UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL S ADO V R E S E OS R DERECH TEMPERATURA DE VACIADO DEL CONCRETO COMO FACTOR DETERMINANTE EN SU COMPORTAMIENTO CAUSADO POR LA RETRACCIÓN TÉRMICA EN LA CIUDAD DE MARACAIBO. (Trabajo Especial de Grado para optar al título de Ingeniero Civil.) PRESENTADO POR: ARANGUIBEL HUERTA, AILICEC CAROLINA LOPEZ DELGADO, ANGEL EMIRO TUTOR ACADEMICO: ING. EDUARDO VELAZQUEZ MARACAIBO, ENERO 2008 UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL S ADO V R E S E OS R DERECH TEMPERATURA DE VACIADO DEL CONCRETO COMO FACTOR DETERMINANTE EN SU COMPORTAMIENTO CAUSADO POR LA RETRACCIÓN TÉRMICA EN LA CIUDAD DE MARACAIBO. Trabajo Especial de Grado para optar al título de Ingeniero Civil. ARANGUIBEL HUERTA, AILICEC CAROLINA C.I. 16.119.419 LOPEZ DELGADO, ANGEL EMIRO C.I. 14.356.947 MARACAIBO, ENERO 2008 UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL Este jurado aprueba el Trabajo Especial de Grado titulado: “TEMPERATURA DE VACIADO DEL CONCRETO COMO FACTOR DETERMINANTE EN SU COMPORTAMIENTO CAUSADO POR LA RETRACCION TERMICA EN LA S ADO V R E S E OS R CIUDAD DE MARACAIBO.”, que presentan los bachilleres ARANGUIBEL HUERTA, AILICEC CAROLINA Cedula de Identidad N° V-16.119.419; LOPEZ DERECH DELGADO, ANGEL EMIRO Cedula de Identidad N° V-14.356.947; para optar al título de Ingeniería Civil. MARACAIBO, DICIEMBRE 2007 JURADO EXAMINADOR ___________________________ ING. EDUARDO VELAZQUEZ TUTOR _____________________ ING. XIOMARA OROZCO JURADO _______________________ ____________________ ING.JESUS MEDINA JURADO _________________________ ING. NANCY URDANETA ING. JOSE F. BOHORQUEZ C.I. 5.818.597 C.I. 3.379.454 DIRECTORA DE ESCUELA DECANO DE LA FACULTAD I AGRADECIMIENTO A Dios, por guiarnos en todo momento, por llenarnos de constancia y hacernos sentir su presencia en cada uno de los pasos importantes y decisivos que dimos a lo largo de nuestra carrera. A nuestros padres, por ser los mejores del universo, por su amor, paciencia, S ADO V R E S E OS R apoyo incondicional y por sus sabios consejos, en todos los momentos de nuestras vidas. DERECH A nuestros hermanos, por estar siempre presente y por ser nuestros mejores amigos. A nuestro tutor Ing. Eduardo Velázquez por guiar nuestros pasos en la elaboración de la Tesis de Grado. A todos nuestros amigos por vivir y compartir con nosotros momentos de alegrías y tristezas, de triunfos y fracasos que nos sirvieron de estímulo. A la secretaria más querida por todos Anita por ser nuestro apoyo en la universidad. Y a todas aquellas personas que de una u otra forma contribuyeron con la realización de este trabajo. A todos Muchas Gracias. II DEDICATORIA A Dios, fuente de amor y de grandeza, por su infinita bondad para conmigo. Gracias por permitirme sentir tu presencia y no abandonarme nunca. A mis mamás, por ser las mejores del mundo y por estar siempre conmigo brindándome su inmenso amor y su apoyo incondicional. Gracias por sus S ADO V R E S E OS R consejos, sus enseñanzas, por sus paciencias y por ayudarme a ser lo que hoy soy. DERECH A mi papá Nicolás, por ser mi gran ejemplo de amor, fortaleza, lucha, tenacidad, inteligencia, sacrificio, abnegación, y complacencia. A mis hermanos, por su amor, cariño, compañía y apoyo brindado a lo largo de mi vida Para ustedes todos mis triunfos. Angel López III DEDICATORIA A Dios y a la Virgen, por brindarme la fortaleza necesaria para vencer todos los obstáculos y hacerme sentir en todo momento su presencia en mi fe. A mi mamá, por brindarme su apoyo y su amor, por ser fuente de inspiración, por haberme inculcado los valores necesarios que me han llevado por el buen camino, S ADO V R E S E OS R dándome lecciones de constancia, perseverancia y lucha. DERECH A mi papá, por ser mi gran ejemplo a seguir, por su amor, fortaleza, tenacidad y por enseñarme grandes lecciones de vida. A mis hermanos, Hengels, por darme el privilegio de ser tía del bebe mas hermoso del mundo y Mari, ambos por su amor, cariño, compañía y apoyo brindado a lo largo de mi vida, por ser mis mejores amigos. A mi abuela y mi familia, por su amor, dulzura, apoyo y comprensión. A el mejor amigo del mundo choli, por ser sin saberlo mi fuerza y empuje en momentos difíciles y ser en muchos otros las sonrisas y la alegría. Para ustedes todos mis triunfos. Ailicec Aranguibel IV RESUMEN ARANGUIBEL HUERTA, Ailicec Carolina; LOPEZ DELGADO, Ángel Emiro. “TEMPERATURA DE VACIADO DEL CONCRETO COMO FACTOR DETERMINANTE EN SU COMPORTAMIENTO CAUSADO POR LA RETRACCION TERMICA EN LA CIUDAD DE MARACAIBO”. Trabajo especial de grado para optar por el título de Ingeniero Civil. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Civil. Universidad Rafael Urdaneta. S ADO V R E S E OS R Maracaibo, Diciembre del 2007. DERECH El propósito del presente trabajo de grado es evaluar el efecto de agrietamiento causado por la retracción térmica en vaciados de concreto a diferentes temperaturas (27, 32, 35°C). El tipo de investigación es explicativa, está dirigida a responder a las causas de los eventos y fenómenos físicos. El diseño de la investigación es cuasi experimental. Para realizar el registro de datos se utilizo el experimento, la observación directa y la revisión bibliográfica. El estudio de forma general arrojo los siguientes resultados: El rango ideal de temperatura de vaciado para aminorar el efecto del agrietamiento por retracción térmica se encuentra entre 27 y 31°C. Un exceso de temperatura trae como consecuencia la formación de grietas de mayor longitud. V ÍNDICE GENERAL Página FRONTISPICIO………………………………………………………………….. DEDICATORIA……………………………………………………………….….. AGRADECIMIENTO………………………………………………………….…. ÍNDICE GENERAL…………………………………………………………….… RESUMEN……………………….……………………….………………………. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………… S ADO V R E S E OS R DERECH II III IV V VI 1 CAPÍTULO I EL PROBLEMA. 1.- Planteamiento y Formulación del problema.……………………….……… 1.1.- Objetivos de la Investigación problema.………………………………. 1.1.1.- Objetivo general………………...………………………...……… 1.2.1.- Objetivo específicos.…………….………………………………. 1.2.- Justificación de la Investigación………………………………………… 1.2.1.- Relevancia Social……………..…………………………….…… 1.2.2.- Relevancia Práctica.…………..…………………………….…… 1.2.3.- Relevancia Teórica..…………..…………………………….…… 1.3.- Delimitación de la investigación.……..…………………………….…… 1.2.1.- Delimitación espacial..………..…………………………….…… 1.2.1.- Delimitación Temporal………..…………………………….…… 1.2.3.- Delimitación Teórica…………..…………………………….…… 1.4.- Alcance…………………………...……..…………………………….…… 3 5 5 5 6 6 7 7 7 7 8 8 8 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1.- Antecedentes de la investigación…..………..…………………………. 2.2.- Fundamentación teórica...…………………..…..……………………….. 2.2.1.- Concretos normales………….……………….……………………. 2.2.2.- Concretos especiales…………………………………...……….…. 2.2.3.- Factores que afectan las propiedades del concreto ..…………… 2.2.4.- Propiedades mecánicas del concreto ..…………………………… 2.2.5.- Temperatura ambiental…….……………………………………….. 2.2.6.- Temperatura del concreto …..…………………..…………………. 2.2.7.- Agrietamiento………...……………………………...………………. 2.2.8.- Vida útil del concreto………………………………….....………….. 9 10 12 19 14 15 23 24 26 30 VI 2.2.9.- Diseño de Mezcla………………………….…….……..…………….. 2.2.10.- Relación agua/cemento..…………………………………..……….. 2.2.11.- Características del cemento……….………………………………. 2.2.12.- Agrieta de mezclado……………………………………….……….. 2.2.13.- Características de los agregados.……………………………….… 2.2.14.- Tiempo de fraguado………….….……………………………….… 2.2.15.- Definición de términos básicos….……………………………….… CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO 3.1.- Tipo de investigación….………………………………………….………….. 3.2.- Diseño de la investigación…………………….…………………………….. 3.3.- Población y muestra….……………………………………………………….. 3.4.- Procedimiento Metodológico…………………………………………………. 3.4.1- Diseño de Mezcla…………………………………………………… 3.4.2- Ensayos……………………………………………………………… 3.4.2.1.- Toma de muestra de concreto fresco…..……………...……… 3.4.2.2- Método para la medición del asentamiento……………………. 3.5.- Consideraciones estadísticas……………….………………………………. 3.6.- Procedimientos de la investigación…………………………………………. S ADO V R E S E OS R DERECH 32 34 35 37 38 39 40 41 41 42 43 46 46 49 53 CAPÍTULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN 4.- Resultados de la Investigación…..………………………………………….. 4.1.- Presentación de los resultados de la Investigación……...……… 4.2.- Expresión de los resultados estadísticos…………...……...……… 55 62 64 CONCLUSIONES………………………………………………………….…..…. RECOMENDACIONES……………………………………………………………. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………….……….. ANEXOS………………………………………………………………………..…… VII VIII IX X VII INTRODUCCIÓN El concreto en virtud de sus características de amplia capacidad de aplicación, en la actualidad es uno de los materiales de construcción más utilizados a nivel mundial. El concreto es una pasta que está constituida por agua y un aglomerante o OS D A V R E S para reaccionar químicamente primero para darle fluidez a la mezcla yR la E segunda S O H C E su propiedad de endurecimiento. A esta pasta se le DEyRdarle con el cemento conglomerante, que es el cemento. El agua en esta mezcla cumple dos funciones: adiciona agregados gruesos y finos debidamente seleccionados. Existen varios factores que pueden afectar las propiedades del concreto, como son climas agresivos, intemperismo entre otros, ocasionando daños que dan lugar a la aparición de grietas o fisuras. Las grietas que se puedan presentar en el concreto pueden ser causadas por diversos factores, debido a que este experimenta cambios de volumen durante y después de su endurecimiento. La aparición de estas grietas permite introducir la humedad y otros agentes agresivos que afecten su vida útil comportamiento estructural y dan mala apariencia. Con base a lo anterior se planteo analizar el efecto de agrietamiento causado por la retracción térmica en vaciados de concreto a diferentes temperaturas. A fin de cumplir con el objetivo antes mencionado esta investigación se dividirá en cuatro capítulos: 1 Capítulo I, se analiza detalladamente la razón de este trabajo especial de grado, es decir, planteamiento del problema, objetivos de la investigación, justificación y delimitación. Capítulo II, contiene los antecedentes existentes sobre el tema, se presenta la fundamentación teórica. Capítulo III, contiene el marco metodológico, tipo de investigación, diseño de la OS D A V R E ES obtenidos, las conclusiones R S Capítulo IV, Se analizan los resultados O H C DERE recomendaciones. misma, procedimientos utilizados para el desarrollo de los ensayos realizados. y 2 CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA CAPITULO I EL PROBLEMA En este capítulo se plantea el problema que conlleva a la realización del presente trabajo, definiendo objetivo general y objetivos específicos; así como alcance, delimitación y justificación. OS D A V R E ESDEL PROBLEMA R 1.- PLANTEAMIENTO H Y FORMULACION S O C DERE Es sumamente importante garantizar la durabilidad deseada de las construcciones de concreto que están sometidas a agentes agresivos. Considerando esta condición como factor de calidad a la hora de realizar la mezcla de concreto. Existen innumerables agentes que ocasionan problemas en la fabricación, colocación y curado del concreto y estas pueden afectar de manera seria la durabilidad y las propiedades del concreto. El concreto premezclado, transportado y colocado bajo condiciones de alta temperatura, necesita de la aplicación de medidas específicas que ayuden a minimizar los efectos indeseables sobre las propiedades y los sistemas de construcción del concreto. Es importante reconocer que los daños ocasionados por los climas calurosos, no se pueden evitar por completo. Es necesario contar con un criterio competente para establecer la relación más adecuada y conveniente entre calidad, economía y durabilidad. Las precauciones que deben 3 CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA especificarse dependerán tanto del tipo de construcción, como de la experiencia de la mano de obra y de su forma de desenvolverse en ese clima como de las condiciones mismas del ambiente. El concreto posee propiedades características que lo hacen un excelente material de construcción pero dichas propiedades se pueden ver afectadas por climas calurosos que puedan perjudicar su calidad. S ADO V R E S E OS R Los cambios de temperatura en el concreto, ligado con la temperatura ambiental traen como resultado la presencia de grietas. DERECH Estudios en otros países como el Salvador, los Estados Unidos entre otros, manifiestan la problemática del asunto. Venezuela no se queda atrás, puesto que el concreto es uno de los principales materiales de construcción. Todos los factores antes expuestos se podrían controlar realizando distintos ensayos que permitan crear una relación entre la variación de la temperatura y el agrietamiento, con el fin de determinar los rangos apropiados al momento de vaciado del concreto en la ciudad de Maracaibo. En consecuencia surge la siguiente interrogante: ¿Cuál es el efecto causado por la retracción térmica del concreto al ser vaciado a diferentes temperaturas? 4 CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.- OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 1.1.1.- OBJETIVO GENERAL Analizar el efecto de agrietamiento causado por la retracción térmica en vaciados de concreto a diferentes temperaturas en la ciudad de Maracaibo. S ADO V R E S E OS R 1.1.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS DERECH • Realizar pruebas a distintas temperaturas para observar el efecto de agrietamiento causado por la retracción térmica en vaciados de concreto. • Registrar los resultados obtenidos de los ensayos de campo de agrietamiento causado por la retracción térmica en vaciados de concreto a diferentes temperaturas. • Establecer consideraciones relativas a los vaciados de concreto para aminorar el efecto de agrietamiento causado por la retracción térmica. 5 CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.2.- JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN. Las estructuras de concreto han idealizado las infraestructuras físicas de mayor atención, inversión y avance tecnológico, sin embargo los efectos ambientales limitan en algunos aspectos la durabilidad de dichas estructuras y su aspecto. La importancia de esta investigación esta basada en el hecho de que S ADO V R E S E OS R hasta los momentos no existe información detallada que indique el DERECH comportamiento que adquiere el concreto al vaciarse a diferentes temperaturas. Con esta investigación se obtendrán valores físicos que permitan establecer un rango de temperatura que nos permita determinar el agrietamiento del concreto, todo esto mas allá de lo que hoy se utiliza tradicionalmente que no es mas que la experiencia que pueda tener el ingeniero encargado. Con base en el problema formulado se considero conveniente analizar la pertinencia de la afirmación anterior, desde diferentes puntos de vista. 1.2.1.- RELEVANCIA SOCIAL Debido a la crisis económica que atraviesa actualmente el país, la presente investigación desde el punto de vista social, permitirá a través de los resultados alcanzados, lograr la construcción de viviendas de interés 6 CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA social de más alta calidad, mejorando como consecuencia la calidad de vida de la población más necesitada del país. 1.2.2.- RELEVANCIA PRÁCTICA Con el desarrollo de esta investigación se podrá obtener un estimado en obra de la presencia de grietas en el concreto al vaciarse a una S ADO V R E S E OS R temperatura específica. El cual representa un gran riesgo como lo es el DERECH deterioro total de cualquier estructura de concreto armado. 1.2.3.- RELEVANCIA TEORICA La presente investigación se convertirá en un aporte técnico para el área de la construcción y un elemento de consulta para aquellas personas que estén interesadas en continuar esta investigación. 1.3.- DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 1.3.1.- DELIMITACION ESPACIAL El trabajo Especial de Grado se llevara a cabo en las instalaciones del Metro de Maracaibo, ubicado específicamente en la Av. Sabaneta de la ciudad de Maracaibo. 7 CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.3.2.- DELIMITACION TEMPORAL La investigación se realizó en un periodo de 2 meses, comprendidos entre Noviembre del 2007 a Diciembre del 2007. 1.3.3.- DELIMITACION TEORICA S ADO V R E S E OS R Complementariamente la investigación está enmarcada en el área de la Ingeniería Civil, específicamente a lo referido ERECH D 1.4.- ALCANCE En este trabajo Especial de Grado se determinaran las variables que propician la aparición de grietas en el concreto, al ser sometido a diferentes temperaturas de vaciado, se realizaran ensayos que permitan establecer los rangos de temperatura ideal para el vaciado y establecer una relación entre el agrietamiento, la temperatura. 8 CAPITULO II MARCO TEORICO CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1.- ANTECEDENTES El concreto es considerado como uno de los elementos de mayor grado de importancia entre los materiales de construcción, y gracias a los avances OS D A V R E desarrollando un progreso constante, entre ElosScuales cabe mencionar: agregados, R S O H C RE distribución, cemento y aditivos. diseño de mezcla, DEvibración, tecnológicos en los últimos años, este y sus componentes han venido Para realizar este trabajo se solicito la ayuda al consorcio precoway, para realizar los diferentes ensayos en las instalaciones del metro de Maracaibo. Carlos Videla C. profesor, departamento de Ingeniería y gestión de la construcción, de la Pontificia Universidad Católica de Chile. En marzo de 1986 realizo un trabajo denominado “AGRIETAMIENTO TERMICO DEL HORMIGON: SUS CAUSAS, PREDICCION Y PREVENCION”. El calor de hidratación generado en el hormigón produce deformaciones térmicas, las que, si son restringidas, pueden inducir tensiones capaces de iniciar el agrietamiento. En este trabajo se describen las causas y se analiza el mecanismo del agrietamiento debido a restricciones del elemento, tanto internas como externas. Este tipo de agrietamiento no solo se restringe a las estructuras masivas sino que todos los elementos estructurales son susceptibles de sufrirlos. Por lo tanto los probables movimientos térmicos a temprana edad deben ser considerados en alguna etapa de los procedimientos de construcción y deben ser tomadas medidas adecuadas, si es necesario, para su prevención o control. Se presentan métodos de prevención del riesgo de agrietamiento térmico. 9 CAPITULO II MARCO TEORICO Carlos Aguilar R, ingeniero Civil de la Pontificia Universidad Católica de Chile y Carlos Videla C, Profesor, Departamento de Ingeniería y gestión de la construcción, de la Pontificia Universidad Católica de Chile, En Julio-Diciembre del 2000 realizaron una investigación denominada “Análisis del Impacto de los Parámetros de Dosificación en la Retracción Térmica de hormigones”. El objetivo de esta investigación fue analizar el efecto de los parámetros de dosificación de la retracción térmica del hormigón. Un total de 24 hormigones diferentes fueron estudiados. Se concluye que para hormigones con una resistencia dada, el uso de S ADO V R E S E OS R un cemento de endurecimiento rápido, la utilización del menor tamaño del árido y el menor contenido de agua, son parámetros ventajosos desde de el punto de DERECH vista de reducir las deformaciones por retracción térmica. Es de hacer notar que esta investigación se caracterizo esencialmente por ser de carácter cuasi-experimental y por ser prácticamente una innovación, debido a que no se han realizado trabajos que sirvan de antecedentes para satisfacer la necesidad de eliminar la presencia de grietas en el concreto. Por eso se espera que los resultados obtenidos sirvan de incentivo y antecedente para futuras investigaciones. 2.2.- FUNDAMENTACIÓN TEORICA El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregado y pasta. La pasta, compuesta de Cemento Portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el Cemento y el agua. Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegar hasta 10mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El 10 CAPITULO II MARCO TEORICO tamaño máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. La pasta está compuesta de Cemento Portland, agua y aire atrapado o aire incluido intencionalmente. Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al 40 % del volumen total del concreto. La figura " A " muestra que el volumen absoluto del Cemento está comprendido usualmente entre el 7 y el 15 % y el agua entre el 14 y el 21 %. El contenido de aire y concretos con aire incluido puede llegar hasta el 8% del volumen del concreto, dependiendo del tamaño máximo del agregado grueso. S DERECH ADO V R E S E OS R Como los agregados constituyen aproximadamente el 60 al 75 % del volumen total del concreto, su selección es importante. Los agregados deben consistir en partículas con resistencia adecuada asi como resistencias a condiciones de exposición a la intemperie y no deben contener materiales que pudieran causar deterioro del concreto. Para tener un uso eficiente de la pasta de cemento y agua, es deseable contar con una granulometría continua de tamaños de partículas. La calidad del concreto depende en gran medida de la calidad de la pasta. En un concreto elaborado adecuadamente, cada partícula de agregado está completamente cubierta con pasta y también todos los espacios entre partículas de agregado. 11 CAPITULO II MARCO TEORICO S ADO V R E S E OS R DERECH Figura 1 Variación de las proporciones en volumen absoluto de los materiales usados en el concreto. Las barras 1 y 3 representan mezclas ricas con agregados pequeños. Las barras 2 y 4 representan mezclas pobres con agregados grandes. 2.2.1.- CONCRETOS NORMALES. De acuerdo con Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), están constituidos por los concretos que se componen por agregados naturales de origen silicio o calcáreos, los cuales son de uso más frecuentes. Su peso medido por metro cúbico varía entre 2150 y 2550 Kg., pudiéndose tomar un promedio de 2350 Kg., para el cálculo; en el concreto armado la presencia del refuerzo de acero incrementa un poco el peso por lo que se recomienda tomar para el cálculo valores comprendidos entre 2400 Kg/m3 y 2500 Kg/m3. 12 CAPITULO II MARCO TEORICO 2.2.1.1.- CARACTERÍSTICAS DE LOS CONCRETOS NORMALES. Para Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), son las siguientes: • Presentan pequeñas retracciones debido a las dosis moderadas. • La proporción de arena es mayor con respecto al cemento, en la formación de la pasta. • Se produce segregación de los agregados debido al tamaño de este y a la OS D A V R E El asentamiento es un claro indicativo ESde la trabajabilidad y las pequeñas R S O H C E no influyen en la resistencia. variaciones DEenReste menor cantidad de cemento. • 2.2.2.- CONCRETOS ESPECIALES Según lo indicado por Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), estos están definidos por su diseño específico en el cual rigen sus características dependiendo de la finalidad del proyecto a ejecutar; dentro de este grupo se pueden mencionar nueve tipos básicos. Los cuales se presentan a continuación: 2.2.2.1.- CONCRETOS LIVIANOS Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), definen los concretos livianos como aquellos que poseen una densidad relativamente baja (1850 Kg/m3 o menor) en comparación al promedio del concreto normal y su fabricación depende principalmente de agregados livianos naturales (piedra volcánica, piedra pómez) o artificialmente (arcillas expandidas, escorias, exquisitos expandidos) y arenas naturales o artificiales de los mismos materiales. En la elaboración de este tipo de concreto se deben considerar ciertos aspectos, como son: los agregados que componen la mezcla los cuales deben ser previamente saturados, el asentamiento debe de estar comprendido entre 3 y 4 13 CAPITULO II MARCO TEORICO pulgadas, se debe evitar el exceso de vibración al compactar y se debe incluir entre un 4 a un 8% de aire a la mezcla. Las ventajas que presenta el concreto liviano con respecto al concreto normal son: • El peso total de la mezcla es menor, por lo tanto se puede reducir las dimensiones de los elementos estructurales. • La densidad es baja, lo cual reduce las tensiones asociadas con los S ADO V R E S E OS R cambios de temperatura. DERECH 2.2.2.2.- CONCRETO CON BAJO CALOR DE HIDRATACIÓN De acuerdo con lo indicado por los autores Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), es el tipo de concreto que libera menor cantidad de calor en la reacción exotérmica de fraguado, para lo cual requiere un cemento especial que puede ser cemento Pórtland tipo IV o cemento Pórtland tipo II. Estos concretos se utilizan cuando los volúmenes de vacíos son muy elevados para que no se produzcan grietas de retracción por la temperatura que llega a alcanzar durante el proceso de fraguado. 2.2.2.3.- CONCRETO DE ALTA IMPERMEABILIDAD Según Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), estos son los concretos elaborados con agregados limpios bien gradados y mantienen una relación agua-cemento menor a 0.5. Un ejemplo de este tipo de concreto son los concretos marinos, que son aquellos concretos que están expuestos al agua del mar o están cerca de ella, es decir se encuentran expuestos a un ambiente agresivo. 14 CAPITULO II MARCO TEORICO Las características principales que presentan estos concretos son: • Tienen alta densidad. • La relación agua-cemento es menor a 0.5 para evitar: La expansión interna (cristalización de sales) y la corrosión del acero de refuerzo en caso de concreto armado. 2.2.2.4.- CONCRETO SUPERPLASTIFICADO. S O D A V R E Para Fernández Rodríguez y Fernández ES Parra (1996), estos son aquellos R S O H C RE mayor fluidez, sin mostrar segregación ya que han concretos que presentan DE perdido su típica pastosidad y se han vuelto fluidos, debido a la utilización de aditivos especiales. Estos concretos pueden ser compactados con muy poca vibración. Los concretos superplastificados tienen la ventaja de que permiten reducir el tiempo y el personal de vaciado, así como una mayor rotación de los equipos (bombas, grúas, vibradores, etc.), obteniéndose generalmente mejores acabados. 2.2.2.5.- CONCRETO PROYECTADO. Para Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996). Es el concreto como “Shoecrete”, el cual es proyectado reumáticamente a alta velocidad contra la superficie deseada. La fuerza que produce el impacto del chorro contra la superficie logra compactar el material, obteniéndose un buen nivel de resistencia y durabilidad contra el ataque de factores atmosféricos. Este puede proyectarse mediante un proceso húmedo o mediante un proceso seco. Los principales usos que se le dan a este tipo de concreto son para: • Superficies curvas. 15 CAPITULO II MARCO TEORICO • Reparación de estructura como: Pilotes, Muelles y Silos. • Recubrimiento interior de túneles. • Tanques presentados; en general obras de gran desarrollo superficial. 2.2.2.6.- CONCRETO PIGMENTADO. Según lo indican los autores Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), son los concretos destinados a rellenos de tuberías (para identificar el tipo de S ADO V R E S E OS R servicio que recubre) y también como concreto ornamental (Arquitectura). DERECH 2.2.2.7.- CONCRETO MASIVO. En concordancia con los autores Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), son aquellos concretos que se vacían en grandes volúmenes. Entre los principales usos de estos concretos tenemos: Muros, Fundaciones, Represas, Placas Grandes. En la elaboración de estos concretos suelen utilizarse dosis bajas de cementos, cemento Pórtland tipo II y aditivos reductores de agua-retardadores, debido al alto calor de hidratación despedida durante el fraguado en consecuencia de los grandes volúmenes que se vacían. 2.2.2.8.- CONCRETO CON AIRE INCLUIDO. La definición que nos presentan Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), es la siguiente: es el concreto con aire en forma de burbujas muy pequeñas, las cuales se incluyen mediante la adición de un aditivo durante el proceso de mezclado. El objetivo principal que se busca con la inclusión de aire en el concreto es aumentar la resistencia del mismo ante la desintegración cuando queda expuesto a congelación y deshielo en estado saturado. La inclusión de aire también 16 CAPITULO II MARCO TEORICO aumenta la trabajabilidad del concreto ya que se incrementa la plasticidad y la cohesión de la mezcla. 2.2.2.9.- CONCRETO PREMEZCLADO. Portland Cement Association (1978), lo define como: el concreto premezclado es un elemento concreto simple o armado, elaborado en sitio distinto del que corresponde a su posición definitiva en la estructura S ADO V R E S E OS R El concreto premezclado se fabrica empleando tres métodos de mezclado: • DERECH Concreto mezclado en planta central: que se mezcla completamente en una mezcladora estacionaria y que se entrega en un camión agitador funcionando a la velocidad de agitación, o en un camión especial que no tiene agitación • Concreto semi-mezclado: parcialmente mezclado en una mezcladora estacionaria y que se termina de mezclar en un camión mezclador. • Concreto mezclado en camión: que se mezcla completamente en un camión mezclador. Las especificaciones ASTM C 94 y CSA A23. 1, cláusula 13 hacen notar que, cuando se una camión mezclador para completar el mezclado, se necesitan de 70 a 100 revoluciones del tambor o de las aspas, a la velocidad designada por los fabricantes como velocidad de mezcla para producir la uniformidad especificada en el concreto. No deben usarse más de 100 revoluciones a la velocidad del mezclado. Todas las revoluciones después de 100 deberán hacerse a una velocidad de rotación, designada por el fabricante como velocidad de agitación. La velocidad de agitación es usualmente de 2 a 8 rpm. La velocidad de mezcla es aproximadamente de 8 a 12 rpm, aunque algunas especificaciones permiten un 17 CAPITULO II MARCO TEORICO mínimo de 4 rpm y una velocidad máxima periférica del tambor de 225 pies por minuto. Las especificaciones ASTM C94 y CSA A23.1, cláusula 13, estipulan también que el concreto se entregue y se descargue dentro de 1 ½ horas o antes que el tambor haya dado 300 vueltas después de la introducción del agua al cemento y agregados, o el cemento a los agregados. Las mezcladoras y agitadoras deberán hacerse funcionar dentro de los límites de volumen y velocidad de rotación S ADO V R E S E OS R designados por el fabricante del equipo. DERECH 2.2.3.- FACTORES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO 2.2.3.1.- SEGREGACIÓN Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), la define como: la segregación es el factor que se refiere a la separación, o la diferencia de asentamiento, lo cual se produce en el agregado grueso dando como resultado un concreto que no es uniforme. La segregación puede aparecer durante los manejos, vibrados y colados del cemento; para impedir que ocurra dicha segregación hay que hacer una correcta selección de la mezcla y el uso de un buen procedimiento de construcción. 2.2.3.2.- EXUDACIÓN Según Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), la exudación es el agua que tiende a subir a la superficie durante la sedimentación de los materiales sólidos que se encuentran dentro de la masa del concreto; esta agua diluye la pasta y en consecuencia puede acumular lechada o espuma; el exudado excesivo también puede causar la formación de bandas de arena a lo largo de la superficie de los colados. 18 CAPITULO II MARCO TEORICO 2.2.4.- PROPIEDADES MECANICAS DEL CONCRETO 2.2.4.1.- CURVA ESFUERZO – DEFORMACIÓN Como el concreto se utiliza principalmente en compresión, es interés fundamental su curva de esfuerzo-deformación unitaria a la compresión. Esta curva se obtiene para carga de corta duración, ensayando cilindros de altura igual S ADO V R E S E OS R dos (2) veces su diámetro, por lo general de 15 x 30cm cargados longitudinalmente a una rata de 2,1 kg/cm2/seg. Hasta el colapso del mismo. DERECH Previamente estos cilindros han sido curados y ensayados a los 3, 7, 14, 28 días. El comportamiento de la curva esfuerzo- deformación del concreto es dependiente de su resistencia, edad de carga, rata de carga, propiedades de los agregados y del cemento, del tipo y tamaño de las muestras. 2.2.4.2.- EFECTO DE LA EDAD DEL CONCRETO Debido al constante proceso de hidratación del cemento el concreto aumenta su resistencia con la edad. Este proceso de hidratación varia con la temperatura y la humedad del ambiente, es decir con las condiciones del curado del concreto. En las obras de concreto se recomienda iniciar el proceso de curado poco antes de transcurrir media hora de terminado, el vaciado del concreto, prolongándose por un periodo entre 2 y 4 días, aunque la norma COVENIN 5.5.1 exige un minino de 5 días realizándose mediante riego cubriéndose la superficie con papel, lonas etc., que se mantienen humedecidas. 2.2.4.3.- EFECTO DE LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO 19 CAPITULO II MARCO TEORICO Es el factor que determina la resistencia del concreto. La resistencia del concreto en un determinado momento puede ser estimada como una función de la relación agua/cemento. A mayor relación A/C se obtiene una menor resistencia. La trabajabilidad del concreto (facilidad de colocarlo en el encofrado) exige una relación mínima de A/C dependiendo del tipo de pieza a ser vaciada, pues de lo contrario, si se pretende tener una relación A/C muy baja para ganar resistencia, se podría conseguir un concreto tan seco que se haría difícil colocarlo en obra, S ADO V R E S E OS R con el peligro de la presencia de cangrejeras u oquedades (concreto no compacto) en su masa. DERECH 2.2.4.4.- EFECTO DE LA VELOCIDAD DE CARGA Es un factor importante en la variación de la resistencia. Las deformaciones unitarias correspondientes a la máxima resistencia están alrededor de la muestra, es más frágil, ósea la ruptura es más inmediata, además, la parte descendiente del diagrama esfuerzo- deformación es más corta y hasta no existe. 2.2.4.5.- EFECTO DE LA VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN En ensayos de velocidad constante de carga, la parte descendente del diagrama esfuerzo- deformación no es muy amplia, ósea, que la ruptura es más frágil, a veces la muestra se rompe al alcanzar la máxima carga, sobre todo cuando la resistencia del concreto es elevada. Sin embargo, esta parte de la curva tiene un efecto bastante considerable en los esfuerzos que se producen en un elemento estructural de concreto armado. 20 CAPITULO II MARCO TEORICO 2.2.4.6.- EFECTO DE LA ESBELTEZ Y DEL TAMAÑO DE LA MUESTRA El efecto de la relación de esbeltez sobre la resistencia a la compresión de un cilindro, en la que se ha tomado como 100% la resistencia de una muestra con relación de esbeltez igual a dos (2). Como medida de la esbeltez se toma la relación entre la longitud, medida en la dirección de la carga y el lado menor de un prisma o el diámetro de un cilindro. La resistencia disminuye mientras menor sea la muestra, ya que el concreto es un material frágil y la probabilidad de que existan S ADO V R E S E OS R zonas de resistencia baja, aumenta con el tamaño de la muestra. DERECH 2.2.4.7.- MODULO DE ELASTICIDAD El concreto, no es un material elástico por esto no se puede definir un valor constante de su modulo de elasticidad. El modulo de elasticidad del concreto varia con la resistencia. Aunque también depende, en mayor grado, de la edad del concreto, de las propiedades de los agregados y del cemento, de la rata de aplicación de carga, del tipo y tamaño de la muestra. 2.2.4.8.- RETRACCIÓN DEL FRAGUADO Es el proceso en el cual el concreto disminuye su volumen durante el tiempo sin aplicación de carga, por efecto de la perdida de agua. Al formarse el concreto queda entre los espacios de las piedras arena y cemento, una serie de conductos capilares donde queda atrapada el agua que aun no ha sido utilizada en el proceso de hidratación mas el agua de exceso, que le concede trabajabilidad adecuada a el concreto. La retracción ocurre sin esfuerzos. El contenido unitario de agua del concreto fresco determina la cantidad de retracción de fraguado inicial. 21 CAPITULO II MARCO TEORICO Las condiciones ambientales, a edades tempranas, es otro factor que tiende a incrementar la retracción, se recomienda un curado prolongado y cuidadoso y así garantizar una distribución uniforme de unas pequeñas grietas no refutables por ser microscópicas. 2.2.4.9.- FLUENCIA PLÁSTICA Es el aumento de la deformación con el tiempo bajo carga constante, S ADO V R E S E OS R debido al acomodo molecular de la masa de concreto. Esta deformación inelástica se incrementa a una rata decreciente durante el tiempo de aplicación de la carga, DERECH y su magnitud total puede ser muchas veces mayor que la deformación elástica inicial. Si la carga es removida, la deformación elástica es recuperada inmediatamente; pero esta recuperación es menor que la deformación elástica inicial debido que el modulo de elasticidad aumenta con la edad. La fluencia plástica tiene poco efecto en la resistencia de una estructura; y esta asociada con la retracción, ya que ocurren simultáneamente. 2.2.5.- TEMPERATURA AMBIENTAL Se trabaja en condiciones normales cuando la temperatura ambiente varía entre 5ºC y 30ºC. Si esta excede los límites anteriores estamos en condiciones especiales de temperatura, debiéndose recurrir a prácticas especiales para evitar que se produzcan variaciones en el concreto, por los efectos de una baja o alta temperatura sobre la fragua del cemento y agua de amasado. La tecnología del concreto basa sus pautas, en condiciones de temperatura de mezcla de alrededor de 20ºC. Se define condiciones extremas de temperatura, a aquellas que están por debajo o por encima de valores críticos, el concreto empieza a comportarse de 22 CAPITULO II MARCO TEORICO manera que es necesario tener especial cuidado no solo en la dosificación de la mezcla, sino en la preparación, transporte, colocación, curado, toma de testigos de prueba y almacenaje de materiales, incluyendo el tipo de encofrado y el tiempo de desencofrado. Se define clima caluroso a la combinación de las siguientes condiciones que tiendan a deteriorar la calidad del concreto recién mezclado o del endurecido al acelerar la rapidez de hidratación del cemento. S ADO V R E S E OS R a) Alta temperatura ambiental. DERECH b) Alta temperatura del concreto. c) Baja humedad relativa. d) Velocidad del viento. e) Radiación solar. Es necesario darse cuenta que nunca se podrá corregir por completo el daño que le causa al concreto el clima caluroso, por lo tanto es necesario un criterio adecuado para seleccionar la combinación más conveniente de calidad, economía y posibilidad de ejecución. El procedimiento que se usa será función del tipo de construcción, las características de los materiales que se vayan a usar y la experiencia de la industria local para manejar altas temperaturas ambientales, altas temperaturas de concreto, bajas humedades relativas, velocidad del viento y radiación solar. Las altas temperaturas del concreto, la alta temperatura del aire, la alta velocidad del viento, y la baja humedad, inducen una evaporación rápida del agua superficial y aumentan considerablemente la probabilidad de que ocurra el agrietamiento por contracción plástica. 23 CAPITULO II MARCO TEORICO 2.2.6.- TEMPERATURA DEL CONCRETO La cantidad de agua necesaria para producir un cierto revenimiento aumenta conforme al tiempo transcurrido a partir de que el cemento se humedeció. Para un tiempo de mezclado constante, la cantidad de agua necesaria para alcanzar un cierto revenimiento también aumenta con la temperatura. Este aumento en el contenido de agua inducirá una disminución S ADO V R E S E OS R proporcional de la resistencia. DERECH Un límite que puede ser adecuado para un caso especial podría resultar insatisfactorio para otros, por lo que se recomienda que para algunas temperaturas comprendidas entre 24 y 38ºC existe un límite que resulta el más recomendable para obtener los mejores resultados en cada operación de colado en climas calurosos y dicho límite deberá determinarse para el trabajo en particular. Se deberán preparar mezclas de prueba del concreto para cada obra en particular dentro de las temperaturas límite especificadas o a la temperatura máxima esperada en el sitio. El agua tiene un calor específico del orden de cuatro o cinco veces el del cemento o de los agregados, la temperatura del agua de mezclado tiene el efecto más pronunciado por unidad de peso sobre la temperatura del concreto. La temperatura del agua es más fácil de controlar que la de los otros componentes, el agua fría reducirá la temperatura de colocación del concreto 4.5ºC. La cantidad de agua fría no deberá exceder la que necesite la mezcla. En general, la disminución de la temperatura de la mezcla entre 2.0 a 2.2ºC reducirá 24 CAPITULO II MARCO TEORICO la temperatura del agua del mezclado en aproximadamente 0.5ºC.TIEC 334.020: Análisis químico, perdida por calcinación. La temperatura del concreto aumenta la rapidez de hidratación del cemento. La selección de un tipo particular de cemento puede tener un efecto decisivo. S ADO V R E S E OS R El uso de un cemento Portland Tipo II de fraguado más lento o de un cemento Tipo IP ó IS puede mejorar las características de trabajabilidad del DERECH concreto en climas calurosos. La temperatura del concreto de las dosificaciones usuales se puede reducir en 0.5 ºC si se reduce la temperatura de los materiales en cualquiera de las siguientes proporciones: • Reducción de 4 ºC en la temperatura del cemento. • Reducción de 2 ºC en la temperatura del agua. • Reducción de 1 ºC en la temperatura de los agregados. La planeación de los procedimientos para enfriar cantidades grandes de concreto mezclado necesita hacerse con mucha anticipación a la colocación e instalación de equipo especializado. Entre éstos se puede mencionar el enfriamiento del agua de mezclado por medio de equipos enfriadores de agua o con la tecnología de bombas de calor, o por métodos como pueden ser sustitución de una parte del agua de mezclado por hielo triturado o raspado, o enfriando la mezcla con nitrógeno líquido. 25 CAPITULO II MARCO TEORICO 2.2.7.- AGRIETAMIENTO El concreto es un material heterogéneo, por lo cual el desarrollo de las grietas que conducen a su rotura tiene características especiales, diferentes de los materiales homogéneos, que se rigen por el principio de griffit. En el concreto, desde el inicio de la aplicación de la carga, se forman numerosas grietas, entre las cuales avanzan las que necesiten menos energía para su desarrollo. Cuando una de estas grietas encuentra algún obstáculo, la energía para superarlo puede ser S ADO V R E S E OS R tal que resulte más fácil el avance de otras grietas, hasta que se detengan por causa similar, en cuyo caso avanzan otra vez las antiguas o surgen nuevas. Así DERECH sigue el proceso hasta culminar la rotura. Las dos causas básicas por las que se producen grietas en el concreto son (1) esfuerzos debidos a cargas aplicadas y (2) esfuerzos debidos a contracción por secado o a cambios de temperatura en condiciones de restricción La contracción por secado es una propiedad inherente e inevitable del concreto, por lo que se utiliza acero de refuerzo colocado en una posición adecuada para reducir los anchos de grieta, o bien juntas que predetermine y controlen la ubicación de las grietas. Los esfuerzos provocados por las fluctuaciones de temperatura pueden causar agrietamientos, especialmente en edades tempranas. Las grietas por contracción del concreto ocurren debido a restricciones. Si no existe una causa que impida el movimiento del concreto y ocurren contracciones, el concreto no se agrieta. Las restricciones pueden ser provocadas por causas diversas. La contracción por de secado siempre es mayor cerca de la superficie del concreto; las porciones húmedas interiores restringen al concreto en las cercanías de la superficie con lo que se pueden producir agrietamientos. Otras causas de restricción son el acero de refuerzo embebido en el concreto, las partes de una estructura interconectadas entre sí, y la fricción de la subrasante sobre la cual va colocado el concreto. 26 CAPITULO II MARCO TEORICO Las juntas son el método más efectivo para controlar agrietamientos. Si una extensión considerable de concreto (una pared, losa o pavimento) no contiene juntas convenientemente espaciadas que alivien la contracción por secado y por temperatura, el concreto se agrietara de manera aleatoria. Las juntas de control se ranuran, se forman o se aserran en banquetas, calzadas, pavimentos, pisos y muros de modo que las grietas ocurran en esas juntas y no aleatoriamente. Las juntas de control permiten movimientos en el plano de una losa o de un muro. Se desarrollan aproximadamente a un cuarto del S ADO V R E S E OS R espesor del concreto. DERECH Las juntas de separación aíslan a una losa de otros elementos e otra estructura y le permiten tanto movimientos horizontales como verticales. Se colocan en las uniones de pisos con muros, columnas, bases y otros puntos donde pudieran ocurrir restricciones. Se desarrollan en todo el espesor de la losa e incluyen un relleno premoldeado para la junta. Las juntas de construcción se colocan en los lugares donde ha concluido la jornada de trabajo; separan áreas de concreto colocado en distintos momentos. En las losas para pavimentos, las juntas de construcción comúnmente se alinean con las juntas de control o de separación, y funcionan también como estas últimas. 2.2.7.1.- CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL AGRIETAMIENTO 2.2.7.1.1.- MECANISMO BÁSICO El concreto es un material sensible al agrietamiento pues es intrínsecamente frágil. Su capacidad de deformación a la tracción es pequeña, llegando a la rotura con poco esfuerzo. Una vez iniciada una grieta, la energía para que avance es menor que la requerida para su formación. No obstante, cuando esa energía se disipa o desaparece, la rotura no es total y la grieta se 27 CAPITULO II MARCO TEORICO estabiliza. Eso puede suceder cuando la solicitación por carga cesa o cuando la grieta, en su trayectoria de formación, encuentra un obstáculo, como puede ser la armadura de acero. El acero proporciona la requerida resistencia a la tracción, reparte y controla las grietas y hace que la rotura de los elementos sea de tipo dúctil. 2.2.7.1.2.- ESQUEMA DE TRATAMIENTO • S ADO V R E S E OS R El tratamiento de las grietas considera tres etapas: DERECH Averiguar su origen: Esto resulta indispensable para que puedan tener éxito las etapas siguientes. Sin embargo, en bastantes casos resulta difícil, y en algunos prácticamente imposible, debido a la forma combinada y complicada como actúan algunas de las causas del agrietamiento. Hay que distinguir entre grietas “estabilizadas” y grietas “activas”, como se denominan a veces o lo que es lo mismo, entre grietas “muertas” y grietas “vivas”. En algunos casos hay movimientos pulsantes que abren y cierran las grietas, como ocurre cuando hay cambios alternativos de temperatura (día y noche, por ejemplo). • Eliminar las causas: Esto es necesario para tener éxito en la reparación. En ocasiones no es posible hacerlo a cabalidad y habrá entonces que adecuarse a esa circunstancia particular. • Proceder a la reparación: Las grietas estabilizadas pueden ser selladas con productos relativamente rígidos, sin problemas. Las grietas activas tienen que sellarse con materiales de gran elasticidad, capaces de absorber los movimientos. Los casos de agrietamientos progresivos continuados, como sucede en algunos asentamientos diferenciales, no pueden ser controlados sin haber eliminado la causa. 28 CAPITULO II MARCO TEORICO 2.2.7.2.- PRESENTACIÓN DE LAS GRIETAS Las grietas del concreto se producen siempre por tracción. Los esfuerzos de compresión, de torsión o de corte, que resulta excesivo se alivian mediante la aparición de grietas de tracción paralelas a las trayectorias principales de compresión. La observación y análisis de la forma y posición de las grietas en los S ADO V R E S E OS R elementos estructurales, permiten casi siempre establecer el tipo de solicitación que las originó, lo cual es primordial para definir las causas de las grietas. DERECH 2.2.7.3.- CAUSAS PRINCIPALES DEL AGRIETAMIENTO Pueden ser muchas las causas que produzcan agrietamiento en el concreto. Las grietas raramente afectan seriamente el comportamiento estructural del concreto, pero dan mala apariencia y permiten el ingreso de la humedad o de otros agentes agresivos, posibilitando el deterioro. Muchas de las grietas son debidas a una mala práctica constructiva. 2.2.8.- VIDA ÚTIL DEL CONCRETO Según DURAR (1998), así se denomina al periodo en que la estructura del concreto conserva los requisitos del proyecto sobre la seguridad, funcionabilidad y estética, sin costos inesperados de mantenimiento. Relacionado con el posible ataque por corrosión de las armaduras, se propone un modelo como se muestra en la figura N° 1. 29 CAPITULO II MARCO TEORICO 2.2.8.1.- MÓDULO DE VIDA ÚTIL DE TUUT De acuerdo con Portland Cement Association (1978). En el modulo de vida útil se define un periodo de propagación que comprende una acumulación progresiva de periodo, hasta que se alcanza un nivel inaceptable del mismo. Este modelo es puramente cualitativo. La presencia de cloruro y la disminución de la alcalinidad son los factores que actúan durante el periodo de iniciación (factores desencadenantes). Una vez que alcanza la armadura los factores que inciden en S ADO V R E S E OS R que el periodo de propagación sea más o menos rápido son el contenido de humedad y oxigeno (Factores acelerantes), que rodean a la armadura. DERECH Para que un concreto mantenga sus condiciones de durabilidad o de resistencia los gantes atmosféricos y no se afecte la vida útil de este, la primera medida de protección contra la corrosión que se debe tomar es que el concreto sea compacto. Un concreto compacto ofrece la ventaja de una superficie cerrada que no permitirá la entrada de los agentes agresivos, por tanto un concreto que estará en ambientes agresivos debe proyectarse teniendo en cuenta los agentes agresivos del medio, así como el tipo y la dosis de cemento a usar, que en general no debe ser menor de 3oo kg/m3; la relación agua- cemento a emplear debe ser baja, máximo 0,40; estas dos últimas consideraciones son de vital importancia para asegurar una adecuada capacidad e impermeabilidad del concreto. El concreto es fuerte a la compresión pero comparativamente débil a la tensión, así el acero es usado para proveer la fuerza de tensión requerida. El acero es generalmente usado en barras así que la fuerza de tensión es transferida a el mismo y este material es llamado concreto reforzado. El concreto produce un ambiente alcalino para el acero, lo cual previene la corrosión, sin embargo esta alcalinidad puede ser afectada por gases como el 30 CAPITULO II MARCO TEORICO dióxido de carbono o el dióxido de sulfuro, los cuales penetran al concreto y reaccionan con hidróxidos alcalinos formando otros componentes tales como carbonatos y sulfatos, con una reducción en el PH. Si estos componentes llegan hasta el acero de refuerzo, entonces el ambiente que lo rodea no es lo suficientemente alcalino para proveer las condiciones de protección; la formación de carbonatos generalmente ocurre en el concreto pero este usualmente es un afecto superficial y no da pie a la corrosión del acero de refuerzo. S ADO V R E S E OS R La zona más importante es el mar dada la naturaleza química del agua marina que influye en la corrosión. El agua marina contiene cloruros, lo cual le da una alta DERECH salinidad siendo esta su característica más importante. El contenido de sal en el mar es remarcadamente constante en un rango que oscila entre 33- 38 partes por mil. En situaciones de ambiente marino, la presencia de cloruros agrava los problemas, el ambiente marino es más agresivo que la mayoría de los ambientes tierra adentro y el entendimiento de su naturaleza es esencial para el mejor uso de los materiales que serán expuestos a este ambiente. 2.2.9.- DISEÑOS DE MEZCLAS Para Porrero, Salas Jiménez, Ramos, Grases y Velasco (1996), se conoce como diseño de mezcla el procedimiento mediante el cual se calculan las cantidades que debe haber de cada uno de los componentes que intervienen en una mezcla de concreto para obtener de ese material el comportamiento deseado, tanto su estado plástico, como después, en los aspectos de resistencia y durabilidad. Las cantidades de los componentes sólidos, como agregados y cemento, se suelen expresar en Kilogramo por metro cúbico de mezcla. El agua puede expresarse en litros o kilogramos, entendiendo, para el diseño de mezcla, que un kilogramo de agua equivale a un litro de agua. 31 CAPITULO II MARCO TEORICO Un método de diseño de mezcla puede llegar a ser muy complejo, si considera un gran número de variables y una gran precisión o exactitud en la expresión de sus relaciones. Pero debe al mismo tiempo, ser de fácil manejo y operatividad. Lo acertado es lograr un buen equilibrio entre ambos extremos. Existen numeroso métodos de diseños de mezcla que pueden asemejarse o pueden diferir entre si profundamente, de acuerdo a las variables que manejen y las relaciones que establezcan. La presencia de esta variedad de métodos de S ADO V R E S E OS R diseño señala que ninguno de ellos es perfecto. De acuerdo a las condiciones reales de los materiales y de la tecnología del concreto, pueden ser preferidos DERECH unos u otros. El diseño de mezcla, además de cumplir su propósito especifico de ofrecernos las cantidades a usar de cada componente, es una herramienta importante para el análisis teórico de la influencia que pudieran tener sobre el concreto, ciertos cambios en los materiales o en sus proporciones de uso. Esto abre la puerta a la toma de decisiones sobre aspectos relativos a materiales, equipos, costos, controles. Los diseños de mezcla tienen, inevitablemente, cierto grado de importancia debido a que las variables que condicionan la calidad y el comportamiento del concreto son numerosas y difíciles de precisar. Los ajustes que pueden dar mas exactitud a las proporciones de los componentes solo es posible conseguirlos mediante “mezcla de pruebas”, tanto de laboratorio como de obra. En algunas circunstancias, en las que no es tan necesario precisar las proporciones del concreto, a donde las exigencias al material no son particularmente criticas, se pueden usar algunas reglas sencillas, o generales, para establecer las proporciones entre los componentes, empleando “ recetas” que constituyen diseños de mezclas aplicables a esos casos. Hay que advertir que 32 CAPITULO II MARCO TEORICO esas formulas deben ser tomadas solo como un punto de partida, sobre el cual la experiencia y de los conocimientos de los responsables de la obra podrán añadir los posibles pequeños ajustes que sean necesarios para lograr en definitiva, el concreto deseado. 2.2.10.- RELACIÓN AGUA/CEMENTO Para cualquier conjunto especifico de materiales y de condiciones de curado, la OS D A V R E S A continuación se presenta utilizada en la relación con la cantidad deE Cemento. R S O H C DEqueRseEobtienen al reducir el contenido de agua: algunas ventajas cantidad de concreto endurecido esta determinada por la cantidad de agua • Se incrementa la resistencia a la compresión y a la flexión. • Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor absorción. • Se incrementa la resistencia al intemperismo. • Se logra una mejor unión entre capas sucesivas y entre el concreto y el esfuerzo. • Se reducen las tendencias de agrietamientos por contracción. Entre menos agua se utilice, se tendrá una mejor calidad de concreto a condición que se pueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de mezclado resultan en mezclas más rígidas; pero con vibración, aun las mezclas más rígidas pueden ser empleadas. Para una calidad dada de concreto, las mezclas más rígidas son las más económicas. Por lo tanto, la consolidación del concreto por vibración permite una mejora en la calidad del concreto y en la economía. Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico) y endurecido, se puede modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma líquida, durante su dosificación. Los aditivos se usan comúnmente para (1) ajustar el 33 CAPITULO II MARCO TEORICO tiempo de fraguado o endurecimiento, (2) reducir la demanda de agua, (3) aumentar la trabajabilidad, (4) incluir intencionalmente aire, y (5) ajustar otras propiedades del concreto. Después de un proporcionamiento adecuado, así como, dosificación, mezclado, colocación, consolidación, acabado, y curado, el concreto endurecido se transforma en un material de construcción resistente, no combustible, durable, resistencia al desgaste y prácticamente impermeable que requiere poco o nulo mantenimiento. El concreto también es un excelente material de construcción OS D A V R E ES R S para ser usado en un númeroH ilimitado de aplicaciones. O C DERE porque puede moldearse en una gran variedad de formas, colores y texturizados 2.2.11.- CARACTERÍSTICAS DEL CEMENTO Según el Ing. Dilio A. Godoy (1994), un material cementante a base de caliza, sílice, y alúmina, tiene la propiedad de adhesión y cohesión necesaria para unir agregados inertes y conformar una masa sólida de resistencia y durabilidad adecuada. El cemento Portland puede ser colocado y endurecido en presencia de agua, por esto se le llama también cemento hidráulico. Este es un material grisáceo finamente pulverizado, conformado por piedra caliza (CaO) y arcillas o pizarras (Esquistos) que proveen el SiO2 y el AL2O3. Estos materiales se muelen, se mezclan, se funden en un horno a una temperatura promedio entre 1400 °C y 1500 °C, hasta obtener el llamado Clinker, que a su vez se enfría y se muele para lograr la finura requerida. Estos concretos alcanzan su resistencia de diseño alrededor de los 28 días y continúan ganando resistencia de allí en adelante a una tasa de creciente. 34 CAPITULO II MARCO TEORICO En el estado Zulia tenemos dos fábricas de cemento: Mara ubicado en el municipio San Francisco y Catatumbo ubicado en el municipio Perija. 2.2.11.1.- PESO ESPECÍFICO Es la relación entre la masa de una cantidad dada de cemento y el volumen absoluto de dicha masa. Suele estar comprendida entre 3,10 y 3,15 gr/cm3. También es el peso de un cuerpo dividido entre su volumen; materiales S ADO V R E S E OS R granulados tienen dos pesos específicos, el aparente que es el peso de un conjunto de granos divididos entre su volumen, y el absoluto que es el peso de un DERECH grano dividido entre su volumen. (Guido W. Geymeyr 1985). Debido a que las mezclas se diseñan por peso para un volumene unitario de concreto (1mt3), están muy relacionadas con el diseño y control de mezclas. 2.2.11.2.- FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO Este proceso consiste en mezclar el cemento con el agua, para formar una pasta suave que se rigidiza en forma gradual hasta convertirse en una masa sólida. 2.2.11.3.- HIDRATACIÓN El agua en la pasta disuelve el material en la superficie de los granos de cemento y forma un gel que aumenta gradualmente el volumen y rapidez, esto conduce a una rápida rigidizacion de la pasta entre 2 y 4 horas después de que se le agrega agua al cemento. La hidratación de los granos de cemento continúa profundizándose dentro de los granos de cemento a velocidad decreciente junto con la rigidización y el endurecimiento continuo de la masa. 35 CAPITULO II MARCO TEORICO 2.2.12.- AGUA DE MEZCLADO Es el agua que se añade a las mezclas de concreto para darles la fluidez necesaria para manejarlos y colocarlos, y que después reaccionen con los aglomerantes dándoles a las mezclas las propiedades resistentes. Este es un componente indispensable en la mezcla de concreto, ya que representa el solvente. Una vez elaborado el concreto es el agua quien da paso a S ADO V R E S E OS R todas las reacciones químicas. Este componente esta estructurado químicamente por dos moléculas de hidrogeno y una de oxigeno, su estado física es liquido y es DERECH un excelente activador del aglomerarte (cemento). Esta agua de mezclado, según las normas para concreto no debe contener cantidades perjudiciales de ácidos, aceites, álcalis, sales, materias orgánicas u otras sustancias nocivas a el concreto, ya que estos repercutirían en el desarrollo de un buen concreto. Según la norma COVENIN, los tipos de agua son los siguientes: • Agua potable: se utiliza como agua de mezcla en todos los casos. • Agua dulce: se utiliza si cumple los requisitos físicos y químicos establecidos • Agua de mar: no se utiliza en concretos que contengan aceros, porque los corroe y disminuye la resistencia. • Agua de afluentes industriales, de alcantarillados o de procedencia dudosa: deberá cumplir con los requisitos químicos y físicos establecidos. 36 CAPITULO II MARCO TEORICO 2.2.13.- CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS Son inertes químicamente y presentan una serie de propiedades (forma, tamaño, peso). Para obtener concreto de calidad económicos y bajo las especificaciones es necesario tener un control de sus componentes. Según Dilio A. Godoy (1994), ocupan aproximadamente entre el 70 y el 75 % del volumen de la masa endurecida. El resto está conformado por la pasta de S ADO V R E S E OS R cemento endurecida, agua no combinada (agua no utilizada en la hidratación del cemento) y burbujas de aire. En cuanto el agregado pueda cubrirse con mayor DERECH densidad, mejor será la solidez, la resistencia a la intemperie y la economía del concreto. Es de fundamental importancia la gradación del tamaño de las partículas de los agregados, esta granulometría hace que la masa total del concreto actúe como una combinación relativamente sólida, homogénea y densa, con los tamaños actuando como un relleno inerte de los vacíos que existen entre las partículas más grandes. También es importante que la superficie de los agregados este libre de impurezas, las cuales pueden debilitar la unión de la pasta de cemento, y que no se produzcan reacciones químicas desfavorables entre el agregado y el cemento. Los agregados se clasifican en finos y gruesos. Un agregado fino, es cualquier material que pasa por el tamiz Nº 4, y un agregado grueso es el material mas grueso que el fino o pasante del tamiz Nº 4. El tamaño máximo nominal de agregado grueso esta controlado por el requisito de que este debe entrar fácilmente en las formaletas y en los espacios entre barras de refuerzo, y no debe exceder de acuerdo a la ACI- 3.3.3 y COVENIN MINDUR 1753-85 (3.3.3). 37 CAPITULO II MARCO TEORICO a.- 1/5 de la menor separación entre los lados del encofrado, c ≥ 1.5 del diámetro del agregado. Los agregados con piedra natural son usados en la mayoría de las construcciones de concreto originando un peso unitario de 2300 kg/cm3. 2.2.14.- TIEMPO DE FRAGUADO OS D A V R E por el cual este adquiere una mayor R consistencia. ES Consiste en una mezcla de S O H C RE de consistencia normal de penetración (10mm) medida cemento y agua DE(mortero), Es el proceso de hidratación de los distintos componentes de un aglomerante de acuerdo a lo establecido en la norma CCCA: CE12 ó COVENIN 494, después se coloca el mortero en un molde hasta alcanzar una penetración de 25 mm o menos. El tiempo transcurrido hasta ese momento se denomina tiempo inicial de fraguado. Luego se voltea el molde que contiene el mortero y se sigue con las perforaciones hasta que no tenga marcas visibles sobre la superficie, el intervalo total es el tiempo final de fraguado. 2.2.14.1.- FACTORES QUE AFECTAN EL TIEMPO DE FRAGUADO a. Temperatura: 30 °C; reducción de ¾ de tiempo de fraguado (aceleración de fraguado). 10 °C; aumento de ¾ de tiempo de fraguado (retraso de fraguado). b. Contaminación: Azucares o semillas (retraso del fraguado) c. Alto porcentaje de yeso en la fabricación del cemento: Alta temperatura de molienda de 3 a 5 min. (falso fraguado). d. Bajo porcentaje de yeso en la fabricación de cemento: Falta de yeso (fraguado instantáneo). 38 CAPITULO II MARCO TEORICO 2.2.15.- DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS 2.2.15.1.- ADHESIÓN Fuerza de unión entre moléculas de distinta clase (entre dos materiales distintos). Guido W. Geymayr 1985. 2.2.15.2.- AGLOMERANTES Materiales compuestos por una o varias sustancias que tienen la OS D A V R E ES Guido W. Geymayr 1985. para unir o enlazar materiales de distintas naturalezas. R S O H C DERE propiedad o característica de adherirse a otros empleándose en la ingeniería civil 2.2.15.3.- ARENA Debe tener granos de distintos diámetros entre 0 y 5 mm. Su modulo de finura debe estar cerca de 2,75. No debe contener materia organica. Arena del tamaño 0,6 mm, suele ocluir aire. Guido W. Geymayr 1985. 2.2.15.4.- CALOR DE HIDRATACIÓN Es la cantidad de calor liberado durante el proceso d hidratación, debido a reacciones físico-químicas. 2.2.15.5.- CAMBIO DE VOLUMEN La expansión debida a las reacciones químicas entre los ingredientes del concreto puede ocasionar pandeo y la contracción al secarse puede ocasionar grietas. Guido W. Geymayr 1985. 2.2.15.6.- CONO DE ABRAHM Dispositivo cónico de 30 cm de alto con diámetro de 15 cm, para medir la consistencia del concreto fresco. Se llena de concreto en tres etapas, cada una compactada con 25 golpes de una barra. Cuando se levanta el cono (lentamente), 39 CAPITULO II MARCO TEORICO el concreto se acomoda bajo su peso propio. Se llama asentamiento, en cm o pulg lo que ha vahado el concreto. Guido W. Geymayr 1985. S DERECH ADO V R E S E OS R 40 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO 3.1- TIPO DE INVESTIGACIÓN Según Hernández Sampieri, R. y otros (1991) “El tipo de investigación se OS D A V R E E búsqueda de soluciones y disponibilidad de S recursos” (P. 74). Por los objetivos R S O H C E R este estudio D es E una investigación de tipo explicativa, tal como la señala el mismo determina de acuerdo con el problema que se maneja, objetivos a lograr, autor “pretende establecer las causas de los eventos, sucesos o fenómenos que se estudian”. “Los estudios explicativos van mas allá de la descripción de conceptos o fenómenos o del establecimiento de relaciones entre conceptos; están dirigidos a responder a las causas de los eventos, fenómenos físicos o sociales”. Lo anteriormente expuesto coincide con la investigación, puesto que esta, pretende establecer la causa del fenómeno que produce la variación del agrietamiento del concreto al ser vaciado a diferentes temperaturas. 3.2.- DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN Para Fred N. Kerlinger “el diseño de investigación es el plan y la estructura de la investigación concebidos de manera que se puedan obtener respuestas a preguntas de investigación”. De acuerdo con Hernández Sampieri, R. y otros (1991) el diseño de la investigación es cuasi-experimental ya que para ellos “la investigación 41 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO cuasiexperimental se define como la investigación donde se realiza una acción y después se observan las consecuencias. La esencia de este concepto es que requiere la manipulación intencional de una acción para analizar sus posibles efectos”. “Es un estudio en el que se manipulan deliberadamente al menos una variable independiente, para ver su efecto y relación con una o mas variables dependientes”. OS D A V R E S E el agrietamiento del concreto, al vaciarse a diferentes temperaturas en la ciudad R S O H C E R DE de Maracaibo. En esta investigación se manipularon y analizaron las variables para determinar 3.3.- POBLACIÓN Y MUESTRA La investigación quedo distribuida de la siguiente manera. Se realizaron 60 losetas, de dimensiones 40 cm de ancho por 40 cm de largo por 10 cm de profundidad. De las cuales 20 se tomaron a una temperatura de 27°C, 20 a una temperatura de 32°C y 20 a una temperatura de 35°C. 3.4.- PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO A continuación se detallan los pasos a seguir para obtener la información necesaria para el desarrollo de la investigación y por ende para el cumplimiento de cada uno de los objetivos propuestos: 42 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO OBJETIVO 1. REALIZAR PRUEBAS A DISTINTAS TEMPERATURAS PARA OBSERVAR EL EFECTO DE AGRIETAMIENTO CAUSADO POR LA RETRACCIÓN TÉRMICA EN VACIADOS DE CONCRETO. 3.4.1.- DISEÑO DE MEZCLA S DERECH ADO V R E S E OS R 43 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO S DERECH ADO V R E S E OS R 44 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO S DERECH ADO V R E S E OS R 45 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO 3.4.2.- ENSAYOS 3.4.2.1.- TOMA DE MUESTRA DE CONTRETO FRESCO. Norma venezolana COVENIN para concreto 344-2002 titulada “Concreto fresco, toma de muestras”. - OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN. OS D A V R E ES Esta norma establece las condiciones para obtener muestras representativas de R S O H C E de tamaño máximo de hasta 7.6 cm (3”), en la forma ERagregado Dcon concreto fresco en que se entrega o se utiliza en la obra, y las cuales se destinan a realizar los ensayos para determinar si cumplen con los requisitos de calidad de las especificaciones bajo las cuales se elabora o se suministra el concreto. Esta norma es apropiada para la toma de concreto en mezcladores estacionarios, camiones mezcladores, camiones transportadores con o sin equipo agitador y para pavimentadoras. Esta norma no establece procedimientos para seleccionar determinadas muestras de ensayos ni los procedimientos para tomar muestras destinadas a determinar la uniformidad del asentamiento o la eficiencia de las mezcladoras. - PREPARACIÓN Y CONSERVACIÓN DE LA MUESTRA. Las muestras de concreto se toman en el momento en que se descarga el material desde la mezcladora o camión al vehículo que lo transportará hasta los moldes; sin embargo cuando se desee mayor información o cuando se establezca así en las especificaciones, las muestras no se deben obtener hasta que se haya añadido toda el agua de mezclado. 46 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO Las muestras se toman de preferencia contando completamente el flujo de descarga con un recipiente adecuado, o desviando este flujo de manera que descargue en dicho recipiente. Se toman dos o más muestras parciales a intervalos uniformes durante la descarga de la parte central de la mezcla, las cuales se mezclan para obtener la mezcla de ensayo. No se deben obtener muestras de la primera ni de la última porción de la descarga. Se considera que el concreto tiene una homogeneidad S ADO V R E S E OS R suficiente entre el 10% y 90% de la descarga. DERECH No se debe restringir el flujo de descarga del material, para evitar segregación. La velocidad de descarga debe ser regulada por la velocidad del tambor y no por el tamaño de la abertura de compuerta. En el caso en que la descarga del concreto sea demasiado rápida para poder corta o desviar al flujo completamente, se descarga el concreto en un envase o unidad de transporte de suficiente capacidad para recibir la mezcla completa y de esta masa de concreto se toman las muestras. En el caso de que las muestras se toman de una masa de concreto el número de muestras parciales debe ser de cinco o más, sacadas de puntos repartidos uniforme y aleatoriamente. Se debe evitar la contaminación o absorción por el material de sub-base, por lo cual es conveniente descargar el concreto sobre un recipiente de toma de muestras plano y de suficiente capacidad para que en conjunto proporcione el tamaño de muestra combinada que se requiere según el tamaño máximo del agregado. Para evitar que los envases se desplacen durante la descarga del concreto, estos pueden ser fijados a la sub-base. 47 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO Inmediatamente después de obtenidas las muestras parciales que van a construir una mezcla combinada o de ensayo estas se deben mezclar entre si y homogeneizarse cuidadosamente para garantizar su uniformidad. - DURACIÓN DEL MUESTREO. El tiempo transcurrido entre la obtención de la primera muestra parcial y la última de las que van a construir una muestra combinada debe ser lo más breve posible y en ningún caso mayor de 15 minutos. OS D A V R E El tiempo transcurrido entre la toma de E la S muestra y la ejecución del ensayo al R S O H C REser lo más breve posible, protegiéndola durante ese lapso DEdeben que se destinan, del sol, del viento y de cualquier otra causa de evaporación y de contaminación. Ensayos como el de asentamiento y contenido de aire se debe comenzar antes de 5 minutos contados desde el momento en que se completo la muestra de concreto. El molde de todas y cada una de las probetas para los ensayos de resistencia, se debe comenzar antes de 15 minutos contados desde el momento en que se completo la muestra de concreto. Si transcurre más de una hora entre el momento en el cual se añade el agua al cemento y la toma de muestra, esta no se considera representativa del material. Este tiempo puede variar cuando haya sido utilizando aditivos en la muestra, previa prueba experimental. 48 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO 3.4.2.2.- MÉTODO PARA LA MEDICIÓN DEL ASENTAMIENTO CON EL CONO DE ABRAMS. El presente ensayo está basado en la Norma Venezolana COVENIN para concreto 330-70, titulada: “Método para la medición del asentamiento con el cono de Abrams” está a su vez se basó en la Norma ASTM C143-69 (American Societi for Testing and Materials, EEUU). - • EQUIPOS DE ENSAYOS. OS D A V R E EdeSun material regido e inatacable por R S Cono de Abrams: Construido O H C ERE D el concreto, con un espesor mínimo de 1,5 mm. Su forma interior debe ser la de un tronco de cono, de 200 + ó – 2 mm de diámetro de base mayor, 100 + ó – 2mm de diámetro de base menor y 300 + ó – 2 mm de altura. Las bases deben ser abiertas, paralelas entre si y perpendiculares al eje del cono. El molde debe estar provisto de asas y aletas. El interior del molde debe ser relativamente suave y sin protuberancias tales como remaches. • Barra Compactadora: De acero, recta, cilíndrica y lisa de 16mm de diámetro. 600 mm de longitud aproximada con el extremo semiesférico de 8mm de radio. - MATERIAL A ENSAYAR El material a ensayar consiste en una muestra de concreto fresco, según la norma COVENIN 344:2002 “Concreto Fresco. Toma de Muestras.” 49 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO - PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Se humedece el interior del molde y se coloca sobre una superficie horizontal rígida, plana y no absorbente. El molde se sujeta firmemente por las aletas con los pies y se llena con la muestra de concreto vaciando esta en tres capas, cada una de ellas de un tercio del volumen del molde. Estos volúmenes corresponden respectivamente a las alturas de 6,5 cm y 15 cm a partir de la base. Cada capa se compacta con 25 golpes de la barra compactadora, OS D A V R E necesario inclinar ligeramente O la barra yE darSaproximadamente la mitad de los R S H C RE acercándose progresivamente en espiral hacia el Eperímetro, golpes cercaD del distribuidos uniformemente en toda la sección transversal. Para la capa inferior es centro de la sección. Esta capa debe compactarse en todo su espesor, las capas siguientes se compactan, en su espesor respectivo de modo que la barra penetre ligeramente en la capa inmediata inferior. El molde se llena por exceso antes de compactar la última capa. Si después de compactar, el concreto se asienta por debajo del borde superior se agrega concreto hasta lograr un exceso sobre el molde. Luego se enrasa mediante la barra compactadora o una cuchara de albañilería. Inmediatamente se retira el molde alzándolo cuidadosamente en dirección vertical, deben evitarse los movimientos laterales o de torsión. Esta operación debe realizarse en un tiempo aproximado de 5 a 10 segundos. La operación completa desde que se comienza a llenar el molde hasta que se retira debe hacerse sin interrupción y en un tiempo máximo de 1 minuto 30 segundos. El asentamiento se mide inmediatamente después de alzar el molde y se determina por la diferencia entre la altura del molde y la altura promedio de la base superior del cono deformado. 50 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO En caso de que se presente una falla o corte, donde se aprecie separación de una parte de la masa debe rechazarse el ensayo y se hace nuevamente la determinación con otra parte de la mezcla. Si dos ensayos consecutivos sobre una misma mezcla de concreto arrojan el resultado de 5-6, el concreto probablemente carece de la plasticidad y cohesión necesaria para la validez del ensayo. OBJETIVO ENSAYOS OS D A V R E ES 2. REGISTRAR O LOS RESULTADOS OBTENIDOS R S H C E R D DEE CAMPO DE AGRIETAMIENTO CAUSADO DE LOS POR LA RETRACCIÓN TÉRMICA EN VACIADOS DE CONCRETO A DIFERENTES TEMPERATURAS. Se realizaron 10 series de 3 ensayos con 2 muestras cada uno a 27, 32 y 35°C, obteniendo un total de 60 muestras. A cada una de las losetas se les midió la longitud total de grieta que presentaban, utilizando para ello una cinta métrica. Se elaboro un cuadro para registrar los datos obtenidos y realizar los cálculos estadísticos. 3.5.- CONSIDERACIONES ESTADÍSTICAS La estadística permite condensar datos y presentarlos en forma probabilística, de manera que sean más fácilmente comprensibles y comparables; constituyendo la herramienta más adecuada y útil de que se dispone para el control de calidad, tanto para planificarlo como para interpretar los resultados de los ensayos. Sin embargo la estadística no toma decisiones, estas tienen que basarse en criterios de otra índole; la estadística da la probabilidad de que se alcancen ciertos límites. 51 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO • PROMEDIO Como tendencia central del valor de los ensayos se utiliza la media aritmética del conjunto de los resultados involucrados. • VARIABILIDAD El rango d, se define como la diferencia entre el valor mayor y el menor S ADO V R E S E OS R de los obtenidos en el grupo de ensayos que se analiza. RECHESTANDAR • E DESVIACIÓN D Se define a un índice de la dispersión del conjunto de datos, el cual es el parámetro estadístico más representativo (independiente del número de datos). Se utiliza para ello ponderar el rango mediante un factor, k, calculado con una base probabilística que tiene en cuenta el numero de datos. • COEFICIENTE DE VARIACIÓN Se define como la relación entre la desviación estándar (calculada por cualquier procedimiento) y el valor promedio, expresada en forma porcentual. A medida que se van obteniendo resultados de los ensayos hechos al concreto que se produce o se coloca, se podrá ir precisando mas en base a ellos el valor de σ correspondiente al material. 52 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO • VARIACIÓN DENTRO DEL ENSAYO Si de una mezcla de concreto se hacen suficiente número de pruebas, se podrá con ellas detectar para esa mezcla, la dispersión propia del ensayo. Si se hacen otras mezclas del mismo tipo de concreto y se les hace también suficiente número de pruebas se obtendrá una nueva estimación de la dispersión con la cual se están realizando los ensayos. Llamando S1, S2…… Si…. Sn a las sucesivas desviaciones estándar, la desviación estándar promedio será una estimación de la desviación S ADO V R E S E OS R estándar del ensayo (Se). DERECH 3.6.- PROCEDIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN Se trabajo con el diseño de mezcla especificado anteriormente, de resistencia 250 kg/cm2 (Se verifico que los ensayos de resistencia realizados por el metro de Maracaibo a los 28 días, ratificaran la resistencia predeterminada en el diseño, aunque no fuese objeto de nuestra investigación) y asentamiento 5”. Se tomaron muestras (según lo especificado en la norma), al azar de los camiones que suministraron el concreto en la obra Taller de Reparaciones Mecánicas del metro de Maracaibo. Para los días pautados de vaciado. Se verifico que las condiciones del concreto, fuesen las especificadas por la empresa despachadora (Cemex), todo para el control de calidad. Se realizaron 10 ensayos con dos muestras a 27, 32, 35°C cada una, para un total de 60 losetas. Los encofrados tenían las siguientes dimensiones 40x40x10 cm y se utilizaron cabillas de 3/8”. 53 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO Para alcanzar las temperaturas seleccionadas, se vació en horas de la tarde cuando había menos incidencia solar, las losetas a 27°C; para las losetas a 32 y 35°C, se utilizaron dos lámparas de alógeno que nos permitiera acelerar el proceso de calentamiento y así cumplir con lo establecido en la norma. Con un termómetro electrónico, previamente calibrado se tomaron las temperaturas. Para la preparación de los moldes, se siguieron los pasos de la norma Covenin 344:2002. OS D A V R E Slo que se utilizo el método de la concreto, el cual se registro mayor deR 3”,E por S O H C DERE barra. Se selecciono el método de compactación según el asentamiento del El concreto se colocó en el molde en una capa, en la norma se especifica el número de golpes que se le debe proporcionar a cada capa. Se realizo una comparación entre el área total de las losetas y lo exigido por la norma y se determinó un número total de 50 golpes, distribuidos uniformemente en toda la sección transversal del molde, compactando en toda su profundidad. Después de la compactación se realizo el vibrado, dándoles golpes leves en los costados al molde y posteriormente se enraso con la barra para que la superficie quedara perfectamente lisa y al ras con el borde del encofrado. Se realizo el curado, utilizando bolsas de fique humedecidas para cubrir las losetas de los agentes ambientales. Se regaban tres veces al día, en la mañana, en la tarde y en la noche. Todo este proceso fue realizado durante 5 días. Las losetas se desencofraron a los 7 días de vaciadas. El proceso de medición de las grietas se realizo a los 28 días de vaciadas las losetas. 54 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO Posteriormente por medio de procedimientos estadísticos se realizaron las tablas de registro, el cuadro comparativo y el cuadro de rangos de confiabilidad. S DERECH ADO V R E S E OS R 55 CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN En esta etapa de la investigación se presenta el análisis de los resultados obtenidos a través de los ensayos realizados. Para el análisis de la información se consideraron los objetivos de la investigación previamente establecidos. OS D A V R E ES DE LOS VACIADOS DE LAS 4.1.- PRESENTACION DE LOS RESULTADOS R S O H C LOSETAS. DERE La siguiente información está tabulada. Son cuatro tablas, en cada una de ellas se muestra los resultados obtenidos en las losetas vaciadas a 27, 32 y 35 °C. Se obtuvo como resultado en todas las muestras tomadas, mayor longitud de grietas en las losetas vaciadas a 35° C, como se muestra en la tabla N° 4 y en la tabla N° 5. Como tendencia central del valor de los ensayos se utilizo la media aritmética del conjunto de los resultados involucrados, la cual se calculo con la siguiente fórmula: ∑n xi X = __1 __ n Donde: X = Media Aritmética. xi= Es un valor cualquiera (En este caso los datos obtenidos). n= Es el número de datos. 55 CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN TABLA N° 2 TEMPERATURA 27° C SERIE 1 2 3 MUESTRA LONG. TOTAL DE GRIETA N° 1 24,5 N° 2 26,3 N° 3 24,8 N° 4 26,9 N° 5 22,5 N° 6 4 5 6 7 8 9 10 N° 7 OS DEREN°C8 H 27,2 OS D A V R E RES 25 MEDIA 25,4 25,85 24,85 24,55 24,1 N° 9 26,8 N° 10 22,3 N° 11 26,6 N° 12 22,8 N° 13 23,6 N° 14 25,6 N° 15 24,1 N° 16 23,7 N° 17 25 N° 18 24,2 N° 19 26,2 N° 20 23,3 24,55 24,7 24,6 23,9 24,6 24,75 LONG. TOTAL DE GRIETA EN CM 56 CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN TABLA N° 3 TEMPERATURA 32° C SERIE 1 2 3 MUESTRA LONG. TOTAL DE GRIETA N° 1 39,5 N° 2 37,2 N° 3 40,3 N° 4 37,2 37,3 EN°C7 H R E D 4 5 6 7 8 9 10 38,35 38,75 S ADO V R E S 41,8 E OS R N° 5 N° 6 MEDIA 39,6 N° 8 43,2 N° 9 39,4 N° 10 42 N° 11 41,2 N° 12 39,5 N° 13 40,3 N° 14 43,6 N° 15 39,9 N° 16 41,5 N° 17 40,4 N° 18 42 N° 19 39,4 N° 20 41 39,55 41,4 40,7 40,35 41,95 40,7 41,2 40,2 LONG. TOTAL DE GRIETA EN CM 57 CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN TABLA N° 4 TEMPERATURA 35° C SERIE 1 2 3 MUESTRA LONG. TOTAL DE GRIETA N° 1 48,9 N° 2 48,3 N° 3 47,1 N° 4 49,7 N° 5 50,5 N° 6 4 5 6 7 8 9 10 N° 7 OS DEREN°C8 H 51,2 OS D A V R E RES 49,3 MEDIA 48,6 48,4 50,85 47,65 46 N° 9 52,4 N° 10 45,7 N° 11 48,7 N° 12 50,3 N° 13 51,3 N° 14 48,2 N° 15 48,4 N° 16 46,8 N° 17 52,3 N° 18 48,1 N° 19 51 N° 20 46,4 49,05 49,5 49,75 47,6 50,2 48,7 LONG. TOTAL DE GRIETA EN CM 58 CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN TABLA N°5 COMPARACIÓN ENTRE LAS LONGITUDES DE GRIETAS DE LAS TRES TEMPERATURAS UTILIZADAS EN LOS ENSAYOS. TEMPERATURA MEDIA LONG. TOTAL DE GRIETA 27 °C 24,775 32 °C 40,315 35 °C S ADO V R E S E OS R 49,03 LONG. TOTAL DE GRIETA EN CM. DERECH 4.2 EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS DEL CÁLCULO DE LOS PARÁMETROS ESTADÍSTICOS. Con los datos recabados de la realización de las losetas, y a partir de los resultados arrojados, se calcularon los siguientes parámetros estadísticos: la desviación estándar, coeficiente de variación, longitud del intervalo de confianza con sus límites (inferior o superior). • DESVIACIÓN ESTANDAR S= √ ∑n xi2 – (∑n xi)2 1 _1 __ ________ n____ n-1 Donde: S= Desviación Estándar. xi= Datos obtenidos. n= Número de datos. 59 CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN • COEFICIENTE DE VARIACION v = s . 100(%) X Donde: v= Coeficiente de variación. s= Desviación estándar X= Media Aritmética. S ADO V R E S E OS R DERECH Como se puede observar, la tabla N° 6 refleja el comportamiento del agrietamiento, con relación a parámetros estadísticos, al aumentar la temperatura. TABLA N° 6 PARÁMETROS ESTADÍSTICOS PARÁMETROS ESTADÍSTICOS TEMP. 27°C TEMP. 32°C TEMP. 35°C MEDIA 24,78 40,32 49,03 DESVIACION ESTANDAR 1,53 1,80 2,03 COEF. DE VARIACIÓN 0,06 0,04 0,04 LONG. DEL INTERVALO DE CONFIANZA 0,88 1,04 1,17 LÍMITE INFERIOR DEL INYERVALO DE CONFIANZA 23,90 39,28 47,86 LÍMITE SUPERIOR DEL INTERVALO DE CONFIANZA 25,65 41,35 50,20 60 CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN Se calculo la longitud del intervalo de confianza y sus límites para representar gráficamente la línea de tendencia del comportamiento registrado. Grafico 55 y = 3,0708x - 58,257 2 R = 0,9995 DERECH 45 Longitud Total de grieta S ADO V R E S E OS R 50 40 35 30 25 20 25 28 31 34 37 40 Temperatura FIGURA N° 2 GRAFICA TEMP. VS LONGITUD DE GRIETA Con la longitud del intervalo de confianza se obtuvo los rangos superiores e inferiores a la media de la longitud total correspondiente a cada temperatura, en la figura N°2, se observan dichos rangos. 61 CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN TABLA N° 7 INTERVALO DE CONFIANZA A DISTINTAS TEMPERATURAS TEMPERATURA 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 LONG. DE GRIETA 18,5 21,6 24,7 27,7 30,8 33,9 36,9 40,0 43,1 46,2 49,2 52,3 55,4 INTERVALO DE CONFIANZA [16,5 - 20.5] [19,6 - 23,6] [22,7 - 26.7] [25,7 - 29.7] [28,8 - 32.8] [31,9 - 35,9] [34.9 - 38,9] [38,0 - 42,0] [41,1 - 43,1] [44,2 - 48,2] [47,2 - 51,2] [50,3 - 54,3] [53,4 - 57,4] S DERECH ADO V R E S E OS R LONG. DE GRIETA EN CM. Como se observa en la tabla N° 7, por medio del uso de la ecuación de la recta en la fig. N° 2, se obtuvo los valores promedios aproximados de las longitudes totales de agrietamiento para varias temperaturas y los intervalos de confianza. 62 CONCLUSIONES Tras haber finalizado el análisis de los resultados se presentan las conclusiones a las cuales se llegó en la investigación y que se presentaran de acuerdo a los objetivos establecidos, tal como se observa a continuación: OS D A V R E agrietamiento por retracciónS térmica, EseSencuentre en un intervalo de 27 a R O H C E 31°C. DER • La temperatura ideal de vaciado del concreto, para disminuir el proceso de • En relación con el primer y segundo objetivo en los cuales se realizaron ensayos a diferentes temperaturas, por medio del vaciado de 60 losetas de medidas 40x40x10 cm, se concluyó, que el comportamiento observado en el concreto debido al efecto de su retracción térmica, crea un patrón constante en este, con respecto a una temperatura determinada, además de ocasionar el agrietamiento del mismo de forma directamente proporcional al aumentar la temperatura. • Con los procedimientos estadísticos, podemos concluir que se obtuvo un alto grado de confiabilidad en los resultados, debido al bajo porcentaje del coeficiente de variación, lo que indica que existe la probabilidad de que el comportamiento del agrietamiento sea constante. VIII • Con los resultados obtenidos de la aplicación de la ecuación de la recta, formada por los valores alcanzados en los cálculos estadísticos se determinaron intervalos de longitudes de agrietamiento. S DERECH ADO V R E S E OS R IX RECOMENDACIONES Tomando en consideración los resultados obtenidos en esta investigación se plantean las siguientes recomendaciones: • Programar los vaciados de concreto en horarios donde la temperatura ambiental no sea muy elevada, para así disminuir la incidencia de este factor en el proceso de retracción térmica. OS D A V R E S tanto en obra como en las E R de elaboración de la mezcla de concreto, S O H C E DER concreteras, resguardándolos de altas temperaturas. • El debido almacenamiento de los materiales, que se utilizaran en el proceso • Prolongar el proceso de curado, para evitar el secado prematuro y la contracción precoz del concreto. • Profundizar en la investigación, realizando los ensayos pertinentes, para obtener más fundamentos que permitan disminuir el agrietamiento por la retracción térmica. X REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS TEXTOS ¾ JIMENEZ, Rafael y SALAS, Porrero Joaquín (1996), “Manual del Concreto”. Caracas. Editorial Sidetur. S ADO V R E S E OS R DERECH ¾ HERNANDEZ SAMPIERI, Rafael y otros (2002).”Metodología de la Investigación”. México. 3ª Edición. Editorial MacGraw-Hill. ¾ FREDERICK, Merritt. “Manual del Ingeniero Civil” Tomo I y II. México. 4ª Edición. Editorial MacGraw-Hill. ¾ STAFF-PORTLAND CEMENT ASSOTIACION. (1978). “Proyecto y control de mezcla de concreto”. México. Editorial Luminosa. NORMAS ¾ COMISIÓN VENEZOLANA DE NORMAS INDUSTRIALES Concreto fresco.Toma de muestras. COVENIN 344:2002 XI ¾ COMISIÓN VENEZOLANA DE NORMAS INDUSTRIALES Método para la medición del asentamiento con el cono de Abrams COVENIN 330:70 OS D A V R E ES R S Concreto. Evaluación y métodos de ensayo O H C DERE ¾ COMISIÓN VENEZOLANA DE NORMAS INDUSTRIALES COVENIN 1976:03 PÁGINAS WEB: ¾ WWW.SENCAMER.GOV.VE ¾ WWW.CONSTRUAPRENDE.COM XII