Universidad Nueva Esparta Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil INCIDENCIA DE LA FIBRA METALICA DRAMIX- 65/35– BN EN PAVIMENTOS RIGIDOS DE TEMPRANA EDAD Tutor: Autores: Ing. Manuel Díaz Garcés Gómes, Andreina C.I: 3.189.789 C.I: 20.175.452 C.I.V.:32.211 Callejo Gallardo, Carlos Alberto C.I: 18.600.838 Para optar el Título de Ingeniero Civil Septiembre, 2011 Caracas, Venezuela Incidencia de la Fibra Metálica Dramix RC-65/35-BN en Pavimentos Rígidos de Temprana Edad por Andreina Garcés-Carlos Callejo se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-No Comercial-Sin Derivadas 3.0 Unported.
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INCIDENCIA DE LA FIBRA METALICA DRAMIX- 65/35 BN EN ...
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Universidad Nueva Esparta
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
INCIDENCIA DE LA FIBRA METALICA DRAMIX-65/35– BN EN PAVIMENTOS RIGIDOS DE TEMPRANA
EDAD
Tutor: Autores:
Ing. Manuel Díaz Garcés Gómes, Andreina C.I: 3.189.789 C.I: 20.175.452
C.I.V.:32.211 Callejo Gallardo, Carlos Alberto
C.I: 18.600.838
Para optar el Título de Ingeniero Civil
Septiembre, 2011
Caracas, Venezuela
Incidencia de la Fibra Metálica Dramix RC-65/35-BN en Pavimentos Rígidos de Temprana Edad por Andreina
Garcés-Carlos Callejo se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-No Comercial-Sin Derivadas
3.0 Unported.
Universidad Nueva Esparta
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
INCIDENCIA DE LA FIBRA METÁLICA DRAMIX-
65/35– BN EN PAVIMENTOS RÍGIDOS DE TEMPRANA EDAD
JURADO: _______________ JURADO: _______________
Nombre y Apellido Nombre y Apellido
_________________ _________________
Cédula de Identidad Cédula de Identidad
_________________ _________________
Firma Firma
Septiembre, 2011
Caracas, Venezuela
II
Este trabajo de grado no se habría podido preparar sin la generosa
colaboración de muchas personas a quienes es manifestamos nuestro
gran agradecimiento
Primero y principal a Dios por estar siempre presente en cada uno de
nosotros
A todo el Personal de Planta la Bandera de Cemex Venezuela S.A.C.A.
especialmente a Jesús, Juan y el Sr. Diógenes.
A Nuestro Tutor el Ing. Manuel Díaz y al Ing. Juan Agola por compartir
todos sus conocimientos, experiencias y toda la ayuda aportada para el
desarrollo de esta investigación.
A todos nuestros compañeros y amigos
Cupi y Andre.
III
Quiero dedicarles este logro principalmente a la Virgen de Fátima
por bendecirme cada día, mis padres Leonel y Micaela y a mi hermano
Christian por todo el apoyo y ánimo brindado durante la elaboración de
este trabajo LOS AMO, sin ustedes nada sería lo mismo.
A mi novio Dany Branco quien me ayudo enormemente durante
todo el trabajo de grado TE AMO, gracias por estar allí en los altos y bajos
y por siempre brindarme el más grande de los apoyos.
A la Profesora Gladys Hernández que más que ser una excelente
profesora es una gran amiga.
A todos mis compañeros de clase que de una u otra forma
estuvieron involucrados durante toda mi carrera, especialmente a mi
Amiga Patricia Lares, por darme apoyo, consejos y nunca dejarme
derrumbar en todas aquellas circunstancias difíciles. Los Adoro,
A todos mis compañeros de trabajos que de una u otra forma están
involucrados en este trabajo.
Y por último y no menos importante a mi compañero Carlos Callejo
“Cupisito” que durante toda mi carrera fuimos compañeros en Trabajos,
Exposiciones, Pasantías, etc. Gracias por ser más que mi amigo y
compañero de Universidad, gracias por ser mi hermano y por estar
presente cuando más te necesite. Te Adoro!
Andreina Garcés
IV
Dedico este gran logro principalmente a Dios y a su santísima
madre que me han acompañado en cada momento, y me han dado la
fuerza necesaria para seguir adelante.
A ti papá que desde el cielo me acompañas y me guías por todos
los caminos y cuando estuviste conmigo me apoyaste y me inculcaste los
estudios como la primera opción a elegir como ruta para la vida. A ti
mamá que siempre has estado acompañándome en los momentos de las
buenas y las malas, que siempre me has inculcado los mejores valores y
principios, que nunca me has fallado en nada y que siempre me has
aconsejado en todo momento. A mi hermano por ser mi sangre y mi
amigo en todo momento, por ayudarme siempre y por tenderme la mano
cuando más lo he necesitado. Gracias por ser la mejor familia de todas y
por siempre estar presentes LOS AMO con todas mis fuerzas.
A mis abuelos que están en el cielo, que siempre me regalaron
cariño y amor, los adoro.
A mis tíos, que nunca me dieron la espalda y siempre me apoyaron y
estuvieron pendientes de mí durante toda mi carrera, los quiero mucho,
los adoro.
A Dany Manuel Branco Amorín, que es mi amigo y me ayudó
enormemente durante la elaboración de todo el trabajo de grado, me
apoyó y me dió palabras de aliento. Gracias hermano.
A mis profesores de la Universidad Nueva Esparta, especialmente a
la profesora Gladys Hernández, que siempre nos ayudó y nos facilitó los
conocimientos para poder desarrollar nuestro trabajo de grado.
A mis compañeros de clase, especialmente a Jaime Alves y Patricia
Lares que siempre me prestaron apoyo durante la carrera en el aspecto
académico y personal, gracias los quiero.
V
Y por último y no menos importante a mi compañera Andreina
Garcés que siempre estuvo conmigo en los trabajos de parejas y
grupales, que siempre me apoyó y me ayudó con gran motivación, que no
fue solo una compañera de clase sino que también fue una gran amiga
cuando más la necesite. Te adoro
Carlos Callejo
VI
IDENTIFICADORES:
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
INCIDENCIA DE LA FIBRA METÁLICA DRAMIX-65/35– BN EN PAVIMENTOS RÍGIDOS DE TEMPRANA EDAD
AUTORES: GARCÉS G., ANDREINA
CALLEJO G., CARLOS A.
CEMEX VENEZUELA S.A.C.A.
RESUMEN
La presente investigación se basa en el estudio de la incidencia de
la Fibra Metálica Dramix-65/35-BN en la resistencia a flexión de un
Pavicreto 45 a temprana edad en pavimentos rígidos elaborado en la
Planta de Concreto La Bandera, de la Empresa Cemex Venezuela S.A.C.A.
Para ello se procedió a realizar mezclas para ambas dosificaciones en un
trompo de setenta litros (70 Lts). Las probetas prismáticas fueron
ensayadas a edades de curado de 7 días, con el objeto de obtener los
valores de resistencia a flexión propuestos. Para que la investigación
tenga validez se elaboraron 30 probetas prismáticas para cada tipo de
mezcla para un total de 60 probetas. Con los resultados obtenidos de los
ensayos, se procedió a realizar un análisis estadístico para evaluar si la
fibra difiere de la mezcla sin fibra. Finalmente se realizó un cálculo de
Pavimento Rígido según la Norma Venezolana FONDONORMA 1753 –
2006, Apéndice F y un estudio de impacto económico para verificar si la
Fibra Metálica incide o no en la disminución de espesores, volúmenes de
concreto y reducción de costos de colocación de pavimento rígido.
VII
SUMMARY
This research is based on the study of the incidence of Metallic
Fiber Dramix-65/35-BN in flexural strength of a 45 Pavicreto early on
pavements developed in Concrete Plant Flag, Company Cemex Venezuela
SACA to do this we proceeded to make mixes for both dosages in a top
seventy liters (70 liters). The prismatic specimens were tested at ages 7
days curing, in order to obtain the values of flexural proposed. For
research to be valid prismatic specimens were drawn 30 to each mixture
for a total of 60 specimens. With the results of the tests, carried out a
statistical analysis to assess whether the fiber is different from the mix
without fiber. Finally, a calculation was made according to Standard Rigid
Pavement FONDONORMA Venezuela 1753 - 2006, Appendix F and an
economic impact study to see if steel fiber has an impact on the reduction
of thickness, volume and cost reduction concrete placement rigid
pavement.
VIII
INDICE GENERAL
Pág.
HOJA DE JURADOS
I
AGRADECIMIENTO
II
DEDICATORIA
III
RESUMEN ESPAÑOL
VI
RESUMEN INGLES
VII
INDICE GENERAL
VIII
INDICE DE FIGURAS
XVIII
INDICE DE FOTOS
XIX
INDICE DE TABLAS
XXII
INDICE DE GRÁFICOS
XXV
INDICE DE ANEXOS
XXVI
INTRODUCCIÓN
XXVII
CAPITULO I
1. EL PROBLEMA DE INVESTIGACION
1.1. Planteamiento del Problema
2
1.2. Formulación del Problema
5
1.3. Objetivos de la Investigación
5
1.3.1. Objetivo General
5
1.3.2. Objetivos Específicos
5
IX
1.4. Justificación de la Investigación
6
1.5. Delimitación de la Investigación
7
1.5.1. Delimitación Temática
8
1.5.2. Delimitación Geográfica
8
1.5.3. Delimitación Temporal
8
CAPITULO II
2. MARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes de la Investigación
10
2.2. Bases teóricas
12
2.2.1. Cemex Venezuela S.A.C.A
12
2.2.2. Vicson
15
2.2.3. Concreto
17
2.2.3.1. Definición
17
2.2.3.2. Antecedentes
17
2.2.3.3. Inicios en Venezuela
19
2.2.3.4. Componentes
20
2.2.3.5. Principales Características del Concreto
21
2.2.3.6. Tipos de Concreto
21
2.2.3.7. Relaciones entre la Calidad del Concreto y su
Composición
22
X
2.2.3.8. Endurecimiento del Concreto
24
2.2.4. Características del Concreto Fresco
25
2.2.4.1. Reología
26
2.2.4.1.1. Fluidez
26
2.2.4.1.2. Compactibilidad
26
2.2.4.1.3. Estabilidad de segregación
27
2.2.4.2. Trabajabilidad
27
2.2.4.2.1. Cono de Abrams
28
2.2.4.2.1.1. Aparatos
29
2.2.4.2.1.2. Procedimiento
30
2.2.4.2.1.3. Expresión de Resultados
31
2.2.4.3. Retracción
32
2.2.4.4. Mecanismo de Lubricación
32
2.2.5. Agregado
33
2.2.5.1. Niveles de Calidad
33
2.2.5.1.1. Agregados Controlados
34
2.2.5.1.2. Agregados conocidos con control insuficiente
34
2.2.5.1.3. Agregados no empleados con anterioridad
34
2.2.5.2. Requisitos de Calidad
35
2.2.5.3. Granulometría
35
2.2.5.4. Tamaño Máximo
36
XI
2.2.5.5. Segregación
36
2.2.5.6. Módulo de Finura
36
2.2.5.7. Impurezas
37
2.2.5.7.1. Materia Orgánica
37
2.2.5.7.2. Sales Naturales
38
2.2.5.8. Resistencia de los Agregados
38
2.2.5.9. Humedad
39
2.2.5.10. Relaciones con las Propiedades del Concreto
40
2.2.6. Cemento
40
2.2.6.1. Constitución
41
2.2.6.2. Hidratación del Cemento
42
2.2.6.3. Clasificación. Tipos
44
2.2.6.4. Calidad
45
2.2.6.5. Tiempo de Fraguado
46
2.2.6.6. Resistencias Mecánicas
47
2.2.6.7. Finura
48
2.2.6.8. Desarrollo de Resistencias
49
2.2.6.9. Manejo
50
2.2.6.10. Resistencia a Ataques Químicos
51
2.2.6.11. Envejecimiento
51
2.2.6.12. Mezcla de Cementos
52
XII
2.2.7. Agua para Concreto
52
2.2.7.1. Agua de Mezclado
53
2.2.7.2. Agua de Curado
54
2.2.7.3. Efecto de las Impurezas sobre el Concreto
55
2.2.7.4. Calidad del Agua
56
2.2.8. Aditivos
57
2.2.8.1. Tipos de Aditivos
57
2.2.8.1.1. Tipo A. Reductores de Agua
57
2.2.8.1.2. Tipo B. Retardadores de Fraguado
57
2.2.8.1.3. Tipo C. Aceleradores de Fraguado
58
2.2.8.1.4. Tipo D. Reductores de Agua y Retardadores
58
2.2.8.1.5. Tipo E. Reductores de Agua y Aceleradores
58
2.2.8.1.6. Tipo F. Reductores de Agua de alto Rango
58
2.2.8.1.7. Tipo G. Reductores de Agua de alto Rango y Retardadores
59
2.2.8.1.8. Tipo H. Reductores de Agua de alto Rango y Aceleradores
59
2.2.9. Preparación y Mezclado
59
2.2.9.1. Modos de Preparación
60
2.2.9.1.1. Mezclado en Obra para pequeños volúmenes
61
2.2.9.1.2. Mezclado Central en Obra
61
XIII
2.2.9.1.3. Premezclado Comercial
61
2.2.9.2. Calidad y Almacenamiento de Componentes
62
2.2.9.3. Dosificación
62
2.2.9.3.1. Dosificación por peso
63
2.2.9.3.2. Dosificación por Volumen
63
2.2.9.4. Mezclado
64
2.2.9.5. Mezclas de Laboratorio
65
2.2.9.6. Concreto Premezclado
66
2.2.10. Manejo del Concreto
67
2.2.10.1. Transporte
67
2.2.10.2. Colocación o Vaciado
68
2.2.10.2.1. Espesor de Capas
69
2.2.10.2.2. Vaciados Verticales
70
2.2.10.2.3. Tuberías y Conductos Embutidos
71
2.2.10.2.4. Colocación Bajo Agua
72
2.2.10.3. Compactación
74
2.2.10.4. Curado
76
2.2.10.4.1. Fundamentos y Procedimientos Usuales
76
2.2.10.5. Desencofrado
77
2.2.11. Resistencias Mecánicas
78
XIV
2.2.11.1. Condiciones del Ensayo a Compresión
78
2.2.11.2. Desarrollo de la Resistencia
79
2.2.11.3. Resistencia a la Tracción
80
2.2.11.3.1. Resistencia a la Tracción por Flexión
80
2.2.11.3.2. Resistencia a la Tracción Indirecta
80
2.2.11.3.3. Resistencia a la Tracción Directa
80
2.2.11.4. Resistencia al Corte
81
2.2.11.4.1. Relación con la Resistencia a la Compresión
81
2.2.11.4.2. Resistencia al Corte de Miembros Estructurales
81
2.2.11.4.3. Resistencia al Corte por Fricción
82
2.2.12. Fibras
82
2.2.12.1. Tipos de Fibras
84
2.2.12.2. Adherencia
85
2.2.12.3. Deformación
86
2.2.12.4. Falla
86
2.2.12.5. Usos y Aplicaciones
87
2.2.12.6. Fibra Metálica Dramix - 65/35 - BN
88
2.2.12.6.1. Propiedades Físicas
88
2.2.12.6.1.1. Módulo de Young
88
2.2.12.6.1.2. Resistencia a la Tracción
89
XV
2.2.12.6.1.3. Densidad Específica
89
2.2.12.6.1.4. Resistencia al Fuego
89
2.2.12.6.1.5. Resistencia a la Oxidación
89
2.2.12.6.1.6. Mezclado
90
2.2.12.6.1.7. Contenido en el Hormigón Fresco y Fraguado
90
2.2.12.6.2. Propiedades del Hormigón Reforzado
91
2.2.13. Pavimentos
91
2.2.13.1. Pavimento Flexible
92
2.2.13.2. Pavimento Rígido
93
2.3. Parámetros Estadísticos
94
2.3.1. Media Aritmética o Promedio Aritmético
94
2.3.2. Mediana
95
2.3.3. Desviación Típica o Estándar
95
2.3.4. Variación Total o Rango
96
2.3.5. Coeficiente de Variación
96
2.3.6. Desviación Promedio
97
2.3.7. Varianza
98
2.4. Sistema de Variables
98
2.4.1. Variables Independientes
98
2.4.2. Variables Dependientes
100
XVI
2.5. Definición de Términos
102
CAPITULO III
3. MARCO METODOLÓGICO
3.1. Nivel de Investigación
113
3.2. Diseño de Investigación
114
3.3. Población y Muestra
115
3.4. Técnica de Recolección de Datos
116
3.5. Instrumentos de Recolección de Datos
117
CAPITULO IV
4. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. Materiales y Ensayos
120
3.3.1. Materiales
120
3.3.2. Equipos
123
3.3.3. Ensayo
132
3.6. Desarrollo Experimental
132
3.6.1. Toma de Muestras
132
3.6.2. Elaboración de Probetas Prismáticas (Vigas)
133
3.6.3. Curado de Probetas Prismáticas (Vigas)
136
3.6.4. Ensayo de Probetas
137
3.6.5. Ensayo de Vigas por Flexión
138
3.7. Procedimiento
139
XVII
4.1. Análisis de los resultados
144
4.2. Impacto Económico
183
CAPITULO V
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. Conclusiones
190
5.2. Recomendaciones
193
BIBLIOGRAFÍA
194
ANEXOS
199
XVIII
INDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 1: Relaciones Básicas del Concreto
24
Figura 2: Principales estados por los que pasa el Concreto en el Desarrollo de su Resistencia
25
Figura 3: Cono de Abrams
29
Figura 4: Hidratación del Cemento
43
Figura 5: Estructura de Pavimento Flexible
92
Figura 6: Estructura de Pavimento Rígido
93
XIX
INDICE DE FOTOS
Pág.
Foto 1: Cemento
120
Foto 2: Agua
120
Foto 3: Piedra 1"
121
Foto 4: Arena
121
Foto 5: Aditivo WRDA-79
122
Foto 6: Fibra Metálica Dramix - 65/35 - BN 122
Foto 7: Moldes
123
Foto 8: Pala
124
Foto 9: Balde
124
Foto 10: Cuchara
125
Foto 11: Enrasador
125
Foto 12: Espátula
125
Foto 13: Guantes de Goma
126
Foto 14: Mazo de Goma
126
Foto 15: Barra Compactadora
127
Foto 16: Balanza
127
Foto 17: Balanza de Humedad
127
Foto 18: Saco para Escombros
128
Foto 19: Carretilla
128
XX
Foto 20: Mezcladora
129
Foto 21: Piscina de Curado
129
Foto 22: Cono de Abrams
130
Foto 23: Máquina de Ensayo a Flexión 131
Foto 24: Toma de Muestras
133
Foto 25: Vaciado del Concreto Primera Capa 134
Foto 26: Aplicación de Golpes Primera Capa 134
Foto 27: Vaciado del Concreto Segunda Capa 135
Foto 28: Aplicación de Golpes Segunda Capa 135
Foto 29: Enrasado
136
Foto 30: Curado de Probetas Prismáticas 137
Foto 31: Secado de Probetas
137
Foto 32: Ensayo de Vigas Sin Fibra
138
Foto 33: Ensayo de Vigas Con Fibra 139
Foto 34: Ensacado del Material
139
Foto 35: Ensayo de Humedad
140
Foto 36: Mezcla 1 Sin Fibra
140
Foto 37: Cono de Abrams
141
Foto 38: Desencofrado de Probetas
141
Foto 39: Mezcla 1 Con Fibra
142
XXI
Foto 40: Cono de Abrams
142
XXII
INDICE DE TABLAS
Pág.
Tabla 1: Precisión en la Expresión de Resultados del Ensayo de Cono de Abrams
31
Tabla 2: Tipos de Cemento Portland
44
Tabla 3: Algunas Propiedades de los Concretos con Fibras
84
Tabla 4: Características de Algunas Fibras
85
Tabla 5: Desviaciones Estándar de los ensayos, en kgf/cm²
96
Tabla 6: Dosificación de Muestras Sin Fibra Metálica
116
Tabla 7: Dosificación de Muestras Con Fibra Metálica
116
Tabla 8: Cálculo de Módulo de Rotura. Muestras Sin Fibra Metálica
144
Tabla 9: Cálculo de Módulo de Rotura. Muestras Con Fibra Metálica
145
Tabla 10: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 1
146
Tabla 11: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 2
147
Tabla 12: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 3
148
Tabla 13: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 4
149
Tabla 14: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 5
150
Tabla 15: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 6
151
Tabla 16: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 7
152
Tabla 17: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 8
153
Tabla 18: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 9
154
XXIII
Tabla 19: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 10
155
Tabla 20: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 11
156
Tabla 21: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 12
157
Tabla 22: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 13
158
Tabla 23: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 14
159
Tabla 24: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 15
160
Tabla 25: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 1
161
Tabla 26: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 2
162
Tabla 27: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 3
163
Tabla 28: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 4
164
Tabla 29: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 5
165
Tabla 30: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 6
166
Tabla 31: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 7
167
Tabla 32: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 8
168
Tabla 33: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 9
169
Tabla 34: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 10
170
Tabla 35: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 11
171
Tabla 36: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 12
172
Tabla 37: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 13
173
Tabla 38: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 14
174
Tabla 39: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 15
175
XXIV
Tabla 40: Resumen de los Datos de los Ensayos Viga Sin Fibra Metálica
176
Tabla 41: Resumen de los Datos de los Ensayos Viga Con Fibra Metálica
177
Tabla 42: Parámetros Estadísticos. Módulo de Rotura. 7 Días. Viga Sin
Fibra Metálica
181
. Tabla 43: Parámetros Estadísticos. Módulo de Rotura. 7 Días. Viga Con
Fibra Metálica
182
Tabla 44: Cálculo de Espesor de Losa de Pavimento Rígido Sin Fibra Metálica
185
Tabla 45: Cálculo de Espesor de Losa de Pavimento Rígido Con Fibra Metálica
186
Tabla 46: Presupuesto de Colocación de Pavimento de Concreto Sin Fibra
188
Tabla 47: Presupuesto de Colocación de Pavimento de Concreto Con Fibra
189
XXV
INDICE DE GRAFICOS
Pág.
Gráfico N° 1: Ensayo a Flexión 7 Días. Viga Sin Fibra Metálica 178
Gráfico N° 2: Ensayo a Flexión 7 Días. Viga Con Fibra Metálica 179
Gráfico N° 3: Comparación Módulo de Rotura. Viga Sin Fibra Metálica y Viga con Fibra Metálica
180
XXVI
INDICE DE ANEXOS
Pág.
Anexo N° 1: Ficha Técnica de la Fibra Metálica Dramix-65/35-BN
1
Anexo N° 2: Análisis de Precios Unitarios
5
Anexo N° 3: Evolución del Factor Camión del Espectro de cargas en
la red vial venezolana en los últimos años. Un Cambio Positivo
15
XXVII
INTRODUCCIÓN
La historia del cemento y el concreto es la historia misma del
hombre en la búsqueda de un espacio para vivir con la mayor comodidad,
seguridad y protección posible. Desde que el ser humano superó la época
de las cavernas, ha aplicado sus mayores esfuerzos a delimitar su espacio
vital, satisfaciendo primero sus necesidades de vivienda y después
levantando construcciones con requerimientos específicos.
Templos, palacios, museos son el resultado del esfuerzo que
constituye las bases para el progreso de la humanidad.
La historia del hormigón constituye un capítulo fundamental de la
historia de la construcción. Cuando el hombre optó por levantar
edificaciones utilizando materiales arcillosos o pétreos, surgió la
necesidad de obtener pastas o morteros que permitieran unir dichos
mampuestos para poder conformar estructuras estables. Inicialmente se
emplearon pastas elaboradas con arcilla, yeso o cal, pero se deterioraban
rápidamente ante las inclemencias atmosféricas. Se idearon diversas
soluciones, mezclando agua con rocas y minerales triturados, para
conseguir pastas que no se degradasen fácilmente.
En el transcurso de los años con los nuevos aportes de tecnología,
a principios del siglo XX surge el rápido crecimiento de la industria del
cemento, debido a varios factores: los experimentos de los químicos
franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, que logran producir
cemento de calidad homogénea; la invención del horno rotatorio para
adoquines, tanques, reservorios, barcos, defensas marinas y en otros
múltiples usos.
Los agregados pueden ser de gran tamaño, como en el caso de
represas o estribos de puentes o de pequeño tamaño, para los morteros.
Pueden ser especialmente pesados o livianos. La consistencia del concreto
puede ser muy seca, como en el caso de los elementos prefabricados, o
puede lograrse muy fluida, como se recomienda para elementos de poca
sección y mucha armadura. Sus resistencias mecánicas pueden ser
niveles muy variados, de acuerdo con las necesidades.
2.2.3.7 Relaciones entre la Calidad del Concreto y su
Composición10
Las Propiedades del Concreto dependen, primordialmente de las
características y proporciones de sus componentes constitutivos. En la
9 10 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
23
práctica, se juega fundamentalmente con las proporciones entre los
principales componentes para hacer variar la calidad del concreto,
adaptándola a las necesidades específicas de cada caso. Esas
proporciones suelen expresarse en unidades de peso o de volumen por
cada unidad de volumen de concreto. En el primer caso kgf/m3; en el
segundo litro/m3. Sin embargo es conveniente expresar las relaciones se
la siguiente manera:
El cemento directamente en kgf/m3 o en sacos/m3, lo que se
conoce como dosis de cemento.
El agua indirectamente, a través de la conocida relación
agua/cemento, en peso.
El agregado queda dado implícitamente, al conocer las cantidades
de cemento y de agua, considerando que todos los componentes
forman siempre un volumen fijo de concreto según sus pesos
específicos.
Entre estas proporciones de los componentes y los índices de calidad
de la mezcla se establecen relaciones que pueden expresarse de una
forma esquemática gráfica, tal como se representa en la Figura 1, donde
las flechas dan a entender la existencia de esas relaciones, que han sido
separadas en dos áreas vinculadas entre sí. La primera enlaza la relación
agua/cemento con la resistencia, representando una de las leyes más
trascendentales del concreto, la cual se conoce como Ley de Abrams y la
segunda es una zona triangular la cual une la relación agua cemento con
la dosis de cemento y la trabajabilidad del concreto medida por el Cono
de Abrams
24
Figura 1: Relaciones Básicas del Concreto
Fuente: Porrero “Manual del Concreto Estructural” (2003)
2.2.3.8 Endurecimiento del Concreto11
La capacidad de la mezcla de endurecer hasta formar una
verdadera roca artificial, se debe a la reacción entre el agua y el cemento.
Esta es una reacción interna que se produce aunque el material esté
encerrado herméticamente bajo agua, de allí proviene el nombre de
cemento hidráulico.
En una primera fase el agua de mezclado sirve como lubricante
entre los granos de los inertes, dando fluidez a la mezcla, que puede ser
moldeada. Pero desde el mismo momento en que entran en contacto el
agua y el cemento se inician las reacciones de hidratación que conducirán
al endurecimiento final del material.
En la Figura 2 se ilustra los diferentes estados por la cual pasa el
Concreto en el Desarrollo de su Resistencia. En el primer tramo de la
curva corresponde al período durante la cual la mezcla está fluida, luego 11 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
25
tiene una subida brusca que corresponde al fraguado y luego para
finalizar existe un tercer tramo con un crecimiento más moderado
correspondiente al desarrollo de resistencias.
Figura 2: Principales estados por los que pasa el Concreto en
el Desarrollo de su Resistencia
Fuente: Porrero “Manual del Concreto Estructural” (2003)
2.2.4 Características del Concreto Fresco12
Se conoce como Concreto Fresco al material mientras permanece
en estado fluido, es decir, cuando todos los componentes son mezclados
hasta que se inicia el fraguado de la masa.
12 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
26
El fraguado tiene una duración diferente entre las localidades
debido a que las condiciones del clima tienen gran influencia. En lugares
cálidos y secos el fraguado es más rápido que en los lugares de climas
húmedos y fríos.
2.2.4.1 Reología13
Se conoce como Reología al conjunto de características de la
mezcla fresca que posibilitan su manejo y posterior compactación. En la
práctica, se define la reología del concreto con base en tres características
que son:
2.2.4.1.1 Fluidez14
Describe la calidad del fluido o viscosidad que indica el grado de
movilidad que puede tener la mezcla.
2.2.4.1.2 Compactibilidad15
Cuando la mezcla es vibrada se hace más fluida y puede así
distribuirse más uniformemente, envolviendo bien las armaduras y
ocupando todas las sinuosidades del encofrado. Esta propiedad se conoce
como tixotropía que significa fraguado en reposo y fluidificación en
movimientos y es la característica que permite la compactibilidad de la
mezcla y su adaptación al molde.
13 14 15 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
27
2.2.4.1.3 Estabilidad de la Segregación16
Los componentes del concreto son físicamente heterogéneos:
líquido (agua), polvo (cemento y arena), fragmentos de piedra y una
pequeña porción de aire, cuya mezcla tiene tendencia a separarse unos
de otros. Dicha separación del agua de los restantes componentes de la
mezcla, cuando queda flotando sobre el material recién colocado se
conoce como exudación o sangrado. Por otro lado, la tendencia a
separarse los granos gruesos del mortero lo que se conoce como
segregación depende de la viscosidad y de la tixotropía y se relaciona con
la cantidad y tamaño de los granos. En algunas construcciones existe la
tendencia de trabajar con concretos fluidos que son fáciles de colocar y de
alisar, lo indebido es que para obtenerlos no diseñan mezclas especiales o
solicitan concretos premezclados con aditivos, sino que añaden agua a la
mezcla, indiscriminadamente lo cual trae por consecuencia un daño
directo a la resistencia mecánica, favorece la aparición de grietas por
retracción y le quita defensas al concreto para lograr durabilidad, aparte
de que se hace a la mezcla propensa a la segregación.
2.2.4.2 Trabajabilidad17
Se designa el conjunto de propiedades del concreto que permiten
manejarlo sin que se produzca segregación, colocarlo en moldes y
compactarlo adecuadamente. Desde hace tiempo, los conocedores de la
materia señalan la conveniencia de diferenciar con mayor claridad los
conceptos relativos a la plasticidad en sí de la mezcla (docilidad,
consistencia) y la facilidad de usarla (trabajabilidad, colocabilidad). Se
16 17 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
28
requieren métodos de ensayo que permitan medir respectivamente dichas
características pero hasta el momento no se han logrado con éxito. Ante
esto, el método del Cono de Abrams sigue teniendo vasta aplicación pues,
aun cuando no revela específicamente ciertas propiedades reológicas de
la mezcla, el uso de la información que ofrece ha permitido la toma de
decisiones acertadas.
2.2.4.2.1 Cono de Abrams18
El asentamiento medido con el Cono de Abrams, es un índice
bastante práctico; aunque no mide todas las propiedades plásticas de la
mezcla, ni las valora con el mismo grado de influencia que ellas realmente
tienen en el concreto, brinda una información útil sobre todo en términos
comparativos.
Éste contiene limitaciones ya que es útil solamente para concretos
con agregados pétreos, tamaños máximos menores a 5cm y con relativa
plasticidad caracterizada por asentamientos entre unos 2 y 17 cm
Otra limitación es su insensibilidad para concretos ásperos o
pedregosos. En los concretos normales, la masa del cono, ya desmoldada
suele quedar de forma más o menos abombada según su asentamiento,
simétrica y con la superficie superior casi plana (Figura 3). Las mezclas
pedregosas, al ser desmoldadas suelen tomar forma del Cono con su base
superior inclinada o totalmente caída lateralmente, o se desmoronan
según sea su contenido de agua.
18 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
29
Figura 3: Cono de Abrams
Fuente: Porrero “Manual del Concreto Estructural” (2003)
2.2.4.2.1.1 Aparatos19
La Norma COVENIN 339 “Concreto. Método para la Medición del
Asentamiento con el Cono de Abrams” nos explica brevemente los
Aparatos que conforman el Cono de Abrams y entre ellos tenemos:
Cono de Abrams
Construido con un material rígido con un espesor mínimo de 1.5mm,
su forma interior debe ser la de un tronco de cono de 200 ± 2mm de
diámetro de base mayor, 100 ± 2mm de diámetro de base menor y 300
± 2mm de altura. Las bases deben ser abiertas paralelas entre sí y
perpendiculares al eje del cono. El molde debe contener asas y aletas. El
interior del molde debe ser suave y sin protuberancias.
19 Norma COVENIN 339 “Concreto. Método para la Medición del Asentamiento con
el Cono de Abrams”
30
Barra Compactadora
Debe ser de acero, recta, lisa y cilíndrica, de 16mm de diámetro y
600mm de longitud aproximada.
2.2.4.2.1.2 Procedimiento20
Se humedece el interior del molde y se coloca sobre una superficie
horizontal, rígida, plana y no absorbente. El molde se sujeta
firmemente los las aletas con los pies y se llena con la muestra de
concreto en capas, cada una de ellas de un tercio del volumen del
molde, es decir 6.5cm y 15cm a partir de la base.
Cada capa se compacta con 25 golpes con la barra compactadora
distribuidos uniformemente por todo el perímetro del cono. En la
parte inferior debe inclinarse un poco la barra para poder
compactar la muestra en el perímetro.
El molde se llena por exceso antes de compactar la última capa. Si
después de compactar la muestra queda por debajo del borde del
cono se agrega concreto hasta lograr el exceso sobre el molde.
Luego se enrasa mediante la barra compactadora o una cuchara de
albañilería. Inmediatamente se retira el molde verticalmente
evitando movimientos laterales o de torsión.
El asentamiento se mide luego de alzar el molde y se determina por
la diferencia entre la altura del molde y la parte superior de la
muestra.
20 Norma Covenin 339-04. “Concreto. Método para la medición del asentamiento con el Cono de
Abrams”
31
En caso de que presente una falla o corte, donde se aprecie
separación de una parte de la masa, debe rechazarse el ensayo y
se hace nuevamente con otra parte de la mezcla
Si dos ensayos consecutivos sobre una misma mezcla de concreto
arrojan el resultado de 5.6, el concreto probablemente carece de
plasticidad y cohesión necesaria para la validez del ensayo
2.2.4.2.1.3 Expresión de los Resultados21
Debe anotarse el asentamiento de la muestra, medido con
aproximación al medio centímetro más cercano.
Precisión: la relación entre dos tomas de asentamiento para
repetitividad debe ser como se indica en la siguiente tabla:
RANGO (cm) PRESICION (cm)
< 5 0.63
>5 < 12.5 1.27
> 12.5 1.9
Tabla Nº 1 Precisión en la Expresión de Resultados del
Ensayo de Cono de Abrams
Fuente: Norma COVENIN 339 “Concreto. Método para la Medición del
Asentamiento con el Cono de Abrams”
21 Norma COVENIN 339 “Concreto. Método para la Medición del Asentamiento con el Cono
de Abrams”
32
2.2.4.3 Retracción22
Otra característica del concreto que se debe tomar en cuenta es la
retracción, la cual consiste en el fenómeno de encogimiento o disminución
de volumen que sufre el material con el tiempo, debido principalmente a
la pérdida parcial de agua en las primeras horas y que puede llegar a
producir grietas en el material. En las estructuras, la retracción se logra
aminorar mediante una adecuada distribución de las armaduras de acero
que la restringen y reparten de forma más conveniente.
2.2.4.4 Mecanismo de Lubricación23
Una forma para entender las relaciones cualitativas entre calidad y
proporciones de componentes, así como algunas de las principales
características del concreto, es considerar como modelo del material un
conjunto de piezas que se deben mover, unas entre otras, lubrificadas por
la pasta de cemento. Dentro de los límites habituales de consistencia y
composición de las mezclas, esto se aproxima a la realidad, sin embargo,
en condiciones extremas el modelo debe ser interpretado con reservas. La
principal objeción al modelo es que no solamente el cemento lubrica, sino
que también lo hacen las partículas más finas de la arena. Esta
circunstancia se puede incluir en el modelo, y de hecho es necesario
hacerlo cuando los contenidos de finos en la arena (pasantes de los
cedazos #100 y #200) son importantes.
22 22 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
33
2.2.5 Agregado24
Los agregados, también conocidos como áridos o inertes, son
fragmentos o granos, cuya finalidad es abaratar la mezcla y dotarla de
ciertas características favorables, entre las cuales se destaca la
disminución de la retracción de fraguado o retracción plástica. Los
agregados constituyen la mayor parte de la masa del concreto, ya que
alcanzan a representar el 70% y el 85% de su peso, razón por la cual las
propiedades de los inertes resultan tan importantes para la calidad de la
mezcla.
2.2.5.1 Niveles de Calidad25
Las especificaciones normativas establecen límites para ciertas
características de los agregados que, si no se respetan, pueden producir
graves problemas en la calidad del concreto. Para mezclas de
características especiales pueden requerirse que algunos límites de
calidad de los agregados sean más estrictos que los normativos.
Una primera consideración para fabricar concreto, es saber si se
dispone de agregados de buena calidad a un costo apropiado. Sin
embargo, en algunas circunstancias hay que supeditarse a los agregados
de la zona, no siempre de excelente calidad. En términos generales se
pueden considerar para los agregados tres posibilidades:
24 24 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
34
2.2.5.1.1 Agregados Controlados26
Materiales que tienen garantizada su calidad en todos los aspectos.
Son producidos en plantas de cierto nivel de tecnificación, donde se lleva
un control adecuado mediante los necesarios ensayos rutinarios.
2.2.5.1.2 Agregados Conocidos con Control Insuficiente27
Provenientes de zonas o lugares de saque sobre los que hay
experiencia y su calidad ya ha sido probada en la elaboración de
concretos. Incluso pudo haberse hecho algunas determinaciones de
calidades esporádicas, más o menos completas, pero que no hay sobre
ellos un control sistemático que garantice la continuidad de su limpieza,
granulometría, etc.
2.2.5.1.3 Agregados no Empleados con anterioridad28
Cuando se trata de esta circunstancia, antes de comenzar la
explotación es necesario hacer ensayos y pruebas que permitan
determinar las propiedades del material y sus posibilidades de empleo en
el concreto.
26 26 27 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
35
2.2.5.2 Requisitos de Calidad29
Para conocer la calidad de los agregados se deben efectuar ciertos
ensayos cuyas condiciones básicas generales son:
Deben realizarse sobre muestras representativas del
yacimiento, y de sus diferentes zonas
Deben ser llevadas a cabo en laboratorios con personal y
equipos adecuados, siguiendo cuidadosamente los sucesivos
pasos de un procedimiento normativo
No cumplir con estas condiciones básicas invalida la utilidad de la
información de los ensayos.
2.2.5.3 Granulometría30
Se entiende por granulometría la composición del material en
cuanto a la distribución del tamaño de los granos que lo integran. Esta
característica decide, de manera muy importante, la calidad del material
para su uso como componente del concreto.
El tamaño de los granos se mide de forma indirecta mediante
cedazos de diferentes aberturas calibradas, los cuales son colocados en
cascada, con el de mayor abertura arriba, decreciendo progresivamente
hasta disponer el de menor abertura abajo. Al tamizar el material, por
agitación a través de esta serie sus granos se distribuyen según sus
29 29 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
36
tamaños. La granulometría se puede expresar de varias formas: retenidos
parciales en cada cedazo, expresados en peso o en porcentaje, o
retenidos acumulados, o pasantes, principalmente en porcentaje. La
forma usual y conveniente es la que expresa el pasante total por cada
cedazo como porcentaje en peso.
2.2.5.4 Tamaño Máximo31
Se denomina tamaño máximo de un agregado al tamaño de sus
partículas más gruesas, medido como abertura del cedazo de menor
tamaño que deje pasar el 95% o más del material.
2.2.5.5 Segregación32
Cuando se manejan agregados en los cuales hay presencia de
granos con tamaños muy diferentes, puede presentarse tendencia a su
separación, dando lugar a lo que se denomina segregación. La tendencia
a la segregación se contrarresta manejando los agregados en fracciones
separadas de acuerdo a su tamaño, las cuales sólo se combinan en el
momento del mezclado.
2.2.5.6 Módulo de finura33
Se denomina módulo de finura de las arenas a un parámetro que se
obtiene sumando los porcentajes retenidos acumulados en los cedazos de
la serie normativa y dividiendo la suma entre 100. En cierto modo, este
31 31 32 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
37
valor es representativo de la finura de la arena; se considera que el
módulo de finura adecuado de una arena para producir concreto dentro
de una granulometría aceptable, debe estar entre 2.3 y 3.1, donde un
valor menor de 2.0 indica una arena fina, 2.5 una arena media y más de
3.0 una arena gruesa.
2.2.5.7 Impurezas34
A los agregados los pueden acompañar algunas impurezas
perjudiciales, la mayoría de origen natural y acompañando a la arena, las
cuales se describen a continuación:
2.2.5.7.1 Materia Orgánica35
El humus o materia orgánica procedente de la descomposición de
vegetales, acompaña a veces a los agregados. Existe un procedimiento
normativo para obtener una estimación de su proporción y es el descrito
en la Norma COVENIN 256 y ASTM C40, basado en que la reacción de la
materia orgánica con los álcalis colorea una solución con un color más o
menos intenso, según la proporción de materia orgánica.
La materia orgánica en descomposición puede producir trastornos
en las reacciones del cemento. El fraguado puede ser alterado, e incluso
impedido, como es el caso de la presencia de azúcares. También se
pueden ver alterados el endurecimiento y, a veces, la reacción de los
aditivos químicos.
34 34 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
38
2.2.5.7.2 Sales Naturales36
Otras impurezas importantes son las sales naturales, entre las
cuales, las más frecuentes son: el cloruro de sodio y el sulfato de calcio, o
yeso, o bien sales procedentes de efluentes industriales, que pueden
tener una composición muy variada. El ión de cloruro de sal produce la
corrosión de las armaduras del concreto reforzado y el ión del sulfato de
yeso ataca la pasta.
2.2.5.8 Resistencia de los Agregados37
La resistencia de los granos de agregado es también decisiva para
la resistencia del concreto fabricado con ellos. Dada su alta proporción en
la mezcla, no se puede pretender que ésta alcance una resistencia más
alta que la de los granos pétreos que la integran. La correspondencia
entre las variables relación agua/cemento y resistencia mecánica, está
condicionada en buena parte por la calidad resistente de los agregados,
además de por la dosis de agua en pasta.
Los concretos hechos con agregados de baja resistencia tienen
poca resistencia al desgaste, lo que puede resultar crítico en pavimentos,
túneles de desvío en represas, tuberías a presión, aliviaderos, entre otros.
La resistencia más crítica es la del agregado grueso, puesto que
para evaluarla se acude al ensayo de desgaste que produce la máquina
conocida como Los Ángeles que consiste en un tambor de acero dentro
36 36 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
39
del cual se coloca el agregado que va a evaluarse, conjuntamente con una
colección de bolas de acero que harán de cuerpos moledores. Se hace
girar el conjunto y se mide, granulométricamente, el fraccionamiento que
sufrieron las partículas del agregado. Las normas suelen permitir un límite
máximo de desgaste del 50%. Los agregados de alta resistencia al
desgaste suelen tener pérdidas de menos del 20%.
2.2.5.9 Humedad38
Los agregados suelen retener algunas cantidades de agua en forma
de humedad. La humedad se considera como la diferencia que hay entre
el peso del material húmedo y el peso del mismo secado al horno.
Esta humedad la podemos encontrar de dos maneras: (1)
rellenando los poros y microporos internos de los granos; y (2) como
capa envolvente más o menos gruesa.
El agua interna no pasa al concreto como agua de mezclado, sino
que cuando los granos están muy secos pueden absorber parte del agua
que se utilizó para la mezcla. La absorción de agua por diferencia entre el
grano seco y el saturado con superficie seca, puede retirar importantes
cantidades de agua de la mezcla, por lo tanto, estos retiros alteran la
relación agua/cemento de la mezcla.
38 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
40
2.2.5.10 Relaciones con las Propiedades del Concreto39
Agregados redondeados requerirán menor cantidad de agua para
una determinada trabajabilidad, permitiendo una menor relación
agua/cemento y en consecuencia una mayor resistencia. Sin embargo,
esta ventaja puede verse disminuida o anulada si los agregados no están
limpios, pues conllevaría una pérdida de adherencia agregado-pasta y con
ello una disminución de resistencia, que podría ser superior a la
técnicamente lograda al reducir la relación agua/cemento.
2.2.6 Cemento 40
El cemento es el componente activo del concreto e influye en todas
las características de este material. Sin embargo, el cemento constituye
solo aproximadamente solo un 10 a un 20% el peso del concreto, siendo
el 80 a 90% de materiales restantes el que condiciona la posibilidad de
que se desarrollen las propiedades del concreto.
De los componentes del concreto, el cemento es el más caro por
unidad de peso. Sin embargo, comparado con otros productos
manufacturados, el cemento es un material relativamente barato.
El cemento se obtiene a partir de materias primas abundantes en la
naturaleza. Su elaboración se realiza en plantas industriales de gran
capacidad, en donde debe ser controlado estrictamente, lo que redunda
en su calidad y en la confiabilidad que sobre él pueda tener el usuario.
39 39 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
41
2.2.6.1 Constitución41
Cuando se habla del cemento, implícitamente se alude al cemento
Portland o cemento sobre la base de Portland, ya que son los productos
aglomerantes que se usan casi exclusivamente con fines estructurales.
Para otros aglomerantes distintos, también empleados en construcción, se
suele añadir a la palabra cemento, alguna otra que los especifique
(cemento de escoria, cemento puzolánico, cemento supersulfatado, etc.).
El cemento Portland o cemento simplemente, es una especie de cal
hidráulica perfeccionada. Se produce haciendo que se combinen
químicamente unas materias de carácter acido (sílice y alumina
principalmente) provenientes de arcillas, con otras de carácter básico
(primordialmente cal) aportadas por calizas.
Es importante saber que la incorporación de yeso impide el
fraguado instantáneo, regula el fraguado y el inicio del proceso de
endurecimiento al controlar las reacciones de hidratación temprana del
aluminato tricálcico (componente mineralógico del cemento
Portland).Finalmente, el fino material resultante es el cemento tal como
se conoce, capaz de combinarse con agua y dar origen a productos
hidratados que se entraban íntimamente entre sí, adquiriendo las
propiedades de resistencia y durabilidad que le son características.
Sobre el principal parámetro de control del cemento, como lo es su
resistencia mecánica, tiene gran influencia la finura de grano a la cual fue
molido el producto.
41 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
42
Para los cementos de uso estructural que no están constituidos
exclusivamente por Portland, sino por una mezcla con ciertas
proporciones de otros materiales como pueden ser los cementos de
escoria, los puzolánicos, o de cenizas volantes, las propiedades del
cemento dependen de la calidad y composición del Portland que llevan y
de la calidad y la proporción del otro material acompañante.
Las materias primas naturales que se utilizan para la obtención del
cemento Portland, además de los constituyentes necesarios, llevan
inevitablemente otros que se pueden considerar impurezas, algunos de
los cuales se presentan esporádicamente, pero otros en forma sistemática
(principalmente álcalis y magnesia). Estas impurezas pueden llegar a
tener influencia en la calidad del producto y, a veces, pueden llegar a ser
decisivas en el comportamiento del concreto, por lo cual los fabricantes
de cemento deben extremar sus controles para evitarlas o reducirlas a
límites normativos.
2.2.6.2 Hidratación del Cemento42
En la siguiente figura se ilustra el proceso de hidratación del
cemento. Al contacto del agua con el polvo de cemento se inicia una
reacción química (fraguado) desde la superficie hacia el centro de cada
uno de los granos (de diferente tamaño) que constituyen el cemento.
42 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
43
Figura 4: Hidratación del Cemento
Fuente: Porrero “Manual del Concreto Estructural” (2003)
Siempre que haya humedad ambiental el proceso de fraguado
continúa varios años, y, como en toda reacción química, la temperatura
ambiente condiciona la velocidad de reacción. A largo plazo, la matriz de
pasta de cemento está formada por:
a) Haces de fibras entrecruzadas.
b) Inclusiones de granos de cemento (los más grandes
originalmente) que todavía están en proceso de reaccionar.
c) Canales y poros, ocupados o no por agua.
44
d) Cristales (cal, aluminatos y sulfoaluminatos).
2.2.6.3 Clasificación. Tipos43
La norma Venezolana COVENIN 28 “Cemento Portland.
Especificaciones” y la norteamericana ASTM C150, consideran cinco tipos
de cemento Portland, cuyas características se presentan en la siguiente
tabla.
Tipo Características
Límites de la Composición Usual
Promedio %
C3S C2S C3A C4FA
I Uso General 40-55 25-30 8-15 5-10
II Resistente a Sulfatos y
bajo calor de hidratación
40-50 25-35 8 10-15
III Altas resistencias
iniciales
50-63 15-20 3-15 8-12
IV Muy bajo calor de
hidratación
25-35 40-50 <7 10-15
V Muy alta resistencia a
los sulfatos
32-42 38-48 <5 10
Tabla N° 2 Tipos de Cemento Portland
Fuente: Porrero “Manual del Concreto Estructural” (2003)
43 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
45
Los cementos que desarrollan rápidamente sus resistencias se
basan en una alta proporción de silicato tricálcico y aluminato tricálcico;
en definitiva, en composiciones altas en cal. Como se verá, para esta
propiedad también se juega, con la finura. Los cementos de moderado
calor de hidratación (usados para los grandes vaciados de concreto) y
moderada resistencia a los sulfatos (usados en caso de medios agresivos
sulfatados) se basan principalmente en la rebaja del contenido de
aluminato tricálcico y en parte del silicato tricálcico, es decir,
composiciones bajas en alúmina y cal. Para los cementos que deben tener
esta resistencia a los sulfatos en más alto grado, el contenido de alúmina
se debe bajar aún más drásticamente. Como contrapartida, los cementos
con capacidad resistente a los sulfatos ofrecen escasa defensa al paso de
los iones cloruro y, por lo mismo, protegen menos el refuerzo metálico.
El cemento de uso más extendido es el que corresponde al Tipo I.
En Venezuela la mayor parte de la producción es de cemento Portland de
ese tipo, siendo mucho menos la producción del Tipo II, y sólo ocasional
la del Tipo III.
2.2.6.4 Calidad44
La mayoría de los ensayos que se necesitan para controlar la
calidad del cemento requieren el uso de aparatos muy sensibles y muy
complejos. Las pruebas deben ser efectuadas en condiciones específicas
de humedad y temperatura, dada la gran influencia que tienen estos
parámetros sobre los resultados. Esto divide las prácticas de control del
cemento en dos grupos: 1) Los ensayos que suele hacer el usuario, y 2)
los que necesariamente tiene que hacer el fabricante.
44 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
46
Los dos índices principales que emplea el usuario para conocer
directamente la calidad del cemento son el fraguado y la resistencia
mecánica. El fabricante, además de éstos, debe vigilar: La composición
química, la estabilidad de volumen, el grado de finura, la plasticidad, el
calor de hidratación, los residuos insolubles y la pérdida de fuego.
Los cada día más exigentes concretos requieren también cementos
de alta calidad, con la apertura hacia nuevos tipos que aporten ventajas
particulares en determinados casos.
La calidad de los cementos venezolanos se evalúa mediante la
Norma COVENIN 28, “Cemento Portland. Especificaciones”, la Norma
COVENIN 935, “Cemento Portland-escoria. Especificaciones”, y la Norma
COVENIN 3134, “Cemento Portland con adiciones. Especificaciones”, y con
el conjunto de normas de ensayo correspondientes.
2.2.6.5 Tiempo de Fraguado45
Cuando se mezcla el cemento con el agua de amasado se produce
una pasta que mantiene, durante un tiempo, una plasticidad casi
constante. Posteriormente se aprecia un cierto atiesamiento que luego se
irá pronunciando.
El lapso que transcurre desde el mezclado hasta el momento de
aparición del atiesamiento se conoce como tiempo de fraguado.
El atiesamiento, o pérdida de plasticidad de la pasta, es un proceso
gradual aun cuando el fraguado debe ser definido en un tiempo preciso.
45 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
47
Eso obliga a establecer parámetros empíricos normalizados, que son de
validez universal. El procedimiento más usual es la aplicación de la aguja
de Vicat, ensayo establecido en la Norma COVENIN 493, “Cemento
Portland. Determinación del tiempo de fraguado por la aguja de Vicat” y
ASTM C191.
El tiempo de fraguado puede ser medido también en morteros y en
concretos, empleando un penetrómetro apropiado tal como el que se
establece en la Norma COVENIN 352, “Método de ensayo para determinar
el tiempo de fraguado de mezclas de concreto por resistencia a la
penetración” y ASTM C403.
2.2.6.6 Resistencias Mecánicas46
Las resistencias mecánicas del concreto se deben al cemento, pero
están condicionadas de modo decisivo por la calidad y proporciones de los
restantes materiales componentes de la mezcla. Para detectar o comparar
calidades resistentes de cementos con base en el ensayo de piezas de
concreto, las mezclas deben ser estrictamente iguales en todos los
aspectos, incluidas las condiciones del ensayo excepto, naturalmente, el
cemento que se desea comparar. Es decir, se deben fijar como
parámetros estables todos los factores que no sean el cemento mismo.
Este procedimiento, útil en muchos casos e incluso normativo en algunos
países, adolece sin embargo de defectos importantes.
Es costoso
Es poco preciso
Ante estas dificultades se ha optado por ensayar morteros, con
lo que se disminuyen gran parte de las dificultades; se manejan
cantidades menores de materiales, las probetas de ensayo son de menor
46 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
48
tamaño y peso, y resulta más fácil mantener constante la calidad de la
arena que se emplea como agregado.
Actualmente los métodos de ensayo más difundidos son:
1) El de ASTM C109, de Estados Unidos, que se ha adoptado por muchos
otros países, especialmente los de su influencia más directa en América.
En Venezuela este es el procedimiento que exige la Norma COVENIN 28,
“Cemento Portland. Especificaciones”.
2) El conocido como RILEM, que hoy es una norma ISO, de carácter
internacional, cada vez más utilizada en el mundo. En Venezuela
corresponde a las Normas COVENIN 497, “Cemento Portland.
Determinación de la resistencia a la tracción por flexión de morteros” y
COVENIN 498, “Cemento Portland. Determinación de la resistencia a la
compresión de morteros, usando las porciones de prismas rotos por
flexión”, ASTM C348 Y C349.
2.2.6.7 Finura47
Al hacer concreto, las muy finas partículas de cemento se mezclan
con el agua de amasado para constituir la pasta que engloba a los
materiales pétreos. Pasta que, a medida que transcurre el tiempo, va
adquiriendo resistencia debido a las reacciones entre el agua y el
cemento. Como en toda reacción, la superficie de contacto es uno de los
factores que condiciona su velocidad. De aquí que los cementos más
finamente molidos tengan una velocidad de hidratación mayor y, por lo
tanto, un desarrollo de resistencia más rápido.
47 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
49
Cuando se calculan las posibles características de un cemento sobre
la base de su composición mineralógica, la finura del cemento es un dato
decisivo para la interpretación, especialmente de las resistencias a
temprana edad.
El cemento es un polvo demasiado fino para poder determinar el
tamaño de sus partículas por un procedimiento granulométrico con base
en tamices, por tal razón se desarrollaron otros procedimientos. Hay
varios métodos para determinar esta característica, pero en la práctica los
de uso más extendido son dos: El turbidímetro Wagner (Norma COVENIN
488, “Cemento Portland. Determinación de la finura por medio del
turbidímetro” y ASTM C115), y el Permeabilímetro Blaine (Norma
COVENIN 487,” Cemento Portland. Determinación de la finura por medio
del aparato Blaine de permeabilidad” y ASTM C204), siendo este último el
de más frecuente referencia. El Permeabilímetro se basa en determinar la
velocidad de paso de una corriente de aire a través de un bloque de polvo
de cemento compactado, velocidad que, por la Ley de Stokes, se
relaciona con la geometría de las partículas. Las cifras que proporciona el
ensayo, centímetros cuadrados de superficie de partículas de cemento por
cada gramo de material, no son absolutas ni comparables directamente
con otros procedimientos, pero si son válidas y reproducibles dentro del
método, que es sensible y seguro.
2.2.6.8 Desarrollo de Resistencias48
El desarrollo de resistencias del cemento depende tanto de su
composición como de su finura y, aun dentro de un mismo tipo de
cemento, puede haber diferencias notables.
48 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
50
El desarrollo de las resistencias, o velocidad de endurecimiento,
tiene importancia en la tecnología del concreto porque puede orientar las
acciones del desencofrado y porque, de su conocimiento, se pueden
inferir informaciones relativas a la predicción de resistencias normativas,
a los 28 días, con base en los resultados de ensayos hechos en edades
más tempranas.
Los cementos Tipo II son específicamente de desarrollo rápido de
resistencias. En cuanto al Tipo I, el mercado internacional del cemento lo
prefiere, actualmente, con la capacidad de alcanzar en corto tiempo
valores de resistencia mecánica relativamente altos.
2.2.6.9 Manejo49
La gran finura del cemento permite fluidificarlo con aire y
bombearlo por tuberías como fluido. Este es un procedimiento habitual
dentro de las fábricas de cemento; además se utiliza ara la carga de los
transportes a granel y, cuando el volumen es grande, también para la
descarga. El cemento se puede sacar de los silos, además, por tornillos
sin fin, correas transportadoras, arrastre y gravedad.
En las plantas con gran capacidad para elaborar concreto
(premezclado, grandes estructuras, etc.) resulta más económico el
empleo de cemento a granel. El cemento se acarrea en transportes
especiales y se almacena en silos, que deben ser impermeables, tener
apropiados ángulos internos de descarga que no permitan acumulaciones
de material en los recodos y estar provistos de eficientes sistemas de
descarga.
49 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
51
Otra forma de comercialización, transporte y almacenamiento es en
sacos o bolsas de papel, generalmente con 42,5 kilogramos de peso neto
de cemento, o de 50 kilogramos en algunos países.
2.2.6.10 Resistencia a ataques químicos50
Los concretos elaborados sobre la base de cemento Portland son,
en general resistentes a agresiones químicas con un pH mayor de 6. Sin
embargo, hay notables excepciones como es el caso de los sulfatos
presentes en el suelo, en el agua de mar, aguas servidas y efluentes
químicos. Cuanto mayor sea el contenido de aluminio tricálcico A del
cemento mayor su susceptibilidad a ser atacado por sulfatos. Por ello, son
recomendables en estos casos los cementos Tipo II y Tipo V, aunque esa
misma razón los hace menos resistentes al ataque por cloruros.
2.2.6.11 Envejecimiento51
El cemento es sensible a la humedad y al anhídrido carbónico
atmosférico, por lo que se recomienda tomar precauciones para su
almacenamiento, especialmente si va ser prolongado. Debe conservarse
en un local de ambiente seco y aireado y los sacos deben montarse sobre
algún emparrillado, de modo que también estén aireados por su parte
inferior.
Una recomendación practica para saber si el cemento ha perdido
calidad por envejecimiento, es observar si contiene grumos que no se
desmoronan fácilmente entre los dedos. En caso de tenerlos y que sean
50 50 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
52
abundantes, ese cemento no debe emplearse. Pero si no son abundantes,
pueden eliminarse los grumos por tamizado, y utilizar el resto del
cemento, no hidratado; se recomienda un cedazo #30. También pueden
producirse grumos en los sacos de cemento si han sido apilados en
columnas de excesivo número de sacos; este de terrones es
desmenuzable. En todo caso, se recomienda no exceder de 14 capas de
altura si el almacenamiento es inferior a 60 días y de 7 capas para
períodos mayores.
2.2.6.12 Mezcla de Cementos52
La mezcla de cementos Portland del mismo tipo puede dar lugar a
anormalidades en los tiempos de fraguado y a alguna modificación en las
resistencias, por lo cual se debe evitar o estudiar previamente con
mezclas de prueba. Las mezclas entre cementos de diferentes tipos o de
distintas clases, pueden ser mucho más peligrosas y deben evitarse.
Los vaciados contiguos de piezas de concreto hechas con cementos
diferentes, pero donde una de ellas ya está endurecida, no tienen motivo
de presentar reacción.
2.2.7 Agua para Concreto53
El agua es imprescindible en varias etapas de la elaboración del
concreto: mezclado, fraguado y curado. El agua de mezclado ocupa
normalmente entre 15% y 20% del volumen de concreto fresco y,
conjuntamente con el cemento, forman un producto coherente, pastoso y
52 52 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
53
manejable, que lubrica y soporta los agregados, acomodable en los
moldes. Simultáneamente esta agua reacciona químicamente con el
cemento, hidratándolo y produciendo el fraguado en su acepción más
amplia, desde el estado plástico inicial, pasando por lo que llamamos
endurecimiento, hasta el desarrollo de resistencias a largo plazo. Por otra
parte, el agua de curado es necesaria para reponer la humedad que se
pierde por evaporación luego que el concreto ha sido colocado,
compactado y alisado en su superficie; de esta manera se garantiza el
normal desarrollo de las reacciones de hidratación del cemento.
Tanto el agua de mezclado como el agua de curado deben estar
libres de contaminantes que puedan perjudicar el fraguado del concreto o
que reaccionen negativamente, en estado fresco o endurecido, con alguno
de sus componentes o con los elementos embutidos en el concreto, como
tuberías metálicas o el acero de refuerzo. Es importante señalar que el
agua de pozos, ríos y lagos, antes de su utilización, deben ser evaluada
física y químicamente en un laboratorio competente.
2.2.7.1 Agua de Mezclado54
El agua de mezclado cumple dos funciones: hidratar el cemento y
proporcionar fluidez y lubricación al concreto. Se estima que, en condición
de ambiente saturado, el agua requerida para hidratación equivalente al
25% en peso del cemento; el resto se evapora. La porción evaporada
después que el concreto ha sido compactado y aislado, es la causante de
la retracción de secado y de la formación de conductos capilares que
interconectan poros; estos se llenan parcialmente de aire y producen
concretos menos resistentes y menos durables, por lo que debe usarse el
menor volumen de agua que sea posible para obtenerla fluidez requerida.
54 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
54
Ciertas impurezas en el agua pueden causar reacciones
perjudiciales al concreto o alteraciones en sus propiedades, a saber:
Trabajabilidad.
Tiempos de fraguado.
Resistencias mecánicas.
Adherencia entre concreto y refuerzo.
Permeabilidad.
Durabilidad (disgregación, corrosión de elementos metálicos).
Aspecto (eflorescencia, decoloración).
2.2.7.2 Agua de Curado55
La hidratación del cemento comienza al contacto con el agua de
mezclado, y desde la superficie de cada grano de cemento hasta el
interior; es un proceso muy rápido en los primeros minutos y horas, que
se prolonga por varios meses y años siempre que haya humedad
suficiente. Durante las primeras horas hay reserva suficiente de agua en
el concreto y, luego, se pierde progresivamente por evaporación; primero
desaparece el agua de exudación, que es la capa superficial, brillante, que
se observa al realizar la compactación del concreto y, ya semi-endurecido
el concreto, hay una migración y evaporación del agua interna necesaria
para la reacción del cemento. La tasa de evaporación depende de tres
factores:
a) Capacidad desecante del media ambiente (temperatura,
humedad relativa y velocidad de viento).
55 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
55
b) Cantidad de calor generado al hidratarse el cemento, por ser
esta una reacción exotérmica.
c) Dimensiones de la pieza o elemento del concreto, especialmente
de las superficies expuestas a desecación.
La falta de un ambiente saturado impedirá que el cemento se
hidrate totalmente y que el concreto alcance la resistencia esperada,
además de favorecer e incrementar la retracción plástica. Este último
efecto producirá aumentos en el ancho de las grietas de secado, que
facilitan la entrada de los agentes agresivos eventualmente presentes en
el medio ambiente.
2.2.7.3 Efecto de las Impurezas sobre el Concreto56
La mayoría de los posibles contaminantes de los concretos
presentes en el agua, lo son porque reaccionan con el cemento; algunas
excepciones son, por ejemplo, la disgregación de algunos agregados en
contacto con sulfatos y la acción de los cloruros sobre el proceso de
corrosión de las armaduras en el concreto reforzado. En este último caso,
el cemento actúa como protector e inhibidor de la oxidación y, por ello, la
intensidad y velocidad del posible ataque dependerá del tipo y marca del
cemento usado, así como de la riqueza (dosis de cemento) de la mezcla.
56 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
56
2.2.7.4 Calidad del Agua57
El agua que ya ha sido utilizada anteriormente para elaborar y
curar el concreto con resultados satisfactorios, así como el agua potable,
puede ser usada con la misma finalidad, sin mayores ensayos previos, la
Norma COVENIN 2385, “Agua de Mezclado para concretos y morteros
especificaciones” establece los límites de calidad exigidos para el agua.
Para concreto pretensado deben extremarse los cuidados. En caso
de concreto reforzado, se considera que no se requiere realizar ensayos
adicionales cuando se comprueban las tres condiciones siguientes:
1) pH entre 6 y 8.
2) Contenido total de sales minerales inferior a 1% (10.000
ppm).
3) Contenido de materia orgánica inferior a 20 ppm
(20mg/l).
Sino no se cumple algunas de las tres condiciones anteriores, debe
ordenarse la realización de ensayos adicionales tales como: a) análisis
químicos; b) evaluación en morteros de prueba. Las aguas contaminantes
con efluentes industriales, desechos humanos o animales, deben ser
evaluadas siempre.
57 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
57
2.2.8 Aditivos58
Reciben el nombre de aditivos aquellos productos químicos que se
añaden en pequeña proporción a los componentes principales de los
morteros o de los concretos, durante su mezclado, con el propósito de
modificar algunas de las propiedades de las mezclas en estado fresco o en
estado endurecido.
2.2.8.1 Tipos de Aditivos59
2.2.8.1.1 Tipo A. Reductores de Agua60
Son aquellos aditivos que reducen al menos un 5% la cantidad de
agua de mezclado requerida para producir un concreto de una
consistencia igual a la mezcla de referencia, incrementando su
resistencia.
2.2.8.1.2 Tipo B. Retardadores de Fraguado61
Son aquellos aditivos que retardan el fraguado del concreto.
58 58 59 60 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
58
2.2.8.1.3 Tipo C. Aceleradores de Fraguado62
Son aquellos aditivos que aceleran el fraguado del concreto y el
desarrollo de la resistencia inicial del concreto.
2.2.8.1.4 Tipo D. Reductores de Agua y Retardadores63
Son aquellos aditivos que reducen al menos el 5% la cantidad de
agua del mezclado requerida para producir un concreto de una
consistencia igual a la mezcla de referencia que retardan el fraguado e
incrementan su resistencia.
2.2.8.1.5 Tipo E. Reductores de Agua y Aceleradores64
Son aquellos aditivos que reducen al menos el 5% la cantidad de
agua del mezclado requerida para producir un concreto de una
consistencia igual a la mezcla de referencia, acelerando el fraguado y el
desarrollo de la resistencia inicial y final del mismo.
2.2.8.1.6 Tipo F. Reductores de Agua de Alto Rango65
Son aquellos aditivos que reducen al menos el 15% la cantidad de
agua del mezclado requerida para producir un concreto de una
62 62 63 64 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
59
consistencia igual a la mezcla de referencia, incrementando su
resistencia.
2.2.8.1.7 Tipo G. Reductores de Agua de Alto Rango y
Retardadores66
Son aquellos aditivos que reducen al menos el 15% la cantidad de
agua del mezclado requerida para producir un concreto de una
consistencia igual a la mezcla de referencia, retardando el fraguado e
incrementando su resistencia.
2.2.8.1.8 Tipo H. Reductores de Agua de Alto Rango y
Aceleradores67
Son aquellos aditivos que reducen al menos el 15% la cantidad de
agua del mezclado requerida para producir un concreto de una
consistencia igual a la mezcla de referencia, acelerando el desarrollo de la
resistencia inicial y final del mismo.
2.2.9 Preparación y Mezclado68
En primer término se destaca la importancia de mantener
invariables los parámetros del diseño de la mezcla, en particular la
relación agua/cemento: añadir más agua de la establecida, además de
disminuir la resistencia, aumenta la retracción por secado, puede inducir
66 66 67 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
60
mayor agrietamiento en la superficie, disminuyendo la resistencia del
material frente a los agentes agresivos externos.
De igual modo, debe utilizarse la cantidad de cemento requerida
porque: 1) Incrementarla, además de encarecer el concreto, inducirá
aumentos de temperatura de la mezcla durante el proceso de hidratación
obligando a mayores precauciones de curado para evitar agrietamientos
superficiales. 2) Por el contrario, “ahorrar” cemento desconociendo las
cantidades establecidas en el diseño de la mezcla, conducirá a concretos
de mayor resistencia y durabilidad de la deseada.
Toda modificación en los constituyentes pre-establecidos de la
mezcla debe responder a causas plenamente justificadas durante la
ejecución de la obra y debe contar con la aprobación del profesional
responsable de la misma.
2.2.9.1 Modos de Preparación69
Hay que distinguir entre los concretos preparados en la propia
obra, bien sea para pequeños volúmenes o para grandes cantidades, y los
concretos elaborados en plantas de premezclado que luego son
trasladados a la obra.
69 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
61
2.2.9.1.1 Mezclado en Obra para pequeños Volúmenes70
La mezcla se presenta en una zona de la obra, de fácil acceso a los
componentes (cemento, agregados, agua), y cerca de la zona de
vaciados. La mezcla puede ser preparadas con mezcladoras sencillas y de
relativa poca capacidad. Los procedimientos no son complejos, pero no
por ello deben estar exentos de control. Son los componentes no se
dosifican por peso, se deben emplear medidas de volumen precisas, tales
como: gaveras para los agregados, latas poco deformables para el agua y
cemento en sacos enteros, no en fracciones.
2.2.9.1.2 Mezclado Central en Obra71
En obras de gran volumen suele ser aconsejables la preparación del
concreto por parte del propio constructor. Para ello se puede disponer de
una planta, o de varias, en el área geográfica de la obra, desde donde se
distribuye la mezcla a los lugares de vaciado.
2.2.9.1.3 Premezclado Comercial72
Empresas especializadas preparan y trasladan el concreto,
directamente al sitio de la obra. El permanente despacho de mezclas
otorgaría a tales empresas un conocimiento y una experiencia en la
70 70 71 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
62
tecnología del concreto que permita garantizar la calidad y economía en el
uso del material. En países con poca tradición en el servicio del
premezclado, se hace recomendable una previa evaluación del suministro.
Los premezcladores tienen en sus manos poderosos recursos técnicos y
económicos debido a los grandes volúmenes de materiales que manejan,
el empleo de importantes equipos y cuentan con personal especializado.
2.2.9.2 Calidad y Almacenamiento de los componentes73
De una manera general, el adecuado manejo y acopio de los
materiales constituyentes, especialmente los agregados y el cemento, es
una función importante. Con relación al almacenamiento deberá cumplirse
con la sección 3.1.3 de la Norma COVENIN 1753, según la cual: “El
cemento y los agregados para el concreto, el agua, los aditivos, el acero
de refuerzo y, en general, todos los materiales a usarse en la preparación
del concreto o a ser embebidos en él, deben ser almacenados en forma
tal que se prevenga su deterioro o la intrusión de materias extrañas.
Cualquier material que se haya deteriorado o contaminado, no deberá
usarse para la preparación del concreto”.
2.2.9.3 Dosificación74
Se puede dosificar la mezcla por peso o por volumen. La primera
forma es más precisa.
73 73 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
63
2.2.9.3.1 Dosificación por Peso75
En este caso, para la dosificación se recurre a pesadas de los
materiales granulares (cemento y agregados). El agua y los aditivos se
incorporan en volumen, aceptando la aproximación de que un litro de
agua equivale a un kilogramo de agua. Hay diversos mecanismos que
logran pesadas seguras y rápidas: mecánicos, eléctricos, hidráulicos o con
celdas de carga.
Estos dosificadores toman cada material de la tolva donde está
almacenado y pueden ser automáticos o manuales; es decir, que corten el
flujo del material cuando se llega al peso programado, o que indiquen en
todo momento el peso del material acopiado y permitan disponer de una
palanca u otro mecanismo de cierre, al alcanzar el peso deseado.
La eficiencia de los dosificadores depende tanto de su calidad
intrínseca como de su mantenimiento y calibración. Las Normas ASTM
C94 y el ACI 311 5R-97, entre otras, señalan las tolerancias admisibles
para estos equipos.
2.2.9.3.2 Dosificación por Volumen76
La dosificación por volumen solo es recomendable en obras de
pequeña importancia por el peligro de su alta variabilidad. La carretilla y
la pala son medidas muy imprecisas pues varían de acuerdo con la
robustez del operario o a su estado de fatiga, o de ánimo. Las unidades
deben llenarse a capacidad constante, enrasadas, sin “barrigas” o
75 75 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural.(2003)
64
“camellones”. Pueden usarse: a) cuñetes; b) gaveras de madera con
fondo; o sin fondo, o; c) latas. Siempre un solo instrumento para cada
obra.
2.2.9.4 Mezclado77
El mezclado del concreto es un conjunto de operaciones destinadas
a obtener un producto final homogéneo. Los equipos y procedimientos
que se utilicen deben ser capaces de lograr una mezcla efectiva de los
distintos componentes: agregados, cemento, agua y aditivos.
La mayoría de las mezclas se ejecutan con el apoyo de máquinas
mezcladoras. Estas consisten en tambores metálicos, giratorios, en cuyo
interior se encuentra un juego de paletas, de geometría y ubicación
determinadas, que agitan y mezclan los materiales, impulsado todo el
conjunto por un motor.
Si bien las mezcladoras son de diferentes características y
capacidades, todas persiguen un conjunto de propósitos:
Tiempos cortos de carga, mezclado y descarga, condición
deseable para producción continua y abundante.
Homogeneidad de la mezcla, condición importante para el
mantenimiento de la uniformidad del concreto, sobre todo si se
emplean granulometrías próximas a los límites de segregación.
Posibilidad de un buen mezclado, en caso de concretos difíciles o
especiales, como concretos muy secos o con fibras.
Facilidad de traslado, para equipos portátiles.
77 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
65
Buenas condiciones mecánicas para soportar un trabajo rudo y
prolongado. Facilidad de mantenimiento, existencia de
repuestos, etc.
2.2.9.5 Mezclas de Laboratorio78
Las mezclas de laboratorio, bien hechas, son una valiosa ayuda
porque los resultados obtenidos con ellas representan la posible calidad
en obra. Es cierto que las dispersiones en laboratorio son mucho menores
que en obra. Debido a los mayores cuidados y menor influencia
ambiental, pero la experiencia indica que hay una relación de calidades,
entre obra y laboratorio, si el manejo del concreto en obra se hace de
acuerdo con la buena práctica establecida.
Las mezclas de laboratorio se pueden preparar manualmente
utilizando una plancha de acero, humedecida, sobre la que se hace la
mezcla a la pala. El mezclado y remezclado son tareas trabajosas pero,
bien hechas, producen mezclas homogéneas. Los procedimientos se
describen en la Norma COVENIN 354, “Método de mezclado de concreto
en laboratorio”, y ASTM C192. En laboratorio, los tiempos de mezclado
son más largos que los requeridos en obras. Se recomienda mezclar
durante tres minutos, seguidos de tres minutos de reposo, durante los
cuales se puede hacer un ensayo de asentamiento y luego dos minutos
más de mezclado final. En las mezclas de laboratorio es importante cuidar
que los materiales sean verdaderamente representativos de los que se
investigan, lo cual es tanto más difícil cuanto menor sea el volumen de la
mezcla que se prepara. Estos materiales deben ser pesados o medidos
con gran precisión.
78 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
66
Las pequeñas mezcladoras de eje vertical, con capacidad entre 50 y
150 litros con descarga por volamiento del plato o por extracción directa,
son muy eficientes para estos trabajos. Los pequeños trompos, tan útiles
en la preparación de mezclas pequeñas en obra, no son suficientemente
precisos para laboratorio.
2.2.9.6 Concreto Premezclado79
Es el concreto que, elaborado en planta, se entrega en estado
fresco al comprador, en la obra. La conveniencia de emplear concreto
premezclado, en lugar del elaborado en la propia obra, dependerá, entre
otras razones, de su ubicación, de las aéreas disponibles para descarga y
almacenamiento de materiales, del nivel de exigencias del concreto, así
como del resultado del estudio comparativo de costos. La Norma
COVENIN 633, “Especificaciones para Concreto Premezclado. Requisitos”,
ofrece instrucciones precisas para la compra y recepción del material.
El concreto premezclado se puede transportar de distintas maneras
pero, fundamentalmente, se utiliza un camión mezclador constituido por
un tambor con capacidad de 8 metros cúbicos, o más, en cuyo interior se
encuentran adosadas un conjunto de aletas que, en función de velocidad
de rotación, cumplirán función de mezcladoras de los ingredientes o
simplemente agitadores para impedir la segregación. Adicionalmente
estas aletas contribuyen a la descarga cuando se invierte el sentido de
rotación del tambor o se interrumpe la caída mediante una canaleta.
79 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
67
2.2.10 Manejo del Concreto80
El concreto que acaba de ser elaborado en la obra, o acaba de ser
recibido en los camiones de premezclado, debe pasar por una serie de
etapas o procesos cuya secuencia empieza con el transporte hasta los
encofrados, sigue con la colocación dentro de ellos, continua con su
posterior compactación y se completa con el curado de sus superficies.
Las tres primeras operaciones hay que realizarlas cuando el material está
todavía en estado fresco, por lo cual requieren de cierto apresuramiento,
sin que por ello se descuiden prácticas y procedimientos. El curado se
debe iniciar en el momento adecuado, cuando el material ya ha ganado
cierta consistencia; se debe prolongar por el tiempo que el clima y las
características del concreto recomienden.
Cada una de estas fases exige atención a un conjunto de principios
y prácticas, que deben obedecer a la idea de mantener la calidad del
material dentro de los límites previstos, de manera que se puedan
alcanzar los objetivos de resistencia mecánica, apariencia y durabilidad
supuestos en el momento de su diseño.
2.2.10.1 Transporte81
Existen diversas maneras de transportar el concreto desde el lugar
de mezclado, o desde el lugar de la recepción, hasta el sitio final de su
colocación. Cualquier procedimiento resultará adecuado, siempre y
cuando se cumplan los siguientes requisitos:
80 80 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
68
a) Evitar la pérdida de parte de la masa del concreto por derrames
o por adherencia a las paredes de los medios de transporte. Hay un
inevitable pequeño porcentaje de pérdida de masa, reconocido en los
contratos.
b) Contar con los equipos y personal necesario para no atrasar un
vaciado con relación al anterior, lo que podría dar origen a una junta fría
en el material.
c) No perder tiempo, ya que se podría ocasionar la evaporación
parcial del agua de la mezcla, o el espesamiento y endurecimiento de la
masa.
d) Evitar la segregación del material durante su traslado ya que, de
producirse, disminuirá las condiciones de resistencia y durabilidad. Si por
alguna razón poderosa no se pudiera evitar este tipo de daño, se debe
practicar un nuevo y cuidadoso mezclado manual del material al llegar al
sitio de colocación, antes de efectuarla.
Entre los diversos procedimientos o equipos para transportar
concretos se citan aquí los siguientes: carretillas y buggies, canaletas,
elevadores, grúas y torres grúas, camiones transportadores con volteo,
cintas transportadoras, bombeo y tremies.
2.2.10.2 Colocación o Vaciado82
Una vez que el concreto ha llegado al lugar donde están los moldes
o encofrados, se da comienzo a la fase de su colocación. Previamente, los
moldes han tenido que ser limpiados internamente para evitar la
82 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
69
presencia de objetos, suciedades, o pegostes sobre las caras. Las
armaduras han debido ser comprobadas, tanto en si cantidad como en su
posición. Los encofrados deben ser estancos y tratados de alguna forma
en su superficie interna para evitar la adherencia a la masa,
especialmente si son encofrados de madera con capacidad para absorber
agua de la mezcla.
2.2.10.2.1 Espesor de Capas83
Cuando el espesor del elemento que se está vaciando sobrepasa los
40 cm, el material debe ser colocado en dos capas. Se debe cuidar que al
colocar la segunda sobre la primera, ésta se encuentre fresca todavía y
en condición plástica, sin haber comenzado su fraguado; de este modo
ambas capas se harán solidarias, sin planos de contacto o juntas frías. En
el caso de algunas piezas especiales, de mucho espesor, se puede
intentar el vaciado en forma masiva, pero con mezclas muy plásticas,
preferiblemente con aditivos químicos, diseñadas para no segregarse, y
con la ayuda de vibradores externos para facilitar su posterior
compactación.
En el vaciado de losas y vigas, la masa de concreto se coloca en
todo su espesor, a lo largo ancho de la pieza; cada terceo junto al
anterior, no sobre él, evitando los planos de separación.
83 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
70
2.2.10.2.2 Vaciados Verticales84
En vaciados verticales por caída libre, como es el caso de
columnas, se recomienda no sobrepasar los 3 metros de caída. Si la pieza
tuviera mayor altura se puede acudir al expediente de las “ventanas” en
el encofrado, siempre que no se trate de concreto en obra limpia o a la
vista. Los vaciados desde gran altura suelen producir segregación, mucho
más con la presencia de armaduras metálicas.
La norma COVENIN 1753 recoge las precauciones, que se describen
a continuación:
a) El concreto deberá depositarse lo más cerca posible de su ubicación
final para evitar segregación debido a la manipulación repetida ala flujo
de la masa.
b) El vaciado deberá efectuarse a una velocidad adecuada, con la
finalidad de que el concreto conserve su estado plástico y fluya fácilmente
entre las barras.
c) Una vez iniciado el vaciado, este se efectuará con una operación
continua hasta que se termine el sector definido por sus límites o juntas
prefijadas.
d) La superficie superior del concreto vaciado en capas superpuestas
generalmente estará a nivel.
e) En tiempo caluroso, deberá ponerse atención a: los ingredientes, los
métodos de producción, el manejo, la protección y el curado, para evitar
84 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
71
temperaturas excesivas en el concreto o la evaporación de agua, que
puede afectar la resistencia requerida o el comportamiento en servicio,
del miembro o estructura.
En la sección 5.7.4.3 de la citada Norma COVENIN 1753 se establece las
dos limitaciones siguientes:
i) No se vaciarán concretos que hayan endurecido parcialmente, o estén
contaminados con materiales extraños.
ii) No se permitirá el remezclado del concreto parcialmente endurecido
agregándole agua a menos que, excepcionalmente, y solo en casos donde
la posible pérdida de resistencia no afecta la seguridad, el Ingeniero
inspector lo autorice por escrito.
2.2.10.2.3 Tuberías y Conductos Embutidos85
La colocación de tuberías y conductos dentro de la masa de
concreto es prácticamente común. Por tal razón en la Norma COVENIN
1753 se establecen criterios y precauciones para no afectar la resistencia
y durabilidad del material. Estos se han organizado en el Artículo 6.4 de la
Norma.
85 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
72
2.2.10.2.3 Colocación Bajo Agua86
Generalmente se utilizan para la ejecución de cajones, pilotes de
puentes, estructuras portuarias, diques secos. La tecnología más utilizada
actualmente es el Tremie, pero el uso de bombeo directo también se ha
incrementado.
La técnica básica supone la colocación del concreto bajo agua
impidiendo el flujo de agua alrededor o a través del sitio de vaciado. Una
vez que este flujo está controlando el Tremie o el bombeo consisten
fundamentalmente de los siguientes tres pasos:
1. El primer terceo de concreto colocado se separa físicamente del
agua sellando la boca de salida y drenando la tubería.
2. Una vez llena de concreto la tubería se eleva ligeramente para
permitir la rotura del sello. El concreto fluirá y formará un montículo
alrededor de la boca de la tubería. Este termina generando un sello.
3. Una vez que el sello se ha establecido, el concreto fresco se
inyecta dentro de la masa del concreto preexistente.
Procedimiento Tremie
Las tuberías de acero, de calibre grueso, tienen un diámetro de 20
a 30 cm para permitir el flujo normal del concreto.
86 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
73
Para vaciados profundos se añaden secciones que se retiran en la
medida que el vaciado progresa. La separación entre tuberías es del
orden de una tubería por cada 28 m2 o una distancia de 5 metros entre
cada tubo. El Tremie debe permanecer siempre embebido (entre 1 y 1,5
metros) de concreto fresco, y todos los movimientos verticales deben ser
ejecutados lenta y cuidadosamente.
La colocación del concreto debe hacerse lo más continua posible.
Para evaluar los resultados de estos procesos se suelen hacer
inspecciones submarinas en búsqueda de grietas, cangrejeras. En caso de
duda es recomendable la extracción de núcleos.
Bombeo Directo
Las técnicas Tremie son aplicables al bombeo directo para
colocación bajo agua. Sin embargo, destacan las principales diferencias:
i) El flujo del concreto se produce por bombeo en lugar de por
gravedad.
ii) Las tuberías son de menor diámetro que las Tremie.
iii) La acción de bombeo puede producir movimientos laterales en
las tuberías embebida en el concreto fresco, produciendo lechada por
segregación.
Las operaciones de colocación de concreto bajo agua no son
frecuentes y pueden manejarse como una operación normal. Se requiere
una rigurosa planificación de las mismas, pues los errores son difíciles y
costosos de resolver. El empleo de personal calificado y experimentado en
estas técnicas es indispensable.
74
2.2.10.3 Compactación87
Compactación o consolidación del concreto es la operación por
medio de la cual se densifica la masa, todavía blanda, reduciendo a un
mínimo a cantidad de vacíos. Estos vacíos en el concreto fresco provienen
de varias causas, entre las cuales las dos más importantes son: el
llamado “aire atrapado” y los vacíos producidos por la evaporación de
parte del agua de amasado.
El aire atrapado es consecuencia inevitable del manejo de la propia
masa blanda del concreto que, al ser mezclada, transportada y colocada,
incorpora estos volúmenes de aire en su interior. La evaporación de parte
del agua de amasado se genera porque no toda ella toma parte en la
reacción con el cemento. En realidad esta última solo viene a ser un poco
más del 25% en peso del cemento. El resto del agua no se combina
químicamente, sino que cumple funciones de lubricación favoreciendo la
trabajabilidad. Ese exceso de agua y el volumen de aire atrapado es lo
que se trata de eliminar cuando se compacta el concreto recién colocado.
El agua no reactiva que pueda quedar en el interior de la masa no
participa de la función resistente del concreto y, si se deseca deja vacíos
en forma de burbujas o de canales. Esos vacíos internos son, además de
volúmenes sin resistencia mecánica, puntos débiles desde el punto de
vista de la durabilidad.
Existen numerosos procedimientos para disminuir ese conjunto de
vacíos. La selección de cualquiera de ellos dependerá de las
características del concreto y del tipo de estructura que se esté
construyendo. En todos ellos el propósito es el mismo: llenar las formas
87 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
75
geométricas de los encofrados con una masa densa, adherir esa misma
masa a la superficie longitudinal de todas y cada una de las barras
metálicas del refuerzo y lograr el mayor contacto de todos los
componentes del concreto, sin vacíos internos. Los métodos de
densificación del concreto se pueden dividir en dos grupos:
a) Compactación manual.
b) Compactación por vibrado
La compactación manual, históricamente la primera, se efectuaba
con barras y pisones. Con ellos se golpea verticalmente el concreto,
penetrándolo si es con barra o aplastándolo si es con pisón. El grado de
compactación que se obtiene con la barra n es elevado, por la condición
del material de ser prácticamente inconfinado ante la desproporción de la
separación de las paredes del encofrado y el calibre de la barra
golpeadora. Dista mucho de ser el caso favorable de la preparación del
cilindro para el ensayo de compresión.
La compactación manual dio paso a la compactación por vibrado,
donde se aprovecha la condición tixotrópica del concreto en estado fresco,
mediante la cual se hace menos viscosa cuando está en movimiento y se
atiesa al quedar en reposo. Al vibrar la masa de concreto, el material se
fluidifica y permite su acomodo al molde, envolviendo las armaduras. Se
expulsa gran parte del aire atrapado, se hace subir a la superficie parte
del agua con funciones de lubricación y se unifica la masa eliminando
vacíos y planos de contacto. El vibrador para concreto fue patentado en
1927 por el técnico francés Deniau, y en 1936 el ACI publico el primer
documento con recomendaciones para su uso.
Hay varios procedimientos para vibrar el concreto:
Interno, por medio de vibradores de inmersión, o pervibradores.
76
Externo, con vibradores de contacto acoplados al encofrado.
Por medio de mesas vibradoras.
Vibración superficial con reglas vibratorias.
2.2.10.4 Curado88
Una vez colocado y compactado el concreto debe ser curado,
especialmente en edades tempranas.
2.2.10.4.1 Fundamentos y Procedimientos Usuales89
El curado es la operación mediante la cual se protege el desarrollo
de las reacciones de hidratación del cemento, evitando la pérdida parcial
del agua de reacción por efecto de la evaporación superficial. Si al
haberse completado la compactación y las operaciones posteriores de
alisamiento de las superficies visibles, se abandonan las piezas recién
elaboradas, se producirá un proceso de evaporación del agua contenida
en la masa de concreto, tanto más veloz y pronunciado cuando mayor sea
la capacidad desecante del medio ambiente, la cual depende de: (1) La
temperatura, (2) la sequedad y (3) el viento.
Esta pérdida de agua induce grietas en el concreto por retracción
plástica o de fraguado y abre la puerta a los agentes agresivos. Para
evitar eso, se recurre al curado, con el cual se mejoran las resistencias
mecánicas, se gana impermeabilidad, se aumenta la resistencia al
desgaste y la abrasión y se logra mayor durabilidad.
88 88 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
77
La preservación del agua en la masa se puede realizar de dos
maneras. O se evita su salida, o se repone la cantidad de perdida. En el
primer caso se acude a métodos de cobertura de las piezas y, en el
segundo, a métodos de riego superficial.
El procedimiento de reponer el agua evaporada requiere menos
recursos tecnológicos pues se limita, fundamentalmente a regar las
superficies expuestas. El riego debe tomar precaución de no erosionar las
caras y de ser frecuente en el comienzo del curado para ir haciéndose
esporádico conforme el concreto vaya endureciendo. Cuanto más se
atrase el arranque del curado menos ganancia habrá de resistencias. La
duración del proceso de curado depende de las condiciones climáticas, del
tipo de mezcla y en particular del tipo de cemento. Para obtener un
máximo rendimiento del proceso de curado, se recomienda mantenerlo
hasta estimar que el concreto ha alcanzado un 70% de su resistencia
especificada. En climas cálidos, la necesidad de un buen curado se hace
más evidente en los primeros días de edad del concreto.
2.2.10.5 Desencofrado90
El tiempo que el encofrado debe permanecer colocado, protegiendo
algunas de las caras de las piezas vaciadas, dependerá de la resistencia
del material, del nivel de cargas que recibe y del que deba recibir el
elemento. Un retiro prematuro de los encofrados puede provocar daños
en el concreto.
Tomando en consideración que el tiempo de desencofrado es una
función de la resistencia del concreto, el método preferido es el ensayo de
muestras de concretos curados en obra.
90 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
78
El encofrado puede retirarse cuando la relación entre la resistencia
obtenida por la probeta y la resistencia de cálculo especificada Fc, sea
mayor o igual a la relación entre carga muerta más sobrecarga actuante y
la sobrecarga total de diseño no mayorada. En cualquier caso se
recomienda que el concreto tenga, al menos, una resistencia superior al
50% de la resistencia especificada.
2.2.11 Resistencias Mecánicas91
2.2.11.1 Condiciones del Ensayo a Compresión92
La resistencia de un concreto se determina al conocer el promedio
de los resultados de ensayos válidos, sobre un conjunto de probetas
normalizadas, en una fecha determinada y siguiendo un procedimiento
establecido.
La resistencia potencial del concreto se determina, siguiendo un
procedimiento normalizado y su valor es tomado como referencia de
calidad. En Venezuela las probetas normalizadas son de forma cilíndrica,
con 15cm de diámetro y 30cm de altura. El ensayo normalizado es a
compresión y está detalladamente descrito en la Norma COVENIN 338
“Método para la elaboración, curado y ensayado a compresión, de
cilindros de concreto” equivalente a la ASTM C39. Para que el valor
obtenido en el ensayo pueda ser tomado como referencia base, se deben
haber cumplido con todas las prescripciones normativas descritas en el
procedimiento de la Norma.
91 91 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
79
2.2.11.2 Desarrollo de la Resistencia93
Desde el momento en que los granos del cemento inician su
proceso de hidratación comienzan las reacciones de endurecimiento, que
se manifiestan primeramente con el atiesamiento del fraguado y
continúan luego con una evidente ganancia de resistencia, al principio de
forma rápida y, a medida que transcurre el tiempo, disminuyendo la
velocidad.
En la mayoría de los países la edad normativa a la que se evalúa la
resistencia en compresión es la de 28 días, aunque hay una importante
tendencia de llevar esa fecha a la de 7 días. Es frecuente determinar esta
resistencia en períodos de tiempo distintos a los 28 días, pero suele ser
con un propósito meramente informativo. Las edades usuales, en tales
casos, pueden ser: 1, 3, 7, 14, 90 y 360 días.
La velocidad de desarrollo de la resistencia mecánica depende de
numerosas variables y resultan muy diferentes entre unos y otros
concretos. De esas variables, las más importantes pueden ser: (1) la
relación agua/cemento, que cuanto más baja sea más favorece la
velocidad; (2) la composición y finura del cemento; (3) la calidad
intrínseca de los agregados; (4) las condiciones de temperatura
ambiental; y (5) la eficiencia del curado. Esto hace que los índices del
crecimiento de la resistencia no puedan ser usados con carácter general
para cualquier concreto, en forma segura y precisa.
93 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
80
2.2.11.3 Resistencia a la Tracción94
2.2.11.3.1 Resistencia a la Tracción por Flexión95
Los métodos de ensayo por ruptura a la flexión son: (1) con la
aplicación de la carga en el centro del tramo libre, entre los dos apoyos
de una probeta prismática; y (2) con la carga aplicada en cada uno de los
tercios de ese tramo, condición que garantiza que la probeta se rompa
por el tercio central, donde el momento es máximo y constante y la
tensión de corte es nula.
2.2.11.3.2 Resistencia a la Tracción Indirecta96
También se lleva a cabo el ensayo indirecto, por compresión
aplicada a una probeta cilíndrica en dos generatrices opuestas, conocido
como el ensayo brasileño. Con este ensayo se obtienen valores menores
que con los otros y las dispersiones son mayores, pero es de gran
sencillez de ejecución.
2.2.11.3.3 Resistencia a la Tracción Directa97
Hay un ensayo de tracción pura, cada vez en menor uso, que
emplea una probeta con una zona central estrangulada casi en forma de
94 94 95 96 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
81
número ocho y cuyos resultados son similares a los del ensayo brasileño,
pero con grandes dispersiones. Esto, tal vez debido a la escasa resistencia
del material a la tracción y a los problemas de agarre de las mordazas, así
como la imposibilidad práctica de mantener la alineación del eje de
aplicación de las cargas.
2.2.11.4 Resistencia al Corte98
La resistencia al corte o cizallamiento tiene gran importancia en los
aspectos estructurales, pero debido a que no suele actuar sola, en el
cálculo se suelen utilizar diferentes fórmulas para estimarla en forma
indirecta, según las solicitaciones a que esté sometido el elemento.
2.2.11.4.1 Relación con la Resistencia a la Compresión99
De una manera general, experimentalmente se ha obtenido que la
resistencia al corte del concreto es proporcional a la raíz cuadrada de Fc.
Para secciones rectangulares, en las Normas más modernas la validez de
esta relación se limita a concretos con resistencias a la compresión que no
excedan unos 650kgf/cm².
2.2.11.4.2 Resistencia al Corte de Miembros Estructurales100
En los miembros de concreto armado es usual calcular la
resistencia al corte como la suma de las contribuciones del concreto y la
98 98 99 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
82
del acero de refuerzo. La resistencia al corte del concreto, es función del
tipo de solicitación. Se limitará aquí al caso de miembros con sección
rectangular de ancho b(cm) y altura útil d (cm).
2.2.11.4.3 Resistencia al Corte por Fricción101
Cuando se trata de la transferencia del corte a través de: (1) un
plano que coincide con una fisura existente o potencial, o, (2) una
superficie de contacto entre dos concretos vaciados en tiempos
diferentes, la Norma COVENIN 1753 se fundamenta en un mecanismo de
transferencia por fricción; la fuerza normal a la superficie de contacto
para asegurar la fricción requiere la presencia de barras de refuerzo que
crucen dicha superficie.
2.2.12 Fibras102
Se denominan así al concreto reforzado con fibras cortas, que
pueden ser de diversos materiales.
Una característica general del concreto es su agrietamiento por
alteraciones volumétricas. La adición de fibras cortas a la mezcla,
distribuidas en forma discontinua y aleatoria, ayuda a controlar el
fenómeno, evitando la concentración de grietas, por lo tanto, favorece a
la redistribución de tensiones en toda la superficie, con lo cual, se obtiene
mayor número de grietas de menor abertura y profundidad. Mediante
101 101 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
83
este procedimiento se mejora el comportamiento del concreto a algunas
solicitaciones, especialmente tracción, desgaste y flexión.
Más que una alternativa para el refuerzo convencional se puede
considerar como un complemento para ciertos tipos de vaciados como por
ejemplo: cascos de embarcaciones, paredes sinuosas, pavimentos, entre
otros. Las ganancias en la resistencia a la tracción y reducciones en los
valores de retracción, se incrementan con la cuantía y tipo de fibras, a su
vez, aumenta la capacidad de deformación, la ductilidad, la tenacidad, la
resistencia a la erosión y a la cavitación.
PROPIEDAD CONCRETO
CONVENCIONAL
CON FIBRAS
DE ACERO (1)
CON FIBRAS
DE VIDRIO (2)
Aparición de la
primera grieta
(kgf/cm²)
21 – 56 60 – 130 40 – 70
Resistencia en
Flexión
(kgf/cm²)
21 – 56 60 – 175 40 – 100
Resistencia en
Compresión
(kgf/cm²)
210 – 350 350 – 840 -
Índice de
Impacto 1 2.8 2
Índice de
Abrasión 1 2 -
84
Índice de
Durabilidad 1 1.9 – 2.7 -
Tabla Nº 3 Algunas Propiedades de los Concretos con Fibras
Fuente: Porrero “Manual del Concreto Estructural” (2003)
(1) Porcentaje de fibras en volumen = 2%; longitud = 2 a 5cm;
diámetro 0.25 a 0.5mm.
(2) Porcentaje de fibras en volumen = 8%; longitud = 3 a 4cm;
diámetro 0.5 a 1mm.
2.2.12.1 Tipos de Fibras103
Se han empleado varios materiales para la preparación de fibras
cortas, las cuales se añaden a matrices de cemento, mortero o concreto.
Entre ellas se encuentran:
Metálico: acero, acero inoxidable y bronce.
Origen Mineral: carbón, vidrio y asbesto.
Índole Orgánica: plásticas y vegetales.
103 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
85
TIPO DE
FIBRA
DIÁMETRO
(mm)
LONGITUD
(mm)
CUANTIA
(%volumen)
Acero 0.2 – 0.5 20 – 40 0.5 – 3
Vidrio 0.5 - 1.0 20 – 50 2 – 8
Plástico 0.2 - 1.0 20 – 80 5 – 8
Vegetal 1.0 – 2.0 50 - 80 5 - 12
Tabla Nº 4 Características de Algunas Fibras
(Fuente: Porrero “Manual del Concreto Estructural” (2003))
2.2.12.2 Adherencia104
Las condiciones físico – químicas de la plasta, así como las propias
de las fibras, son las que determinan los mecanismos de su adherencia.
En las fibras hay que tomar en consideración lo siguiente:
Características químico – mineralógicas. Las plásticas y las de
origen mineral presentan baja adherencia. Las fibras metálicas y
cerámicas se adhieren mejor.
Cuanto más rugosa sea la superficie de la fibra y más accidentada
su forma, mayor adherencia hay.
Las dimensiones de las fibras, que definen la superficie de contacto
104 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
86
2.2.12.3 Deformación105
Las fibras tienen comportamientos elásticos y plásticos muy
diferentes a los de la matriz. El acero tiene un módulo de elasticidad unas
diez veces más que el de la pasta de cemento mientras que, con las fibras
plásticas, el fenómeno es inverso.
2.2.12.4 Falla106
Las características de adherencia y deformación, y la cuantía de la
fibra añadida, condicionan el comportamiento del material cuando es
solicitado hasta la falla. Al iniciar la carga a tracción, la fibra y la matriz se
deforman conjuntamente. Al sobrepasarse la capacidad de deformación
de esta última comienzan a aparecer las microgrietas, mientras las fibras
deslizan o agotan su capacidad de deformación. Al final según sean las
condiciones, se alcanza la falla por alguna de las siguientes causas:
Deslizamiento de la Fibra
Deterioro de la matriz en el entorno de la Fibra
Rotura frágil de la fibra: Algunos aceros y materiales
cerámicos alcanzan tensiones de falla mayores que las de la
pasta y en eso radica la ventaja de su presencia en el
concreto, aún en pequeñas cantidades que se suelen
incorporar.
105 105 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
87
Rotura Dúctil: la capacidad de deformarse en el rango
plástico de algunas fibras, permite acomodar grandes
deformaciones del elemento de concreto sin que el material
colapse; esto es una gran ventaja en casos de solicitaciones
excepcionales o accidentales como las debidas a sismos o a
explosiones.
2.2.12.5 Usos y Aplicaciones107
Paredes Prefabricadas: Tanto con fines estructurales como de
cerramientos. Estos tabiques, de tamaños variables pueden llegar a
tener de 2 a 3c, en lugar de los 10 o 12cm que necesitan si el
material fuese concreto armado, con lo cual hacen cinco o seis
veces más livianos.
Tuberías, tanques y canales: con morteros y concretos
reforzados con fibras, se pueden fabricar tuberías y depósitos de
pequeño espesor, impermeables, livianos y de bajo costo. Tienen
aplicaciones en silos para granos, tuberías de aguas servidas,
canales de riego o drenaje, entre otros.
Cubiertas tipo cáscara: son estructuras livianas por su pequeño
espesor y con posibilidad de curvaturas variadas.
Encofrado: se ha empleado para conformar encofrados, sean
perdidos o recuperables.
107 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
88
Pavimentos: aprovechando su alta resistencia al impacto,
desgaste y a la flexotracción, la fibra se ha utilizado en autopistas,
carreteras y pistas de aeropuertos.
Represas: especialmente en aliviaderos, donde ofrecen un buen
desempeño contra la cavitación y la abrasión húmeda.
Reparaciones: el concreto con fibras está ganando velozmente
campos de aplicación en las reparaciones, reconstrucciones y
rehabilitaciones.
2.2.12.6 Fibra Metálica RC-65/35-BN108
2.2.12.6.1 Propiedades Físicas109
2.2.12.6.1.1 Módulo de Young 110
La capacidad de refuerzo de una fibra depende del anclaje de la
misma en el hormigón, de su resistencia a la tracción y de su módulo de
elasticidad (o de Young). El módulo de elasticidad del hormigón es
generalmente de 30.000 MPa y el de la fibra de acero de 210.000 Mpa.
108 108 109 Garmendia, C. (2007). Fibras de Acero Dramix
89
2.2.12.6.1.2 Resistencia a la tracción111
La resistencia a la tracción del alambre de acero suele ser de 1.000
a 2.000 MPa.
2.2.12.6.1.3 Densidad Específica112
La densidad específica de las fibras de acero suele ser de 7.850
kg/m³, contra 1.000 kg/m³ del agua.
2.2.12.6.1.4 Resistencia al Fuego113
Las fibras metálicas tienen un efecto de neutro a positivo respecto
a la propiedad de resistencia al fuego de estructuras. Debido a la
reducción del efecto de descantillado (o fragmentación), la estructura de
hormigón reforzado con fibras de acero se comporta mejor que con una
malla de refuerzo tradicional en presencia de fuego. El acero mantiene su
comportamiento mecánico a temperaturas de 350 – 400ºC.
2.2.12.6.1.5 Resistencia a la Oxidación114
Las fibras de acero necesitan solo un revestimiento de
hormigón de 1 – 2 mm comparados con los 30 – 40 mm de
las mallas o barras tradicionales de refuerzo.
111 111 112 113 Garmendia, C. (2007). Fibras de Acero Dramix
90
La corrosión de las fibras en la superficie pueden causar
decoloraciones, pero no afectan las propiedades mecánicas
de las estructuras de hormigón reforzado con fibras de acero.
Las fibras de acero en fisuras de ancho menor que 0,25 mm
no se corroen.
Si, por razones estéticas, el óxido debe ser evitado, se
pueden utilizar fibras de acero galvanizado.
2.2.12.6.1.6 Mezclado115
Las fibras metálicas no presentan degradación de la calidad durante
su mezcla.
2.2.12.6.1.7 Contenido en el hormigón fresco y fraguado116
La Norma Europea 14721 especifica dos métodos para medir el
contenido de fibras del hormigón armado con fibras metálicas. El método
A mide el contenido de fibras de una muestra de hormigón fraguado. El
método B mide el contenido de fibra de una muestra de hormigón fresco.
115 115 Garmendia, C. (2007). Fibras de Acero Dramix
91
2.2.12.6.2 Propiedades del Hormigón reforzado117
El hormigón reforzado con fibras es conocido por su ductilidad. El
efecto de las fibras es una combinación de refuerzo y de efecto “red”. Las
fibras, especialmente las de acero, modifican el comportamiento del
hormigón: las de acero lo transforman de material frágil a material dúctil,
capaz de resistir las deformaciones importantes sin perder sus
capacidades portantes. La ductilidad permite una nueva repartición de los
esfuerzos así como una mejor capacidad portante de la estructura. Las
propiedades mecánicas del hormigón de base quedan inalteradas.
2.2.13 Pavimentos118
Pavimentos se define al conjunto de capas de materiales
seleccionados que reciben en forma directa las cargas del tránsito, y las
transmiten a las capas inferiores distribuyéndolas con uniformidad, sin
sufrir agrietamientos y/o deformaciones permanentes. Estas condiciones
se deben cumplir para cualquier diseño de pavimento, para un período de
tiempo determinado. De acuerdo a su método constructivo, los materiales
utilizados y la forma en que se distribuyen los esfuerzos bajo las cargas
de tránsito, los pavimentos pueden ser rígidos o flexibles.
117 Garmendia, C. (2007). Fibras de Acero Dramix
118 Wright & Paquete. (1990). Ingeniería de Carreteras
92
2.2.13.1 Pavimento Flexible119
Los pavimentos flexibles están conformados por dos capas de
materiales granulares compactados (base y sub-base) dispuestos sobre la
subrasante y una superficie final de rodamiento generalmente de concreto
asfáltico. Debido a la alta flexibilidad de la mezcla asfáltica (capacidad de
gran deformación sin rotura bajo la acción de la carga), el peso del
vehículo que transita sobre la superficie es prácticamente una carga
concentrada en los puntos de contacto de las ruedas con el pavimento,
cuyo efecto va disminuyendo a través de las diferentes capas que
conforman la estructura, hasta llegar distribuido y atenuado a la
subrasante
Figura 5: Estructura de Pavimento Flexible
(Fuente: Wright & Paquete “Ingeniería de Carreteras” (1990))
119 Wright & Paquete. (1990). Ingeniería de Carreteras
93
2.2.13.2 Pavimento Rígido120
Los pavimentos rígidos están conformados por una capa de material
granular dispuesta sobre la subrasante y una superficie de rodamiento
conformada por una losa de concreto de espesor variable. Estos
pavimentos no requieren espesores significativos de capas de materiales
granulares intermedias entre la losa de concreto y la subrasante, y el
diseño de los espesores de dicha losa se basa en consideraciones sobre su
resistencia a los esfuerzos a flexión. En los pavimentos rígidos la losa
estructural de concreto sufre deformaciones muy pequeñas bajo la acción
de la carga, y el peso de los vehículos se distribuye en un área bajo la
losa mucho mayor que en los puntos de contacto de las ruedas con el
pavimento. Debido a que el área de distribución de las cargas
equivalentes, es mayor a las de los pavimentos flexibles, las presiones y
las deformaciones transmitidas por el concreto a la subrasante son
menores.
Figura 6: Estructura de Pavimento Rígido
(Fuente: Wright & Paquete “Ingeniería de Carreteras” (1990))
120 Wright & Paquete. (1990). Ingeniería de Carreteras
94
2.3 Parámetros Estadísticos121
La estadística constituye la herramienta más adecuada y útil que se
dispone para el control de calidad, la cual permite condensar los datos
obtenidos y presentarlos en forma probabilística de manera que sean
fácilmente comprensibles y comparables. Sin embargo la estadística no
toma decisiones, las cuales tienen que basarse en criterios de otra índole,
debido a que ésta sólo expresa la probabilidad de que se alcancen ciertos
límites para establecer un criterio uniforme en el análisis de resultados. Lo
importante es que una vez decididos estos límites de calidad, los mismos
se mantengan invariables en todas las circunstancias, lo cual permitirá
una referencia segura a qué atenerse.
2.3.1 Media Aritmética o Promedio Aritmético122
Es la suma de todos los datos de una serie o distribución dividida
entre el número de valores n. Representa la tendencia central del valor de
los ensayos del conjunto de los resultados involucrados.
121 121 Freund, J. (1994). Estadística Elemental.
95
2.3.2 Mediana123
Es el valor o punto que divide a la muestra de estudio en dos
partes iguales, esto implica que en ambos lados de la mediana se
encontraran el 50% de los valores
Cuando n es non, (n+1)/2 es un entero y da la posición a la
mediana; cuando n es par (n+1)/2 es el punto medio entre dos enteros
y la mediana es la media de los valores de los artículos correspondientes.
2.3.3 Desviación Típica o Estándar124
Es la medida más representativa de la dispersión del conjunto de
datos o variabilidad de los mismos, la cual indica la desviación de cada
ensayo con respecto a la media de la muestra y viene dado por la
siguiente expresión:
123 123 Freund, J. (1994). Estadística Elemental.
96
Tipo de Control
Malo Usual Excelente
Obra >15 9 a 12 <8
Laboratorio >12 7 a 9 <5
Tabla N° 5 Desviaciones estándar de los ensayos, en Kgf/cm²
(Fuente: Norma COVENIN 1976 “Evaluación de los Métodos de Resistencia del Concreto”)
2.3.4 Variación Total o Rango125
Es la diferencia entre el valor máximo y mínimo de los obtenidos en
el grupo de ensayo que se analiza.
2.3.5 Coeficiente de Variación126
Es la relación entre la desviación típica o estándar y la media
aritmética, expresada en porcentaje. Por lo tanto, mide la vulnerabilidad o
grado de dispersión del universo estudiado en forma porcentual y no
absoluta. El valor del coeficiente de variación de las muestras puede
125 125 Freund, J. (1994). Estadística Elemental.
97
juzgar la calidad de las mismas y el nivel de control en el proceso de
fabricación y tratamiento de las probetas, tanto para el trabajo de campo,
como para las investigaciones en laboratorio.
2.3.6 Desviación Promedio127
Al ensayar un mínimo de dos probetas por cada diseño de mezcla
se puede obtener la desviación estándar propia del ensayo. Si se hacen
otras mezclas del mismo tipo de concreto se obtiene una nueva
estimación de la dispersión con la cual se están realizando los ensayos.
De los sucesivos valores de desviaciones estándar obtenidos de
todos los ensayos realizados de un mismo diseño, la desviación estándar
promedio será una estimación de la desviación estándar del ensayo.
Para que éste parámetro alcance niveles de confiabilidad
aceptables, el mismo debe ser obtenido de no menos de 30 resultados de
prueba procedentes de un mínimo de 10 mezclas diferentes.
127 Freund, J. (1994). Estadística Elemental.
98
2.3.7 Varianza128
Estudia la variabilidad de los datos alrededor de la media, su
fórmula es la desviación estándar al cuadrado.
2.4 Sistema de Variables
2.4.1 Variables Independientes
Son las causas que generan y explican los cambios en la variable
dependiente. En los diseños experimentales la variable independiente es
el tratamiento que se aplica y manipula en el grupo experimental. (Fidias
Cono de Abrams: construido de un material metálico rígido e
inatacable por el concreto, con un espesor mínimo de 1,5 mm. Su
130
forma interior debe la de un cono truncado de 200 ± 2mm de
diámetro de base mayor, 100 ± 2mm de diámetro de base menor y
300 ± 2mm de altura. Las bases deben ser abiertas, paralelas
entre sí y perpendiculares al eje del cono. El molde debe ser
provisto de asas y aletas para su manejo. Para este ensayo se
requiere de una plancha metálica de material similar al del cono,
cuyas dimensiones no están especificadas, pero se recomienda que
su área sea lo suficientemente grande para cubrir la base inferior
del cono; y sirve como base para el mismo e impide la pérdida de
agua entre la superficie de ésta y el cono. (Norma COVENIN 339)
Éste método se realiza antes de elaborar las probetas prismáticas,
para lo cual es necesario humedecer el interior del cono así como la placa
metálica donde se va a colocar, con la finalidad de que el concreto no
quede adherido a la superficie del cono y que éste no absorba el agua
contenida en la mezcla. Se debe homogeneizar la muestra de concreto
utilizando el cucharón antes de iniciar el procedimiento tal como lo indica
la norma COVENIN 339.
Foto Nº 22. Cono de Abrams
(Fuente: Propia (2011))
131
Máquina de Ensayo a Flexión: debe tener un dispositivo que
asegure que las fuerzas aplicadas a la viga se mantengan verticales
y sin excentricidad, es capaz de mantener la distancia entre
apoyos, la carga se aplicará perpendicularmente a la cara superior
de la viga, la dirección de las reacciones tiene que ser paralela a la
dirección de la carga aplicada, la relación entre la distancia desde el
punto de aplicación de la carga a su reacción más cercana, y la
altura de la viga no debe ser inferior a la unidad, la carga tiene que
incrementarse gradualmente y libre de impacto, las placas de carga
y de apoyo no deben tener más de 60 mm de alto, medidas desde
el centro o eje del pivote y deben cubrir todo el ancho de las
probetas, las placas de carga y de apoyo deben mantenerse en
posición vertical y en contacto con el rodillo por medio de tornillos
con resortes que los mantengan en contacto, las tiras de cuero
deben ser de un espesor uniforme de 6mm y de 25 a 50 mm de
ancho. (Norma COVENIN 342)
Foto Nº 23. Máquina de Ensayo a Flexión
(Fuente: Propia (2011))
132
4.1.2.Ensayos
El ensayo a utilizar es “Determinar resistencia a la Flexión en vigas
simplemente apoyadas. Cargas en los extremos del tercio central” (Norma
COVENIN 342-04)
4.2. Desarrollo experimental
4.2.1 Toma de Muestras
La toma de muestras se realiza según las especificaciones
establecidas en la norma COVENIN 344, “Concreto Fresco. Toma de
Muestras”. Se realizaron 30 tomas de muestras para cada condición de
ensayo según lo establece la norma COVENIN 1976-03 “Evaluación de los
Métodos de Resistencia del Concreto” con el objeto de que el estudio
estadístico tenga validez.
Las tomas se realizaron directamente después del mezclado del
concreto en el trompo, utilizando una carretilla con una capacidad
aproximada de 180 lts, se elaboraron seis (6) vigas sin fibra metálica y al
día siguiente seis (6) vigas con fibra metálica, el procedimiento fue
realizado de esta manera ya que le trompo tiene una capacidad de
setenta litros (70 Lts), con la finalidad de ensayar seis (6) vigas a flexión
a los 7 días de curado.
133
Foto Nº 24. Toma de Muestras
(Fuente: Propia (2011))
4.2.2 Elaboración de Probetas Prismáticas (Vigas)
Para la elaboración de las probetas, se procede inicialmente a
limpiar los moldes metálicos con el uso del cepillo de alambre y la
espátula, con el fin de eliminar cualquier impureza o residuos de concreto
adheridos a los mismos. Posteriormente se les aplica un aceite hidráulico
en su interior, para garantizar un acabado de las probetas adecuado y
facilitar el desencofrado de estas.
Una vez limpios los moldes, se ubican en un lugar donde queden
libres de perturbaciones y protegidos de la intemperie durante las
primeras 20 a 24 horas de fraguado.
Según la norma COVENIN 340, el vaciado del concreto en estas
probetas se realiza en dos capas de igual volumen aproximadamente (1/2
del volumen total de cada capa). Cada una de ellas se debe compactar
aplicando 75 golpes con la barra compactadora, distribuidos
134
uniformemente sobre toda el área transversal de la probeta. Las capas se
compactan en todo su espesor cuidando que la barra no penetre en más
de tres (3) cm la capa inferior.
Los moldes se golpean suavemente con el martillo de goma, en sus
paredes externas para evitar la posible presencia de vacios de aire en la
muestra. Luego se enrasan con una cuchara de albañilería de manera que
la superficie de ésas queden perfectamente lisas al ras con el borde del
molde.
Foto Nº 25. Vaciado del Concreto Primera Capa
(Fuente: Propia (2011))
Foto Nº 26. Aplicación de Golpes Primera Capa
(Fuente: Propia (2011))
135
Foto Nº 27. Vaciado del Concreto Segunda Capa
(Fuente: Propia (2011))
Foto Nº 28. Aplicación de Golpes Segunda Capa
(Fuente: Propia (2011))
136
Foto Nº 29. Enrasado
(Fuente: Propia (2011))
4.2.3 Curado de Probetas Prismáticas (Vigas)
Una vez elaboradas las probetas deben protegerse de la pérdida de
agua por evaporación y evitar la retracción del concreto, cubriéndolas
adecuadamente con un material impermeable, durante las primeras 24
horas de fraguado. Los moldes deben mantenerse en una superficie
horizontal rígida, libre de vibraciones y de otras perturbaciones.
Las probetas deben retirarse de los moldes en un lapso de tiempo
comprendido entre 20 y 48 horas después de su elaboración, y se
almacenarán hasta el momento de ensayo (7 días) directamente bajo
agua potable, limpia, libre de materiales extraños, saturada de cal y con
una temperatura de 23 ± 1,5°C.
137
Foto Nº 30. Curado de Probetas Prismáticas
(Fuente: Propia (2011))
4.2.4 Ensayo de Probetas
Antes de la ejecución de los ensayos, las probetas se retiraron de la
piscina de curado dejándolas secar de 3 a 4 horas. Esto es necesario, ya
que las probetas deben estar completamente secas antes de realizar los
ensayos.
Foto Nº 31. Secado de Probetas
(Fuente: Propia (2011))
138
4.2.5 Ensayo de Vigas por Flexión
Para realizar este ensayo es necesario voltear la probeta sobre uno
de sus lados, con respecto a la posición inicial de vaciado, y se centra con
respecto a los puntos de apoyo de la viga con el dispositivo.
Se aplica la carga con una velocidad uniforme y sin impacto, de
forma rápida hasta aproximadamente el 50% de la carga de rotura,
después de lo cual se aplica una velocidad tal que el aumento del esfuerzo
en la fibra interior no exceda los valores especificados en la norma
COVENIN 342. La carga se aplica hasta la fractura total del elemento,
tomando la última lectura del dial de carga.
Foto Nº 32. Ensayo de Vigas Sin Fibra
(Fuente: Propia (2011))
139
Foto Nº 33. Ensayo de Vigas Con Fibra
(Fuente: Propia (2011))
4.3. Procedimiento
1. Se procedió a la recolección y ensacado del material
Foto Nº 34. Ensacado del Material
(Fuente: Propia (2011))
2. Diariamente se realizaban los cálculos de humedad presente en el
agregado fino.
140
Foto Nº 35. Ensayo de Humedad
(Fuente: Propia (2011))
3. Se limpiaron los moldes metálicos y se le aplico el aceite hidráulico.
4. Se procedió a realizar la primera tanda de la mezcla de concreto
inicial de acuerdo a las especificaciones del diseño.
Foto Nº 36. Mezcla 1 Sin Fibra
(Fuente: Propia (2011))
5. Se realizó el Cono de Abrams para saber su asentamiento.
141
Foto Nº 37. Cono de Abrams
(Fuente: Propia (2011))
6. Se procedió a la compactación, como se explicó en el punto 3.6.2.
7. Las probetas fueron desencofradas, identificadas y colocadas en la
piscina de curado, luego de las primeras 20 horas de fraguado.
Foto Nº 38. Desencofrado de Probetas
(Fuente: Propia (2011))
8. Se limpiaron los moldes metálicos y se le aplico el aceite hidráulico.
9. Se realizó la segunda tanda de la mezcla de concreto pero con fibra
metálica.
142
Foto Nº 39. Mezcla 1 Con Fibra
(Fuente: Propia (2011))
10.Se realizó el Cono de Abrams para saber su asentamiento.
Foto Nº 40. Cono de Abrams
(Fuente: Propia (2011))
11.Se procedió a la compactación, como se explicó en el punto 3.6.2.
12.Las probetas fueron desencofradas, identificadas y colocadas en la
piscina de curado, luego de las primeras 20 horas de fraguado.
143
13.Se procedió a ensayar las vigas una vez curadas, colocándolas en
la máquina de ensayo, como se explicó en el punto 3.6.5.
14.Luego se realizó los cálculos estadísticos necesarios para ver el
resultado de la incidencia o la no incidencia de las fibras metálicas
en la resistencia a flexión del concreto (Pavicreto 45).
15.Diariamente durante 15 días se realizaron las mezclas de concreto
donde se tomaron 6 vigas, seis patrones y al día siguiente seis con
fibra metálica.
144
4.4. Análisis de los Resultados
ENSAYO Carga
Flexión MR
M1 3192 43
M2 2816 38
M3 3089 41
M4 3185 42
M5 3092 41
M6 2591 35
M7 2814 38
M8 2961 39
M9 3015 40
M10 3187 42
M11 2619 35
M12 2622 35
M13 2958 39
M14 3237 43
M15 2758 37
M16 3435 46
M17 3217 43
M18 3163 42
M19 2762 37
M20 2568 34
M21 2799 37
M22 2477 33
M23 2207 29
M24 2589 35
M25 2928 39
M26 2693 36
M27 2900 39
M28 2702 36
M29 2636 35
M30 2983 40
Tabla Nº 8 Cálculo de Módulo de Rotura. Muestras Sin Fibra
Metálica.
(Fuente: Propia (2011))
145
ENSAYO Carga
Flexión MR
MF1 3528 47
MF2 3274 44
MF3 3236 43
MF4 3244 43
MF5 3233 43
MF6 3265 44
MF7 3344 45
MF8 3666 49
MF9 3583 48
MF10 3917 52
MF11 3350 45
MF12 3729 50
MF13 3313 44
MF14 3365 45
MF15 3488 47
MF16 3532 47
MF17 3614 48
MF18 3543 47
MF19 2907 39
MF20 2741 37
MF21 3098 41
MF22 3399 45
MF23 2540 34
MF24 2988 40
MF25 3172 42
MF26 2867 38
MF27 3100 41
MF28 3329 44
MF29 2970 40
MF30 3072 41
Tabla Nº 9 Cálculo de Módulo de Rotura. Muestras Con Fibra
Metálica.
(Fuente: Propia (2011))
Después de realizar los ensayos destructivos a las probetas y
obtener la carga de ruptura correspondiente para cada una de ellas, se
determinaron los módulos de rotura, según la norma COVENIN 342.
146
Los resultados del cálculo de módulo de rotura se muestran en las
Tablas N° 8 y 9, indicándose además la carga de ruptura.
VIGA Nº M1 M2 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 03/08/2011 03/08/2011
FECHA DE ENSAYO 10/08/2011 10/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 7.75 7.75
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA d 15 15
ANCHO b 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 43 38
PROMEDIO 40.05
Tabla N° 10 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 1
(Fuente: Propia (2011))
147
VIGA Nº M3 M4 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 03/08/2011 03/08/2011
FECHA DE ENSAYO 10/08/2011 10/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 7.75 7.75
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 41 42
PROMEDIO 41.83
Tabla N° 11 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 2
(Fuente: Propia (2011))
148
VIGA Nº M5 M6 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 03/08/2011 03/08/2011
FECHA DE ENSAYO 10/08/2011 10/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 41 35
PROMEDIO 37.89
Tabla N° 12 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 3
(Fuente: Propia (2011))
149
VIGA Nº M7 M8 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 05/08/2011 05/08/2011
FECHA DE ENSAYO 12/08/2011 12/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 38 39
PROMEDIO 38.50
Tabla N° 13 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 4
(Fuente: Propia (2011))
150
VIGA Nº M9 M10 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 05/08/2011 05/08/2011
FECHA DE ENSAYO 12/08/2011 12/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 40 42
PROMEDIO 41.35
Tabla N° 14 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 5
(Fuente: Propia (2011))
151
VIGA Nº M11 M12 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 05/08/2011 05/08/2011
FECHA DE ENSAYO 12/08/2011 12/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 35 35
PROMEDIO 34.94
Tabla N° 15 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 6
(Fuente: Propia (2011))
152
VIGA Nº M13 M14 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 09/08/2011 09/08/2011
FECHA DE ENSAYO 16/08/2011 16/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 39 43
PROMEDIO 41.30
Tabla N° 16 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 7
(Fuente: Propia (2011))
153
VIGA Nº M15 M16 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 09/08/2011 09/08/2011
FECHA DE ENSAYO 16/08/2011 16/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 37 46
PROMEDIO 41.29
Tabla N° 17 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 8
(Fuente: Propia (2011))
154
VIGA Nº M17 M18 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 09/08/2011 09/08/2011
FECHA DE ENSAYO 16/08/2011 16/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 9.00 9.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 43 42
PROMEDIO 42.53
Tabla N° 18 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 9
(Fuente: Propia (2011))
155
VIGA Nº M19 M20 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 11/08/2011 11/08/2011
FECHA DE ENSAYO 18/08/2011 18/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 37 34
PROMEDIO 35.53
Tabla N° 19 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 10
(Fuente: Propia (2011))
156
VIGA Nº M21 M22 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 11/08/2011 11/08/2011
FECHA DE ENSAYO 18/08/2011 18/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 37 33
PROMEDIO 35.17
Tabla N° 20 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 11
(Fuente: Propia (2011))
157
VIGA Nº M23 M24 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 11/08/2011 11/08/2011
FECHA DE ENSAYO 18/08/2011 18/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 29 35
PROMEDIO 31.97
Tabla N° 21 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 12
(Fuente: Propia (2011))
158
VIGA Nº M25 M26 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 15/08/2011 15/08/2011
FECHA DE ENSAYO 22/08/2011 22/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 39 36
PROMEDIO 37.47
Tabla N° 22 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 13
(Fuente: Propia (2011))
159
VIGA Nº M27 M28 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 15/08/2011 15/08/2011
FECHA DE ENSAYO 22/08/2011 22/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 39 36
PROMEDIO 37.35
Tabla N° 23 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 14
(Fuente: Propia (2011))
160
VIGA Nº M29 M30 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 15/08/2011 15/08/2011
FECHA DE ENSAYO 22/08/2011 22/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.50 8.50
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA d 15 15
ANCHO b 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 35 40
PROMEDIO 37.46
Tabla N° 24 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 15
(Fuente: Propia (2011))
161
VIGA Nº MF1 MF2 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 04/08/2011 04/08/2011
FECHA DE ENSAYO 11/08/2011 11/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA d 15 15
ANCHO b 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 47 44
PROMEDIO 45.34
Tabla N° 25 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 1
(Fuente: Propia (2011))
162
VIGA Nº MF3 MF4 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 04/08/2011 04/08/2011
FECHA DE ENSAYO 11/08/2011 11/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 43 43
PROMEDIO 43.20
Tabla N° 26 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 2
(Fuente: Propia (2011))
163
VIGA Nº MF5 MF6 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 04/08/2011 04/08/2011
FECHA DE ENSAYO 11/08/2011 11/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 43 44
PROMEDIO 43.32
Tabla N° 27 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 3
(Fuente: Propia (2011))
164
VIGA Nº MF7 MF8 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 08/08/2011 08/08/2011
FECHA DE ENSAYO 15/08/2011 15/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS)
7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 7.50 7.50
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE
LA LUZ LIBRE ENTRE LOS
APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA LUZ LIBRE (cm)
L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA (Kg/cm2)
45 49
PROMEDIO 46.74
Tabla N° 28 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 4
(Fuente: Propia (2011))
165
VIGA Nº MF9 MF10 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 08/08/2011 08/08/2011
FECHA DE ENSAYO 15/08/2011 15/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 7.50 7.50
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 48 52
PROMEDIO 50.00
Tabla N° 29 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 5
(Fuente: Propia (2011))
166
VIGA Nº MF11 MF12 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 08/08/2011 08/08/2011
FECHA DE ENSAYO 15/08/2011 15/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 7.50 7.50
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 45 50
PROMEDIO 47.19
Tabla N° 30 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 6
(Fuente: Propia (2011))
167
VIGA Nº MF13 M14 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 10/08/2011 10/08/2011
FECHA DE ENSAYO 17/08/2011 17/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 44 45
PROMEDIO 44.52
Tabla N° 31 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 7
(Fuente: Propia (2011))
168
VIGA Nº MF15 MF16 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 10/08/2011 10/08/2011
FECHA DE ENSAYO 17/08/2011 17/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 47 47
PROMEDIO 46.80
Tabla N° 32 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 8
(Fuente: Propia (2011))
169
VIGA Nº MF17 MF18 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 10/08/2011 10/08/2011
FECHA DE ENSAYO 17/08/2011 17/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 48 47
PROMEDIO 47.71
Tabla N° 33 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 9
(Fuente: Propia (2011))
170
VIGA Nº MF19 MF20 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 12/08/2011 12/08/2011
FECHA DE ENSAYO 19/08/2011 19/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.00 8.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 39 37
PROMEDIO 37.66
Tabla N° 34 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 10
(Fuente: Propia (2011))
171
VIGA Nº MF21 MF22 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 12/08/2011 12/08/2011
FECHA DE ENSAYO 19/08/2011 19/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 7.50 7.50
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 41 45
PROMEDIO 43.31
Tabla N° 35 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 11
(Fuente: Propia (2011))
172
VIGA Nº MF23 MF24 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 12/08/2011 12/08/2011
FECHA DE ENSAYO 19/08/2011 19/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 7.50 7.50
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA d 15 15
ANCHO b 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 34 40
PROMEDIO 36.85
Tabla N° 36 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 12
(Fuente: Propia (2011))
173
VIGA Nº MF25 MF26 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 16/08/2011 16/08/2011
FECHA DE ENSAYO 23/08/2011 23/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 7.00 7.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 42 38
PROMEDIO 40.26
Tabla N° 37 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 13
(Fuente: Propia (2011))
174
VIGA Nº MF27 MF28 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 16/08/2011 16/08/2011
FECHA DE ENSAYO 23/08/2011 23/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 7.00 7.00
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 41 44
PROMEDIO 42.86
Tabla N° 38 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 14
(Fuente: Propia (2011))
175
VIGA Nº MF29 MF30 VIGA DE CONCRETO
FECHA DE TOMA 16/08/2011 16/08/2011
FECHA DE ENSAYO 23/08/2011 23/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7
F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45
ASENTAMIENTO (pulg) 8.50 8.50
DIM
EN
SIO
NES D
E
LA V
IGA (
cm
) ALTURA D 15 15
ANCHO B 15 15
LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L 45 45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15
VOLUMEN (cm3) 13500 13500
AREA (cm2) 900 900
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2) 40 41
PROMEDIO 40.28
Tabla N° 39 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 15
(Fuente: Propia (2011))
Los promedios de cada pareja se muestran en las Tablas N° 10 a
39, indicándose además la fecha de elaboración y ensayo de probetas,
176
tiempo de curado y los valores de asentamiento obtenidos en cada
muestra. Para simplificar los datos se generaron las Tablas N° 40 y 41
donde se indican los promedios de los esfuerzos resultantes para cada par
de muestra.
PAREJA M.R. 1 M.R. 2 PROMEDIO
1 43 38 40.05
2 41 42 41.83
3 41 35 37.89
4 38 39 38.50
5 40 42 41.35
6 35 35 34.94
7 39 43 41.30
8 37 46 41.29
9 43 42 42.53
10 37 34 35.53
11 37 33 35.17
12 29 35 31.97
13 39 36 37.47
14 39 36 37.35
15 35 40 37.46
Tabla Nº 40 Resumen de los Datos de los Ensayos Viga
Sin Fibra Metálica
(Fuente: Propia (2011))
177
PAREJA M.R. 1 M.R. 2 PROMEDIO
1 47 44 45.34
2 43 43 43.20
3 43 44 43.32
4 45 49 46.74
5 48 52 50.00
6 45 50 47.19
7 44 45 44.52
8 47 47 46.80
9 48 47 47.71
10 39 37 37.66
11 41 45 43.31
12 34 40 36.85
13 42 38 40.26
14 41 44 42.86
15 40 41 40.28
Tabla Nº 41 Resumen de los Datos de los Ensayos Viga Con
Fibra Metálica
(Fuente: Propia (2011))
Con los valores de las Tablas N° 40 y 41, se generaron gráficos de
dispersión, donde se relacionan la resistencia obtenida en cada ensayo
contra el número de Muestras (Gráficos N° 1 y 2), de manera de ilustrar
la variabilidad de los resultados en cada tipo de ensayos.
178
Gráfico Nº 1 Ensayo a Flexión 7 Días. Viga Sin Fibra Metálica
Media: 38,19
X max: 43
X min: 32
En el gráfico se muestra la variación de resistencias de las Vigas
Sin Fibra donde su Módulo de Rotura se encuentra entre 32 y 43 kgf/cm2,
es decir, se encuentran entre un 70 y 95% de la resistencia total.
179
Gráfico Nº 2 Ensayo a Flexión 7 Días. Viga Con Fibra Metálica
(Fuente: Propia (2011))
Media: 43,58
X max: 50
X min: 37
En el gráfico se muestra la variación de resistencias de las Vigas
Con Fibra donde su Módulo de Rotura se encuentra entre 37 y 50
kgf/cm2, es decir, se encuentran entre un 80 y 111% de la resistencia
total.
180
Gráfico Nº 3 Comparación Módulo de Rotura. Viga Sin Fibra
Metálica y Viga con Fibra Metálica
(Fuente: Propia (2011))
En el gráfico se muestra la comparación de resistencias de las
Muestras Con Fibra y Sin Fibra, donde se puede observar que las
Muestras Con Fibra tienen un Módulo de Rotura mayor con respecto a las
Muestras Sin Fibra, esto se debe a que las fibras metálicas aumentan la
resistencia del concreto.
181
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
(kg/cm2)
3,07
MEDIANA (kg/cm2) 37,89
MEDIA (kg/cm2) 38,19
VALOR MÁXIMO (kg/cm2) 43
VALOR MÍNIMO (kg/cm2) 32
RANGO (kg/cm2) 11
COEFICIENTE DE VARIACIÓN
(kg/cm2)
8,04
VARIANZA 9,42
PROMEDIO 38,31
Tabla Nº 42 Parámetros Estadísticos. Módulo de Rotura. 7
Días. Viga Sin Fibra Metálica
(Fuente: Propia (2011))
182
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
(kg/cm2)
3,76
MEDIANA (kg/cm2) 43,32
MEDIA (kg/cm2) 43,58
VALOR MÁXIMO (kg/cm2) 50
VALOR MÍNIMO (kg/cm2) 37
RANGO (kg/cm2) 13,15
COEFICIENTE DE VARIACIÓN
(kg/cm2)
8,64
VARIANZA 14,17
PROMEDIO 43,74
DESVIACIÓN PROMEDIO 3,42
PORCENTAJE DE INCIDENCIA 14,17 %
Tabla Nº 43 Parámetros Estadísticos. Módulo de Rotura. 7
Días. Viga Con Fibra Metálica
(Fuente: Propia (2011))
En las tablas N° 42 y 43 se presentan los parámetros estadísticos
usados en éste estudio para las edades de ensayo de 7 días.
Al comparar los parámetros estadísticos de desviación estándar
(Tabla N° 5, Capítulo II, 2.3.3), se determina que la desviación estándar
183
presenta un grado de control catalogado como excelente. Por otra parte
se observa que la desviación estándar de las Vigas Sin Fibra es menor a
la desviación estándar que presentan las Vigas Con Fibra, lo que implica
la incidencia de las mismas, esto puede explicarse debido a que las fibras
se orientan de manera aleatoria según el procedimiento de compactación
y asentamiento, donde las diferencias de resistencias dependen de la
orientación de las mismas en el concreto. En la investigación titulada
“Concreto Reforzado con Fibra Metálica” nos señala que
“…El uso de fibras metálicas más cortas proporcionan mejor
orientación y por lo tanto se produce un incremento en la resistencia a
flexión del concreto hasta del 150% mientras que las fibras metálicas más
largas no se asegura la correcta orientación provocando más áreas de
vacío y se logra un aumento de la resistencia a flexión del concreto menor
al 150%.”
4.5. Impacto Económico
Una vez realizados los análisis estadísticos y validados los
resultados, se procedió a determinar el impacto económico de las Fibras,
empleando la Norma Venezolana 1.753 – 2006 “Proyecto y Construcción
de Obras en Concreto Estructural”, Apéndice F “Pavimentos de Concreto
Estructural.
Usando el programa se hace el cálculo de la estructura del
pavimento, utilizando como referencia el pesaje de Camión de eje simple
2 Ruedas y Camión de eje simple 4 Ruedas presentado por el Ing.
Gustavo Corredor en su trabajo titulado “Evolución del Factor camión y
del Espectro de cargas en la red vial venezolana en los últimos años. Un
cambio positivo” en el 4to Congreso Venezolano del Asfalto.
184
Posteriormente se recalculó el espesor del pavimento cambiando
únicamente el módulo de rotura, de acuerdo a los resultados obtenidos en
la Tabla N° 40 y 41.
Para realizar el análisis económico, se fijan los siguientes valores:
Área Estudio 3.600m2
Costo P45 Fast Track 951,50 Bs/m3.
Costo P45 Fast Track + Fibra
Metálica
8,17 Bs/Kg
Dosis de la Fibra Metálica 40 Kg/m3
Espesor de losa 27 cm
Espesor de losa Fibra Metálica 25 cm
Analizando los resultados obtenidos en el programa, se obtuvo que
para los espesores de las losas con Fibra Metálica Dramix – 65/35 – BN
disminuyó 2 cm, es decir, un 7.4%.
185
Proyecto: Calculo de Espesor de Losa Pavimento Rígido Sin Fibra
Tramo/Vía:
Datos de Tránsito Datos del Apoyo
Ejes sencillos
Ejes tandem
Ejes tridem
Repeticiones
esperadas Carga (tons)
Repeticiones
esperadas Carga (tons)
Repeticiones
esperadas Carga (tons)
keff = 3,76 kgf/cm
3
4.526.640 2,0
7.664.400 4,0
Valores base 8.090.400 6,0
8.430.000 8,0
3.670.800 10,0
fr = 38,31 kgf/cm2
661.920 12,0
Ec = 258.593 kgf/cm2
33.120 14,0
μ = 0,15
FS = 1,0
3.302.880 2,0
Dovelas = S
8.058.000 4,0
Kk = 135,72
4.988.880 6,0
Rr = 41,04
4.525.200 8,0
3.755.520 10,0
Tanteo 2.565.360 12,0
460.560 14,0
5.760 16,0
Espesor = 27,204 cms
Resultados
Daño
acumulativo
Condición borde
No protegido Protegido
Fatiga 99,9% 0,0%
Erosión 14,8% 0,0%
Tabla Nº 42 Cálculo de Espesor de Losa de Pavimento Rígido
Sin Fibra Metálica
(Fuente: Propia (2011))
186
Proyecto: Calculo de Espesor de Losa Pavimento Rígido Con Fibra
Tramo/Vía:
Datos de Tránsito Datos del Apoyo
Ejes sencillos
Ejes tandem
Ejes tridem
Repeticiones
esperadas Carga (tons)
Repeticiones
esperadas Carga (tons)
Repeticiones
esperadas Carga (tons)
keff = 3,76 kgf/cm
3
4.526.640 2,0
7.664.400 4,0
Valores base 8.090.400 6,0
8.430.000 8,0
3.670.800 10,0
fr = 43,74 kgf/cm2
661.920 12,0
Ec = 295.245 kgf/cm2
33.120 14,0
μ = 0,15
FS = 1,0
3.302.880 2,0
Dovelas = S
8.058.000 4,0
Kk = 135,72
4.988.880 6,0
Rr = 40,03
4.525.200 8,0
3.755.520 10,0
Tanteo 2.565.360 12,0
460.560 14,0
5.760 16,0
Espesor = 25,181 cms
Resultados
Daño
acumulativo
Condición borde
No protegido Protegido
Fatiga 100,0% 0,0%
Erosión 29,2% 0,0%
Tabla Nº 43 Cálculo de Espesor de Losa de Pavimento Rígido
Con Fibra Metálica
(Fuente: Propia (2011))
187
Por otra parte, al realizar los cálculos de m3 de concreto se obtuvo
que para la Losa Sin Fibra Metálica se necesitan 972 m3, mientras que
para la Losa Con Fibra Metálica se necesitan 900 m3; lo que quiere decir,
que entre la Losa Sin Fibra Metálica y la Losa Con Fibra Metálica existe
un ahorro de 72 m3.
Conociendo que el Concreto Sin Fibra Metálica tiene un gasto de
951.50 Bs. y que el Concreto Con Fibra Metálica tiene un gasto de
1.278,30 Bs; obtenemos que la Losa Sin Fibra Metálica con respecto a la
Losa Con Fibra Metálica, tiene un ahorro de 326,80 Bs.
Para el Área de Estudio realizamos los cómputos necesarios para la
colocación del pavimento de concreto y obtenemos que para realizar un
Pavimento de 3.600 m2 Sin Fibra Metálica tiene un costo de 1.907.663,17
Bs; seguidamente se realizaron los cómputos para la colocación del
concreto de un Pavimento Con Fibra Metálica cambiando únicamente los
m3 necesarios; lo que da como resultado un costo de 2.170.020,73 Bs.;
lo que quiere decir que un Pavimento con Fibra Metálica está por encima
del 13,75% del costo de un Pavimento Sin Fibra Metálica.
188
CEMEX VENEZUELA S.A.C.A. IP3-Control de Obras 11
PRESUPUESTO SIN FIBRA METALICA PART No
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD PRECIO
UNITARIO TOTAL Bs
PAVIMENTOS DE CONCRETO 1 C.1307001S/C
Suministro, colocación, tendido, compactación y nivelado de concreto en pavimento, con espesor de losa entre 18 y 20 cm, empleando regla vibratoria y equipo manual.
m3 972,00 1.730,27 1.681.822,44
2 C.130800102
Texturizado superficial en fresco de pavimento de concreto empleando equipo manual. Incluye el suministro y transporte de todos los equipos y materiales
m2 3.600,00 4,16 14.976,00
3 C.130900101
Curado de concreto en pavimentos, empleando compuesto curador y equipo manual. Incluye el suministro y transporte de todos los equipos y materiales
m2 3.600,00 13,09 47.124,00
4 C.131000403
Junta de construcción en pavimentos de 20 a 24 cm de espesor y 3 mm de ancho de junta. Incluye el suministro, transporte e instalación de los materiales
ml 1.000,00 12,31 12.310,00
5 C.131000702
Junta de control de contracción de 5 cm de profundidad y 3 mm de ancho en pavimentos, empleando cortadoras motorizadas y disco de corte. Incluye el suministro y transporte de todos los materiales
ml 555,56 12,47 6.927,83
6 C.03S/C
Sellado de junta de construcción de 3mm de ancho, empleando equipos y herramientas manuales. Incluye el suministro, transporte e instalación de todos los materiales.
ml 1.000,00 21,73 21.730,00
7 C.03S/C
Sellado de junta de control de contracción de hasta 6mm de ancho y relación de forma 1:2 (ancho:profundidad) empleando equipos manuales. Incluye el suministro, transporte e instalación de los materiales.
ml 555,56 23,39 12.994,55
8 C.S/C
Suministro, transporte, preparación y colocación de acero de refuerzo en barras lisas de diámetro entre 3/4 y 1 pulgadas (entre 19 y 25 mm) para transferencia de corte.
kgf 5.472,50 20,06 109.778,35
SUB-TOTAL: 1.907.663,17
12.00% IMPUESTO DE LEY: 228.919,58
TOTAL GENERAL DEL PRESUPUESTO (Bs.): 2.136.582,75
Tabla Nº 44 Presupuesto de Colocación de Pavimento de
Concreto Sin Fibra.
(Fuente: Propia (2011))
189
CEMEX VENEZUELA S.A.C.A. IP3-Control de Obras 11
PRESUPUESTO CON FIBRA METALICA PART No
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD PRECIO
UNITARIO TOTAL Bs
PAVIMENTOS DE CONCRETO 1 C.1307001S/C
Suministro, colocación, tendido, compactación y nivelado de concreto en pavimento, con espesor de losa entre 18 y 20 cm, empleando regla vibratoria y equipo manual.
m3 900,00 2.160,20 1.944.180,00
2 C.130800102
Texturizado superficial en fresco de pavimento de concreto empleando equipo manual. Incluye el suministro y transporte de todos los equipos y materiales
m2 3.600,00 4,16 14.976,00
3 C.130900101
Curado de concreto en pavimentos, empleando compuesto curador y equipo manual. Incluye el suministro y transporte de todos los equipos y materiales
m2 3.600,00 13,09 47.124,00
4 C.131000403
Junta de construcción en pavimentos de 20 a 24 cm de espesor y 3 mm de ancho de junta. Incluye el suministro, transporte e instalación de los materiales
ml 1.000,00 12,31 12.310,00
5 C.131000702
Junta de control de contracción de 5 cm de profundidad y 3 mm de ancho en pavimentos, empleando cortadoras motorizadas y disco de corte. Incluye el suministro y transporte de todos los materiales
ml 555,56 12,47 6.927,83
6 C.03S/C
Sellado de junta de construcción de 3mm de ancho, empleando equipos y herramientas manuales. Incluye el suministro, transporte e instalación de todos los materiales.
ml 1.000,00 21,73 21.730,00
7 C.03S/C
Sellado de junta de control de contracción de hasta 6mm de ancho y relación de forma 1:2 (ancho:profundidad) empleando equipos manuales. Incluye el suministro, transporte e instalación de los materiales.
ml 555,56 23,39 12.994,55
8 C.S/C
Suministro, transporte, preparación y colocación de acero de refuerzo en barras lisas de diámetro entre 3/4 y 1 pulgadas (entre 19 y 25 mm) para transferencia de corte.
kgf 5.472,50 20,06 109.778,35
SUB-TOTAL: 2.170.020,73
12.00% IMPUESTO DE LEY: 260.402,49
TOTAL GENERAL DEL PRESUPUESTO (Bs.): 2.430.423,22
Tabla Nº 45 Presupuesto de Colocación de Pavimento de
Concreto Con Fibra.
(Fuente: Propia (2011))
190
Capítulo V
Conclusiones y Recomendaciones
191
5.1. CONCLUSIONES
El trabajo realizado en esta investigación y los resultados
obtenidos en el Capítulo anterior, permiten llegar a una serie de
conclusiones las entre las cuales se plantean las siguientes:
Los resultados obtenidos en la Desviación Estándar, para los
ensayos estudiados, están dentro de los rangos propuestos
en el marco teórico, en la Tabla N° 5, Capítulo II, 2.3.3, de
donde se concluye que el grado de control de calidad
realizado para ésta investigación está catalogado como
excelente, según el criterio propuesto en la norma COVENIN
1976 “Evaluación de los Métodos de Resistencia del
Concreto”.
La comparación entre los resultados obtenidos en los Ensayos
a Flexión de las Muestras con la Fibra Metálica y las Muestras
sin la Fibra Metálica, arrojan como resultado que las Muestras
con Fibra incide en una ganancia del 14,17% en la resistencia
a flexión.
En cuanto a la posibilidad de disminuir el espesor de la losa
obtenemos que para un Pavimento de concreto con Fibra
Metálica su espesor disminuye un 7.4% con respecto al
192
espesor de losa para un Pavimento de concreto sin Fibra
Metálica.
En el análisis económico se encontró que para la colocación
de una Losa de Pavimento de Concreto con Fibra Metálica
aumenta un 13.75% con respecto a la colocación de una Losa
de Pavimento de concreto sin Fibra Metálica.
Como conclusión final se puede decir que del análisis de resultados
obtenidos si bien las Fibras Metálicas evaluadas mejoran las
resistencias a flexión del concreto su costo no se ve compensado
por una reducción suficiente del espesor de losa por lo cual bajo el
punto de vista netamente económico y para el uso considerado
(Pavimentos Rígidos con mezclas de Rápida ganancia de
Resistencia) no parecieran atractivas.
193
5.2. RECOMENDACIONES
Basándose en las conclusiones y las experiencias adquiridas
durante la ejecución de esta investigación, se pueden dar las
siguientes recomendaciones:
Elaborar un estudio técnico y económico con la Fibra Metálica
Dramix-65/35-BN a edades superiores a los 7 días.
Utilizar varias dosificaciones de la Fibra Metálica Dramix-
65/35-BN para estudiar si existe un aumento proporcional de
la resistencia a flexión a medida que se aumenta la dosis.
Manipular varios tipos de Fibra para estudiar las distintas
variaciones de Resistencia a Flexión y así obtener diferentes
alternativas a la hora de realizar un proyecto de pavimentos
rígidos.
194
BIBLIOGRAFÍA
195
Arias, Fidias G. El Proyecto de Investigación. Editorial