UNIONES A TENSIÓN EN GUADUA CON MORTERO Y VARILLA. COMPORTAMIENTO DE UNIONES CON USO DE EXPANSIVO EN EL MORTERO. EDWIN HELÍ FLÓREZ FORERO UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AGRÍCOLA UNIDAD ACADÉMICA DE ESTRUCTURAS BOGOTÁ D.C. 2003
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UNIONES A TENSIÓN EN GUADUA CON MORTERO Y VARILLA. COMPORTAMIENTO DE UNIONES CON USO DE EXPANSIVO EN EL
MORTERO.
EDWIN HELÍ FLÓREZ FORERO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AGRÍCOLA UNIDAD ACADÉMICA DE ESTRUCTURAS
BOGOTÁ D.C. 2003
UNIONES A TENSIÓN EN GUADUA CON MORTERO Y VARILLA. COMPORTAMIENTO DE UNIONES CON USO DE EXPANSIVO EN EL
MORTERO
EDWIN HELÍ FLÓREZ FORERO
Trabajo de grado para optar el título de
INGENIERO CIVIL
Directora CAORI PATRICIA TAKEUCHI TAN
Ingeniera Civil
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AGRÍCOLA
UNIDAD ACADÉMICA DE ESTRUCTURAS BOGOTÁ D.C.
2003
NOTA DE ACEPTACIÓN
ING. CAORI PATRICIA TAKEUCHI TAN Directora del Proyecto de Grado
ING. JOSE GABRIEL GÓMEZ CORTÉS Jurado
ING. JOSE RICARDO MARTÍNEZ VARGAS Jurado
Bogotá D.C., 8 de Agosto de 2003
.
A Dios y a la vida, por poder estar haciendo lo que me gusta hacer.
Agradecimientos
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 9
AGRADECIMIENTOS
A mis padres y hermano por darme apoyo dentro de ese núcleo familiar, porque me han enseñado los
principios y me han dado la oportunidad de formarme intelectual y moralmente para poder, en este caso, estar
presentando este proyecto. También agradezco muy especialmente a mis tías y familiares que me han
apoyado y me han colaborado para haber logrado la culminación satisfactoria de este proyecto.
A mis maestros que me colaboraron en este proyecto:
A la ingeniera Caori Takeuchi, directora del proyecto quien me dio la idea y me guió durante el desarrollo de
esta idea.
Al ingeniero Gabriel Gómez, quien muy amablemente me colaboró durante la parte del diseño de mezclas de
mortero y quien me aportó mucho y me apoyó en gran parte de este proyecto.
A las personas que me facilitaron los materiales:
Al ingeniero Germán Hermida, quien me proporcionó los aditivos que entran a jugar gran parte dentro del
desarrollo del tema y quien en su debido momento me brindó su ayuda y consejo profesional.
Al ingeniero Camilo Ríos, quien me colaboró con algunos ensayos de cemento.
Al ingeniero Héctor Romero, quien me suministró la ceniza volante y sus propiedades.
A los laboratoristas:
Jorge en la parte de cementos, con los diseños preliminares de las mezclas de mortero. Pastor Riaño en la
parte de agregados, ensayos de cubos y mezclas de relleno. Eduardo Gamboa en los ensayos mecánicos de
todas las probetas.
A mis compañeros y amigos:
A Jorge Garzón, quien fue parte de este proyecto en su comienzo y me colaboró en el corte de la guadua y el
ensayo de las probetas.
A Alejandro Romero, a quien no le importó ensuciarse y trabajar fuertemente durante toda la parte de
ensamblaje, relleno y ensayo de las probetas, con tal de ayudar a un amigo.
A Andria Jaramillo, a quien conocí en este proyecto y pude comprobar la calidad humana de esta persona. Me
colaboró en la parte de tiempos de fraguado.
A otros amigos y compañeros que no puedo dejar de nombrar como Alejandro Durán y Jorge Martínez que
también pusieron su grano de arena en este proyecto.
A Yuly Pardo, mi novia. Le doy las gracias no solo por colaborarme en todas las etapas del proyecto
madrugando y trabajando en una tesis que la hizo también suya, sino también por su gran apoyo moral que
siempre me impulsaba a seguir trabajando.
.
Contenido
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 11
3.3 Partes de la Guadua..................................................................................................26 3.4 Corte .......................................................................................................................27 3.5 Curado .....................................................................................................................28 3.6 Tratamientos Químicos..............................................................................................29
4.1 Propuesta de Jenny Garzón .......................................................................................33 4.2 Propuesta de César Peña y Hugo Rodríguez ...............................................................36 4.3 Propuesta de Sandra Clavijo y David Trujillo ...............................................................37 4.4 Otros datos de interés...............................................................................................39
5. UNIÓN PROPUESTA .............................................................................................. 41
5.1 Características de la unión .........................................................................................41 5.2 Características de la mezcla de mortero .....................................................................42 5.3 Problemas de la unión...............................................................................................43 5.4 Metodología de Ensamble..........................................................................................46
6.2.3. Propiedades físicas de los cementos utilizados ....................................................54 6.2.4. Resultados de ensayos de propiedades físicas de los cementos............................56
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6.3.1. Propiedades físicas de la arena ..........................................................................57 6.3.2. Resultados de los ensayos de propiedades físicas de la arena ..............................59
6.4 Ceniza Volante ..........................................................................................................60 6.4.1. Definición.........................................................................................................60 6.4.2. Propiedades de la Ceniza Volante .......................................................................61
7. MEZCLAS DE MORTERO...................................................................................... 69
7.1 Generalidades...........................................................................................................69 7.2 Propiedades específicas de la mezcla .........................................................................69 7.3 Método de diseño de mezclas de mortero...................................................................72
7.3.1. Determinación de la relación A/C .......................................................................73 7.3.2. Estimación de la resistencia a 28 días.................................................................73 7.3.3. Contenidos de los diferentes materiales .............................................................73
7.3.4. Volúmenes y Pesos de los materiales .................................................................76 7.3.5. Corrección por humedad de la arena..................................................................76 7.3.6. Ejemplo de diseño ............................................................................................77 7.3.7. Procedimiento de mezclado ...............................................................................79
7.4 Ceniza como reemplazo del cemento .........................................................................81 7.5 Cronología de los ensayos .........................................................................................83
7.5.1. Primeros Resultados (mezclas 1A-02).................................................................84
8. METODOLOGÍA DE RELLENO Y ENSAYOS ..................................................... 90
8.1 Mezcla y Relleno de Cañutos .....................................................................................90
8.1.1. Métodos propuestos..........................................................................................91 8.1.2. Metodología de relleno......................................................................................92
8.2 Ensayos de las uniones .............................................................................................94 8.2.1. Máquinas de ensayos ........................................................................................95
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8.2.2. Descripción del montaje de las probetas.............................................................97
10. ANÁLISIS DE RESULTADOS.............................................................................. 109
10.2 Mezclas de mortero.................................................................................................109
10.3 Probetas.................................................................................................................118 10.4 Análisis de costos de las uniones a tracción estudiadas .............................................125
11. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................................... 129
ANEXO A: CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LAS PROBETAS ....................................................136 ANEXO B: PROPIEDADES DE LOS MATERIALES ....................................................................142 ANEXO C: FICHA TÉCNICA DE LOS ADITIVOS ......................................................................151 ANEXO D: DISEÑOS DE LAS MEZCLAS .................................................................................155 ANEXO E: TIEMPOS DE FRAGUADO .....................................................................................167 ANEXO F: RESULTADOS DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA .........................................................182 ANEXO G: RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE LAS PROBETAS ..............................................194
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LISTA DE TABLAS
Tabla 4.1. Resultados Pruebas de Carga. Tesis de Jenny Garzón............................................................................35 Tabla 4.2. Resultados obtenidos por César Peña y Hugo Ramírez. .........................................................................36 Tabla 4.3. Relación costo / carga. Tesis de Clavijo y Trujillo...................................................................................39 Tabla 5.1. Cantidad de probetas planeada. ..................................................................................................................42 Tabla 6.1. Datos de humedad inicial para cada tipo de probeta según su estado después de secado...............52 Tabla 6.2. Propiedades físicas de los cementos utilizados. ........................................................................................56 Tabla 6.3. Granulometría de la arena............................................................................................................................59 Tabla 6.4. Peso específico y absorción de la arena.....................................................................................................60 Tabla 6.5. Propiedades de la Ceniza Volante...............................................................................................................62 Tabla 6.6. Clasificación de Aditivos según norma ASTM C-494. .............................................................................63 Tabla 6.7. Propiedades físicas del aditivo expansor. ..................................................................................................65 Tabla 6.8. Características de las varillas......................................................................................................................68 Tabla 7.1. Ejemplo 1. Volúmenes unitarios de la mezcla...........................................................................................78 Tabla 7.2. Ejemplo 1. Pesos requeridos para el volumen de mezcla........................................................................78 Tabla 7.3. Ejemplo 2 de diseño de mezclas. ..................................................................................................................79 Tabla 7.4. Clases de puzolanas según ASTM C-618. ..................................................................................................82 Tabla 7.5. Características de las mezclas hechas........................................................................................................83 Tabla 9.1. Resultados de fluidez y expansión para mezclas 1A-02...........................................................................99 Tabla 9.2. Resultados de resistencia para mezclas 1A-02..........................................................................................99 Tabla 9.3. Resultados de fluidez y expansión para mezclas 1A-03.........................................................................100 Tabla 9.4. Resultados de resistencia para mezclas 1A-03........................................................................................101 Tabla 9.5. Resultados de fluidez y expansión para mezclas SA-03.........................................................................102 Tabla 9.6. Resultados de resistencia para mezclas SA-03........................................................................................103 Tabla 9.7. Resultados obtenidos para las probetas sin expansor. ..........................................................................106 Tabla 9.8. Resultados obtenidos para las probetas con 1.5% de expansor...........................................................107 Tabla 9.9. Resultados obtenidos para las probetas con 3.0% de expansor...........................................................108 Tabla 10.1. Equivalencia de valores de fluidez. .........................................................................................................109 Tabla 10.2. Datos de las varillas utilizadas en los ensayos. ....................................................................................120 Tabla 10.3. Estadísticas de los datos de los ensayos.................................................................................................125 Tabla 10.4. Costo de los aditivos por Kilogramo.......................................................................................................126 Tabla 10.5. Precios por unidad de medida de los materiales. .................................................................................126 Tabla 10.6. Cantidad de materiales para la unión propuesta. ................................................................................126 Tabla 10.7. Costo total de cada unión evaluada........................................................................................................127 Tabla 10.8. Relación costo/carga de las uniones evaluadas....................................................................................128
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LISTA DE FIGURAS
Figura 3.1. Yema y posterior crecimiento de la rama. 25
Figura 3.2. Partes de la Guadua. 26
Figura 4.1. Unión T.45. Tesis de Jenny Garzón. 34
Figura 4.2. Conectores. Tesis de César Peña y Hugo Rodríguez. 36
Figura 4.3. Unión tipo abrazadera. Propuesta de Sandra Clavijo y David Trujillo. 37
Figura 4.4. Unión con mortero. Propuesta de Sandra Clavijo y David Trujillo. 38
Figura 5.1. UniónPropuesta. 41
Figura 5.2. Nueración de las probetas. 47
Figura 7.1. Expansión esperada en los cubos de 5 cm de lado. 71
Figura 8.1. Relleno por cabeza de presión. 91
Figura 8.2. Inyector de mortero. 92
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LISTA DE GRÁFICOS
Gráfica 6.1. Humedades iniciales de todas las probetas analizadas........................................................................53 Gráfica 6.2. Curva granulométrica de la arena...........................................................................................................59 Gráfica 6.3. Curva esfuerzo deformación para la varilla de 5/8”............................................................................67 Gráfica 6.4. Curva esfuerzo deformación para la varilla de 3/4”............................................................................67 Gráfica 7.1. Para hallar resistencia de diseño sabiendo el valor de A/C................................................................74 Gráfica 7.2. Para hallar contenido de cemento sabiendo la resistencia de diseño...............................................75 Gráfica 10.1. Variación de la fluidez (mezclas 1A-02).............................................................................................110 Gráfica 10.2. Variación de la fluidez (mezclas 1A-03).............................................................................................110 Gráfica 10.3. Variación de la fluidez (mezclas SA-03).............................................................................................110 Gráfica 10.4. Variación de la expansión (mezclas 1A-02).......................................................................................111 Gráfica 10.5. Variación de la expansión (mezclas 1A-03).......................................................................................111 Gráfica 10.6. Variación de la expansión (mezclas SA-03).......................................................................................111 Gráfica 10.7. Variación de la resistencia (mezclas 1A-02)......................................................................................112 Gráfica 10.8. Variación de la resistencia (mezclas 1A-03)......................................................................................112 Gráfica 10.9. Variación de la resistencia (mezclas SA-03)......................................................................................112 Gráfica 10.10. Resistencia de diseño vs resistencia obtenida (mezclas 1A-02). ..................................................113 Gráfica 10.11. Resistencia de diseño vs resistencia obtenida (mezclas 1A-03). ..................................................113 Gráfica 10.12. Resistencia de diseño vs resistencia obtenida (mezclas SA-03). ..................................................113 Gráfica 10.13. Resistencia vs porcentaje de Ceniza..................................................................................................114 Gráfica 10.14. Resistencia de morteros con diferentes porcentajes de ceniza vs edad de ensayo....................114 Gráfica 10.15. Resistencia vs edad de ensayo (mezclas SA-03 de prueba)...........................................................115 Gráfica 10.16. Resistencia vs edad de ensayo (mezclas SA-03 de relleno de cañutos).......................................115 Gráfica 10.17. Esfuerzo de corte vs longitud del cañuto (0% expansor)...............................................................121 Gráfica 10.18. Esfuerzo de corte vs longitud del cañuto (1.5% expansor)...........................................................121 Gráfica 10.19. Esfuerzo de corte vs longitud del cañuto (3.0% expansor)...........................................................121 Gráfica 10.20. Esfuerzo de corte vs espesor de pared (0% expansor)...................................................................122 Gráfica 10.21. Esfuerzo de corte vs espesor de pared (1.5% expansor)................................................................122 Gráfica 10.22. Esfuerzo de corte vs espesor de pared (3.0% expansor)................................................................122 Gráfica 10.23. Esfuerzo de corte vs diámetros (0% expansor). ..............................................................................123 Gráfica 10.24. Esfuerzo de corte vs diámetros (1.5% expansor)............................................................................123 Gráfica 10.25. Esfuerzo de corte vs diámetros (3.0% expansor)............................................................................123 Gráfica 10.26. Esfuerzo de corte vs espesor del tabique (0% expansor)...............................................................124 Gráfica 10.27. Esfuerzo de corte vs espesor del tabique (1.5% expansor)...........................................................124 Gráfica 10.28. Esfuerzo de corte vs espesor del tabique (3.0% expansor)...........................................................124
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LISTA DE FOTOS
Foto 3.1. Guadua Angustifolia. 22
Foto 3.2 Bosque de Guadua. 23
Foto 3.3 Artesanías. 24
Foto 3.4 Rizoma Paquimorfo. 24
Foto 3.5 Tallo o Culmo. 25
Foto 3.6 Inflorescencia. 26
Foto 3.7 Corte adecuado. 27
Foto 4.1. La Guadua: Alternativa de Construcción. 31
Foto 4.2 y 4.3. Catedral alterna de Nuestra Señora de la Pobreza en Pereira. 31
Foto 5.6. Orificios de ¾” para inyección del mortero. 48
Foto 5.7. Orificios para incrustar varillas. 48
Foto 5.8. Probetas antes de incrustar varillas. 49
Foto 5.9. Probetas ensambladas listas para inyección de mortero. 49
Fotos 6.1 a 6.5. Fisuras por secamiento de la guadua. 51
Foto 6.6. Ceniza volante utilizada en los ensayos. 61
Foto 6.7. Aditivo Expansor Intraplast Z. 64
Foto 6.8. Aditivo Superplastificante Sikament NS. 65
Foto 7.1. Mesa de Flujo. Determinación de la fluidez. 70
Foto 7.2 y 7.3. Moldes para fundir cubos. 71
Foto 7.4. Mezcladora mecánica. 80
Foto 7.5. Mezclado mecánico. 81
Foto 7.6. Cubos luego de sacarlos del agua de curado. Evidencia de exudación en los cubos. Sin ceniza. 84
Foto 7.7. Evidencia de exudación (2). Cubos con 10% de reemplazo de ceniza. 84
Fotos 7.8 y 7.9. Presencia de exudación y segregación en las mezclas. 85
Foto 7.10 y 7.11. Comparación de mezcla con exudación y sin exudación. 86
Foto 8.1. Mezcladora Mecánica. 90
Foto 8.2 y 8.3. Inyector de Mortero. 92
Foto 8.4 y 8.5. Cojín de acople entre embudo y pared de la guadua. 93
Contenido
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Foto 8.6. Cañutos recién rellenados. 94
Foto 8.7. Bases de madera para sostener la varilla. 94
Foto 8.8 a 8.10. Fisuras presentadas luego de rellenar los cañutos con el mortero. 95
Foto 8.11. Máquina Hidráulica de compresión Servintegral. 96
Foto 8.12. Soporte de cubos para al correcta aplicación de la carga. 96
Foto 8.13. Máquina de Ensayos TINUS OLSEN. 97
Foto 8.14. Máquina de ensayos AMSLER. 97
Foto 8.15. Montaje de las probetas. 98
Foto 9.1. Desprendimiento de la cara superior (lado izquierdo). 99
Foto 9.2. Desprendimiento de las caras del cubo. 99
Foto 9.3. Falla por corte a 45º. 99
Foto 9.4. Expansión en cubos con 3% de expansor. Mezcla SA-03-03. 103
Foto 9.5. Abertura de las paredes de la guadua. 104
Foto 9.5 a 9.8. Falla producida en las probetas por rompimiento de las paredes de la guadua y corte en el
tabique. 105
Foto 9.9 y 9.10. Forma que toma el bloque de mortero dentro del entrenudo. 106
Foto 10.1. Desprendimiento de la cara superior en el momento de la carga. 119
Foto 10.2. Adherencia morero-guauda debido a la expansión del mortero. 120
Foto 10.3. Falta de adherencia del mortero debido a la retracción. 120
Foto 10.4. Textura en la mayoría de las probetas. 120
Foto 10.5. Textura debido al mal vibrado del mortero. 120
Justificación
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero 19
1. JUSTIFICACIÓN
La Guadua se ha constituido en una muy favorable alternativa como material de construcción
dentro de nuestro país, debido a sus diferentes bondades como son su costo, resistencia,
funcionalidad y su belleza, sin mencionar su facilidad de obtención debido a que es un recurso
natural renovable por excelencia.
Desde hace 3.000 años en Japón y China, la guadua o bambú ha sido fuertemente relacionada con
los principios del Feng-shui, aquellos que sugieren armonía total en todas las cosas, un equilibrio de
ambiente y el concierto entre el hombre y su medio.1
Sin equivocaciones cumple las cualidades de la planta perfecta, tiene la resistencia de un atleta, la
gracia de una bailarina, la belleza y hermosura de una mujer elegante y atractiva.2
Existen hoy en día una gran cantidad de obras que utilizan este ecológico material, por lo que es
frecuente encontrar en Colombia estructuras tales como puentes, cerchas de cubierta, casas, que
hacen cada vez más común su uso, llevándola no únicamente al concepto de vivienda para gente
pobre, sino que se le da inclusive el calificativo de “acero vegetal” y se puede ver en obras de gran
atractivo como las que podemos ver actualmente en el Eje Cafetero.
Uno de los pioneros es Oscar Hidalgo López quien publicó diferentes libros y manuales con el fin de
ampliar el conocimiento dentro del campo de la investigación sobre sus propiedades y usos. Pero es
más adelante, con el arquitecto Simón Vélez, quien ha diseñado y construido estructuras de gran
tamaño y es una de las personas más reconocidas en este campo, que se ha logrado una
proliferación de las obras en Guadua impulsando a otros investigadores a estudiarla.
Fue precisamente él, la persona quien propuso el uso de mortero inyectado dentro de los
entrenudos de la Guadua, proporcionando así, uniones a tracción conectando mediante una varilla
dos elementos diferentes.
1 Colorado, Alexandra. Una Maravilla Natural de Grandes Bondades y Promisorio Futuro. 2 Plata Velasco, Guillermo. Tecnología Alternativa, Construcciones Sismo-Resistentes con Bambú y Guadua
Justificación
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero 20
Dentro del uso de la Guadua, se han planteado diversas estructuras, las cuales no tienen un cálculo
estructural adecuado debido a la falta de estudio de sus propiedades mecánicas en cuanto a las
uniones y en una forma general, en cuanto al comportamiento global de toda la estructura.
La Universidad Nacional ha venido haciendo varios estudios con el fin de conocer de una mejor
manera, el comportamiento de diferentes uniones de este elemento a diferentes solicitaciones de
carga.
Se ha visto que la unión de Simón Vélez, presenta poca adherencia entre el mortero de relleno y las
paredes de la Guadua debido a la retracción del mortero, luego, al aplicar la carga de tensión el
bloque de mortero se apoya únicamente en el tabique, dependiendo de él la resistencia de la
conexión.
Si se logra mejorar la adherencia entre el mortero y la pared interna de la Guadua, es posible que
la resistencia de la conexión mejore.
Este es el motivo del presente trabajo, en el cual, se pretende estudiar el comportamiento de dicha
conexión a tensión utilizando un aditivo expansor en el mortero.
Objetivo
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero 21
2. OBJETIVO
2.1 Objetivo General
Se espera conocer el comportamiento de uniones a tensión con mortero y varilla (o la también
llamada unión Simón Vélez) usando morteros con y sin aditivo expansor, con el fin de ver si existe
una mayor resistencia.
2.2 Objetivos Específicos
Observar el comportamiento de esta unión con el uso de porcentajes diferentes de aditivo
expansor. El aditivo expansor a utilizar es Intraplast Z de la casa Sika Andina S.A.
Determinar el comportamiento de la mezcla de mortero con el aditivo y hallar una mezcla óptima
que cumpla las necesidades tanto de diseño como constructivas.
Obtener propiedades físicas de la Guadua, y comparar los valores de resistencia con dichos
parámetros físicos medidos.
Comparar algunas de las uniones a tensión ya estudiadas dentro de la universidad con la unión
diseñada. Se evaluarán los costos y se dará una factibilidad, teniendo en cuenta además, la
resistencia obtenida.
La Guadua
22 Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.
3. LA GUADUA
Es mucho lo que se ha escrito sobre la Guadua en diferentes tesis ya realizadas dentro de la
universidad. En ellas se tratan temas como su morfología, corte, curado y tratamientos químicos
para su preservación.
Con el fin de introducir al lector sobre estos aspectos generales, se hará un breve marco teórico
que amplíe la información acerca de este material tan noble y tan abundante en nuestro país y que
merece nuestra atención y cuidado.
3.1 Generalidades
La Guadua es una planta de tallo leñoso perteneciente a la familia del bambú. Es una gramínea, un
pasto gigante, grupo al cual pertenecen también la caña de azúcar, el trigo, el
arroz, el maíz que son parte de nuestro vivir diario.
Del bambú se conocen en el mundo alrededor de 1300 especies distribuidas
por todos los continentes, excepto Europa; Asia 63%, América 32% y un 5%
restante distribuidas finalmente en África y Oceanía. En América se conocen
alrededor de 440 especies de las cuales 16 especies son del género Guadua.
En Brasil se encuentra la más grande extensión en toda Latinoamérica que
alberga el mayor número de especies.
El nombre científico de la Guadua es Bambusa Guadua H et B (Guadua
angustifolia Kunth), de la tribu Bambuseae verae, subgénero Bambusa.
Algunas variedades de ésta son la “Macana” conocida también como guadua
“macho” que es la más utilizada en la construcción, tiene resistencia media, es una madera
ordinaria y externamente tiene una apariencia de veteado acentuado y alto lustre; la variedad
“rayada” tiene características similares a la anterior, con la diferencia que su tallo verde tiene rayas
o estrías verticales y amarillas; por último, la variedad “Cebolla” o guadua “hembra” es la que
posee menor diámetro de las tres y se usa principalmente para la elaboración de esterilla y balsas
de navegación.
Foto 3.1. Guadua Angustifolia
La Guadua
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 23
La Guadua en estado natural, en Colombia, Ecuador y Venezuela e introducida con éxito en algunos
países de Centroamérica, el Caribe y Asia, es el tercer bambú más grande del mundo superado
únicamente por dos especies asiáticas. Alcanza los 30 metros de altura y los 22 centímetros de
diámetro y en nuestro país se han identificado dos variedades que también son únicas: la Guadua
angustifolia bicolor y la Guadua angustifolia Nigra.
La clasificación taxonómica completa de la Guadua se puede ver a continuación:
Reino : Vegetal División : Spermatofitas Subdivisión : Angiospermas Orden : Glumiflorales Clase : Monocotiledóneas Familia : Poaceae Subfamillia : Bambusoideae Supertribu : Bambusodae Tribu : Bambuseae
Subtribu : Guadinae Género : Guadua Especie : Angustifolia Kunth Variedad : Bicolor Forma : Castilla, Cebolla, Macana,
Cotuda, Rayada Nombre : Guadua Angustifolia Kunth Científico (Bambusa Guadua H et B)
Generalmente se puede encontrar en la orilla de los ríos, quebradas y valles interandinos, aunque
también en otros diferentes hábitats. Es frecuente observarla en donde se formaron grandes
sociedades naturales llamados rodales o Guaduales.
El cultivo de la Guadua en Colombia se ha desarrollado
desde hace más de 15 años y tiene uno de los paquetes
tecnológicos más completos del sector forestal, a tal punto
que este producto se ha exportado al Ecuador, Costa Rica,
Brasil, República Dominicana, México y otros países.
Esta planta tiene gran importancia como recurso forestal pues
es una especie de crecimiento muy rápido, alcanza 10
centímetros por día y llega a su altura definitiva en 120 días.
La madurez se da entre 4 a 5 años, además presenta una alta
capacidad de regeneración natural.
Es el material natural renovable con más rápido crecimiento sobre la tierra; ya que solo tarda tres
años en alcanzar las condiciones necesarias para su utilización en la construcción; mientras que el
pino, especie forestal de más rápido crecimiento, tarda 15 años para ser utilizado.
Foto 3.2. Bosque de Guadua
La Guadua
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 24
La Guadua tiene una gran diversidad de usos: en la construcción,
en la industria papelera y textil y en la industria artesanal,
convirtiéndose así en una actividad generadora de empleo e
ingreso para las comunidades rurales.
En el país se calcula que existen aproximadamente 30 mil
hectáreas sembradas de esta planta, principalmente en el Eje
Cafetero.
3.2 Morfología
La Guadua, como planta está dotada de su respectiva estructura y sistemas de ejes vegetativos
segmentados y formados por nudos y entre nudos; contiene rizoma, tallo o culmo, ramas y hojas.
El rizoma, como se le denomina a la raíz del bambú, es el órgano que almacena el alimento y
nutrientes para el desarrollo de la planta, pero no cumple esta única función, ya que es el
encargado de la reproducción o propagación de la planta. Además, es la estructura de soporte de la
planta. Se constituye por dos partes: el cuello, que carece de yemas; y del rizoma en si que es
subterráneo y tiene raíces, yemas y brácteas.
Existen tres tipos de rizomas en el bambú. El primero es denominado
paquimorfo, que son rizomas cortos y gruesos, con raíces en su parte
inferior y yemas laterales en forma de semiesfera que luego se
desarrollan en nuevos rizomas y subsecuentemente en nuevos tallos.
Este sistema de desarrollo es radial y cada rizoma puede producir
anualmente hasta dos nuevos rizomas. A este grupo pertenece la
Guadua. El segundo grupo es el leptoformo que tienen un rizoma en
forma cilíndrica. Las yemas de este rizoma pueden generar ya sea
nuevos tallos o nuevos rizomas. El tercer y último grupo es el anfipodal
o intermedio, tiene rizomas que presentan una ramificación combinada
de los dos anteriores.
Foto 3.3. Artesanías
Foto 3.4. Rizoma Paquimorfo
La Guadua
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 25
El tallo o culmo, a diferencia de la madera, no posee cambium, que es la
parte exterior del tallo. El culmo es hueco. Debido a esto, la Guadua no crece
radialmente, haciendo que el diámetro con que nace, sea su diámetro
definitivo. El culmo es el eje aéreo segmentado que emerge del rizoma y es
la porción más útil de un bambú. Está formado por el cuello, que es la parte
más resistente del culmo; y el entrenudo que es la porción del culmo
comprendida entre dos nudos.
El crecimiento se realiza por alargamiento o elongación de los entrenudos,
comenzando por el inferior y luego, decreciendo su diámetro, termina en el
superior donde finaliza este crecimiento, para luego dar paso al nacimiento
de las ramas en las yemas de los nudos.
Posee unas brácteas u hojas de forma triangular que lo recubren, las cuales
se originan en cada uno de los nudos que se van formando.
Se distinguen también dos grupos; los culmos ascendentes y trepadores y
las especies de culmos erectos, al que pertenece la Guadua angustifolia.
La yema se ubica en el culmo por encima de la línea nodal y en posición dística, es decir, con unas
hojas miran a un lado y otras hacia otro lado, como ocurre en las espigas. Existe en la Guadua, una
sola yema por nudo. Las ramas apicales del culmo tienen alto contenido de fibra las cuales se
aprovechan en la fabricación de papel.
Las Ramas se originan en la línea nodal, por encima de ésta
o sobre un promontorio. En el caso de la Guadua, las ramas
basales se modifican y llegan a transformarse en espinas. Las
ramas apicales del culmo tienen alto contenido de fibra las
cuales se aprovechan en la fabricación de papel.
La hoja caulinar es la que protege las yemas que dan
origen a las ramas. Nacen en cada nudo y consta de dos
partes: la vaina o parte basal y la lámina o parte distal, que en el caso de la Guadua es contínua.
El follaje es la estructura básica en el proceso de fotosíntesis, está constituido por vaina, lámina y
ápices.
Foto 3.5. Tallo o culmo
Figura 3.1. Yema y posterior crecimiento de la rama
La Guadua
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 26
La inflorescencia, es la estructura sobre la cual se agrupan las flores;
en la Guadua se denomina espiga con seudoespigas. La flor es muy
diminuta y se asemeja a una orquídea, de color violáceo o rosáceo; se
dice que su color depende de la calidad del suelo donde está plantada.
Es una flor de vida muy corta, dura aproximadamente 48 horas y está
ubicada en las partes terminales de las ramas superiores y en el primer
tercio de la espiga. La floración de la Guadua es gregaria es decir
florecen todas las especies del planeta en una época determinada
cumpliendo su ciclo de vida, después de lo cual mueren. Según estudios
apuntan a decir que su floración se da aproximadamente cada 120 años
y en bambú ornamental cada 15 años.
3.3 Partes de la Guadua
Según el centro Nacional para el estudio del bambú, la Guadua se divide en seis partes las cuales
se muestran a continuación:
Rizoma: comúnmente conocido como el caimán. Es el tallo
subterráneo que conforma el soporte de la planta.
Cepa: Es la sección basal del culmo con mayor diámetro, la
distancia entre nudos es corta, lo que proporciona mayor
resistencia. Longitud aproximada 3 metros.
Basa: El diámetro es intermedio y la distancia entre nudos es
mayor que el anterior. Es la parte con más usos. Longitud
aproximada 8 metros.
Sobrebasa: Sección de diámetro menor y distancia entre nudos
mayor. Longitud aproximada 4 metros.
Varillón: Sección de menor diámetro. Longitud aproximada 3
metros.
Copa: Es la parte apical de la Guadua, con una longitud entre
1.20 y 2.00 metros.
Se presentan diferentes periodos de desarrollo de la Guadua,
estos son:
Rebrote. Entre los 0 y 6 meses de edad. Se tienen ratas de crecimiento de 4 a 6 cm en 24 horas
durante los primeros 30 días. En los primeros 30 días de su crecimiento, se puede usar como
Figura 3.2. Partes de la Guadua
Foto 3.6. Inflorescencia
La Guadua
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 27
alimento humano y también se puede aprovechar este tiempo para formaletearla con el fin de
inducirle formas distintas a su sección con fines decorativos.
Guadua Joven ó viche. Entre los 6 meses y 3 años de edad. Se inicia cuando las hojas
caulinares de la parte apical del culmo comienzan a desprenderse, dando paso a las ramas
primarias. Su uso se limita a la hechura de canastas, paneles tejidos y esterilla. Se reconoce puesto
que posee un color verde intenso y lustroso, su superficie es limpia de musgo y nudos con bandas
nodales de color blanquecino, donde además se encuentran la yemas.
Guadua madura ó sazonada. Entre los 3 y 6 años de edad. La Guadua alcanza su mayor
resistencia y dureza; este es punto ideal para su uso en la construcción, también se hacen baldosas
laminadas y tablillas para entrepiso laminado. Se caracteriza por la desaparición en el tallo del
lustre en el entre nudo, color verde oscuro y la aparición de manchas de hongos color gris – claro,
de forma redondeada a oblonga, con diámetros hasta de 3 cm sobre la superficie.
Guadua sobremadura. De los 6 años en adelante, ésta es una Guadua que no fue aprovechada
en su momento, deja de ser productiva y tiende a rajarse muy fácilmente. Se reconoce porque
pierde el color verde oscuro de la Guadua madura y en cambio toma un color naranja y no hay
presencia de follaje lo cual indica fisiológicamente que es inactiva.
3.4 Corte
Se recomienda cortar la Guadua en horas de la madrugada o
mañanas entre 4:00 a.m y 6:00 a.m. Esto se debe a que en estas
horas es cuando los fluidos internos de la planta se encuentran en
niveles mínimos o asentados en la parte baja o base de la planta, lo
cual permitirá que estos líquidos ricos en azucares disminuyan en
alto grado la presencia de agentes patógenos que degradan la
Guadua en corto tiempo. La edad más adecuada para cortarla es
entre 3 y 5 años. Si es muy joven, la resistencia es menor.
Para cortar la Guadua se utiliza un machete o sierra. El corte debe
hacerse en lo posible a ras y por encima del primero y segundo
nudo localizado sobre el nivel del suelo.
Foto 3.7. Corte adecuado
La Guadua
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3.5 Curado
La Guadua una vez cortada y en particular el tallo joven o menor de 3 años, es atacado
posteriormente por insectos xilófagos como el Dinoderus minutus, que atraído por el almidón que
se deposita en su pared, construye largas galerías a lo largo de la misma dejándolo inservible.
Para hacerlo más duradero y menos propenso al ataque de insectos y hongo, la Guadua después
de cortada, debe someterse ya sea a un tratamiento de curado, que tiene como fin reducir o
descomponer el contenido de almidón, o a un tratamiento con preservativos químicos contra los
insectos y hongos.
El curado no es tan eficiente como el tratamiento con preservativos, pero debido a su bajo o ningún
costo, es el más utilizado en las zonas rurales. Existen varias formas de hacer el curado como son:
en la mata, por inmersión en agua , al calor y al humo.
Curado en la mata. Después de cortado el tallo, se deja con ramas y hojas recostado lo más
vertical posible, sobre otras Guaduas y aislado del suelo por medio de una piedra. En esta posición
se deja por un tiempo no menor de 4 semanas, después de lo cual se cortan sus ramas y hojas y se
deja secar dentro de un área cubierta bien ventilada. Este método ha sido hasta ahora el más
recomendable, pues los tallos no se manchan y conservan su color.
Curado por inmersión. Este método consiste básicamente en sumergir los tallos recién cortados
en agua, ya sea en un tanque o en un río y se dejan allí por un periodo no superior a cuatro
semanas, posteriormente se sacan y se dejan secar por algún tiempo. Este método a pesar de ser
muy utilizado es poco efectivo, además los tallos se manchan y si permanecen mayor tiempo del
requerido en el agua pierden resistencia y se vuelven quebradizos.
Curado al calor. se realiza colocando horizontalmente los tallos de Guadua sobre brasas a una
distancia apropiada para que las llamas no las quemen, girándolas constantemente. Este
tratamiento se hace por lo general a campo abierto . Es un proceso efectivo, pero de mucho
cuidado con la distribución del calor, ya que se pueden producir esfuerzos diferenciales del interior
al exterior lo cual causa agrietamientos y fisuras en el tallo, además se puede quemar.
Curado al humo. El bambú se pone en hornos que, a través de la incineración de madera
desechada, produce humo y al mismo tiempo un ácido piroleñoso que impregna las paredes del
bambú que crea una barrera natural que no permite la penetración de insectos y plagas.
La Guadua
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3.6 Tratamientos Químicos
Con el fin de lograr una mayor duración, preservación, la Guadua se trata con ciertos preservantes
químicos plaguicidas y funguicidas que según su medio de disolución se diferencian en dos grupos.
Los preservantes oleosolubles como cerosota alquitranada, aceite de antraceno, aceite y vapor de
agua, nafteno de cobre, entre otros; y los hidrosolubles, que son las sales disueltas en agua y entre
sus ingredientes activos están el cloruro de zinc, dicromato de sodio, cloruro de cobre, ácido bórico,
bórax, sulfato de amonio, floruro de sodio, entre otros.
Para realizar la aplicación de estos preservantes, existen diferentes métodos como son el
aprovechamiento de la transpiración de las hojas, por inmersión, por el método Boucherie simple o
por el método Boucherie modificado.
Método de transpiración en las hojas. Una vez hecho el corte, se coloca el tallo en posición
vertical, ya no sobre una piedra, sino sobre un recipiente que contenga un preservante. La
transpiración de las hojas hará que el preservante sea absorbido hacia arriba.
En el método por inmersión se colocan los palos cortados en una alberca que contenga el
preservante que se vaya a usar durante 24 horas para que éstos queden impregnados del mismo.
Se coloca una piedra con el fin que queden bien sumergidos.
Método Boucherie (por gravedad). En este método, la caña de Guadua se coloca verticalmente
llenando su entrenudo superior con el preservante y, por acción de la gravedad, empuja la sabia
ocupando su lugar. También se puede aplicar conectando una manguera al extremo superior de la
caña y por medio de un tanque de almacenamiento del preservativo, llevar el preservativo a lo
largo de toda la Guadua.
El método Boucherie modificado (o por presión) utiliza el mismo principio del anterior,
únicamente que éste, crea una presión mayor del preservante que la que da la gravedad, por
medio de un compresor de aire.
Otro método que se puede utilizar es el de vacío – presión, en donde la Guadua, después de seca,
se deposita en un autoclave donde se introducen sales a presiones de 783KPa a 1370KPa hasta que
el material quede saturado. Luego se realiza un vacío para extraer el preservante de exceso y la
Guadua queda inmunizada.
Antecedentes
30 Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero.
4. ANTECEDENTES
El conocimiento de la Guadua ha entrado en una nueva etapa, una etapa de nuevos estudios, de
nuevas investigaciones y nuevas técnicas. Hay mucho que agradecerle a este bello material que ha
sido protagonista de el crecimiento económico y social de nuestro país. Es ahora el momento del
reencuentro con una especie que levantó nuestra historia y que será nuestro pasaporte a un futuro
de innegable reconocimiento mundial.
Existen muchas construcciones con bambú en el ámbito de la vivienda
de bajo costo en América, especialmente en Colombia, Perú, Ecuador
y Costa Rica; éste último caso es interesante ya que en este país no
existía el material y sólo a tres años de haberlo sembrado se
construyeron 2.000 viviendas.
Muchos arquitectos como Fruto Vivas de Venezuela, Mañosa de
Filipinas y Vélez de Colombia, opinan que el bambú es el material de
construcción del futuro, por su rápida regeneración y sus grandes
virtudes estructurales, características que han sido comprobadas y
siguen desarrollándose a nivel mundial.
Con los avances de la ciencia y la necesidad de proteger nuestra
biosfera, se debe pensar en materiales de construcción que contribuyan a disminuir el impacto
ambiental que ocasiona el uso de otros materiales, adaptándolos a las necesidades y conocimientos
de los habitantes de este siglo y orientados hacia el desarrollo tecnológico sustentable.
La Guadua es un recurso abundante frente a otros recursos explotados forestalmente en el país.
Son aproximadamente 51.000 hectáreas de las cuales 46.000 son guaduales naturales y 5.000 son
hectáreas establecidas, aunque se estima que el número de éstas debe incrementarse para que su
cultivo ofrezca mejores resultados económicos e industriales.
Esta condición también representa una enorme riqueza ambiental, ya que la guadua es un
importante fijador de dióxido de carbono (CO2), hasta el punto que su madera no libera a la
Foto 4.1. La Guadua: Alternativa de Construcción
Antecedentes
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 31
atmósfera el gas retenido después de ser transformada en elemento o ser usada en construcción,
sino que éste queda fijo en las obras realizadas con ella.
Los expertos mundiales dicen que la Guadua "revolucionará" la ingeniería, y en Colombia tendrán
que levantarle esa mirada despectiva que la relega únicamente para levantar casas humildes. "Los
pobres la usan porque es abundante y barata, pero apenas tienen plata, la cambian por casas de
cemento, que son las que primero se caen cuando ocurre un terremoto", dice Simón Vélez, artífice
de la utilización de la Guadua como material alternativo.
El arquitecto colombiano Simón Vélez es una de las personas que construye con Guadua a nivel
nacional e internacional y es reconocido por sus obras, que dentro de su haber existen más de 100
proyectos en bambú. Dentro de éstos se puede nombrar la Catedral alterna de Nuestra Señora de
la Pobreza, localizada en la ciudad de Pereira (Risaralda).
Esta Catedral fue construida con el fin de remplazar la principal (mientras se reparaba) luego del
sismo de Armenia ocurrido en 1999 en el eje cafetero. Se puede ver en las fotos 4.2 y 4.3 la belleza
que se puede lograr al construir con esta planta.
En la Exposición de Hannover 2000 construyó un
pabellón en Guadua, cumpliendo con las más estrictas
normas de construcción del gobierno alemán. Este
pabellón fue construido por mano de obra colombiana,
para esto, viajaron a Alemania 40 obreros para
comenzar su fabricación. A estos obreros que
participaron en la construcción le entregaron un
diploma, autorizándolos a construir en Alemania con
Bambú.
Foto 4.4. Pabellón Zeri Expo-Hannover 2000.
Foto 4.2 y 4.3. Catedral alterna de Nuestra Señora de la Pobreza en Pereira.
Antecedentes
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 32
Las uniones utilizadas por Simón Vélez en este pabellón, fueron evaluadas por los alemanes
quienes consideraron que tanto las uniones como la guadua tienen un comportamiento estructural
adecuado a los esfuerzos requeridos para una vivienda.
Sobre estas uniones también anotan que “los puntos
nodales y las uniones de tallos de la guadua se realiza con
las piezas de acero y la inyección de mortero en los
cañutos de la guadua las uniones se transmiten en primer
línea las fuerzas de la tracción.
Se diferencia entre dos diferentes tipos de uniones:
Tipo A Varillas roscadas embebidas en mortero
Tipo B Planchas laterales de acero y pernos embebidos en mortero
La estabilidad de las uniones se investigó en Bogotá / Colombia en
la Universidad en el marco de una tesis. Sin embargo en ese trabajo
no está mencionado el receptor del mortero y tampoco hay datos
sobre el comportamiento de la deformación de las uniones bajo
cargas.
Los ensayos que se realizaron en la entidad alemana para los
ensayos de materiales de construcción demostraron que ambos
tipos de uniones tienen el comportamiento casi dúctil en la zona
superior de las cargas.
En la unión del tipo A (Varillas roscadas y 2 o 3 canutos rellenos de
mortero) ni siquiera se notó un deslizamiento inicial. La falla se mostró por una rajadura del tallo de la
guadua en el punto de la salida de la varilla. Con una abrazadera adecuada puesta al final del tallo se
aumenta la estabilidad. En promedio se alcanzaron valores de la estabilidad de tracción de 70 KN (7
toneladas).
La unión del Tipo B (planchas laterales de acero, perno y 2 o 3 cañutos rellenos de mortero) mostró un
deslizamiento inicial de aproximadamente 1,5 mm. Pero también resultó resistiendo en un promedio a
140 KN (14 toneladas) La falla se manifestaba por el extremo ensanchamiento del agujero en la
plancha de acero y por rajadura del tallo de la guadua.”3
3 LINDEMANN, Josef y STEFFENS Klaus. Bambú y EBF en la feria mundial EXPO 2000. Sociedad de Ingenieros Speich-Hinkes-Lindemann. Instituto para la estática experimental IFES, Politécnico de Bremen.
Foto 4.5. Interior pabellón Expo-Hannover 2000.
Foto 4.6. Uniones usadas por Simón Vélez.
Antecedentes
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 33
La unión tipo A es la de interés particular para llevar a cabo una comparación de resultados. Dentro
de estos resultados obtenidos por los alemanes se ve que se usaron rellenos de mortero en 2 y 3
cañutos, lo cual aumenta la resistencia de la unión. Esto supone que la varilla que llevaba la unión,
atravesaba dos y tres nudos para poner a trabajar el número de nudos correspondientes según el
caso. Esta información obtenida por internet no es suficiente para llegar a comparar con los
resultados que se obtengan en esta investigación.
Sin embargo, el promedio de valor de carga es bastante alto, si tenemos en cuenta los resultados
obtenidos en la tesis de Jenny Garzón4, ya que en ésta se hablan de promedios de casi la mitad con
rellenos de dos entrenudos.
Se habla en este párrafo también de estudios ya hechos en Colombia, más específicamente en
Bogotá. Pues bien, sobre los resultados obtenidos precisamente aquí en la Universidad Nacional se
basarán los procedimientos y resultados obtenidos en esta tesis, dejando el artículo presentado
anteriormente como de carácter informativo y como inquietud para posteriores investigaciones.
Hoy en día es tan grande la cantidad de obras en Guadua realizadas en nuestro país, que no
bastaría con dedicar unas páginas en este documento a hablar sobre su importancia, que es muy
evidente, o sobre cada una de estas obras; hay que ir a conocerlas y, viéndolas, darse cuenta que
vale la pena hacer estudios para darle una utilización más segura y más eficiente.
Siendo más específico y retomando el tema que en particular nos concierne, se tratará sobre las
uniones a tracción ya estudiadas en la universidad5.
4.1 Propuesta de Jenny Garzón
Jenny Garzón trabajó en su investigación uniones a tracción con entrenudos rellenos de mortero y
varillas roscadas de ¾” de diámetro en sentido longitudinal y transversal a la dirección de
aplicación de la carga. En resumen, trabajó con 5 tipos de uniones, de las cuales la denominada
T.45 es de mayor interés para los objetivos planeados en esta tesis, aunque los demás datos
pueden usarse como una comparación.
4 GARZÓN, Jenny. Optimización de Estructuras en Guadua. Bogotá, 1996. Trabajo de Grado (Arquitecta). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Artes. Departamento de Construcción; p. 106. 5 Lo que se ve es un simple resumen, y si el lector desea profundizar sobre cada una de ellas, se puede referir a la bibliografía.
Antecedentes
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 34
La unión T.45 se fabricó con una varilla roscada colocada
longitudinalmente, que atraviesa dos tabiques. Además la varilla
lleva una tuerca para asegurar la adherencia entre el mortero y la
varilla. Luego los dos entrenudos se rellenan de mortero y queda
conformada así, la unión. La carga se aplica halando los extremos
de cada probeta en cada caso para inducir la fuerza de tensión.
Los resultados de todos los tipos de uniones se pueden observar
en la tabla 4.1.
De acuerdo con la descripción del tipo de falla, en cuanto a lo
que tiene que ver con la prueba T.45, Jenny señala que “los cilindros de mortero desplazan los
tabiques” y además “se rajan longitudinalmente los entrenudos”.
Esta investigación no se tienen en cuenta muchos parámetros físicos de la guadua y la calidad del
mortero, además estadísticamente tampoco tiene mucha validez.
Otra descripción de las uniones hechas por Jenny Garzón se presenta a continuación, y
corresponden a las gráficas presentadas en la tabla 4.1.
El primer tipo de unión, la unión T.45, falló por el lado de la varilla pernada de ¾” en los 5
ensayos.
La unión PP.85 (sin mortero) falló por el lado, donde hay solo 2 pasadores en todos los casos. Los
pasadores desgarraron la guadua, desplazándose hacia el extremo de aplicación de la carga.
La unión PP.80 siempre presenta la falla por el costado, donde hay 2 entrenudos rellenos de
mortero haciendo que los pasadores rajen la guadua por la línea donde se encuentran éstos
mismos y el hueco de inyección del mortero. En 3 de los ensayos, el mortero falla también, dando
paso a los pasadores.
La unión PP.95, falló por el lado donde la probeta no tenía mortero. Los pasadores se corren 6 o 7
centímetros desgarrando la guadua.
Finalmente, la unión PP.90 falló por el costado donde solo hay tres entrenudos rellenos con
mortero. Los pasadores se desplazan rajando la guadua. En 4 de los 6 ensayos el mortero falló
dando paso a las varillas roscadas o pasadores.
Los valores promedios de carga total y carga por cañuto se presentan igualmente en la tabla 4.1.
Figura 4.1. Unión T.45. Tesis de Jenny Garzón.
Antecedentes
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 35
Tabla 4.1. Resultados Pruebas de Carga. Tesis de Jenny Garzón.
Antecedentes
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 36
4.2 Propuesta de César Peña y Hugo Rodríguez
Luego, César Peña y Hugo Rodríguez6 en su tesis, tomaron el concepto de conectores para sus
uniones a tracción. Utilizaron una metodología más amplia y probaron diferentes materiales hasta
llegar a su propuesta final.
En un principio, ensayaron con láminas multiclavos, de las utilizadas para madera, y luego
intentaron con láminas cold-rolled de forma
rectangular; las segundas daban mejores resultados.
Siempre se usó un pasador: una varilla roscada de ½”
adheridas a la pared de la Guadua con puntillas. Al
clavar las puntillas, vieron que inducían fisuras que
hacían llegar a la falla con carga menor, por lo que
decidieron pretaladrar. Así como probaron con puntillas
clavadas y pretaladradas, también usaron diferente combinación de número de puntillas. El pasador
utilizado fue una varilla roscada de ½”; la platina, una lámina cold-rolled circular calibre 18 y las
puntillas pretaladradas, de 1/8” de diámetro y 1” de longitud.
La aplicación de la carga se hace halando de los extremos del pasador en sentido axial para inducir
la fuerza de tensión. El resultado obtenido se puede resumir en la tabla 2.
Descripción de la unión Carga máxima
promedio (Kg)
pasador 1815
pasador + platina + 4 puntillas c/90º 3770
pasador + platina + 6 puntillas c/60º 4080
pasador + platina + 8 puntillas c/45º 4748
pasador + platina + 12 puntillas c/30º 4188
Tabla 4.2. Resultados obtenidos por César Peña y Hugo Ramírez.
Como conclusión, se recomendó la unión con 8 puntillas, pues mostraba el mejor comportamiento.
6 PEÑA, César y RODRÍGUEZ, Hugo. Propuesta de Uniones Mecánicas para Estructuras de Guadua. Bogotá, 1997. Trabajo de Grado (Arquitecto). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Artes. Departamento de Construcción; p.108.
Figura 4.2. Conectores. Tesis de César Peña y Hugo Rodríguez.
Antecedentes
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 37
Estas uniones, aunque no utilizan mortero, muestran otras alternativas más económicas y livianas
para ser usadas en conexiones a tracción. Además, no tienen que ver nada con el tabique.
4.3 Propuesta de Sandra Clavijo y David Trujillo
Por último, en otras pruebas a tracción, Sandra Clavijo y David Trujillo7 trabajaron, ya de una forma
más sistemática y completa, usando 2 tipos de uniones: una unión tipo abrazadera y una unión con
mortero.
La unión tipo abrazadera consiste en una
lámina cold-rolled calibre 22 de 4 cm de ancho,
abrazando la guadua dándole cinco vueltas
alrededor de ella y con un pasador transversal
(varilla roscada de 5/8” de diámetro) con
tornillos pretaladrados de ¼” de diámetro y 1”
de longitud de cabeza hexagonal. Para estos
tornillos, hicieron cuatro orificios lámina-
guadua y ocho orificios en solo la guadua (12 en total).
Se hicieron tres pruebas preliminares para saber qué tipo de conector utilizar:
Primero evaluaron el diferente comportamiento entre tarugos de cedro macho (10mm),
puntillas (de 3.5mm de diámetro) y tornillos (de ½”, 3/8” y ¼” de diámetro).
Probaron luego, con diferentes distancias de ubicación del conector desde el borde (7D, 10D y
15D, entendiendo por D el diámetro del conector).
Finalmente, evaluaron la influencia de la posición del nudo en el momento de la carga.
De las anteriores tres pruebas, se concluyó que era mejor usar tornillos de ¼” debido a que los
elementos de menor diámetro consiguen resistencias mayores con relación al área de contacto que
los diámetros más grandes; estos últimos concentran mayores cargas, lo que somete el material a
mayores esfuerzos cortantes.
También se dedujo que se deben usar distancias al borde mayores de 10D, preferiblemente, 15D
para que la resistencia sea mayor.
En cuanto a la colocación respecto al nudo, es muy importante que los tornillos queden sobre o
cerca de éste, o que por lo menos, exista un nudo entre el conector y el borde.
7 CLAVIJO, Sandra y TRUJILLO, David. Evaluación de Uniones a Tracción en Guadua. Bogotá, 2000. Trabajo de Grado (Ingeniero Civil). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola; p. 125.
Figura 4.3. Unión tipo abrazadera. Propuesta de Sandra Clavijo y David Trujillo
Lámina Cold-Rolled calibre 22 (5 vueltas)Tornillos de 1" x 1/4"
de cabeza hexagonal
Dirección aplicación de la fuerza
Pasador: Varilla roscada de 5/8"
Antecedentes
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Otro resultado importante es que en muchos casos la falla se presenta en dos planos, posiblemente
debida a que se concentra una carga en un punto, lo que induce a una falla por cortante. El
esfuerzo cortante promedio es de estas probetas es de 42.41Kg/cm2 .
Otras pruebas adicionales hechas, fueron con la variación de vueltas de la lámina coled-rolled:
3 vueltas (espesor lámina 5 cm) y 12 tornillos (2 lámina - guadua y 10 solo en la guadua)
6 vueltas (espesor lámina 5 cm) y 12 tornillos (4 lámina - guadua y 8 solo en la guadua)
5 vueltas (espesor lámina 5 cm) y 12 tornillos (3 lámina – guadua y 9 solo en la guadua)
5 vueltas (espesor lámina 4 cm) y 12 tornillos (3 lámina – guadua y 9 solo en la guadua)
De las pruebas hechas escogieron la más barata y que resistiera mejor la carga de tensión. Ésta fue
la última con la variación de 4 tornillos lámina – guadua y 8 solo en la guadua.
Esta unión dio un valor de carga final promedio de 9648Kg.
Se puede ver que se experimentaron diferentes alternativas para llegar a la propuesta final.
La segunda propuesta, la unión con mortero,
consiste en la colocación de varillas lisas de ¼”
perpendicularmente a la dirección de las fibras
de la guadua, un pasador de 5/8” que también
atraviesa la guadua para lograr así, que se
rasguen las paredes de la guadua. Luego, por
un hueco de 1-¼” de diámetro se inyectó un
mortero 1:3 apisonando con una varilla de ¼”. Las siguientes son las dosificaciones para 1 m3:
Cemento 454 Kg
Arena seca 1.09 m3
Agua 252 L
No se especifica el origen de la arena, marca del cemento y propiedades de cada uno. La
resistencia a compresión de este mortero fue de 155Kg/cm2.
De esta unión es importante destacar que el mortero no tiene ningún diseño en particular, y
además, el hueco de inyección del mortero es de 1-¼” de diámetro. Se planeará utilizar otro
diámetro menor para esta investigación.
Esta unión dio como promedio de carga final 5971Kg.
A cada unión propuesta se le hizo un análisis de datos, aplicando una regresión lineal múltiple
incluyendo diferentes variables. A continuación se presentan los resultados.
P = 1935.78 + 17.49*d – 7.55*L +714.73*De – 791.53*Di (unión con lámina)
P = 145.63 – 30.83*d + 3.86*L + 796.38*De – 842.15*Di (unión con mortero)
Figura 4.4. Unión con mortero. Propuesta de Sandra Clavijo y David Trujillo
Antecedentes
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 39
Donde:
P : Carga final de falla d : Distancia desde el borde de la probeta de la guadua al borde más próximo de la lámina (cm) L : Longitud del entrenudo (cm) De : Diámetro externo (cm) Di : Diámetro interno (cm)
Estas ecuaciones están ya afectadas por un factor de seguridad de 3.0 considerado para maderas.
Por último se hizo una relación costo/carga de las uniones propuestas por ellos dos, y las
propuestas anteriormente por Jenny y César Peña y Hugo Rodríguez, hallando previamente el costo
de cada unión. Estos resultados se pueden ver en la siguiente tabla:
Tipo de Unión Concepto Valores8 Carga 3600 Costo 1059
Varilla roscada de ½” y mortero en el entrenudo
(Unión de Jenny Garzón) ($ / Kg) 0.294 Carga 4321 Costo 1195
Conectores de Lámina Negra calibre 18, 8 puntillas de 1”x1/8” y varilla roscada de ½” (Unión de César Peña y Hugo Rodríguez) ($ / Kg) 0.277
Carga 7121 Costo 1459
Mortero 1:3 en el entrenudo, varilla lisa de ¼” y varilla roscada de 5/8”
(Unión de Sandra Clavijo y David Trujillo) ($ / Kg) 0.205 Carga 9084 Costo 1188
Lámina cold-rolled calibre 22, 12 tornillos de ¼”, varilla roscada de 5/8”
(Unión de Sandra Clavijo y David Trujillo) ($ / Kg) 0.131 Tabla 4.3. Relación costo / carga. Tesis de Clavijo y Trujillo.
De los datos de esta tabla se espera también sacar algunas comparaciones con la unión que se va a
proponer.
4.4 Otros datos de interés
Debido a que la unión a tracción con mortero y varilla axial se basa en la resistencia al corte que
genera el tabique, se resumirán los resultados ya obtenidos de resistencia al corte en la pared de la
guadua paralelo a la fibra, con el fin de comparar. Datos de esfuerzos de corte en el tabique no se
encontraron.
Luis Felipe López y Mario Silva 9, hicieron ensayos con 30 probetas para determinar el esfuerzo de
corte paralelo a la fibra, induciendo cuatro planos de corte, de acuerdo como se describe en las
8 Los costos que aparecen en esta columna son los precios originales expuestos en esta tesis, es decir, del año 2000.
Antecedentes
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 40
normas del INBAR10 (The International Network on Bamboo and Rattan). Estas pruebas son de
corte directo o simple, es decir, cuando el esfuerzo es generado por acción de fuerzas directas que
tratan de cortar el material.
La media de estos ensayos fue de 6.87MPa o 68.7Kg/cm2 . El esfuerzo último (correspondiente al
límite de exclusión del 5%) es de 4.31MPa o 43.1Kg/cm2 .
En el límite de exclusión del 5%11 se espera que de toda la población existente de dicha especie,
solamente el 5% tenga una resistencia menor que este valor. Para este caso correspondió al valor
más bajo de todos los datos.
Por otra parte, Edwin Prieto y Jorge Sánchez12 encontraron un valor de corte paralelo a la fibra de
forma indirecta mediante ensayos a flexión. Esta falla se presenta en probetas de luces cortas
sobre la línea del eje neutro, donde los esfuerzos cortantes son mayores.
El esfuerzo obtenido fue en promedio de 81.75Kg/cm2 y el esfuerzo último (correspondiente al
límite de exclusión del 5%), es de 47.08Kg/cm2 .
En este caso se ensayaron 25 probetas de 0.5 m de longitud. El esfuerzo correspondiente al límite
de exclusión del 5% fue también el menor.
Nota:
El Manual de Diseño para Maderas del Grupo Andino, define el esfuerzo resistente en condiciones
últimas como aquel correspondiente al límite de exclusión del 5%, (es decir, se espera que de toda
la población existente de dicha especie solamente el 5% tenga una resistencia menor que este
valor). Aunque en algunos países se toman límites más bajos, como el 2.5% y hasta el 1%, el 5%
es el valor más utilizado en países con muchos años de uso de madera como material de
construcción y se ha considerado apropiado.
9 LÓPEZ, Luis Felipe y SILVA, Mario F. Comportamiento sismorresistente de estructuras en bahareque. Manizales, 2000. Trabajo de Grado (Ingeniero Civil). Universidad Nacional de Colombia sede Manizales. Facultad de Ingeniería. 10 INBAR.. Inbar Standard for Determination of Physical and Mechanical Properties of Bamboo. Enero, 1999 11 JUNTA DEL ACUERDO DE CARTAGENA. Manual de Diseño para Maderas del Grupo Andino. Lima, Perú. 1984 12 PRIETO, Edwin y SÁNCHEZ, Jorge. Comportamiento de la Guadua Angustifolia Sometida a Flexión. Bogotá, 2001. Trabajo de Grado (Ingeniero Civil). Universidad Nacional de Colombia, Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola.
Unión Propuesta
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 41
5. UNIÓN PROPUESTA
Teniendo en cuenta los objetivos y los resultados expuestos en las investigaciones anteriores, se
pretende hacer una unión que muestre, en un principio, el comportamiento de la adherencia del
mortero a las paredes de la guadua, esperando que al usar un aditivo expansor el comportamiento
mejore.
5.1 Características de la unión
En el desarrollo de la idea, se tuvieron en cuenta diferentes aspectos en cuanto a su morfología.
La unión, pensada desde un principio, estaba constituida por un pedazo de guadua conformado por
dos cañutos y utilizaba dos varillas, una por cada extremo del pedazo de guadua, para poder halar
o aplicarle la fuerza de tracción, como se puede ver en la parte superior izquierda de la figura 5.1.
Luego se pensó en ver como se comportaba la unión cuando hay una varilla embebida totalmente
en mortero de dos elementos diferentes (parte central de la figura). Lo anterior con el fin de ver el
comportamiento en el centro de la unión que se creía, es una unión más real. Partiendo de lo
dicho, para poder finalmente halar con una máquina en esta conexión, tendría que existir por lado
y lado dos pedazos de varilla diferentes embebidas en mortero y en el centro una varilla dentro de
dos entrenudos o cañutos. De esta manera, se tendrían 4 puntos diferentes de falla. La secuencia,
según como se pensó, se puede observar en la figura 7, seguida por las flechas.
La unión completa, tiene entonces, cuatro entrenudos o cañutos rellenos de mortero, dos varillas
independientes en los extremos y una en el centro abarcando dos entrenudos.
Figura 5.1. Unión propuesta
Unión Propuesta
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 42
Ahora, la varilla que se coloque tiene que ser corrugada para obtener una buena adherencia con el
mortero. No se colocará tuerca, como en la unión propuesta por Jenny Garzón, ya que no se
considera necesario pues la varilla corrugada dará la adherencia suficiente con el mortero de
relleno. El diámetro de esta varilla será el determinado por el diseño, de acuerdo a la carga
esperada.
La unión llevará dos elementos de guadua compuestos cada uno por dos entrenudos.
A diferencia de la unión hecha por Jenny Garzón, la varilla insertada no traspasará más de un
tabique, es decir, la fuerza aplicada solo actuará en un tabique (de los cuatro que podrían
intervenir).
Se escogerán preferiblemente cepas, debido a que esta parte de la guadua es la parte más
resistente del culmo (aunque es probable que no afecte, debido a que la fuerza que genera la falla
está ejercida únicamente sobre el tabique), sin embargo, se tendrán en cuenta las longitudes de los
entrenudos de todas las probetas.
Inicialmente, se fabricarán un cierto número de probetas con aditivo expansor en el mortero y otras
sin este aditivo para poder comparar los resultados.
Se pensaron dos alternativas a realizar dentro del número de probetas con expansor:
Usar un porcentaje (en adición del cemento) óptimo de aditivo expansor.
Usar diferentes porcentajes de aditivo expansor.
La escogencia dependerá de los resultados obtenidos de los ensayos preliminares para determinar
la mezcla de mortero final.
Haciendo un adelanto de ese capítulo, se escogieron dos porcentajes de aditivo expansor, para
conformar finalmente, el número total de probetas y su distribución como se puede ver en la
siguiente tabla:
Cantidad de Probetas Porcentaje de expansor
24 0%
24 1.5%
24 3.0%
Tabla 5.1. Cantidad de probetas planeada.
Con este número se espera tener una buena validez estadística.
5.2 Características de la mezcla de mortero
En las mezclas de mortero usadas en las uniones ya estudiadas, no se hace referencia a la mezcla
de mortero como tal. Al hablar de que se usó mortero, se habla únicamente de una proporción
Unión Propuesta
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 43
cemento:arena (proporciones en peso), sin hacer un diseño previo de las cantidades que
intervienen teniendo en cuenta las características que se desean del mortero, ni mencionar la
relación A/C empleada.
Además no se habla de las propiedades de cada uno de los materiales; calidad y tipo de cemento o
de la clase de arena (si es de peña o de río).
Tratando de mejorar este aspecto se estudiará el comportamiento del mortero, mirando más a
fondo las propiedades que se esperan (fluidez en estado fresco y expansión) y teniendo en cuenta
desde un principio las propiedades físicas de cada constituyente de la mezcla.
Al usar aditivos en la mezcla, el comportamiento lógicamente cambia, de acuerdo con el tipo de
aditivo. Esta es una razón adicional para investigar por aparte el diseño de la mezcla.
Como se describe en los objetivos de este proyecto, se pretende usar aditivo expansor en la mezcla
de mortero. Se usarán tres porcentajes de este aditivo expansor como se puede ver en la tabla 5.1
(tres fundidas diferentes para cada relleno de cañutos) con el fin de observar cómo influye este
porcentaje en la resistencia de la unión.
El manejo adecuado de este aditivo se logrará, basándose en la ficha técnica del producto y en las
mezclas de prueba que sean necesarias para ponerlo en el punto que se necesita. Se medirán los
porcentajes de expansión para saber de una cierta forma cuánto se expandirá la mezcla dentro de
la guadua.
Esta mezcla se busca que sea también bastante fluida, con el fin de introducirla fácilmente dentro
de la guadua. Para esto, se usará un aditivo superplastificante que cumplirá con esta función y
además, al reducir la cantidad de agua, se puedan obtener valores de resistencias altas.
A cada mezcla de prueba se medirá entonces su fluidez, su resistencia y su expansión para llegar al
final a una mezcla ideal para cada fundida.
Todas las pruebas que se le aplicarán a estas mezclas de prueba, se harán con cubos de 5 cm de
arista y adicionalmente, para cada fundida se medirá la resistencia a compresión también con los
mismos tipos de cubos de 5cm.
Para ampliar mejor esta información, más adelante se le dedicará un capítulo al estudio de estas
mezclas.
5.3 Problemas de la unión
La unión se planeó con el fin de que falle la guadua por la fuerza de tracción. Por esta razón no se
puede dar la falla por otro elemento o por otra causa. Para esto se tomaron las medidas
pertinentes para que no fallara por falta de adherencia entre la varilla y el mortero o por tracción
de la misma varilla.
Unión Propuesta
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 44
Problema con la varilla
En la investigación hecha por Jenny Garzón, la unión con mortero dio un valor de carga cerca de
3000 Kg. Si se espera que con expansivo la carga sea mayor, la carga máxima de falla se podría
estimar en 4000 Kg o a lo sumo, de 6000 Kg (considerando un factor de seguridad).
Para esta carga, y tomando una varilla con esfuerzo de fluencia de 60000 psi (4200 Kg/cm2) el
diámetro de la varilla, considerando el área de acero necesaria, sería:
22
cm43.1cmKg4200
Kg6000A ==
El diámetro de la varilla que cumple esta área es la Nº 5.
Adherencia entre mortero y varilla
Teniendo en cuenta ahora el factor de la adherencia, se tomó como referencia la tesis hecha por
Lina Sánchez y Naliett Santamaría13, quienes hacen ensayos de adherencia entre el concreto y el
acero con varillas de ½” y 7/8” de diámetro, donde hablan de dos fallas típicas. La primera, es una
falla de pull-out, en donde la varilla sale del concreto sin afectar su forma y la segunda, es una falla
por agrietamiento, donde la varilla raja el concreto para darse paso como se ve en las fotos 5.1 y
5.2.
La falla por agrietamiento se debe a la ausencia de confinamiento sobre las varillas, y de acuerdo
con los estudios hechos, cuando el recubrimiento de concreto es aproximadamente menor a tres
veces el diámetro de la varilla.
13 SÁNCHEZ, Lina María y SANTAMARÍA, Naliett Karina. Efecto del Estado Superficial de la Armadura en la Adherencia Concreto – Acero. Bogotá, 2001. Trabajo de Grado Meritorio (Ingeniero Civil). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola.
Fotos 5.1 y 5.2. Falla por agrietamiento del concreto (izquierda) y falla por extracci ón de varilla, Pull-out (derecha). Fotos tomadas con autorización de Lina Sánchez y Naliett Santamaría
Unión Propuesta
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 45
En el primer capítulo de la tesis citada se hace una descripción muy detallada de cómo ocurre la
falla por agrietamiento por si el lector desea profundizar sobre esto.
Ahora, es probable que la carga de falla del tabique de la guadua no sea suficiente para llegar a la
falla por adherencia. Además, a causa de la diferencia de dimensiones de la guadua, el espesor del
recubrimiento sería muy variable. Por estas causas se decidió hacer un análisis por el lado de los
esfuerzos.
De los esfuerzos de falla obtenidos por Sánchez y Santamaría según los datos de las gráficas
esfuerzo de adherencia vs desplazamiento (anexo G de la tesis en mención), se puede ver que el
esfuerzo menor obtenido para varillas de ½” es de 41.76 Kg/cm2 y para las varillas de 7/8” de
35.09 Kg/cm2.
El área de adherencia en las probetas de guadua está dada por la longitud del entrenudo o cañuto
(incrustando la varilla en toda la longitud) y el diámetro de la varilla. Si se toma una longitud de
cañuto promedio de 30 cm y el diámetro de la varilla Nº 5 (1.59 cm), esta área sería:
A = π * d * L = 3.14 * 1.59cm * 30cm = 149.78cm2
Si tomamos el menor esfuerzo, la mínima fuerza necesaria para que falle por adherencia sería:
F = P * A = 35.09Kg/cm2 * 149.78cm2 = 5255.78Kg
Teniendo en cuenta que el esfuerzo anotado en la ecuación anterior es el menor esfuerzo
encontrado, con una probabilidad muy baja con respecto a toda la población, y la carga de 6000 Kg
tiene un factor de resistencia generoso, se puede decir que no se tendrán problemas por
adherencia.
Resistencia del mortero
Otro factor muy importante tiene que ver con la resistencia del mortero dentro de la guadua, pues
puede ocurrir que falle por agrietamiento debido a unas resistencias pobres, para lo que se
realizará un diseño que garantice que no haya problemas por este lado.
Unión Propuesta
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 46
Adherencia entre el mortero y las paredes de la guadua
Aunque se llegue a una expansión suficiente del mortero, que garantice la adherencia entre el
mortero y la guadua, puede existir otro problema debido a la guadua.
Como se sabe, la guadua posee en su interior una pared de protección (foto 5.3 y 5.4), constituida
por una capa bastante suave y lisa que hace que el mortero pueda resbalar fácilmente
disminuyendo la adherencia que se pueda dar por la expansión del mortero.
En las fotos se puede observar la capa removida. Es bastante delgada pero está bien pegada a la
guadua, siendo no muy fácil quitarla.
5.4 Metodología de Ensamble
En un principio, se consiguieron todos los materiales antes de comenzar a realizar los ensambles.
La guadua se compró en longitudes de 4 metros, teniendo que cortarla en pedazos de dos cañutos
para poder hacer parejas y juntarlas para que conformaran una probeta.
La guadua presenta una coloración blanca debido al recubrimiento de un tejido blanquecino,
reticulado, esparcido a lo largo del entrenudo y más concentrado a nivel del nudo. Por esta razón,
antes de todo, la guadua se limpió superficialmente, retirándole esta capa o tejido del que se habla
con un cepillo metálico o grata.
Para luego cortar, se utilizó una acolilladora marca Pro-Tech (ver foto 5.5) con la cual se realizaron
todos los cortes.
Foto 5.3 y 5.4. Pared interna de la guadua. Remoción de la capa de protección.
Unión Propuesta
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 47
Se cortaron 160 segmentos para 80 probetas, siendo cada una de estas probetas de un mismo
palo. Se cortaron también 8 pedazos adicionales (de 2 cañutos), que sobraban por no tener un
compañero del un mismo palo.
Una vez cortadas, se procedían a marcarlas para evitar confusiones.
Entonces se eligió la letra E y un número correspondiente para cada probeta, diferenciando cada
parte de la probeta con una barra o un círculo como se ve en la figura 5.2 a continuación. Las 8
probetas adicionales se marcaron con la letra R (de reposición) y se guardaban por si acaso se
necesitaban.
Esta numeración se hizo con el fin de saber cuál era la parte que se debía ensamblar (barra y
círculo) ya que correspondían al corte hecho en el mismo palo y tenían muy cercanamente el
mismo diámetro y en general las mismas propiedades.
Cortadas y numeradas, se procedió a tomar las medidas de cada pedazo, anotando su diámetro
interno, diámetro externo, espesor y longitud de cada cañuto por individual. Estos datos se
muestran en el anexo A.
Foto 5.5 Acolilladora.
Figura 5.2. Numeración de las probetas.
Unión Propuesta
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 48
Teniendo la longitud de cada cañuto, se podían cortar las varillas sabiendo su longitud exacta,
calculándose esta distancia, sumando 40 cm a la longitud del cañuto debido al agarre necesario en
la máquina de ensayos.
Se hizo una distribución de las varillas, pues estas vienen en longitudes de 6 metros, con el fin de
obtener el menor desperdicio posible al cortarlas. Se usaron 10 varillas Nº 6 y 12 varillas Nº 5.
Estas varillas se etiquetaron con el fin de que no existiera confusión en el momento de repartirlas
entre los pedazos de guadua ya cortados.
Ya marcadas (varillas y guadua), se procedía a abrir los huecos a la guadua para inyectar el
mortero e incrustar la varilla.
En esta parte es importante anotar que en este tipo de uniones, por lo general, se perfora la
guadua con diámetros iguales o mayores a 1” para inyectar el mortero, siendo en muchos casos
causa de resistencias menores por disminución del área neta.
Para la unión propuesta, con el fin de reducir este problema, se rellenarán los cañutos por un
hueco de diámetro ¾”, haciendo que se presente un requisito adicional, el cual es hacer una
mezcla bien fluida de mortero (foto 5.6).
Los huecos para incrustar la varilla serán de 5/8” en unos casos y de ¾” en otros, tratando que la
repartición de éstos sea equitativa. Ya se sabía por diseño que se utilizarían varillas Nº 5, pero
además, se quería probar con varillas Nº 6, por lo que se verán dos tipos de varillas (foto 5.7).
Foto 5.6. Orificios de 3/4” para inyección de mortero Foto 5.7. Orificio de 5/8” para incrustar varilla
Unión Propuesta
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 49
Finalmente para dejarlas listas para la inyección del mortero, se colocó cada varilla dentro del
cañuto respectivo, de acuerdo a la numeración de la guadua y las etiquetas puestas en las varillas
(fotos 5.8 y 5.9).
Foto 5.9. (Arriba). Probetas ensambladas listas para inyección de mortero.
Foto 5.8. (Izquierda). Probetas antes de incrustar varillas.
Materiales Utilizados
50 Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero
6. MATERIALES UTILIZADOS
6.1 Guadua
Se utilizó guadua macana, ya que es la más usada por sus características estructurales y se supone
es la más resistente de su especie.
Esta guadua fue traída del departamento del Quindío de la hacienda “Las Palmas” ubicada en
cercanías del municipio de Calarcá. El corte de la guadua se efectuó según las indicaciones de
campesinos y personal experimentado, haciendo el corte de los tallos a ras sobre el primer o
segundo nudo localizado por encima del suelo. Ya cortados, a estos tallos se les aplica el
procedimiento de curado en la mata, por un tiempo entre dos a tres semanas, para luego ser
transportados a Bogotá.
A parte del curado en la mata, la persona a la cual se le adquirió el material, explicó que inyectaba
un inmunizador abriéndole un hueco minúsculo en la pared de la guadua por donde aplica este
inmunizador.
En Bogotá se compró al distribuidor que explicó su procedencia (que las trae desde el Quindío) y se
transportó toda la guadua hasta la Universidad Nacional para almacenarla en el patio del IEI14.
Sobre el material que poseía, se tuvo la libertad de escoger los palos que a modo de ver propio
parecían mejores, pudiendo así, escoger los diámetros y longitudes a gusto. De esta manera se
trató de escoger en la mayoría cepas, para tener una longitud de entrenudos pequeña, aunque por
lo disparejo de estas distancias, incluso dentro del mismo plano, se tendrán distancias desde 15cm
hasta 30 cm aproximadamente. Ya dentro de la Universidad se limpiaron y se cortaron tal y como
se describe en el numeral 5.3.
Antes de proceder con la abertura de los huecos, la guadua se almacenó en un lugar fresco, no
húmedo y cuidándola de factores como la lluvia y el sol, mientras se hacían ensayos con las
mezclas de mortero.
Debido a demoras ocurridas en la etapa de ensayo de mezclas, la guadua se comenzó a secar al
aire, ocurriendo en algunas probetas, fisuras longitudinales en algunos casos pequeñas y en otros
bastante prolongadas (ver fotos 6.1 a 6.5), debidas a este secamiento natural (hasta alcanzar una
humedad estable con la del medio ambiente). De esta manera se tuvieron que desechar varias
14 Instituto de Extensión e Investigaciones. Facultad de Ingeniería.
Materiales Utilizados
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 51
probetas, quedando algunas, sin su compañero correspondiente, acomodándoles otros pedazos de
número diferente para completar la probeta.
Adicional a lo anterior, se extraviaron 9 probetas (causas desconocidas), por lo cual se redujo un
poco más el número de probetas, quedando finalmente, las que se presentan en el anexo A.
En este anexo se presenta también la varilla que se usó en cada lado de cada probeta y el volumen
para poder saber la cantidad de mortero en total que se le adiciona.
Aparte de la guadua comprada, se utilizaron otras muestras de igual procedencia que había ya en
el patio, sobrantes de otras tesis. Estas muestras estaban más secas, pero no presentaban fisuras y
eran aptos para los ensayos y se procedió a cortarlos y marcarlos. Estos pedazos sacados de estas
muestras están incluidos dentro de las 80 probetas iniciales.
Para abrir los huecos, se contaron y seleccionaron las probetas que se encontraban libres de
fisuras. Para esto se escogió una clasificación que se describe a continuación:
A = probetas en excelente estado B = probetas en buen estado, con fisuras casi imperceptibles B-C = probetas con fisuras muy leves C = probetas con fisuras leves (menores de 3 cm) C-D = probetas con fisuras mayores de 3 cm D = probetas con fisuras graves (mayores de 5cm) D-E = probetas con fisuras graves y profundas (mayores de 7cm) E = probetas que definitivamente no sirven X = probetas extraviadas
Fotos 6.1 a 6.5.Fisuras por secamiento de la guadua.
Materiales Utilizados
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 52
Se determinó un valor de humedad inicial, con el cual se espera sacar alguna relación entre el daño
presentado por el secado y el porcentaje de humedad inicial.
Para este valor de humedad, se cogieron pedazos sobrantes de los cortes hechos en un principio y
de acuerdo a la norma del Inbar15, se cortaron pedazos de aproximadamente 2.5 cm de ancho por
2.5 cm de largo por cada probeta. Estos pedazos se pesaron húmedos en una balanza con precisión
de 0.01 gr y luego se introdujeron en un horno a una temperatura de 110ºC. Después se sacaron
los pedazos ya secos (al ver que no presentaban variación en su peso) y se sacó el porcentaje de
humedad así:
o
o
mmm
Humedad%−
=
donde:
m = peso húmedo de la muestra
mo = peso seco de la muestra
Teniendo en cuenta los valores de humedad sacados de cada probeta y la clasificación propuesta
se sacaron los siguientes datos (los valores de humedad están en porcentaje):
Pedazo tipo A B B-C C C-D D D-E E X Total datos 22 88 12 17 7 3 5 5 9
Desviación Estándar 1.22 9.50 3.33 8.45 10.47 3.12 3.98 15.24 - Tabla 6.1. Datos de humedad inicial para cada tipo de probeta según su estado después de secado.
En total suman 80 probetas dobles E (dos pedazos de dos cañutos, total 160 pedazos) y 8 probetas
sencillas R.
Se extraviaron 9 probetas, y se desecharon 20 (desde C-D hasta E) para tener un total de 139
pedazos que sirven, que dan un total de 69 probetas dobles. Estas 69 probetas se dividirán en 3
grupos de 23 para cada porcentaje de expansor.
La división de estas 69 probetas por cada tipo de expansor se presenta en el anexo G.
Otra forma de ver los datos que aparecen en la tabla 6.1 se puede observar en la gráfica 6.1 que
aparece a continuación.
15 INBAR. Op. Cit.
Materiales Utilizados
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 53
VALORES DE HUMEDAD INICIAL PARA CADA TIPO DE PROBETA
11.29
18.91 19.6517.42
24.02
17.34
21.61
30.15
0
5
10
15
20
25
30
35
1.22 9.50 3.33 8.45 10.47 3.12 3.98 15.24
10.02 10.02 14.65 10.78 15.11 15.54 17.89 13.35
15.27 60.70 26.87 41.66 41.66 20.93 27.47 43.12
22 88 12 17 7 3 5 5# de probetas
Hu
med
ad (%
)
Máximo
Mínimo
Desv. Est.
A B B-C C C-D D D-E E
Gráfica 6.1. Humedades iniciales de todas las probetas analizadas.
De esta gráfica, adelantándonos a los análisis de resultados, se ve claramente que las probetas con
calificación E (bien dañadas por fisuras de secamiento) contienen un porcentaje de humedad mayor
que el resto de las clasificadas.
6.2 Cemento
6.2.1. Definición
El cemento es un material pulverizado de origen calcáreo con propiedades cohesivas y adhesivas
que le dan la propiedad de unir materiales minerales sólidos, los cuales al estar juntos conforman
un material monolítico de buena resistencia. El cemento Portland hidráulico es aquel que tiene la
característica de desarrollar sus propiedades (fraguado y endurecimiento) cuando se encuentra en
presencia del agua, ya que reacciona químicamente con ella formando así la pasta de cemento
(material aglutinante de los agregados); esta reacción química se denomina hidratación y convierte
al cemento en una masa en forma de piedra.
6.2.2. Cementos Utilizados
Existen diferentes tipos de cemento conseguidos mediante la variación de ciertos componentes
químicos haciéndolos especiales para usos determinados.
Materiales Utilizados
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 54
Para las mezclas de mortero, se manejó solo cemento Pórtland tipo 1 utilizado para obras en
general, ya que no se necesitan propiedades especiales del cemento para rellenar los cañutos.
Existen diferentes marcas en el mercado nacional, de las cuales se escogieron dos marcas en
particular: cemento 1A y Cemento Samper.
En un principio, se planeó hacer las mezclas con un solo tipo de cemento (1A), pero debido a
problemas que se suscitaron al mezclarse con los aditivos, se tuvo que acudir a una marca
diferente, recomendada por su antigüedad en el mercado del país (Samper).
Estos cambios y las razones por las cuales surgió este cambio se explicarán con detalle en el
capitulo correspondiente a las mezclas de mortero.
6.2.3. Propiedades físicas de los cementos utilizados
En Colombia existen normas referidas a las características físicas y químicas que deben cumplir los
cementos, como también a los procedimientos de evaluación de estas características. Las normas
que rigen en Colombia son las normas ICONTEC16 (Instituto Colombiano de Normas Técnicas), las
cuales dieron las pautas para ejecutar cada ensayo.
Las propiedades físicas evaluadas para las dos marcas de cementos son las siguientes:
Finura
La finura o superficie especifica, es el área superficial de las partículas de cemento contenidas en
un gramo del material; se expresa generalmente en m2/kg.
Esta propiedad va ligada a su actividad hidráulica, es decir, a su velocidad de hidratación. Al tener
un cemento con un valor de finura alto se acelera la hidratación, la generación de calor, la
retracción y el proceso de desarrollo rápido de resistencia; así mismo se mejora levemente la
trabajabilidad de la mezcla de concreto, aunque la demanda de agua de una pasta de consistencia
normal sea mayor en un cemento fino.
Este ensayo se efectúa según la norma Icontec NTC-33: “Método para la determinación de la
finura del cemento por medio del aparato de Blaine de permeabilidad al aire”.
Peso específico
El peso específico se define como la relación entre la masa de una porción de cemento y el
volumen de esta misma porción. Este valor se usa principalmente en el diseño y control de mezclas
16 ICONTEC. Normas Técnicas Colombianas para el Sector de la Construcción I. Bogotá 1989. Editorial Legis. 559 p.
Materiales Utilizados
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 55
de concreto y en este caso de mortero. Esta propiedad no dice mucho por si sola, pero si se refiere
a ella, por ejemplo, junto con la finura en el caso de un peso específico bajo y una finura alta, se
puede decir con seguridad que se trata de un cemento con adiciones.
La norma de este ensayo es la Icontec NTC-221 “Método de ensayo para determinar el peso
específico del cemento hidráulico”.
Consistencia normal del cemento
Este ensayo se refiere a la cantidad de agua necesaria para obtener una pasta de cemento con una
consistencia estandarizada, donde el agua no falta ni se excede de un valor normal. Esta cantidad
de agua se expresa como porcentaje en peso del cemento seco.
La norma correspondiente es la Icontec NTC-110 “Método para determinar la consistencia normal
del cemento”.
Tiempos de fraguado
En este ensayo se determina el tiempo en que la pasta de cemento pasa de un estado líquido a un
estado sólido, a partir del cual, comienza a ganar resistencia llamado también fraguado inicial.
Existe también el llamado tiempo de fraguado final que es cuando la pasta se encuentra
prácticamente rígida.
Para este ensayo se tomó la norma Icontec NTC-118 “Método para determinar el tiempo de
fraguado del cemento hidráulico mediante el aparato de Vicat”.
Fluidez del Mortero
Esta propiedad vinculada con el mortero, hace referencia a la fluidez obtenida en una meza de
acuerdo a la norma Icontec NTC-111 “Método para determinar la fluidez de morteros de cemento”.
Esta propiedad se evaluó para cada mezcla de prueba y los resultados aparecerán en el capítulo de
mezclas de mortero.
Resistencia a la compresión
Esta es una propiedad bastante importante en un cemento. Se determina mediante el uso de una
arena patrón, arena de Ottawa, de acuerdo a la norma Icontec NTC-220 “Cementos. Determinación
de la resistencia de morteros de cemento hidráulico usando cubos de 50mm de lado”.
Debido a la falta de arena de Ottawa, este ensayo se limitó para realizar las mezclas descritas en el
capítulo de mezclas de mortero.
Materiales Utilizados
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 56
6.2.4. Resultados de ensayos de propiedades físicas de los cementos
A continuación se presentan los resultados de una forma resumida. En el anexo B, se presentan los
datos de donde se sacan los resultados y los aparatos utilizados para estos ensayos.
Debido al uso de dos marcas de cemento, a estas dos se les hicieron estas pruebas. Los dos
Gráfica 6.4. Curva esfuerzo deformación para la varilla de 3/4”.
Materiales Utilizados
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 68
Diámetro 5/8” 3/4”
Carga máxima (Kg) 11600 15100
Esfuerzo máximo (Kg/cm2) 5829 5317
Elongación (%) 24.35 20.20
Estricción (%) 60.94 47.80
Módulo de Elasticidad (GPa) 188 203
Esfuerzo de fluencia (Kg/cm2) 4020 4225
Tabla 6.8. Características de las varillas.
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero 69
7. MEZCLAS DE MORTERO
7.1 Generalidades
Por lo general, los morteros se especifican mediante una relación en peso (no en volumen) entre el
contenido de cemento y el contenido de arena. De esta manera dos morteros con las mismas
relaciones cemento:arena pueden tener resistencias diferentes a los 28 días o pueden tener una
fluidez y propiedades en estado fresco totalmente diferentes que dependen de la cantidad de agua.
Las propiedades de la arena y su procedencia también afectan la mezcla, haciendo obligatorio tener
en cuenta su granulometría, módulo de finura, absorción y humedad, dado que afecta tanto la
resistencia debido a la acomodación de las partículas dentro de la mezcla, como la cantidad de
agua necesaria, ya que un módulo de finura bajo requiere más agua y cuando el módulo de finura
es alto el contenido de cemento puede disminuir para una consistencia dada.
En general, el mortero puede definirse como la mezcla de un material aglutinante (cemento), un
material de relleno (arena), agua y eventualmente aditivos, que al endurecerse presenta
propiedades físicas y mecánicas similares a las del concreto.
Existen diferentes clases de morteros de acuerdo al uso que se le dé. De esta manera, hay
morteros que se usan para pañetes o revoques que no cumplen una función estructural, mientras
que hay otros que cumplen una función estructural como los de relleno o los de pega en
mampostería.
7.2 Propiedades específicas de la mezcla
Como ya se ha hablado anteriormente, se requiere una mezcla con unas características especiales
para cumplir con sus funciones de relleno, con el fin de hacerla fácil de colocar y además
resistente. Entre estas propiedades específicas se pueden mencionar las tres que se encuentran a
continuación.
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 70
Manejabilidad
Al igual que en el concreto, la manejabilidad es la medida de la consistencia del material lo que
indica la facilidad de colocación. La consistencia se refiere a la fluidez en estado fresco del mortero,
es decir, que tan dura (seca) o blanda (fluida) sea la mezcla en estado plástico.
Debido a la importancia de la fluidez en la mezcla de relleno para la guadua, se describirá
brevemente a continuación el procedimiento y la forma de interpretar los resultados (para saber las
especificaciones, consultar la norma correspondiente).
La medida de la fluidez se realizó según la
norma Icontec NTC-111 “Método para
determinar la fluidez de morteros de cemento”.
En esta norma se utiliza la mesa de flujo
circular (foto 7.1) donde se coloca un molde en
forma tronco cónica (dorado en la foto), el cual
se rellena con la mezcla de mortero. Este
molde se levanta quedando la mezcla sobre la
mesa golpeando luego la mesa dejándola caer
una altura especificada 25 veces en 15
segundos (trabajo que hace el motor).
La mezcla de mortero queda finalmente esparcida sobre la mesa y luego se procede a medir cuatro
veces el diámetro para sacar un diámetro promedio. El resultado de este ensayo es el aumento del
diámetro de la mezcla y se expresa como un porcentaje del diámetro de la base mayor del molde
tronco cónico. El valor mayor será de 150% según las medidas normalizadas.
De acuerdo al uso que se requiere se pueden tener mezclas secas o duras (80% - 100%), mezclas
medias o plásticas (100% - 120%) o consistencias de mezclas fluidas o húmedas (120% - 150%).
Para el caso particular de esta tesis, se espera que la fluidez esté en el último rango o la necesaria
para que sea lo suficientemente fluida para rellenar fácilmente los cañutos de la guadua.
Expansión
La retracción es un problema debido principalmente a reacciones químicas de hidratación de la
pasta, sobretodo en pastas puras con una alta relación agua/cemento. Cuando el ambiente es
caliente, el agua de mezclado tiende a evaporarse, produciendo tensiones internas dentro del
mortero, que se manifiestan en formación de grietas visibles. Aparentemente la retracción es
proporcional al espesor de la capa de mortero y a la riqueza del cemento. La retracción impide que
Foto 7.1. Mesa de flujo. Determinación de la fluidez.
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 71
el mortero se adhiera a las paredes de la guadua haciendo que la fuerza de tensión se aplique
únicamente sobre el tabique.
La medición de expansión se hará con cubos de 5 centímetros de lado. Para esto, se medirán las
alturas de los moldes usados (ver fotos 7.2 y 7.3), siendo éstas, la altura inicial (Ho) de cada cubo
suponiendo que queden bien enrazados en el momento de llenado de cada molde.
Se mide luego, la altura final del cubo una vez fraguados y desmoldados para obtener un
porcentaje con respecto a la altura inicial (ver figura 7.1).
La acción del expansor actúa en las tres dimensiones, pero debido a efectos prácticos de medición
se dejará expandir únicamente en una dirección, tomando ésta como un parámetro de referencia
para hallar un porcentaje de expansión. Este porcentaje de expansión está dado por:
% expansión 100H
HH
o
of ×−
=
Por lo general, los cubos no tienen exactamente 5 centímetros de altura debido a que los moldes
no se encuentran tan precisos en cuanto a sus dimensiones. Debido a esto, se tomarán varias
medidas con un calibrador con precisión de décimas de milímetro.
Ho Hf
Figura 7.1. Expansión esperada en los cubos de 5 cm de lado.
Foto 7.2 y 7.3. Moldes usados para fundir cubos
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 72
La expansión en los cubos de mortero no se presenta uniformemente, siendo mayor en el centro
de la cara, para la mayoría de los casos.
Resistencia
Son varios los factores que influyen en la resistencia. En general, lo que hace un mortero más
resistente es la densidad, es decir, hay mayor resistencia si en una unidad de volumen se logra un
mayor porcentaje de materiales sólidos.
El efecto de la cantidad de agua hace que en morteros secos la resistencia sea mayor que en
morteros húmedos, porque éstos pueden ser más densos.
La calidad de la arena también afecta el mortero, ya que si se tiene una arena fina, se requiere más
agua que una arena gruesa con la misma cantidad de cemento. Un mortero con arena fina será
menos denso que uno hecho con arena gruesa y el mismo cemento. La arena fina tiene más granos
en su unidad de volumen, por consiguiente un mayor número de puntos de contacto entre sus
granos. Al agregar agua, ésta produce una película y separa los granos por tensión superficial.
Los ensayos de resistencia a compresión de los cubos de mortero se regirán por la norma Icontec
NTC-220 “Cementos. Determinación de la resistencia de morteros de cemento hidráulico usando
cubos de 50 mm de lado”.
7.3 Método de diseño de mezclas de mortero
Para un diseño adecuado se utilizaron las gráficas encontradas por el ingeniero Rodrigo Salamanca
Correa en su tesis “Diseño de Mezclas de Mortero”18.
En esta metodología, para una resistencia de diseño deseada a los 28 días, se halla el contenido de
cemento (gráfica 7.2), y luego, la relación agua/cemento (gráfica 7.1) para saber el contenido de
agua.
Sin embargo, esta metodología se le hizo un cambio. Con el fin de evaluar una fluidez necesaria, se
comenzó con un valor de relación agua/cemento para hallar la resistencia a la compresión a los 28
días en la gráfica 7.1. Luego con este valor de resistencia se pasa a la gráfica 7.2 para hallar el
contenido de cemento para luego seguir con el proceso de cálculo para terminar el diseño.
18 SALAMANCA CORREA, Rodrigo. Diseño de Mezclas de Mortero. Bogotá 1984. Trabajo de Grado (Ingeniero Civil). Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil.
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 73
Esta metodología de diseño se puede ver en los siguientes pasos.
7.3.1. Determinación de la relación A/C
La idea del diseño es variar la relación agua/cemento para conseguir una fluidez necesaria. Debido
a esto, se comenzará con diferentes valores de A/C para hallar su correspondiente fluidez para
conseguir al final la fluidez necesaria para el relleno de los cañutos de guadua.
Al tener valores de A/C muy altos se tendrían valores de resistencia muy bajos. Por esta razón, se
utilizó el aditivo superplastificante, el cual, usado como reductor de agua podría dar relaciones A/C
lo suficientemente altas como para tener las resistencias deseadas. Este aditivo se adiciona durante
el proceso de mezclado.
Con el uso de este aditivo se podrá comenzar con valores de A/C bajos entre 0.4 y 0.5.
7.3.2. Estimación de la resistencia a 28 días
Una vez se conoce la relación agua/cemento, se saca mediante la gráfica 7.1 el valor de la
resistencia a los 28 días.
Con este valor se averigua el contenido de cemento de la gráfica 7.2 teniendo en cuenta el valor
del flujo y el módulo de finura de la arena. Para este hecho, existen dos tipos de gráficas para dos
tipos de flujos: flujo de 102% a 113% y flujo de 124% a 130%. En este caso en particular se
muestra la segunda gráfica.
Existen cuatro curvas dependiendo del módulo de finura (2.0, 2.5, 3.0 y 3.5. Gráfica 7.2). Se
recuerda que el módulo de finura de la arena con la que se trabajó es 2.77.
7.3.3. Contenidos de los diferentes materiales
Contenido de cemento
Se sacó del numeral anterior. Todos estos valores se tienen en unidades de peso por unidad de
volumen.
Contenido de agua
Teniendo el contenido de cemento, se puede deducir el contenido de agua multiplicando este valor
por la relación A/C también ya conocida.
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 74
La cuantía de aire incluido en morteros sin aditivos es del 3.5% aproximadamente. Considerando la
adición de aditivos se estima que el volumen pueda ser del 5%.
Para hallar finalmente las proporciones en peso, se multiplica el valor del contenido de cada
material por el valor del volumen de mezcla que se piense hacer.
7.3.5. Corrección por humedad de la arena
Debido a que la arena posee una capacidad de absorción relacionada con los poros que están
conectados a la superficie, el agua de mezclado puede ser absorbida por estos poros hasta llenar
su capacidad de absorción. Por otro lado, estos poros pueden estar completamente llenos de agua
e inclusive pueden tener agua superficialmente.
En el primer caso, cuando los poros se encuentran vacíos o semivacíos, la humedad del agregado
es menor que la capacidad de absorción y el agua de amasado debe aumentarse, en cambio, si la
humedad del agregado es mayor a la capacidad de absorción, el agregado se encuentra en un
estado con humedad superficial y el agua de mezcla se tiene que rebajar.
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 77
En un tercer caso, la absorción y la humedad del agregado pueden ser iguales. En este caso estaría
en un estado saturado y superficialmente seco (sss).
La corrección por humedad se realiza de la siguiente manera:
( )100
CAHPA s −
−=
Donde: A = Agua en exceso o defecto respecto a la condición SSS. Ps = Peso seco de la arena H = humedad de la arena, en porcentaje CA = Capacidad de absorción de la arena, en porcentaje
7.3.6. Ejemplo de diseño
Ejemplo 1:
Datos de los materiales: Peso específico del cemento = 2.963 gr/cm3 Peso aparente seco de la arena = 2.40 gr/cm3 Peso específico del expansor = 2.37 gr/cm3 Peso específico del superplastificante = 1.17 gr/cm3 Absorción de la arena = 1.87% Humedad de la arena = 1.16% Módulo de finura de la arena = 2.76
Datos de la mezcla: Relación A/C de prueba = 0.45 Cantidad de expansor = 3.0% Cantidad de superplastificante = 1.3% Volumen de la mezcla = 506 cm3* *(Correspondiente a 3 cubos más un desperdicio de 35%)
De la gráfica 7.1, para A/C de 0.45 se tiene un valor de resistencia de diseño R28 = 300 Kg/cm2.
De la gráfica 7.2 el contenido de cemento es de 600 Kg/m3.
El contenido de agua se obtiene multiplicando A/C por el contenido de cemento, esto es:
Contenido de cemento = 0.45 x 600 Kg/m3 = 275 Kg/m3
En este caso, como se utiliza 3% de expansor, el contenido de expansor es:
Contenido de expansor = 0.03 x 600 Kg/m3 = 18.3 Kg/m3
El contenido de superplastificante en este diseño (1.3%) será:
Contenido de superplastificante = 0.013 x 600 Kg/m3 = 7.9 Kg/m3
Volúmenes de las partes de la mezcla:
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 78
Tabla 7.1. Ejemplo 1. Volúmenes unitarios de la mezcla. *El volumen unitario total es 1000dm3/m3.
**Corresponde al 5% del total del volumen.
Obteniendo el volumen de arena, su contenido es:
Volumen de arena = 0.458 m3/m3 x 2400 Kg/m3 = 1099.2 Kg/m3
Cálculo de los pesos requeridos:
Parte Fórmula Resultado Cemento 0.600 gr/cm3 x 506 cm3 303.6 gr
Agua 0.275 gr/cm3 x 506 cm3 139.2 gr* Expansor 0.0183 gr/cm3 x 506 cm3 9.3 gr
Superplastificante 0.0079 gr/cm3 x 506 cm3 4.0 gr Arena 0.1099 gr/cm3 x 506 cm3 556.2 gr
Tabla 7.2. Ejemplo 1. Pesos requeridos para el volumen de mezcla. *Este peso no es definitivo dado que falta la corrección por humedad.
La corrección por humedad se calcularía como sigue.
La cantidad de agua que se debe adicionar (la humedad es menor que la capacidad de
absorción) es:
( )gr95.3
100)87.116.1(gr2.556
100CAHP
A s =−
=−
−=
Aumentando este valor al peso inicial de agua obtenido en la tabla 7.2, el valor final de agua
es:
Peso de agua = 139.2 gr+ 3.9 gr = 143.15 gr
Ejemplo 2:
Datos de los materiales: Peso específico del cemento = 3.048 gr/cm3 Peso aparente seco de la arena = 2.40 gr/cm3 Peso específico del expansor = 2.37 gr/cm3 Peso específico del superplastificante = 1.17 gr/cm3 Absorción de la arena = 1.87% Humedad de la arena = 1.16% Módulo de finura de la arena = 2.76
Datos de la mezcla: Relación A/C de prueba = 0.38 Cantidad de expansor = 1.5% Cantidad de superplastificante = 1.5% Volumen de la mezcla = 1800cm3* *(Correspondiente a 12 cubos más un desperdicio de 20%)
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 79
Para resumir el procedimiento, se presenta en la siguiente tabla (tabla 7.3) los resultados de esta
mezcla. De la manera como se muestran los datos en la siguiente tabla se presentarán todos los
diseños hechos.
Porcentaje de Expansor: 1.50% Peso requerido
Relación A/C 0.38
Resistencia a los 28 días 400.00 Kg/cm2
Contenido de cemento 690.00 Kg/m3 1242.0 gr
Contenido de agua 262.20 kg/m3 472.0 gr
Cont. de expansor 1,5% 10.35 kg/m3 18.6 gr
Cont. de superplastif. 1,5% 10.35 kg/m3 18.6 gr
Volumen de cemento 226.41 dm3/m3
Volumen de agua 262.20 dm3/m3
Volumen de expansor 1,5% 4.37 dm3/m3 Volumen de superplastif. 1,5% 8.84 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 448.18 dm3/m3
Contenido de arena 1077.75 kg/m3 1939.9 gr
Corr. Agua por humedad 498.1 gr Peso de cemento 90% 1117.8 gr Peso de ceniza 10% 124.2 gr
Tabla 7.3. Ejemplo 2 de diseño de mezclas.
Los dos primeros datos en la columna de peso requerido no se tienen en cuenta ya que para el
agua no se ha corregido el agua por humedad del agregado y el peso real del cemento corresponde
a un 90%, siendo el 10% restante ceniza.
En este segundo ejemplo se incluye un porcentaje de ceniza en reemplazo del cemento.
La ceniza fue necesario utilizarla debido a problemas que se describirán en el siguiente numeral.
El diseño del total de las mezclas se puede ver en el anexo D.
7.3.7. Procedimiento de mezclado
Con el fin de lograr una uniformidad en los resultados era conveniente cuidar todos los aspectos
que pudieran afectar la mezcla. Dentro de estos aspectos se tuvo en cuenta especialmente la forma
y los tiempos de mezclado, para lo cual se siguió la norma Icontec NTC-112 “Mezcla mecánica de
pastas de cemento hidráulico y morteros de consistencia plástica”.
Para todas las mezclas se usó una mezcladora mecánica marca Hobart que cumple con las
especificaciones de la norma anteriormente mencionada (ver foto 7.4).
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 80
Estableciendo un procedimiento de mezclado se pueden enumerar los siguientes pasos:
1. Para comenzar, se pesan las cantidades que indicaba el diseño correspondiente.
2. Se mezclan a mano los ingredientes que se incorporaban al
cemento, es decir, el expansivo y la ceniza. El expansor, tal y
como lo indica el fabricante, se adiciona al cemento seco y se
revuelve hasta obtener una mezcla homogénea entre los dos.
En las mezclas que utilizan ceniza en reemplazo del cemento,
se mezcla adicionalmente la ceniza con el cemento y el
expansor secos hasta homogenizar estos tres materiales.
3. El superplastificante, como recomienda el fabricante, se
disuelve en una porción del agua de mezclado. Esta porción es
aproximadamente la cuarta parte del agua. Cabe anotar que
también se puede mezclar este aditivo directamente a toda el
agua de amasado, lo cual se hizo para las mezclas con las que se rellenaron los cañutos de
guadua debido a motivos prácticos.
4. Teniendo los materiales debidamente pesados se llevan al cuarto de mezclado que cumplen
con las condiciones ambientales nombradas en la norma en mención. Las herramientas se
mantienen dentro del cuarto a temperaturas entre 20ºC y 27.5ºC, la temperatura del agua es
aproximadamente 23ºC y la humedad relativa del cuarto son mayores a 50%.
5. Para comenzar a mezclar, las tres cuartas partes sobrantes del agua de mezcla se vierten en el
recipiente. Luego se agrega el cemento y se
comienza a contar el tiempo. Se comienza a
mezclar durante 30 segundos el cemento y el
agua a velocidad lenta (ver foto 7.5).
6. En seguida se vierte la arena, luego de pasar los
30 segundos y sin parar la mezcladora se deja la
mezcla a velocidad lenta durante otros 30
segundos.
Foto 7.4. Mezcladora mecánica
Foto 7.5. Mezclado mecánico.
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 81
7. Pasados 60 segundos de mezcla, se para la mezcladora y se limpian las paredes del recipiente
hacia adentro con una espátula durante un tiempo de 15 segundos. En este momento,
cambiando el procedimiento indicado en la norma NTC-112, se introduce el superplastificante
diluido en parte del agua de mezclado. Se deja un poco de agua de mezclado (de las tres
cuartas partes de la utilizada en el principio) para limpiar el molde donde se pesó el
superplastificante, ya que este se pega con facilidad a las paredes del molde, debido a su
viscosidad. Durante esto, transcurren aproximadamente 10 a 15 segundos.
8. Luego, se mezcla a velocidad lenta durante 60 segundos, para luego terminar con 90 segundos
de mezclado a velocidad rápida.
7.4 Ceniza como reemplazo del cemento
Debido a problemas de exudación y segregación, fue necesario incluir la ceniza como reemplazo de
una parte del cemento.
La exudación es un fenómeno que consiste en la aparición, en el flujo ascendente de agua a través
de los capilares y la superficie de material, de parte del agua de amasado. Este fenómeno denuncia
un exceso de agua de amasado, y/o una granulometría defectuosa en finos y por una pobre
compactación o aunque es menos frecuente, un error en el diseño de la mezcla. El agua de
exudación empobrece la superficie del concreto o mortero en este caso, haciéndolo poroso y de
muy baja resistencia en la parte superficial del mortero o concreto.
La segregación es una forma de exudación donde además del agua se aprecia la fuga del material
cementante y los finos. Es inconveniente para la adecuada colocación y compactación en especial
cuando se hace con bomba o en el caso preciso de esta tesis, por inyección, dando lugar a
taponamientos.
Materiales finos, partículas que pasan los tamices de 300 mm y 150 mm se usan como aditivos
minerales con el fin de disminuir la exudación y segregación o mejorar algunas propiedades del
concreto como la resistencia y la durabilidad, compensando la falta de finos. Algunos de estos
materiales son relativamente inertes químicamente mientras que otros son puzolanas.
Dentro de los materiales relativamente inertes químicamente, se encuentran el cuarzo molido, la
caliza molida, la bentonita, cal hidratada y talco.
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 82
La norma ASTM C-129 define las puzolanas como “materiales silíceos y aluminosos que en sí
mismos poseen poco o ningún valor cementante pero que, en forma finamente dividida y en
presencia de humedad, reaccionan químicamente con el hidróxido de calcio, bajo temperaturas
ordinarias, para formar diversos compuestos que poseen propiedades cementantes”.
La ceniza volante se encuentra clasificada como puzolana y la norma ASTM C-618 comprende su
uso como material aditivo para el concreto (ver tabla7.4).
Clase Descripción
N Puzolanas naturales crudas o calcinadas que incluyen tierras diatomáceas, materiales opalinos y pizarras, tufas y cenizas
volcánicas o pumicitas y algunas arcillas y esquistos calcinados.
F Ceniza volante (Fly Ash) proveniente de carbón bituminoso.
C Ceniza volante, ceniza de lignito, provenientes de carbón sub-
bituminoso.
S Algunos ot ros materiales que incluyen pumicitas procesadas,
ciertas pizarras, arcillas y diatomitas calcinadas. Tabla 7.4. Clases de puzolanas según ASTM C-618.
La presencia de ceniza volante como reemplazo de parte del cemento, resulta en un aumento en el
volumen de la pasta, puesto que, la densidad de ésta es menor que la del cemento. Por otro lado,
casi todas las adiciones presentan partículas de tamaño más fino que las del cemento, lo cual es
favorable pues disminuye la tendencia a la exudación de la mezcla, ya que reduce el diámetro de
los capilares y por tanto el flujo de pasta en ascenso a la superficie libre.
Las puzolanas son a menudo más económicas que el cemento Pórtland que reemplazan, pero su
ventaja principal radica en la hidratación lenta y, por lo tanto, el bajo calor de hidratación
generado, lo cual reviste gran importancia en estructuras de concreto masivo.
La sustitución parcial del cemento Pórtland por ceniza tiene que definirse cuidadosamente, puesto
que la densidad relativa de éstas es menor que la del cemento, por lo cual el reemplazo por peso
da como resultado un volumen considerablemente mayor del material cementante en la mezcla. El
volumen absoluto del cemento más la ceniza volante normalmente excede aquel del cemento en
mezclas de concretos tradicionales que no contienen ésta adición. El incremento en el volumen de
la pasta, permite la obtención de un concreto con una mejor plasticidad y cohesividad; además, el
incremento en el volumen de finos de la ceniza volante puede compensar la deficiencia en los finos
de la gradación.
Mezclas de Mortero
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 83
7.5 Cronología de los ensayos
En total se realizaron 23 mezclas de prueba las cuales se iban planeando de acuerdo a los
resultados que estaban dando, es decir, para realizar una mezcla en particular se partía de los
datos que se obtenían de la mezcla inmediatamente anterior.
En la tabla 7.4 se puede ver de una manera resumida, la forma como se plantearon las 23 mezclas
hechas, donde se varía la relación agua/cemento, el porcentaje de expansor y, en las últimas se
incluye ceniza, variando su porcentaje de reemplazo en peso del cemento.
Al final se hicieron tres mezclas que se usaron para rellenar los cañutos de guadua con los
porcentajes de expansor propuestos.
Para cada mezcla se planteó desmoldarlas al siguiente día (24 horas aproximadamente)
Desv est (Kg/cm2) 24.2 19.7 20.7 Tabla 10.3. Estadísticas de los datos de los ensayos.
10.4 Análisis de costos de las uniones a tracción estudiadas
Con el fin de hacer una comparación entre las uniones tratadas en el capítulo 4 y la unión
propuesta, se hará un análisis de costos contra la resistencia obtenida.
Análisis de Resultados
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 126
Con el fin de utilizar las mismas cantidades planteadas por Sandra Clavijo y David Trujillo, se usa
una guadua de 11 cm de diámetro, 1 cm de espesor y una separación entre nudos de 30 cm. Para
estas dimensiones se tiene un volumen de 0.00236 m3.
A continuación se muestra la lista de precios utilizados, las cantidades y los costos totales para cada
unión. Los aditivos utilizados vienen dados en pesos específicos. Los precios para estas
presentaciones son:
Aditivo Presentación Valor Valor + IVA Valor por Kg Sikament NS Tambor x 230 Kg $1´104.000,00 $1´280.640,00 $5.568,00 Intraplast Z Bolsa x 30 Kg $57.000,00 $66.120,00 $2.204,00
Tabla 10.4. Costo de los aditivos por Kilogramo.
Los precios por unidad de medida se ven en la siguiente tala.
Item Unidad Precio UntarioCemento bulto 21500Cemento Kg 430Arena de río m3 50000Varilla roscada de 1/2" ml 5900Varilla lisa 1/4" ml 1920Varilla roscada de 5/8" ml 7700Puntilla 1" x 1/8" u 10Lámina cold-rolled calibre 22 m2 10800Tornillo 1/4" longitud 1" u 90Intraplast Z Kg 2204Sikament NS Kg 5568Varilla corrugada 5/8" ml 1995Varilla corrugada 3/4" ml 2978Ceniza Volante Kg 200
Precios Unitarios Actuales
Tabla 10.5. Precios por unidad de medida de los materiales.
Teniendo en cuenta que para la arena la densidad es 2400 Kg/m3, para la ceniza se utiliza un
reemplazo del 10%, para el superplastificante se adiciona 1.5% del contenido de cemento y para el
expansor 3.0%, las cantidades necesarias para la unión propuesta según el diseño de la mezcla
142 Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero
ANEXO B: PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Anexo B: Propiedades de los Materiales
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 143
HUMEDAD INICIAL DE LA GUADUA
Para tomar la humedad se cortaron pedazos pequeños de 2.5 cm de ancho por 2.5 cm de alto
aproximadamente como se ve en la siguiente foto.
Pedazos de Guadua para la medición de humedad inicial.
Para esto se introdujeron en un horno a 110ºC como se ve en la foto, para obtener los resultados
presentados en la tabla de la siguiente página.
Pedazos de guadua dentro del horno. Horno utilizado para medir la humedad.
Anexo B: Propiedades de los Materiales
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 144
Peso húmedo (gr)
Peso seco (gr)
Humedad (%)Peso húmedo
(gr)Peso seco
(gr)Humedad (%)
E 1 14.477 11.538 25.472 E 45 11.308 9.507 18.944E 2 15.144 12.636 19.848 E 46 13.481 11.518 17.043E 3 15.304 12.28 24.625 E 47 15.005 12.801 17.217E 4 13.442 11.487 17.019 E 48 14.747 12.764 15.536E 5 18.788 14.038 33.837 E 49 18.424 15.892 15.933E 6 20.946 16.149 29.705 E 50 11.594 10.058 15.271E 7 17.637 13.836 27.472 E 51 16.202 14.529 11.515E 8 12.786 10.441 22.460 E 52 16.202 14.529 11.515E 9 12.321 10.078 22.256 E 53 7.669 6.923 10.776E 10 14.504 11.85 22.397 E 54 21.698 19.502 11.260E 11 17.19 14.258 20.564 E 55 6.837 6.156 11.062E 12 13.079 10.193 28.314 E 56 6.837 6.156 11.062E 13 21.033 17.36 21.158 E 57 8.414 7.553 11.399E 14 19.674 16.404 19.934 E 58 8.414 7.553 11.399E 15 16.517 14.068 17.408 E 59 17.798 15.985 11.342E 16 18.993 13.407 41.665 E 60 17.798 15.985 11.342E 17 14.084 9.841 43.116 E 61 7.167 6.46 10.944E 18 10.121 8.029 26.056 E 62 7.167 6.46 10.944E 19 11.091 8.883 24.856 E 63 7.53 6.844 10.023E 20 11.713 9.619 21.769 E 64 7.53 6.844 10.023E 21 12.146 10.327 17.614 E 65 10.435 9.463 10.272E 22 13.922 11.512 20.935 E 66 10.435 9.463 10.272E 23 23.579 18.585 26.871 E 67 9.143 8.245 10.891E 24 22.758 16.589 37.187 E 68 9.143 8.245 10.891E 25 10.744 9.096 18.118 E 69 10.815 9.798 10.380E 26 13.907 8.654 60.700 E 70 12.534 11.305 10.871E 27 25.783 18.894 36.461 E 71 10.256 9.287 10.434E 28 12.424 10.514 18.166 E 72 8.092 7.27 11.307E 29 15.166 13.169 15.164 E 73 8.092 7.27 11.307E 30 18.949 16.258 16.552 E 74 7.532 6.768 11.288E 31 16.066 12.971 23.861 E 75 12.562 11.268 11.484E 32 15.394 12.69 21.308 E 76 11.258 10.198 10.394E 33 10.912 9.54 14.382 E 77 9.324 8.42 10.736E 34 19.286 16.034 20.282 E 78 7.261 6.589 10.199E 35 10.584 8.861 19.445 E 79 10.357 9.412 10.040E 36 12.752 11.004 15.885 E 80 10.937 9.875 10.754E 37 10.137 8.636 17.381 R 1 11.026 9.617 14.651E 38 14.522 11.092 30.923 R 2 13.508 11.853 13.963E 39 14.187 11.817 20.056 R 3 13.395 11.817 13.354E 40 15.495 13.144 17.886 R 4 9.512 8.399 13.252E 41 13.563 11.783 15.107 R 5 14.7 12.741 15.376E 42 15.371 12.96 18.603 R 6 10.54 9.275 13.639E 43 15.775 13.432 17.443 R 7 10.477 9.158 14.403E 44 9.98 8.577 16.358 R 8 14.885 13.057 14.000
Resultados de Humedad inicial para el total de probetas.
Anexo B: Propiedades de los Materiales
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 145
FINURA DE LOS CEMENTOS UTILIZADOS
En la parte superior de la siguiente gráfica se presentan los datos de calibración del aparato y en la
parte inferior, los resultados de tres ensayos hechos y el promedio obtenido.
Ecuación para hallar el peso de la muestra : P = γ*V*(1-e)γ = densidad del cemento en gr/cm3 2.9630V = volumen de la capa de cemento, en cm3 1.7586e = porosidad de la capa de cemento (0.500+-0.005) 0.5000Peso (gr) 2.605
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero 151
ANEXO C: FICHA TÉCNICA DE LOS ADITIVOS
Anexo C: Ficha Técnica de los Aditivos
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 152
ADITIVO EXPANSOR INTRAPLAST Z
DESCRIPCION Intraplast Z es un aditivo en polvo color gris con expansores y plastificantes finamente
molidos. No contiene cloruros. USOS Se utiliza para aumentar la fluidez y controlar la contracción de las lechadas de cemento en
inyecciones de contacto y consolidación tales como: ductos de cables postensados, rellenos de suelos descompuestos, rellenos de gravas y rocas fisuradas.
VENTAJAS Expande la lechada durante el proceso de fraguado, aumentando la adherencia disminuyendo
la permeabilidad, logrando así una perfecta colmatación de las cavidades y fisuras inyectadas. Plastifica aún reduciendo el agua de amasado. Impide la formación de flóculos al dispersar las partículas de cemento en la suspensión acuosa, lográndose una mejor penetración de las lechadas dentro de las fisuras y cavidades. Mejora la durabilidad de la lechada. Estabiliza la mezcla reduciendo la exudación. Retarda ligeramente el fraguado permitiendo inyectar a mayor distancia. Protege contra la corrosión los cables del postensado. Se puede usar con otros aditivos reductores de agua cuando se requiera una relación A/C mucho menor.
MODO DE EMPLEO El Intraplast Z se adiciona en la dosis recomendada al cemento seco y se mezcla hasta
obtener un material homogéneo. El cemento así adicionado se usa en la elaboración de lechadas. Dosificación: El Intraplast Z se dosifica del 1 al 3 del peso del cemento de la mezcla.
PRECAUCIONES No se debe utilizar Intraplast Z para la elaboración de grouts de nivelación y el anclaje de
pernos. La mezcla húmeda que contiene Intraplast Z debe mantenerse en permanente agitación durante el proceso de inyección. La mezcla debe colocarse durante los 30 minutos siguientes a su elaboración en condiciones de temperaturas normales. Para ajustar la fluidez a la relación agua cemento especificada por las normas, utilizarlo conjuntamente con un reductor de agua de alto poder tipo Sikament para reducir el tiempo de adquisición de resistencias.
MEDIDAS DE SEGURIDAD Usar guantes de caucho, gafas de protección y respiradores para polvos, en su manipulación.
Consultar Hojas de Seguridad del producto. ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE
Seis (6) meses en sitio fresco y bajo techo, en su empaque original bien cerrado. Apilarlo en grupos verticales de máximo ocho (8) bultos sobre estibas. Transportar en vehículos cerrados, protegidos de la humedad y lluvia.
ADVERTENCIAS La información y, en particular, las recomendaciones relacionadas con la aplicación y uso final
de los productos Sika son proporcionados de buena fe, y se basan en el conocimiento y experiencia actuales de Sika respecto a sus productos, siempre y cuando éstos sean adecuadamente almacenados y manipulados, así como aplicados en condiciones normales. En la práctica, las diferencias en los materiales, sustratos y condiciones de la obra son tan particulares, que ninguna garantía respecto a la comercialización o a la adaptación para un uso particular, o a alguna obligación que surja de relaciones legales, puede ser inferida de la información consignada en este documento o de otra recomendación escrita o verbal. Se deben respetar los derechos de propiedad de terceros. Todas las órdenes de compra son aceptadas de acuerdo a nuestras actuales condiciones de venta y despacho. Los usuarios deben referirse siempre a la edición más reciente de la Hoja Técnica, cuyas copias serán facilitadas a solicitud del cliente.
Anexo C: Ficha Técnica de los Aditivos
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 153
ADITIVO SUPERPLATIFICANTE SIKAMENT-NS
DESCRIPCION Sikament-NS es un aditivo líquido, color café, compuesto por resinas sintéticas de naftaleno
sulfonatado. Superplastificante, reductor de agua de alto poder y economizador de cemento. No contiene cloruros.
USOS Sikament-NS tiene tres usos básicos:
Como superplastificante: Adicionado a una mezcla con consistencia normal se consigue fluidificar el concreto o mortero facilitando su colocación o haciéndolo apto para el bombeo en: Cimientos, placas, pavimentos, muros, columnas, vigas, elementos esbeltos densamente armados o no, en la construcción de estructuras civiles prefabricadas o no.Como reductor de agua de alto poder: Adicionado disuelto en el agua de amasado permite reducir de acuerdo con la dosis usada hasta un 30% del agua de la mezcla consiguiéndose la misma manejabilidad inicial y obteniéndose, un incremento considerable de las resistencias a todas las edades, cuando se usa en los diferentes concretos o en la prefabricación de elementos. La impermeabilidad y durabilidad del concreto o mortero se ven incrementadas notablemente.Como economizador de cemento: Se puede aprovechar el incremento de resistencia, logrado con la reducción del agua, para disminuir el contenido de cemento y hacer más económico el diseño de la mezcla.El Sikament -NS puede ser usado como superplastificante en concretos elaborados con adiciones de microsílica (SikaFume).
VENTAJAS El Sikament -NS proporciona las siguientes propiedades:
Como superplastificante: • Mejora considerablemente la trabajabilidad de la mezcla. • Facilita el bombeo y colocación del concreto a mayores alturas y a distancias más largas • Disminuye el riesgo de hormigueros en el concreto de estructuras densamente armadas y esbeltas. • Mejora considerablemente el acabado del concreto y reproduce la textura de la formaleta. • No retarda el fraguado del concreto. • Evita la segregación y disminuye la exudación del concreto fluido. • Disminuye los tiempos de vibrado del concreto y sus costos asociados. • Densifica el concreto y mejora su adherencia al acero de refuerzo. • Puede redosificarse sin alterar la calidad del material. Como reductor de agua de alto poder: • Aumenta la resistencia inicial del concreto hasta un 50 aproximadamente. • Incrementa la resistencia final del concreto en un 40 aproximadamente. • Reduce considerablemente la permeabilidad del concreto, aumentando su durabilidad. • Densifica el concreto y mejora su adherencia al acero de refuerzo. • Reduce en alto grado la exudación, la contracción de secado y la fluencia. • Mejora el acabado del concreto y reproduce la textura de la formaleta. • Gran economía en los diseños por la reducción del cemento.
MODO DE EMPLEO Como superplastificante:
Adicionarlo directamente al concreto o mortero ya listos para colocar y mezclar por lo menos durante 4 minutos hasta obtener un mezcla fluida. Cuando el concreto es preparado en planta y luego transportado, el Sikament -NS se puede adicionar en obra inmediatamente antes de la descarga del hormigón, previa mezcla de este durante 3 minutos. Como reductor de agua o de cemento: Adicionarlo disuelto en la última porción del agua de amasado durante la preparación de la mezcla o directamente al agua de amasado, preferiblemente antes de incorporar el cemento y los áridos.Dosificación: Como superplastificante: Del 0,5 al 1 del peso del cemento. Como reductor de agua o cemento: Del 1 al 2 del peso del cemento.
DATOS TECNICOS Sikament-NS cumple normas ASTM C-494. ASTM C-1017 y NTC 1299 como aditivo tipo F.
Densidad: 1,2 kg/l aproximadamente. PRECAUCIONES La elaboración de concreto o mortero fluido exige una buena distribución granulométrica. Se
debe garantizar un suficiente contenido de finos para evitar la segregación del material fluido. En caso de deficiencia de finos dosificar Sika Aer para incorporar hasta un 4 de aire a la mezcla.
Anexo C: Ficha Técnica de los Aditivos
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 154
El uso de concreto fluido demanda un especial cuidado en el sellado de las formaletas para evitar la pérdida de pasta. La dosis ó ptima se debe determinar mediante ensayos con los materiales y en las concidiones de la obra. Al adicionar Sikament -NS para superfluidificar una mezcla con asentamiento menor de 5 cm, el efecto superplastificante se reduce notablemente. Los resultados óptimos se obtienen, cuando los componentes que intervienen en la preparación del concreto cumplen con las normas vigentes. Dosificar por separado cuando se usen otros aditivos en la misma mezcla.El curado del concreto con agua y/o Antisol antes y después del fraguado es indispensable.
MEDIDAS DE SEGURIDAD Usar guantes de caucho y gafas de protección en su manipulación. Consultar Hoja de
Seguridad del producto. ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE
Un (1) año en sitio fresco y bajo techo, en su envase original, bien cerrado. Para su transporte deben tomarse las precauciones normales para productos químicos.
ADVERTENCIAS La información y, en particular, las recomendaciones relacionadas con la aplicación y uso final
de los productos Sika son proporcionados de buena fe, y se basan en el conocimiento y experiencia actuales de Sika respecto a sus productos, siempre y cuando éstos sean adecuadamente almacenados y manipulados, así como aplicados en condiciones normales. En la práctica, las diferencias en los materiales, sustratos y condiciones de la obra son tan particulares, que ninguna garantía respecto a la comercialización o a la adaptación para un uso particular, o a alguna obligación que surja de relaciones legales, puede ser inferida de la información consignada en este documento o de otra recomendación escrita o verbal. Se deben respetar los derechos de propiedad de terceros. Todas las órdenes de compra son aceptadas de acuerdo a nuestras actuales condiciones de venta y despacho. Los usuarios deben referirse siempre a la edición más reciente de la Hoja Técnica, cuyas copias serán facilitadas a solicitud del cliente.
Anexo D: Diseños de las Mezclas
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero 155
ANEXO D: DISEÑOS DE LAS MEZCLAS
Anexo D: Diseños de las Mezclas
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 156
Los datos iniciales de los cuales se partieron para hacer los diseños se presentan en esta página.
De la siguiente en adelante, se podrá ver en tablas resumen los diseños de mezclas.
Módulo de Finura 2.76% de Absorción 1.87 %Densidad Aparente seca 2.4 gr/cm3
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 157
Porcentaje de Expansor: 2.00 %Relación A/C 0.50
Resistencia a los 28 días 250 Kg/cm 2
Contenido de cemento 550 Kg/m3278.4 gr
Contenido de agua 275.0 kg/m3139.2 gr
Cont. de expansor 2% 11.0 kg/m3 5.6 grCont. de superplastif. 1,3% 7.2 kg/m3
3.6 grVolumen de cemento 185.63 dm3/m3
Volumen de agua 275.00 dm3/m3
Volumen de expansor 2% 4.64 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,3% 6.11 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 478.62 dm3/m3
Contenido de arena 1150.9 kg/m3 582.7 grCorr. Agua por humedad 143.4 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 65 %
Temperatura 26 ºCHora 8:30 a.m.
Porcentaje de Expansor: 2.50 %Relación A/C 0.50Resistencia a los 28 días 250.00 Kg/cm 2
Contenido de cemento 550.00 Kg/m3 278.4 grContenido de agua 275.0 kg/m3
139.2 gr
Cont. de expansor 2.5% 13.8 kg/m37.0 gr
Cont. de superplastif. 1,3% 7.2 kg/m33.6 gr
Volumen de cemento 185.63 dm3/m3
Volumen de agua 275.00 dm3/m3
Volumen de expansor 2.5% 5.80 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,3% 6.11 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 477.46 dm3/m3
Contenido de arena 1148.2 kg/m3 581.3 grCorr. Agua por humedad 143.4 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 62 %
Temperatura 25 ºCHora 7:47 a.m.
Porcentaje de Expansor: 3.00 %Relación A/C 0.45
Resistencia a los 28 días 300.00 Kg/cm 2
Contenido de cemento 580.00 Kg/m3293.6 gr
Contenido de agua 261.0 kg/m3132.1 gr
Cont. de expansor 3% 17.4 kg/m3 8.8 grCont. de superplastif. 1,3% 7.5 kg/m3
3.8 gr
Volumen de cemento 195.75 dm3/m3
Volumen de agua 261.00 dm3/m3
Volumen de expansor 3% 7.34 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,3% 6.44 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 479.46 dm3/m3
Contenido de arena 1153.0 kg/m3 583.7 grCorr. Agua por humedad 136.3 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 61 %
Temperatura 26 ºCHora 8:26 a.m.
MEZCLA 1A-02-01
MEZCLA 1A-02-02
MEZCLA 1A-02-03
Peso requerido
Peso requerido
Peso requerido
Anexo D: Diseños de las Mezclas
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 158
Porcentaje de Expansor: 2.50 %Relación A/C 0.50
Resistencia a los 28 días 250.00 Kg/cm2
Contenido de cemento 550.00 Kg/m3 278.4 grContenido de agua 275.0 kg/m3
139.2 grCont. de expansor 2.5% 13.8 kg/m3 7.0 grCont. de superplastif. 1,3% 7.2 kg/m3
3.6 gr
Volumen de cemento 185.63 dm3/m
3
Volumen de agua 275.00 dm3/m3
Volumen de expansor 2.5% 5.80 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,3% 6.11 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 477.46 dm3/m3
Contenido de arena 1148.2 kg/m3 581.3 grCorr. Agua por humedad 143.4 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 60 %
Temperatura 26 ºCHora 7:58 a.m.
Porcentaje de Expansor: 2.75 %Relación A/C 0.52
Resistencia a los 28 días 222.00 Kg/cm2
Contenido de cemento 510.00 Kg/m3 258.2 grContenido de agua 265.2 kg/m3
134.3 grCont. de expansor 2.75% 14.0 kg/m3 7.1 grCont. de superplastif. 1,3% 6.6 kg/m3
3.4 gr
Volumen de cemento 172.13 dm3/m3
Volumen de agua 265.20 dm3/m3
Volumen de expansor 2.75% 5.92 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,3% 5.67 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 501.09 dm3/m3
Contenido de arena 1205.0 kg/m3 610.0 grCorr. Agua por humedad 138.6 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 58 %
Temperatura 26 ºCHora 9:23 a.m.
Porcentaje de Expansor: 3.00 %Relación A/C 0.47Resistencia a los 28 días 275.00 Kg/cm2
Contenido de cemento 560.00 Kg/m3 283.5 grContenido de agua 263.2 kg/m3
133.2 grCont. de expansor 3% 16.8 kg/m3 8.5 grCont. de superplastif. 1,3% 7.3 kg/m3
3.7 grVolumen de cemento 189.00 dm3/m3
Volumen de agua 263.20 dm3/m3
Volumen de expansor 3% 7.09 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,3% 6.22 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 484.49 dm3/m3
Contenido de arena 1165.1 kg/m3 589.8 grCorr. Agua por humedad 137.5 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 59 %
Temperatura 26 ºCHora 10:22:00 a.m.a.m.
MEZCLA 1A-02-04
Peso requerido
Peso requerido
MEZCLA 1A-02-05Peso requerido
MEZCLA 1A-02-06
Anexo D: Diseños de las Mezclas
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 159
Porcentaje de Expansor: 4.00 %Relación A/C 0.46
Resistencia a los 28 días 302.00 Kg/cm 2
Contenido de cemento 580.00 Kg/m3 293.6 grContenido de agua 266.8 kg/m3
135.1 grCont. de expansor 4% 23.2 kg/m3 11.7 grCont. de superplastif. 1,3% 7.5 kg/m3
3.8 gr
Volumen de cemento 195.75 dm3/m3
Volumen de agua 266.80 dm3/m3
Volumen de expansor 4% 9.79 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,3% 6.44 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 471.22 dm3/m3
Contenido de arena 1133.1 kg/m3 573.7 grCorr. Agua por humedad 139.2 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 62 %
Temperatura 25 ºCHora 8:10 a.m.
Porcentaje de Expansor: 5.00 %Relación A/C 0.40
Resistencia a los 28 días 388.00 Kg/cm 2
Contenido de cemento 640.00 Kg/m3324.0 gr
Contenido de agua 256.0 kg/m3129.6 gr
Cont. de expansor 5% 32.0 kg/m3 16.2 grCont. de superplastif. 1,0% 6.4 kg/m3
3.2 gr
Volumen de cemento 216.00 dm3/m3
Volumen de agua 256.00 dm3/m3
Volumen de expansor 5% 13.50 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,0% 5.47 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 459.03 dm3/m3
Contenido de arena 1103.8 kg/m3 558.8 grCorr. Agua por humedad 133.6 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 61 %
Temperatura 26 ºCHora 7:30 a.m.
MEZCLA 1A-02-08
MEZCLA 1A-02-07Peso requerido
Peso requerido
Anexo D: Diseños de las Mezclas
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 160
Porcentaje de Expansor: 4.00 %Relación A/C 0.42Resistencia a los 28 días 350 Kg/cm
2
Contenido de cemento 620 Kg/m3
313.9Contenido de agua 260.4 kg/m
3131.8 gr
Cont. de expansor 4% 24.8 kg/m3
12.6 grCont. de superplastif. 2% 12.4 kg/m
36.3 gr
Volumen de cemento 209.25 dm3/m
3
Volumen de agua 260.40 dm3/m
3
Volumen de expansor 4% 10.47 dm3/m
3
Volumen de superplastif. 2% 10.60 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 459.29 dm3/m
3
Contenido de arena 1104.5 kg/m3
559.1 grCorr. Agua por humedad 139.3 grPeso de cemento 90% 282.5 grPeso de ceniza 10% 31.4 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 62 %
Temperatura 26 ºCHora 7:53 a.m.
Porcentaje de Expansor: 4.00 %Relación A/C 0.42Resistencia a los 28 días 350.00 Kg/cm
2
Contenido de cemento 620.00 Kg/m3313.9
Contenido de agua 260.4 kg/m3
131.8 grCont. de expansor 4% 24.8 kg/m
312.6 gr
Cont. de superplastif. 2% 12.4 kg/m3
6.3 gr
Volumen de cemento 209.25 dm3/m
3
Volumen de agua 260.40 dm3/m
3
Volumen de expansor 4% 10.47 dm3/m
3
Volumen de superplastif. 2% 10.60 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 459.29 dm3/m
3
Contenido de arena 1104.5 kg/m3
559.1 grCorr. Agua por humedad 139.3 grPeso de cemento 80% 251.1 grPeso de ceniza 20% 62.8 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 61 %
Temperatura 26 ºCHora 8:26 a.m.
Porcentaje de Expansor: 4.00 %Relación A/C 0.42Resistencia a los 28 días 350.00 Kg/cm
2
Contenido de cemento 620.00 Kg/m3
313.9Contenido de agua 260.4 kg/m
3131.8 gr
Cont. de expansor 4% 24.8 kg/m3
12.6 grCont. de superplastif. 2% 12.4 kg/m
36.3 gr
Volumen de cemento 209.25 dm3/m
3
Volumen de agua 260.40 dm3/m
3
Volumen de expansor 4% 10.47 dm3/m3
Volumen de superplastif. 2% 10.60 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 459.29 dm3/m3
Contenido de arena 1104.5 kg/m3
559.1 grCorr. Agua por humedad 139.3 grPeso de cemento 70% 219.7 grPeso de ceniza 30% 94.2 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 58 %
Temperatura 26 ºCHora 7:59 a.m.
Peso requerido
Peso requeridoMEZCLA 1A-03-02
MEZCLA 1A-03-01
MEZCLA 1A-03-03Peso requerido
Anexo D: Diseños de las Mezclas
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 161
Porcentaje de Expansor: 4.00 %Relación A/C 0.42Resistencia a los 28 días 350.00 Kg/cm
2
Contenido de cemento 620.00 Kg/m3
313.9 grContenido de agua 260.4 kg/m3
131.8 grCont. de expansor 4% 24.8 kg/m
312.6 gr
Cont. de superplastif. 2% 12.4 kg/m3
6.3 gr
Volumen de cemento 209.25 dm3/m
3
Volumen de agua 260.40 dm3/m
3
Volumen de expansor 4% 10.47 dm3/m3
Volumen de superplastif. 2% 10.60 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 459.29 dm3/m
3
Contenido de arena 1104.5 kg/m3
559.1 grCorr. Agua por humedad 139.3 grPeso de cemento 100%Peso de ceniza 0%
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 58 %
Temperatura 26 ºCHora 8:44 a.m.
Porcentaje de Expansor: 4.00 %Relación A/C 0.35Resistencia a los 28 días 400.00 Kg/cm
2
Contenido de cemento 690.00 Kg/m3
349.3 grContenido de agua 241.5 kg/m
3122.3 gr
Cont. de expansor 4% 27.6 kg/m3
14.0 grCont. de superplastif. 2% 13.8 kg/m
37.0 gr
Volumen de cemento 232.88 dm3/m
3
Volumen de agua 241.50 dm3/m
3
Volumen de expansor 4% 11.65 dm3/m
3
Volumen de superplastif. 2% 11.79 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 452.19 dm3/m
3
Contenido de arena 1087.4 kg/m3
550.5 grCorr. Agua por humedad 129.7 grPeso de cemento 100%Peso de ceniza 0%
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 59 %
Temperatura 26 ºCHora 8:29 a.m.
Porcentaje de Expansor: 3.00 %Relación A/C 0.38Resistencia a los 28 días 400.00 Kg/cm
2
Contenido de cemento 690.00 Kg/m3
349.3 grContenido de agua 262.2 kg/m
3132.7 gr
Cont. de expansor 4% 20.7 kg/m3
10.5 grCont. de superplastif. 2% 13.8 kg/m
37.0 gr
Volumen de cemento 232.88 dm3/m
3
Volumen de agua 262.20 dm3/m
3
Volumen de expansor 4% 8.74 dm3/m
3
Volumen de superplastif. 2% 11.79 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 434.40 dm3/m
3
Contenido de arena 1044.6 kg/m3
528.8 grCorr. Agua por humedad 139.9 grPeso de cemento 100%Peso de ceniza 0%
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 61 %
Temperatura 26 ºCHora 8:26 a.m.
Peso requerido
Peso requerido
MEZCLA 1A-03-04
MEZCLA 1A-03-05
Peso requerido
MEZCLA 1A-03-06
Anexo D: Diseños de las Mezclas
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 162
MEZCLA 1A-03-07
Porcentaje de Expansor: 3.00 %Relación A/C 0.40Resistencia a los 28 días 400 Kg/cm2
Contenido de cemento 690 Kg/m3
676.2 grContenido de agua 276.0 kg/m
3270.5 gr
Cont. de expansor 3% 20.7 kg/m3
20.3 grCont. de superplastif. 2% 13.8 kg/m
313.5 gr
Volumen de cemento 232.88 dm3/m
3
Volumen de agua 276.00 dm3/m
3
Volumen de expansor 3% 8.74 dm3/m
3
Volumen de superplastif. 2% 11.79 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 420.60 dm3/m
3
Contenido de arena 1011.4 kg/m3991.2 gr
Corr. Agua por humedad 283.8 grPeso de cemento 90% 608.6 grPeso de ceniza 10% 67.6 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 58 %
Temperatura 26 ºCHora 13:50 p.m.
MEZCLA 1A-03-08Porcentaje de Expansor: 3.00 %Relación A/C 0.42Resistencia a los 28 días 350 Kg/cm
2
Contenido de cemento 620 Kg/m3
601.4Contenido de agua 260.4 kg/m
3252.6 gr
Cont. de expansor 3% 18.6 kg/m3
18.0 grCont. de superplastif. 2% 12.4 kg/m
312.0 gr
Volumen de cemento 209.25 dm3/m
3
Volumen de agua 260.40 dm3/m
3
Volumen de expansor 3% 7.85 dm3/m3
Volumen de superplastif. 2% 10.60 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 461.91 dm3/m
3
Contenido de arena 1110.7 kg/m3
1077.4 grCorr. Agua por humedad 267.1 grPeso de cemento 80% 481.1 grPeso de ceniza 20% 120.3 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 61 %
Temperatura 26 ºCHora 8:47 a.m.
MEZCLA 1A-03-09Porcentaje de Expansor: 3.00 %Relación A/C 0.39Resistencia a los 28 días 400 Kg/cm
2
Contenido de cemento 690 Kg/m3
1293.8Contenido de agua 269.1 kg/m
3504.6 gr
Cont. de expansor 3% 20.7 kg/m3
38.8 grCont. de superplastif. 2% 13.8 kg/m
325.9 gr
Volumen de cemento 232.88 dm3/m3
Volumen de agua 269.10 dm3/m
3
Volumen de expansor 3% 8.74 dm3/m
3
Volumen de superplastif. 2% 11.79 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 427.50 dm3/m
3
Contenido de arena 1028.0 kg/m3
1927.5 gr
Corr. Agua por humedad 530.5 grPeso de cemento 100% 1293.8 grPeso de ceniza 0% 0.0 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 59 %
Temperatura 26 ºCHora 13:50 p.m.
Peso requerido
Peso requerido
Peso requerido
Anexo D: Diseños de las Mezclas
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 163
MEZCLA 1A-03-10Porcentaje de Expansor: 3.00 %Relación A/C 0.40Resistencia a los 28 días 400 Kg/cm
2
Contenido de cemento 690 Kg/m3
1293.8Contenido de agua 276.0 kg/m
3517.5 gr
Cont. de expansor 3% 20.7 kg/m3
38.8 grCont. de superplastif. 2% 13.8 kg/m
325.9 gr
Volumen de cemento 232.88 dm3/m
3
Volumen de agua 276.00 dm3/m
3
Volumen de expansor 3% 8.74 dm3/m
3
Volumen de superplastif. 2% 11.79 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 420.60 dm3/m
3
Contenido de arena 1011.4 kg/m3
1896.4 gr
Corr. Agua por humedad 543.0 grPeso de cemento 90% 1164.4 grPeso de ceniza 10% 129.4 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 61 %
Temperatura 26 ºCHora 15:22 p.m.
MEZCLA 1A-03-11Porcentaje de Expansor: 3.00 %Relación A/C 0.42Resistencia a los 28 días 370 Kg/cm
2
Contenido de cemento 670 Kg/m3
1206.0Contenido de agua 281.4 kg/m
3506.5 gr
Cont. de expansor 3% 20.1 kg/m3
36.2 grCont. de superplastif. 2% 13.4 kg/m
324.1 gr
Volumen de cemento 226.13 dm3/m
3
Volumen de agua 281.40 dm3/m
3
Volumen de expansor 3% 8.48 dm3/m
3
Volumen de superplastif. 2% 11.45 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 422.54 dm3/m
3
Contenido de arena 1016.1 kg/m3
1829.0 gr
Corr. Agua por humedad 531.1 grPeso de cemento 80% 964.8 grPeso de ceniza 20% 241.2 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 62 %
Temperatura 26 ºCHora 10:36 a.m.
MEZCLA 1A-03-12Porcentaje de Expansor: 3.00 %Relación A/C 0.40Resistencia a los 28 días 400 Kg/cm
2
Contenido de cemento 690 Kg/m3
1242.0
Contenido de agua 276.0 kg/m3
496.8 grCont. de expansor 3% 20.7 kg/m3
37.3 grCont. de superplastif. 2% 13.8 kg/m
324.8 gr
Volumen de cemento 232.88 dm3/m3
Volumen de agua 276.00 dm3/m
3
Volumen de expansor 3% 8.74 dm3/m3
Volumen de superplastif. 2% 11.79 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 420.60 dm3/m
3
Contenido de arena 1011.4 kg/m3
1820.5 gr
Corr. Agua por humedad 521.3 grPeso de cemento 70% 869.4 grPeso de ceniza 30% 372.6 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 58 %
Temperatura 26 ºCHora 11:56 a.m.
Peso requerido
Peso requerido
Peso requerido
Anexo D: Diseños de las Mezclas
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 164
MEZCLA SA-03-01Porcentaje de Expansor: 0.00 %Relación A/C 0.40Resistencia a los 28 días 380 Kg/cm
2
Contenido de cemento 670 Kg/m3
1206.0Contenido de agua 268.0 kg/m
3482.4 gr
Cont. de expansor 0% 0.0 kg/m3
0.0 grCont. de superplastif. 1,5% 10.1 kg/m
318.1 gr
Volumen de cemento 219.84 dm3/m
3
Volumen de agua 268.00 dm3/m
3
Volumen de expansor 0% 0.00 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,5% 8.59 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 453.57 dm3/m
3
Contenido de arena 1090.7 kg/m3
1963.3 grCorr. Agua por humedad 508.8 grPeso de cemento 90% 1085.4 grPeso de ceniza 10% 120.6 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 59 %
Temperatura 26 ºCHora 8:25 a.m.
MEZCLA SA-03-02Porcentaje de Expansor: 1.50 %Relación A/C 0.38Resistencia a los 28 días 400 Kg/cm
2
Contenido de cemento 690 Kg/m3
1242.0Contenido de agua 262.2 kg/m
3472.0 gr
Cont. de expansor 1,5% 10.4 kg/m3
18.6 grCont. de superplastif. 1,5% 10.4 kg/m3
18.6 grVolumen de cemento 226.41 dm
3/m
3
Volumen de agua 262.20 dm3/m
3
Volumen de expansor 1,5% 4.37 dm3/m
3
Volumen de superplastif. 1,5% 8.84 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 448.18 dm3/m
3
Contenido de arena 1077.7 kg/m3
1939.9 gr
Corr. Agua por humedad 498.1 grPeso de cemento 90% 1117.8 grPeso de ceniza 10% 124.2 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 61 %
Temperatura 26 ºCHora 10:23 p.m.
MEZCLA SA-03-03Porcentaje de Expansor: 3.00 %Relación A/C 0.36Resistencia a los 28 días 400 Kg/cm
2
Contenido de cemento 690 Kg/m31242.0
Contenido de agua 248.4 kg/m3
447.1 grCont. de expansor 3% 20.7 kg/m
337.3 gr
Cont. de superplastif. 1,5% 10.4 kg/m3
18.6 grVolumen de cemento 226.41 dm
3/m
3
Volumen de agua 248.40 dm3/m
3
Volumen de expansor 3% 8.74 dm3/m
3
Volumen de superplastif. 1,5% 8.84 dm3/m
3
Volumen de aire 50.00 dm3/m
3
Volumen de arena 457.61 dm3/m
3
Contenido de arena 1100.4 kg/m3
1980.8 grCorr. Agua por humedad 473.8 grPeso de cemento 90% 1117.8 grPeso de ceniza 10% 124.2 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa 59 %
Temperatura 26 ºCHora 11:05 a.m.
Peso requerido
Peso requerido
Peso requerido
Anexo D: Diseños de las Mezclas
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 165
MEZCLA SA-03-04Porcentaje de Expansor: 0.00 %Relación A/C 0.40Resistencia a los 28 días 380 Kg/cm2
Contenido de cemento 670 Kg/m3 19873.0Contenido de agua 268.0 kg/m3 7949.2 grCont. de expansor 0% 0.0 kg/m3 0.0 grCont. de superplastif. 1,5% 10.1 kg/m3 298.1 grVolumen de cemento 219.84 dm3/m3
Volumen de agua 268.00 dm3/m3
Volumen de expansor 0% 0.00 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,5% 8.59 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 453.57 dm3/m3
Contenido de arena 1090.7 kg/m3 32351.4 grCorr. Agua por humedad 8160.1 grPeso de cemento 90% 17885.7 grPeso de ceniza 10% 1987.3 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa %Temperatura ºCHora a.m.
MEZCLA SA-03-05Porcentaje de Expansor: 0.00 %Relación A/C 0.40Resistencia a los 28 días 380 Kg/cm2
Contenido de cemento 670 Kg/m3 59618.9Contenido de agua 268.0 kg/m3 23847.6 grCont. de expansor 0% 0.0 kg/m3 0.0 grCont. de superplastif. 1,5% 10.1 kg/m3 223.6 grVolumen de cemento 219.84 dm3/m3
Volumen de agua 268.00 dm3/m3
Volumen de expansor 0% 0.00 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,5% 8.59 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 453.57 dm3/m3
Contenido de arena 1090.7 kg/m3 97054.1 grCorr. Agua por humedad 24480.4 grPeso de cemento 90% 53657.0 grPeso de ceniza 10% 5961.9 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa %Temperatura ºCHora p.m.
Peso requerido
Peso requerido
Anexo D: Diseños de las Mezclas
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 166
MEZCLA SA-03-06Porcentaje de Expansor: 1.50 %Relación A/C 0.40Resistencia a los 28 días 380 Kg/cm2
Contenido de cemento 670 Kg/m3 60815.3Contenido de agua 268.0 kg/m3 24326.1 grCont. de expansor 1,5% 10.1 kg/m3 912.2 grCont. de superplastif. 1,5% 10.1 kg/m3 912.2 grVolumen de cemento 219.84 dm3/m3
Volumen de agua 268.00 dm3/m3
Volumen de expansor 1,5% 4.24 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,5% 8.59 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 449.33 dm3/m3
Contenido de arena 1080.5 kg/m3 98076.1 grCorr. Agua por humedad 23203.8 grPeso de cemento 90% 54733.8 grPeso de ceniza 10% 6081.5 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa %Temperatura ºCHora p.m.
MEZCLA SA-03-07Porcentaje de Expansor: 3.00 %Relación A/C 0.39Resistencia a los 28 días 400 Kg/cm2
Contenido de cemento 690 Kg/m3 62503.7Contenido de agua 269.1 kg/m3 24376.5 grCont. de expansor 3% 20.7 kg/m3 1875.1 grCont. de superplastif. 1,5% 10.4 kg/m3 937.6 grVolumen de cemento 226.41 dm3/m3
Volumen de agua 269.10 dm3/m3
Volumen de expansor 3% 8.74 dm3/m3
Volumen de superplastif. 1,5% 8.84 dm3/m3
Volumen de aire 50.00 dm3/m3
Volumen de arena 436.91 dm3/m3
Contenido de arena 1050.7 kg/m395173.3 gr
Corr. Agua por humedad 23287.3 grPeso de cemento 90% 56253.4 grPeso de ceniza 10% 6250.4 gr
Condiciones Ambientales y Hora de fundidaHumedad relativa %Temperatura ºCHora a.m.
Peso requerido
Peso requerido
Anexo E: Tiempos de Fraguado
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero 167
ANEXO E: TIEMPOS DE FRAGUADO
Todos los tiempos de fraguado en este anexo se encuentran en orden cronológico y se presenta
por página cada ensayo.
Observaciones generales:
En la pasta con expansor se crean unas grietas en la parte superior en
el momento de fraguar haciendo que se debilite esta parte.
Luego de fraguado, la pasta con expansor se puede deshacer con las
manos fácilmente, toma un aspecto arcilloso.
La pasta con superplastificante para el cemento 1A crea unas burbujas que sobresalen desde el
fondo a la superficie (a parte de la exudación).
Para los dos cementos, la pasta con superplastificante toma un aspecto brillante en la superficie,
más notorio cuando no hay exudación (con cemento Samper).
Anexo E: Tiempos de Fraguado
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 168
TIEMPOS DE FRAGUADO - Cemento 1A(Aditivo expansor en 3% de adición del cemento)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00Tiempo (Horas)
Pen
etra
ció
n (
mm
)
Anexo E: Tiempos de Fraguado
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 170
MEZCLA MECÁNICA EN EL LABORATORIO
Consistencia Normal
A/C 0.257Reduce agua 16.6 %Penetración 3.5 mm
Temperatura oCHumedad Relativa %Lugar Laboratorio
Pasta con superplastificante 2%A/C sin aditivos 0.257Cemento 500 grAgua normal 128.5 grSi reduce un 20 %Necesito agua 102.8 grPenetración muy secoSi reduce un 15 %Necesito agua 109.2 grPenetración 30.0 mmSi reduce un 18 %Necesito agua 105.4 grPenetración 3.0 mmSi reduce un 17.5 %Necesito agua 106.0 grPenetración 3.2 mmSi reduce un 16.5 %Necesito agua 107.3 grPenetración 3.0 mmSi reduce un 15.8 %Necesito agua 108.2 grPenetración 7.0 mmSi reduce un 15.6 %Necesito agua 108.5 grPenetración 15.0 mmSi reduce un 17 %Necesito agua 106.7 grPenetración 3.0 mmSi reduce un 16.6 %Necesito agua 107.2 grPenetración 3.5 mm
A/C sin aditivos 0.257Cemento 500 grAgua normal 128.5 grSi reduce un 16 %Necesito agua 107.9 grPenetración 5 mmSi reduce un 15.7 %Necesito agua 108.3 grPenetración 4 mmSi reduce un 15.3 %Necesito agua 108.8 grPenetración 3 mm
REDUCCIONES DE AGUA
Anexo E: Tiempos de Fraguado
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 175
A/C sin aditivos 0.257Cemento 500 grAgua normal 128.5 grSi reduce un 12 %Necesito agua 113.1 grPenetración 3.0 mmSi reduce un 11 %Necesito agua 114.4 grPenetración 3.5 mmSi reduce un 10 %Necesito agua 115.7 grPenetración 3.5 mmSi reduce un 9 %Necesito agua 116.9 grPenetración 3.0 mmSi reduce un 7.5 %Necesito agua 118.9 grPenetración 4.8 mm
REDUCCIONES DE AGUA
TIEMPOS DE FRAGUADO - Cemento 1A(Aditivo superplastificante en 1%)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
2:30 3:00 3:30 4:00 4:30 5:00 5:30 6:00
Tiempo (Horas)
Pen
etra
ció
n (m
m)
Anexo E: Tiempos de Fraguado
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 179
A/C sin aditivos 0.255Cemento 500 grAgua normal 127.5 grSi reduce un 10.5 %Necesito agua 114.1 grPenetración Muy fluidoSi reduce un 11.8 %Necesito agua 112.5 grPenetración 40.0 mmSi reduce un 13.5 %Necesito agua 110.3 grPenetración 9.2 mm
REDUCCIONES DE AGUA
TIEMPOS DE FRAGUADO - Cemento samper(Aditivo superplastificante en 1.5%)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
2:00 2:30 3:00 3:30 4:00 4:30 5:00Tiempo (Horas)
Pen
etra
ció
n (
mm
)
Anexo F: Resultados de las Mezclas de Prueba
182 Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero
ANEXO F: RESULTADOS DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA
Anexo F: Resultados de las Mezclas de Prueba
Uniones a Tensión en Guadua con Mortero y Varilla. Comportamiento de Uniones con Uso de Expansivo en el Mortero. 183
RESULTADOS DE LAS MEDICIONES PARA HALLAR LA EXPANSIÓN