Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil en Obras Civiles “DISEÑO DE HORMIGONES FAST TRACK GRADO HF 4,2 A EDADES DE 3 Y 7 DÍAS CON INCORPORACIÓN DE ADITIVO PLASTIFICANTE” Tesis para optar al título de: Ingeniero Civil en Obras Civiles. Profesor Patrocinante: Sr. José Arrey Díaz. Constructor Civil, Especialidad Hormigones. Experto en Prevención de Riesgos Ocupacionales. JUAN IGNACIO FERNÁNDEZ SANZANA VALDIVIA - CHILE 2010
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Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil en Obras Civiles
“DISEÑO DE HORMIGONES FAST TRACK GRADO HF 4,2
A EDADES DE 3 Y 7 DÍAS CON INCORPORACIÓN
DE ADITIVO PLASTIFICANTE”
Tesis para optar al título de: Ingeniero Civil en Obras Civiles.
Profesor Patrocinante: Sr. José Arrey Díaz. Constructor Civil, Especialidad Hormigones. Experto en Prevención de Riesgos Ocupacionales.
JUAN IGNACIO FERNÁNDEZ SANZANA
VALDIVIA - CHILE 2010
Eugenio
Línea
Dedicada a…
Mis padres, Nelson y Angélica, por estar ahí siempre, en todo momento, pase lo que
pase. Ya que con su apoyo y comprensión incondicional que me han brindado en mi vida, pude
obtener este logro, puesto que sin el nada de esto hubiese sido posible de realizar.
AGRADECIMIENTOS:
A mi profesor patrocinante Sr. José Arrey Díaz por apoyarme y guiarme en este trabajo.
Al personal del LEMCO por su buena disposición en ayudarme en todo lo que respecta a trabajo de laboratorio.
Al Sr. Alex Silva, jefe zona sur de productos Sika, por el facilitamiento del aditivo plastificante Sika Plastimix 300.
Al Sr. Luis Collarte, director del instituto de Obras Civiles, quién canalizó apoyo económico con cementos
Polpaico.
A mis compañeros de carrera, Mario Hoehmann y Jonathan Nannig, quienes me ayudaron a realizar distintas
etapas de mi tesis.
RESUMEN
Debido a los serios problemas que originan las reparaciones de pavimentos urbanos que se ejecutan actualmente
en la ciudad de Valdivia, es que se desarrolló este trabajo. El propósito de esta investigación es reducir los tiempos de
entrega de estas obras diseñando mezclas que permitan fabricar de forma artesanal e independiente hormigones Fast
Track de resistencias a la flexotracción de 4,2 MPa o de resistencias iguales o superiores al 75% de 4,2 MPa para las edades
de 3 y 7 días respectivamente.
Lo que se hizo para lograr esto fue diseñar hormigones con distintos tipos de cementos y con distintas dosis de
aditivo plastificante a base de un hormigón patrón dosificado según el método de dosificación para pavimentos que utiliza
el Laboratorio Nacional de Vialidad. A estos hormigones se les realizaban mediciones de docilidad, densidad y resistencia
para poder compararlos y establecer las dosificaciones más apropiadas, de esta forma se determinaban las dosis de aditivo
plastificante y las dosificaciones de los materiales componentes necesarios para poder obtener el hormigón Fast Track
requerido.
De los resultados obtenidos se tiene que el diseño elegido para confeccionar las mezclas de hormigón consta de
una dosis de 0,625% de aditivo plastificante Sika Plastimix 300. Los cementos empleados son de clasificación Portland
Puzolánico Grado Alta Resistencia para los hormigones de 3 días de edad y Puzolánico Grado Corriente para los de 7 días
de edad y su dosis es de 439kg/m3 de hormigón con una razón de agua/cemento de 0,41. Con respecto a la docilidad, el
asentamiento de cono de los hormigones es de aproximadamente 18-19 cm. Y en relación a los áridos, estos deben cumplir
con los requisitos que establece la norma NCh 163 y su dosificación debe ser determinada por el método “Faury-Joisel”.
SUMMARY
“DESIGN OF FAST TRACK CONCRETE GRADE HF 4,2 TO AGES 3 AND 7 DAYS WITH INCORPORATION THE
PLASTICIZER ADDITIVE”.
Because of the serious problems caused by repairs of urban pavements currently running in the city of Valdivia, it
was the reason why this work was developed. The purpose of this research is to reduce delivery times of these constructions
designing mixtures to allow craft and independent concretes Fast Track of resistances of 4,2 MPa flexo-traction or
resistance equal to or greater than 75% of 4,2 MPa for ages of 3 and 7 days respectively.
What we did to achieve this it was to design concretes with different types of cements and different doses of
plasticizer additives based on a standard concrete dosage according to the dosage method for pavements using in the
National Highway Laboratory. These concretes were performed with measurements of docility, density and strength to
comparison and establish the appropriate dosages, so doses were determinated plasticizer additives and the dosages of the
component materials necessaries to obtain the required concrete Fast Track.
From the results we find that the chosen design to make the concrete mixtures consisting of a dose of 0,625% of
plasticizer additive Sika Plastimix 300. The cements used are classification Portland Pozzolanic Grade High Strength
concrete for 3 days of age and Pozzolanic Grade Current for 7 days old, its dose is the 439 kg/m3 of concrete with a rate of
water/cement of 0,41. In relation to the docility, the cone settlement of concrete is about 18-19 cm. About to the aggregate,
they must fulfill with the requirements of the standard NCh 163 and its dose must be determined by the method "Faury-
Joisel."
ÍNDICE
ÍNDICE TEMÁTICO
Contenido Página
CAPÍTULO I
“INTRODUCCIÓN” 1
1.1 Presentación del problema 1
1.2 Objetivos 3
1.2.1 Objetivo general 3
1.2.2 Objetivos específicos 3
1.3 Metodología 4
1.4 Evaluación general del proyecto 5
CAPÍTULO II
“HORMIGÓN FAST TRACK” 6
2.1 Generalidades 6
2.2 Componentes del hormigón Fast Track 7
2.2.1 Cemento 7
2.2.2 Agregados pétreos 8
2.2.3 Agua 9
2.2.4 Aditivos plastificantes 10
2.2.4.1 Generalidades 10
2.2.4.2 Mecanismo de acción 11
2.2.4.3 Efectos y usos 13
2.2.4.4 Aditivo Sika Plastimix 300 14
2.3 Consideraciones para el diseño 15
2.3.1 Resistencia de habilitación al tránsito 15
2.3.2 Tiempo máximo de habilitación al tránsito 15
2.3.3 Dosificación de los hormigones 15
2.4 Curado y protecciones 16
2.5 Puesta en servicio 17
2.5.1 Control de resistencia 18
2.6 Conclusiones prácticas 19
CAPÍTULO III
“DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL” 20
3.1 Generalidades 20
3.2 Descripción de los materiales 21
3.2.1 Áridos 21
3.2.1.1 Granulometría 21
3.2.1.2 Material fino menor a 0,080 mm 22
3.2.1.3 Impurezas orgánicas 23
3.2.1.4 Desgaste de las gravas 23
3.2.1.5 Densidad real y neta y absorción de agua 23
3.2.1.6 Densidad aparente 24
3.2.1.7 Determinación de huecos 24
3.2.2 Cemento 24
3.2.3 Agua 25
3.2.4 Aditivo 25
3.3 Dosificación del hormigón patrón 26
3.3.1 Generalidades 26
3.3.2 Razón A/C 26
3.3.3 Dosis de cemento 26
3.3.4 Agua de amasado 27
3.3.5 Compacidad 28
3.3.6 Proporciones de los sólidos en la mezcla 28
3.3.6.1 Proporción del cemento 29
3.3.6.2 Proporción de los áridos 29
3.3.7 Cantidad de áridos 31
3.3.8 Agua de absorción y agua total 32
3.3.9 Resumen de la dosificación 32
3.4 Confección de los hormigones de prueba 33
3.4.1 Generalidades 33
3.4.2 Identificación de los hormigones realizados 33
3.4.3 Dosificación de las amasadas 34
3.4.4 Corrección por humedad delas dosificaciones 35
3.4.5 Mezclado 37
3.4.6 Confección y curado de probetas 39
3.4.6.1 Moldeado de probetas 39
3.4.6.2 Curado 41
CAPÍTULO IV
“ENSAYOS Y RESULTADOS” 43
4.1 Ensayo de docilidad 43
4.1.1 Aparatos 43
4.1.2 Procedimiento 44
4.1.3 Resultados 46
4.2 Ensayo de tracción por flexión 47
4.2.1 Aparatos 47
4.2.2 Procedimiento 48
4.2.3 Expresión de resultados 51
4.2.4 Resultados 53
CAPÍTULO V
“ANÁLISIS DE RESULTADOS” 55
5.1 Docilidad 55
5.2 Densidad 58
5.3 Resistencia a la tracción por flexión 62
5.4 Análisis estadístico 66
5.4.1 Resistencia v/s edad 66
5.4.2 Resistencia v/s densidad 70
5.4.3 Resistencia v/s Aditivo 72
5.4.4 Resistencia v/s docilidad 74
5.4.5 Resistencia v/s cemento 76
5.4.6 Docilidad v/s aditivo 78
5.4.7 Resumen 80
CAPÍTULO VI
“CONCLUSIONES” 81
BIBLIOGRAFÍA 83
ÍNDICE DE FIGURAS
Contenido Página
CAPÍTULO II
“HORMIGÓN FAST TRACK”
Figura nº1: Acción del plastificante en una defloculación y dispersión de las partículas de cemento. 11
Figura nº2: Repulsión entre las partículas de cemento por la ionización producida por los lignosulfonatos. 12
Figura nº3: Liberación del agua atrapada en los flóculos de los granos de cemento por la acción de gluconatos. 12
CAPÍTULO III
“DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL”
Figura nº4: Áridos utilizados. 21
Figura nº5: Sacos de cemento de Polpaico Especial y Polpaico 400. 25
Figura nº6: Aditivo Sika Plastimix 300. 25
Figura nº7: Pesaje de los materiales. 37
Figura nº8: Betonera empleada previamente humedecida. 37
Figura nº9: Mezclado de los materiales. 38
Figura nº10: Adición del aditivo plastificante a la mezcla. 38
Figura nº11: Colocación del hormigón en los moldes. 39
Figura nº12: Compactación por vibrado interno. 40
Figura nº13: Acabado del enrase con llana. 40
Figura nº14: Curado inicial de las probetas. 41
Figura nº15: Probetas desmoldadas. 41
Figura nº16: Probetas en la piscina de curado. 42
CAPÍTULO IV
“ENSAYOS Y RESULTADOS”
Figura nº17: Aparatos del ensayo de docilidad. 44
Figura nº18: Llenado del Cono de Abrams. 45
Figura nº19: Levantamiento del Cono de Abrams. 45
Figura nº20: Medición del asentamiento del Cono de Abrams. 46
Figura nº21: Prensa para ensayo de tracción por flexión. 47
Figura nº22: Dispositivos de contacto con la probeta. 48
Figura nº23: Dimensiones de las probetas. 48
Figura nº24: Identificación de los tercios de una probeta. 49
Figura nº25: Probeta ensayada a la flexotracción. 49
Figura nº26: Probeta fracturada en el tercio central. 50
Figura nº27: Dimensiones de las probetas en la sección de rotura. 50
CAPÍTULO V
“ANÁLISIS DE RESULTADOS”
Figura nº28: Regla de decisión para aceptar o rechazar la hipótesis nula. 68
ÍNDICE DE TABLAS
Contenido Página
CAPÍTULO III
“DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL”
Tabla nº1: Granulometría de los áridos. 22
Tabla nº2: Material fino menor a 0,080mm. 22
Tabla nº3: Desgaste de las gravas. 23
Tabla nº4: Densidades real y neta y absorción de agua. 23
Tabla nº 5: Densidad aparente. 24
Tabla nº6: Porcentaje de huecos de los áridos. 24
Tabla nº7: Resistencia v/s razón agua/cemento. 27
Tabla nº8: Valores del coeficiente E. 27
Tabla nº9: Aire ocluido según tamaño máximo nominal. 28
Tabla nº10: Resumen dosificación hormigón patrón. 32
Tabla nº11: Identificación de los Hormigones realizados. 33
Tabla nº12: Dosificación patrón para 71,6 lt de hormigón. 34
Tabla nº13: Cantidad de aditivo utilizada. 34
Tabla nº14: Programación de las amasadas. 35
Tabla nº15: Correcciones por humedad correspondientes a las series. 36
Tabla nº16: Resumen de las dosificaciones corregidas por humedad. 36
CAPÍTULO IV
“ENSAYOS Y RESULTADOS”
Tabla nº17: Resultados del ensayo de docilidad. 46
Tabla nº18: Corrección de la carga máxima “P”. 51
Tabla nº19: Resultados de las probetas ensayadas a los 3 días de edad. 53
Tabla nº20: Resultados de las probetas ensayadas a los 7 días de edad. 54
CAPÍTULO V
“ANÁLISIS DE RESULTADOS”
Tabla nº21: Asentamiento de cono de los hormigones según el tipo de cemento y dosis de aditivo. 55
Tabla nº22: Aumento entre los asentamientos de los hormigones hechos con cemento Corriente y Alta Resistencia. 57
Tabla nº23: Densidades de los hormigones según la edad, tipo de cemento y dosis de aditivo. 58
Tabla nº24: Aumento de las densidades de los hormigones según la dosis de aditivo aplicada. 59
Tabla nº25: Aumento entre las densidades de los hormigones de 3 y 7 días. 60
Tabla nº26: Aumento entre las densidades de los hormigones hechos con cemento Corriente y Alta Resistencia. 61
Tabla nº27: Resistencias de los hormigones según la edad, tipo de cemento y dosis de aditivo. 62
Tabla nº28: Aumento de las resistencias de los hormigones según la dosis de aditivo aplicada. 63
Tabla nº29: Aumento entre las resistencias de 3 y 7 días. 64
Tabla nº30: Aumento entre las resistencias de los hormigones hechos con cemento Corriente y Alta Resistencia. 65
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Contenido Página
CAPÍTULO II
“HORMIGÓN FAST TRACK”
Gráfico nº1: Efecto de la finura del cemento sobre la resistencia del hormigón. 8
Gráfico nº2: Distribución granulométrica con aumento de material entre la malla 3/8” y la Nº9. 9
CAPÍTULO III
“DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL”
Gráfico nº3: Determinación de las proporciones de los áridos. 30
CAPÍTULO V
“ANÁLISIS DE RESULTADOS”
Gráfico nº4: Asentamiento de cono v/s dosis de aditivo. 55
Gráfico nº5: Aumento promedio del asentamiento v/s dosis de aditivo. 56
Gráfico nº6: Comparación de los asentamientos de los hormigones fabricados con cemento Corriente y Alta Resistencia. 57
Gráfico nº7: Densidades v/s dosis de aditivo. 58
Gráfico nº8: Aumento promedio de las densidades v/s dosis de aditivo. 59
Gráfico nº9: Comparación de las densidades de los hormigones de 3 días con la de 7 días. 60
Gráfico nº10: Comparación de las densidades de los hormigones fabricados con cemento Corriente y Alta Resistencia. 61
Gráfico nº11: Resistencias v/s dosis de aditivo. 62
Gráfico nº12: Aumento promedio de resistencia v/s dosis de aditivo. 63
Gráfico nº13: Comparación de las resistencias de 3 días con la de 7 días. 64
Gráfico nº14: Comparación de las resistencias de los hormigones fabricados con cemento Corriente y Alta Resistencia. 65
Gráfico nº15: Aumento de la resistencia según los días. 67
Gráfico nº16: Resistencia vs densidad de los hormigones. 70
Gráfico nº17: Resistencia vs Aditivo Sika plastimix 300. 72
Gráfico nº18: Resistencia vs asentamiento de cono. 74
Gráfico nº19: Resistencia vs tipo de cemento. 76
Gráfico nº20: Asentamiento vs dosis de aditivo. 78
ÍNDICE DE ANEXOS
Contenido Página
ANEXO Nº1:
Ficha Técnica, Cemento Polpaico Especial. 86
ANEXO Nº2:
Ficha Técnica, Cemento Polpaico 400. 88
ANEXO Nº3:
Ficha Técnica, Aditivo Sika Plastimix 300. 90
ANEXO Nº4:
Ficha de Datos de Seguridad, Aditivo Sika Plastimix 300. 93
ANEXO Nº5:
Dosificación, Método Faury-Joisel (FJ). 99
ANEXO Nº6:
Dimensiones de las Probetas. 111
ANEXO Nº7:
Resumen de los Resultados de las Probetas. 114
ANEXO Nº8:
Tablas de Distribución Normal y t de Student. 116
1
CAPÍTULO I
“INTRODUCCIÓN”
1.1 PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA
La problemática surge a raíz de los serios problemas que originan las reparaciones de pavimentos urbanos que se
ejecutan actualmente en la ciudad de Valdivia, causando grandes demoras en los tiempos de desplazamientos de
automovilistas, como también congestiones vehiculares, desvíos de tránsito, mayores costos de operación de los usuarios,
mayor impacto ambiental, problemas de seguridad, etc.
El propósito de esta investigación es reducir los tiempos de entrega de las reparaciones de secciones de losa de los
pavimentos urbanos, diseñando mezclas que permitan fabricar hormigones Fast Track para que de este modo se puedan
agilizar las faenas de reparación que se ejecutan en zonas de gran impacto vial.
El hormigón Fast Track, más conocido en Chile como hormigón para pavimento de tránsito rápido, es un
hormigón de alta resistencia inicial que para obtenerlo se necesitan altas cantidades de cemento, uso de aditivos y un buen
curado para acelerar su resistencia, y que surge de la necesidad de entregar al uso público reparaciones o reconstrucciones
de calzadas en el menor plazo posible con el fin de apresurar los trabajos constructivos de los pavimentos rígidos (CTH,
2007).
La fabricación de estos hormigones está condicionada a empresas de premezclado, las cuales ocupan sus propios
métodos de dosificación y diseño que no son de conocimiento general, por lo que su obtención queda limitada
necesariamente a disponer de este recurso, ya que como las empresas entregan los hormigones listos y preparados no se
saben sus dosificaciones y procedimientos para poder fabricarlos de manera independiente.
La idea de este trabajo es poder confeccionar hormigones Fast Track de forma artesanal de manera de establecer
un procedimiento o “receta” que permita hacerlos de manera independiente sin la necesidad de acudir a empresas de
premezclado. Eso sí, esta investigación no pretende crear un método de dosificación general para diseñar hormigones Fast
Track, si no que los procedimientos para fabricar uno de características especificas que satisfaga las necesidades que se
2
requieren cubrir, ya que además no hay métodos de dosificación establecidos que sean de uso general que permitan
diseñar hormigones de altas resistencias a edades tempranas. Todos los métodos de dosificación diseñan los hormigones
para los 28 o más días de edad.
Los hormigones Fast Track que se pretenden fabricar se requiere que cumplan con una resistencia a la
flexotracción de 4,2MPa para las edades de 3 y 7 días respectivamente. Para lograr obtener tales hormigones se empleará
aditivo plastificante, ya que estos son capaces de reducir el agua de amasado por lo que se obtienen hormigones más
resistentes, económicos y durables. El principal efecto que producen estos aditivos es su incidencia en el aumento de la
trabajabilidad del hormigón en su estado fresco. Este efecto puede traducirse en una reducción de la dosis de agua, si se
mantiene constante la docilidad o fluidez del hormigón, o en un aumento de su docilidad, si se mantiene constante la
dosis de agua del hormigón (Nilson, 2001).
El motivo por el cual se requiere que las resistencias de flexotracción de los hormigones sean de 4,2MPa se debe a
que el Serviu de Valdivia especifica el grado HF 4,2 para los hormigones de los pavimentos urbanos y especifica una
resistencia igual o superior al 75% de 4,2MPa para poner en servicio las reparaciones de calzadas. Con esta especificación
el diseño satisface las exigencias de resistencia que imparte el Serviu de Valdivia, logrando así ser aplicable para esta zona.
Además al lograr obtener estas resistencias para las edades de 3 y 7 días respectivamente, significa reducir ampliamente los
tiempos de entrega de las reparaciones ya que por lo general estas son a 28 días. Por otra parte, el diseño se desarrollará
con la utilización del aditivo plastificante Sika Plastimix 300 ya que pertenece a una marca de prestigio, es de fácil
obtención y económico, la idea es que el diseño sea conveniente y asequible.
Por todo lo dicho anteriormente es que se desarrollará como tema de tesis “Diseño de Hormigones Fast Track
grado HF 4,2 a edades de 3 y 7 días con Incorporación de Aditivo Plastificante”, de modo que el diseño proporcione las
dosificaciones y procedimientos necesarios para la confección de los hormigones, los cuales entreguen los mejores
resultados al realizarles los ensayos de tracción por flexión y docilidad y los análisis de sus propiedades como la resistencia,
trabajabilidad y densidad.
3
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar mezclas que permitan obtener, con la utilización de aditivo plastificante, hormigones Fast Track de
resistencias a la flexotracción de 4,2 MPa o de resistencias iguales o superiores al 75% de 4,2 MPa para las
edades de 3 y 7 días respectivamente.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Diseñar mezclas de hormigón con distintas dosis de aditivo plastificante y diferentes tipos de cementos.
Confeccionar mezclas de prueba registrando la docilidad.
Elaborar probetas de ensayo.
Ensayar las probetas determinando sus densidades y resistencias de flexotracción para 3 y 7 días de edad.
Procesar y analizar los resultados realizando tablas, gráficos y análisis estadísticos de docilidad, densidad y
resistencia para los distintos días de ensayo y diferentes tipos de cementos de los hormigones.
4
1.3 METODOLOGÍA
Los procedimientos que se aplicarán para llevar a cabo la investigación serán casi en su totalidad realizados en el
LEMCO. Como se puede ver se trata de una investigación que se basa en experimentos la cual para poder desarrollarla de
forma óptima se necesitan tener bien estructurados los pasos a seguir de tal forma que sea ordenada y metódica.
Los procedimientos principales a seguir serán: Lo primero, la recopilación bibliográfica de información
relacionada con el tema. Luego, al tener la información necesaria y estudiada, prosigue hacer los experimentos, que
consistirán en el diseño y confección de mezclas de prueba con distintas dosis de aditivo plastificante y distintos tipos de
cementos, para luego realizarles ensayos de docilidad y posteriormente elaborar probetas para ensayarlas y determinar sus
densidades y resistencias de flexotracción. Esto se realizará de acuerdo a lo que corresponde un procedimiento de
laboratorio, con los instrumentos y materiales que se especifican y los requerimientos necesarios para lograr con éxito la
experiencia, de modo que los ensayos sean confiables para que los resultados sean válidos. Para ello se ocuparán las
Normas Chilenas de hormigón como la NCh 1018.EOf77: “Hormigón – Preparación de mezclas de prueba en laboratorio”,
la NCh 1038 of.77: “Ensayo de tracción por flexión”, entre otras más que se usarán.
Posteriormente se obtendrán los resultados los cuales se procesarán y analizarán para luego sacar las
conclusiones. Pero antes de sacar las conclusiones se hará un estudio estadístico con los resultados para así tener mayor
información que permita respaldarlos.
5
1.4 EVALUACIÓN GENERAL DEL PROYECTO
Tener un diseño para poder confeccionar de manera independiente hormigones Fast Track de resistencias iguales
o superiores al 75% de 4,2 MPa para las edades de 3 y 7 días sería de gran utilidad ya que desaparecería la limitante de
tener que contar necesariamente con empresas de premezclado para poder obtenerlos. Además con las especificaciones
señaladas que tendrían los hormigones, se daría una solución a la problemática que surge a raíz de los serios problemas
que originan las reparaciones de pavimentos urbanos que se ejecutan actualmente en la cuidad de Valdivia como son las
grandes demoras en los tiempos de desplazamientos de automovilistas, congestiones vehiculares, desvíos de tránsito,
mayores costos de operación de los usuarios, mayor impacto ambiental, problemas de seguridad, etc.
Con la utilización del aditivo plastificante Sika Plastimix 300 para la elaboración de los hormigones, se
permitiría asegurar una trabajabilidad lo bastante buena como para realizar una colocación y consolidación apropiada
del material sin que este sea terminado con segregación dañina alguna. Ya que un problema común es que los
hormigones que se requiere que tengan altas resistencias iniciales sufran el problema de la colocación por ser pocos
dóciles, entonces lo que se quiere es que los hormigones cumplan con las resistencias requeridas en los tiempos señalados
pero sin sufrir los problemas de trabajabilidad para así asegurar que el hormigón se coloque de forma segura, impidiendo
que sucedan problemas de fisuramiento por espacios sin rellenar los cuales quedan con aire en el momento de la
colocación.
Por todo lo dicho anteriormente el desarrollo de este tema de tesis es completamente factible e interesante ya que
no hay un diseño establecido de conocimiento general en donde se detalle de forma clara y precisa las dosificaciones y
procedimientos a usar para fabricar hormigones Fast Track de resistencias iguales o superiores a 4,2 MPa para las edades
de 3 y 7 días. Además este diseño permitiría que los proyectistas optimizasen los tiempos de construcción al reducir los
tiempos de entrega de las reparaciones de secciones de losa de los pavimentos urbanos.
Por otra parte los costos asociados para la realización de esta investigación no representarían un problema debido
a que los materiales a utilizar son de fácil obtención y serían financiados por el Instituto de Obras Civiles, además estaría
la disponibilidad del LEMCO en donde se realizarían los ensayos y análisis correspondientes.
6
CAPÍTULO II
“HORMIGÓN FAST TRACK”
2.1 GENERALIDADES
El Hormigón Fast Track, más conocido en Chile como hormigón para pavimento de tránsito rápido, es un
hormigón de alta resistencia inicial lo que permite el desarrollo de las resistencias especificadas a edades tempranas, y que
surge de la necesidad de entregar al uso público, reparaciones o reconstrucciones de calzadas en el menor plazo posible
con el fin de agilizar las faenas constructivas de los pavimentos rígidos de gran impacto vial. Se aplica principalmente en
pavimentos de zonas urbanas y comerciales, también se emplea en la pavimentación de tramos carreteros y aeropuertos
donde existen similares requerimientos de una rápida puesta de servicio.
Debido fundamentalmente a la necesidad de mantener habilitado el tránsito en las principales avenidas, rutas y
autopistas, es que se han desarrollado técnicas de trabajo que permiten realizar la reparación y/o recapado de un
pavimento con hormigón en tiempos mínimos. La clave de estas técnicas es la realización de una adecuada programación
de tareas que minimizan los serios problemas que se producen para el tránsito cuando se está reparando o reconstruyendo
un pavimento. El Hormigón Fast Track constituye una tecnología adecuada para la rehabilitación del pavimento con una
reducida alteración del tráfico. Mediante el proporcionamiento apropiado del hormigón y técnicas de curado, es posible
obtener resistencias que permiten la puesta en servicio del pavimento en tiempos mínimos.
Con el hormigón Fast Track desaparece la desventaja sobre los largos plazos requeridos para el curado y
endurecimiento de los pavimentos de hormigón, frente a la rápida ejecución y apertura al tránsito del pavimento de
asfalto. En la actualidad, el hormigón Fast Track ha sido utilizado y probado en todos los tipos de pavimentos: aeropuertos,
carreteras y pavimentos urbanos. Se ha aplicado en diversos casos, sea en obras nuevas, reconstrucciones, reforzamientos
adherentes y no adherentes sobre pavimentos asfálticos, etc.
Los problemas que originan las reparaciones de pavimentos causan grandes demoras en los tiempos de
desplazamientos de automovilistas, como también congestiones vehiculares, desvíos de tránsito, mayores costos de
7
operación de los usuarios, mayor impacto ambiental, problemas de seguridad, etc. Con los hormigones Fast Track estos
problemas se aminoran en su gran mayoría.
Los Hormigones Fast Track pueden ser usados en donde se necesite:
Una rápida puesta en servicio.
Reparaciones o construcciones de calles o avenidas importantes en zonas de alto tránsito.
Encuentros de vías de alto tráfico.
Construcción y mantenimiento de pisos industriales.
Construcción y reparación de plataformas aéreas.
Reparación y construcción de rutas y autopistas carreteras.
También se pueden aplicar en otros rubros, distintos del vial, pero con la misma condición de una
rápida puesta en servicio, como son la reparación y construcción de instalaciones de servicio como
líneas de gas, fibras ópticas, agua, etc.
2.2 COMPONENTES DEL HORMIGÓN FAST TRACK
2.2.1 CEMENTO
El cemento que se utiliza generalmente corresponde a uno que logre altas resistencias iniciales, cuya finura varía
entre 4.000 y 6.000 (cm2/gr) de superficie especifica de Blaine. Un cemento más fino permite que este se hidrate más
rápidamente, ya que como las reacciones de hidratación se producen en la superficie de los granos, sucede que cuanto más
pequeños son éstos, es más rápido el desarrollo de la resistencia. Debido a que la velocidad de fraguado es mayor, se
produce también por este efecto una elevación de la temperatura del calor de hidratación, lo que es positivo desde el punto
de vista de obtener resistencias a temprana edad.
En el siguiente gráfico se puede observar que para una mayor finura de molienda del clinquer se obtiene
aumentos de resistencias notables a edades tempranas, pero con el tiempo los cementos de distintas finura tienen una
resistencia muy similar.
8
Gráfico nº1: Efecto de la finura del cemento sobre la resistencia del hormigón.
Fuente: Laboratorio Nacional de Vialidad, 1993.
Para esta experiencia se utilizarán dos tipos de cementos. Uno de clasificación “Puzolánico, Grado Corriente” y
otro de clasificación “Portland Puzolánico, Grado Alta Resistencia” (clasificación que hace la norma NCh 148.Of68). Los
cementos elegidos fueron: “Polpaico Especial” y “Polpaico 400”, que corresponden, respectivamente, a las clasificaciones
que se acaban de mencionar. De esta forma se empleará un cemento de resistencia inicial normal y otro de alta resistencia
inicial, de manera que se podrá comparar la influencia de éstos en la fabricación de hormigones Fast Track.
Las clasificaciones de los cementos que se utilizaran se eligieron también porque la mayoría de los cementos
comerciales fabricados en Chile para resistencias iniciales normales y de altas resistencias corresponden a estas
clasificaciones. Por lo que adquirir estos cementos no representa un problema.
2.2.2 AGREGADOS PÉTREOS
En general este tipo de hormigones no requiere la utilización de agregados “especiales” aunque es necesario que
estos estén suficientemente limpios, sean de buena cubicidad y posean una distribución granulométrica que asegure
curvas continuas dentro de los límites recomendados por los reglamentos.
De la experiencia del hormigón Fast Track en los Estados Unidos se infiere la importancia de los agregados de
granulometría continua, aplicando el criterio del agregado global, con un prototipo de uso granulométrico que contiene
un aumento del material que pasa entre la malla 3/8” y la Nº9 (ver gráfico nº2).
9
Gráfico nº2: Distribución granulométrica con aumento de material entre la malla 3/8” y la Nº9.
Fuente: Shelstone, 1998.
El incremento del árido intermedio mejora las siguientes características: reduce el requerimiento de agua de
mezcla e incrementa la resistencia al disminuir la cantidad de mortero necesaria para llenar los vacios, aumenta la
durabilidad al aumentar la compacidad y disminuye el desgaste en las mezcladoras y equipo.
Para el hormigón Fast Track pueden ser utilizados todos los agregados que cumplan con la norma, debiendo
tener especial cuidado en lo relativo a la granulometría del agregado global.
Los áridos empleados en su totalidad para esta experiencia serán obtenidos de la planta de áridos Valdicor
Valdivia. Cada árido será extraído de un mismo acopio con el fin de mantener una uniformidad en las características
originales. Los áridos utilizados serán grava rodada, gravilla rodada y arena gruesa para hormigón y los requisitos que
estos deberán cumplir, como también los ensayos que se les harán, son los que establece la norma NCh163.Of79.
2.2.3 AGUA
Para incrementar la resistencia del hormigón Fast Track, se ha utilizado la incorporación del agua de mezcla a
temperaturas que varían entre 60 y 40 ºC para contribuir a la aceleración del endurecimiento. Es conocido que la
temperatura incrementa las reacciones químicas y consecuentemente la formación de productos de hidratación del
cemento. Esta opción es factible cuando se trata de obras pequeñas. Como la acción de la temperatura del agua en la
10
mezcla solo actúa algunas horas, el procedimiento es efectivo únicamente cuando se protege el hormigón con cobertores
aislantes.
Para esta investigación se ocupará agua potable de la red del LEMCO a temperatura ambiente (para ser más
específico, a la temperatura que sale el agua de la red). La norma NCh1498.Of82 establece que el agua potable de la red
puede emplearse como agua de amasado siempre que no se contamine antes de su uso. Debido a que el agua potable
utilizada se manipulará sólo en un balde plástico completamente limpio, se puede decir que no se contaminará, por lo
tanto se da cumplimiento con dicho requisito.
2.2.4 ADITIVOS PLASTIFICANTES
2.2.4.1 GENERALIDADES
Dentro de la gran cantidad de aditivos existentes en el mercado es imposible pensar en obtener un hormigón con
elevadas resistencias iniciales sin utilizar un aditivo plastificante, ya que estos permiten bajar la relación agua/cemento
hasta en un 10-12% y al mismo tiempo mantener o aumentar la trabajabilidad del hormigón. Por este motivo el uso de los
aditivos plastificantes en los hormigones Fast Track es totalmente imprescindible.
Los plastificantes se definen como aditivos que permiten reducir la cantidad de agua de un hormigón
manteniendo una misma docilidad, o aumentar considerablemente esa docilidad manteniendo una misma cantidad de
agua, o incluso permiten obtener estos dos fenómenos simultáneamente, reducir la cantidad de agua y aumentar la
docilidad de un hormigón. El aumento de docilidad sin la necesidad de incrementar la cantidad de agua de amasado y por
consiguiente la dosis de cemento, hace que se permitan obtener las resistencias especificadas. La disminución de la dosis
de agua y en consecuencia de la razón agua-cemento, manteniendo una misma trabajabilidad, permite aumentar la
compacidad del hormigón y, por consiguiente, su resistencia, impermeabilidad y durabilidad. Por la misma razón la
retracción y en consecuencia la tendencia a la fisuración se ven disminuidas.
La norma chilena NCh 2182.Of95 define a los aditivos plastificantes como materiales que aumentan la docilidad
del hormigón para un determinado contenido de agua o, permiten reducir el agua libre requerida para obtener una
docilidad dada. De acuerdo a esta norma, que coincide con normas internacionales, los aditivos plastificantes deben
reducir un mínimo de 5% de agua respecto a una mezcla patrón sin aditivo y con la misma docilidad medida en el
asentamiento de cono.
11
A los plastificantes también se les llama “Reductores de Agua” (WR en sus siglas en inglés), siendo reconocido
mundialmente su gran aporte al desarrollo de la construcción con hormigón. El hecho de producir hormigón con menos
agua sin que se pierda la facilidad de colocación, significa aumentar la resistencia mecánica, obtener hormigones más
impermeables y construcciones más durables en el tiempo.
2.2.4.2 MECANISMO DE ACCIÓN
La acción de los aditivos plastificantes puede ser causada por el efecto combinado de acciones de tipo físico,
químico y físico-químico, dependiendo la preponderancia de su composición. La acción física deriva principalmente de la
incorporación de aire que producen algunos aditivos, cuyas burbujas, al actuar como especies de rodamientos entre las
partículas sólidas, disminuyen la fricción interna. La acción química proviene principalmente de una disminución de la
velocidad de hidratación de los constituyentes del cemento, especialmente de los aluminatos. Se obtiene de este modo una
acción más completa (mejor mojado) de los granos de cemento, lo que permite también disminuir el roce interno entre
las partículas.
Las cargas eléctricas entre los granos no hidratados causan floculación de las partículas de cemento lo cual tiene
un efecto negativo en la trabajabilidad e impide una pronta hidratación. Con la inclusión de plastificante en la mezcla es
posible deflocular las partículas de cemento. La ionización de los filamentos del aditivo produce la separación de los
granos de cemento entre sí, conduciendo a una efectiva defloculación. Los granos de cemento quedan individualizados y
defloculados, facilitándose aun más el mojado, lo que produce una hidratación y reducción del esfuerzo de cizalle
necesario para poner en movimiento el hormigón fresco, lo que explica su efecto como plastificante.
Figura nº1: Acción del plastificante en una defloculación y dispersión de las partículas de cemento.
Fuente: Hernández, 2005.
12
Las bases de los plastificantes son los reductores de agua que son moléculas de lignosulfonatos, gluconatos,
abietatos, sales de hidrocarburos y otras resinas. Estas moléculas orgánicas, debido a un proceso electrostático, son muy
efectivas en neutralizar las cargas eléctricas en la superficie de las partículas de cemento. El efecto del reductor de agua
hace que se libere el agua que de otra manera queda atrapada en los flóculos de los granos de cemento. Como
consecuencia, se requiere una menor cantidad de agua de amasado para una determinada trabajabilidad de la mezcla. En
las figuras que se ven a continuación se observan los modos de acción de los reductores de agua de los plastificantes.
Figura nº2: Repulsión entre las partículas de cemento por la ionización producida por los lignosulfonatos.
Fuente: De la Peña, 2006.
Figura nº3: Liberación del agua atrapada en los flóculos de los granos de cemento por la acción de gluconatos.
Fuente: De la Peña, 2006.
Por otro lado, las moléculas del aditivo son absorbidas y se orientan en la superficie de los granos de cemento en
un espesor de varias moléculas, de lo que resulta una lubricación de las partículas. Este mecanismo, al evitar que el aire
atrapado se disuelva o salga a la superficie, puede producir incorporación de aire en forma de microburbujas esféricas,
actividad que aumenta con la longitud de la cadena molecular. El efecto de incorporación de aire no siempre se ve
expresado en un mayor volumen de aire al hacer el ensayo en un aerímetro, pues se supone que el aditivo convierte el aire
13
atrapado en burbujas microscópicas retenidas en su masa, las que actúan como rodamiento entre las partículas sólidas,
contribuyendo al aumento de la docilidad del hormigón.
2.2.4.3 EFECTOS Y USOS
Efectos:
El principal efecto producido por los aditivos plastificantes incide sobre la trabajabilidad del hormigón en su
estado fresco. Este efecto puede traducirse en una reducción de la dosis de agua, si se mantiene constante la docilidad o
fluidez del hormigón, o en un aumento de su docilidad, si se mantiene constante la dosis de agua del hormigón.
Con respecto a un hormigón confeccionado sin aditivo, el hormigón con plastificante presenta las siguientes
propiedades:
Reduce el agua de amasado, aumentando las resistencias mecánicas del hormigón.
Aumenta la fluidez del hormigón sin disminuir las resistencias mecánicas.
Mejora la colocación y terminación del hormigón.
Un efecto secundario que suele aparecer con la adición de este tipo de aditivos es un ligero retraso en el inicio del
fraguado. Esto supone una ventaja en cuanto a que prolonga el tiempo abierto para la puesta en obra, especialmente
cuando se trata de elementos difíciles de hormigonar o cuando las temperaturas elevadas reducen el tiempo abierto de los
morteros u hormigones.
Usos:
La utilización que se les da a los aditivos plastificantes es para obtener hormigones con una alta trabajabilidad o,
para hormigones de altas resistencias o, para hormigones que requieren ambos efectos.
Los aditivos plastificantes se usan en hormigones tales como:
Hormigón premezclado.
Hormigón bombeado.
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Hormigón fluido.
Hormigón fast track.
Hormigón pretensado.
Hormigón de transporte a larga distancia.
Hormigón en general para mejorar resistencia y calidad.
Ventajas del uso de aditivos Plastificantes:
Mejora de la trabajabilidad.
Puesta en obra más fácil.
Menor riesgo de zonas mal compactadas.
Mejora de la durabilidad.
Acabados más estéticos.
Compensan la presencia de áridos poco idóneos.
Prolongan el tiempo de puesta en obra.
2.2.4.4 ADITIVO SIKA PLASTIMIX 300
EL aditivo que se usará para este trabajo es “Sika Plastimix 300” que es un aditivo reductor de agua que clasifica
según NCh2182.Of95 como aditivo Tipo A: Aditivo Plastificante. No contiene cloruros, no es tóxico, cáustico ni inflamable.
Es líquido de color café oscuro y tiene una densidad de 1,25 kg/dm3. Se utiliza diluido en el agua de amasado del
hormigón en dosis de 0,4% a 0,7% referido al peso del cemento (ver anexo nº3).
Dentro de las ventajas del aditivo están:
Reducir el agua de amasado, aumentando las resistencias mecánicas del hormigón.
Aumentar la fluidez del hormigón sin disminuir las resistencias mecánicas.
Mejorar la colocación y terminación del hormigón.
Para este estudio se ocuparán distintas dosis de aditivo plastificante, las que irán de la mínima (0,4%) hasta la
máxima (0,7%), pasando por las intermedias de 0.475%, 0.55% y 0.625%, referidas al peso del cemento.
15
2.3 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO
2.3.1 RESISTENCIA DE HABILITACIÓN AL TRÁNSITO
La resistencia de habilitación al tránsito depende fundamentalmente de aspectos estructurales y económicos que
serán analizados por los ingenieros proyectistas.
Se pueden tener distintos criterios para la determinación de la resistencia necesaria para la apertura al tráfico,
depende de la programación de la construcción, la tasa de desarrollo de la resistencia de la mezcla, el espesor de la losa, el
uso de aislación y/o las cargas de tráfico que soportará el pavimento durante las primeras horas después de la apertura,
etc.
Para este trabajo las resistencias de los hormigones serán las que exige el Serviu de Valdivia, el cual especifica
una resistencia de flexotracción de 4,2MPa para el diseño de los hormigones de pavimentos urbanos y especifica una
resistencia igual o superior al 75% de 4,2MPa para poner en servicio las reparaciones de las losas de las calzadas.
2.3.2 TIEMPO MÁXIMO DE HABILITACIÓN AL TRÁNSITO
Este tiempo dependerá de cuestiones del tipo prácticas, del tránsito y de una programación económica y
técnicamente conveniente.
Para este proyecto se desea que los hormigones alcancen las resistencias requeridas para poder habilitarlos al
tránsito a los 3 y 7 días respectivamente, ya que significa reducir ampliamente los tiempos de entrega de las reparaciones
de pavimentos ya que por lo general estas son para 28 días.
2.3.3 DOSIFICACIÓN DE LOS HORMIGONES
Es prácticamente imposible informar una “receta” a seguir para desarrollar hormigones Fast Track, aunque
queda claro que siguiendo ciertas consideraciones generales se encontrará una mezcla que permita obtener la resistencia
requerida para lograr habilitar el pavimento en los tiempos necesarios.
16
Consideraciones para la dosificación de hormigones Fast Track:
Relaciones agua/cemento bajas, siendo utilizadas las que varían entre 0,40 y 0,45.
Contenidos de cemento altos, encontrándose entre 380 y 450 kg/m3 de hormigón.
Eventualmente, en su mayoría, se emplean cementos de grado alta resistencia inicial.
Importantes dosis de aditivo plastificante, en general por el límite máximo o mayor al recomendado por el
fabricante, sobre todo cuando se requiere utilizar hormigones fluidos.
Áridos de buena cubicidad y de distribución granulométrica que asegure curvas continuas.
El Laboratorio Nacional de Vialidad para dosificar hormigones emplea el método Faury-Joisel (FJ), al cual se le
han introducido ciertas modificaciones con el fin de adaptarlo en mejor forma a los usos más corrientes de vialidad. Está
basado en principios granulométricos, se trata de obtener una curva granulométrica de referencia o mezcla ideal,
combinando el cemento con los áridos disponibles, la cual está definida por el tamaño máximo nominal del árido grueso
y la resistencia del hormigón que se desea obtener, llamada resistencia de diseño a 28 día.
Para este trabajo se establece como método de dosificación de los hormigones el método Faury-Joisel (FJ) que
ocupa el LNV, ya que está ajustado para los usos más comunes de vialidad.
La relación agua/cemento que se ocupará es de 0,41 debido a que es la mínima que establece el método FJ,
significa que con ella se obtiene la mayor resistencia para el hormigón, pues implica una alta cantidad de cemento.
2.4 CURADO Y PROTECCIONES
El curado del Hormigón Fast Track es fundamental para lograr el rápido endurecimiento y la buena calidad del
pavimento. Las acciones de curado comprenden la retención de la humedad y el aprovechamiento del calor de hidratación
que se necesita para la obtención de una alta resistencia temprana. Con la edad las propiedades del hormigón mejoran,
siempre y cuando las condiciones sean favorables para la hidratación continua del cemento, la mejora sucede
17
rápidamente en las primeras edades por lo que se necesitan las condiciones de presencia de humedad y calor favorable
para tales mejoras en la calidad.
Para evitar la pérdida del agua de mezcla por evaporación superficial, a fin de incrementar la resistencia y evitar
la fisuración temprana, se pulveriza la superficie del pavimento con productos que forman una película fina y
homogénea, que impide la evaporación del agua. Este material o producto es un líquido semejante a la pintura que,
cuando se rocía sobre el hormigón, forma una membrana impermeable sobre la superficie, cuya función es evitar la
evaporación superficial, proporcionando condiciones adecuadas de curado. Los compuestos líquidos contiene resinas, ceras
gomas, solventes y otros ingredientes como un tinte fugitivo o un pigmento.
Un procedimiento de curado adicional generalmente utilizado, especialmente en climas fríos o cuando se
producen variaciones de temperatura, es el aislamiento del hormigón de su entorno con cubiertas de polietileno con el fin
de mantener una temperatura uniforme. Este procedimiento constituye un sistema de curado autógeno, que aprovecha el
calor desarrollado durante la hidratación del cemento, basado en el principio que el aumento de temperatura acelera la
formación de productos de hidratación, con el consiguiente incremento de la resistencia. A este efecto, se han utilizado
materiales aislantes, constituidos por los denominados cobertores de curado que se colocan apropiadamente sobre el
pavimento, después de la aplicación del líquido de curado.
2.5 PUESTA EN SERVICIO
El factor decisivo que controla la pavimentación Fast Track, es la determinación del momento en que el
pavimento puede ser abierto al tráfico. Se recomienda que esta decisión se base en la resistencia y no en una restricción de
tiempo. El uso de la resistencia como criterio de apertura es lo más lógico.
La puesta en servicio de los pavimentos de hormigón está regulada por el Ministerio de Vivienda y Urbanismo
(MINVU) que a través del Servicio de Vivienda y Urbanización (SERVIU), establecen los criterios para la puesta en servicio
de las obras de pavimentación.
El pavimento sólo podrá ser entregado al tránsito cuando las juntas del tramo están totalmente selladas, la
superficie se encuentre limpia y la resistencia de tracción por flexión del pavimento sea igual o superior al 75% de la
18
resistencia característica especificada. En todo caso, la apertura al tránsito sólo podrá realizarse con la aprobación de la
ITO.
2.5.1 CONTROL DE RESISTENCIA
Como se dijo anteriormente, el criterio principal de habilitación al tránsito es la resistencia del hormigón, por ser
esta la propiedad más importante y representativa de este material, y porque además la resistencia está directamente
relacionada con la seguridad estructural de la obra.
El control de resistencia tiene vital importancia debido a que en obra la variación de las condiciones climáticas
hace que el desarrollo de resistencias en el tiempo no solamente depende de la fórmula utilizada (tipo de materiales y
proporciones), sino de las condiciones de curado (temperatura y humedad) que, en general, solamente es posible controlar
en rangos climáticos acotados, lo que genera una importante incertidumbre en los valores de resistencia del hormigón
colocado.
Entre los métodos para determinar la resistencia están:
Métodos Directos o Destructivos: consisten en ensayar hasta la rotura probetas de hormigón endurecido
provenientes de hormigón fresco o testigos extraídos del hormigón endurecido.
Métodos indirectos o no destructivos: comprenden una serie de técnicas destinadas a inspeccionar o
probar un material sin perjudicar su empleo futuro. Estos ensayos no determinan resistencias
mecánicas, sino otro tipo de propiedades, y que mediante correlación con la resistencia, permiten
obtener una estimación más bien cualitativa de la calidad del hormigón.
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2.6 CONCLUSIONES PRÁCTICAS
Del capítulo se obtuvieron conclusiones prácticas que permitirán desarrollar la investigación. A continuación se
muestra un resumen de ellas:
1. Se ocupará una razón de agua/cemento igual a 0,41.
2. Los cementos empleados serán “Polpaico Especial” y “Polpaico 400”.
3. El aditivo plastificante será “Sika Plastimix 300” y las dosis que se usarán son: 0.4, 0.475, 0.55, 0.625 y 0.7%
(referidas al peso del cemento).
4. Los áridos utilizados serán grava rodada, gravilla rodada y arena gruesa para hormigón y los requisitos y ensayos
que estos deberán cumplir y satisfacer son los que establece la norma NCh163.Of79.
5. Se ocupará agua potable de la red del LEMCO a la temperatura que sale de esta como agua de amasado.
6. Se establece como método de dosificación de los hormigones el método Faury-Joisel (FJ) que ocupa el LNV.
7. La resistencia a flexotracción que se requiere para los hormigones será de 4,2 MPa para los 3 y 7 días de edad
respectivamente. También se aceptarán resistencias iguales o superiores al 75% de 4,2 MPa, o sea, a 3,2 MPa.
20
CAPÍTULO III
“DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL”
3.1 GENERALIDADES
Esta experiencia busca determinar un diseño que permita obtener para 3 y para 7 días de edad, hormigones de
resistencias a la flexotracción de 4,2 MPa o de resistencias iguales o superiores a 3,2 MPa. La idea es que con la adición del
aditivo plastificante Sika Plastimix 300 se logre aumentar la docilidad y resistencia del hormigón. La dosificación con que
se logre obtener el hormigón que mejor cumpla los requerimientos de resistencia y docilidad será el diseño buscado.
Lo que se hizo para que esto se pudiera realizar fue diseñar mezclas de hormigón con distintos tipos de cementos
y con distintas dosis de aditivo plastificante. De esta forma se obtenían diferentes hormigones que al realizarles mediciones
de docilidad, densidad y resistencia, se comparaban para poder sacar conclusiones que permitieran establecer las
dosificaciones más apropiadas.
El procedimiento que se usó para llevar a cabo la experiencia es el que se comenta a continuación. En primer
lugar se confeccionó un hormigón patrón con una razón agua/cemento de 0,41 empleando cemento grado corriente y sin
incorporación de aditivo a la mezcla. A este hormigón se le aplicaron distintas dosis de aditivo: una mínima de 0,4%, una
mínima media de 0,475%, una media de 0,55%, una máxima media de 0,625% y una máxima de 0,7%. Obteniéndose así 6
diferentes tipos se hormigones (el hormigón patrón y los cinco hormigones con distintas dosis de aditivo). Para cada uno
de estos hormigones se confeccionaron 4 probetas prismáticas (la nº1, la nº2, la nº3 y la nº4) de las cuales 2 eran
ensayadas a los 3 días (la nº1 y la nº2) y 2 a los 7 días (la nº3 y la nº4) de esta forma las dos probetas se promediaban y se
obtenían los resultados finales para los 3 y 7 días. De esta forma se obtuvieron 24 probetas. Las dimensiones de cada una
de estas eran de 15x15x53 cm.
Posteriormente se realizó este mismo procedimiento con la única diferencia que se empleó cemento grado alta
resistencia en vez de corriente. La dosificación fue exactamente la misma, sólo se cambió el cemento. La idea era que se
usará la misma cantidad de cemento que la que se utilizó para el hormigón patrón. De esta forma se obtuvieron 6 tipos de
hormigones y 24 probetas más.
21
En resumen se realizaron 12 diferentes tipos de hormigones, de los cuales se obtenían, por cada tipo de
hormigón, 4 probetas que eran ensayadas dos a los 3 días y dos a los 7 días. Así, el número de probetas finales que se
obtuvieron fueron 48.
3.2 DESCRIPCIÓN DE LOS MATERIALES
3.2.1 ÁRIDOS
Los áridos utilizados fueron grava rodada, gravilla rodada y arena gruesa para hormigón y los requisitos que
cumplían, como también los ensayos que se les hicieron y que se muestran a continuación, son los que establece la norma
NCh163.Of79.
Figura nº4: Áridos utilizados.
Fuente: Elaboración propia.
3.2.1.1 GRANULOMETRÍA
El ensayo de granulometría se realizó según la norma NCh165.Of77. Los resultados obtenidos son los siguientes:
22
Tabla nº1: Granulometría de los áridos.
mm US Grava Gravilla Arena
50 2" 100
40 1,5" 98
25 1" 32 100
20 3/4" 6 99
12,5 1/2" 0 32
10 3/8" 5 100
5 Nº4 0 79
2,5 Nº8 67
1,25 Nº16 55
0,63 Nº30 29
0,315 Nº50 6
0,16 Nº100 1
0,08 Nº200 1
Tamiz % Que Pasa
Fuente: Elaboración propia.
De la tabla nº1 se determinan los tamaños máximos del árido, tales como:
El tamaño máximo absoluto (Da): Da=50mm.
El tamaño máximo nominal (Dn): Dn=40mm.
3.2.1.2 MATERIAL FINO MENOR A 0,080 mm
Ensayo realizado según la norma NCh1223.Of77. Los resultados obtenidos son los que se muestran a
continuación:
Tabla nº2: Material fino menor a 0,080mm.
Árido Material fino menor a 0,080 mm (%)
Grava 0,07
Gravilla 0,10
Arena 0,66
Fuente: Elaboración propia.
23
3.2.1.3 IMPUREZAS ORGÁNICAS
Ensayo que se hace sólo a la arena y que se realiza según norma ASTM C 40-04 que es lo actualmente se ocupa
en remplazo a la norma NCh166.Of52 que está obsoleta. El resultado que se obtuvo corresponde al Plato Orgánico Nº3, que
corresponde al color estándar, lo que significa que el ensayo cumple.
3.2.1.4 DESGASTE DE LAS GRAVAS
Ensayo que se realiza sólo a las gravas (grava y gravilla) y que se efectúa aplicando el método de la máquina de
Los Ángeles según la norma NCh1369.Of78. Los datos que se obtuvieron son:
Tabla nº3: Desgaste de las gravas.
Árido Desgaste de las gravas (%)
Grava 23,0
Gravilla 21,7
Arena ‐
Fuente: Elaboración propia.
3.2.1.5 DENSIDAD REAL Y NETA Y ABSORCIÓN DE AGUA
Estos ensayos fueron realizados según las normas NCh1117.EOf77 para el caso de las gravas y según
NCH1239.Of77 para el caso de la arena. Los resultados obtenidos son:
Tabla nº4: Densidades real y neta y absorción de agua.