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UNIVERSIDAD DE CHILE
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Ciencia de los Materiales
Informe de Materiales de Construcción
Código Curso: CI3501
Informe n° 3
Laboratorio de Hormigones
Nombre Alumno: Jorge Bustos Silva
Sección: 2
Ayudante: Sven Nielsen
Fecha de Realización: 17/10/12
Fecha de Entrega: 24/10/12
Índice
Resumen.................................................................................................................................................... 2
Introducción .............................................................................................................................................. 3
I.- Introducción General ........................................................................................................................ 3
II.- Objetivos .......................................................................................................................................... 3
III.- Introducción teórica........................................................................................................................ 3
Desarrollo .................................................................................................................................................. 4
Preparación de probetas....................................................................................................................... 4
Preparación especial a cilindros........................................................................................................ 5
Ensayos.................................................................................................................................................. 6
Ensayo de compresión – NCh 1037 .................................................................................................. 6
Ensayo de flexión – NCh 1038 ........................................................................................................... 7
Conclusiones ............................................................................................................................................. 8
Bibliografía ................................................................................................................................................ 9
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Resumen
En el presente informe se detalla todo el proceso de ensayos de propiedades mecánicas en probetas
de hormigón, mezcla de conglomerante con áridos y agua. Se analizan los ensayos de tres geometrías
diferentes de probetas, realizados en el Laboratorio de Hormigones del IDIEM. Se describen las
pruebas de compresión y flexión en cubos, cilindros y vigas de hormigón, a diferentes edades de
maduración, y se asocian con la normativa chilena vigente.
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Introducción
I.- Introducción General
La experiencia de laboratorio descrita se efectuó el día 17 de octubre del 2012, en las dependencias
del Laboratorio de Hormigones del IDIEM, al interior de la facultad, donde se reciben y testean
probetas del material enviadas por el cliente para ensayar su comportamiento tras una cierta edad de
elaboración. En este laboratorio se adhiere a la normativa chilena para ensayos en hormigón, que a su
vez acredita el Instituto Nacional de Normalización (INN). Se visitó el sector de muestreo, donde se
encuentran las piscinas y cámara húmeda, y luego la sala de ensayo donde se tienen prensas y
aparatos de flexión. Se presenció un ensayo de compresión sobre una probeta cúbica, pero no se
obtuvo resultados numéricos.
II.- Objetivos
El objetivo de este laboratorio es observar la ejecución de ensayos de fractura de hormigones de
diferentes geometrías, registrando sus valores. Además se pretende observar cómo estos ensayos se
realizan siguiendo los procedimientos descritos por la normativa chilena vigente al respecto.
III.- Introducción teórica.
El hormigón se define según la norma NCh 170, como el material que resulta de la mezcla de agua,
arena, grava, cemento, eventualmente aditivos y adiciones, en proporciones adecuadas, que al
fraguar o endurecer, adquiere resistencia. Esta misma norma contiene las razones entre las
cantidades de materiales a utilizar, y la clasificación del hormigón según su resistencia a compresión y
tracción, junto con el proceso de medición y mezclado.
En cuanto a las propiedades mecánicas, la flexión se define como el tipo de deformación, común en
elementos estructurales donde una dimensión es mayor a las demás, donde el elemento tiende a
doblarse, dada una fuerza externa perpendicular a su eje longitudinal. Luego la compresión es la
deformación caracterizada por una reducción de volumen del cuerpo, dado un acortamiento en una
determinada dirección.
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Desarrollo
Las probetas de hormigón ensayadas en los laboratorios del IDIEM se reciben elaboradas desde la
obra en sí, labor normada por NCh 1017, donde se define la confección e identificación de los
diferentes tipos de probetas, vistos a continuación.
Tabla I: Moldes, tipos de probetas y ensayos posibles.
Las dimensiones estándar de las probetas son, en centímetros, las siguientes: para vigas, 53 por 15, y
para cubos, 20 por 20.
Preparación de probetas
Las probetas son enviadas en los plazos normales en sus respectivos moldes. El primer paso en el
laboratorio de muestreo de hormigón del IDIEM, es el desmolde respectivo. Luego las probetas son
llevadas a su propio acondicionamiento para el ensayo. Las vigas prismáticas y los cilindros son
enviados a piscinas, donde son sumergidas en agua sobre una cama de cal, mantenidas a una
temperatura ambiente de 17° C a 23° C. En cambio los cubos y los cilindros de edad temprana, es
decir, con una elaboración de 3 a 7 días, son llevados a una cámara húmeda, que mantiene el mismo
rango de temperatura de las piscinas mediante agua que circula por tuberías, y cada cierto tiempo es
llenada con una densa neblina (no debe haber operarios al interior mientras esto se realiza). Las
probetas se tienen en estas habitaciones la cantidad de días necesarias para su ensayo.
Los cubos y las vigas salen directamente desde cámara o piscina al ensayo respectivo, pues se deben
testear húmedos. En cambio los cilindros atraviesan un proceso de preparación diferente.
Figura I: Piscinas de agua saturada en cal y tarimas en cámara húmeda.
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Preparación especial a cilindros
Luego de sacar los cilindros de la piscina o tarima correspondiente, se les quita el rótulo que traen en
una de sus caras circulares, se pesa y se mide. Más tarde, se seca con una turbina. Sigue un proceso
que garantiza que las superficies cumplan con cierta planeidad para ser ensayadas: el refrentado.
Este proceso está normado por NCh 1172, donde se explica el procedimiento para los diferentes
materiales con los que se puede hacer. En los laboratorios del IDIEM se ocupa un material llamado
CAPI, consistente en 70% de azufre y 30% de pomacita, hecha en una marmita especial a una
temperatura de 130°C. Este material es más resistente que el hormigón mismo y se ubica con un
moldante a modo de tapa de la probeta. Es un material necesario para que la carga realizada en los
ensayos se transmita de forma pareja sobre el hormigón.
Figura II: Moldante vertical para refrentado, y resultado final.
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Ensayos
La ejecución de ensayos de hormigón está regida en el país por las normas NCh 1037 para la
compresión de probetas cúbicas y cilíndricas, y NCh 1038 para el ensayo de flexión en probetas
prismáticas.
Ensayo de compresión – NCh 1037
El ensayo se realiza a probetas que según norma tienen 7 o 28 días de elaboración. Sin embargo los
clientes a veces envían con sus propios plazos para entender la forma de reacción del hormigón, el
rango de testeos es entre 1 y 120 días.
Previo al ensayo, se pesa y mide las dimensiones principales de la probeta. Si es un cubo se mide su
lado (en varias perspectivas dado que puede no ser perfecto), si es un cilindro se mide su largo y
diámetro en dos direcciones perpendiculares. Se coloca la probeta asentada en una de sus caras
(refrentadas, para el caso cilíndrico), lo más centrada posible en la máquina de ensayo, para hacer
coincidir el eje de aplicación con el eje de la probeta.
La máquina de ensayo consiste en una prensa que debe ser lo suficientemente rígida para poder
resistir los esfuerzos del ensayo, con superficies lisas y planas con dimensiones mayores a las de la
cara de la probeta y con una exactitud de ±1%.
Luego de colocar la probeta, se asienta sobre ella la placa superior de la prensa y se comienza a
aplicar una carga continua, sin choques, de velocidad uniforme, hasta alcanzar una rotura en la
probeta. El tiempo mínimo a lo que esto puede ocurrir es de 100 segundos para cubos y cilindros.
Como resultado se obtiene la carga P en N, que se divide por el área de la superficie de contacto de la
probeta, que tiene fórmulas de cálculo normadas para una aproximación correcta, a fin de encontrar
la resistencia a compresión.
Se sabe que el ensayo fue bien realizado cuando la probeta se “revienta”, es decir cuando hay una
rotura simétrica a los lados. Si se daña sólo en un lado, probablemente estuvo mal ubicada y el eje de
aplicación de la carga no coincidió con su propio eje.
Figura III: Probeta correctamente “reventada”.
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Ensayo de flexión – NCh 1038
Este ensayo sólo se efectúa en vigas. El dispositivo de ensayo para tracción por flexión consiste en
apoyos de superficie cilíndrica para la barra, con piezas que apliquen la carga de forma vertical,
perpendicular a la luz de la viga (L).
El procedimiento se puede realizar aplicando dos cargas P/2 a orillas del tercio central de la viga, o
aplicando una carga P en el centro mismo. Primero se miden las dimensiones y peso de la probeta, y
se deja la superficie llenado de aplicación mirando hacia arriba, con pequeñas marcas en las caras de
los lugares donde se aplicará la carga y donde se ubicarán los apoyos.
Luego de aplicar el 5% de la carga prevista para la rotura, se verifica que calce con las marcas
realizadas, y que no exista separación entre las piezas de carga y la probeta. Seguido de esto, se
vuelve a cargar, esta vez de forma continua, sin choques y a velocidad constante. Se debe tener en
cuenta que la rotura no debe producirse antes de 300 segundos. Se registra la carga máxima en N y se
mide ancho (b) y alto (h) de la probeta en la región de quiebre. Si la rotura de produce fuera del tercio
central, entonces se mide la distancia al apoyo más cercano (a).
El resultado se expresa mediante fórmulas para el esfuerzo de rotura, dependiendo de la posición en
que se haya aplicado la carga.
Carga
Fractura
En el tercio central
Dos cargas P/2
Carga central P
Tensión de rotura
𝑃∙𝐿
𝑏 ∙ ℎ2
Fuera del tercio central
3∙𝑃∙𝑎
𝑏 ∙ ℎ2
Central
3∙𝑃∙𝐿
2 ∙ 𝑏 ∙ ℎ2
Tabla II: Cálculo de esfuerzo de rotura para los diferentes casos, según norma.
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Conclusiones
Se concluye que se cumplió objetivo de entender el proceso de ensayo en los tres diferentes tipos de
probetas de hormigón enviadas por el cliente, con las diferentes especificaciones para la forma de
cubo, cilindro y viga, y se puedo presenciar la realización de un ensayo de compresión sobre una
probeta cúbica en una prensa, conociendo el procedimiento del Laboratorio de Hormigones del
IDIEM. Se pudo notar como todos estos procesos están estrictamente regulados por las normas
chilenas.
Respecto a análisis de resultados, no hubo números entregados de los ensayos por lo que no se
puede hablar de comportamiento experimental del hormigón. Sin embargo, por lo extraído de las
normas, la resistencia a compresión va de 5 a 50 MPa, y la resistencia a flexotracción, de 3 a 6 MPa.
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Bibliografía

Normativa chilena respecto al hormigón
1. NCh 170: Hormigón – Requisitos Generales. 1985
2. NCh 1017: Hormigón – Confección y curado en obra de probetas para ensayo de
compresión y tracción. 1975
3. NCh 1172: Hormigón – Refrentado de probetas. 1978
4. NCh 1037: Hormigón – Ensayo de compresión de probetas cúbicas y cilíndricas. 1977
5. NCh 1038: Hormigón – Ensayo de tracción por flexión. 1977
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