Principios Generales Del Concreto
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Estructuras de Concreto 1
Ing. Víctor Hidalgo Solís
1Concreto 1
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PRINCIPIOS GENERALES DEL
CONCRETO El hormigón o concreto es el material resultante de la mezcla
de cemento (u otro conglomerante) con áridos (grava, gravilla y arena)
y agua.
La mezcla de cemento con arena y agua se denomina mortero.
La palabra "hormigón" tiene su origen en el
parecido a un bizcocho preparado conalmendras, harina, leche y huevos. Las
almendras estaban enteras y recordaban a
los áridos gruesos incluidos en el mortero.
Este bizcocho tenía el nombre de "formigò"
del cual ha derivado el vocablo hormigón.
2Concreto 1
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Historia del hormigón
Concreto 1 3
No se tiene certeza quien descubrió o utilizó por primera vez el hormigón. Es probable
que al mismo tiempo que el hombre dominó el fuego también descubrió el concepto
de hormigón.
Hallazgos contemporáneos en Lepensky, junto al Danubio, permiten afirmar que
durante la edad de piedra, hace 7.500 años, los habitantes construían el suelo de susviviendas uniendo tierra caliza, arena, grava y agua. Esta mezcla puede ser considerada
como un hormigón rudimentario.
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Historia del hormigón
Concreto 1 4
Los egipcios por su parte, utilizaron como aglomerante, yeso cocido. Excavacionespermiten establecer que hace 4.500 años, los constructores de la pirámide de Cheops,
utilizaron hormigones primitivos.
Los griegos, hace más de 2.300 años, utilizaron como aglomerante, tierra volcánica que
extrajeron de la isla de Santorín. También existen indicios para decir que utilizaron
caliza calcinada que mezclaron con arcilla cocida y agua.
El pueblo romano también usó hormigón en sus construcciones, para lo cual utilizaron calcomo aglomerante. Se puede mencionar la construcción del alcantarillado de Roma, hace
2.300 años. Ellos elaboraban sus fábricas (opus caementicium) con una mezcla de
guijarros (caementa) y aglomerante de cal y puzolana. La palabra pasó de la piedra al
aglomerante. De ahí “cemento”
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Historia del hormigón
Concreto 1 5
Posteriormente, hacia el año 200 antes de Cristo, se produjo un significativo avance en la
optimización de los aglomerantes para construcción: el cemento Romano. Desde un lugar
cercano al Vesubio obtuvieron la Puzolana, constituida básicamente por sílice. Este
material mezclado con cal y agua permite conformar un aglomerante hidráulico, (dicho de
una cal o de un cemento que se endurece en contacto con el agua).
El teatro de Pompeya (55 años a.C.)Coliseo Romano - Exteriores (70 d.C.)
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Historia del hormigón
Concreto 1 6
Con la caída del imperio romano declinó el uso del hormigón y muchos de losconocimientos desarrollados desaparecieron completamente. La técnica comenzó a ser
recobrada en Inglaterra y se tienen evidencias que hacia el año 700 d.C.
En Latinoamérica, hay muestras de desarrollo de materiales cementantes y
estructuras imponentes como las ciudades construidas por los Mayas y los Aztecas enMéxico, Machu Pichu en el Perú, entre otras.
Palenque, Chiapas, México
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Cemento Portland
Concreto 1 7
El 21 de octubre de 1824 Joseph Aspdin un constructor de Leeds (Inglaterra), calcinó enun horno una mezcla de tres partes de piedra caliza por una de arcilla, la cual molió y
pulverizó y consiguió la patente para producir el primer cemento Portland; así llamado
porque la coloración del mismo le recordaba al inventor, el color grisáceo de las rocas de
la isla de Portland. La patente solo nombraba los ingredientes básicos, sin entrar en
detalles de fabricación.
El proceso de producción de cemento fue mejorado por Isaac Johnson en 1845 cuando
logró con éxito fabricar este producto quemando una mezcla de caliza y arcilla hasta la
formación del Clinker, el cual después fue pulverizado obteniendo un compuesto
fuertemente cementante. Johnson encontró que la temperatura de calcinación debía
elevarse hasta el máximo que pudiera lograrse con métodos de ese tiempo y describió
sus experimentos más explícitamente que Aspdin.
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Concreto 1 8
En 1861, el Ingeniero francés Coignet estableció normas para fabricar bóvedas, vigas,
tubos, etc., con este novedoso material y presentó, asociado con Monier, algunos
ejemplares en la exposición del año 1867. En este mismo año, Monier obtuvo sus
primeras patentes para hacer estos elementos.
La primera referencia bibliográfica del uso de hormigón armado aparece en 1830 en una
publicación titulada "Enciclopedia de la arquitectura de casas de campo, granjas y
aldeas"
1903 en la ciudad de Hamburgo, Alemania, revolucionó el desarrollo de la industria delhormigón y de la construcción, cuando el Ingeniero Juergen Hinrich Magens, hizo
transportar el primer metro cúbico de hormigón, producido en una planta mezcladora
estacionaria, en un vehículo especial tirado por caballos hacia una obra distante 11 Km.
El inventor llamó al producto: hormigón transportado y recibió el registro de la patente,
por parte de la oficina alemana de patentes.
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Concreto 1 9
Por último en 1906, Magens descubrió que el hormigón fresco, enfriado vibrado,
permite un transporte más largo; y ese fue su invento más importante. El inventor
consiguió por sus descubrimientos tres patentes, la última de ellas en enero 6 de
1907.
En la década de 1940 se desarrolla el hormigón pretensado impulsado por la aguda
escasez de acero en Europa, al finalizar la guerra y comenzar la reconstrucción.
Es Eugene Freyssinet, nacido en Corneze, Francia en 1879 quien impulsa este avance
desde los primeros años del siglo, experiencias que no pudieron fructificar por la faltade aceros de alta resistencia y hormigones de alta calidad.
En 1928 registró su primera patente y estableció su teoría de hormigón pretensado. El
título de su publicación fue "Una revolución en el arte de construir".
En el año 1951 se levanta un puente pretensado en los Estados Unidos y En 1952 se
crea la F.I.P. (Federación Internacional del Pretensado), en Cambridge, para difundir la
técnica del pretensado.
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CODIGOS Y REGLAMENTOS
Concreto 1 10
En Costa Rica los reglamentos de construcción hacen referencia al uso yacatamiento de las normas y criterios plasmados en los diferentes códigos
técnicos en materia de diseño y construcción de obras.
•Primer Código Sísmico 1974, al mismo tiempo se crea la Comisión
Permanente de Estudio y Revisión del Código Sísmico, creado por el CFIA.
•En 1986 se publica en segundo Código Sísmico de Costa Rica.
•En 2002 se publica en tercer Código Sísmico de Costa Rica.
•En 2010 la ultima versión.
Capitulo 8“Requisitos para
concretoestructural”
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Concreto 1 11
CODIGOS Y REGLAMENTOS
•Código de Cimentaciones
• ACI-318 (referencia nuestro Código Sísmico)
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Concreto 1 12
Algunos apuntes de sismicidad:
Tradicionalmente buscamos diseñar y construir edificios que sean
capaces de soportar sismos de variada magnitud e intensidad.
Nivel dePeligrosidad
• Bajo
• Moderado
• Elevado
Zona Sísmica
• 0-1
• 2
• 3-4
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Intensidad - Magnitud
Concreto 1 13
• Escala Mercalli
• Valores 1-12
• Efecto visual de laspersonas (daños)
Intensidad: es la
medida de los efectos delsismo en un área
determinada
• Medida de su tamaño
• Mide – Escala Richter
• Ecuación que relaciona la
distancia y amplitud de lasondas
Magnitud
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Concreto
Concreto 1 14
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Ventajas de hormigón
• Es una material con aceptación universal, por la disponibilidad delos materiales que lo componen.
• Tiene una adaptabilidad de conseguir diversas formasarquitectónicas.
• Tiene la característica de conseguir ductilidad.
•Posee alto grado de durabilidad.
• Posee alta resistencia al fuego. (Resistencia de 1 a 3 horas)
• Tiene la factibilidad de lograr diafragmas de rigidez horizontal.(Rigidez: Capacidad que tiene una estructura para oponerse a ladeformación de una fuerza o sistema de fuerzas)
•
Capacidad resistente a los esfuerzos de compresión, flexión, corte ytracción.
• La ventaja que tiene el concreto es que requiere de muy pocomantenimiento (pero es necesario)
Concreto 1 15
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Desventajas de hormigón
• Resistencia a la tracción baja - muy frágil, debe serreforzado con acero para llevar a los esfuerzos detracción.
• Baja ductilidad.
•
Inestabilidad de volumen - retracción y fluencia.• Baja relación resistencia-peso.
• Peso de los elementos que se requieren en lasedificaciones por su gran altura.
•
La adaptabilidad al logro de formas diversas ha traídocomo consecuencia configuraciones arquitectónicasmuy modernas e impactantes pero con deficientecomportamiento sísmico.
Concreto 1 16
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Componentes del Concreto
Concreto 1 17
• Cemento
• Cementantes
• Aditivos químicos
• Agregados finos y gruesos
• Fibras sintéticas o de acero
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RAZON PRINCIPAL PARA EL USO DE
AGREGADOS EN CONCRETO
• Economía; mayor volumen (75%) a bajo costo.
• Reduce la contracción; por el efecto de la hidratacióntardía del cemento en el concreto.
• Resistencia mecánica; la suficiente para soportar
cargas.• Durabilidad; en algunas aplicaciones se requieren de
calidad adecuada.
• Siendo inertes: su comportamiento es estable y se
obtiene mayor densidad en el concreto.• Clasificación; tamaño máximo adecuado y graduación
combinada.
Concreto 1 18
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Mezclado
Concreto 1 19
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Concreto 1 20
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Elaboración del Concreto
Concreto 1 21
Reunir especificaciones y requerimientos del
proyecto.
Uso correcto de los materiales.
Uso de materiales no contaminados.Cantidades correctas de los materiales.
Tiempo de mezclado y correcto.
Entrega y recepción de acuerdo a lo indicado.
Manejo, colocación y acabado del concreto
Curado del concreto.
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Importante
Concreto 1 22
Determinar con anticipación:
• Precio
• ¿Qué esta incluido en el precio?
• ¿Cómo debemos ordenar el concreto?
• ¿Cuándo debe arribar el concreto a la obra?
• ¿Cómo manejar las múltiples adiciones de aditivos
y/o fibras?
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Regla de Oro
Concreto 1 23
Obra y Planta, lo más cercano
Concreto trabajable y listo para su colocación
Acabado y curado
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Mezclado Artesanal
Concreto 1 24
Se utiliza 100% de mano de obra y herramientas manuales con palas.
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Mezclado Mecánico Manual
Se requiere Mano de Obra para iniciar y detener
la carga y la revoltura de los insumos en las ollas
revolvedoras estacionarias, que pueden hacer
mezclas desde 1/2, 1 o 2 sacos de cemento.
Concreto 1 25
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Mezcladoras Semiatomáticas
Se utiliza Mano de Obra para iniciar la carga y la
mezcla de los materiales y el equipo se detiene
mediante un control ya sea por tiempo o por
volumen.
Concreto 1 26
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Mezclados Automáticos
Concreto 1 27
El mezclado de losmateriales no debe sermenos de un minuto por
metro cubico.
Para mezcladoras de grancapacidad, un minuto mas15 segundos para un metro
cubico.
Mezcladoras de altavelocidad de mezclado,
previa verificación y
recomendación delfabricante.
Asegurar la integración delos materiales. (agua,cemento, agredados,
aditivos y demascomponentes)
M E Z C L A S
A U T O M Á T I C A S
Son en los que la carga y revoltura de los materiales se inicia
y detiene mediante controles eléctricos previamente calibrados.
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Mezclado de Transito
Recomendaciones:
• Se encuentre visible en el camión la capacidad de volumen,mezclado y velocidad de rotación de la olla, aspas o paletas.
• Cuando el concreto este parcialmente mezclado, su volumenno debe de exceder el 63% del volumen total de la unidad.
• Cuando el concreto es agitado únicamente en la unidad, suvolumen no debe de exceder del 80% del volumen total de launidad.
Concreto 1 28
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Mezcladores de Alta Energía
Estas primero mezclan el cemento y el agua para
formar una lechada por medio de aspas
rotatorias de alta velocidad. Enseguida se agrega
la lechada a los agregados.
Concreto 1 29
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Secuencia de carga
Concreto 1 30
1. Adición parcial de agua de mezclado yagregados.
2. Adición de aditivo o aditivos.
3. Adición de cemento y cementantes.
4. Mezclado el suficiente hasta lograr integrar todos
los ingredientes.
5. Si usamos silcafume (humo de silice),
incrementar el tiempo de mesclado hasta
verificar la integración del material.
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Dosimovil
Concreto 1 31
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Objetivo del mezclado del concreto
• Que reúna lo especificado o lo requerido en elproyecto.
• Uso y correcto de los materiales, tal como se
indica en la especificación.• Manejo adecuado de los materiales, libre de
contaminación.
• Mezclado adecuado de los materiales.
• Entrega del concreto durante el tiempo requeridoy/o especificado.
Concreto 1 32
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Retemplado: Es la adición de agua o aditivo
químico a la mezcla y remezclar el concreto o
mortero el tiempo suficiente hasta recuperar su
Trabajabilidad y esté ya en condiciones de sercolocado en sitio, tal como se indica en la
norma, reglamento o especificación.
Concreto 1 33
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Regla de Oro
El arribo de las primeras unidades no es signo de
estar preparados para la colocación del
concreto.
Concreto 1 34
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Concreto mezclado en planta
Concreto 1 35
Las mezcladoras deben ser operadas dentro de los parámetros del fabricante(capacidad y velocidad)
El tiempo de mezclado debe ser medido en el momento que los materiales estánsiendo mezclados.
Tiempo de mezclado 1min: cuando no se hacen pruebas de uniformidad, capacidad1m3 o menos y revenimiento mayor de 5cm.
Para mayores capacidades: 15 mas por m3.
Se debe hacer pruebas de uniformidad a concreto con revenimiento inferior a 5cm
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Concreto mezclado parcialmente en planta
Concreto 1 36
Esta operación se inicia en mezcladora estacionaria y se finaliza encamión mezclador
Velocidad de mezclado en el camión: 1a r/min o 12 r/min, pararevoluciones adicionales se recomienda de 2 a 6 r/min.
Importante realizar pruebas de uniformidad.
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Concreto mezclado en camión
Concreto 1 37
Se requiere:
70 a 100 revoluciones parasu mezclado.
De 10 r/min a 12 r/min
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Mezclado
• La velocidad de agitación normalmente es de2 a 8 r.p.m. y la velocidad de mezclado oscilanormalmente entre 10 y 18 r.p.m.
• Descargar después de las 300 revoluciones(mínimo).
• No sobre cargar el equipo, se recomienda enun 63%.
• La aceptación del concreto es hasta los 90minutos.
Concreto 1 38
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Transportación y colocación del concreto
Concreto 1 39
Al transportar y colocar concreto, evite:1. Retrasos
2. Segregados
3. Desperdicio
Transportación:
El método usado para transportar el concreto depende de
cuál es el menor costo y el más fácil para el tamaño de la
obra.
1.Camión de concreto mezclador
2.Bomba de concreto
3. Grúa
4. Botes, carretillos
Siempre el transporte del concreto
debe ser en cantidades pequeñas
para reducir la segregación
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ColocaciónColocar el concreto en terrenos sanos y estables,
rocosos bien compactados y nivelados o
cualquier material lo suficientemente bien
compactado y nivelado.
Humedecer la base, superficie o sub-base y remover
cualquier cantidad de agua acumulada o encharcada.
Remover todos los escombros de la superficie o base,
los de dentro o sobre la cimbra.
Concreto 1 40
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Colocación
Remover cualquier basura, pintura, aceite, grasa
u otras sustancias extrañas que estén presentes
en el acero de refuerzo.
Remover óxido o moho suelto o cualquier
escama por efecto de corte del acero de
refuerzo.
Retocar cualquier daño de la cubierta epoxica del
acero de refuerzo (cuando es dañado).
Concreto 1 41
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Colocación
Concreto 1 42
Sujetar de forma adecuada el acero de
refuerzo en su lugar correcto, con el fin de que
quede oculto por el concreto tal como se
indica en planos.Esto evita que se sumerja o flote al colocar el
concreto.
Asegúrese de que la cimbra(formaleta) esté
limpia, sujeta y apoyada en forma apropiada y
segura.
No rociar, gotear, salpicar o cualquier otra cosa
con el material desmoldante sobre el acero de
refuerzo.
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Colocación
Concreto 1 43
Preparar en forma apropiada las juntas de
construcción
Humedecer las superficies de las juntas y
remover cualquier encharcamiento de agua
Tener siempre un equipo de respaldo a la
mano.
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Importante
Tener siempre una cuadrilla extra para el trabajo
o tarea a asignar para cualquier emergencia.
Estar siempre preparado para una emergencia
de lluvia signar para cualquier emergencia.
Concreto 1 44
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Tiempo de Fraguado
Concreto 1 45
La aceptación del concreto es hasta los 90 minutos.
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Concreto 1 46
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Tipos de hormigón
• Hormigón ordinario: También se suele referir a él denominándolo simplemente hormigón. Es elmaterial obtenido al mezclar cemento portland, agua y áridos de varios tamaños, superiores einferiores a 5 mm.
• Hormigón en masa: Es el hormigón que no contiene en su interior armaduras de acero. Este hormigónsolo es apto para resistir esfuerzos de compresión.
• Hormigón armado: Es el hormigón que en su interior tiene armaduras de acero, debidamentecalculadas y situadas. Este hormigón es apto para resistir esfuerzos de compresión y tracción. Losesfuerzos de tracción los resisten las armaduras de acero. Es el hormigón más habitual.
• Hormigón pretensando: Es el hormigón que tiene en su interior una armadura de acero especialsometida a tracción. Puede ser pre-tensado si la armadura se ha tensado antes de colocar el hormigónfresco o post-tensado si la armadura se tensa cuando el hormigón ha adquirido su resistencia
47Concreto 1
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Tipos de hormigón
• Mortero: Es una mezcla de cemento, agua y arena (árido fino), es decir, unhormigón normal sin árido grueso.
• Hormigón ciclópeo: Es el hormigón que tiene embebidos en su interior grandespiedras de dimensión no inferior a 30 cm.
•Hormigón sin finos: Es aquel que sólo tiene árido grueso, es decir, no tiene arena(árido menor de 5 mm).
• Hormigón aireado o celular: Se obtiene incorporando a la mezcla aire u otrosgases derivados de reacciones químicas, resultando un hormigón baja densidad.
•
Hormigón de alta densidad: Fabricados con áridos de densidades superiores a loshabituales (normalmente barita, magnetita, hematita...) El hormigón pesado seutiliza para blindar estructuras y proteger frente a la radiación.
Concreto 1 48
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Aplicaciones del hormigón en la actualidad
Concreto 1 49
El concreto es un material que pose como principal característica la resistencia
ante esfuerzos de compresión, de todas formas su resistencia ante la traccióncomo al corte son muy bajas, es por esto se lo usa sólo en circunstancias donde los
riesgos de fallo por tracción o cortes sean casi nulos. Para superar esta deficiencia
se introducen en el concreto barra hechas de acero, haciendo así que el esfuerzo
de tracción descanse en estas barras.
Es habitual, a la vez, emplear barras de acero en elementos o áreas netamente
comprimidas, como en los pilares, ya que, en definitiva, los intentos de compensarlas desventajas del concreto dieron lugar al desarrollo de una nueva técnica: el
hormigón armado.
Los expertos investigaron también, cuán conveniente era introducir tensiones en el
acero de forma deliberada, desarrollándose así las técnicas del hormigón
postensado y el hormigón pretensazo.
Aquí el concreto resulta comprimido de forma previa y por eso las tracciones quesurgirán para poder resistir las tracciones externas se vuelven decompresiones de
las partes que estaban previamente comprimidas, brindándonos así muchas
ventajas.
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ASTM C 31
Concreto 1 50
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ASTM C 31
Concreto 1 51
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Concreto 1 52
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Pruebas a compresión