ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL MÓDULOS DE ELASTICIDAD Y CURVAS DE ESFUERZO DEFORMACIÓN, EN BASE A LA COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN A 21, 28, 35 MPA PREVIA A LA OBTENCIÓN DE TÍTULO DE: INGENIERO CIVIL ELABORADO POR: SOFÍA ELIZABETH HERRERÍA CISNEROS FAUSTO MARCELO VILLEGAS DÁVILA TOMO I Sangolquí, febrero del 2008
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ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
MÓDULOS DE ELASTICIDAD Y CURVAS DE ESFUERZO DEFORMACIÓN, EN BASE A LA
COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN A 21, 28, 35 MPA
PREVIA A LA OBTENCIÓN DE TÍTULO DE:
INGENIERO CIVIL
ELABORADO POR:
SOFÍA ELIZABETH HERRERÍA CISNEROS FAUSTO MARCELO VILLEGAS DÁVILA
TOMO I
Sangolquí, febrero del 2008
ii
EXTRACTO
Concretamente el presente trabajo trata sobre la determinación del Módulo
Estático de Elasticidad del Hormigón en base a su Resistencia a la
Compresión, fabricado con áridos procedentes de los lugares señalados, que
han sido y son aún, las principales fuentes de abastecimiento que se posee en
la ciudad de Quito. Específicamente nuestra investigación ha fijado
resistencias de 21 MPa, 28 MPa, 35 MPa; para las tres procedencias, Lloa,
Píntag y Pomasqui, pero en la ejecución del proyecto de tesis se encontró que
estas tres procedencias no cumplían con las características que se necesitan
en la fabricación de hormigones de mediana resistencia, mucho menos en la
elaboración de hormigones de alta resistencia, por lo que nos vimos obligados
a utilizar materiales pétreos de una mina o cantera que procesara
adecuadamente a estos materiales, por esto es que decidimos utilizar
agregados de la planta Pifo.
Utilizamos en nuestra investigación aditivo plastificante de la casa comercial
Sika, con el fin de determinar cual es su aporte en la resistencia del hormigón.
ABSTRACT
Specifically, this paper focuses on the determination of Static Modulus of
Concrete on the basis of its resistance to compression, made from arids from
places mentioned, which have been and are still the main sources of supply that
Quito area has. Specifically, our research has established resistences of 21
MPa, 28 MPa, 35 MPa, for the three sources, Lloa, Píntag and Pomasqui, but in
the development of the thesis was found that these three sources did not
comply with the characteristics that are needed in the manufacture of median
resistance concrete, much less in the development of high strength concrete, so
we were forced to use materials of a mine that process these materials
properly, which is why we decided to use material from Pifo plant.
We use in our research Sika brand additive plasticizer, in order to determine its
contribution in the resistance of the concrete.
iii
CERTIFICACION
Certifico que el presente trabajo fue realizado en su totalidad por los Srs:
SOFIA ELIZABETH HERRERIA CISNEROS y FAUSTO MARCELO VILLEGAS DÁVILA como requerimiento parcial a la obtención del título de
INGENIERO CIVIL.
Sangolquí, Febrero del 2008
__________________________ ___________________________ ING. MARCELO ROMO PROAÑO ING. RICARDO DURAN CARRILLO
DIRECTOR CODIRECTOR
REVISADO POR
_____________________________ ING. JORGE ZUNIGA GALLEGOS
COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL
iv
DEDICATORIA
A la Mujer que me apoyó todo estos años, por su infinito amor, cariño y
comprensión. Por soportarme estos años y por acompañarme en los buenos y
malos momentos. Por ayudarme a que este momento llegara, a mi madre, fiel
amiga , acompañante y consejera que si no fuera por tu sacrificio no estaria en
estos momentos…….Mamyta, te amo mucho.
A mi padre que ha sido un ejemplo de tenacidad, esfuerzo y
superacion…Papyto, quiero que sepas que ocupas un lugar especial en mi
corazón.
A Soñyta y Dodo, hermanitas queridas gracias por saber entederme y
acompañarme , las amo mucho.
A cada uno de los miembros de mi familia, Abuelitos,Tios, Primos, por ser un
apoyo incondicional en todos los instantes de mi vida.
“El valor de una persona no se mide por las veces en que lo derriban,
sino por las veces en que se levanta y sigue hacia adelante.”
Sofía Herrería Cisneros
v
DEDICATORIA
No hay palabras que puedan describir mi profundo agradecimiento hacia mis
Padres y mis hermanos, quienes durante todos estos años confiaron en mí;
comprendiendo mis ideales y apoyándome incondicionalmente.
A mi amada esposa por comprender y soportar estos meses lejos de ella, por
acompañarme en los buenos y malos ratos. Por ayudarme a que este momento
llegara.
A mi querida amiga y compañera de tesis, ya que de no ser por ella mi sueño
no lo habría cumplido.
Fausto Villegas Dávila
vi
AGRADECIMIENTO
Un especial y gran agradecimiento a cada una de las personas que forman
parte de la Carrera de Ingenieria Civil de la ESPE…. Ing. Jorge Zuñiga, Cecy
Jijon, Linda Manosalvas, Patricio Romero.
A los señores Ingenieros Marcelo Romo y Ricardo Durán, por haberme
ayudado, asesorado y colaborado en la ejecucion de esta tesis.
A mi Mamyta querida, nunca podre compensar lo maravillosa que has sabido
ser para mi en todos los sentidos.
A mis hermanos Soñita, Rothman, Doris, por brindandome siempre una
muestra de afecto, cariño.
A mi gran amigo, compañero, confidente… Toty, gracias por emprender
conmigo el reto de desarrollar esta tesis y por todos los instantes que
compartimos juntos al realizarla.
A todos los amigos sin excepción de ninguno, que me acompañaron a lo largo
de mi permanencia en la ESPE, pero uno muy especial para mí mejor amigo
Cesarín, gracias por entenderme apoyarme y escucharme.
“No hay nada imposible,
porque los sueños de ayer son las esperanzas de hoy
y pueden convertirse en realidad mañana”
Sofía Herrería Cisneros
vii
AGRADECIMIENTO
Deseo expresar mi agradecimiento a los Directores de la Tesis, SR. MARCELO
ROMO PROAÑO y RICARDO DURÀN CARRILLO, por el apoyo y colaboración
que he recibido de ellos. También me siento en deuda con el Ing. HUGO
BONIFAZ, un gran docente y maestro consejero que con sus enseñanzas nos
ha dado la luz a un camino que no se hizo particularmente fácil.
Durante mi estancia en la ESPE, he disfrutado de la compañía de amigos que
no quiero olvidar en este momento, tales como Rio, Tin Tin, Joshua, Leo,
César, Gabriel, Adriana ,Cecilia, Tania, Cristian Cruz, Orlando y Jonathan
Masson, Javier Villavicencio, Katty, Ángel Hidalgo, Beto y Katty Cobos, J.
Carlos Carpio, Sofy, Carlos Alvear, Miguel Ruales, Chuck, J.Carlos Bury,
Nelric, Cristian Taco, Diego García, Chicho Flores, Andrés Costa, J.Carlos
Figura 9.3 Diagrama de los desplazamientos ............................................ 217
Figura 9.4 Balanza digital ........................................................................... 220
Figura 9.5 Compresómetro Conveniente ................................................... 225
CAPITULO I ANTECEDENTES 1
CAPÍTULO I
ANTECEDENTES Sólo desde la historia se pueden entender las razones que cada pueblo ha
tenido para adoptar por una u otra forma de construcción, esto se hace mas
evidente cuando comprendemos, que son muchas las razones de tipo social y
cultural las que han definido cada una de esas formas, es el material de
construcción, con sus propiedades, y el desarrollo de las técnicas
constructivas, los que han condicionado los sistemas constructivos y hecho
posible las edificaciones en busca del confort de sus pobladores.
No nos olvidemos de que parcialmente son los elementos los que dan la
resistencia al hormigón, y este particularmente esta expuesto a tener diferentes
variaciones tanto en sus propiedades y composición; es así como se realizan
sus diferentes diseños para cubrir diversas aplicaciones y poder ser utilizadas
bajo diferentes condiciones estructurales y ambientales.
El problema de la dosificación de un hormigón es encontrar la proporción más
económica de cada uno de los materiales que lo van a constituir, para producir
un hormigón que; ya una vez endurecido, tenga una durabilidad y calidad
optima.
Durante muchos años se han empleado métodos de dosificación más o menos
empíricos y basados muchas veces, en la experiencia. Pero ante el avance
constante de la tecnología del hormigón fue preciso puntualizar mucho más; es
decir, adaptarse a técnicas nuevas, considerar más datos en el problema, y la
dosificación de hormigones o proyecto de mezclas ha llegado a ser una parte
importante del trabajo que hay realizar para cumplir exactamente las
prescripciones establecidas en un pliego de condiciones.
CAPITULO I ANTECEDENTES 2
Pero nada se conseguirá afinando más los métodos de dosificación, si no se
perfecciona paralelamente el control, por estas razones se vio la necesidad de
optimizar la calidad del hormigón, es decir conseguir hormigones de mejor
calidad a costos razonables, esto puede lograrse aprovechándose las
propiedades de los materiales que se disponen en el medio, a través de la
combinación adecuada de los componentes que constituyen el hormigón, estos
son: áridos, cemento y agua, y en algunos casos, algún aditivo especial con el
fin de lograr una mezcla apropiada de hormigón, que posea las características
necesarias para garantizar que sus propiedades mecánicas tengan un óptimo
comportamiento estructural, para lo cual es necesario conocer sobre las
principales propiedades mecánicas que interesan en el diseño y construcción
de estructuras de hormigón; como son: Resistencia a la Compresión, Módulo
de Elasticidad, Resistencia a la Tracción, Resistencia a la Flexión, Durabilidad,
entre otros.
En el campo de la Ingeniería Civil, la Resistencia a la Compresión es una de
las propiedades fundamentales que requiere el hormigón; su importancia
dependerá del trabajo estructural al que esté destinado. En un proyecto deben,
siempre, considerarse los estados de solicitación a los que se somete el
hormigón y es responsabilidad de cada profesional tomar en cuenta las
propiedades mecánicas del mismo y fundamentalmente aquellas relacionadas
con las deformaciones. Por ello es que a través de esta investigación, nos
proponemos determinar el Módulo Estático de Elasticidad (Ec) y la curva
Esfuerzo Deformación del hormigón, utilizando áridos de las canteras cuya
procedencia son de; Pomasqui, LLoa, Píntag y Pifo de los alrededores del
Distrito Metropolitano de Quito.
Concretamente el presente trabajo trata sobre la determinación del Módulo
Estático de Elasticidad del Hormigón en base a su Resistencia a la
Compresión, fabricado con áridos procedentes de los lugares señalados, que
han sido y son aún, las principales fuentes de abastecimiento que se posee en
la ciudad de Quito. Específicamente la investigación ha fijado resistencias de
21 MPa, 28 MPa, 35 MPa; para las tres procedencias, Lloa, Píntag y Pomasqui,
CAPITULO I ANTECEDENTES 3
pero en la ejecución del proyecto de tesis se encontró que estas tres
procedencias no cumplían con las características que se necesitan en la
fabricación de hormigones de mediana resistencia, mucho menos en la
elaboración de hormigones de alta resistencia, por lo que nos vimos obligados
a utilizar materiales pétreos de una mina o cantera que procesara
adecuadamente a estos materiales, por esto es que decidimos utilizar
agregados de la planta Pifo de Disensa.
Utilizamos en nuestra investigación aditivo plastificante de la casa comercial
Sika, con el fin de determinar cual es su aporte en la resistencia del hormigón.
1.1 OBJETIVO GENERAL Y PARTICULAR DE LA INVESTIGACIÓN
1.1.1 Objetivo General Determinar a través de esta investigación, en términos de confiabilidad una de
las propiedades más importantes en el diseño de estructuras de hormigón, su
Módulo Estático de Elasticidad, utilizando áridos de las canteras de los
alrededores de la cuidad de Quito, Pomasqui, LLoa, Píntag y Pifo.
1.1.2 Objetivos Particulares Establecer la comparación entre los valores del Módulo Estático de Elasticidad
del hormigón propuesto por el comité ACI 318 y los resultados obtenidos a
través de esta investigación realizada con materiales locales. Difundir estos
resultados a nivel regional y nacional.
1.2 IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN DEL TEMA
1.2.1 Importancia Para establecer la importancia del tema, debemos indicar que, debido a que las
características del hormigón como producto final, dependen en gran medida de
las propiedades de sus áridos, tales como; densidad, forma, tamaño, textura
superficial, dureza y otras que serán analizadas en el transcurso de la
investigación, es muy importante que se tenga conocimiento de las
CAPITULO I ANTECEDENTES 4
propiedades mecánicas que adquieren, los hormigones al ser fabricados con
dichos áridos. De ahí surge la necesidad de conocer las características de los
áridos con los que habitualmente se trabaja en la ciudad de Quito y sus
alrededores, para con estos elementos poder establecer una de las
propiedades más importantes del Hormigón, como es su Módulo Estático de
Elasticidad en base a la Resistencia a la Compresión.
El Módulo Estático de Elasticidad del Hormigón (Ec) es un término muy
importante en el diseño de estructuras de hormigón armado, ya que dicho
término está presente en los principales cálculos de estructuras de este tipo,
como podemos citar; en el pre dimensionamiento de elementos estructurales,
rigideces, así como también para el análisis de deformaciones. Para el caso
particular de rigideces LEcIk 4
= , en este análisis el valor de Ec se encuentra en
el numerador de la ecuación, de tal manera que influye en forma directamente
proporcional al de la rigidez, caso contrario ocurre en las deformaciones, como
por ejemplo en vigas simplemente apoyadas donde actúa una carga
uniformemente distribuida la ecuación es EcI
PLl3845 4
=Δ , como podemos
observar el valor de Ec esta en el denominador de forma inversamente
proporcional a la deformación.
En cuanto a las investigaciones realizadas hasta el momento acerca de los
áridos con los que se trabajan en la ciudad de Quito, están han sido aisladas y
han sido desarrolladas únicamente por organismos particulares que tienen
especial interés debido a que utilizan estos materiales en forma permanente y
en grandes volúmenes industriales, tal es el caso de las plantas de hormigón
premezclado ya que a este tipo de empresas les interesa optimizar los recursos
y a la vez comercializar productos garantizados, por lo tanto estos datos son de
uso exclusivo de cada empresa. Por consiguiente al no tenerse datos sobre
estas investigaciones, no ha sido posible conocer a profundidad el Módulo
estático de elasticidad del hormigón fabricados con estos áridos.
CAPITULO I ANTECEDENTES 5
Por otra parte, se tiene las disposiciones dadas por el Código Ecuatoriano de la
Construcción (C.E.C.) pág. 31, literal 8.5.1, el mismo que considera lo
siguiente; El módulo estático de elasticidad Ec para el hormigón puede tomarse
como w1.5 0.043 , en MPa, para valores de wc comprendidos entre 1500 y
2500 Kg/m3.- Para hormigones de masa normal, Ec puede considerarse como
4700 (MPa).
En resumen, los valores fijados por el Código Ecuatoriano de la Construcción
(C.E.C.) son las siguientes:
Para: 1500 Kg/m3 ≤ wc ≤ 2500 Kg/m3
Ec = w1.5 0.043 (MPa)
Para hormigón de masa normal:
Ec = 4700 (MPa)
Este valor 4700 (MPa), es adoptado por nuestro código, tomando en
como referencia del código del ACI 318, sin considerar las propiedades de los
elementos locales constituyentes del hormigón en cada zona de nuestro país.
Es decir que el análisis de las estructuras puede verse favorecido o perjudicado
por el hecho de considerar un valor de Ec estandarizado por un solo código que
es el del A.C.I. 318 el cual se ha venido manejando desde hace cinco décadas
atrás en nuestro medio.
1.2.2 Justificación del tema La industria de la construcción tiene al hormigón como uno de sus elementos
importantes para las consideraciones de diseño y costo de las obras que se
proyectan y se ejecutan.
Es indiscutible que la industria de la construcción requiere de un hormigón de
calidad para la ejecución de sus obras, lo cual hace inevitable la necesidad de
áridos o agregados, pasta cementante (cemento y agua) de calidad que
CAPITULO I ANTECEDENTES 6
cumplan con las especificaciones señaladas en las normas técnicas nacionales
e incluso internacionales.
Para lograr un hormigón al costo más económico es conveniente realizar una
investigación tendiente a optimizar el uso de los materiales, procurando
alcanzar los mejores resultados con áridos homogenizados, que no es otra
cosa que la preparación técnicamente dosificada de varios tamaños que
permiten al constructor alcanzar mejores resistencias del hormigón y con esto
realizar mejores obras.
Si se quiere obtener hormigones de buena calidad es indispensable utilizar
áridos de buena calidad, pues el hormigón no es otra cosa que una piedra y
arena cohesionados por el mortero, elemento que de la misma manera debe
poseer altas cualidades o características; dicho en otras palabras, el hormigón
es una cadena y como tal, es tan fuerte como el más débil de sus
componentes; por lo tanto, fallará si uno de sus elementos es de baja calidad o
escasa resistencia, por lo que la realización de esta investigación tiene mucha
importancia, ya que esta determinará las características y dosificaciones de los
diferentes componentes de los hormigones, para que estos alcancen altas
resistencias.
1.3 ÁREA DE INFLUENCIA El área de influencia comprenderá todo el ámbito en el que se desenvuelve la
Carrera de Ingeniería Civil, sobre todo para los profesionales Ingenieros,
egresados y alumnos de la Escuela Politécnica del Ejército. Aportando con
esta investigación y resultados obtenidos, al conocimiento de las diferentes
instituciones encargadas de realizar el control de calidad del hormigón.
1.4 PROYECCIÓN Y ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1 Proyección La proyección del tema de tesis está sustentada principalmente en base a
programas de ensayo en laboratorio, tanto para las características de las tres
CAPITULO I ANTECEDENTES 7
procedencias de los áridos como de los hormigones, a fin de determinar
valores confiables del Módulo Estático de Elasticidad, acordes a la realidad de
nuestros materiales.
1.4.2 Alcance de la Investigación El módulo estático de elasticidad del hormigón fabricado con áridos obtenidos
de las canteras ubicadas en sectores aledaños a la ciudad de Quito viene a ser
entonces el campo de acción o alcance de este trabajo de investigación, ya que
los datos obtenidos con estos áridos, deben ser tomados en cuenta dentro de
los requerimientos estructurales fijados en cálculos y diseños de hormigón no
solamente en la zona que abarca el Distrito Metropolitano de Quito y sus
alrededores, sino en todos los lugares en donde se prepara hormigón en base
a áridos con propiedades mecánicas similares.
CAPITULO II EL HORMIGÓN 8
CAPÍTULO II
EL HORMIGÓN En su concepción más amplia, el “Hormigón”, puede definirse como un
conglomerado fabricado artificialmente, compuesto de partículas inertes unidas
por una matriz de material cementante o aglutinante, en otras palabras, el
hormigón está compuesto de: agua, cemento y agregados (fino y grueso), a los
que generalmente se les añade algún “aditivo” con el objeto de darle ciertas
propiedades, que el hormigón por sí mismo no las posee.
Las relaciones básicas entre los componentes han sido previamente
establecidas, pero no son sino una guía para acercarse a una dosificación
óptima, la misma que se obtendrá según las condiciones de los materiales en
la obra y los correctivos que sean necesarios.
Cuando, se habla de “hormigón” se refiere al fabricado con cemento Pórtland,
aunque hay otros tipos de cementos y hormigones, como se verá más
adelante.
Para este propósito el término “cemento” se aplica a un mineral usualmente en
forma de polvo muy fino, que al mezclarse con el agua forma una masa plástica
que se adelante se llamará “PASTA”, la misma que endurece por reacciones
químicas, mediante la formación de geles y cristales.
2.1 CONSTITUCIÓN DEL HORMIGÓN En su forma más general, el hormigón está constituido de un material inerte de
relleno, de una parte activa-cementante: la pasta y de porosidades llenas de
agua libre y aire. En forma esquemática se los puede representar así:
CAPITULO II EL HORMIGÓN 9
Tabla 2.1 Constitución del hormigón POROS SOLIDOS
Pasta Material de relleno - inerte Aire
Y
Agua libre
Cemento hidratado
Y
Agua en combinación
Agregado
Fino
Agregado
Grueso
variable que depende del
grado de reacción entre el
cemento y el agua, y del
grado de exposición a la
intemperie.
división arbitraria hecha
con fines prácticos,
alrededor de 0.2 pulg. de
diámetro .
2.2 REQUISITOS DE RESISTENCIA DEL HORMIGÓN La resistencia del hormigón a compresión, es una de las propiedades físicas
más importantes, para fines netamente estructurales, es así que en base a la
resistencia a compresión del hormigón se pueden realizar cálculos para
diferentes obras de ingeniería civil tales como: diseño de puentes, edificios y
otras estructuras, así estos cálculos o diseños están basados en que el acero
absorbe los esfuerzos de tracción, mientras que el hormigón se encarga de los
esfuerzos de compresión. La resistencia mecánica es un requisito fundamental
en todos los hormigones de aplicación estructural, tanto es así que en el
Capitulo 2 del Código Ecuatoriano de la Construcción (C.E.C), define
conceptos de la resistencia del hormigón (VER ANEXO 1).
La resistencia del hormigón a compresión se puede definir como la medida
máxima de la resistencia carga axial de muestras cilíndricas de hormigón de 15
cm de diámetro y 30 cm de altura, curados en condiciones estándar de
laboratorio. Esta resistencia se expresa en Newton / mm2 ó Mega Pascal (MPa)
a una edad de 28 días; se puede usar otras edades para las pruebas, pero es
importante saber la relación entre la resistencia a los 28 días y la resistencia en
otras edades. A los 7 días tenemos la resistencia estimada como un 60% de la
resistencia a los 28 días.
CAPITULO II EL HORMIGÓN 10
Para obtener un hormigón con resistencia mecánica a la compresión prefijada y
que satisfaga la resistencia requerida, los materiales componentes
indispensables se escogen por relación cuantitativa: cementos de diferente
sitio, granulados gruesos y finos, distintas adiciones que aseguren la
trabajabilidad de la mezcla o la resistencia a la temperatura, etc.
Sobre la resistencia mecánica a la compresión del hormigón ejercen influencia
muchos factores: la granulometría (esta se dosifica de tal modo, que el
volumen de vacíos en la mezcla de los granulados sea menor), las
características de su superficie, la marca del cemento y su cantidad, la
proporción de agua, etc. La superficie rugosa y angulosa de los granulados
eleva su adherencia al mortero de cemento, por eso, los hormigones
preparados con piedra triturada, poseen mayor resistencia mecánica a la
compresión que los preparados con grava.
2.3 CARACTERÍSTICAS DE DEFORMACIÓN Las propiedades mecánicas de los materiales usados en ingeniería se
determinan pruebas efectuadas sobre muestras del material. Las pruebas se
realizan en laboratorios de materiales dotados con equipos de prueba capaz de
cargar las probetas de distinta manera, incluso carga estática. Este tipo de
comportamiento es sumamente importante en ingeniería ya que muchas
estructuras, debido a su importancia se diseñan para funcionar de acuerdo a
niveles de esfuerzo, a fin de evitar deformaciones permanentes debidas a
fluencia o a flujo plástico. La relación lineal entre esfuerzo unitario y la
deformación específica para un elemento sometido a tracción o compresión
simple puede expresarse mediante la ecuación
εσ
δ
=
=
E
ALPE
**
CAPITULO II EL HORMIGÓN 11
Donde E es una constante de proporcionalidad conocida como el Módulo de Elasticidad del material. El Módulo de Elasticidad es la pendiente del diagrama
esfuerzo ( σ) vs deformación (ε) en la región elástica y su valor depende del
material particular que se utilice.
Esta ecuación se aplica exclusivamente en los cálculos de elementos
sometidos a tracción y compresión simple, siempre y cuando estén trabajando
en el rango elástico. El diagrama característico esfuerzo – deformación del
hormigón depende de numerosas variables, como son: edad del hormigón,
duración de la carga, forma y tipo de la sección, naturaleza de la solicitación,
tipo de árido, estado de humedad, etc.
2.4 DEFORMACIONES ELÁSTICAS La relación entre tensiones y deformaciones se establece a través del módulo
de elasticidad. Para los materiales totalmente elásticos, el módulo de
elasticidad es constante e independiente de la tensión aplicada. En otros
materiales, designados inelásticos en cambio, el módulo de elasticidad
depende del valor de la tensión aplicada.
Lo más frecuente, sin embargo, es que los materiales presenten una
combinación de ambos comportamientos, inicialmente elástico y
posteriormente inelásticos al aumentar la tensión aplicada.
Este es el caso del hormigón, cuya curva de relación tensión deformación tiene
la forma indicada en la figura 2.3.1 en la cual pueden observase tres tramos
característicos:
1. Un primer tramo recto, en que el comportamiento es elástico y que abarca
no más de un 20% del desarrollo total de la curva.
2. Un segundo tramo curvo, ascendente hasta el valor máximo de la curva
tensión – deformación
3. Un tercer tramo curvo, descendente hasta la tensión de rotura.
CAPITULO II EL HORMIGÓN 12
En efecto, la forma recta se mantiene en tanto el hormigón se mantenga con un
material homogéneo. Esta forma se pierde al aparecer las primeras micro
fisuras, normalmente en el contacto mortero - árido grueso, pues, en esta
situación, aun cuando el hormigón es capaz de seguir aceptando carga, su
deformación aumenta. Finalmente, al fracturarse el mortero del hormigón,
desaparece su capacidad de tomar carga, pero continúa deformándose hasta
llegar a la rotura total.
2.5 DEFORMACIONES LATERALES
La deformación unitaria lateral es proporcional a la deformación axial en el
margen elástico lineal, siempre y cuando el material sea homogéneo e
isotrópico. Un material es homogéneo si tiene las mismas propiedades en
todos los puntos del cuerpo, por lo que las propiedades elásticas son las
mismas en cualquier punto del cuerpo. Sin embargo, nótese que en la realidad
las propiedades no son las mismas en todas las direcciones para que el
material sea homogéneo, por ejemplo, el módulo de elasticidad podría ser
diferente en las direcciones axial y transversal. Los materiales isotrópicos
tienen las mismas propiedades elásticas en todas las direcciones. En
consecuencia el material debe ser homogéneo e isotrópico para que las
ε
σ
Zona Elástica
Zona Plástica
Rotura
Figura 2.1 Curva de relación Tensión-Deformación
CAPITULO II EL HORMIGÓN 13
deformaciones laterales de un elemento sometido a un esfuerzo sean las
mismas en cualquier punto.
Para un elemento sometido a esfuerzos de tracción, la deformación representa
una reducción en el ancho (deformación negativa) y la deformación axial
representa un aumento en la longitud (deformación positiva). Para esfuerzos de
compresión ocurre el caso contrario, la barra se acorta (deformación axial
negativa) y, la sección se ensancha (deformación lateral positiva).
Al hablar de deformaciones laterales necesariamente debemos hablar del
llamado Módulo o coeficiente de Poisson n, el mismo que se define como la
relación, cambiada de signo, entre las deformaciones transversales y las
longitudes correspondientes, en elementos que trabajan a compresión simple.
Con tensiones normales de trabajo pueden tomarse para el hormigón el valor
de n = 0,20, que aumenta con la tensión hasta alcanzar el valor 0,50 en las
proximidades de rotura. En el acero, el coeficiente de Poisson vale = 0,25 a
0,35.1
A partir del coeficiente de Poisson se define el módulo de deformación
transversal del hormigón Gc, mediante la ecuación:
)1(2 nEcGc+
=
Donde Ec es el módulo de deformación longitudinal.
2.6 DEFORMACIONES PLÁSTICAS Las características de un material que le permiten soportar deformaciones
superiores al límite elástico se conocen como plasticidad, es así como sobre la
curva esfuerzo – deformación del hormigón se presenta una región elástica
El uso debe darse donde se requiera un hormigón con altas manejabilidad y
obtención acelerada de resistencias. En climas fríos se lo utiliza para
contrarrestar el efecto de bajas temperaturas.
En cuanto a su dosificación el fabricante recomienda una proporción del 0.25 al
4% del peso del cemento, es decir aproximadamente 116 a 1850 cm3 por bulto
de cemento o saco de 50 Kg. Mientras más se aproxime a la dosificación
mayor más eficiencia se obtendrá, (en % del peso del cemento) de acuerdo a la
aceleración deseada entre 0,5 y 1,5% (0.21 a 0.64 litros por saco).
SIKARapid-1 es especialmente apropiado para hormigones transportados entre
5° y 25°C, donde se requieran altas resistencias entre 6 y 24 horas; no contiene
cloruros y puede por lo tanto ser empleado sin restricciones en hormigones
armados y tensados. Sin embargo no debe ser empleado simultáneamente con
aditivos expansores o compensadores de contracción.
Ventajas: Racionaliza y aumenta la rotación de formaletas en prefabricados. Acelera el tiempo de fraguado inicial y final del hormigón. Incrementa la resistencia inicial y final del hormigón. Efectivo con cemento Pórtland Tipo III. Incrementa la productividad de prefabricados debido a su alta resistencia
inicial. Pos tensado rápido.
Modo de empleo: El SIKARapid-1 se adiciona al agua de amasado o conjuntamente son esta
mezcladora.
También puede adicionarse al hormigón mezclado en el camión, requiriéndose
de un tiempo de mezcla adicional de 1 minuto por metro cúbico. Posteriormente
se debe evaluar el hormigón en cuanto a consistencia homogénea.
CAPITULO III ADITIVOS 20
Al emplearse en el hormigón se deben mantener los requisitos normales de
mezclado y colocación para obtener un buen hormigón. Especialmente se
deben mantener las medidas de tratamiento posterior a hormigones (curado),
especialmente a bajas temperaturas.
3.2.1.2 Acelerante Aditec FA-111 Es un aditivo líquido diseñado para acelerar el tiempo de fraguado del
hormigón produciendo además mayores resistencias iniciales y finales. Cumple
con las normas ASTM C-494, Tipo C.4
El porcentaje de cloruros que contiene se encuentra dentro de lo especificado
por el ACI Comité 201 en la “Guía para la durabilidad del hormigón” y en lo
especificado por el Comité 318 en la “Comisión de metales en hormigón”.
ADITEC FA-111 es recomendado para todos los hormigones donde se requiera
buena trabajabilidad y rápida reutilización de las formaletas.
Para elementos prefabricados, pisos, pavimentación de vías y todos los lugares
donde el desencofrar rápido es importante.
Modo de empleo: Agregar ADITEC FA-111 a la parte final del agua de la mezcla mediante un
dosificador automático o manualmente. Nunca añadir directamente al cemento
o a los agregados secos.
ADITEC FA-111 se adiciona en dosis que varían de 0.2% al 2.5% del peso del
cemento (95 a 1160 cc por saco de cemento de 50 Kg.).
4 Referencia: “ADITEC Aditivos para la construcción”, Hoja Técnica, AD-28-08-2004, Página
Web
CAPITULO III ADITIVOS 21
Tabla 3.1 Dosificación De Aditivo Aditec Fa-111
Descripción Dosificación Por saco de
cemento
Acelerar el fraguado inicial del hormigón (0.2% al
1.0%) 95 a 465 cc.
Incremento de resistencia a 24 horas (1.0% al 2.5%) 465 a 1160 cc.
Desencofrado a los 7 días 500 cc.
Desencofrado a los 14 días 300 cc.
3.2.2 Plastificantes Son importantes estos aditivos cuando se requiere trabajabilidad del hormigón.
Su utilización está regido por las normas del ASTM C494 de los tipos
A,D,E,F,G; pudiendo actuar a la vez como acelerantes o retardadores, de
acuerdo la su constitución química.
Al aumentar la trabajabilidad de el hormigón, facilita su colocación en
estructuras en donde, sin su oso seria, casi imposible su ubicación en el sitio
mismo. También ésta cualidad permite reducir agua, en beneficio del aumento
de resistencia y del rendimiento del cemento.
Existen dos tipos de plastificantes: unos que actúan mecánica o físicamente,
provocando una cierta retención de agua; u otros de acción puramente
química, que provocan una reducción de agua.
Los primeros son productos son productos en base de polvos muy finos, tales
como la tierra de diatomeas, las cales grasas o hidráulicas finas, cenizas
colantes y puzolanas molidas, que añadidos al hormigón, completan la
granulometría del cemento y facilitan el deslizamiento de los granos en el
mortero, haciendo las mezclas más trabajables. Mejoran la permeabilidad del
hormigón, y la ser químicamente casi inertes no empeoran, ni mejoran las
cualidades o propiedades de los restantes componentes. Estos productos son
eficaces cuando el hormigón carece de finos o contiene áridos de bajos
CAPITULO III ADITIVOS 22
coeficientes de forma. Su dosificación no debe sobrepasar los límites
recomendados por las normas, ya que de serlo así podría afectar la resistencia
final o aumentar considerablemente la retracción debido a la presencia
excesiva de agua necesaria.
Mayor importancia representan los plastificantes del segundo tipo, a los que
muy bien podríamos llamarlos ”fluidificantes”, ya que estos productos por su
conformación química, hacen que la mayor cantidad de granos de cemento
sean mojados con una cantidad mínima de agua, realizando una acción de
lubricantes o de floculación de los granos de cemento. Entre los productos más
empleados como plastificantes de este tipo se encuentra los jabones de resina
y el lignosulfato sódico o cálcico (subproducto de la fabricación de la pasta de
papel).
Las características que comunican al hormigón, mejorando sus propiedades,
tanto en fresco como endurecidos, son las siguientes:
- aumentan la plasticidad de las masas;
- a igual docilidad, reducen la relación agua/cemento, mejoran la docilidad;
- disminuyen la tendencia de segregación durante el transporte;
- mejoran la adherencia del hormigón a las armaduras;
- mejoran la resistencia (de un 10% a 20% en compresión a los 28 días), al
disminuir el agua necesaria y forzar la hidratación a fondo del cemento.
Conviene tener en cuenta que los plastificantes suelen retrasar ligeramente el
fraguado, sobre todo si se emplean elevadas dosis, por lo que esta acción debe
tomarse en cuenta si se emplea en medios fríos.
Estos aditivos no deben emplearse con hormigón fluidos o blandos, sino por el
contrario estos aditivos deben utilizarse en hormigones secos o seco plásticos,
ya que su mejor eficiencia se presenta con bajas relaciones de agua/cemento.
Es recomendable usarlos cuando se tengan que usar hormigones bombeados
o pre amasados, para piezas en que el porcentaje de armadura sea grande,
CAPITULO III ADITIVOS 23
para hormigones vistos, donde la calidad de colocación deba ser la mejor y en
general en cualquier tipo de obra donde se requiera un hormigón de alta
calidad.
Si se trata de hormigón pre esforzado, debe comprobarse previamente que el
aditivo a utilizarse esté exento de cloruros, ya que como mencionamos
anteriormente este produce efectos letales a la armadura.
Para nuestra investigación hemos utilizado los plastificantes Sika Plastiment BV
40 y Aditec ALE-505, que son descritos en las líneas siguientes.
3.2.2.1 Plastificante Sika Plastiment BV 40 Plastiment BV 40 es un aditivo líquido para hormigón. Cumple con las
especificaciones ASTM C-494 Tipo A; aditivo químico plastificante reductor de
agua. No contiene cloruros, no es tóxico, no es inflamable.5
Plastiment BV 40 tiene tres usos básicos:
- Como plastificante: para una mezcla con relación agua/cemento dada,
manteniéndola constante, se incrementará notablemente el asentamiento
con la adición únicamente del aditivo.
- Como productor de resistencia: la adición del aditivo permite reducciones de
agua hasta un 15%, manteniendo el mismo asentamiento de la mezcla
original.
- Como economizador de cemento: puesto que la pasta (cemento+agua) del
hormigón tiene como parte de sus funciones la de dar manejabilidad a la
mezcla, podemos reducir su cuantía y el aditivo adicionado realizará esta
Su dosis va desde 0.2% - 1.0% por peso del cemento, para retardos en
mezclas trabajables de hasta 6 horas. 1.0% - 2% del peso del cemento, para
obtener mayores retardos.
Modo de empleo: La proporción de retraso lograda depende directamente de la proporción de
dosificación, que a su vez es influenciada por la calidad de cemento y
agregados, relación agua/cemento y temperaturas.
En muchos casos es aconsejable llevar a cabo ensayos con mezclas para
establecer el porcentaje de la dosificación exacta requerida.
Sika Retarder es compatible con todos los tipos de cementos Pórtland, no debe
usarse con agentes anticongelantes, debe ser distribuido directamente es el
agua de la mezcla o adicionado simultáneamente dentro del mixer.
3.2.3.2 Retardante Aditec 200 R Plastificante-retardante de fraguado para hormigón; es un aditivo de doble
efecto, ya que permite reducir el agua de la mezcla y a su vez obtener retardo
en el fraguado del hormigón, excelentes resistencias a la compresión, aumenta
a la trabajabilidad y reduce el agrietamiento superficial por la baja relación
agua-cemento, facilita el transporte y bombeo a grandes distancias. 8
Cumple con la norma ASTM C-494 Tipo D.
8 “ADITEC Aditivos para la construcción”, Hoja Técnica, AD-22-01-2004, Página Web.
CAPITULO III ADITIVOS 28
La dosis óptima se determina mediante ensayos con los materiales y en las
condiciones en obra.
Clima cálido: de 200 a 400 cc. por saco de cemento de 50 Kg.
Clima frío: de 60 a 100 cc. por saco de cemento de 50 Kg.
Modo de empleo: Como reductor de agua, se logra un incremento en las resistencias mecánicas
a todas las edades, mejorando la impermeabilidad y durabilidad del hormigón.
Como economizador de cemento, se puede aprovechar el incremento de las
resistencias para desminuir el contenido de cemento y hacer más económico el
diseño.
La sobre dosificación de ADITEC 200-R puede prolongar demasiado el tiempo
de fraguado del hormigón.
3.3 FORMA DE UTILIZACIÓN En general cualquier aditivo que se utilice en una obra es recomendable
mezclarlo en la dosificación calculada o recomendada por el fabricante, con el
agua de amasado. De no ser posible realizarlo de esta forma se recomienda
esparcirlo de tal forma que tome contacto con la mayor cantidad de hormigón
en un tiempo máximo de 4 minutos, de lo contrario se corre el riesgo de que no
actúa de ninguna manera, ya que el agua actúa inmediatamente con el aditivo,
para que éste actúe de acuerdo a lo estipulado o calculado.
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 29
CAPÍTULO IV
MEZCLAS DE HORMIGÓN
El hormigón elaborado debe tener las propiedades necesarias para que tenga
la trabajabilidad adecuada, y para cumplir con las exigencias estructurales una
vez endurecido, tales como:
CONSISTENCIA.- Se relaciona con el estado de fluidez de la mezcla y abarca un rango, desde las
mas secas hasta las más fluidas; la consistencia es una propiedad del
hormigón fresco que da manejabilidad al hormigón, permitiendo ser colocado y
compactado adecuadamente. Los principales factores que afectan la
consistencia son:
- El contenido de agua en la mezcla, mientras más agua contenga, tiende a
ser más fluida la mezcla, pero no debe agregarse agua en exceso para
hacer más trabajable la mezcla, llevándola a asentamientos en el Cono de
Abrams superiores a 15 cm. Esto no solo facilita la segregación de la
mezcla, sino que, una vez colocado el hormigón, el agua en exceso busca
escapar formando una gran cantidad de canales capilares que dejan las
estructuras débiles, porosas y poco durables.
- La forma y características superficiales de los granulados, las partículas
angulares y las superficies ásperas requieren una mayor cantidad de pasta
que la necesaria para partículas lisas y bien redondeadas, y también
requieren mayor cantidad de agua para la misma trabajabilidad que las lisas
y bien redondeadas.
- La granulometría del granulado, cuanto más fina sea la graduación más
rígida será la mezcla, y el área superficial de los granulados aumentará
requiriendo mayor pasta para revestirlas, y por ende mayor cantidad de agua
para una misma trabajabilidad.
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 30
- La fluidez, que aumenta con la finura y el tipo de cemento.
- El empleo de plastificantes, que aumenta la fluidez del hormigón.
- Insuficiente cantidad de cemento, lo que quita plasticidad a la mezcla.
- Las mezclas con canto rodado son siempre más trabajables que mezclas
similares con piedra triturada.
- Un exceso de tiempo en el transporte, o un mezclado prolongado, aún con el
tambor mezclador girando, pueden influir negativamente en la trabajabilidad,
ya que el hormigón pierde fluidez por el aumento de la proporción de finos
en la mezcla y de la superficie específica, demandando entonces una mayor
cantidad de agua que la dosificada.
- Existen varios procedimientos para determinar la consistencia siendo los
más empleados.
- La mesa de sacudidas de Graf para hormigones fluidos con asentamiento
mayor de 15 cm, que no pueden ser estimados con precisión con el cono de
Abrams. El ensayo nos indica la consistencia y su tendencia a la
segregación, midiendo el extendido de una masa de hormigón, desmoldado
de un cono similar al de Abrams pero más pequeño, sobre una mesa
especial, y sometiendo a sacudidas normalizadas.
Tabla 4.1 Mesa de Sacudidas de Graf para Hormigones Fluidos.
Forma de Compactación Consistencia
Vibrado Enérgico Seca
Vibrado Normal Plástica
Apisonado Blando Blanda
Picado con Barra Fluida
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 31
- El consistómetro Vebe para hormigones muy secos o con asentamientos
nulos, se utiliza un cono similar al de Abrams pero más pequeño y se mide el
tiempo de vibración sobre una masa de hormigón para un determinado
asentamiento.
Tabla 4.2 Consistómetro Vebe para Hormigones muy secos.
Consistencia Seca Tiempo Vebe (seg)
Extremadamente Seca 305 – 185
Muy seca 185 – 105
Seca 105 - 55
- El cono de Abrams es un molde troncocónico hueco de 30 cm de altura, se
coloca sobre una superficie plana y rígida que sirve de fondo. Se introduce el
hormigón en tres capas iguales, en cada capa se compacta 25 veces con
una barra metálica con punta redondeada, de forma aleatoria y en toda
superficie. Culminada las tres capas se enrasa el molde, luego se levanta el
cono verticalmente de forma uniforme, con cuidado y sin sacudidas.
Figura 4.1 Esquema para medir el asentamiento en el cono de Abrams
La pérdida de altura que experimenta la masa fresca del hormigón una vez
desmoldada, expresada en centímetros, da la medida de su consistencia.
En nuestro estudio utilizaremos el Cono de Abrams con las siguientes
especificaciones:
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 32
Tabla 4.3 Consistencia Asentamiento y Trabajabilidad del Cono de Abrams.
Consistencia Asentamiento en el cono de Abrams
(cm.) Trabajabilidad
Seca 0 a 2 Muy baja
Plástica 3 a 5 Baja
Blanda 6 a 9 Media
Fluida 10 a 15 Alta
Líquida > 16 Muy Alta
HOMOGENEIDAD DEL HORMIGON.- Es la propiedad por la cual los diferentes componentes del hormigón se
presentan regularmente distribuidos en toda la masa, de manera tal que dos
muestras tomadas de distintos lugares del mismo volumen resulten iguales.
La homogeneidad puede permitirse por:
- La segregación que no es más, que la separación de los granulados gruesos
y los finos.
- La decantación, sudado o exudación, que es cuando los granulados gruesos
caen al fondo y el mortero queda en la superficie del hormigón recién
colocado, se lo conoce también como “ganancia de agua” y resulta de la
incapacidad de los materiales constitutivos par almacenar toda el agua del
mezclado.
Ambos fenómenos aumentan con la cantidad de agua; con el tamaño máximo
del granulado, con las vibraciones o sacudidas durante el transporte y con la
puesta en obra en caída libre. Para conseguir la homogeneidad es necesario
un buen amasado haciendo una mezcla trabajable con una mínima cantidad de
agua, un mayor contenido de cemento y arenas naturales que tengan un
adecuado porcentaje de finos, y para mantenerse, se requiere de un transporte
cuidadoso y una colocación adecuada.
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 33
RESISTENCIA.- La resistencia da la calidad e importancia al hormigón, el ensayo para
determinar esta propiedad se lo realiza en probetas de prueba a la edad de 7 y
28 días, después de un curado adecuado, es decir, evitando que se pierda la
humedad que es indispensable para la hidratación del cemento. Los resultados
de estos ensayos son la base para determinar la calidad del hormigón, ya que
a medida que su valor tiende a aumentar también aumentan otras cualidades
muy importantes, propias de este material, tales como la durabilidad, la
impermeabilidad entre otras como las más destacados.
IMPERMEABILIDAD.- La impermeabilidad es el resultado de disponer de un hormigón compacto y
uniforme, con la suficiente cantidad de cemento, granulados de buena calidad y
granulometría continua, dosificación racional, relación agua / cemento lo más
baja posible dentro de las condiciones de obra para permitir un excelente
llenado de encofrados y recubrimiento de armadura, eliminando toda
posibilidad de que queden en la masa bolsas de aire o nidos de abeja a fin de
impedir que ingresen a la masa del hormigón los elementos agresivos.
DURABILIDAD.- Expresa el comportamiento del material para oponerse a la acción agresiva del
medio ambiente u otros factores como el desgaste, asegurando su integridad y
la de las armaduras de refuerzo durante el periodo de construcción y después,
a lo largo de toda la vida en servicio de la estructura. La acción de la intemperie
en el deterioro de las estructuras de hormigones se debe en parte a la
expansión y contracción cíclica den condiciones de humedad y temperatura
cambiantes, en parte a la fuerza expansiva de los cristales de hielo al formarse
en los poros del hormigón y en parte a la extracción de compuestos solubles de
la masa por el agua.
ESTABILIDAD VOLUMETRICA DEL PRODUCTO ENDURECIDO.- Los cambios volumétricos son debidos a la variación del contenido de
humedad, se considera así, toda retracción o hinchamiento anormales que
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 34
puedan producirse en el hormigón endurecido. El agua de amasado del
hormigón tiende a evaporarse si éste no se mantiene en un ambiente saturado
de humedad, con lo cual se produce un proceso de secado progresivo desde la
superficie externa hacia el interior. Este desecamiento progresivo acarrea la
formación de zonas de contacto entre fases líquidas agua y gaseosas (aire) en
los conductos y poros que siempre tiene en su interior el hormigón. Cuando
éstos presentan dimensiones capilares, el proceso de tensión superficial
interna alcanza una magnitud importante, la que al transmitirse al hormigón se
traduce en una contracción de las zonas de hormigón sometidas a este
proceso de secamiento.
Este proceso afectará principalmente a la superficie del hormigón, dado que
ella es la que se seca primero, mientras que el resto de la masa permanece
invariable. Ello induce contracciones diferenciales, y como consecuencia,
tensiones de tracción, originadas en el confinamiento que producen las capas
con mayor contenido de humedad sobre las que están en proceso de secado.
Si este proceso de secado es muy rápido, como sucede cuando el hormigón
esta sometido a alta temperatura ambiente o a corrientes de viento, ello puede
traducirse en grietas del hormigón aún plástico, las que por su origen se
presentarán como de gran abertura con relación a u profundidad.
Este fenómeno debe ser combatido, pues las fisuras y/o grietas afectan la
durabilidad del hormigón y, en obras de gran superficie y pequeño espesor
relativo (pavimentos, losas) introduce una debilidad estructural al significar una
disminución de su espesor.
Ello puedo lograse manteniendo un ambiente húmedo en torno al hormigón
fresco que impida el inicio del secamiento superficial, que se produce si se
hormigón en periodos de alta temperatura o fuerte viento. Por otra parte, si el
agrietamiento se produce y el hormigón aún esta suficientemente plástico para
responder a la compactación, puede ser re-compactado hasta lograr el cierre
de dichas grietas. Esta inestabilidad volumétrica se eliminan usando materiales
que cumplan con las normas de calidad correspondiente, dosificadas
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 35
adecuadamente, con una relación agua / cemento controlada, cuidando las
operaciones desde la recepción hasta la terminación del hormigón colocado en
las estructuras y el curado correcto.
4.1 MÉTODOS DE DOSIFICACIÓN PARA MEZCLAS DE HORMIGÓN
4.1.1 American Concrete Institute A continuación se describe los pasos a seguir que considera el ACI para la
dosificación de mezclas de hormigón.
A. Aplicación
La aplicación de este proceso es recomendado para todo tipo de hormigones.
B. Resistencia
La resistencia que deba tener el hormigón que se quiere dosificar, será
determinada por el proyectista considerando las circunstancias que en cada
caso tengan lugar.
C. Relación agua /cemento para la condición de durabilidad
La durabilidad de los hormigones se refiere a la aptitud de éstos para resistir a
los diversos agentes exteriores, como son: la intemperie, la congelación y el
deshielo; la acción continua o intermitente de las aguas dulces, de mar o
sulfatadas; y otros agentes nocivos.
En la tabla 4.4 se dan las relaciones agua/cemento máximas que se
recomiendan para la condición de durabilidad.
El hormigón aireado puede utilizarse también en climas suaves para mejorar la
docilidad de las mezclas.
Se entiende que un terreno o un agua contiene sulfatos, cuando la
concentración de estos es mayor del 0,2 por 100.
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 36
Cuando se utiliza cemento resistente a los sulfatos, las cifras indicadas en la
tabla deben aumentarse en 0,05.
D. Relación agua/cemento para la condición de resistencia a compresión
La tabla 4.5 indica la relación agua/cemento que debe emplearse para
conseguir las distintas resistencias.
Estas resistencias se refieren a probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro y 30
de altura curadas en las condiciones habituales de humedad y temperatura.
Las resistencias se refieren a hormigones que no contienen más aire,
incorporado o no, que el indicado en la tabla 4.8 Para contenidos de aires
mayores, las resistencias disminuirán proporcionalmente.
E. Relación agua/cemento para la condición de resistencia a flexión
No pueden darse datos debido a la amplia variación de los resultados. Cuando
en el proyecto se especifique el hormigón por su resistencia a flexión, habrá
que hacer unos ensayos previos para poder fijar la dosificación del hormigón.
F. Consistencia
Al seleccionar la consistencia adecuada deberá usarse el asentamiento más
reducido posible compatible con la adecuada colocación del hormigón en obra.
Los valores que se recomiendan de asentamiento en el cono de Abrams, están
dados en la tabla 4.6
G. Tamaño máximo del árido
Deberá usarse el tamaño máximo mayor que pueda utilizarse, ya que esto
permite una reducción en cemento y en agua. Sin embargo, el tamaño máximo
no será mayor que 1/5 de la dimensión menor de la pieza que se trata de
hormigonar ni mayor que 3/4 de la separación mínima entre armaduras.
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 37
En la tabla 4.7 se indican los valores recomendados para algunos tipos de
construcción.
H. Cantidad de agua
La cantidad de agua por metro cúbico de hormigón necesaria para producir una
mezcla de la consistencia deseada, es función del tamaño máximo del árido, de
la turma del mismo y de la granulometría. Viene también influenciada por la
cantidad de aire incorporado y, prácticamente, es independiente de la cantidad
de cemento.
Las cantidades de agua dadas en la tabla 4.8 se aplican con suficiente
aproximación para un primer tanteo. Son las cantidades máximas que suelen
utilizarse para un árido de machaqueo que tenga una forma y una
granulometría aceptables. Si los áridos tienen tales características que exigen
más agua de la indicada en la tabla, quiere esto decir que la forma o la
granulometría, o ambas, son menos favorables de lo que cabía esperar.
En este caso, el aumento de agua debe ir acompañado por el correspondiente
aumento de cemento para conservar la relación agua/ cemento.
Si los materiales fueren tales que exigieran menos cantidad de agua, es
recomendable no disminuir la cantidad de cemento y así se puede contar con la
ventaja que esto representa.
I. Cantidad de cemento
Conocida la relación agua/cemento y la cantidad de agua, es fácil determinar la
cantidad de cemento que se ha de utilizar por metro cúbico de hormigón.
J. Cantidad de árido grueso
La máxima resistencia y la mínima cantidad de agua de amasado se
conseguirán cuando se utilice la mayor cantidad posible de árido grueso,
compatible, claro está, con la docilidad.
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 38
Esta cantidad puede ser determinada per ensayos de laboratorio. Sin embargo,
si no se dispone de tales datos, puede obtenerse una indicación aceptable de
la tabla 4.9
K. Cantidad de árido fino
Se obtendrá por diferencia, restando de 1.000 los volúmenes de árido grueso,
cemento, agua y aire.
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 39
Tabla 4.4 Relaciones agua/cemento máximas, en peso. Condiciones de servicio
Climas severos o frecuentes
alternancias de hielo y deshielo
(solamente hormigón con aire
incorporado)
Temperaturas suaves
raramente por debajo de cero,
climas lluviosos o climas
áridos
AI nivel del agua o en
zona con alternancias
de agua y aire
Al nivel del agua o en
zona con alternancias
de agua y aire
TIPO DE ESTRUCTURA
Al a
ire
En agua
dulce
En agua de
mar o en
contacto con
sulfatos
Al a
ire
En agua
dulce
En agua de
mar o en
contacto
con sulfatos
Secciones delgadas, tales
como barandillas, bordillos,
detalles ornamentales y
arquitectónicos, pilares,
tubos y, en general,
secciones con
recubrimientos menores de
2,5 cm
0,49 0,44 0,40 0,53 0,49 0,40
Secciones moderadas, tales
como muros de contención,
estribos, pilas, vigas, etc.
0,53 0,49 0,44 * 0,53 0.44
Parte exterior de grandes
macizos 0,58 0,49 0,44 * 0,53 0,44
Hormigón sumergido --- 0,44 0,44 * 0,44 0,44
Pavimentos 0,53 --- --- * --- ---
Hormigón protegido de la
intemperie, en interiores o
enterrado
* --- --- * --- ---
Hormigón que será
protegido, pero que puede
verse sometido a hielo y
deshielo durante varios años
antes de su protección
0,53 --- --- * --- ---
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 40
Los asteriscos de esta tabla quieren decir que la relación agua/cemento se
determinará por las condiciones de resistencia y docilidad.
Tabla 4.5 Relación agua/cemento, en peso, para distintas resistencias a 28 días.
Resistencia probable a compresión a 28 días, en kg/cm3 Relación
agua/cemento, en peso Hormigón sin aire
incorporado Hormigón aireado
0,35 0,44 0,53 0,62 0,71 0,80
420 350 280 225 175 140
335 280 225 180 140 110
Tabla 4.6 Consistencias para distintos tipos de construcciones.
Asentamiento en el conode Abrams Tipo de construcción Máximo
(cm) Mínimo
(cm) Muros armados de fundación y cimientos 13 5 Fundaciones, cajones y muros de hormigón en masa 10 2,5 Losas vigas y muros armados 15 7,5 Soportes de edificación 15 7,5 Pavimentos 7,5 5 Grandes macizos 7,5 2,5
Si se utilizan vibradores de alta frecuencia, los valores dados pueden reducirse
en un tercio.
Tabla 4.7 Tamaño máximo del árido para diversos tipos de construcción.
Tamaño máximo del árido, en mm Dimensión mínima de
la sección (mm) Muros, vigas y
pilares armados
Muros sin armar
Losas muy armadas
Losas poco armadas y sin
armar
65 a 125 12,5 a 19 19 19 a 25 19 a 38 150 a 280 19 a 38 38 38 38 a 76 300 a 735 38 a 76 76 38 a 76 76 735 ó más 38 a 76 152 38 a 76 76 a 152
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 41
Tabla 4.8 Cantidad aproximada de agua de amasado
Agua, en l/m3 para los tamaños máximos, en mm Asiento en el cono de Abrams (cm) 9,5 12,7 19 25 38 50 76 152
Hormigón sin aire incorporado 2,5 a 5 208 198 183 178 16.3 153 143 124 7,5 a 10 228 218 203 191 178_ 168 158 139 15 a 17,5 212 228 213 201 188 178 168 148
Aire ocluido en huecos en la masa, en %
3 2,5 2 1,5 1 0,5 0,3 0,2
Hormigón con aire incorporado 2,5 a 5 183 178 163 153 143 134 124 109
7,5 a 10 203 193 178 16 158 148 139 119
15 a 17,5 213 203 188 178 168 158 148 129 Aire tota ocluido, en % 8 7 6 5 4,5 4 3,5 3
Tabla 4.9 Volumen de árido grueso por unidad de volumen de hormigón.
Volumen de árido grueso, compactado en seco, por unidad de volumen de hormigón, para diversos módulos
de finura de la arena Tamaño
máximo del árido (mm) 2,40 2.60 2,80 3.06
9,5 0,46 0,44 0,42 0,40
12,5 0,55 0,53 0,51
0,49
19
0,65
0,63
0,61
0,59
25
0,70
0,68
0,66
0,64
38
0,76
0,74
0,72
0,70
50
0,79
0,77
0,75
0.73
75
0,84
0,82
0,80
0,78
150
0,90
0,88
0,86
0,84
Estos volúmenes se han determinado para producir un hormigón con una
docilidad aceptable para la construcción normal de hormigón armado. Para
hormigones menos dóciles, tales como los requeridos para pavimentos,
pueden, aumentarse en un 10 por 100.
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 42
4.2 FIJACIÓN DE PARÁMETROS DE DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE HORMIGÓN PARA UNA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A LOS 7, 14, 28 DÍAS f´c =21, 28, 35 MPA. Para el diseño de mezclas de hormigón es muy necesario fijar ciertos
parámetros, los cuales son los siguientes:
1. Resistencia a la Compresión Específica del Hormigón f’c.
2. Resistencia a la Compresión Promedio requerida f’cr.
3. Asentamiento en el cono de Abrams.
4. Relación agua – cemento; a / c
5. Marca de Cemento
4.2.1 Resistencia a la Compresión Especificada del Hormigón. Este valor de resistencia es aquel que se impone el calculista o proyectista de
una obra y se identifica como f’c.
Los valores que hemos tomado para nuestro tema de investigación son tres:
• f´c =21Mpa
• f´c =28Mpa
• f´c =35 Mpa 4.2.2 Resistencia a la Compresión Promedio requerida. Puesto que la resistencia especificada del hormigón debe determinarse en obra
con un margen de variación propio de su condición de material heterogéneo y
variable, se deben entonces diseñar las mezclas en laboratorio para una
resistencia mayorada que se conoce como “Resistencia a la Compresión
Promedio Requerida” y se la representa como f’cr.
Debido a que no existen datos de campo para esta investigación de la
desviación estándar, hay que tomar el valor de f’cr de la siguiente tabla:
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 43
Tabla 4.10 Determinación de la Resistencia Promedio Requerida
Resistencia Especificada f’c (Mpa) Resistencia a la Compresión Pomedio Requerida f’cr (Mpa)
Menor a 21 f’c + 6,9
Sobre 21 hasta 35 f’c + 8,3
Sobre 35 hasta 70 f’c + 9,7
Sobre 70 hasta 105 f’c + 12,4
Los valores que corresponden a nuestra investigación son los siguientes:
• Para f’c = 21 MPa,
f’cr = 21 MPa + 8,3 f’cr = 29, 3 MPa
• Para f’c = 28 MPa.
f’cr = 28 MPa + 8,3 f’cr = 36, 3 MPa
• Para f’c = 35 MPa.
f’cr = 35 MPa + 8,3 f’cr = 43, 3 MPa
4.2.3. Asentamiento en el Cono de Abrams. Es una medida de la fluidez de la mezcla, esta prueba es muy útil para
determinar la consistencia y trabajabilidad del hormigón. El asentamiento
puede variar por varios factores como son: el tamaño máximo del granulado
grueso, la forma de las partículas, proporciones de los granulados y cantidades
de agua y cemento.
El valor de asentamiento está fijado por las dimensiones de los elementos y
particularmente por la separación de las barra de acero y del recubrimiento.
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 44
El valor adoptado como asentamiento para nuestra investigación es de:
8 cm ± 2 cm
4.2.4 Relación Agua / Cemento ( a/c). Es la relación entre el peso de agua y el peso de cemento, se considera el
principal parámetro para determinar la resistencia mecánica del hormigón.
En la técnica de la construcción, un cemento se considera aquel material que
tiene las propiedades de adherir y cohesionar, logrando unión entre partículas
minerales para formar una masa compacta y resistente.
Para un cemento de composición química determinada la resistencia y la
porosidad de la pasta dependen casi enteramente de la relación agua-cemento.
Mientras se obtengan mezclas plásticas “trabajables” a menor relación a/c, es
mayor la resistencia y la impermeabilidad, por el contrario si la relación a/c es
elevada, la retracción de la pasta por desecación es muy grande, y la
resistencia y la impermeabilidad son menores. El cambio de volumen del
hormigón depende igualmente de la cantidad y calidad de la pasta.
La reacción química entre el cemento y el agua se llama “HIDRATACIÓN”, a
pesar de que otros fenómenos adicionales se producen. La hidratación del
cemento depende del tiempo, de la temperatura y de la cantidad de humedad
del medio ambiente que lo rodea.
Puesto que las propiedades de la pasta influyen de manera decisiva en las del
hormigón, hay que tener especial cuidado de proporcionarle las condiciones
adecuadas para una correcta hidratación. El período durante el cual se somete
al hormigón de estas condiciones favorables de temperatura y humedad se
conoce como período de “curado”. En la mayoría de las edificaciones este
período es de 7 a 14 días, en laboratorio puede prolongarse hasta 28 días o
más, con fines de investigación.
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 45
El papel que desempeña el agua en el hormigón, parece evidente a través del
estudio de la pasta, pero es necesario añadir algo que también es importante:
El agua estrictamente necesaria para la completa “hidratación” del cemento es
alrededor de un 50% de la que se emplea en la fabricación del hormigón, el
exceso de agua es necesario para dar docilidad, trabajabilidad a la mezcla,
actuando como lubricante entre las partículas. Al comenzar la hidratación del
cemento del exceso queda en forma de “agua libre”.
Inicialmente toda la masa se encuentra saturada, estando todas las
capilaridades llenas de agua. Durante la hidratación el exceso de humedad
provee una de las condiciones favorables para que se produzca este
fenómeno. Esta es la razón por la cual una de las formas de “curar” el hormigón
es cubrirlo adecuadamente para que no exista evaporación, esto lógicamente
de ser posible. Además debe tomarse en cuenta que por cada litro de agua de
amasado añadido adicionalmente a un hormigón, equivale a una disminución
de dos kilos de cemento.
En principio, el hormigón puede amasarse con cualquier clase de agua,
exceptuando las aguas minerales, porque el hormigón es poco susceptible de
contaminación a causa del amasado. Un índice útil de carácter general sobre la
aptitud del agua de amasado es su potabilidad. En cambio otras aguas con
manifestaciones de insalubridad (aguas bombeadas de minas, que no sean de
carbón, algunas de residuos industriales, aguas pantanosas) pueden utilizarse
sin problemas. Las aguas depuradas con cloro pueden emplearse
perfectamente. El único riesgo que se corre aplicando este criterio es que
pueden existir en el agua sustancias nocivas (especialmente cloruros) cuyos
efectos se manifiestan tan solo a largo plazo.
En fin, si es absolutamente necesario emplear un agua “sospechosa”,
convendría forzar la dosis de cemento en el hormigón, es decir, aumentar la
resistencia prevista con el objeto de que, si una parte del mismo resulta dañada
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 46
por causas del agua, la parte restante continúa siendo eficaz en el desarrollo
de las resistencias.
De acuerdo a los datos de la tabla 4.10 para nuestros valores de resistencia
promedio requerida iguales a f’cr = 29,3 MPa; f’cr = 36,3 MPa y f’cr = 43,3
MPa no existe un valor de relación agua / cemento, por lo tanto mediante
interpolación lineal se determinará el valor para el tipo de resistencia señalada,
utilizando los valores que recomienda el ACI en la tabla 4.5.
El valor de la relación agua / cemento obtenido es:
a / c = 0,55 Para efectos de escoger la mezcla adecuada para la fabricación del hormigón
f’cr= 29,3 MPa, se estableció dos valores adicionales a partir del valor
encontrado de a/c, de la siguiente manera:
- La relación de agua / cemento obtenido = a / c = 0,55 - La relación de agua / cemento + 0,1 = a / c = 0,56 - La relación de agua / cemento - 0,1 = a / c = 0,54
El valor de la relación agua / cemento obtenido es:
a / c = 0,50 Para efectos de escoger la mezcla adecuada para la fabricación del hormigón
f’cr= 36,3 MPa, se estableció dos valores adicionales a partir del valor
encontrado de a/c, de la siguiente manera:
- La relación de agua / cemento obtenido = a / c = 0,50 - La relación de agua / cemento + 0,1 = a / c = 0,51 - La relación de agua / cemento - 0,1 = a / c = 0,49
El valor de la relación agua / cemento obtenido es:
a / c = 0,43 Para efectos de escoger la mezcla adecuada para la fabricación del hormigón
f’cr= 43,3 MPa, se estableció dos valores adicionales a partir del valor
encontrado de a/c, de la siguiente manera:
- La relación de agua / cemento obtenido = a / c = 0,43
- La relación de agua / cemento + 0,1 = a / c = 0,44
- La relación de agua / cemento - 0,1 = a / c = 0,42
4.2.5 Marca de Cemento El cemento es un producto resultante de un proceso industrial. Durante todas
sus fases se realiza un control tal que permite obtener una calidad determinada
del producto final.
En caso de existir dudas sobre la calidad del material que se utilizará en una
obra, será necesario el realizar una serie de ensayos sencillos.
Los problemas más comunes que ocasionan variación en la calidad del
cemento son: el tiempo y forma de almacenaje, y el medio ambiente de la
bodega.
Cuando este material se almacena durante un cierto tiempo, por ejemplo, en
fundas de papel, existe la posibilidad de que sus partículas se unan formando
grumos, en este caso, existe la duda si este cemento todavía utilizarse.
Generalmente, cuando estos grumos pueden pulverizarse fácilmente entre el
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 49
pulgar y el índice, este cemento aún puede ser utilizado, teniendo en cuenta
que el fraguado del mismo será un poco más lento.
El hecho de que exista esta concreción o la formación de una capa fina sobre
el cemento en polvo, indica que el material está en contacto con humedad.
Cuando se encuentran masas duras (fraguadas) de cemento, este debe ser
descartado para fabricar hormigones de primera calidad. El cemento con
demasiada concreción no se debe usar de ningún modo, ni molerlo para darle
uso.
El almacenamiento prolongado altera características propias del cemento.
El almacenamiento en sacos debe efectuarse en un local cubierto,
disponiéndolos en hileras de cinco a ocho sacos en altura, sobre tablones que
aseguren la circulación del aire.
No es raro que el cemento llegue a la obra caliente, esto indica que está
recientemente fabricado. Esta temperatura adquirida en proceso de molienda
(en el que se alcanza fácilmente 120 a 150 °C), no influye prácticamente en las
características del hormigón o mortero que con él se fabriquen, provocando
únicamente algunos grados más de temperatura en las masas. El único riesgo
que se tiene es que el cemento presente tendencia al falso fraguado,
provocado por una deshidratación eventual de la piedra de yeso en el molino.
Si el cemento cumple con el ensayo de falso fraguado, puede ser utilizado sin
temor.
En estos tiempos existen un gran número de tipos de cemento hidráulico; de
éstos el más comúnmente utilizado, por razones técnicas o económicas, es el
cemento Portland y de él nos vamos a ocupar especialmente.
El cemento Portland que se fabrica para construcciones, es una sustancia en
forma de polvo fino constituido en su mayoría por minerales cristalinos
artificiales, de los cuales los silicatos cálcicos y de aluminio son el 90%. Estos
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 50
componentes minerales reaccionan con el agua produciendo nuevos
compuestos que dan características de piedra a la masa endurecida. Hasta
alrededor de 1930, la industria del cemento y las normas A.S.T.M. reconocían
un solo tipo de cemento de este cemento, luego la necesidad de que el
cemento tenga ciertas características particulares, como baja temperatura de
hidratación, resistencia a la acción de los sulfatos, etc, obligaron al desarrollo
de nuevos tipos de cementos Portland y de esta manera en 1940 la A.S.T.M.
reconocía cinco tipos de cemento:
• TIPO I: Para uso general en la construcción con hormigón en condiciones
normales y no se requieren características especiales.
• TIPO II: Para uso en la construcción general de hormigón expuesta a acción
moderada de sulfatos y donde se requiere una ligera disminución del calor
de hidratación.
• TIPO III: Para uso cuando se requiere una elevada resistencia inicial.
• TIPO IV: Para uso cuando se requiera muy poco calor de hidratación.
• TIPO V: para uso cuando se requiera una elevada resistencia a los sulfatos.
Además de los tipos indicados, existen otros tipos denominados: cementos con
inclusión de aire (IA; IIA y IIIA) los cuales en la molienda se les adiciona un
aditivo introductor de aire; cementos puzolánicos; de escorias, etc.
Hablando de las características físicas de los diferentes tipos de cemento, la
variación entre ellos es muy pequeña de tal forma que se puede hablar de ellas
en manera general. Así, la densidad real del cemento Portland varía entre 3.00
y 3.16 gr/cm3, el peso unitario aparente dependerá de la compacidad que se le
dé.
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 51
El tamaño de las partículas varía de 1 a 80 micras (aún dentro de un mismo
cemento). En los cementos que se fabrican actualmente, la mayor parte pasa
por el tamiz No. 200 (74 micras).
Aparte de la composición química, el tamaño de las partículas de cemento es
uno de los factores mas importantes en la intensidad y velocidad de reacción
del agua con el cemento puesto que en un volumen de material que tenga
partículas pequeñas tendrá una superficie exterior o de exposición superior a
un mismo volumen con partículas mas gruesas de aquí que la rata de reacción
con el agua sea mayor y el proceso de endurecimiento sea más rápido en los
cementos más finos.
De lo que se puede concluir, que el tiempo que se demora en reaccionar toda
la partícula con el agua, depende del tamaño, algunas partículas requerirán
años para completar su proceso. La hidratación de los granos de cemento,
alcanza una profundidad de 10 micras en los primeros seis meses, luego se
hace más lenta la penetración.
En la campo comercial, el mercado del cemento esta repartido en el país entre
Holcim, Cementos Chimborazo, Selva Alegre y Guapán, teniéndose una
producción en el país de aproximadamente 5,2 millones de toneladas anuales,
es decir , 420 millones de dólares.
La empresa de Cemento Selva Alegre tuvo una reestructuración administrativa,
que ya fue sometida a un proceso de modernización desde su privatización en
el año de 1994. Este proceso permitió a la Cemento Selva Alegre captar el 62%
del mercado local, lo que la ha convertido en la segunda empresa cementera
del país, después del grupo Suizo Holcim, que en el año 2005 adquirió las
acciones de la Cemento Nacional (referencia tomada de la página de internet
del Grupo Lafarge Multinacional francesa que toma el control de la Cemento
Selva Alegre).
CAPITULO IV MEZCLAS DE HORMIGÓN 52
De acuerdo a estas consideraciones y tomando en cuenta que la fabrica
Cemento Selva Alegre esta ubicada un par de horas de la ciudad de Quito,
establecemos de esta manera como marcas de cemento que se utilizarán en
nuestra investigación al Cemento Selva Alegre y Holcim, por ser las empresas
que tienen mayor producción y venta de este producto.
Fijados así los parámetros para el diseño de mezclas, es necesario determinar
las propiedades fundamentales de los granulados, que se utilizaran en esta
investigación.
CAPITULO V AGREGADOS 53
CAPÍTULO V
AGREGADOS
Generalmente se entiende por “agregados” a la mezcla de ripio y arena de
granulometría variable. El hormigón es un producto compuesto básicamente
por áridos y pasta cementante, elementos con comportamiento bien
particulares.
Los áridos conforman el armazón granular del hormigón y son el 75% de la
masa total de hormigón, por lo que son responsables en gran parte de las
características del mismo.
La pasta cementante (mezcla de cemento y agua) es el material laborioso
dentro de la masa de hormigón y como tal es en gran escala responsable de la
resistencia, trabajabilidad y durabilidad del hormigón. Es la matriz que liga los
elementos del esqueleto granula entre si.
Cada parte constitutiva tiene su rol dentro de la masa de hormigón y su
proporción en la mezcla es clave para lograr las propiedades deseadas, esto
es: trabajabilidad, resistencia, durabilidad y economía.
5.0.1 Influencia de los áridos en el Hormigón Tienen usualmente origen mineral, y son el producto de la fragmentación
mecánica o natural del as rocas. Estas se encuentran en la naturaleza en forma
de “mantos” o grandes masas, existiendo en casi todas las partes del mundo.
Las rocas se clasifican de acuerdo a su origen geológico en:
a. Rocas ígneas
b. Rocas sedimentarias
c. Rocas metamórficas
CAPITULO V AGREGADOS 54
Estos agregados pueden ser rodados o triturados, los primeros proporcionan
hormigones más dóciles y trabajables, requiriendo menos agua que los
segundos. Los agregados triturados, confieren al hormigón fresco una cierta
acritud que dificulta la puesta en obra, pero en ciertos casos influye más la
arena que la grava.
En lo posible los agregados gruesos deben ser duros y limpios, si se
encuentran cubiertos de impurezas, tales como arcilla, es imprescindible
lavarlos para evitar que disminuya la adherencia con la pasta.
La arena es al árido de mayor influencia, a diferencia de la grava e incluso del
cemento y del agua, puede decirse que no es posible hacer un buen hormigón
sin una buena arena. Las mejores arenas son las provenientes de ríos, salvo
excepciones son de cuarzo, por lo que no se debe preocupar por su resistencia
y durabilidad. La arena de mina suele tener impurezas en exceso por lo que
generalmente es preciso lavarlas. Las arenas del mar, si son limpias, pueden
ser empleadas en hormigón, previo el lavado con agua dulce. En todos los
casos deben evitarse la presencia de materia orgánica en los áridos.
Los áridos tanto grueso (ripio) como el fino (arena) influyen en las propiedades
del hormigón.
Se asume los áridos que son elementos inactivos, generalmente más
resistentes que la pasta cementante y además económicos, por lo que es
conveniente diseñar la mezcla con la mayor cantidad posible de áridos para
lograr un hormigón resistente, y sobre todo económico.
Pero existe un límite en el contenido de áridos gruesos dado por la
trabajabilidad del hormigón. Si la cantidad de áridos gruesos es excesiva la
mezcla se volverá difícil de trabajar y habrá une tendencia de los agregados
gruesos a separarse del mortero (segregación). Llegado este caso se suele
decir que el hormigón es “áspero”, “pedregoso” y “poco dócil”.
CAPITULO V AGREGADOS 55
En el hormigón freso, es decir recién elaborado y hasta que comience su
fraguado, la pasta cementante tiene la función de lubricar las partículas del
granulado, permitiendo la movilidad de la mezcla. En este aspecto también
colabora el granulado fino (arena).
La arena debe estar presente en una cantidad tal que permita una buena
trabajabilidad y brinde cohesión a la mezcla. Pero no debe estar en exceso
porque perjudicará las resistencias mecánicas.
Por esto es importante optimizarla proporción de cada material de forma tal que
se logran las propiedades deseadas al costo más económico.
5.0.1 Funciones de los agregados en el Hormigón
La inclusión de agregados pétreos en el hormigón tiene las siguientes
finalidades:
a. Proveer de un material de relleno relativamente barato.
b. Proporcionar un elemento resistente a la aplicación de carga, abrasión,
percolación de la humedad, acción de agentes atmosféricos.
c. Disminuir las retracciones por fraguado del hormigón y por cambios de
humedad en la pasta agua – cemento.
d. La cantidad de agregados por unidad de volumen incide directamente en
el costo del hormigón.
En fin los agregados que serán considerados aptos para la producción o
fabricación del hormigón deben cumplir con parámetros básicos, tales como:
Limpieza, resistencia y forma adecuada de las partículas, no contener arcillas,
limos, materia orgánica ni sales químicas; además los agregados físicamente
deben ser sanos, es decir mantener estabilidad en su forma, ante cambios de
temperatura y humedad; y resistir a la intemperie sin descomponerse, así
mismo deben ser lo suficientemente duros para soportar esfuerzos abrasivos.
CAPITULO V AGREGADOS 56
5.1 SELECCIÓN DE AGREGADOS, PROCEDENCIA: PINTAG, POMASQUI, LLOA Y PIFO Como primer paso de la investigación fue necesario hacer un reconocimiento
de las principales fuentes de abastecimiento de granulados que puedan
considerarse aptos para la fabricación de hormigones, y a la vez, que no se
encuentren demasiado distantes de la ciudad de Quito. Siendo cuatro las
procedencias escogidas: Tabla 5.1 Procedencia de agregados
Procedencia Nombre Cantera Material
Pomasqui Reinoso A-R-P
LLoa San José A-R-P-L
Píntag El Volcán A-R-P
Pifo Ponderosa A-R-CH
El nombre de la cantera se rige en algunos casos al nombre del lugar, y en
otros casos lleva el nombre del propietario de la mina.
Cada una de estas fuentes de materiales pétreos producen varios tipos de
granulados que se usan en la construcción, entre estos se tiene:
Arena,
Chispa,
Ripio,
Piedra basílica,
Piedra bola, entre otros, siendo la arena y ripio los materiales de mayor
volumen de producción y consumo.
La ubicación de las tres primeras minas o canteras las podemos observar en el
ANEXO 2.
En cuanto a los agregados de la procedencia Pifo, se puede mencionar que
esta mina se encuentra en el sector oriental de la cuidad, en la vía hacia Baeza
CAPITULO V AGREGADOS 57
sector de Pifo, el nombre específico que se le da al material que explotan es:
ÁRIDOS ROCAFUERTE, una de las mejores empresas del país en productos
para la construcción.
Esta empresa da un mayor énfasis en la obtención de la materia prima para la
producción del granulado, la calidad de este dependerá mucho del proceso
empleado para su fabricación, ya que; inclusive puede asegurarse que un
proceso adecuado de explotación permite mejorar la calidad media del
granulado, y por el contrario teniendo un yacimiento de buenas características
puede dar lugar a áridos inaceptables si no se emplea un buen método de
producción.
Dentro de las principales fases de la producción se tiene: Extracción,
Machaqueo, Clasificación y Acopio.
Extracción: Este proceso se lo realiza a nivel de montaña, principalmente en
tractores de desgarre, aunque para caso especiales se ha utilizado explosivos.
Machaqueo: Para esta operación el material sufre un pre cribado antes de su
entrada a la machacadora primaria, con lo cual se logra eliminar la mayor parte
de contaminación que son inevitables. Ya en el proceso de trituración se
realiza la reducción de piedras a los tamaños áridos necesarios, tratando
siempre que las partículas de áridos tengan la forma prismática deseada. La
trituración se la realiza mediante una machacadora mecánica, accionada por
un motor a gasolina y que la rotura del material es por compresión mediante un
sistema de mandíbulas móviles. También se cuida la regularidad de la
alimentación primaria y la parcial a cada uno de los elementos trituradores, ya
que la forma de las partículas mejora cuando las cámaras de molienda trabajan
con la cantidad de material constante, además que proporcionan también una
uniformidad en la granulometría de los diferentes tamaños.
Clasificación: En cuanto a esta fase de producción se los divide a los áridos en
dos grandes grupos: granulado grueso y fino. El granulado grueso es la
CAPITULO V AGREGADOS 58
fracción que queda retenida en el tamiz #8 (2.58 mm), y posee un tamaño
máximo de ½ “ (12.70 mm). Por otra parte, el granulado fino es la fracción
mineral que pasa por el tamiz #8 y que da retenido en el tamiz #200 (0.074
mm).
Acopio: En los que se refiere a este proceso, se toma en cuenta la limpieza del
piso para evitar la contaminación con materiales no deseados, además que las
alturas de caída en cargas y descargas no sean muy grandes, llegando de esta
manera a que las partículas más gruesas tiendan a segregarse por su mayor
peso.
Características del material: Se tienen dos áridos diferentes, una de granulado
grueso con tamaño nominal máximo de ½ “ y el segundo granulado fino o
arena, ambos casos obtenidos por trituración, mientras que el relleno mineral
ha sido tomado del material que pasa el tamiz #200 de la segunda gradación.
Dimos mayor énfasis a la utilización de los agregados de la procedencia Pifo,
ya que al realizar las dosificaciones de prueba, las otras tres procedencias
mostraron problemas al momento de realizar la rotura de las probetas a los 7
días, como se indica en el capitulo VI, por lo que estas tres procedencias
fueron descartadas y se realizo el trabajo de investigación únicamente con los
agregados de la mina de Pifo.
5.2 MUESTREO DE AGREGADOS 5.2.1 Muestreo De Agregados Una vez determinadas las principales fuentes de producción de agregados
aledaños al Distrito Metropolitano de Quito, se estableció realizar nuestra
investigación por sectores, por lo tanto fue necesario escoger una sola cantera
que represente cada uno de los sectores anotados en el párrafo anterior.
CAPITULO V AGREGADOS 59
La mina fue escogida apropiadamente de manera que será representativa del
sector de estudio, la selección se realizó en base a las siguientes
consideraciones:
a. Tiempo de vida útil y proyección futura de producción
b. Uniformidad de la calidad de los agregados, es decir que los estratos no
tengas excesivas variaciones.
c. Regulaciones municipales en orden, este punto debe ser tomada muy en
cuenta debido a que, según Decreto Ministerial 093-182, se prohíbe la
explotación de las canteras que se encuentren ubicadas hacia el Sur
Paralelo 0.0°, 2.5’, por considerarse zona de alto riesgo sísmico. Este
decreto afecta a varias canteras ubicadas en el sector de San Antonio.
Pero inexplicablemente durante el año 1994 estas canteras obtuvieron
nuevamente los respectivos permisos de explotación.
d. Tipos de materiales que se obtiene después del proceso de tamizado del
material extraído de la cantera.
El hecho de escoger una sola cantera como representativa de cierto sector, se
plantea bajo la hipótesis que el proceso de formación de estos materiales
pétreos es el mismo, lo que implica que estos materiales tienen propiedades
similares, esta aseveración no es estrictamente verídica, puesto que
generalmente existen pequeñas variaciones en las características mecánicas
de los agregados cuando se trabaja con estratos diferente, pero esta variación
se desprecia en la presente investigación.
Los materiales pétreos que se obtuvieron en las respectivas minas o canteras
se transportaron directamente al Laboratorio de Ensayo de Materiales de la
Escuela Politécnica del Ejército, para realizar los estudios de las propiedades
físicas y mecánicas, tanto del ripio como de la arena. El muestreo se realizó
siguiendo las recomendaciones de la Norma INEN 695 “Áridos Para Hormigón,
Muestreo”.
CAPITULO V AGREGADOS 60
El almacenamiento de las muestras se lo realizó en lugares adecuados
provistos de, protección y espacio suficiente para tener una buena dotación de
material, debido a la utilización de los mismos tanto para el estudio de sus
propiedades, elaboración de mezclas de prueba y mezclas definitivas, el
material fue cubierto por una capa de polietileno durante el transcurso de todo
este proceso, con el fin de mantener la humedad natural de los agregados y
evitar su contaminación.
Para la fabricación de hormigones es fundamental trabajar con agregados de
buena calidad, esto se garantiza después del análisis de las propiedades
físicas de dichos agregados. Las características de mayor importancia son:
granulometría, densidad, absorción, porosidad, contenido de sustancias
orgánicas y otras, sin embargo, cuando no se disponga de las condiciones
necesarias para realizar todos estos análisis, el granulado puede ser utilizado si
cumple con ciertos requisitos mínimos tales como:
a. Ser partículas libres de materia orgánica, duras, resistentes y durables.
b. Estar libre de sustancias químicas, recubrimiento de polvo u otros
materiales, que afecten la hidratación del cemento y la adherencia de la
pasta.
c. No se deben emplear aquellos agregados que contengas partículas
laminares, porosas y disgregables.
Cuando ya se tiene cierta experiencia con las agregados, estas características
pueden ser verificadas únicamente con un examen visual, a excepción de
sustancias químicas presentes en el granulado que pueden reaccionar con los
álcalis del cemento.
Estas sustancias químicas más importantes que reaccionan con los álcalis del
cemento son dos:
- componentes activos del sílice y
- carbonatos procedentes de arcillas.
CAPITULO V AGREGADOS 61
La reacción que producen estas substancias químicas con los álcalis del
cemento, provocan expansión del volumen y por lo tanto se forman fisuras, que
pueden llevar al colapso de la estructura.
Mientras mayor es el contenido de álcalis del cemento, mayor es el efecto de
expansión, por lo tanto este efecto se puede disminuir utilizando cementos de
bajo contenido de álcalis o añadiendo puzolanas en cantidades adecuadas
caso contrario la situación se puede agravar.
Figura 5.1 Agregado fino de LLoa Figura 5.1 Agregado grueso de LLoa
Figura 5.3 Agregado fino de Píntag Figura 5.4 Agregado grueso de Píntag
CAPITULO V AGREGADOS 62
Figura 5.5 Agregado fino de Pomasqui Figura 5.6 Agregado grueso de Pomasqui
Figura 5.7 Agregado fino de Pomasqui Figura 5.8 Agregado grueso de Pomasqui
5.3 PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE LOS AGREGADOS PARA DISEÑO DE MEZCLAS Para la fabricación de hormigones pueden emplearse arenas y gravas
naturales o procedentes de trituración.
El hormigón consta en su mayor parte de agregados o áridos, por lo cual, para
obtener un buen hormigón, se necesitan buenos agregados.
Se denomina grava o árido grueso a la fracción mayor de 4.76 mm (tamiz No.
4) y arena o árido fino a la fracción menor que dicha medida. La arena suele
dividirse a partir de los 2 mm (Tamiz No. 10 en arena gruesa y arena fina.
Los áridos pueden ser rodados o triturados, los primeros proporcionan
hormigones más dóciles y trabajables, requiriendo menos cantidad de agua
que los segundos. Los áridos triturados proporcionan mayor trabazón que se
CAPITULO V AGREGADOS 63
refleja en una mayor resistencia del hormigón. Los áridos se oponen a la
retracción del hormigón, tanto más resistentes son. En general la retracción
disminuye a medida que aumenta el tamaño máximo del árido.
Para la dosificación de hormigones es necesario conocer las características o
propiedades físicas de los agregados, con el fin de aprovechar de mejor
manera los materiales disponibles en miras al fin deseado: un buen hormigón.
Las propiedades físicas fundamentales a ser analizadas en loa agregados son:
distribución granulométrica, pesos específicos reales y aparentes, porcentaje
de absorción del material.
La arena es el árido de mayor importancia. Las mejores arenas son las de río,
ya que, salvo raras excepciones, son cuarzo puro, por lo cual no hay que
preocuparse acerca de su resistencia y durabilidad.
La arena de mina suele tener un exceso de arcilla, por lo que generalmente es
preciso lavarla. La humedad de la arena tiene una gran importancia en la
dosificación de hormigones por lo que se la debe tomar muy en cuenta.
La resistencia de la grava viene ligada a su dureza, densidad y módulo de
elasticidad. Se aprecia en la limpieza y agudeza de los cantos resultantes del
triturado.
En este capitulo se definen las propiedades físicas más importantes de los
agregados que forman parte de los componentes del hormigón, las mimas que
sirven de base para proceder a dosificar el hormigón y al planteamiento mismo
de la investigación.
La determinación de las características físicas de los agregados es de vital
importancias para verificar la aptitud de estos para ser usados como el
elemento inherente del hormigón, esto se realiza a través de los valores
CAPITULO V AGREGADOS 64
obtenidos con los estándares establecidos en la norma INEN 872 ó ASTM C 33
“especificaciones estándar para agregados para hormigón”.
Por lo tanto se han considerado las siguientes propiedades básicas para el
diseño de mezclas de hormigón.
5.3.1 Contenido orgánico en agregados finos (Colorimetría). Los agregados pueden poseer suficiente resistencia y dureza para soportar
cargas, pero si estos contienen sustancias orgánicas perjudiciales, el hormigón
fabricado no dará buenos resultados.. estas sustancias pueden ser impurezas
de tipo orgánico que impiden el desarrollo de hidratación del cemento,
recubrimientos que no permitan una buena adherencia entre el granulado u la
pasta de cemento y algunas partículas inestables, debido a las reacciones
químicas que ocurren entre el granulado y la pasta de cemento.
El contenido de impurezas orgánicas en los agregados se debe principalmente
a la descomposición de materia vegetal y se manifiesta como humus o margas
orgánicas. Hay más probabilidades de encontrar este tipo de materiales
orgánicos en la arena que en el granulado grueso.
Para determinar el contenido orgánico, ser realizó el análisis de colorimetría en
los agregados finos según la Norma INEN 855 ó ASTM C 40 “Áridos para
hormigón. Determinación del contenido orgánico en los agregados finos”. (VER
ANEXO 3)
De acuerdo a los resultados obtenidos en el ensayo de análisis colorimétrico,
se puede concluir que todos los agregados son aptos para fabricar hormigón,
ninguna arena posee contenido orgánico en cantidades que puedan afectar el
desarrollo de la resistencia prevista.
Los resultados de los análisis colorimétricos en los agregados finos, de las tres
procedencias Pomasqui, LLoa, Píntag y Pifo, se especifican en las siguientes
hojas informe.
CAPITULO V AGREGADOS 65
ENSAYO DE COLORIMETRIA ORIGEN: Píntag FECHA: 15 de septiembre del 2007
FIGURA COLOR PROPIEDADES
Arena de muy buena calidad por no contener 1 Blanco claro a transparente materia orgánica, limos o arcillas Arena con poca presencia de materia orgánica 2 Amarillo pálido limos o arcillas. Se considera de buena calidad Contiene materia orgánica en altas cantidades 3 Amarillo encendido Puede usarse en hormigones de baja resistencia Contiene materia orgánica en concentraciones
4 Café muy elevadas. Se considera de mala calidad
24 horas después de realizado el Ensayo de Colorimetría, se obtuvo que el color de la solución en la muestra era similar a la FIGURA N° 3
Figura 5.9 Ensayo colorimetría agregado Píntag Por lo que la muestra se considera arena con contenido de materia orgánica en altas cantidades. Se puede utilizar esta arena para la elaboración de hormigones de baja resistencia.
CAPITULO V AGREGADOS 66
ENSAYO DE COLORIMETRIA ORIGEN: Pomasqui FECHA: 15 de septiembre del 2007
FIGURA COLOR PROPIEDADES
Arena de muy buena calidad por no contener 1 Blanco claro a transparente materia orgánica, limos o arcillas Arena con poca presencia de materia orgánica 2 Amarillo pálido limos o arcillas. Se considera de buena calidad Contiene materia orgánica en altas cantidades 3 Amarillo encendido Puede usarse en hormigones de baja resistencia Contiene materia orgánica en concentraciones
4 Café muy elevadas. Se considera de mala calidad
24 horas después de realizado el Ensayo de Colorimetría, se obtuvo que el color de la solución en la muestra era similar a la FIGURA N° 3
Figura 5.10 Ensayo colorimetría agregado Pomasqui Por lo que la muestra se considera arena con contenido de materia orgánica en altas cantidades. Se puede utilizar esta arena para la elaboración de hormigones de baja resistencia.
CAPITULO V AGREGADOS 67
ENSAYO DE COLORIMETRIA ORIGEN: Lloa FECHA: 15 de septiembre del 2007
FIGURA COLOR PROPIEDADES
Arena de muy buena calidad por no contener 1 Blanco claro a transparente materia orgánica, limos o arcillas Arena con poca presencia de materia orgánica 2 Amarillo pálido limos o arcillas. Se considera de buena calidad Contiene materia orgánica en altas cantidades 3 Amarillo encendido Puede usarse en hormigones de baja resistencia Contiene materia orgánica en concentraciones
4 Café muy elevadas. Se considera de mala calidad
24 horas después de realizado el Ensayo de Colorimetría, se obtuvo que el color de la solución en la muestra era similar a la FIGURA N° 4
Figura 5.11 Ensayo colorimetría agregado LLoa Por lo que la muestra se considera arena de mala calidad.
CAPITULO V AGREGADOS 68
ENSAYO DE COLORIMETRIA ORIGEN: Pifo FECHA: 7 de diciembre del 2007
FIGURA COLOR PROPIEDADES
Arena de muy buena calidad por no contener 1 Blanco claro a transparente materia orgánica, limos o arcillas Arena con poca presencia de materia orgánica 2 Amarillo pálido limos o arcillas. Se considera de buena calidad Contiene materia orgánica en altas cantidades 3 Amarillo encendido Puede usarse en hormigones de baja resistencia Contiene materia orgánica en concentraciones
4 Café muy elevadas. Se considera de mala calidad
24 horas después de realizado el Ensayo de Colorimetría, se obtuvo que el color de la solución en la muestra era similar a la FIGURA N° 2
Figura 5.12 Ensayo colorimetría agregado Pomasqui Por lo que la muestra se considera arena con bajo contenido de materia orgánica . Arena de buena calidad.
CAPITULO V AGREGADOS 69
5.3.2 Análisis de Granulometría de agregados gruesos (TNM y Módulo de finura) El Análisis Granulométrico, es un proceso de tamización que se realiza para la
determinación de la distribución de los tamaños de las partículas que forman
parte de una muestra de agregados, usando para este fin una serie de tamices
(Serie de Tyler). La descripción de esta serie de tamices, así como las
exigencias de graduación tanto para agregados gruesos como para finos, se
encuentra en la Norma ASTM C 33, “Especificaciones Estándar Para
Agregados para Hormigón”, y el método de Ensayo para el Análisis
Granulométrico se describe en la Norma ASTM C 136.
El parámetro Tamaño Nominal Máximo (TNM), se escoge en base a las
características de la estructura, obra o proyecto a desarrollarse. El tamaño
máximo del granulado no debe ser mayor a 1/5 de la menor dimensión ni
mayor a 3/4 del menor espacio libre entre varillas de la armadura Norma
ASTM c 192, cuando estos parámetros no presentan problemas se debe tratar
de utilizar el tamaño más grande del granulado para disminuir el costo del
hormigón, por otra parte en la práctica se debe utilizar el granulado disponible.
Dada las condiciones físicas de las armaduras y de la graduación natural que
se encuentra en gran parte de las canteras, el tamaño nominal máximo del
granulado mayormente utilizado es 1 ½ pulgadas, es decir, 3.81 cm. (VER
ANEXO 4).
Los resultados obtenidos del ensayo de Análisis Granulométrico en agregados
gruesos, para las tres canteras Pomasqui, LLoa, Píntag y Pifo están
especificados en las siguientes hojas informe.
CAPITULO V AGREGADOS 70
ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE GRANULADOS GRUESOS ESPECIFICACIÓN: C - 33 NORMA: C - 136
5.3.4 Densidad Real (Peso Específico). Densidad en estado saturado con superficie seca (S.S.S) Es la relación entre la masa y el volumen total de agregados completamente
saturados y libres de humedad superficial, (VER ANEXO 6).
Esta es la densidad más importante para calcular el hormigón del granulado
especialmente cuando la dosificación del hormigón se realiza por el Método de
ACI (American Concrete Institute), este valor depende de la densidad de los
componentes minerales y su porosidad.
A pesar que la densidad se usa para el cálculo de cantidades del granulado
dentro del hormigón y que generalmente un valor alto de densidad implica
dentro un granulado de alta resistencia el valor de la densidad no es
necesariamente una medida de la calidad del granulado.
Los valores de densidad aparente y densidad aparente es superficie saturada
seca de los agregados utilizados en este investigación, se obtuvieron según los
procedimientos descritos en las normas INEN 856 y 857 ó las normas ASTM C
127 y C 128, para agregados finos y gruesos respectivamente.
5.3.5 Capacidad de Absorción (% Abs). Es el proceso por el cual un líquido penetra y tiende a llenar los poros
permeables de un cuerpo sólido poroso; también es el incremento en masa de
un cuerpo sólido poroso permeable. El contenido de humedad de un granulado
se basa en su masa al ser horneado hasta secar, aunque es la humedad libre o
superficial excedente a la absorción causante de la condición de saturación con
superficie seca.
En una mezcla de hormigón, la humedad libre superficial forma parte del agua
para mezclado y debe tomarse en consideración al determinar la cantidad de
agua a agregar a una mezcla.
CAPITULO V AGREGADOS 82
De igual manera un granulado seco absorbe un poco de agua para mezclado.
De ahí que al cuantificar las mezclas de hormigón, todos los cálculos tomen
como referencia la condición de saturación con superficie seca.
El procedimiento para determinar la capacidad de absorción de los agregados
está descrito en el ANEXO 6.
Las propiedades indicadas en los numerales 5.3.4 y 5.3.5 se determinaron con
el procedimiento descrito en la Norma INEN 856 y 857 y su equivalente en
ASTM C 127 y C 128 “Peso especifico y Absorción de los agregados”.
Los resultados del análisis de Peso específico y Capacidad de Absorción, de
las tres procedencias Píntag, LLoa, Pifo y Pomasqui, se especifican en las
siguientes hojas de informe.
CAPITULO V AGREGADOS 83
ENSAYO DETERMINACION DE PESOS ESPECIFICOS Y ABSORCION DE AGUA
ORIGE
N: Píntag (ripio) FECHA: 24 de septiembre del 2007
A Peso de la muestra saturada con la superficie seca gr. 718,00
B Peso de la muestra saturada gr. 300,30
C Peso de la muestra seca gr. 687,00
� Peso especifico del agua a la temperatura que se realizo el ensayo gr.cm3 0,998020
Peso especifico del material impermeable de las
partículas gr.cm3 1,773
Peso especifico de las partículas saturadas con la
superficie seca gr.cm3 1,716
Peso especifico de las partículas
secas gr.cm3 1,641
Absorción de agua % 4,512
Observaciones:
γB-C
C
γB-A
A
γB-A
C
100C
C-A
CAPITULO V AGREGADOS 84
ENSAYO DETERMINACION DE PESOS ESPECIFICOS Y ABSORCION DE AGUA
ORIGE
N: Lloa (ripio) FECHA: 24 de septiembre del 2007
A Peso de la muestra saturada con la superficie seca gr. 534,00
B Peso de la muestra saturada gr. 246,20
C Peso de la muestra seca gr. 517,00
� Peso especifico del agua a la temperatura que se realizo el ensayo gr.cm3 0,998230
Peso especifico del material impermeable de las partículas gr.cm3 1,906
Peso especifico de las partículas saturadas con la superficie seca gr.cm3 1,852
Peso especifico de las partículas secas gr.cm3 1,793
Absorción de agua % 3,288
Observaciones:
γB-C
C
γB-A
A
γB-A
C
100C
C-A
CAPITULO V AGREGADOS 85
ENSAYO DETERMINACION DE PESOS ESPECIFICOS Y ABSORCION DE AGUA
ORIGE
N: Pomasqui (ripio) FECH
A: 24 de septiembre del 2007
A Peso de la muestra saturada con la superficie seca gr. 1087,00
B Peso de la muestra saturada gr. 426,40
C Peso de la muestra seca gr. 1034,00
� Peso especifico del agua a la temperatura que se realizo el ensayo gr.cm3 0,998430
Peso especifico del material impermeable de las partículas gr.cm3 1,699
Peso especifico de las partículas saturadas con la superficie seca gr.cm3 1,643
Peso especifico de las partículas secas gr.cm3 1,563
Absorción de agua % 5,126
Observaciones:
γB-C
C
γB-A
A
γB-A
C
100C
C-A
CAPITULO V AGREGADOS 86
ENSAYO DETERMINACION DE PESOS ESPECIFICOS Y ABSORCION DE AGUA
ORIGE
N: Pifo (ripio) FECHA: 5 de diciembre del 2007
A Peso de la muestra saturada con la superficie seca gr. 4160,00
B Peso de la muestra saturada gr. 2557,00
C Peso de la muestra seca gr. 4054,00
� Peso especifico del agua a la temperatura que se realizo el ensayo gr.cm3 0,998430
Peso especifico del material impermeable de las partículas gr.cm3 2,704
Peso especifico de las partículas saturadas con la superficie seca gr.cm3 2,591
Peso especifico de las partículas secas gr.cm3 2,525
Absorción de agua % 2,615
Observaciones:
γB-C
C
γB-A
A
γB-A
C
100C
C-A
CAPITULO V AGREGADOS 87
ENSAYO DETERMINACION DE PESOS ESPECIFICOS Y ABSORCION DE AGUA
ORIGEN
: Píntag (arena) FECHA: 06 de Noviembre del 2007
P Peso de la muestra saturada con la superficie seca (s.s.s) gr. 500,00
P1 Peso del picnómetro + agua +muestra gr. 973,20
P2 Peso del picnómetro + agua gr. 670,60
P3 Peso recipiente gr. 390,80
P4 Peso muestra seca +recipiente gr. 881,40
P5 Peso muestra seca (P5=P4-P3) gr. 490,60
Peso especifico gr.c
m3 2,485
Densidad sss gr.c
m3 2,533
Absorción de agua % 1,916
Observaciones: Picnometro N° 2 Temperatura 18 °C
P1-500P2P5
+
1005
5500P
P−P1500P2
500−+
CAPITULO V AGREGADOS 88
ENSAYO DETERMINACION DE PESOS ESPECIFICOS Y ABSORCION DE AGUA
ORIGEN: Pomasqui (arena) FECHA:
06 de Noviembre del 2007
P Peso de la muestra saturada con la superficie seca (s.s.s) gr. 500,00
P1 Peso del picnometro+agua +muestra gr. 982,50
P2 Peso del picnometro+agua gr. 671,30
P3 Peso recipiente gr. 134,50
P4 Peso muestra seca +recipiente gr. 881,40
P5 Peso muestra seca (P5=P4-P3) gr. 495,500
Peso especifico gr.c
m3 2,624
Densidad sss gr.c
m3 2,648
Absorcion de agua % 0,908
Observaciones: Picnometro N° 1 Temperatura 18 °C
P1-500P2P5
+
1005
5500P
P−
P1500P2500
−+
CAPITULO V AGREGADOS 89
ENSAYO DETERMINACION DE PESOS ESPECIFICOS Y ABSORCION DE AGUA
ORIGEN: Lloa (arena) FECHA:
06 de Noviembre del 2007
P Peso de la muestra saturada con la superficie seca (s.s.s) gr. 500,00
P1 Peso del picnometro+agua +muestra gr. 974,70
P2 Peso del picnometro+agua gr. 670,60
P3 Peso recipiente gr. 392,30
P4 Peso muestra seca +recipiente gr. 881,40
P5 Peso muestra seca (P5=P4-P3) gr. 474,800
Peso especifico gr./c
m3 2,424
Densidad sss gr./c
m3 2,552
Absorcion de agua % 5,307
Observaciones: Picnometro N° 2 Temperatura 18,2 °C
P1-500P2P5
+
1005
5500P
P−P1500P2
500−+
CAPITULO V AGREGADOS 90
ENSAYO DETERMINACION DE PESOS ESPECIFICOS Y ABSORCION DE AGUA
ORIGEN: Pifo (arena) FECHA:
05 de diciembre del 2007
P Peso de la muestra saturada con la superficie seca (s.s.s) gr. 500,00
P1 Peso del picnometro+agua +muestra gr. 980,70
P2 Peso del picnometro+agua gr. 674,50
P3 Peso recipiente gr. 392,30
P4 Peso muestra seca +recipiente gr. 881,40
P5 Peso muestra seca (P5=P4-P3) gr. 483,800
Peso especifico gr./c
m3 2,496
Densidad sss gr./c
m3 2,580
Absorcion de agua % 3,348
Observaciones: Picnometro N° 2 Temperatura 18,2 °C
P1-500P2P5
+
1005
5500P
P−
P1500P2500
−+
CAPITULO V AGREGADOS 91
5.3.6 Densidad Aparente Suelta y Compactada
La Densidad Aparente es la relación que existe entre la masa del material
sobre el volumen que ocupa, incluye los poros impermeables pero no incluye a
los capilares o poros permeables.
El procedimiento para la determinación de esta propiedad, se describe en la
Norma ASTM C-29 Método Estándar para determinar “La Densidad Aparente
(Peso Unitario) de los Agregados”. (VER ANEXO 7)
CAPITULO V AGREGADOS 92
ORIGEN: FECHA: 26 de septiembre del 2007
Masa Del Recipiente Vacio= 5342 gr. Volumen Del Recipiente Vacio= 1328,73 cm3
Masa Del Suelto+Recipiente: Masa Del Suelto Compactado+Recipiente:1.- 6931 gr. 1.- 7329 gr.2.- 6907 gr. 2.- 7225 gr.
Promedio = 6919 gr. Promedio = 7277 gr.
δ as (ripio)= 1,187 gr./cm3δ as (ripio)= 1,456 gr./cm3
Masa Del Recipiente Vacio= 5342 gr. Volumen Del Recipiente Vacio= 1328,73 cm3
Masa Del Suelto+Recipiente: Masa Del Suelto Compactado+Recipiente:1.- 7280 gr. 1.- 7737 gr.2.- 7266 gr. 2.- 7754 gr.
Promedio = 7273 gr. Promedio = 7745,5 gr.
δ as (arena)= 1,453 gr./cm3δ as (arena)= 1,809 gr./cm3
Observaciones:
ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA
NORMA: ASTM C - 29
GRANULADO FINO
Pintag
GRANULADO GRUESO
CAPITULO V AGREGADOS 93
ORIGEN: FECHA: 26 de septiembre del 2007
Masa Del Recipiente Vacio= 5342 gr. Volumen Del Recipiente Vacio= 1328,73 cm3
Masa Del Suelto+Recipiente: Masa Del Suelto Compactado+Recipiente:1.- 6939 gr. 1.- 7420 gr.2.- 7043 gr. 2.- 7399 gr.
Promedio = 6991 gr. Promedio = 7409,5 gr.
δ as (ripio)= 1,241 gr./cm3δ as (ripio)= 1,556 gr./cm3
Masa Del Recipiente Vacio= 5342 gr. Volumen Del Recipiente Vacio= 1328,73 cm3
Masa Del Suelto+Recipiente: Masa Del Suelto Compactado+Recipiente:1.- 7099 gr. 1.- 7646 gr.2.- 7343 gr. 2.- 7786 gr.
Promedio = 7221 gr. Promedio = 7716 gr.
δ as (arena)= 1,414 gr./cm3δ as (arena)= 1,787 gr./cm3
Observaciones:
GRANULADO GRUESO
GRANULADO FINO
ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA
NORMA: ASTM C - 29
Lloa
CAPITULO V AGREGADOS 94
ORIGEN: FECHA: 26 de septiembre del 2007
Masa Del Recipiente Vacio= 2524 gr. Volumen Del Recipiente Vacio= 895,28 cm3
Masa Del Suelto+Recipiente: Masa Del Suelto Compactado+Recipiente:1.- 6189 gr. 1.- 6779 gr.2.- 6207 gr. 2.- 6797 gr.
Promedio = 6198 gr. Promedio = 6788 gr.
δ as (ripio)= 2,765 gr./cm3δ as (ripio)= 3,209 gr./cm3
Masa Del Recipiente Vacio= 2524 gr. Volumen Del Recipiente Vacio= 895,28 cm3
Masa Del Suelto+Recipiente: Masa Del Suelto Compactado+Recipiente:1.- 6094 gr. 1.- 6643 gr.2.- 6098 gr. 2.- 6654 gr.
Promedio = 6096 gr. Promedio = 6648,5 gr.
δ as (arena)= 2,688 gr./cm3δ as (arena)= 3,104 gr./cm3
Observaciones:
Pomasqui
GRANULADO GRUESO
GRANULADO FINO
ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA
NORMA: ASTM C - 29
CAPITULO V AGREGADOS 95
ORIGEN: FECHA: 6 de diciembre del 2007
Masa Del Recipiente Vacio= 2649 gr. Volumen Del Recipiente Vacio= 2796,02 cm3
Masa Del Suelto+Recipiente: Masa Del Suelto Compactado+Recipiente:1.- 6261 gr. 1.- 6850 gr.2.- 6358 gr. 2.- 6885 gr.
Promedio = 6309,5 gr. Promedio = 6867,5 gr.
δ as (ripio)= 2,755 gr./cm3δ as (ripio)= 3,175 gr./cm3
Masa Del Recipiente Vacio= 2649 gr. Volumen Del Recipiente Vacio= 2796,02 cm3
Masa Del Suelto+Recipiente: Masa Del Suelto Compactado+Recipiente:1.- 6094 gr. 1.- 6643 gr.2.- 6098 gr. 2.- 6654 gr.
Promedio = 6096 gr. Promedio = 6648,5 gr.
δ as (arena)= 2,594 gr./cm3δ as (arena)= 3,010 gr./cm3
Observaciones:
ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA
NORMA: ASTM C - 29
Pifo
GRANULADO GRUESO
GRANULADO FINO
CAPITULO V AGREGADOS 96
5.3.7 Ensayo a la degradación de granulado grueso por Abrasión e Impacto Esta prueba se aplica en el granulado grueso para medir el desgaste por
fricción, el método más conocido es el ensayo de Abrasión en la Máquina de
los Ángeles, de acuerdo a las Normas INEN 860 y 861 ó ASTM C-131 y C-535,
“Determinación del valor de abrasión mediante el uso de la Máquina de los
Ángeles”, establecen los métodos de ensayo para determinar este valor. Este
procedimiento se basa en producir desgaste en la superficie del granulado,
mediante una carga abrasiva compuesta de esferas de acero, al ser cometido
el conjunto a rotación en la Máquina de los Ángeles, (VER ANEXO 8).
La abrasión es una propiedad mecánica de los agregados, de especial interés
cuando estos van a ser utilizados en la construcción de carreteras y pisos
sometidos a tráfico pesado.
Se define como el valor de abrasión, al porcentaje de pérdida de masa de una
muestra sometida a prueba en la máquina de los Ángeles, por lo tanto un valor
alto, denota baja resistencia a la abrasión.
Adicionalmente este ensayo permite determinar la uniformidad de la calidad del
granulado, al relacionar la pérdida producida por la abrasión en las primeras
100 revoluciones del ensayo, según la norma utilizada, con respecto a la
pérdida por abrasión en 500 revoluciones.
Los valores obtenidos de este ensayo, para las tres canteras Píntag, LLoa,
Pomasqui y Pifo, están especificados en las siguientes hojas de informe.
CAPITULO V AGREGADOS 97
ENSAYO DE ABRASION EN AGREGADO GRUESO
NORMA: ASTM C - 131
ORIGEN: Pintag FECHA: 18 de septiembre del 2007
GRADUACION "A"
A Peso Material Antes Del Ensayo gr. 5026
B Peso Material No Desgastado Después Del Ensayo gr. 3671
C=A-B Perdida Por Desgaste gr. 1355
IDEM % 26,96
Observaciones:
100ACD =
CAPITULO V AGREGADOS 98
ENSAYO DE ABRASION EN AGREGADO GRUESO
NORMA: ASTM C - 131
ORIGEN: Lloa FECHA: 18 de septiembre del 2007
GRADUACION "A"
A Peso Material Antes Del Ensayo gr. 5009
B Peso Material No Desgastado Después Del Ensayo gr. 1992
C=A-B Perdida Por Desgaste gr. 3017
IDEM % 60,23
Observaciones:
100ACD =
CAPITULO V AGREGADOS 99
ENSAYO DE ABRASION EN AGREGADO GRUESO
NORMA: ASTM C - 131
ORIGEN: Pomasqui FECHA: 18 de septiembre del 2007
GRADUACION "A"
A Peso Material Antes Del Ensayo gr. 5014
B Peso Material No Desgastado Después Del Ensayo gr. 1984
C=A-B Perdida Por Desgaste gr. 3030
IDEM % 60,43
Observaciones:
100ACD =
CAPITULO V AGREGADOS 100
ENSAYO DE ABRASION EN AGREGADO GRUESO
NORMA: ASTM C - 131
ORIGEN: Pifo FECHA: 6 de diciembre del 2007
GRADUACION "A"
A Peso Material Antes Del Ensayo gr. 5006
B Peso Material No Desgastado Después Del Ensayo gr. 3471
C=A-B Perdida Por Desgaste gr. 1535
IDEM % 30,66
Observaciones:
100ACD =
CAPITULO V AGREGADOS 101
5.3.8 Contenido de Humedad (% Humedad) El contenido de humedad de un granulado es la cantidad de agua que necesita
para pasar de un estado seco al horno a su estado de humedad natural.
Generalmente se expresa en un porcentaje relacionado con la masa total de la
muestra de agregados.
Los valores obtenidos es este ensayo, para las tres canteras Píntag, LLoa,
Pomasqui y Pifo, están especificados en las siguientes hojas informe.
CAPITULO V AGREGADOS 102
ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ORIGEN: Píntag FECHA: 15 de septiembre del 2007 GRANULADO GRUESO MUESTRA 1 Numero Capsula gr. PiG 1 PiG 2 Peso Capsula gr. 159,5 165,7 Peso Capsula +Suelo Húmedo gr. 605,6 565,7 Peso Capsula +Suelo Seco gr. 579,9 542,6 Peso Agua gr. 25,7 23,1 Peso Suelo Seco gr. 420,4 376,9 Contenido Humedad % 6,113 6,129 Contenido Humedad Medio % 6,121 GRANULADO FINO MUESTRA 1 Numero Capsula gr. PiF 1 PiF 2 Peso Capsula gr. 122,5 122,4 Peso Capsula +Suelo Húmedo gr. 250,9 268 Peso Capsula +Suelo Seco gr. 241,5 257 Peso Agua gr. 9,4 11 Peso Suelo Seco gr. 119,0 134,6 Contenido Humedad % 7,899 8,172 Contenido Humedad Medio % 8,036 Observaciones:
CAPITULO V AGREGADOS 103
ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ORIGEN: LLoa FECHA: 15 de septiembre del 2007 GRANULADO GRUESO MUESTRA 1 Numero Capsula gr. LlG 1 LlG 2 Peso Capsula gr. 120,9 120,7
Peso Capsula +Suelo Húmedo gr. 292,2 278,5
Peso Capsula +Suelo Seco gr. 286,4 273,2 Peso Agua gr. 5,8 5,3 Peso Suelo Seco gr. 165,5 152,5 Contenido Humedad % 3,505 3,475 Contenido Humedad Medio % 3,490 GRANULADO FINO MUESTRA 1 Numero Capsula gr. LlF 1 LlF 2 Peso Capsula gr. 121,9 123,9
Peso Capsula +Suelo Húmedo gr. 256,6 267,8
Peso Capsula +Suelo Seco gr. 250,6 261,1 Peso Agua gr. 6 6,7 Peso Suelo Seco gr. 128,7 137,2 Contenido Humedad % 4,662 4,883 Contenido Humedad Medio % 4,773 Observaciones:
CAPITULO V AGREGADOS 104
ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ORIGEN: Pomasqui FECHA: 15 de septiembre del 2007 GRANULADO GRUESO MUESTRA 1 Numero Capsula gr. PoG 1 PoG 2 Peso Capsula gr. 160,0 42,5 Peso Capsula +Suelo Húmedo gr. 582,6 385,5 Peso Capsula +Suelo Seco gr. 573 383,8 Peso Agua gr. 9,6 1,7 Peso Suelo Seco gr. 413,0 341,3 Contenido Humedad % 2,324 0,498 Contenido Humedad Medio % 1,411 GRANULADO FINO MUESTRA 1 Numero Capsula gr. PoF 1 PoF 2 Peso Capsula gr. 122,3 120,4 Peso Capsula +Suelo Húmedo gr. 241,7 236,6 Peso Capsula +Suelo Seco gr. 235,3 231 Peso Agua gr. 6,4 5,6 Peso Suelo Seco gr. 113,0 110,6 Contenido Humedad % 5,664 5,063 Contenido Humedad Medio % 5,364 Observaciones:
CAPITULO V AGREGADOS 105
ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ORIGEN: Pifo FECHA: 7 de diciembre del 2007 GRANULADO GRUESO MUESTRA 1 Numero Capsula gr. PfG 1 PfG 2 Peso Capsula gr. 120,2 123,0 Peso Capsula+ Suelo Húmedo gr. 274,7 257,8 Peso Capsula+ Suelo Seco gr. 274,6 257,6 Peso Agua gr. 0,1 0,2 Peso Suelo Seco gr. 154,4 134,6 Contenido Humedad % 0,065 0,149 Contenido Humedad Medio % 0,107 GRANULADO FINO MUESTRA 1 Numero Capsula gr. PfF 1 PfF 2 Peso Capsula gr. 121,2 123,2 Peso Capsula +Suelo Húmedo gr. 316,9 310,6 Peso Capsula +Suelo Seco gr. 315,7 309,6 Peso Agua gr. 1,2 1,0 Peso Suelo Seco gr. 194,5 186,4 Contenido Humedad % 0,617 0,536 Contenido Humedad Medio % 0,577 Observaciones:
CAPITULO V AGREGADOS 106
5.3.9 Densidad Aparente Suelta y Compactada En el laboratorio es recomendable trabajar en masas por lo tanto se va tener
mayor exactitud en al dosificación de la mezcla, los volúmenes de los
respectivos componentes deben transformarse, posteriormente estas
cantidades deben ser corregidas tomando en cuenta la humedad natural con la
que se presentan los agregados en el momento de mezclar y además de la
absorción que es característica propia de cada granulado, ya que en la
dosificación se considera a los agregados en condición Saturado con Superficie
Seca (S.S.S).
Para realizar la corrección por absorción y humedad de los agregados se aplica
Según esta formula puede observarse que la corrección de agua puede ser
positiva o negativa lo cual depende del grado de absorción y humedad natural
que posee el granulado al momento de mezclar. Un valor positivo dentro de
esta corrección significa que al Absorción es mayor con respecto al grado de
humedad que posee por lo tanto debe incrementarse este valor al agua total de
mezclado para llegar a la condición S.S.S. y disminuir una masa igual en el
granulado. Por el contrario un valor negativo denota la condición de
sobresaturación del granulado por lo que se procede en forma contraria a lo
descrito anteriormente, este proceso se realiza tanto en el granulado grueso
como también en la arena. La corrección por absorción y humedad de los
agregados de cada una de las canteras es estudio se explican en los
correspondientes cálculos de las dosificaciones.
5.4 DOSIFICACIONES INICIALES - MEZCLAS DE PRUEBA
Las proporciones deben seleccionarse de modo de utilizar, en la forma más
económica posible, los materiales disponibles para fabricar hormigón, el mismo
CAPITULO V AGREGADOS 107
que deberá tener resistencia y durabilidad necesarias para determinado tipo de
estructura.
El hormigón está compuesto, en principio de: agua, cemento y agregados. En
algunos casos se añade algún “aditivo”, generalmente con el propósito de
incluir aire, pero también con otros objetivos. Las propiedades de los
agregados y del cemento tienen un marcado efecto en la resistencia y
durabilidad del hormigón y en la cantidad de agua mezclado necesaria para su
colocación en obra.
Cuando la naturaleza de los ingredientes, el tipo de cemento y la cantidad de
aditivo (si es que se lo utiliza), permanecen iguales; la cantidad de cemento, la
gradación y tamaño máximo de los agregados y la consistencia del hormigón
fresco pueden variar en una gama muy amplia, sin afectar la resistencia del
hormigón endurecido, con la condición de que la calidad de la pasta, que
depende de la relación agua – cemento, permanezca constante.
Por el contrario, si las fuentes de abastecimiento de los agregados varían o se
utilizan cementos de diversas procedencias, la resistencia del hormigón puede
variar considerablemente, aún cuando la relación agua – cemento permanezca
constante. Por esta razón, cuando la obra que se va a fabricar tiene cierta
magnitud, es necesario realizar ensayos de laboratorio para encontrar las
propiedades físicas de los componentes y determinar las proporciones más
adecuadas del hormigón.
5.4.1 Dosificaciones iniciales Todas las propiedades de los áridos del hormigón que se han estudiado
anteriormente nos sirve para poder diseñar mezclas; por lo que, dosificar un
hormigón consiste en encontrar las cantidades apropiadas de los componentes
que deben combinarse para producir una mezcla que cumpla determinadas
condiciones tales como resistencia, durabilidad y economía entre las más
importantes.
CAPITULO V AGREGADOS 108
La dosificación de una mezcla depende de la resistencia mecánica a conseguir,
y por lo mismo es función de los materiales que van a utilizase así como de las
obras a construirse, en donde debemos tomar en cuenta generalmente: la
disponibilidad de los materiales, su costo y manipuleo, tratando de aprovechar
al máximo las condiciones locales del material.
La resistencia a la compresión que se impone el profesional que calcula un
proyecto, se conoce “resistencia a la compresión especifica” (f’c), la cual debe
obtenerse en obra con un margen de variación. Para lograr este objetivo, la
mezcla debe diseñarse en el laboratorio para una resistencia mayorada
“resistencia a la compresión promedio requerida” (f’cr).
En el ACI 301 “Especificaciones para Hormigón Estructural”, se tienen varios
procedimientos para la determinación del valor de la resistencia a la
compresión promedio requerida, en esta investigación, se tomó el valor de f’cr
de la tabla 4.10.
Existen muchos métodos y normas para dosificar teóricamente un hormigón,
pero no son más que orientativos. Por ello, salvo en obras de poca
importancia, las proporciones definitivas de los componentes deben
establecerse mediante ensayos en laboratorio, introduciendo después en obra
las correcciones que fueran necesarias. Las dosificaciones se las realizo
siguiendo el proceso que se menciona el en Capitulo IV.
A continuación presentamos un ejemplo de cómo se realizaron las
dosificaciones iniciales.
5.4.2 Mezclas de prueba Al inicio de nuestra investigación se realizaron las dosificaciones de prueba con
las procedencias LLoa, Pomasqui y Píntag, realizamos 5 pobretas por cada
procedencia y para cada condición, en la primera dosificación de prueba
encontramos inconvenientes con los agregados de Pomasqui para elaborar
esta dosificación, pues que estos agregados no tienen una adecuada
CAPITULO V AGREGADOS 109
granulometría a demás de que los valores de densidades compactadas y
sueltas son muy altas con relación a la de las otras dos procedencias, también
el agregado fino de esta procedencia tiene un alto contenido de materia
orgánica y piedra pómez.
En el agregado grueso de LLoa encontramos un gran porcentaje de piedra
pómez, elemento que reduce significativamente la resistencia de los
hormigones, el agregado fino de esta procedencia no paso el ensayo de
colorimetría, el que determina si este material es adecuado o no para la
elaboración de hormigones midiendo la presencia de material orgánico.
De los agregados gruesos de la procedencia Píntag, podemos mencionar que
estos vienen cubiertos de una fina capa de arena y los áridos finos contienen
un porcentaje importante de ripio en su constitución lo que altera de manera
significativa la granulometría de estos materiales.
A pesar de encontrar todos estos detalles en cada procedencia decidimos
realizar las dosificaciones de prueba de estas procedencias, utilizando las dos
marcas de cemento, Holcim y Selva Alegre y sin modificar las condiciones en
las que viene el material de las canteras.
A continuación mostramos valores que obtuvimos para las dosificaciones de
prueba con las tres procedencias y las tres resistencias establecidas para el
análisis, en las siguientes hojas de resumen.
Para la segunda dosificación de prueba consideramos que seria importante
modificar o mejorar las características de estos materiales por lo que decidimos
lavar, tamizar a los agregados, para corregir los defectos que estos traen desde
las canteras.
Como encontramos valores muy dispersos de resistencia a la compresión entre
la dosificación sin lavado de agregados y la que se hizo lavando y tamizando
los materiales, decidimos utilizar el material que proviene de la mina de Pifo ya
CAPITULO V AGREGADOS 110
que este material es de calidad garantizada, a demás de que este material es
utilizado por la gran mayoría de empresas constructoras del país ya que
garantiza un material limpio con una granulometría adecuada para el diseño de
hormigones, por esto es que se descarto el uso de las otras tres procedencias,
ya que el continuar con las dosificaciones modificando el verdadero estado de
los agregados no es lo adecuado ya que esto no se realiza en obra, este
proceso es conveniente para diseño de hormigones en laboratorio .
A continuación mostramos el proceso que seguimos para las dos
dosificaciones de prueba para las procedencias LLoa, Píntag, Pomasqui y Pifo.
CAPITULO V AGREGADOS 111
210 kg/cm2
Pintag12 de noviembre del 2007
Asumimos que la densidad real del cemento es igual a 3,14 kg/cm3
Consideramos que la granulometría de los agregados que utilizamos están entre los límitesde la especificación ASTM C33 y el Módulo de finura de la arena es 2,79
De los ensayos de laboratorio obtuvimos los siguientes datos:
Se diseña un hormigón que se utilizará para construcción de secciones moderadas, talescomo muros de conteción, estribos, pilas, vigas, etc. Asumiendo que la sección mínima ahormigonar es de 0.30x0.30.
PROCEDIMIENTO:
1.- De la Tabla 4.4 encontramos que el asentamiento máximo para este tipo de obra es 15.2 cm y el mímino es 7.6 cm.Por experiencias previas se conoce que para evitar la segregación debemos utilizar elmenor asentamiento posible (mayor consistencia). Escogemos entonces us asenta -miento de 8 cm.
2.- De la Tabla 4.5 encontramos el tamaño máximo de agregado que se puede utilizar.
Para 30 cm (28 cm) y columna con refuerzo se recomienda de 3/4" a 1 1/2" (1.2-3.8 cm)Por economía utilizamos el mayor de ellos : 1 1/2" 3,8 cm
3.- En la Tabla 4.6 encontramos la cantidad aproximada de agua de mezclado así como elcontenido de aire atrapado.
Agua de mezclado requerida : 178 kg/dcm3
Porcentaje de aire atrapado: 1 %
Ripio
DISEÑO DE PRUEBA PARA HORMIGON
ORIGEN:
Arena
Holcing
Resistencia a la compresión a los 28 días
FECHA:
CAPITULO V AGREGADOS 112
(Supuesto hormigón sin inclusión de aire)
4.- Suponemos que las condiciones atmoféricas son moderadas y nuestro hormigón no vaa estar sujeto a la acción de sulfatos, de la Tabla 4.7 obtenemos la relación agua -cemento en relación a las exigencias de resistencia a la compresión .
Relación agua cemento a/c :
5.- De la Tabla 4.8, para la resistencia requerida , encontramos:
Relación agua - cemento : 0,623En peso 0,623 litros por cada kg. de cemento
6.- En la Tabla 4.9 con el módulo de finura y el tamaño máximo del agregado, hallamos
Volumen de agregado grueso 0,721
(Volumen aparente)
7.- Calculo de Dosificación
0,623 agua = 178 dcm3
1780,623
285,71 kg/m3 5,71 sacos de 50 kg
Volumen real agregado grueso = 721 dcm3 1,4561,716
Volumen real agregado grueso = 612 dcm3 reales, por cada m3 de hormigón
La cantidad de arena se puede calcular sumando todos los valores y restandolos de1 m3 :
Agua = 178,0 dcm3
Cemento = 91,0 dcm3
Ripio = 611,8 dcm3
Aire = 10,0 dcm3
TOTAL = 890,7 dcm3
Volumen de arena = 109,3 dcm3
Ahora ya tenemos todos los materiales en volumen real y podemos calcular sus pesos:
Factor cemento =
Factor cemento =
Cemento
aparente x
Cantidad enVolumen real
Cantidad en peso
91,0
Cantidad relativa en pesoMaterial
Agua 178,0178,0
ArenaRipio
109,3611,8
285,7276,71049,8
0,621,000,973,67
: : :
=CA
CAPITULO V AGREGADOS 113
CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS
Pa-arena = 3,90 litros
Pa-ripio = 41,91 litros
Agua = 223,81Cemento = 285,7
Arena = 272,83Ripio = 1007,87
Dosificacion final al peso:
0,78 1,00 0,95 3,53
Dosificacion final al volumen:
Asumimos densidad suelta cemento = 1,1 g/cm3
V (lit)
Agua 223,81Cemento 259,74Arena 190,46Ripio 884,39
Pesos para 1 saco de cemento de 50 kg:
Agua LitCemento kgArena kgRipio kg
Como la con concretera del no tiene capaciadad para 1 saco se decidio dividir para 4 partes ladosificacion obtenida
Primera Dosificacion:Agua LitCemento kgArena kgRipio kg
Como esta dosificacion no funciona por no tener asentamiento variamos la dosificacion de arenay ripio aumentando el 5 % a la arena y restandole al ripio
12,59,8
12,146,0
39,250,048,5183,8
1049,78
223,81
P ( Kg )
285,71276,73
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
++
= 1w%100Ab%100ww
mw
CAPITULO V AGREGADOS 114
-25% DosificSegunda Dosificacion: Agua Lit 7,3 7
Cemento kg 9,4 12Arena kg 9,1 14Ripio kg 34,5 25
ag ce ar ri0,57 1,00 1,11 2,02
Asentamiento que se obtuvo 13 cm -25% MAS C7,3 79,4 149,1 12
9,134,5
7,39,4
Figura 5.16 Proceso de elaboración de mezclas de prueba
Figura 5.17 Determinación de asentamiento del hormigón
CAPITULO V AGREGADOS 115
280 kg/cm2
Pintag13 de noviembre del 2007
Asumimos que la densidad real del cemento es igual a 3,14 kg/cm3
Consideramos que la granulometría de los agregados que utilizamos están entre los límitesde la especificación ASTM C33 y el Módulo de finura de la arena es 2,79
De los ensayos de laboratorio obtuvimos los siguientes datos:
Se diseña un hormigón que se utilizará para construcción de secciones moderadas, talescomo muros de conteción, estribos, pilas, vigas, etc. Asumiendo que la sección mínima ahormigonar es de 0.30x0.30.
PROCEDIMIENTO:
1.- De la Tabla 4.4 encontramos que el asentamiento máximo para este tipo de obra es 15.2 cm y el mímino es 7.6 cm.Por experiencias previas se conoce que para evitar la segregación debemos utilizar elmenor asentamiento posible (mayor consistencia). Escogemos entonces us asenta -miento de 8 cm.
2.- De la Tabla 4.5 encontramos el tamaño máximo de agregado que se puede utilizar.
Para 30 cm (28 cm) y columna con refuerzo se recomienda de 3/4" a 1 1/2" (1.2-3.8 cm)Por economía utilizamos el mayor de ellos : 1 1/2" 3,8 cm
3.- En la Tabla 4.6 encontramos la cantidad aproximada de agua de mezclado así como elcontenido de aire atrapado.
Agua de mezclado requerida : 178 kg/dcm3
Porcentaje de aire atrapado: 1 %
(Supuesto hormigón sin inclusión de aire)
DISEÑO DE PRUEBA PARA HORMIGON
Resistencia a la compresión a los 28 días
ORIGEN:FECHA:
Holcing
Ripio Arena
CAPITULO V AGREGADOS 116
4.- Suponemos que las condiciones atmoféricas son moderadas y nuestro hormigón no vaa estar sujeto a la acción de sulfatos, de la Tabla 4.7 obtenemos la relación agua -cemento en relación a las exigencias de resistencia a la compresión .
Relación agua cemento a/c : 0,49
5.- De la Tabla 4.8, para la resistencia requerida , encontramos:
Relación agua - cemento : 0,530En peso 0,530 litros por cada kg. de cemento
6.- En la Tabla 4.9 con el módulo de finura y el tamaño máximo del agregado, hallamos
Volumen de agregado grueso 0,721
(Volumen aparente)
7.- Calculo de Dosificación
0,530 agua = 178 dcm3
1780,530
335,85 kg/m3 6,72 sacos de 50 kg
Volumen real agregado grueso = 721 dcm3 1,4561,716
Volumen real agregado grueso = 612 dcm3 reales, por cada m3 de hormigón
La cantidad de arena se puede calcular sumando todos los valores y restandolos de1 m3 :
Agua = 178,0 dcm3
Cemento = 107,0 dcm3
Ripio = 611,8 dcm3
Aire = 10,0 dcm3
TOTAL = 906,7 dcm3
Volumen de arena = 93,3 dcm3
Ahora ya tenemos todos los materiales en volumen real y podemos calcular sus pesos:
Arena 93,3 236,3 0,70Ripio 611,8 1049,8 3,13
relativa en peso
Agua 178,0 178,0 0,53Cemento 107,0 335,8 1,00
Factor cemento =
Factor cemento =
aparente x
Material Cantidad en Cantidad en Cantidad Volumen real peso
=CA
CAPITULO V AGREGADOS 117
La dosificacion en peso en numeros redondos seria entonces:
0,53 1,00 0,70 3,13
CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS
Pa-arena = 3,33 litros
Pa-ripio = 41,91 litros
Agua = 223,24Cemento = 335,8
Arena = 232,96Ripio = 1007,87
Dosificacion final al peso:
0,66 1,00 0,69 3,00
Dosificacion final al volumen:
Asumimos densidad suelta cemento = 1,1 g/cm3
V (lit)
Agua 223,24Cemento 305,32Arena 162,62Ripio 884,39
Pesos para 1 saco de cemento de 50 kg:
Agua LitCemento kgArena kgRipio kg
Como la con concretera del no tiene capaciadad para 1 saco se decidio dividir para 4 partes la dosificacion obtenida.
Primera dosificación:Agua Lit 8,3 6,23Cemento kg 16,4 12,31Arena kg 12,7 9,53Ripio kg 31,3 23,44
ag ce ar ri0,51 1,00 0,77 1,91
Asentamiento que se obtuvo 7 cm
50,035,2
39,1
156,3
8,312,58,8
P ( Kg )
223,24335,85236,291049,78
33,2
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
++
= 1w%100Ab%100ww
mw
CAPITULO V AGREGADOS 118
Segunda dosificación:Agua 6,23 Lit 8,3Cemento 15,24 kg 20,3Arena 12,46 kg 16,6Ripio 20,51 kg 27,4
ag ce ar ri0,41 1,00 0,82 1,35
Asentamiento que se obtuvo 11 cm
Figura 5.18 Determinación de asentamiento
CAPITULO V AGREGADOS 119
350 kg/cm2
Pintag14 de noviembre del 2007
Asumimos que la densidad real del cemento es igual a 3,15 kg/cm3
Consideramos que la granulometría de los agregados que utilizamos están entre los límitesde la especificación ASTM C33 y el Módulo de finura de la arena es 2,79
De los ensayos de laboratorio obtuvimos los siguientes datos:
Se diseña un hormigón que se utilizará para construcción de secciones moderadas, talescomo muros de conteción, estribos, pilas, vigas, etc. Asumiendo que la sección mínima ahormigonar es de 0.30x0.30.
PROCEDIMIENTO:
1.- De la Tabla 4.4 encontramos que el asentamiento máximo para este tipo de obra es 15.2 cm y el mímino es 7.6 cm.Por experiencias previas se conoce que para evitar la segregación debemos utilizar elmenor asentamiento posible (mayor consistencia). Escogemos entonces us asenta -miento de 8 cm.
2.- De la Tabla 4.5 encontramos el tamaño máximo de agregado que se puede utilizar.
Para 30 cm (28 cm) y columna con refuerzo se recomienda de 3/4" a 1 1/2" (1.2-3.8 cm)Por economía utilizamos el mayor de ellos : 1/2" 2,5 cm
3.- En la Tabla 4.6 encontramos la cantidad aproximada de agua de mezclado así como elcontenido de aire atrapado.
Agua de mezclado requerida : 193 kg/dcm3
Porcentaje de aire atrapado: 1,5 %
(Supuesto hormigón sin inclusión de aire)
Holcing
Ripio Arena
DISEÑO DE PRUEBA PARA HORMIGON
Resistencia a la compresión a los 28 días
ORIGEN:FECHA:
CAPITULO V AGREGADOS 120
4.- Suponemos que las condiciones atmoféricas son moderadas y nuestro hormigón no vaa estar sujeto a la acción de sulfatos, de la Tabla 4.7 obtenemos la relación agua -cemento en relación a las exigencias de resistencia a la compresión .
Relación agua cemento a/c : 0,49
5.- De la Tabla 4.8, para la resistencia requerida , encontramos:
Relación agua - cemento : 0,445En peso 0,445 litros por cada kg. de cemento
6.- En la Tabla 4.9 con el módulo de finura y el tamaño máximo del agregado, hallamos
Volumen de agregado grueso 0,661
(Volumen aparente)
7.- Calculo de Dosificación
0,445 agua = 193 dcm3
1930,445
433,71 kg/m3 8,67 sacos de 50 kg
Volumen real agregado grueso = 661 dcm3 1,4561,716
Volumen real agregado grueso = 561 dcm3 reales, por cada m3 de hormigón
La cantidad de arena se puede calcular sumando todos los valores y restandolos de1 m3 :
Agua = 193,0 dcm3
Cemento = 137,7 dcm3
Ripio = 560,8 dcm3
Aire = 15,0 dcm3
TOTAL = 906,5 dcm3
Volumen de arena = 93,5 dcm3
Ahora ya tenemos todos los materiales en volumen real y podemos calcular sus pesos:
La dosificacion en peso en numeros redondos seria entonces:0,45 1,00 0,55 2,22
Ripio 560,8 962,4 2,22Arena 93,5 236,8 0,55
Cemento 137,7 433,7 1,00Agua 193,0 193,0 0,45
Cantidad Volumen real peso relativa en peso
Factor cemento =
Factor cemento =
aparente x
Material Cantidad en Cantidad en
: : :
=CA
CAPITULO V AGREGADOS 121
CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS
Pa-arena = 3,34 litros
Pa-ripio = 38,42 litros
Agua = 234,76Cemento = 433,7
Arena = 233,41Ripio = 924,00
Dosificacion final al peso:
0,54 1,00 0,54 2,13
Dosificacion final al volumen:
Asumimos densidad suelta cemento = 1,1 g/cm3
V (lit)
Agua 234,76Cemento 394,28Arena 162,94Ripio 810,80
Pesos para 1 saco de cemento de 50 kg:
Agua LitCemento kgArena kgRipio kg
Como la con concretera del no tiene capaciadad para 1 saco se decidio dividir para 4 partes la dosificacion obtenida
Primera dosificación:Agua Lit 6,8 5,07Cemento kg 15,3 11,46Arena kg 9,6 7,20Ripio kg 22,2 16,64
ag ce ar ri0,44 1,00 0,63 1,45
Asentamiento que se obtuvo 13 cm
P ( Kg )
234,76433,71236,75
27,7
111,0
6,812,56,8
962,42
27,150,027,3
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
++
= 1w%100Ab%100ww
mw
CAPITULO V AGREGADOS 122
Segunda dosificación:Agua 5,07 Lit 6Cemento 13,54 kg 1Arena 9,28 kg 1Ripio 14,56 kg 1
ag ce ar ri0,37 1,00 0,69 1,08
Asentamiento que se obtuvo 9 cm
Figura 5.19 Mezcla de componentes de hormigón en concretera.
Figura 5.20 Mezcla de hormigón de prueba.
CAPITULO V AGREGADOS 123
Tabla 5.2 Resumen de dosificaciones iniciales para las mezclas de prueba en obra con cemento Holcim Procedencia: Lloa
5.5 REAJUSTE DE PARÁMETROS DE DISEÑO 5.5.1 Por humedad En una mezcla de hormigón, la humead de los granulados forma parte del
agua para mezclado y hay que tomar en cuenta al determinar la cantidad de
agua a agregar a una mezcla. Asimismo, un árido seco absorbe un poco del
agua para mezclado. De ahí que, al proporcionar y cuantificar las cantidades de
los componentes para las mezclas de hormigón, para todos los cálculos se
toma como referencia la condición de superficie saturada sea (sss) para evitar
que los agregados absorban el agua determinada para la mezcla.
En nuestro caso para la elaboración de las mezcla, los materiales pétreos
entran en condiciones normales tal como llegaron de la explotación de la
cantera, de ahí que es necesario realizar el ajuste de la cantidad de agua
determinando en un principio para la producción de hormigón para las mezclas
de prueba.
El contenido de humedad de los materiales se realiza el mismo día para la
elaboración de las mezclas debido a que factores como el clima pueden alterar
la dosificación.
5.6 ENSAYO DE RESISTENCIAS DE PROBETAS CILÍNDRICAS ESTÁNDAR A EDADES DE 7 A 28 DÍAS. Las primeras pruebas que se realizaron sobre las probetas cilíndricas estándar
de hormigón, fueron cuando estas llegaron a edades de 7 días de curado en el
tanque de curado, luego a los 28 días. Estas pruebas se efectúan con el
propósito de observas el aumento de resistencia en los primeros días de
curado, tal es así, que a la edad de 7 días el hormigón adquirió una resistencia
que va del 65% al 70% de la resistencia adquirida a los 28 días de curado que
CAPITULO V AGREGADOS 127
va del 85% al 95% de la resistencia promedio requerida. Estos valores son
tomados de las procedencia de Pifo.
Para las procedencias de Píntag, LLoa y Pomasqui obtuvimos valores que
variaban del 30% al 40% de la resistencia promedio para las edades de 7 días,
y para 28 días de edad alcanzaron resistencias que variaban del 56% al 78%,
valores bajos de resistencia promedio requerida estos valores fueron
determinados para las dosificaciones iniciales sin modificar las características
de los agregados.
Para las dosificaciones iniciales modificando las características de los
agregados de las procedencias Píntag, LLoa y Pomasqui, se obtuvieron valores
de resistencia adquirida a los 7 días que van del 85% al 100% de la resistencia
promedio requerida y valores de resistencia a los 28 dias que iban del 240% al
270% de la resistencia requerida.
En cuanto a las probetas cilíndricas, el procedimiento a seguir para la
fabricación y curado, se realiza siguiendo el procedimiento descrito por la
Norma ASTM 192 “Practica Para Fabricar Y Curar Probetas Cilíndricas De
Hormigón En El Laboratorio”
Por otro lado el método de ensayo para la determinación de la Resistencia a la
Compresión, se indicará con mayor detenimiento en el capitulo 6, donde se
refiere a la Norma ASTM C 39 “Resistencia A La Compresión De Probetas
Cilíndricas De Hormigón”
Por lo pronto este numeral se limitará a exponer los valores de resistencia a la
compresión a edades de 7 días y 28 días, realizadas sobre las probetas
cilíndricas de hormigón que fueron fabricadas en función de las mezclas de
prueba.
A continuación se expone un cuadro resumen de los resultados de los ensayos
de Resistencia a la compresión sobre probetas cilíndricas de hormigón a las
edades de 7 y 28 días de curado de la procedencia Pifo.
CAPITULO V AGREGADOS 128
Tabla 5.5 Parámetros para mezclas finales: Material: Pomasqui Primera dosificación
Masa para 1 cilindro: 12,46 Kg. CALCULO DE FACTOR: 2,35
CALCULO DE CANTIDADES A USARSE:
Kg. x 8 Cilind x 10% Perdidas Correccion Hum W 1,22 9,78 10,75 14,51 C 2,35 18,80 20,68 18,61 A 4,28 34,22 37,64 35,93 R 6,09 48,69 53,56 51,51 Aditivo 0,24 1,88 2,07 2,07
DOSIFICACION FINAL: W C A R 14,51 18,61 35,93 51,51
DOSIFICACION FINAL EN OBRA: W C A R 0,78 1,00 1,93 2,77
ASENTAMIENTO: 8,5 cm
CAPITULO V AGREGADOS 135
PROCEDENCIA: Pifo FECHA DE VACIADO: 21 de diciembre del 2007
Masa para 1 cilindro: 12,46 Kg. CALCULO DE FACTOR: 2,35
CALCULO DE CANTIDADES A USARSE:
Kg. x 8 Cilind x 10% Perdidas Correccion Hum
W 1,10 8,84 9,72 13,34 C 2,35 18,80 20,68 18,61 A 5,03 40,23 44,26 42,45 R 5,12 40,98 45,08 43,27 Aditivo 0,24 1,88 2,07 2,07
DOSIFICACION FINAL:
W C A R 13,34 18,61 42,45 43,27
DOSIFICACION FINAL EN OBRA: W C A R 0,72 1,00 2,28 2,32
ASENTAMIENTO: 10 cm
CAPITULO VI PROBETAS ESTÁNDAR 145
CAPÍTULO VI
PROBETAS ESTÁNDAR
Dentro del estudio del Hormigón, se tiene la determinación de las propiedades
del hormigón endurecido, entre las cuales, la propiedad más importante es la
capacidad de absorber esfuerzos de compresión, esta capacidad se evalúa
mediante ensayos de compresión sobre probetas estándar, para el caso de
nuestra investigación.
Estas probetas estándar se la fabrica utilizando moldes metálicos de forma
cilíndrica, en donde se verterá el hormigón fresco para obtener un testigo de la
misma forma del molde, cuyas dimensiones cumplirán con la relación 2:1, entre
la Altura de la probeta y el Diámetro del mismo, teniéndose dos tipos de
probetas, las cuales son:
- Probeta: 7,5 cm. de diámetro y 15 cm. de altura
- Probeta: 15 cm. de diámetro y 30 cm. de altura
El uso de estas probetas esta en función del granulado grueso que se utilizo en
la fabricación del hormigón, es así que para un tamaño nominal máximo de
granulado mayor o igual a ¾ de pulgada, se usara las probetas de 15 cm. x 30
cm.
Figura 6.1 Moldes cilíndricos para probetas de hormigón de 15 cm. x 30 cm.
CAPITULO VI PROBETAS ESTÁNDAR 146
Por el contrario cuando el tamaño nominal máximo del granulado grueso sea
menor a ¾ de pulgada, probeta de 7,5 cm. x 15cm. será la indicada para ser
usada en los ensayos de compresión.
6.1 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO TOTAL DE PROBETAS EN LA INVESTIGACIÓN Para determinar el número de probetas de hormigón que se ensayarán para
cada una de las diferentes condiciones, se tendrá en cuenta el criterio de que el
número mínimo de valores para representar confiablemente resultados
estadísticos aceptables, es de 10 pero como no contamos con tantos cilindros
para realizar todas las condiciones en los periodos establecidos, decidimos
realizar 8 probetas para cada condición haciendo un total de 108 probetas.
De estas 108 probetas escogeremos una de cada condición, las cuales
servirán para realizar ensayos de compresión hasta la rotura, con el objeto de
verificar la resistencia para la cual ha sido diseñado el hormigón, por lo tanto el
numero de probetas que serán ensayadas estarán en el orden de 6, variando
esta cantidad por factores como: perdidas en la cantidad de hormigón durante
la fabricación de las probetas y desperdicio en general.
6.2 PROGRAMACIÓN DE PRODUCCIÓN DE PROBETAS CILÍNDRICAS DE HORMIGÓN. La producción de las probetas de hormigón, se realizó en diferentes fechas
para cada una de las condiciones de dosificación, procurando tomar en cuenta
las siguientes consideraciones de tipo práctico:
1. Humedecer todo el equipo que se va a emplear, es decir, concretera,
bandejas, palas, varillas, cono de Abrams, cucharas, etc. con el fin de
evitar pérdidas de agua en la mezcla.
2. En lo posible se debe tratar de fundir en un lugar fresco y bajo techo, para
no tener pérdidas de humedad en el hormigón por efectos de temperatura
o fuertes corrientes de aire.
CAPITULO VI PROBETAS ESTÁNDAR 147
3. Por otra parte el contenido de humedad de los agregados se debe
determinar momentos antes de la fundición sabiendo que las muestras
servirán para este efecto serán tomadas el día anterior, en este caso, los
granulados se deben almacenar en recipientes cubiertos por una capa de
polietileno, a fin de que no permitan cambios de contenido de humedad.
Para trabajos de investigación en laboratorio, estas precauciones deben
cumplirse estrictamente, por cuanto pequeños cambios de las condiciones
iniciales del material pueden llevar a resultados erróneos.
La producción de probetas de hormigón para la procedencia Pifo realizadas en
laboratorio, una vez que fueron determinadas las cantidades en peso de los
componentes del hormigón, en base a las dosificaciones finales, y a las
correspondientes correcciones por; absorción y humedad de los áridos,
además teniendo en cuenta las consideraciones antes señaladas, se procede
de la siguiente manera:
a) El hormigón se lo amasa en una concretera de un saco de cemento, de
manera que se logre homogeneidad en la mezcla. Ya encendido el motor
que pone en funcionamiento al tambor giratorio de la concretera se
procede a verter los componentes del hormigón, los cuales tendrán que
guardar un cierto orden que será: agregado grueso, luego las tres cuartas
partes del agua, para luego colocar el agregado fino y el cemento, para al
final colocar el un cuarto de agua restante. Una vez colocado todos los
materiales que componen el hormigón, se deberá mantener en
funcionamiento la concretera durante un tiempo mínimo de amasado de
cinco minutos, esto se realiza para conseguir una mezcla intima y
homogénea de los distintos componentes, para luego verificar su
consistencia con el ensayo de Asentamiento en el Cono de Abrams,
siguiendo el procedimiento indicado en la Norma ASTM C 143, y con este
valor se determina la trabajabilidad de la mezcla.
El asentamiento para la mezcla será de 8 ± 2 cm.
CAPITULO VI PROBETAS ESTÁNDAR 148
Una vez concluidos estos pasos se procede a fabricar las probetas cilíndricas
de hormigón, basándose en el procedimiento indicado en la Norma ASTM 192
“Práctica para Fabricar y Curar Probetas Cilíndricas de Hormigón en el
Laboratorio”.
Una vez fabricadas las probetas de hormigón, se las coloca en un lugar fresco
para después de un periodo de 24 horas se procede al desencofrado de las
probetas, es decir, retirar el molde metálico con la precaución de no golpear los
cilindros de hormigón, las probetas se deberán identificar claramente para
evitar confusiones en la manipulación de las mismas.
Los moldes serán sometidos a limpieza, ajuste y a un nuevo engrasado para la
reutilización de los mismos.
Figura 6.2 Limpieza de moldes
6.3 ALMACENAMIENTO EN TANQUE DE CURADO Luego del desencofrado las probetas se almacenaran en un tanque o piscina
de curado saturada de agua con cal a una temperatura de 23ºC ± 2ºC que las
cubran totalmente durante un periodo de 28 días, este es el periodo en que el
hormigón llegará a cumplir con los requerimientos de resistencia establecidos
en los diferentes diseños de mezclas.
CAPITULO VI PROBETAS ESTÁNDAR 149
Figura 6.3 Probetas en tanque de Curado
6.4 PROGRAMACIÓN DE ENSAYO DE PROBETAS, VERIFICACIÓN Y PREPARACIÓN DE EQUIPOS PARA MEDIR LAS DEFORMACIONES DEL HORMIGÓN A TRAVÉS DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN A EDADES DE 7 A 28 DÍAS Las probetas estándar que serán ensayadas aplicando el 60% de la carga de
compresión a la rotura, deberán estar preparadas con la pasta capping en sus
extremos, tomadas sus dimensiones de altura y diámetro, y se conservarán en
el tanque de curado hasta antes de su respectivo ensayo, siguiendo los
procedimientos de las Norma ASTM C 39 (VER ANEXO 9).
Respecto a la maquina Universal se puede utilizar cualquier tipo de maquina de
ensayo capaz de imponer una carga a la velocidad constante, de tal manera
que no aparezca otra variable en nuestra investigación. La máquina debe
conformarse a los requisitos de la Práctica E4” Práctica para verificación de la
carga de Maquina de Ensayo” (Sección: Máquina de Ensayo de tipo Velocidad
Constante de Cabezal CRT). La cabeza esférica y los bloques de carga se
sujetaran a la Sección Equipo, del Método de Ensayo C 39.
Para determinar el Módulo Estático de Elasticidad del hormigón, mediante
ensayos de compresión con medidas de deformación, es necesario determinar
las variaciones de deformación longitudinal que sufre el hormigón en intervalos
simultáneos de carga, para dicho efecto se procede de la siguiente manera;
CAPITULO VI PROBETAS ESTÁNDAR 150
para medir las variaciones de deformación por compresión, acoplamos a la
probeta estándar de hormigón un sistema que consta de dos anillos, uno
superior y otro inferior los mismos que se aseguran a la probeta mediante
tornillos sujetándose de punta cónica de manera que el anillo quede lo más
centrado posible, su longitud de medida es de 150 mm.
Figura 6.4 Probeta Cilíndrica de hormigón, provista para determinación de
deformaciones longitudinales.
El anillo inferior permanecerá fijo, mientras que el anillo superior es el que gira
en un pívot o eje conforme se comprime el hormigón. En el un extremo de los
dos anillos se va a colocar un sistema de apoyo mientras que el otro extremo
va acoplado el defórmetro o dial, el mismo que tienen una sensibilidad de
0.0010 mm.
Por efectos de montaje del aparato del dial de deformaciones nos da lecturas
igual al doble de la deformación verdadera de la probeta, lo cual es ventajoso
para mayor sensibilidad de las lecturas. En este ensayo se debe tener la
precaución de retirar el equipo (anillos) antes de la carga de rotura para
precautelar daños en el equipo.
CAPITULO VI PROBETAS ESTÁNDAR 151
ΔLectura: 2Δ
D
Precisión del Defórmetro: 1.0 x 10-3 mm.
CALCULOS:
Deformación Específica:
Como se indico:
Entonces:
Donde:
ε: Deformación Especifica
Δ: Deformación en el eje de la probeta
L: Longitud de medida
L= 150 mm
Entonces:
CAPITULO VI PROBETAS ESTÁNDAR 152
6.5 RESULTADOS-TABULACIONES Las tablas de calculo que posteriormente facilitaran el análisis grafico del
Esfuerzo vs. Deformación Especifica del hormigón para la procedencia Pifo de
las tres resistencias, constan de información inicial básica como es: apreciación
del defórmetro, altura promedio de cada cilindro, diámetro promedio de cada
cilindro y carga máxima de compresión a la rotura, todos estos parámetros
permiten posteriormente calcular el área de cada cilindro y la resistencia
máxima del ensayo.
La carga para los tres ciclos de ensayo a compresión, permiten calcular el
esfuerzo unitario. De acuerdo a las lecturas del defórmetro, en los 3 ciclos de
análisis, determinara la deformación promedio para cada carga, considerando
únicamente los valores de deformación del segundo y tercer ciclo.
La hoja de análisis también resalta el valor de 5 x 10-5 mm/mm de la
deformación unitaria, y el 40% del esfuerzo máximo de compresión a la rotura.
Estos son los valores de referencia para el Cálculo del Módulo Estático de
Elasticidad en Base a la Resistencia a la Compresión que se explicara en el
Capitulo 7.
Las hojas de ensayo de cada una de las probetas experimentadas se
encuentran en el ANEXO 10 del Tomo II de esta investigación.
CAPITULO VII PROPIEDADES MECANICAS DEL HORMIGON 153
CAPÍTULO VII
PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HORMIGÓN
La resistencia a la compresión es una de las propiedades más importantes del
hormigón, principalmente cuando se utiliza con fines estructurales. El hormigón,
en su calidad de constituyente de un elemento estructural, queda sometido a
las tensiones derivadas de las solicitaciones que actúan sobre este. Si
sobrepasa su capacidad resistente se producirán fisuras, primero de origen
local y posteriormente generalizadas, que podrán afectas la seguridad de la
estructura.
Por este motivo, los elementos estructurales deben ser dimensionados de
manera que las tensiones producidas no sobrepasen la capacidad resistente
del material constituyente, lo cual muestra la importancia de conocer esa
característica.
7.1 GRÁFICOS RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN VS. DEFORMACIÓN ESPECÍFICA El análisis grafico de resistencia versus deformación especifica del hormigón
para las procedencia Pifo permite determinar la propiedad mecánica que es
objeto de nuestra investigación; el Módulo Estático de elasticidad. En los
gráficos se detalla claramente dos puntos de la curva, correspondientes al
0.00005 de la deformación específica y el 40% del esfuerzo máximo de
compresión a la rotura. El rango de valores de los esfuerzos (eje y) llega hasta
el 60% del esfuerzo de compresión a la rotura tomando como referencia de los
cilindros testigos.
7.2 MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD Y LÍMITE DE FLUENCIA Para indicar los métodos que existen para el cálculo del Módulo Estático de
Elasticidad, debemos tener en cuenta que, ya obtenido el diagrama esfuerzo
CAPITULO VII PROPIEDADES MECANICAS DEL HORMIGON 154
unitario – deformación específica del hormigón (σ-ε) de un ensayo de
compresión sobre una probeta cilíndrica, podemos trazar tangentes en un
punto de la curva del diagrama, entonces hablaremos de Módulos Tangentes
(Matemáticamente la derivada ). En cambio si trazamos cuerdas o
secantes, hablaremos de Módulos Secantes (Matemáticamente la relación
). Siguiendo el mismo razonamiento podemos utilizar el origen de la curva
para trazar las tangentes o secantes, ó bien utilizar cualquier otro punto de la
curva.
Analíticamente se ha determinado el Módulo Estático de Elasticidad en base al
diagrama Esfuerzo – Deformación Específica.
Figura 7.1 Diagrama Esfuerzo – Deformación Específica
Donde:
εo = deformación correspondiente al máximo esfuerzo, f’c.
εo = deformación última en la rotura.
En este gráfico podemos definir lo siguiente:
ε (cm/cm)
Eci
Ecs
1
1 F’c
0,85 F’c
σ (Kg / cm2)
εo εu
CAPITULO VII PROPIEDADES MECANICAS DEL HORMIGON 155
1. La tangente a la curva en el origen se denomina Módulo Inicial Tangente de Elasticidad (Eci) expresado en MPa.
2. Una secante trazada desde el origen hasta el punto de curva para el cual
fc = 0,45 f’c, se denomina Módulo Secante de Elasticidad (Ecs) expresado en MPa.
3. Para hormigones de alta resistencia, Eci y Ecs difieren ampliamente a
comparación con hormigones de baja resistencia es donde no hay
diferencia entre la tangente y secante.
Nuestro estudio se basa en la determinación del Módulo Estático de Elasticidad
del Hormigón, lo realizamos según la Norma ASTM C 469-94, que consiste en
la obtención de la pendiente a la cuerda del gráfico Esfuerzo – Deformación
Específica, según se explica en el gráfico siguiente:
Curva Esfuerzo vs Deformación Específica
Cuerda
0,00005
σ2
σ1
ε (mm/mm)
σ (MPa)
Figura 7.2 Método de la cuerda del Gráfico Esfuerzo – Deformación Específica.
00005,02
12
−−
=ξ
σσE
ε2
CAPITULO VII PROPIEDADES MECANICAS DEL HORMIGON 156
Donde:
E = Módulo de elasticidad cuerda (MPa).
σ2 = Esfuerzo correspondiente al 40 % de la carga de rotura.
σ1 = Esfuerzo correspondiente a una deformación longitudinal. ε1 de 5
millonésimos (MPa).
ε2 = Deformación longitudinal producida por el esfuerzo σ2.
A continuación presentamos un resumen de los cilindros ensayados con su
identificación, resistencia y módulo estático de elasticidad obtenida:
CAPITULO VII PROPIEDADES MECANICAS DEL HORMIGON 157
CAPITULO VII PROPIEDADES MECANICAS DEL HORMIGON 163
7.3 CÁLCULO DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD DEL HORMIGÓN EN BASE DEL ACI, DE LOS COMITÉS 318 Y 363 7.3.1 Cálculo del Módulo Estático de Elasticidad del hormigón según el Comité 318 A.C.I. En el capitulo 8, del Comité 318 del ACI para el cálculo del Módulo Estático de
Elasticidad, expresa en el numeral 8.5.1, lo siguiente:
“El Módulo de elasticidad Ec para el hormigón puede tomarse como
), en MPa, para valores de wc comprendidos entre 1500 y 2500
Kg/m3. Para hormigones de masa normal, Ec puede considerarse como
( (MPa)).”
En base a la ecuación Ec= (MPa), procedemos a calcular el Módulo
Estático de Elasticidad, tomando en cuenta que la variables es f’c, este dato
corresponde a los valores calculados tanto para resistencia promedio como
para resistencia características.
7.3.2 Cálculo del Módulo Estático de Elasticidad del hormigón según el Comité 363 A.C.I. El código del ACI en el Capitulo 5 pagina 23, del Comité 363 expresa que el
módulo estático de elasticidad podría ser calculado con la siguiente expresión:
Para 21 MPa < f’c < 83 MPa
Esta ultima consideración corresponde a una ecuación empírica propuesta por
los siguientes autores: Russell; Sausier y Pfeiffer, razón por la cual no se la
considera como una norma estrictamente propuesta por el comité 363, sino
más bien como un parámetro de comparación con lo referente a la expresión
citada por el comité 318.
CAPITULO VII PROPIEDADES MECANICAS DEL HORMIGON 164
Procedencia Pifo con Cemento Holcim ACI 318 ACI 363
MÓDULOS DE ELASTICIDAD Y CURVAS DE ESFUERZO DEFORMACIÓN, EN BASE A LA
COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN A 21, 28, 35 MPA
PREVIA A LA OBTENCIÓN DE TÍTULO DE:
INGENIERO CIVIL
ELABORADO POR:
SOFÍA ELIZABETH HERRERÍA CISNEROS FAUSTO MARCELO VILLEGAS DÁVILA
TOMO II
Sangolquí, febrero del 2008
ANEXOS 182
ANEXOS
ANEXO 1
CODIGO ECUATORIANO DE LA CONSTRUCCION Capitulo 2. Definiciones
Resistencia del Hormigón a la compresión (f’c) Resistencia a la compresión especificada del hormigón, en kilogramos por
centímetro cuadrado (kg / cm2), véase sección 4.3. Siempre que esta cantidad
esté bajo el signo de un radical, solo se debe hallar la raíz cuadrada del valor
numérico y el resultado estará en kilogramos por centímetro cuadrado /Kg /
cm2)
Sección 4.3; Evaluación y aceptación del Hormigón 4.3.1 Las muestras para los ensayos de resistencia de cada clase de hormigón
deben tomarse no menos de una vez por día ni menos de una vez por cada
120 m3 de hormigón o por cada 450 m2 de superficie fundida. Las muestras
para los ensayos de resistencia deben tomarse de acuerdo con el “Método de
muestreo de hormigón fresco” (ASTM C 172). Los cilindros para los ensayos de
aceptación deben moldearse y curarse en el laboratorio de acuerdo con el
“Método de fabricación y curado en obra de probetas de hormigón para los
ensayos de compresión y flexión” (ASTM C 31) y ensayarse de acuerdo con el
“Método de Ensayo para determinar la resistencia a la compresión en probetas
cilíndricas de hormigón” (ASTM C 39). Cada resultado de ensayo de resistencia
a los 28 días o a una edad menor especificada.
4.3.2 Cuando la frecuencia de los ensayos en la Sección 4.3.1 sea de menos
de cinco para una clase de hormigón dada, los ensayos deben hacerse de por
lo menos 5 mezclas, seleccionadas al azar o de cada mezcla si se esta usando
menos de cinco.
ANEXOS 183
Cuando la cantidad total de una clase de hormigón es menor de 20 m3, los
ensayos de resistencia pueden suprimirse a juicio del Inspector Autorizado de
las Construcciones si existe una evidencia adecuada de que la resistencia es
satisfactoria.
4.3.3 El nivel de resistencia del hormigón se considera satisfactorio si los
promedios de todos los conjuntos de tres resultados consecutivos de ensayos
de resistencia igualan o exceden el valor de f´c requerido y ningún resultado
individual del ensayo de resistencia es menor que el valor de f´c requerido en
más de 35 Kg / cm2.
4.3.4 El Inspector Autorizado de las Construcciones puede solicitar ensayos de
resistencia de probetas curadas bajo condiciones de obra, de acuerdo con la
sección /.4 del “Método para la fabricación y curado en obra de probetas de
hormigón para los ensayos de flexión y compresión” (ASTM C 31), a fin de
comprobar la adecuación del curado y la protección del hormigón en la
estructura. Tales probetas deben ser moldeadas al mismo tiempo y de las
mismas muestras que las probetas de ensayo curadas en el laboratorio para la
aceptación del hormigón. Si la resistencia de los cilindros curados en obra a la
edad de ensayo especificada para medir f’c es menor del 85 % de la de los
cilindros compañeros curados en laboratorio, deben mejorarse los
procedimientos de protección y curado del hormigón. Si las resistencias de los
cilindros curados en el laboratorio son apreciablemente mayores que f’c, las
resistencias de los cilindros curados en obra no necesitan exceder de f’c en
mas de 35 kg / cm2, aún cuando no se cumpla el criterio del 85 %.
4.3.5 Si los ensayos individuales de probetas curadas en el laboratorio
producen resistencias de más de 35 kg / cm2 por debajo de f’c o si los ensayos
de los cilindros curados en obra indican deficiencias en la protección y curado,
deben tomarse medidas para asegurar que la capacidad de carga de la
estructura no esté en peligro. Si se confirma que le hormigón es de baja
resistencia y los cálculos indican que la capacidad de carga se ha reducido
significativamente, se puede requerir el ensayo de núcleos extraídos en la zona
ANEXOS 184
en duda, de acuerdo con el “Método de obtención y ensayo de naceos
extraídos con broca y vigas aserradas de hormigón” (ASTM C 42). Deben
tomarse tres núcleos por cada resultado de ensayo de cilindros que esté por
debajo de f’c en más de 35 Kg / cm2. Si el hormigón de la estructura va a estar
seco durante las condiciones de servicio, los núcleos deben secarse al aire
libre (temperatura entre 15 y 30 º C), humedad relativa menor del 60 %)
durante 7días antes del ensayo y deben ensayarse secos.
Si el hormigón de la estructura va a estar más que suficientemente húmedo
durante las condiciones de servicio, los núcleos deben sumergirse en agua por
lo menos durante 48 horas y ensayarse húmedos.
4.3.5.1 El hormigón de la zona representado por los ensayos de los núcleos,
reconsidera estructuralmente adecuado si el promedio de las resistencias de os
núcleos es por lo menos igual al 85 % de f´c y ningún núcleo tiene una
resistencia menor del 75 % de f´c. Para comprobar la precisión del ensayo, se
pueden volver a ensayar los lugares que representan las resistencias dudosas
de los núcleos. Si estos criterios de aceptación de resistencia no se cumplen
mediante los ensayos de los núcleos, y si las condiciones estructurales
permanecen en duda, la autoridad responsable puede ordenar que se hagan
ensayos de carga como se expone en el capítulo 20 para la parte dudosa de la
estructura, o tomar otra decisión adecuada a las circunstancias.
ANEXOS 185
ANEXO 2
ANEXOS 186
ANEXOS 187
ANEXOS 188
ANEXOS 189
ANEXOS 190
ANEXOS 191
ANEXOS 192
ANEXOS 193
ANEXOS 194
ANEXOS 195
ANEXOS 196
ANEXOS 197
ANEXOS 198
ANEXOS 199
ANEXOS 200
ANEXO 3 NORMA ASTM C – 40 Método para determinar el Contenido aproximado de materia orgánica en Granulados Finos.
Esta norma tiene por objeto establecer el método para determinar en forma
aproximada, el contenido de materia orgánica en arenas usadas en la
preparación de morteros u hormigones.
Aparatos.
Frascos.- deben ser de vidrio incoloro, de unos 350 cm3, con tapas.
Reactivos. Solución de hidróxido de sodio.- (3 %). Se disuelve 3 partes en masas de
Hidróxido de Sodio en 97 partes de agua destilada.
Solución Normal de Referencia.- Se disuelve bicromato de potasio (K2Cr2O2) en
ácido sulfúrico concentrado (densidad 1,84 g / cm3), en la relación de 0,250 g
de bicromato de potasio por cada 100 cm3 de ácido sulfúrico concentrado.
Preparación de la muestra.- De la muestra enviada para el ensayo se toman
unos 500 g por el método de cuarteo manual o mecánico.
Procedimiento. Se coloca arena en el frasco hasta completar su volumen de aproximadamente
130 cm3.
Se añade la solución de hidróxido de sodio hasta que el volumen total de la
arena y el líquido después de agitado, sea igual a 200 cm3 aproximadamente.
Se tapa el frasco, se agita vigorosamente y se deja reposar por 24 horas.
ANEXOS 201
Determinación del Color.
Método Preferido.
Al final del período de 24 horas de reposo, se llena un frasco con la solución
normal de referencia, la cual debe haber sido preparada dentro de las dos
horas anteriores a la comparación, hasta completar un volumen aproximado de
75 cm3 y se compara su color con el del líquido que sobrenada en la solución
que contiene la arena. La comparación de colores se hace poniendo juntos el
frasco que contiene la muestra y e que contiene la solución normal de
referencia y mirando a través de ellos contra un fondo claro. Se nota si el color
de la solución que sobrenada es o no, más claro que el color de comparación.
Interpretación de los Resultados Se considera que la arena contiene componentes posiblemente orgánicos
perjudiciales, si el color del líquido que sobrenada por encima de la muestra de
ensayo, es más oscuro que el color normal de referencia.
ANEXOS 202
FIGURA COLOR PROPIEDADES
Arena de muy buena calidad por no contener 1 Blanco claro a transparente
materia orgánica, limos o arcillas
Arena con poca presencia de materia orgánica 2 Amarillo pálido
limos o arcillas. Se considera de buena calidad
Contiene materia orgánica en altas cantidades
3 Amarillo encendido Puede usarse en hormigones de baja
resistencia
Contiene materia orgánica en concentraciones 4 Café
muy elevadas. Se considera de mala calidad
ANEXOS 203
ANEXO 4 ANÁLISIS DE GRANULOMETRÍA La granulometría es la distribución de los tamaños de las partículas de un
agregado tal como se determina por análisis de tamices (norma ASTM C 136).
El tamaño de partícula del agregado se determina por medio de tamices de
malla de alambre de aberturas cuadradas. Los siete tamices estándar ASTM C
33 para agregado fino tiene aberturas que varían desde la malla No. 100 (150
micras) hasta 9,52 mm.
Los números de tamaño (tamaños de granulometría), para el agregado grueso
se aplican a las cantidades de agregado (en peso), en porcentajes que pasan a
través de un arreglo de mallas.
La granulometría y el tamaño máximo de agregado afectan las proporciones
relativas de los agregados, así como los requisitos de agua y cemento, la
trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía, porosidad, contracción y
durabilidad del concreto.
Granulometría de los Agregados Gruesos. El tamaño máximo del agregado grueso que se utiliza en el concreto tiene su
fundamento en la economía. Comúnmente se necesita mas agua y cemento
para agregados de tamaño pequeño que para tamaños mayores, para
revenimiento de aproximadamente 7,5 cm para un amplio rango de tamaños de
agregado grueso.
El número de tamaño de la granulometría (o tamaño de la granulometría). El
número de tamaño se aplica a la cantidad colectiva de agregado que pasa a
través de varias mallas.
El tamaño máximo nominal de un agregado, es el menor tamaño de la malla
por el cual debe pasar la mayor parte del agregado. La malla de tamaño
máximo nominal, puede retener de 5 % a 15 % del agregado dependiendo del
ANEXOS 204
número de tamaño. Por ejemplo, el agregado de número de tamaño 67 tiene
un tamaño máximo de 25 mm y un tamaño máximo nominal de 19 mm. De
noventa a cien por ciento de este agregado debe pasar la malla de 10 mm y
todas sus partículas deberán pasar la malla 25 mm.
Por lo común el tamaño máximo de las partículas de agregado no debe pasar:
1. Un quinto de la dimensión más pequeña del miembro de concreto.
2. Tres cuartos del espaciamiento libre entre barras de refuerzo.
3. Un tercio del peralte de las losas.
ANEXOS 205
ANEXO 5 GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS FINOS. Depende del tipo de trabajo, de la riqueza de la mezcla, y el tamaño máximo
del agregado grueso. En mezclas mas pobres, o cuando se emplean
agregados gruesos de tamaño pequeño, la granulometría que más se
aproxime al porcentaje máximo que pasa por cada criba resulta lo más
conveniente para lograr una buena trabajabilidad. En general, si la relación
agua – cemento se mantiene constante y la relación de agregado fino a grueso
se elige correctamente, se puede hacer uso de un amplio rango de
granulometría sin tener un efecto apreciable en la resistencia.
Entre más uniforme sea la granulometría, mayor será la economía.
Estas especificaciones permiten que los porcentajes mínimos (en peso) del
material que pasa por las mallas de 0,30 mm (No 50) y de 15 mm (No. 100)
sean reducidos a 15 % y 0 % respectivamente, siempre y cuando:
1. El agregado que se emplee en un concreto contenga más de 296 Kg de
cemento por metro cúbico cuando el concreto no tenga inclusión de aire.
2. Que el módulo de finura no sea inferior a 2,3 ni superior a 3,1, el
agregado fino se deberá rechazar a menos de que se hagan los ajustes
adecuados en las proporciones al agregado fino y grueso.
Las cantidades de agregado fino que pasan las mallas de 0,30 mm ( No. 50) y
de 1,15 mm ( No. 100), afectan la trabajabilidad, la textura superficial y el
sangrado del concreto.
El módulo de Finura (FM) del agregado grueso o del agregado fino se obtiene,
conforme a la norma ASTM C 136, sumando los porcentajes acumulados en
peso de los agregados retenidos en una serie especificada de mallas y
dividiendo la suma entre 100.
ANEXOS 206
El módulo de finura es un índice de la finura del agregado, entre mayor sea el
módulo de finura, más grueso será el agregado.
El módulo de finura del agregado fino es útil para estimar las proporciones de
los agregados finos y gruesos en las mezclas de concreto.
ANEXOS 207
ANEXO 6 NORMA ASTM C 127 Método para determinar el Peso Específico y la capacidad de absorción de los granulados gruesos. Esta norma tiene por objeto establecer el método para determinar el peso
específico y la absorción del granulado grueso.
Peso Específico.- Relación entre el peso en el aire de la parte sólida (sin incluir
los vacíos naturales) del agregado seco y el peso del mismo volumen de agua
destilada, libre de gas e igual temperatura.
Peso Unitario del Granulado Grueso.- Relación entre el peso, en el aire, del
volumen formado por las partículas del granulado incluyendo sus poros
naturales y el peso de igual volumen de agua destilada, libre de gas a la misma
temperatura.
Peso Unitario del Granulado Saturado y de Superficie Seca.- Relación entre el
peso en el aire, del volumen formado por las partículas del granulado con sus
poros saturados de agua, y el peso de igual volumen de agua destilada, libre
de gas a la misma temperatura.
Absorción.- Cantidad de agua absorbida por el agregado después de ser
sumergido 24 horas en ésta, expresado como un porcentaje del peso seco.
Preparación de la muestra Se toman aproximadamente 5000 g del granulado por el método de cuarteo y
se desecha el material que pasa por el tamiz de 4,76 mm.
Procedimiento Se lavan cuidadosamente los componentes de la muestra para eliminar el
polvo o material adheridos a sus superficies y se sumergen en agua durante 24
ANEXOS 208
horas. Luego se saca la muestra del recipiente de inmersión y se envuelve en
una toalla hasta que sean eliminadas las películas visibles de agua en las
superficies de los componentes de la muestra teniendo en cuenta que los
componentes grandes deben secarse individualmente. Durante el secado debe
evitarse la evaporación. En estas condiciones, saturada y seca
superficialmente, se pesa la muestra con una aproximación de 1,0 g.
Después de pesar, se coloca la muestra en estado da saturación interna y seca
superficialmente en la canasta de alambre y se determina su peso sumergido
en agua a una temperatura de 20º a 25º C.
Después se introduce la muestra en una estufa a una temperatura entre 100 y
110ºC hasta que su peso sea constante. Se deja enfriar hasta la temperatura
del medio ambiente a 20º - 25º C y se determina su peso.
Expresión de los Resultados G = Peso en gramos de la muestra seca.
Gs= Peso en gramos de la muestra saturada interiormente y seca
superficialmente.
Gi= Peso en gramos de la muestra sumergida en agua.
Peso Específico.- Se determina por la siguiente relación:
ic GG
GP−
=
Peso Unitario del Granulado seco.- Se determina por la siguiente relación:
ism GG
GP−
=
Peso Unitario del Granulado Saturado Interiormente y de Superficie Seca.- Se
determina por la siguiente relación:
ANEXOS 209
is
ss GG
GP
−=
Absorción.- Se determina por la siguiente relación:
100*%G
GGAbsorciónde s −=
NORMA ASTM C 128 Método para determinar El Peso Específico y la capacidad de Absorción de los Granulados Finos. Esta norma tiene por objeto establecer el método para determinar el peso
específico y la absorción del granulado fino.
Peso Específico.- Es el peso de la unidad de volumen granulado.
Peso Específico Aparente Seco.- Es la relación entre el peso en el aire del
granulado seco y el volumen de las partículas incluyendo sus poros naturales.
Peso Específico Aparente Saturado.- Es la relación entre el peso en el aire del
granulado saturado y seco superficialmente y el volumen de las partículas
incluyendo sus poros naturales.
Absorción.- Es la cantidad de agua absorbida por el granulado después de ser
sumergido 24 horas en esta, expresada como un porcentaje del peso seco.
Procedimiento La muestra obtenida por cuarteo se sumerge totalmente en un recipiente con
agua durante 24 horas; se extiende la muestra sobre una superficie no
absorbente se expone una corriente suave de aire caliente y se agita con
frecuencia para conseguir un secado biforme. La operación se da por
terminada cuando están sueltos los agregados finos. Se coloca la muestra en
ANEXOS 210
el molde cónico, se deja caer libremente el pisón sobre la superficie de esta
desde una altura aproximadamente 1 cm durante 25 veces, se alisa la
superficie de la muestra y se alza el molde verticalmente sin girarlo. Si existe
humedad libre el cono conserva su forma. Se repite el ensayo a intervalos
frecuentes, hasta que el cono formado por la muestra se derrumbe
parcialmente al separar el molde. Esto indica que se ha alcanzado una
condición de saturado con superficie seca.
Se introducen 500 g de la muestra preparada en la probeta (picnómetro
calibrado), y se llena ésta con agua a 20º C hasta cerca de 500 cm3; luego se
girar la probeta hasta eliminar las burbujas de aire. Se coloca la probeta en
baño maría a 20º C y se mantiene en él aproximadamente una hora; luego se
llena con agua a la misma temperatura hasta 500 cm3. Se pesa el conjunto
(probeta, arena y agua) y se determina por diferencia el peso del agua añadida,
con aproximación de 0,1 g. La cantidad de agua para llenar la probeta se
puede determinar volumétricamente por medio de una bureta que permita
apreciar hasta 0,1 cm3.
Se retira la muestra de la probeta y se deseca a 100 – 110º C hasta que su
peso sea constante; se enfría a temperatura ambiente en un desecador y se
pesan.
Cálculos
G= Peso de la muestra seca, en gramos.
Ga= Peso o volumen de agua añadida a la muestra para completar el volumen
de la probeta expresado en gr o en cm3 según el caso.
V= Volumen de la probeta en cm3.
Peso Específico.- Se determina por la siguiente ecuación:
)500()( GGVGP
ac −−−=
ANEXOS 211
Peso Unitario Seco.- Se determina por la siguiente ecuación:
am GV
GP−
=
Peso Unitario del Granulado Saturado y Superficie Seca.- Se determina por la
siguiente relación:
as GV
P−
=500
Absorción.- Se determina por la siguiente relación:
100*500%G
GAbsorciónde −=
ANEXOS 212
ANEXO 7 NORMA ASTM C 29 Método Estándar para determinar La Densidad Aparente (Peso Unitario) de los Granulados. Esta norma tiene por objeto establecer método para determinar la densidad
aparente (peso unitario) de los granulados.
Aparatos. Aforador.- Este elemento es un cilindro metálico de masa y volumen conocidos.
Varilla Compactadora.- Debe ser de acero, cilíndrica, de 16 mm de diámetro,
con una longitud de unos 600 mm. Un extremo debe ser semiesférico y de 28
mm de radio.
Densidad Aparente Compactada. Método Apisonado.- Para granulados de tamaño nominal menor o igual a 50,8
mm. Se llena el aforador con el granulado en 3 capas procurando colocar cada
vez aproximadamente la tercera parte del contenido.
Cada una de las capas se empareja con la mano y se apisona con 25 golpes
de barra distribuidos uniformemente en cada capa. Al apisonar la primera capa
debe cuidarse que la barra no golpee el fondo del aforador; al apisonar las
superiores se aplica a la barra solo la fuerza necesaria para que atraviese la
respectiva capa.
Una vez colmado el aforador se enrasa la superficie con la barra, usándola
como regla y se determina el peso del aforador lleno, en Kg.
Densidad Aparente Suelta Se llena el aforador por medio de una pala o cuchara de modo que el
granulado se descargue de una altura no mayor de 50 mm por encima del
ANEXOS 213
borde hasta colmarlo. Se debe tener cuidado de que no se segreguen las
partículas de las cuales se compone la muestra.
Se enrasa la superficie del granulado con una regla o con la mano de modo
que las partes salientes se compensen con las depresiones en relación al plano
de enrase y se determina el peso en Kg del aforador lleno. La densidad
Aparente es el producto del peso de l muestra por el inverso del volumen del
aforador.
ANEXOS 214
ANEXO 8
NORMA ASTM C-131 Método Estándar de Ensayo para Determinar la RESISTENCIA A LA DEGRADACIÓN DE GRANULADO GRUESO POR ABRASIÓN E IMPACTO EN LA MAQUINA DE LOS ÁNGELES Esta norma tiene por objeto establecer el método de ensayo para determinar la
resistencia al desgaste de granulados gruesos hasta de 38.1 mm utilizando la
máquina de Los Ángeles.
La carga abrasiva que consiste en esferas de fundición o de acero de unos 48
mm de diámetro y entre 390 y 445 gr. de peso. La cantidad de esferas depende
del peso y la graduación del material. A continuación se muestran las tablas 1 y
2 donde se explica la graduación del material para el ensayo y el número de
esferas que se usarán respectivamente
TABLA 1.- Graduación de Muestras de Ensayos PESO DE LOS TAMAÑOS INDICADOS (gr.) TAMAÑOS DE TAMIZ
(Aberturas Cuadradas) GRADUACION
PASA
mm (pulg)
RETENIDO EN
mm (pulg) A B C D
37,7 (1 ½’)
26,5 (1’)
19 (3/4’)
13,2 (1/2’)
9,5 (3/8’)
6,7 (1/4’)
4,75 (N° 4)
26,5 (1’)
19 (3/4’)
13,2 (1/2’)
9,5 (3/8’)
6,7 (1/4’)
4,75 (N° 4)
2,36 (N° 8)
1250 ± 25
1250 ± 25
1250 ± 10
1250 ± 10
2500 ± 10
2500 ± 10
2500 ± 10
2500 ± 10
5000 ± 10
TOTAL 5000 ± 10 5000 ± 10 5000 ± 10 5000 ± 10
ANEXOS 215
TABLA 2.- Graduación y Numero de esferas
GRADACIÓN NUMERO DE ESFERAS PESO DE LA CARGA (gr).
A
B
C
D
12
11
8
6
5000 ± 25
4584 ± 25
3330 ± 20
2500 ± 15
La muestra destinada al ensayo se obtiene separando por tamizado las
distintas fracciones de granulado.
Se lava separadamente cada una de las fracciones y luego se introduce en el
horno de secado a una temperatura entre 105° y 110°C, hasta que su peso sea
constante.
Se mezclan las fracciones, eligiendo en la tabla 1 el tipo que más se a cerque
usado en la obra, hasta completar unos 5000 gr. de muestra.
Procedimiento: Se pesan unos 5000 gr. de muestra seca, con una aproximación de 1 gr. y se
colocan junto con la carga abrasiva dentro del cilindro, se hace girar este con
una velocidad entre 30 y 33 r.p.m., hasta completar 500 vueltas. La velocidad
angular debe ser constante.
Se retira el material del cilindro y se hace pasar por el tamiz 1.68 mm el
material retenido en el tamiz 1.68 mm debe ser lavado, secado en la estufa a
una temperatura comprendida entre 105° y 110°C y pesado con una
aproximación de 1 gr.
Con el propósito de obtener un dato sobre la uniformidad del material ensayado
conviene determinar el desgaste a las 100 vueltas, con otra muestra del mismo
material. Para material de dureza uniforme, la relación del desgaste a las 100
vueltas y el desgaste a las 50 no debe exceder de 0.20.
ANEXOS 216
ANEXO 9 ASTM C 469 – 94 METODO ESTANDAR DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL MODULO DE ELASTICIDAD ESTATICO Y LA RELACION DE POISSON DEL HORMIGON EN COMPRESION. 1.- Alcance.- 1.1 Este método de ensayo cubre la determinación de: 1) Módulo de elasticidad
cuerda (de Young) y 2) La Relación de Poisson de cilindros de hormigón
moldeados y núcleos de hormigón perforados con diamante, cuando se
encuentran bajo esfuerzo de compresión longitudinal. El módulo de elasticidad
cuerda y la relación de Poisson están definidos en l terminología E8.
2.- Documentos de Referencia.- 2.1 Normas de la ASTM:
- C 31 Práctica para fabricar y curar especímenes de hormigón para ensayo
en el campo.
- C 39 Método de ensayo para determinar la Resistencia a la Compresión de
especímenes Cilíndricos de Hormigón.
- C 42 Método de Ensayo para obtener y ensayar corazones perforados y
vigas aserradas de hormigón.
- C 174 Método de ensayo para medir la longitud de núcleos de Hormigón
perforados.
- C 192 Método práctica para fabricar y curar, en el laboratorio muestras de
hormigón para ensayo.
- C 617 Práctica para coronar especímenes cilíndricos de Hormigón.
- E 4 Práctica para verificación de la carga de máquinas de ensayo.
- E 6 Terminología relacionada con métodos de ensayo mecánico.
- E 83 Práctica para verificación y clasificación de Extensómetros.
- E 177 Práctica para uso de los términos precisión y desviación en los
métodos de Ensayo ASTM.
ANEXOS 217
3.- Significado y uso.- 3.1 Este método de ensayo proporciona un valor de la relación esfuerzo –
deformación y una relación de la deformación transversal a la deformación
longitudinal para hormigón duro a cualquier edad y condiciones que puedan
haberse designado.
3.2 Los valores del módulo de elasticidad y la relación de Poisson, aplicables
dentro del rango de esfuerzos de trabajo acostumbrados (0 a 40 % de la
resistencia última del hormigón) pueden ser utilizados en el dimensionamiento
de miembros estructurales reforzados y no reforzados, estableciendo la
cantidad de refuerzo y computando el esfuerzo para las deformaciones
observadas.
3.3 Los valores de módulo de elasticidad obtenidos, usualmente serán
menores que el módulo derivado bajo aplicaciones de cargas rápidas 8 del tipo
dinámicas o sísmicas por ejemplo), y usualmente serán mayores que los
valores bajo aplicaciones de carga lenta o de duración extendida de la carga,
siendo las otras condiciones de ensayo las mismas.
4.- Equipo.- 4.1 Máquina de ensayo.- se puede utilizar cualquier tipo de máquina de
ensayo capaz de imponer una carga a la velocidad y de la magnitud prescritas
en 6.4. La máquina debe conformarse a los requisitos de la Práctica E 4
(Sección: Máquinas de Ensayo de tipo Velocidad constante de cabezal CRT).
La Cabeza esférica y los bloques de cargas se sujetarán a la Sección Equipo,
del Método de Ensayo C 39.
ANEXOS 218
Figura 9.1 Máquina de ensayo
4.2 Compresómetro.- para determinar el módulo de elasticidad se proveerá
de un aparato sensible adherido o no (ver la Nota 1) para medir con una
aproximación de 5 millonésimas la deformación promedio de dos líneas de
medición diametralmente opuestas, ambas paralelas al eje y ambas centradas
a alrededor de la mitad de la altura del espécimen. La longitud efectiva de cada
línea de medida no será menor de tres veces el tamaño máximo del granulado
del hormigón ni más los dos tercios de la altura del espécimen; la longitud
efectiva de la línea de medida es la mitad de la altura del espécimen. Los
puntos de calibración pueden ser embebidos dentro, o pegados al espécimen y
las deformaciones de las dos líneas se deben leer independientemente; o un
compresómetro (tal como el que se muestra en la figura 9.5) para mantener
una distancia constante entre los dos anillos. En el punto opuesto sobre la
circunferencia del anillo giratorio, el cambio en la distancia entre los dos anillos
(esto es la lectura del calibrador), es igual a la suma del desplazamiento debido
a la deformación del espécimen y el desplazamiento debido a la rotación del
anillo alrededor de la varilla pivote (vea la figura 9.3)
ANEXOS 219
Figura 9.2 Probeta con equipo para determinar deformaciones longitudinales
ΔLectura: 2Δ
D
Figura 9.3Diagrama de los desplazamientos
4.2.1 La deformación puede ser medida por un dial de cuadrantes utilizado
directamente o con un sistema multiplicador de palanca, por un medidor de
deformaciones de alambre (strain gage) o por un transformador diferencial
variable lineal. Si la distancia de la barra pivote y del medidor de deformaciones
hasta el plano vertical que pasa a través de los puntos de soporte del anillo
giratorio son iguales, la deformación del espécimen es igual a la mitad de la
lectura del defórmetro de cuadrantes. Si estas distancias no son iguales, la
deformación será calculada como sigue:
d = ger / (Cr / Cg)
ANEXOS 220
Donde:
d = deformación total del espécimen a través de la longitud efectiva del
calibrador (μm).
g = lectura del defórmetro (μm).
er = distancia perpendicular, medida en milímetros con una aproximación de
0,254 mm desde la barra pivote hasta el plano vertical que pasa a través de los
dos puntos de soporte del anillo giratorio.
Cr= distancia perpendicular, medida en milímetros con una aproximación de
0,254 mm desde el defórmetro hasta el plano vertical que pasa a través de los
dos puntos de soporte del anillo giratorio.
Procedimientos para calibrar los aparatos para medir deformaciones están dados en la Práctica E 83.
Nota 1.- A pesar de que los calibradores de deformación (strain gages)
adheridos son satisfactorios sobre muestras secas, puede resultar difícil, si no
imposible, montarlos sobre muestras curadas húmedas continuamente hasta el
ensayo.
4.3 Extensómetro.- Si se desea obtener la relación de poisson las
deformaciones transversales deben determinarse (1) por un extensómetro no
pegado, capaz de medir con una aproximación de 0,635 μm, los cambios en el
diámetro a la mitad de la altura del espécimen o (2) por medio de dos strain
gages adheridos (nota 1) montados en forma circular en puntos opuestos
diametralmente a la mitad de la altura de la muestra y capaces de medir la
deformación circular con una aproximación de 5 millonésimos. Un aparato no
pegado conveniente es una combinación de compresómetro y extensómetro.
Este aparato deberá contener un tercer anillo (compuesto de dos segmentos
iguales) localizado a medio camino entre los dos anillos del compresómetro y
sujeto al espécimen en dos puntos diametralmente opuestos.
ANEXOS 221
A media distancia entre estos puntos se utilizará una varilla pivote corta,
adyacente a la varilla pivote larga para mantener una distancia constante entre
los anillos intermedio e inferior. El anillo intermedio estará articulado en el punto
del pivote para permitir la rotación de los dos segmentos del anillo en el plano
horizontal. En el punto opuesto sobre la circunferencia, los dos segmentos
estarán conectados a través de un dial de cuadrantes u otro aparato medidor
capaz de medir la deformación transversal con una aproximación de 1,27 μm.
Si la distancia de la articulación y el defórmetro desde el plano vertical que
pasa a través de los puntos de soporte del anillo intermedio son iguales, la
deformación transversal del diámetro de la muestra es igual a la mitad de la
lectura del defórmetro. Si estas distancias no son iguales, la deformación
transversal del diámetro de la muestra es igual a la mitad de la lectura del
defórmetro. Si estas distancias no son iguales, la deformación transversal del
diámetro de la muestra puede ser calculada de acuerdo con la ecuación 2:
d’= g’ e’h / (C’h / C’g)
Donde:
d’ = deformación transversal del diámetro de la muestra, μm.
C’ = lectura del defórmetro transversal, μm.
e’h = distancia perpendicular, medida en milímetros con una aproximación de
0,254 mm desde la bisagra hasta el plano vertical que pasa a través de los
puntos de soporte del anillo intermedio.
e’g = distancia perpendicular, medida en milímetros con una aproximación de
0,254 mm desde el defórmetro hasta el plano vertical que pasa a través de los
puntos de soporte del anillo intermedio.
ANEXOS 222
4.4 Balanza, precisa hasta 0,045 Kg se proveerá si es necesario.
Figura 9.4 Balanza digital
5 Muestra de Ensayo.-
5.1 Muestras Moldeadas Cilíndricas.- Los cilindros para ensayo serán
moldeados de acuerdo con los requisitos para muestras de ensayo para
compresión de la práctica C 31.
Los especímenes deberán sujetarse a las condiciones de curado especificadas
y ensayados a la edad para la cual se desea la información de elasticidad. Las
muestras serán ensayadas dentro e una hora después de haber sido retiradas
del curado o cámara de humedad. Las muestras para ensayo que se retiran de
la cámara de humedad deberán mantenerse húmedas cubriéndolas con una
tela mojada durante el intervalo entre la remoción y el ensayo.
5.2 Núcleos perforados con taladro.- Los núcleos cumplirán los requisitos para
perforación y condiciones de humedad aplicables para especímenes de
resistencia a la compresión del método de ensayo C 42 excepto que solo se
utilizarán los núcleos perforados con diamante que tengan una relación longitud
– diámetro mayor que 1,5. Los requisito relativos a almacenamiento y a
ANEXOS 223
condiciones ambientales inmediatamente previas al ensayo serán las mismas
que las de los especímenes moldeados cilíndricos. Los extremos de las
muestras de ensayo serán perpendiculares al eje (+/- 0,5) y planos (dentro de
0,508 mm). Si la muestra, según ha sido colada no reúne los requisitos de
superficie plana, esta se conseguirá coronando la muestra de acuerdo con la
práctica C617, rellenándola o por esmerilado.
5.3 Los resaltes de los agregados que ocurren en los extremos de las muestras
pueden ser reparados a condición de que el área total de resaltes no exceda
del 10 % o del área del espécimen y las reparaciones sean hechas antes de
completar el coronado o esmerilado (ver nota 2). La fisura se considerará que
está dentro de las tolerancias cuando un calibrador de 0,05 mm no pueda
pasar entre la superficie de la muestra y una regla recta sostenida contra la
superficie.
Nota 2.- las reparaciones pueden ser realizadas pegando, con resina epódica,
las partículas desprendidas de nuevo en su lugar, o llenando los huecos con
material de coronación y dejando el tiempo adecuado para que se endurezca.
5.4 El diámetro de la muestra de ensayo deberá medirse con calibrador con
una aproximación de 0,25 mm promediando dos diámetros medidos a ángulo
recto entre ellos, cerca del centro de la longitud de la muestra.
Este diámetro promedio será utilizado para calcular el área de la sección
transversal. La longitud del espécimen moldeado, incluyendo las coronas, será
medida y reportada con una aproximación de 2,54 mm. La longitud de un
espécimen extraído por perforación será medido de acuerdo con el método de
ensayo C 174, la longitud, incluyendo las coronas, será reportado con una
aproximación de 2,54 mm.
ANEXOS 224
6 Procedimiento.- 6.1 mantenga la temperatura ambiente y humedad tan constantes como sea
posible a través del ensayo. Registre cualquier fluctuación inusual en la
temperatura o humedad en el reporte.
6,2 Utilice especímenes compañeros para determinar la resistencia a la
compresión de acuerdo con el método de ensayo C 39 antes del ensayo para
el módulo de elasticidad.
6.3 Coloque el espécimen, con el equipo para medir deformaciones acoplado
en el cabezal inferior de la máquina de ensayo. Cuidadosamente alinee el eje
del espécimen con el centro de sujeción del bloque apoyado en una esfera del
cabezal superior. Anote las lecturas del indicador de deformaciones. Mientras
el bloque apoyado en la esfera es llevado lentamente a ponerse en contacto
con las muestras, haga rotar la parte móvil del bloque nuevamente con la mano
de modo que se obtenga un apoyo uniforme.
6.4 Cargue la muestra por lo menos dos veces. No registre ningún dato durante
la primera carga. Base de los cálculos en el resultado promedio de las cargas
subsiguientes. Por lo menos dos cargas subsiguientes se recomiendan de
modo que la reiteración del ensayo se pueda notar. Durante la primera carga,
que es en primer lugar para que se asienten los calibradores, observe el
comportamiento inusual antes de la segunda carga continuamente y sin
impacto. Calibre las máquinas de ensayo del tipo de tornillo de modo que la
cabeza móvil se mueva a una velocidad de alrededor 1,25 mm / minuto cuando
la máquina se esta moviendo sin carga. En las máquinas operadas
hidráulicamente, aplique la carga a una velocidad constante dentro del rango
de 241 + / - 34 Kpa /seg.
Registre sin interrumpir la carga, la carga aplicada y la deformación longitudinal
en el punto (1) cuando la deformación longitudinal es 50 millonésimos /7,5 x 10
-3 mm para una longitud de medida de 150 mm) y (2) cuando la carga aplicada
es igual al 40 % de la carga máxima (vea 6.5). La deformación longitudinal es
ANEXOS 225
definida como la deformación longitudinal total, dividida por la longitud efectiva
del calibrador. Si la relación de Poisson debe determinarse, registre la
deformación transversal en ese mismo punto. Si se desea obtener la curva
esfuerzo deformación, tome las lecturas en dos o más puntos intermedios sin
interrupción de carga; o use un instrumento que realice un registro continua.
Inmediatamente que se haya alcanzado la carga máxima, excepto sobre la
carga final, reduzca la carga a cero a la misma velocidad a la que fue aplicada.
Si el operador falla en obtener una lectura, complete el ciclo de carga y luego
repítalo. Reporte el ciclo extra en el informe.
Nota 3.- Cuando se usa un defórmetro de cuadrantes para medir las
deformaciones longitudinales, es conveniente volver a instalar el defórmetro
antes de cada carga de modo que la guja del dial pase el punto cero a una
deformación longitudinal de 50 millonésimos.
6.5 Módulo de Elasticidad y la resistencia se pueden obtener en el mismo
proceso de carga, a condición de que los defórmetro sean desechables móviles
o estén adecuadamente protegidos de manera que sea posible cumplir con los
requisitos para carga continua dados en el Método de Ensayo C 39. En este
caso, registre muchas lecturas y determine el valor de la deformación al 40 %
de la carga última por interpolación.
6.6 Si se toman lecturas intermedias, dibuje los resultados de cada uno de los
tres ensayos con la deformación longitudinal como abscisa y la resistencia a la
compresión como ordenada. Calcule la resistencia a la compresión dividiendo
la carga registrada en la máquina de ensayo por el área de la sección
transversal de la muestra determinada de acuerdo con 5.4
7 Cálculos.- 7.1 Calcular el módulo de elasticidad con una aproximación de 344,74 Mpa.
Como sigue:
E = ( S2 – S1 ) / (ε2 – 0,000050)
ANEXOS 226
Donde:
E = Módulo de elasticidad cuerda MPa.
S2 = Esfuerzo correspondiente al 40 % de la carga última.
S1 = Esfuerzo correspondiente a una deformación longitudinal, ε1 de 50
millonésimos, Mpa y
ε2 = Deformación longitudinal producida por el esfuerzo S2.
7.2 Calcule la relación de poisson con una aproximación de 0,254 mm. Como
sigue: μ = (εt2 - εt1) / (ε2 – 0,000050)
Donde:
μ = Relación de Poisson
εt2 = Deformación transversal a la media altura de la muestra producida por el
esfuerzo S2 y
εt1 = Deformación transversal a la media altura de la muestra producida por el
esfuerzo S1.
8 Informe
8.1 Reporte la siguiente información.
8.1.1 Número de identificación del espécimen.
8.1.2 Dimensiones de la muestra en milímetros.
8.1.3 Historia del curado y del medio ambiente de la muestra.
8.1.4 Edad de la muestra.
8.1.5 Resistencia del hormigón, si ha sido determinada.
8.1.6 Masa unitaria del hormigón, si ha sido determinado.
8.1.7 Curvas esfuerzo – deformación, si se han dibujado.
8.1.9 Relación de Poisson, si ha sido determinado.
9 Precisión y Desviación 9.1 Precisión.- La precisión un solo operador – máquina multiamasada es + / -
4,25 % (RIS %) máximo, como está definida en la Práctica E77, sobre el rango
ANEXOS 227
de 17,3 a 27,6 x 109 Pa; entonces los resultados de ensayos cilíndricos
duplicados de diferentes amasadas no deben diferenciarse en más del 5 % del
promedio de los dos.
9.2 Desviación.- Este método de ensayo no tiene desviación por que los
valores determinados solo pueden definirse en términos del método de ensayo.
C
300
mm
150
mm
150 mm
B
ADeformetro
Figura 9.5 Compresómetro Conveniente
ΔLectura: 2Δ
D
Precisión del Defórmetro: 1.0 x 10-3 mm.
ANEXOS 228
CALCULOS:
Deformación Específica:
Como se indico:
Entonces:
Donde:
ε: Deformación Especifica
Δ: Deformación en el eje de la probeta
L: Longitud de medida
L= 150 mm
Entonces:
ANEXOS 229
ANEXO 10
A +/- 0,001 mmPROBETA # 21H1FECHA: 16/01/2008EDAD: 28 días
ALTURA DIÁMETROH = 30,50 cm D = 15,00 cm
Area = 176,71 cm2
δ1 δ2 δm
Kg Mpa x10-3 mm x10-3 mm x10-3 mm mm / mm0 0,00 0 0 0 0,00