UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA

UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
VICERRECTORADO ACADÉMICO
DECANATO DE POST-GRADO E INVESTIGACIÓN
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
VERIFICACIÓN DE LA FÓRMULA DEL
MOP PARA EL CONTROL DE MEZCLAS DE CONCRETO A EDADES
TEMPRANAS
Post-grado de Construcción de Obras Civiles
Especialidad en Edificaciones
MARACAIBO, MARZO DE 2005
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
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R
DE
VERIFICACIÓN DE LA FÓRMULA DEL
MOP PARA EL CONTROL DE MEZCLAS DE CONCRETO A EDADES
TEMPRANAS
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA
OPTAR AL TITULO DE ESPECIALISTA
EN: CONSTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES
MENCIÓN: EDIFICACIONES
PRESENTADO POR: ALEGNY HERNÁNDEZ
Alegny M. Hernández Serrano
II
ÍNDICE GENERAL
CONTENIDO
Pág.
ÍNDICE GENERAL……………………………………..………………..…
III
ÍNDICE DE TABLAS………………………………………..…………...… VII
OS VIII
D
A
RV
RESUMEN…………………….…………………………………………....
IX
E
S
E
INTRODUCCIÓN………………………………………………..…………
1
SR
O
H
C
E
R
E
D I. EL PROBLEMA
CAPITULO
ÍNDICE DE GRÁFICOS……………………………………..…………....
Planteamiento del Problema…….…………………………………...………
4
Objetivos de la Investigación………………………………………………...
6
Objetivo General…………………....………………………………..
6
Objetivos Específicos………………………..………………………
6
Justificación e Importancia de la Investigación……………...…………...…
7
Delimitación de la investigación…………………….……………………
8
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
Antecedentes de la Investigación…………………………….………………
9
Fundamentación Teórica……………………..……………....……………… 12
Generalidades del Concreto………………………….………………
12
Clasificación según su Resistencia a la Compresión……….… 13
Clasificación según su Peso Unitario…………..…………….
14
Características del Cemento…………………………………… ……
14
Peso Específico (Densidad)…………………………….. ….
15
Superficie Específica (Finura)……………………………….
16
Agua de Amasado…………………………………………... ..……..
17
III
Agua de Mezclado………………………………….............................…….
17
Agua de Hidratación…………………… …………………
17
Agua Evaporable………….………………………………….
17
Agua de Curado………………………………………………
18
Características de los Agregados….……………………….............…… ……
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RV
19
E
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E
R
Clasificación segúnS
su Procedencia.……………….......…..
........ 20
O
H
C según su Densidad………………………………. 21
E
R
Clasificación
DE
Clasificación según su Tamaño…………………..…………
Aditivos……………………………………...…………………………….
20
21
Aditivos Reductores de Agua…………...………………...…………
21
Aditivos Aceleradores de Fraguado………….……………………....
22
Aditivos Retardadores de Fraguado………….….............…………… 22
Aditivos Plastificantes……...…………..……………………………. 22
Aditivos Incorporadotes de Aire……………………......….….......… 22
Tiempo de Fraguado……………………… ……….……..…………............
23
Propiedades del Concreto………………………………..………….............
23
Concreto Fresco…………………………..……………….
23
Resistencia del Concreto……………………………………………. 25
Control de Calidad de las Mezclas…………………………… …..
26
Cuadro de Variables e Indicadores……………………………… ……….
27
IV
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
Tipo de Investigación…………………………………..……………………
28
Unidad de Análisis………………………………….………………………
28
Procedimiento………………………………………………….……………
29
Ensayo de Agregados……………………………………….…………
29
Diseño de Mezcla de Concreto…………………….……….…………
29
OS
D
A
RV
Elaboración de la Mezcla de Concreto…………………..….………… 29
E
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E
R
SConcreto……………...……….…………
Elaboración de Cilindros
de
O
H
C Cilíndricas………………………….…………
E
R
Curado
de
las
Probetas
DE
Prueba de Asentamiento…………………………………….…………
Ensayo a Compresión de los Cilindros de Concreto…….……………
29
29
29
30
Plan de Análisis de los Resultados…………………………….……….…… 30
CAPITULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Análisis de los Resultados Obtenidos……………………………..………… 31
Ensayos Realizados a los Agregados……………………………...………… 31
Granulometría de los Agregados……………….……………………
31
Pero Unitario Suelto y Compacto………………...….. ……………
34
Peso Específico y Absorción del Agregado Grueso…………………
36
Peso Específico y Absorción del Agregado Fino
(Gravedad Especifica)…………………………………………….…
37
Diseño de Mezcla para la Resistencia de 210 kg/cm2….……………………
38
Resultados Obtenidos de los Cilindros de Concreto Ensayados
a Compresión…………………………………………..……………………
41
Verificación de las Resistencias Obtenidas con la fórmula del
Ministerio de Obras Públicas (MOP)…………………………..…… ……
43
CONCLUSIONES…………………………………………………….……
47
RECOMENDACIONES………………………………..…………….……
49
REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍAS………………………………..……..
50
V
ÍNDICE DE TABLAS
CONTENIDO
Pág.
TABLA Nº 1. Granulometría Piedra Picada de Río (Frijolito)………….…… 50
OS
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TABLA Nº 2. Granulometría Arena del Lago…………………………… … 51
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S
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SR
O
H
Unidad
Cde Volumen de Concreto (b/bo)………………….…..
E
R
DE
TABLA Nº 3. Volúmenes Compactos de Agregado Grueso por
57
TABLA Nº 4. Resultados de los Cilindros Ensayados……………….….….. 61
TABLA Nº 5. Comparación de las Resistencias Obtenidas con las
Establecidas. Resistencia de Diseño 210kg/cm2…………..… 63
VI
ÍNDICE DE GRÁFICOS
CONTENIDO
Pág.
GRÁFICO Nº 1. Resistencia a la Compresión en Función de la
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Relación Agua – Cemento y la Edad……………………….. 58
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VII
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
VICERRECTORADO ACADÉMICO
DECANATO DE POST-GRADO E INVESTIGACIÓN
ESPECIALIZACIÓN EN CONSTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES
RESUMEN
VERIFICACIÓN DE LA FÓRMULA DEL
MOP PARA EL CONTROL DE MEZCLAS DE CONCRETO
A EDADES TEMPRANAS
OS
D
A
RV
EALEGNY M. HERNÁNDEZ S.
AUTO:
S
E
DAVID J. SOCORRO F.
S R TUTOR:
O
H
MARZO
DE
2005.
C
E
DER
EL CITADO TRABAJO ESPECIAL DE GRADO TIENE COMO OBJETIVO
FUNDAMENTAL VERIFICAR LA APLICACIÓN DE LA FÓRMULA DEL
MOP PARA EL CONTROL DE CALIDAD DE LAS MEZCLAS DE
CONCRETO A EDADES TEMPRANAS CON AGREGADOS DE LA ZONA.
PARA EL DESARROLLO DE ESTA INVESTIGACIÓN SE ELABORARON
VEINTIOCHO (28) CILINDROS DE CONCRETO CON ASENTAMIENTO DE
4”, PARA UNA RESISTENCIA DE DISEÑO DE 210 KG/CM2, SIENDO
POSTERIORMENTE ENSAYADOS A COMPRESIÓN UNIAXIAL EN LA
MAQUINA UNIVERSAL, A LAS 24 HORAS, 2 DÍAS, 3 DÍAS, 4 DÍAS, 5
DÍAS, 6DÍAS Y 7 DÍAS, CALCULANDO ASÍ LAS RESISTENCIAS
ESTABLECIDAS POR LA FÓRMULA DEL MOP Y COMPARÁNDOLAS
CON LAS RESISTENCIAS OBTENIDAS DE LOS ENSAYOS DE LOS
CILINDROS DE CONCRETO. VERIFICANDO QUE LA FÓRMULA SE
CUMPLE A PARTIR DEL 2DO DÍA DE ENDURECIDA LA MEZCLA DE
CONCRETO. LOS RESULTADOS OBTENIDOS DE LOS CILINDROS
ENSAYADOS A LAS 24 HORAS, ARROJARON PORCENTAJES DE
RESISTENCIAS INFERIORES A LAS ESTABLECIDAS POR LA FÓRMULA,
YA QUE ÉSTE ESTABLECE QUE PARA UNA EDAD DE 24 HORAS EL
PORCENTAJE DE RESISTENCIA REQUERIDO DEBE SER DEL 50% DE LA
RESISTENCIA DE DISEÑO, Y LOS RESULTADOS OBTENIDOS DE LOS
CILINDROS ENSAYADOS A LAS 24 HORAS ARROJARON UN
PORCENTAJE DE RESISTENCIA PROMEDIO DEL 45%. DE IGUAL
MANERA, SE LOGRO VERIFICAR EL CUMPLIMIENTO DE LAS
RESISTENCIAS OBTENIDAS CON LAS RESISTENCIAS ESTABLECIDAS
POR LA FÓRMULA DEL MOP, YA QUE LOS CILINDROS ENSAYADOS A
LOS 2 DÍAS, 3 DÍAS, 4DÍAS, 5 DÍAS, 6DÍAS Y 7 DÍAS ARROJARON
RESISTENCIAS MAYORES AL 50% DE LA RESISTENCIA DE DISEÑO.
VIII
INTRODUCCIÓN
Los materiales utilizados en la ejecución de una obra civil deben tener un
riguroso control de calidad, entre estos materiales se encuentra el concreto, que es
tal vez el más importante. Por lo general, el control del concreto se realiza por
OS
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ensayos de rotura a compresión siguiendo los procedimientos establecidos con
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El
objetivo
fundamental
que se persigue con este trabajo de investigación,
DE
una fecha determinada de prueba.
es el estudio y verificación de las resistencias establecidas por la fórmula del
Ministerio de Obras Públicas (MOP), con las resistencias obtenidas por los
ensayos de resistencia a la compresión uniaxial, para el control de calidad de las
mezclas de concreto a edades inferiores a los siete días y bajo diferentes
condiciones de curado.
La aplicación de los ensayos de resistencia a la compresión en el concreto,
ha sido uno de los hechos más importantes en la historia de la tecnología de la
construcción, porque, hoy en día el crecimiento económico y social hace que sea
un poco arriesgado esperar 28 días para determinar la calidad de un concreto, ya
que en ese intervalo de tiempo la obra ha avanzado considerablemente.
Muchas estructuras de concreto no se muestran libres de fallas aún después
de periodos muy prolongados de servicio. Cuando presentan grietas o fallas a
compresión
mala
están
normalmente
asociadas con defectos de construcción,
elaboración de las mezclas de concreto o cambios en las condiciones de servicios
de las estructuras. Por dicha razón es necesario la utilización de métodos de
ensayos que determinen en un lapso corto de tiempo un estimado de la resistencia
de un concreto.
OS
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RV
En este sentido se realizó el presente trabajo, el cual está estructurado en
E
S
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SR
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CI, se explica de una manera más amplia la necesidad de
E
R
En el
Capítulo
DE
capítulos presentados de forma siguiente:
elaborar o desarrollar el problema a investigar, cuál es la justificación e
importancia de la investigación, aclarando igualmente los objetivos, tanto general
como específicos y se plantean los fundamentos del problema
En el Capítulo II, se estudia lo referente al planteamiento teórico,
describiendo generalmente lo que es el concreto, enfocando su composición,
dosificación y propiedades que este presenta. También se describe lo referente a
los ensayos que se realizan a los agregados y el ensayado de resistencia a la
compresión.
En el Capítulo III, se exponen los procedimientos realizados para la
preparación, obtención y ensayos de las muestras de concreto.
En el Capítulo IV, se muestran los cálculos y posteriormente se refleja el
análisis de los resultados obtenidos en los ensayos de compresión aplicados a los
cilindros de muestras de concreto, y con esto resultados se logró determinar la
verificación de la fórmula del MOP, entre los resultados obtenidos y los
establecidos.
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DE
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CAPITULOI
EL PROBLEMA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
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Actualmente es necesario garantizar la calidad de los materiales utilizados
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determinar su capacidad
de
carga.
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DE
en obras civiles, ejecutando ensayos de control de calidad que permitan
Este tipo de ensayo es aplicado a las mezclas de concreto, ya que es
fundamental para conocer la resistencia deseada, dependiendo del tipo de
estructura que se requiera construir.
De no tomar en cuenta la elaboración de estos ensayos, se correría el
riesgo de que existan dudas sobre la seguridad de una estructura o de un miembro
y por consecuencia podría fallar, ya que no se ha determinado la capacidad de
carga de la misma. De ocurrir fallas, esto ocasionaría tomar medidas de reparación
que resultan costosas, como demolición, reconstrucción y pérdida de material,
siempre teniendo en cuenta posibles accidentes que arrojen pérdidas humanas.
El ensayo más importante que se le debe realizar a las mezclas de concreto
es el de resistencia a la compresión, el cual, constituye la base para determinar la
calidad del producto.
La aplicación de estos ensayos han sido beneficiosos, debido a que se
obtiene un mayor control de la resistencia del concreto, garantizando la veracidad
de los resultados obtenidos en los ensayos y por lo tanto la resistencia de la
estructura, previniendo posibles fallas que puedan producirse por malas
condiciones del concreto.
OS
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RV
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S
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StengaRuna correcta aplicación para verificar la
O
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cualquier construcción,
y
que
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DE
resistencia de las estructuras, obteniendo mejores resultados y mayores niveles de
Debe considerarse este tipo de ensayo como obligatorio o necesario en
confiabilidad, evitando riesgos o situaciones de peligro en la misma.
Para determinar la calidad del concreto normalmente sé utilaza la
resistencia a la compresión que él mismo posee a los 28 días, esta tradición se ha
mantenido por años, debido al auge económico y social en que vivimos se hace
arriesgado esperar 28 días para conocer la resistencia del concreto utilizado en una
obra, en este sentido se realizan ensayos estimados en un lapso breve de tiempo
para conocer la calidad del mismo.
Los ensayos de resistencia a la compresión son importantes porque con
ellos se denomina la resistencia de las mezclas de concreto a la compresión, es
decir, se controla la calidad del mismo y ofrece ventajas en cuanto a la rapidez en
la que se pueden conocer los resultados, evitando incertidumbres a la hora de
tomar decisiones sobre los datos obtenidos por los ensayos.
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
OBJETIVO GENERAL
Verificar la aplicación de la fórmula del MOP para el control de calidad de
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RV
Mezclas de Concreto a edades tempranas con agregados de la zona.
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OBJETIVOS ESPECÍFICOS S R
HO
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DER
•
Identificar las características de los agregados a utilizarse en el
diseño de mezcla de resistencia de 210 kg/cm2 a los 28 días.
•
Ensayar las probetas cilíndricas elaboradas a las 24 horas, 2 días, 3
días, 4días, 5 días, 6 días y 7 días bajo diferentes condiciones de
curado.
•
Comparar los resultados obtenidos con las resistencias esperadas de
acuerdo a la fórmula del MOP.
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN
Siendo el concreto un material de construcción es indispensable para
cualquier empresa optimizar los costos de los ensayos, mediante procesos cortos y
sistemas más sencillos, con el fin de buscar seguridad, eficiencia y calidad en las
obras o estructuras.
Para la elaboración de estos ensayos se utilizaron probetas cilíndricas, con
muestras de mezclas de concreto para la resistencia de diseño de 210 Kg/cm2 a los
28 días. Debido a esta circunstancia (esperar 28 días) se genera un largo tiempo de
espera, por dicha razón se requiere ensayar la resistencia a la compresión de
muestras de mezclas de concreto endurecido a edades tempranas e inferiores a los
OS
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RV
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S
E
arrojados con las resistencias esperadas
S R de acuerdo a la fórmula establecida por el
O
H
C de Obras Publicas).
E
R
MOP (Antiguo
Ministerio
DE
7 días, bajo diferentes condiciones de curado, comparando los resultados
La importancia de este ensayo es la rapidez de la medición, la cual permite
conocer la resistencia estimada del concreto a las 24 horas después de elaborados
los cilindros de concreto, así mismo permitirá monitorear el comportamiento de la
mezcla (resistencia) durante el tiempo de fraguado, sin esperar los 28 días que son
los requeridos por las normas. Este tipo de herramienta facilita de una forma
práctica los procesos de obtención de resultados, más rápidos y confiables.
DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
Para ejecutar los ensayos de resistencia a la compresión, se seleccionó el
Laboratorio de Mecánica de Suelos y Materiales GEOTECNIA, C.A. Para la
ejecución, estudio y desarrollo de la investigación, se seleccionó el periodo
académico comprendido entre los meses de Octubre del 2004 hasta Febrero del
2005. Se realizaran ensayos de resistencia a la compresión de muestras de mezclas
de concreto a edades tempranas e inferiores a los 7 días, comparando los
resultados con las resistencias esperadas de acuerdo a la fórmula establecida por el
MOP (Antiguo Ministerio de Obras Publicas).
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DE
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C A P I T U L O II
MARCO TEÓRICO
ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
OS
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A
V los cuales se vinculan
Entre los diversos trabajos de investigación
Rcitados,
E
S
E
R
S
con este trabajo se encuentran
los
siguientes:
HO
C
E
DER
Bello Narváez Y Fuenmayor Pérez (1998). Dicho trabajo especial de grado
tuvo como objetivo evaluar la resistencia a la compresión uniaxial en muestras de
concreto endurecido de dos, cuatro y seis pulgadas de diámetro y de existir una
variación de la resistencia del concreto según la influencia del diámetro
cuantificarla. A su vez, se utilizaron diferentes métodos para la obtención de las
mismas, para luego establecer una comparación entre ellos. Para esta
investigación se utilizaron dos métodos para la obtención de las probetas
cilíndricas de dos y cuatro pulgadas de diámetro; los cuales fueron: el método de
extracción de probetas cilíndricas provenientes de cajones de madera y el método
de obtención de probetas cilíndricas por medio de tubos P.V.C., las cuales fueron
debidamente preparadas y ensayadas posteriormente en la prensa universal. Se
logró determinar la influencia del diámetro en la resistencia del concreto, y a su
vez una comparación entre los métodos utilizados para la obtención de las
probetas. La relación existente entre esta investigación con la presente, es la
obtención de las probetas cilíndricas por medio de diferentes métodos, para luego
9
ser ensayadas a la compresión uniaxil y establecer una comparación de las
resistencias obtenidas con las resistencias esperadas, y de existir variaciones ya
sea por diferencia de diámetro o por diferencia de las condiciones de curado,
cuantificarlas.
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Machado Peña y Portillo Castillo (1999). El citado trabajo especial de
E
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S extraídos
O
H
existe entre los núcleos
de
concreto
con el equipo coredrill de dos, tres y
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E
DER
grado tuvo como objetivo fundamental cuantificar en grado de diferencia que
cuatro pulgadas de diámetro con el cilindro normalizado de seis pulgadas de
diámetro. Además se logró demostrar que a medida que el diámetro de los núcleos
es menos el factor de correlación o ajuste es mayor. Para esta investigación se
tomaron muestras de concreto endurecido con el equipo coredrill de dos, tres y
cuatro pulgadas de diámetro y cilindros de concreto fresco de seis pulgadas para
ser ensayados posteriormente a compresión uniaxial en la maquina universal. El
objetivo principal es cuantificar la diferencia que existe entre las resistencias de
cilindros de concreto de varios diámetros con la resistencia del cilindro
normalizado, ensayados a la compresión en la máquina universal, de igual manera
se requiere comparar las resistencias obtenidas de varios cilindros de concreto
elaborados a edades inferiores a los siete días y en diferentes condiciones de
curado con las resistencias ya establecidas, siendo estos cilindros ensayados en la
máquina universal.
Roo Arenas y Yépez Uzcategui (2000). El presente trabajo especial de
grado tuvo como objetivo cuantificar el grado de comparación que existe entre los
cilindros de concreto a las edades de 24 horas y 28 días. Para esta investigación se
tomaron cilindros de concreto para la resistencia de diseño, las cuales fueron de
210 Kg/cm2 y 250 Kg/cm2, siendo posteriormente ensayados a compresión
uniaxial en la máquina universal a las 24 horas y a los 28 días, calculando así el
factor de correlación para cada resistencia de diseño y se logró demostrar que el
factor de correlación es apto para cumplir la investigación planteada. La relación
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resistencias obtenidas de cilindros
SdeRconcreto elaborados a edades tempranas o a
O
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Cresistencias obtenidas a los 28 días, para una determinada
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las 24 horas
con
las
DE
que existe entre ambos trabajos especiales de grado, es la comparación de las
resistencia de diseño, siendo los cilindros ensayados a compresión uniaxial, para
luego cuantificar dicha comparación.
El aporte que se obtuvo de los trabajos de investigación citados
anteriormente con el presente trabajo de investigación, es la evaluación de las
resistencias a la compresión uniaxial de cilindros de concreto endurecido,
tomados de muestras de mezclas concreto fresco y comparándolas para establecer
un factor de correlación entre ella, ya sea por variaciones del diámetro de los
cilindros y bajo diferentes condiciones de curado, y a edades comprendidas a las
24 horas e inferiores a los 7 días, siento estas resistencias obtenidas comparadas
con las esperadas o establecidas y cuantificarlas.
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
GENERALIDADES DEL CONCRETO
Según Orús Asso (1984). El concreto es una piedra artificial que está
formado por la mezcla de diferentes materiales, cemento, agua y agregados con o
sin aditivos. Por lo general, los agregados constituyen del 60% al 75% del
volumen total del concreto estructural.
El concreto posee muchas ventajas en comparación con otros materiales
utilizados en la construcción. Algunos de los factores que influyen en darle al
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concreto la gran importancia que tiene, es la facilidad con que se puede moldear,
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Sal fuego
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manera posee alta resistencia
y tiene una elevada resistencia a la
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casi de cualquier forma, mientras aun tiene una consistencia plástica, de igual
compresión, pero es frágil a la tracción, por eso, se combina con el acero que tiene
una alta resistencia a la tracción.
La combinación de estos materiales es conocida como concreto armado, la
cual proporciona muchas ventajas de cada uno de los elementos y a su vez permite
una amplia utilización en la construcción de edificaciones, puentes, presas y otros
tipos de estructuras.
De manera que el concreto armado es una piedra artificial esfuerzos de
compresión, tracción y flexión, circunstancia que no se da en las piedras naturales.
La mezcla de cemento, agua, aire y aditivos (cuando son añadidos), forma
lo que se denomina como pasta o pegante. Cuando la mezcla se encuentra en
estado plástico, la pasta actúa como lubricante de los agregados, dando fluidez a la
mezcla, lo cual permite que la colocación y consolidación del concreto sean
adecuadas ya que un alto grado de confinamiento conduce a una mayor
resistencia.
Las propiedades del concreto fresco como la consistencia, manejabilidad y
tiempo de fraguado; así como las propiedades del concreto endurecido, la
resistencia a la compresión, resistencia a la tensión, durabilidad, resistencia a la
corrosión, etc., se pueden controlar seleccionando en forma minuciosa las
OS
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RV
características y proporciones de los componentes primarios del concreto para una
E
S
E
S R cementante, el agua y los agregados. El
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proyecto dado, es decir,
del
material
C
E
R
DE
mezcla de diseño adecuada dependiendo de las condiciones especificadas en un
concreto se ha clasificado según su resistencia a la compresión y según se peso
unitario. Estas clasificaciones son las siguientes:
Clasificación según su Resistencia a la Compresión:
Los concretos que normalmente se utilizan para construcciones
corrientes, tienen una resistencia a la compresión a los 28 días de edad
comprendida entre los 70 kg/cm2 y 350 kg/cm2, entre estos valores el más
empleado es de 210 kg/cm2. En el caso de la industria de elementos prefabricados
los concretos tienen resistencias mayores y técnicas de fabricación especiales.
Clasificación según su Peso Unitario: En nuestro medio el uso del concreto
elaborado a base de agregados pétreos naturales de peso normal, cuyo peso
unitario es del orden de 2300 kg/cm3 de concreto, es el más común y
generalmente.
CARACTERÍSTICAS DEL CEMENTO
Según Orús Asso (1984). Es el material que se encarga de unir entre sí
partículas de agregados formando una pasta monolítica que se denomina cemento,
es por excelencia el pegante más versátil y además es el elemento activo en una
mezcla de concreto.
OS
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A
RV
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S
E
El cemento es un material
SqueRtiene propiedades de adherencia y cohesión,
O
H
C unir fragmentos minerales entre sí para formar un todo
E
R
las cuales les
permiten
DE
compacto con resistencia y durabilidad adecuada. En construcción y en la
fabricación de concreto para estructuras, es utilizado el cemento Pórtland, el cual
tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, ya que con ella
experimenta una reacción química. Este proceso se llama hidratación, por lo cual
son también llamados cementos hidráulicos.
Las propiedades físicas y mecánicas del cemento Pórtland, permiten
completar las propiedades químicas y reconocer algunos otros aspectos de su
bondad como material cementante. Estas propiedades dependen del estado en el
cual se encuentre y son medidas a través de ensayos que se pueden clasificar en
ensayos sobre el cemento puro, sobre la pasta de cemento y sobre el mortero, los
cuales determinan las características físicas y mecánicas del cemento antes de ser
utilizado. Ellas son:
Peso Específico (Densidad): La densidad o peso específico del cemento, es la
relación existente entre la masa de una cantidad dada y el volumen absoluto de esa
masa. Su valor varia muy poco y en un cemento Pórtland normal cuando no hay
adiciones distintas al yeso, suele estar comprendida entre 3,10 y 3,15 gr/cm3. El
pero específico del cemento no indica directamente la calidad del mismo, pero a
partir de él se puede deducir otras características cuando se analiza en conjunto
con otras propiedades. Su utilización está relacionada con el diseño y control de
OS
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A
RV
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S
E
unitario de concreto (generalmente
1 m ), de manera que es necesario saber el
SR
O
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Cuna masa determinada de cemento dentro de 1 m de
E
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volumen que
ocupa
DE
las mezclas de concreto, debido a que éstas se diseñan por peso para un volumen
3
3
concreto. Esto se hace aplicado la ecuación que establece que la densidad de un
material es igual a su peso dividido por su volumen (Densidad = Peso / Volumen).
Superficie Específica (Finura): La finura es una de las propiedades físicas más
importantes del cemento, ya que está íntimamente ligada al valor hidráulico.
Puesto que la hidratación de los granos de cemento ocurre desde la superficie
hacia el interior, el área superficial total de las partículas del cemento constituye el
material de hidratación. El tamaño de los granos, o sea la finura del cemento, tiene
una gran influencia sobre sus propiedades, especialmente sobre la velocidad de
hidratación, desarrollo de calor, retracción y aumento de resistencia con la edad.
Así una molienda muy fina da lugar a cementos que endurecen más rápidamente y
por lo tanto también tienen un desarrollo rápido de resistencia. Sin embardo, un
alto grado de finura representa un costo considerable debido a que aumenta el
tiempo de molienda; además, cuando más fino sea un cemento, se deteriorará con
mayor rapidez por la exposición a la atmósfera.
Adicionalmente libera mayor cantidad de calor de hidratación dando una
mayor retracción y por lo tanto es más susceptible a la figuración, pero un
cemento fino, exuda menos que uno más grueso, debido a que retiene mejor el
agua al tener mayor superficie de hidratación. Los cementos con granos muy
gruesos se hidratan y endurecen muy lentamente y pueden producir exudación de
OS
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S
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SR
O
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C AGUA DE AMASADO
E
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DE
agua por su escasa capacidad de retenerla.
Según Orús Asso (1984). Por lo general se recomienda que el agua sea
potable, si el agua es bastante buena para tomarla, se considera lo suficientemente
buena para hacer concreto; sin embargo, el sabor, olor o la fuente de
abastecimiento sola no deben tomarse como razones suficientes para rechazar
cualquier agua.
El agua ocupa un papel preponderante en las reacciones del cemento
durante el estado plástico, el proceso de fraguado y el estado endurecido de un
concreto o mortero. El agua se puede definir como aquel componente del concreto
en virtud del cual, el cemento experimenta reacciones químicas que le dan la
propiedad de fraguar y endurecer para formar un sólido único con los agregados.
Agua de Mezclado: El agua de mezclado, está definida como la cantidad de agua
por volumen unitario, para producir una pasta eficientemente hidratada, con una
fluidez tal que permita una lubricación adecuada de los agregados cuando la
mezcla se encuentra en estado plástico. El agua de mezclado también se puede
30
definir como aquella agua que se añade a las mezclas de concreto o morteros para
darles la fluidez necesaria para manejarlas, colocarlas y que después reaccionara
en parte con el cemento dándole a la mezcla las propiedades resistentes. En las
normas para concreto se establecen requisitos a las aguas de mezclado, las cuales
no deben contener compuestos salinos ni determinadas concentraciones iónicas
OS
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E
S
E
R a los limites máximos fijados.
ni sustancias nocivas en cantidades
S superiores
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H
C
E
R
DE
Agua de Hidratación: El agua de hidratación es aquella parte del agua original
superiores a lo estipulado en la normas, ni valores de pH fuera de los establecidos,
de mezclado que reacciona químicamente con el cemento para pasar a formar
parte de la fase sólida del gel. Es también llamada no evaporable por que en una
porción de pasta hidratada se conserva a 0% humedad del ambiente y 110 ºC de
temperatura.
Agua Evaporable: El agua restante que existe en la pasta, es agua que puede
evaporarse a 0% humedad relativa del ambiente y 110 ºC de temperatura, pero no
se encuentra libre en su totalidad. El gel cemento cuya característica sobresaliente
es un enorme desarrollo superficial interno, ejerce atracción molecular sobre una
parte del agua evaporable y la mantiene atraída. El agua evaporable puede estar en
tres condiciones distintas, de acuerdo con su proximidad a la superficie del gel:
a.- Agua de Absorción: Es una capa molecular de agua, que se haya fuertemente
adherida a la superficie del gel por fuerzas intermoleculares de atracción, es
llamada también agua activa, por su influencia en el comportamiento del
concreto bajo carga.
b.- Agua Capilar: Es el agua que ocupa los poros capilares de la pasta de concreto
y esta sujeta a ella.
c.- Agua Libre: Es la que se encuentra fuera de la influencia de las fuerzas de
superficie, de tal modo que tiene completa movilidad y puede evaporarse con
OS
D
A
RV
E
S
E
S Rdefinirse como el conjunto de condiciones
O
H
Agua de Curado: El
curado
puede
C
E
R
DE
facilidad.
necesarias para que la hidratación de la pasta evolucione sin interrupción hasta
que todo el cemento se hidrate y el concreto alcance sus propiedades potenciales
de resistencia.
CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS
Según Roo Arenas y Yépez Uzcateguí (2000). Los agregados constituyen
aproximadamente del 60% al 75% del volumen total del concreto y en
consecuencia influyen mucho en el costo económico y en las propiedades tanto
del concreto fresco como del endurecido. Las propiedades físicas del concreto que
podrían resultar afectadas por las características del agregado incluyen el peso
unitario, la manejabilidad, el módulo de elasticidad, resistencia, contracción, flujo
plástico, comportamiento térmico, durabilidad y resistencia a la compresión. Los
agregados también llamados áridos, son aquellos materiales inertes, de forma
granular, naturales o artificiales, que aglomerados por el cemento Pórtland y en
presencia de agua conforman un todo compacto conocido como concreto.
Como agregado para el concreto se puede considerar todos aquellos
materiales que teniendo una resistencia propia suficiente no perturban, ni afectan
las propiedades y características del concreto y garantizan una adherencia
suficiente con la pasta endurecida de cemento Pórtland. En general, la mayoría
son materiales inertes, es decir, que no desarrollan ningún tipo de reacción con los
OS
D
A
RV
E
S
E
OSLaRdistribución del tamaño de las partículas es
Clasificación según C
su H
Tamaño:
E
R
E
D
demás constituyentes del concreto, especialmente con el cemento.
lo que se conoce con el nombre de granulometría. La fracción fina de este
material, cuyas partículas tienen un diámetro inferior a 4,76 mm y no menor de
0.074 mm, es lo que comúnmente se llama arena o agregado fino y la fracción
gruesa, o sea aquellas partículas que tienen un diámetro superior a 4,76 mm es la
que normalmente se denomina piedra o agregado grueso. En términos generales,
son todas aquellas partículas que pasan por el tamiz # 4.
Clasificación según su Procedencia: La procedencia de los agregados puede ser
de fuentes naturales o artificiales. Los Agregados Naturales son los que proviene
de la explotación de fuentes naturales tales como: depósitos de arrastres fluviales
(arena y grava de río) o de glaciares (canto rodado), de canteras de diversas rocas
y piedras naturales. Los Agregados Artificiales son aquellos que se obtienen a
partir de productos y procesos industriales, tales como: arcillas expandidas,
escorias de alto hornos, limaduras de hierro u otros.
Clasificación según su Densidad: La densidad depende de la capacidad de la
masa por unidad de volumen y del volumen de los poros, ya sea por agregados
naturales o artificiales.
ADITIVOS
OS
D
A
RV
Según Bello Narváez y Fuenmayor Pérez (1998). Son sustancias químicas
E
S
E
SenRla fabricación del concreto o mortero, los
O
H
determinada según su
finalidad
C
E
R
DE
que se incorporan al concreto antes o durante el mezclado, en una porción
aditivos pueden ser utilizados para modificar las propiedades de estos materiales,
tanto para su comportamiento en estado fresco, como posteriormente en estado
endurecido. De manera que los hagan más adecuado para las condiciones de
trabajo, también pueden ser usados por razones de orden económico ya que
permite en algunos casos reducir los costos de fabricación.
Aditivos Reductores de Agua: Estos aditivos a menudo actúan como
retardadores de fraguado cuando se usan en cantidad suficiente. Usualmente se
logra disminuir de un 8% a 12% del contenido de agua, pudiéndose llegar hasta
un 15% o más. Cuando se desea retardar el tiempo de fraguado, se puede usar los
reductores de agua sin modificarlos.
Aditivos Aceleradores de Fraguado: Se utiliza en los vaciados de concreto en
climas fríos donde conviene normalizar la rapidez del endurecimiento,
permitiendo así la remoción temprana de los moldes o encofrados. No se debe
exceder del 2% en peso del cemento la cantidad de aditivo, pues el concreto puede
endurecerse muy rápidamente, dando pie a la corrosión del acero de refuerzo.
Aditivos Retardadores de Fraguado: Son los que retrasan el proceso de
hidratación del cemento, y por consiguiente se alarga el tiempo de fraguado y la
trabajabilidad de la mezcla. Estos aditivos pueden ser necesarios para la
eliminación de juntas entre vaciados sucesivos de concreto de gran masa, para
transportar concretos a largas distancias y en casos donde se debe vaciar concreto
OS
D
A
RV
E
S
E
colocado por bombeo.
SR
O
H
C
E
R
DE
bajo elevadas temperaturas, en concretos premezclados o cuando va a ser
Aditivos Plastificantes: Se usan con el objeto de aumentar la plasticidad del
concreto a tal grado que resulte bastante fluido. Se agrega generalmente en obra
antes del vaciado, adicionándolo en la mezcladora y solo se detecta cuando la
mezcla esta en vibración. El uso principal de este aditivo es para controlar el
concreto en lugares de difícil accesos.
Aditivos Incorporadotes de Aire: Son sustancias que al mezclarse con los
componentes del concreto, produce una gran cantidad de diminutas burbujas que
se distribuyen uniformemente dentro de la masa de concreto y modifica las
propiedades del material, tanto en estado fresco como en estado endurecido.
TIEMPO DE FRAGUADO
Según Orús Asso (1984). Después de completar el mezclado, el concreto
endurece gradualmente hasta que se hace rígido. Las características del
endurecimiento de una pasta de cemento las determinan las pruebas para
establecer el tiempo de fraguado. Durante el proceso de hidratación de los
componentes del cemento, las dos etapas que se usan para describir las
características de fraguado de la pasta de cemento son el fraguado inicial y el
final.
La determinación del tiempo de fraguado es importante para saber si es
OS
D
A
RV
necesario utilizar aditivos que controlen la velocidad del fraguado (retardadores o
E
S
E
R
S
O
H
manera que no se vaya
a
ver
afectada
la manejabilidad, ni la resistencia de la
C
E
DER
aceleradores), con el fin de regular los tiempos de mezclado y transporte, de
mezcla.
PROPIEDADES DEL CONCRETO
Concreto Fresco: Todas las propiedades del concreto en estado endurecido
dependen en mayor o menor grado de sus características en estado fresco
(plástico), especialmente en los procesos de mezclado, transporte, colocación,
compactación y terminado. A continuación las propiedades más importantes del
concreto fresco:
a.-
Manejabilidad o Trabajabilidad: Según el comité 211 de la ACI, la
manejabilidad conocida también como trabajabilidad, se considera como aquella
propiedad del concreto mediante la cual se determina su capacidad para ser
colocado y consolidado apropiadamente y para ser terminado sin segregación
dañina alguna.
b.- Consistencia: Se refiere a su estado de fluidez, es decir, que tan dura (seca) o
blanda (fluida) es una mezcla de concreto cuando se encuentra en estado
plástico, por lo cual se dice que es el grado de humedad de la mezcla.
c.- Plasticidad: Se denomina plasticidad a una consistencia tal del concreto que
OS
D
A
RV
pueda ser fácilmente moldeado, pero que le permita al concreto fresco
E
S
E
SdeRconsistencia plástica las muy secas, ni las
O
H
considerarse como
mezclas
C
E
R
DE
cambiar de forma lentamente si se saca del molde. Por tal razón, no pueden
muy fluidas.
d.-
Manejabilidad: Para medir la manejabilidad de una mezcla de concreto
fresco se utiliza el ensayo de asentamiento, este es el ensayo más usado en
el mundo por su simplicidad y rapidez, el mide la consistencia o fluidez de
una mezcla fresca de concreto, cuyo tamaño máximo de agregado grueso
puede ser hasta de 50.8 mm (2”).
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Según Machado Peña y Portillo Castillo (1999). La resistencia del
concreto se determina en muestras del material tomadas cuando este se encuentra
en estado fresco, antes de ser colocado en la obra, por lo tanto no se puede reflejar
la calidad real que va a tener el material en el elemento estructural, la cual podría
desarrollarse plenamente si son adecuadas las operaciones de colocación y curado.
Hasta el momento de la toma de la muestra, la calidad del concreto pudo
haber sido alterada por dos razones: por alteración de la relación agua / cemento o
por alteraciones por segregación.
La relación agua / cemento condiciona la resistencia del concreto por lo
OS
D
A
RV
cual esta relación es uno de los parámetros fundamentales para el control del
E
S
E
R
S altas
O
H
material y cuanto más
baja
es,
más
serán las resistencias; es decir, a medida
C
E
DER
concreto, cuando más estable se logra mantener, menores variaciones presenta el
que se añade agua, crece la plasticidad y fluidez de la mezcla, pero la resistencia
disminuye como consecuencia del mayor volumen de huecos creados por el agua
libre. Para una relación agua / cemento dada se selecciona la mínima cantidad de
cemento, en kilos por metros cúbicos (kg/m3) de concreto, que proporcione la
manejabilidad deseada.
La resistencia a la compresión es la característica más importante de una
mezcla de concreto, a partir de ella se estudian otras propiedades como: la
resistencia a la tracción, módulo de elasticidad y resistencia al corte, entre otros.
En cuanto a la relación agua / cemento, en términos generales, la
resistencia del concreto se determina por la cantidad neta de agua utilizada por
cantidad unitaria de cemento, para un conjunto dado de materiales y condiciones.
Las propiedades y resistencia de cualquier sistema heterogéneo dependen
de las características físicas y químicas de sus constituyentes y de las
interacciones entre ellos mismos. En resumen, la resistencia del concreto se rige
principalmente por la resistencia e interacción de sus fases constituyentes. Entre
los innumerables factores que afectan la resistencia del concreto endurecido,
independientemente de la calidad y tipo de materiales que lo constituyen, se
detectan los siguientes: contenido de cemento, tamaño máximo del agregado
grueso, fraguado del concreto, edad del concreto, curado del concreto,
OS
D
A
RV
E
S
E
R
SCALIDAD
O
H
CONTROL
DE
DE LAS MEZCLAS
C
E
DER
temperatura.
Según Bello Narváez Y Fuenmayor Pérez (1998). Debido a que el
concreto es un material que debe sus características a los componentes que
conforman la mezcla, en función de esto estará relacionada la calidad del
concreto.
Par realizar un buen control de las mezclas de concreto es necesario
practicar varios ensayos dependiendo de los requisitos y exigencias de la obra,
entre algunos de los ensayos que se realizan al concreto para verificar su calidad
se encuentran: fraguado, curado, exudado, modulo de elasticidad, consistencia,
peso unitario, contenido de aire, etc., específicamente el de resistencia a la
compresión, que es el principal ensayo tomado en cuenta para determinar la
calidad del concreto.
CUADRO DE VARIABLES E INDICADORES
VARIABLE
DIMENSIONES
INDICADORES
* Características de los - Tipo de agregados.
agregados.
- Granulometría de los
agregados.
- Peso unitario, suelto y
compacto.
- Peso específico y
absorción.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C * Mezcla de concreto con
Fórmula
delRE
MOP,
ControlD
deECalidad de los
agregados
las mezclas de concreto
seleccionados.
- Cantidad de agregado
(arena y piedra).
- Cantidad de agua.
- Cantidad de cemento
requerida.
* Ensayo de resistencia a - Ensayar los cilindros de
la compresión y comparar concreto a las 24 horas, 2
resultados obtenidos.
días, 3 días, 4 días, 5 días,
6 días y 7días.
Comparar
las
resistencias obtenidas con
las establecidas por la
fórmula del MOP.
CAPITULOIII
MARCO METODOLÓGICO
TIPO DE INVESTIGACIÓN
OS
D
A
RV
Según Hernández Sampieri (1998), es del tipo Descriptiva. Definición de
E
S
E
SR
O
H
C de personas, grupos, comunidades o cualquier otro
propiedades importantes
E
R
DE
Investigación Descriptiva: ”Los estudios descriptivos buscan especificar las
fenómeno que sea sometido a análisis. Miden o evalúan diversos aspectos,
dimensiones o componentes del fenómeno a investigar. Desde el punto de vista
científico, describir es medir. Esto es, en un estudio descriptivo se selecciona una
serie de cuestiones y se mide cada una de ellas independientemente, para así
(válgase la redundancia) describir lo que se investiga”.
“Los estudios descriptivos se centran en medir con la mayor precisión
posible. En esta clase de estudios el investigador debe ser capaz de definir qué se
va a medir y como lograr precisión en esa medición. Asimismo, debe ser capaz de
especificar quienes deben estar incluidos en la medición”.
UNIDAD DE ANÁLISIS
Según Balestrini (S.F.) Se entiende por unidad de análisis a los objetos
que van ha ser estudiados y medidos, que sean elementos de donde se tomará la
información para los objetivos de la investigación. En nuestro caso, se tomara una
población de 28 cilindros de concreto para una resistencia de diseño de 210
kg/cm2, con un asentamiento de 4” para ser ensayados a la compresión uniaxial.
PROCEDIMIENTO
9 ENSAYO DE AGREGADOS:
OS
D
A
RV
E
S
E
RUnitario Suelto y Compacto
• Determinación delS
Peso
O
H
C
E
R
D•EPeso Específico y Absorción del Agregado Grueso
•
Análisis Granulométrico
•
Peso Específico y Absorción del Agregado Fino (Gravedad
Específica)
9 DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO (Método de la AVPC)
9 ELABORACIÓN DE LA MEZCLA DE CONCRETO:
•
Proceso de Mezclado Manual
9 PRUEBA DE ASENTAMIENTO
9 ELABORACIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO
9 CURADO DE LAS PROBETAS CILÍNDRICAS
9 ENSAYO A COMPRESIÓN DE LOS CILINDROS DE CONCRETO
PLAN DE ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Se elaborará la mezcla de concreto seleccionando y ensayando
previamente los materiales que la conforman, luego se ejecutarán los cilindros de
concreto (para fines de esta investigación serán 28 cilindros) para una resistencia
OS
D
A
RV
de diseño de 210 kg/cm2, con un asentamiento de 4”, posteriormente se
E
S
E
SR
O
H
la compresión uniaxial.
C
E
R
DE
sumergirán en agua para el cumplimiento del tiempo sé fraguado y se ensayaran a
Se dividirán en cuatro cilindros por días para ser ensayados a las 24 horas,
2 días, 3 días, 4 días, 5 días 6 días y 7 días. Obtenido los resultados se verificara la
resistencia de los mismos con lo establecido por la fórmula del MOP.
4
C A P I T U L O IV
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
En el presente capítulo se muestran los resultados obtenidos por los
ensayos de resistencia a la compresión realizados a los cilindros de concreto,
OS
D
A
RV
E
S
E
R establecida por el MOP.
resistencias y verificación con laS
fórmula
O
H
C
E
R
DEENSAYOS REALIZADOS A LOS AGREGADOS
seguido se muestran los cálculos correspondientes para la obtención de las
A continuación se presenta el desarrollo de los cálculos efectuados y los
resultados obtenidos de los ensayos realizados a los agregados (Finos y Gruesos),
para la elaboración del diseño de la mezcla de concreto de resistencia a la
compresión a los 28 días de 210 kg/cm2.
GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS
Resultados obtenidos en los ensayos de granulometría a los
agregados finos y gruesos:
Piedra de Río Picada: Tamaño Máximo Nominal (TMN): 3/4”;
Características: Graba Limpia; Color: Blanco Grisáceo.
Arena del Lago: Características: Arena Limpia; Color: Blanco Grisáceo.
TABLA Nº 1
Granulometría Piedra de Río Picada (Frijolito)
Peso Total
(T): 1.693 gr.
TAMIZ
3”
2”
1 ½”
1”
¾”
½”
3/8”
¼”
Nº 4
FRACCIÓ GRANULAR GRUESA
Peso Acumulado Nº 4
Peso Pasa Nº 4
(A): 1.621,8 gr.
(Ba): 71,2 gr
PESO
RETENIDO
(gr.)
%
RETENIDO
PARCIAL
Nº 8
Nº 10
Nº 16
Nº 20
Nº 30
Nº 40
Nº 50
Nº 60
Nº 80
Nº 100
Nº 200
Pasa200
%
PASANTE
6,4
42,4
72,7
94,5
95,8
93,6
57,6
27,3
5,5
4,2
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C 108,1
E
R
6,4
DE
TAMIZ
%
RETENIDO
ACUMILADO
609,1
36,0
512,7
30,3
369,6
21,8
22,3
1,3
FRACCIÓN GRANULAR FINA
PESO
RETENIDO
(gr.)
8,4
0,5
96,3
3,7
2,6
0,2
96,5
3,5
2,8
0,2
96,7
3,3
2,2
0,2
96,9
3,1
5,5
5,6
43,7
0,3
0,3
2,5
97,2
97,5
100,0
2,8
2,5
TABLA Nº 2
Granulometría Arena del Lago
Peso Total
(T): 498,9 gr.
TAMIZ
FRACCIÓ GRANULAR GRUESA
Peso Acumulado Nº 4
Peso Pasa Nº 4
(A): - gr.
(Ba): 498,9 gr
PESO
RETENIDO
(gr.)
3”
2”
1 ½”
1”
¾”
½”
3/8”
¼”
Nº 4
%
RETENIDO
PARCIAL
%
RETENIDO
ACUMILADO
OS
D
A
RV
%
PASANTE
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
FRACCIÓN GRANULAR FINA
TAMIZ
Nº 8
Nº 10
Nº 16
Nº 20
Nº 30
Nº 40
Nº 50
Nº 60
Nº 80
Nº 100
Nº 200
Pasa200
PESO
RETENIDO
(gr.)
0,7
0,1
0,1
99,9
12,3
2,5
2,6
97,4
105,2
21,1
23,7
76,3
150,0
30,1
53,8
46,2
200,0
28,4
2,3
40,1
5,7
0,4
93,9
99,6
100,0
6,1
0,4
Modulo de Finura (MF)
0.1 + 2.6 + 23.7 + 53.8 + 93.9
MF =
= 1.74 %
100
OS
D
A
RV
PERO UNITARIO SUELTO Y COMPACTO
E
S
E
A continuación se presentan
S Rlos resultados obtenidos de los ensayos de
O
H
C
E
R
Peso Unitario
Suelto
DE y Compacto de los agregados
ARENA DEL LAGO
•
Peso Unitario Seco y Suelto (PUSS):
Peso de Molde = 7630
Peso del Molde + Arena (tres muestras):
P1 = 15815; P2 = 15800; P3 = 15810
Ptotal = 47425
Factor de Calibración = 0,189
15815 + 15800 + 15810
PUSS =
= 15808,33 – 7630 = 8178,33 x 0,189
3
PUSS = 1546 kg/m3
•
Peso Unitario Seco y Compacto (PUSC):
Peso de Molde = 7630
Peso del Molde + Arena (tres muestras):
P1 = 16490; P2 = 16500; P3 = 16515
Ptotal = 49505
Factor de Calibración = 0,189
16490 + 16500 + 16515
PUSC =
= 16501,67 – 7630 = 8871,67 x 0,189
3
OS
D
A
RV
PUSC = 1677 kg/m3
E
S
E
RPICADA (FRIJOLITO)
PIEDRA DES
RÍO
O
H
C• Peso Unitario Seco y Suelto (PUSS):
E
R
DE
Peso de Molde = 7630
Peso del Molde + Piedra (tres muestras):
P1 = 14854; P2 = 14880; P3 = 14868
Ptotal = 44602
Factor de Calibración = 0,189
14854 + 14880 + 14868
PUSS =
= 14867,33 – 7630 = 7237,33 x 0,189
3
PUSS = 1368 kg/m3
•
Peso Unitario Seco y Compacto (PUSC):
Peso de Molde = 7630
Peso del Molde + Piedra (tres muestras):
P1 = 15200; P2 = 15198; P3 = 15206
Ptotal = 45604
Factor de Calibración = 0,189
15200 + 15198 + 15206
PUSC =
= 15201,33 – 7630 = 7571,33 x 0,189
3
PUSC = 1431 kg/m3
PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO
OS
D
A
RV
A continuación se presentan los resultados obtenidos de los ensayos se
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
W
DE
Peso Especifico y Absorción del agregado grueso.
1
γ=
x 100
W2 – W3
%A=
W2 – W1
x 100
W1
Donde:
γ : Peso Especifico.
W1 : Peso en el aire de la muestra sacada del horno (en gr).
W2 : Peso en el aire de la muestra saturada con superficie seca (en gr).
W3 : Peso en agua de la muestra saturada (en gr).
A : Absorción (en %).
W1 = 200,7 gr.
W2 = 204,8 gr.
W3 = 126,6 gr.
γ=
W1
200,7
= 2,512 gr/cm3 ;
=
W2 – W3
204,8 – 126,6
γ = 2512 kg/m3
W2 – W1
%A=
204,8 – 200,7
=
x 100 = 2,89 %
W1
200,7
PESO ESPECIFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO (Gravedad
Especifica).
OS
D
A
RV
E
S
E
R fino.
Peso Especifico y Absorción delS
agregado
O
H
C
E
R
W
DE
A continuación se presentan los resultados obtenidos de los ensayos se
1
γ=
x 100
Wa + W – Wp
%A=
W – W1
x 100
W1
Donde:
γ : Peso Especifico.
Wp : Peso del picnómetro lleno con la muestra y agua (en gr).
Wa : Peso del picnómetro lleno con agua (en gr).
W1 : Peso de la muestra secada al horno (en gr).
W : Peso de la muestra saturada con superficie seca (en gr).
A : Absorción (en %).
Wp = 104,37 gr.
Wa = 426,34 gr.
W1 = 116,82 gr.
W = 117,47 gr.
γ=
W1
=
Wa + W – Wp
116,82
= 2,638 gr/cm3
426,34 + 117,47 – 104,37
γ = 2638 kg/m3
W – W1
%A=
117,47 – 116,82
=
W1
x 100 = 0.56 %
116,82
DISEÑO DE MEZCLA PARA LA RESISTENCIA DE 210 Kg/cm2
OS
D
A
RV
El método utilizado para determinar la dosificación de la mezcla de
E
S
E
SR
O
H
A continuación se
presentan
C los cálculos realizados para la obtención de la
E
R
DE
concreto es el Método de la Asociación Venezolana de Productores de Cemento.
dosificación de la mezcla de concreto, para una resistencia de diseño de 210
kg/cm2 a los 28 días.
Cemento utilizado = Mara
Peso Especifico del Cemento = 3150 kg/m3
Asentamiento = 4” (10,16 cm)
Procedimiento de Calculo de la Dosificación:
1.- Elegir la relación agua – cemento. Esta relación se obtiene del Grafico Nº 1.
Relación a/c = 0,64
2.- Determinar el Tamaño Máximo Nominal del agregado grueso. Este valor se
obtiene del análisis granulométrico.
TMN = ¾”
3.- Obtener de los ensayos respectivos el peso específico y peso unitario seco y
compacto (PUSC) del agregado grueso, para calcular el volumen absoluto de un
metro cúbico de agregado grueso compacto (bo).
PUSC + (% A x PUSC)
bo =
1431 + (0,0289 x 1431)
=
= 0,5861 m3
OS
D
A
RV
Peso Específico
2512
E
S
E
4.- Obtener el valor del volumen
S Rdel agregado grueso por metro cúbico de
O
H
C de la Tabla Nº 3.
E
R
concreto (b/bo).
Se
obtiene
DE
b/bo = 0,69
5.- Obtención del contenido de agua de la mezcla para agregados saturados con
superficie seca (W2).
Volumen de Agua = 204,8 Lts/m3
6.- Calcular la cantidad de cemento requerida por metro cúbico de concreto (C),
determinar el volumen de cemento (Vcem) y el volumen de pasta de cemento
(Vpc).
Vol. de Agua
C=
204,8
=
Relación a/c
C
Vcem. =
=
Peso Espec. Cem.
= 320 kg/m3
0,64
320
= 0,1016 m3
3150
Vpc = Vcem + Vol. de Agua = 0,1016 + 0,2048 = 0,3064 m3
7.- Calcular el volumen absoluto de los agregados como diferencia entre un metro
cúbico y el volumen de la pasta de cemento.
Vabs = 1 m3 – Vpc = 1 – 0,3064 = 0,6936 m3
8.- Calcular el volumen absoluto de arena por metro cúbico de concreto.
OS
D
A
RV
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
b
DE = b/bo x bo = 0,69 x 0,5861 = 0,4044 m
Varena = Vabs – b = 0,6936 – 0,4044 = 0,2892 m3
3
9.- Se convierten los componentes del metro cúbico de concreto, calculados en
volumen absoluto, en peso, multiplicando los volúmenes por su respectivo peso
especifico.
Resultados en Peso por metro cúbico:
Cemento = 320 kg/m3
Agua = 204,8 Lts/m3
Arena = 762,9 kg/m3
Piedra = 1026,9 kg/m3
Peso del Concreto = 2314,6 kg/m3
GRAFICO Nº 1
Resistencia a la Compresión en Función de la
Relación Agua – Cemento y la Edad
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
OS
D
A
RV
TABLA Nº 3
VOLÚMENES COMPACTOS DE AGREGADO GRUESO POR UNIDAD
DE VOLUMEN DE CONCRETO (b/bo)
Tamaño Máximo
Módulo de Finura de la Arena
del Agregado
2,00
2,20
2,40
S
2,75O 2,90
D
A
RV
3,10
0,45
0,42
0,39
0,53
0,51
0,48
2,60
E
S
E
R 0,50 0,47
9,5 (3/8”)
0,54 S
0,52
O
H
C0,61 0,59 0.57 0,55
E
R
12,7
(1/2”)
DE
Grueso (mm)
19 (3/4”)
0,69
0,67
0,65
0,63
0,62
0,60
0,58
25 (1”)
0,72
0,70
0,60
0,67
0,66
0,65
0,63
38 (1/2”)
0,76
0,75
0,73
0,72
0,71
0,70
0,68
51 (2”)
0,79
0,78
0,76
0,75
0,74
0,73
0,71
76 (3”)
0,82
0,81
0,80
0,79
0,78
0,77
0,76
152 (6”)
0,87
0,87
0,86
0,85
0,84
0,83
0,82
RESULTADOS OBTENIDOS DE LOS CILINDROS DE CONCRETO
ENSAYADOS A COMPRESIÓN
En las siguientes tablas se muestran los resultados arrojados por los
cilindros de concreto ensayados a compresión, las densidades, el asentamiento, las
dimensiones y los porcentajes de resistencia obtenidos. (TABLA Nº 4)
VERIFICACIÓN DE LAS RESISTENCIAS OBTENIDAS CON LA
FÓRMULA DEL MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS (MOP).
1,285 x j + 8
Rj =
j + 16
x R28
Donde:
Rj = Resistencia obtenida para la edad deseada.
R28
OS
D
A
RV
E
S
E
= Resistencia de Diseño. S R
HO
C
E
DER
j = Edad deseada.
A continuación se presenta la comparación de los resultados de las
resistencias establecidas por la fórmula del Ministerio de Obras Públicas (MOP),
con las resistencias obtenidas de los ensayos a compresión de los cilindros de
concreto. (TABLA Nº 5)
TABLA Nº 5
Comparación de las Resistencias Obtenidas con las Establecidas
Resistencia de Diseño 210 kg/m3
Cilindro #
Edad
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
1 día
1 día
1 día
1 día
2 días
2 días
2 días
2 días
3 días
3 días
3 días
3 días
4 días
4 días
4 días
4 días
5 días
5 días
5 días
5 días
6 días
6 días
6 días
6 días
7 días
7 días
7 días
7 días
RC – Obtenida
(kg/cm3)
90,54
99,03
94,03
91,54
127,69
125,72
124,07
131,54
145,81
147,64
138,44
144,91
163,45
159,86
162,02
157,03
183,52
180,26
177,79
176,92
187,82
189,57
186,74
188,16
203,72
192,40
198,55
202,46
RC – Establecida
(kg/cm3)
114,69
114,69
114,69
114,69
123,31
123,31
123,31
123,31
131,02
131,02
131,02
131,02
137,97
137,97
137,97
137,97
144,25
144,25
144,25
144,25
149,95
149,95
149,95
149,95
155,17
155,17
155,17
155,17
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
OS
D
A
RV
Los resultados obtenidos de los cilindros de concreto endurecido
ensayados a compresión a las 24 horas (1 día), arrojaron porcentajes de
resistencias inferiores a los establecidos por la fórmula del MOP, ya que ésta
establece (válgase la redundancia) que para una edad de 24 horas el porcentaje de
resistencia requerido debe ser del 50% de la resistencia de diseño (210 kg/cm2) y
los resultados obtenidos de los cilindros ensayados a las 24 horas arrojaron un
porcentaje de resistencia promedio de un 45%. Por lo tanto, si se desea obtener
una resistencia del 50% a la edad mencionada se recomienda (en laboratorio)
prolongar el tiempo de secado de las muestras de concreto (24 horas), ya que la
OS
D
A
RV
E
S
E
resistencias más bajos a los establecidos,
S R por otra parte, se recomienda la adición
O
H
C
de aditivosE
aR
las E
mezclas de concreto. De igual manera, se logro verificar el
D
falta de exudación (perdida de agua) en las misma provoco resultados de
cumplimiento de las resistencias obtenidas con las resistencias establecidas por la
fórmula del MOP, para un diseño de 210 kg/cm2, ya que los cilindros ensayados a
los 2 días, 3 días, 4días, 5 días, 6días y 7 días arrojaron resistencias mayores al
50% de la resistencia de diseño.
CONCLUSIONES
Al haber culminado esta investigación y luego de analizar los resultados de
la misma se llega a las siguientes conclusiones:
S
O
D
A
de mezcla de concreto, para la resistencia de diseño de
RV210 kg/cm , bajo diferentes
E
S
E
R
condiciones de curado. Arrojando
resultados satisfactorios que permitieron
S
HO
C
E
R
comparar
obtenidas con las establecidas, logrando el cumplimiento
DlasEresistencias
Se logro verificar el cumplimiento de la fórmula del MOP para el control
2
de los objetivos planteados en la investigación.
Después de los ensayos realizados se observo que los cilindros de concreto
ensayados a las 24 horas (1 día), arrojaron porcentajes de resistencias inferiores a
los establecidos por la fórmula del MOP. Por lo tanto, si se desea obtener una
resistencia del 50% a la edad mencionada se recomienda (en laboratorio)
prolongar el tiempo de secado de las muestras, ya que la falta de exudación en las
mismas provoco resultados de resistencias más bajos a los establecidos.
Se observo que las resistencias requeridas por la fórmula del MOP, se
cumplen (para el diseño establecido 210 kg/cm2) a partir del 2do día de endurecida
la mezcla de concreto.
Si se desea obtener una resistencia del 50% a edades tempranas, se
requeriría la adición de aditivos a las mezclas de concreto con el fin de lograr la
resistencia deseada.
Las experiencias adquiridas de este trabajo de investigación demuestran
que son necesarias la aplicación de las normas y precauciones en cuanto al control
de calidad de las mezcla de concreto, así como en la elaboración, colocación,
vaciados, manipulación de las muestras y ensayos, esto para garantizar que los
resultados obtenidos sean los más confiables.
E
S
E
SR
O
H
C
E
R
DE
OS
D
A
RV
RECOMENDACIONES
•
Se recomienda extremar los cuidados al momento de la elaboración y
ensayos de las muestras o probetas cilíndricas, para evitar posibles vicios
que afecten los resultados obtenidos.
•
OS
D
A
Se recomienda tomar todas las precauciones
RV posibles al momento de
E
S
RE
S
ensayar las muestrasO
de mezclas
de concreto en laboratorio, de manera que
H
C
Elos diseños calculados.
R
E
representen
D
4
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Balestrini, M. (S.F).
Consultores
Asociados.
Como
se
elabora
el proyecto
de
investigación.
OS
D
A
RV
Bello Narváez, H. y Fuenmayor Pérez, M. (1998). Evaluación de la resistencia
a la
compresión uniaxial en muestras de concreto endurecido de
diferentes
diámetros.
E
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Metodología de la Investigación. McGraw-Hill.
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Machado Peña, E. y Portillo Castillo, R. (1999). Correlación del
ensayo a
compresión de núcleos de concreto extraídos con el equipo Coredrill,
entre
diámetros de 2”, 3” y 4” en relación con la probeta de 6” de
concreto fresco.
Norma para el cálculo de concreto y de estructuras de concreto armado para
edificaciones. Teoría Clásica. (1967). Reimpresión 1970. Pág. 5,
Capitulo I
(Fórmula del MOP)
Orús Asso, F. (1984). Materiales de Construcción, Loosat, S.A.
Roo Arenas, E. y Yépez Uzcategui, J. (2000). Correlación de la resistencia
a la compresión en cilindros de concreto a las 24 horas y los 28 días.