreto pesado en el Centro Nuclearde Huarangal-PerEl Instituto Peruano de Energa Nuclear edific en la meseta de Huarangal, en la provincia de Lima, el Centro Nuclear de Investigaciones del Per, construyendo en concreto el Block del Reactor RP-10. El concreto se ha diseado para actuar como elemento estructural y de blindaje biolgico contra la accin de radiaciones nucleares.

Fig. 02 : reactor rp10 del centro nuclear - huarangal perLas caractersticas de la edificacin son las siguientes:El concreto pesado tiene una densidad seca mnima de 2.7 gr/cm3; una resistencia a la compresin a los 28 das de 280 kg/cm2; un espesor promedio de la pantalla de 250 cms; y en el diseo de la estructura se ha considerado la posibilidad de un sismo de magnitud 8.4 Ms.El cemento elegido fue de la empresa"Andino" Tipo V de la clasificacinASTM C 150. La eleccin tom en consideracin su pequeo porcentaje dealuminato triclcico, el cual garantizaba un lento y bajo desarrollo de calor de hidratacin. Los estudios efectuados en el Laboratorio de Ensayos de Materiales de la Universidad Nacional de Ingeniera, garantizaron el cumplimiento de las especificaciones de resistencia dentro de los niveles de calor de hidratacin deseados.Como agregado fino se emplea una arena natural de cantera, limpia, la cual cumple con las especificaciones de la NormaC 33delASTMy los requisitos especiales.Se emplea como agregado grueso el mineral de hierro clasificado comoMagnetita, proveniente de los yacimientos de Marcona. EstaMagnetita, adems de garantizar la densidad deseada, acta como aportador de hierro, y elementos pesados que contribuyen al control del flujo de radiaciones Gamma. La Magnetita seleccionada cumple con las recomendaciones de las NormasE 637 y E 638delASTM.El agua empleada es potable y se ha trasladado en camiones cisterna desde Lima. Se han utilizado dos aditivos: un plastificante, para lograr retardo de fraguado con reduccin de agua sin prdida de resistencia; y un superplstificante, para garantizar fluidez de la mezcla durante el tiempo de colocacin.La dosificacin de la mezcla se ha hecho para proporciones de peso. Las proporciones seleccionadas fueron comprobadas primero en elLaboratorio de Ensayo de Materiales de la UniversidadNacional de Ingenieray luego ajustadas en obra por la firma contratista. En la seleccin de la resistencia promedio se consider que no ms de una en cada 20 muestras estara por debajo de la resistencia especificada. La relacin agua - cemento fue limitada a un mximo de 0.55; el contenido de aire atrapado al 1 % y, adicionalmente, se fij la composicin qumica por elementos de la unidad cbica de concreto en funcin del flujo de radiaciones Gamma del Reactor.Para el control de calidad del concreto pesado se han establecido especificaciones muy rigurosas, controlndose los materiales, la apariencia y calidad del concreto fresco, su temperatura y el ambiente, el peso unitario, la consistencia, el contenido de aire, la resistencia en compresin, el mdulo de elasticidad y la prdida de resistencia despus de exposicin a una temperatura determinada.En la siguiente imagen, se observa la aplicacin del concreto pesado en el reactor de huarangal:

En resumen Aunque la tecnologa del concreto pesado es similar a la del concreto de peso normal, es necesario tener un cuidado especial debido al efecto de su densidad sobre el equipo, cimbras y empleados.

Existen dos mtodos principales para colar el concreto pesado: el convencional (mezclado, transporte y colado) o el del agregado prevaciado (vaciado del agregado grueso e inyeccin de grout en la matriz).Se puede incrementar ligeramente las densidades del concreto pesado existente si se utiliza vapor condensado de slice, como reemplazo parcial cementoso o como material suplementario, y mediante el uso de aditivos reductores de la cantidad de agua de alto rango, para reducir el contenido de agua al mismo tiempo que se incrementa la trabajabilidad

IV. CONLUSIONES:

Se pudo definir claramente al Concreto pesado, siendo su principal diferencia con otros concretos su gran Densidad, adems gracias a su elevado peso volumtrico requieres de menos espacio para su vaciado a diferencia del concreto normal

Se usan agregados especiales como las baritas, minerales de fierro como la magnetita, limonita y hematita. Tambin, agregados artificiales como el fsforo de hierro y partculas de acero como subproducto industrial, estos agregados ayudan a la proteccin biolgica contra los efectos de las radiaciones nucleares, tambin protegen contra los rayos x y gamma y en instalaciones de terapia mdica.

El uso de este tipo de concreto en el Per no es mucho, probablemente por el desconocimiento de este tipo de concreto, el cual tambin es ms barato a comparacin de los equipos costosos que se adquieren para prevenir las radiaciones.