13 Capitulo Vi - Ensayos de Laboratorio
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HORMIGÓN CON INCORPORACIÓN DE VIDRIO TRITURADO COMO SUSTITUCIÓN DE AGREGADO FINO
Karistine Mongelós Rafael Sánchez 140
CAPITULO VI
6 Ensayos de laboratorio
6.1 Procedimiento de laboratorio
El objetivo de los ensayos de laboratorio es proporcionar el dosaje
adecuado de los hormigones estudiados de modo que obtenida su aplicación y
demostrada su factibilidad pueda ser empleado en la forma más correcta
posible.
Para obtener dicho dosaje es necesario analizar primeramente ciertas
propiedades de los materiales a ser empleados en la mezcla, ya que los
mismos deben alcanzar un criterio de aceptación normalizado. Seguidamente
se obtiene el dosaje requerido y se comprueba que los mismos cumplan con
ciertos parámetros de modo que sirvan como medios de comparación
(Hormigón Convencional), y finalmente se obtienen las características propias
de cada uno de los hormigones diseñados (No Convencionales) y se determina
si su aplicación es factible o no en nuestro medio para su posterior aplicación
de la forma más efectiva posible.
6.1.1 Caracterización de los materiales
Antes de diseñar el hormigón es fundamental conocer de las propiedades
y características particulares de cada uno de los materiales que intervienen en
la mezcla, de modo que el producto final sea capaz de cumplir ciertas
exigencias mínimas, esto se refiere a las características establecidas que debe
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tener el hormigón convencional de modo que pueda ser utilizado como
referencia para medir las características análogas de los demás hormigones.
A continuación se detallan los procedimientos de cada uno de los ensayos
realizados en este trabajo.
6.1.1.1 Densidad real
Este ensayo fue efectuado al cemento siguiendo la metodología expuesta
por la norma UNE 80-103/86 o denominado Volúmetro de Le Chatelier;
mientras que para el agregado fino se siguió el procedimiento expuesto por la
norma NBR 9776/87 y finalmente para el agregado grueso se utilizó la
metodología de la norma UNE 83 – 134/90, a continuación se describen cada
una de las metodologías de las normas utilizadas.
Cemento – Norma UNE 80-103/86.
Se llena el matraz con algún líquido que no reaccione con el material, en
el caso del cemento se utilizó querosene, hasta un nivel en el cuello
comprendido entre las marcas 0 y 1 cm3. Seguidamente se anota la primera
lectura después de haber sumergido el líquido.
Se introduce una cantidad pesada de cemento en pequeñas porciones.
Después de haber introducido todo el cemento, se coloca el tapón y se
hace girar el matraz en posición inclinada o bien se le hace dar vueltas
suavemente en un círculo horizontal a fin de liberar el material de aire hasta
que ya no suban más burbujas a la superficie.
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Se toma la lectura final, una vez que alcance la lectura constante en el
matraz.
(a) (b) (c)
Figura N° 6.1: (a) Pesaje de la muestra. (b) Materiales utilizados para el ensayo (c) Muestra introducida en el frasco Fuente: Elaboración propia.
Obtenidos estos parámetros se aplica la fórmula que se muestra en el
siguiente capítulo, así como los resultados que fueron obtenidos.
Agregado fino y Vidrio Triturado – Norma NBR 9776/87.
Se coloca agua en el frasco hasta los 200 cm3 y dejando en reposo para
que el agua adherida a las paredes internas escurran totalmente.
Introducir en el frasco 500 gr. de agregado en estado seco, el cual debe
ser debidamente agitado para eliminar el aire atrapado. Se lee el nivel
alcanzado por el agua en la garganta del frasco indicada en volumen (cm3)
ocupado por el conjunto agua-agregado fino teniendo en cuenta que las
paredes internas se encuentren completamente secas y sin granos adheridos.
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(a) (b)
Figura N° 6.2: (a) Llenado con agua del frasco hasta la marca. (b) Muestra introducida en el frasco con agua. Fuente: Elaboración propia.
Obtenidos estos parámetros se aplica la fórmula que se muestra en el
siguiente capítulo, así como los resultados que fueron obtenidos.
Agregado grueso – Norma UNE 83-134/90.
Se pesa la muestra, sea Mn la masa, se lleva a masa constante mediante
la estufa y se registra la masa M’s.
Se lava la muestra sobre el tamiz N° 4 (4,76 mm), posteriormente se lleva
de nuevo a estufa a masa constante, sea Ms su masa.
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Se sumerge la muestra en agua durante 24 horas. Transcurrido el tiempo
indicado, secar la muestra superficialmente con mucho cuidado con un paño
absorbente. Los granos más gruesos serán secados individualmente, se
registra la masa Msss.
Se coloca la muestra en el cesto de tela metálica, se suspende del fleje
de la balanza y sumergirlo en agua con ayuda del recipiente previsto para el
efecto. Pesar a continuación, sea Ma la masa en agua.
Obtenidos estos parámetros se aplica la fórmula que se muestra en el
siguiente capítulo, así como los resultados que fueron obtenidos.
6.1.1.2 Capacidad de absorción.
El ensayo fue aplicado al agregado fino siguiendo la metodología
mostrada por la norma UNE 83-133/90, y para su aplicación en agregados
gruesos se recurrió a la norma UNE 83-134/90. Ambas se detallaran más
adelante.
Agregado fino – Norma UNE 83-133/90.
Se pesa la muestra, sea Mn su masa. Se introduce en estufa hasta
obtener una masa constante y se tiene a continuación la masa Ms.
Se coloca toda la muestra en la bandeja y, procurando evitar que no se
produzcan burbujas de aire, se sumerge toda la muestra en agua durante 24
horas.
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Transcurrido el tiempo indicado, se somete a una corriente de aire
caliente, se continúa la operación hasta conseguir que los granos queden libres
de toda fuerza de atracción capilar.
Se toma entonces una parte de la muestra en este estado y se vierte, sin
compactar, en el molde troncocónico, con la base mayor hacia abajo, y se llena
hasta enrasar, se apisona ligeramente la superficie 25 veces y se retira el
molde verticalmente. Si existe algo de humedad en la superficie de las
partículas, la muestra conserva una forma parecida a la del molde. Ver figura
5.7 (a).
Se continúa entonces secando la totalidad de la muestra en la corriente
de aire y se repiten periódicamente las operaciones con el molde troncocónico
hasta que el agregado fino, al retirar este, se desmorone pero conserve una
pendiente de generatriz recta y adquiera una forma cónica. Ver figura 5.7 (b).
Se dice entonces que el agregado fino está en estado saturado superficie
seca, se pesa la muestra y se obtiene la masa Msss.
(a) (b)
Figura N° 6.3: (a) Árido húmedo. (b) Árido saturado con superficie seca. Fuente: Elaboración propia.
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(a) (b)
Figura N° 6.4: (a) Muestra de arena apisonado en el molde troncocónico. (b) Muestra de arena con en estado saturado superficie seca. Fuente: Elaboración
propia.
(a) (b)
Figura N° 6.5: (a) Muestra de piedra triturada N° 6 apisonado en el molde
troncocónico. (b) Muestra de piedra triturada N°6 en estado saturado superficie seca. Fuente: Elaboración propia.
Obtenidos estos parámetros se aplica la fórmula que se muestra en el
siguiente capítulo, así como los resultados que fueron obtenidos.
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Agregado grueso – Norma UNE 83-134/90.
Para determinar esta característica se aplica la formula indicada en el
capítulo siguiente para dicho efecto, utilizando los mismos parámetros hallados
anteriormente para el ensayo de densidad real de los agregados gruesos.
Obtenidos estos parámetros se aplica la fórmula que se muestra en el
siguiente capítulo, así como los resultados que fueron obtenidos.
6.1.1.3 Peso unitario compactado.
Este ensayo solo fue aplicado a los agregados gruesos y su
procedimiento se describe a continuación.
Se pesa el recipiente sea Mr la masa, seguidamente se lo llena de agua
y se pesa el conjunto registrando como masa M’r.
Se determina la masa del agua (Ma) por la diferencia entre M’r y Mr.
Se seca la muestra en estufa hasta masa constante. Una vez retirada de
la estufa se deja enfriar hasta temperatura ambiente.
Se tara el recipiente antes de colocar la muestra. Se carga el recipiente
estanco en tres capas iguales, emparejando cada una de ellas con la mano y
se apisona con 25 golpes de barra distribuidos uniformemente en cada capa.
Una vez lleno el recipiente se enrasa con la barra, utilizándola en forma de
regla.
Se pesa el conjunto recipiente-agregado, sea Mc la masa del agregado.
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Obtenidos estos parámetros se aplica la fórmula que se muestra en el
siguiente capítulo, así como los resultados que fueron obtenidos.
6.1.2 Análisis granulométrico.
Este ensayo fue aplicado a todos los agregados que formaran parte del
Hormigón, incluyendo al vidrio. Los agregados finos (Arena y Piedra triturada
N° 6) y los agregados gruesos (Piedra triturada N° 4 y Piedra triturada N° 5)
son primeramente analizados por separado y luego en forma compuesta cada
grupo de ellos de modo a obtener sus respectivos porcentajes de contribución
para la dosificación final.
Para ambos análisis se sigue la metodología expuesta por la Norma
Brasilera NBR 721/87.
6.1.2.1 Agregados por separado.
A este ensayo fueron sometidos todos y cada uno de los agregados que
formaran parte de la mezcla del hormigón, los cuales se analizan por separado
para obtener la composición granulométrica de cada uno de ellos.
Para obtener la curva granulométrica de los agregados finos se utilizó la
tamizadora del TIPO MANUAL como se muestra en la figura N° 6.6 (a) ya que
con esta se obtiene mejores precisiones, en tanto que para el agregado grueso
se utilizó la tamizadora TIPO GILSON mecánica porque dispone de mayor
capacidad.
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(a) (b)
Figura N° 6.6: (a) Proceso de tamizado del agregado fino. (b) Proceso de tamizado del agregado grueso. Fuente: Elaboración propia.
6.1.2.2 Agregados compuestos.
La granulometría compuesta de los agregados tiene gran importancia a
la hora de dosificar el Hormigón, ya que de este ensayo se obtienen los
porcentajes de contribución correspondiente a cada agregado. Este porcentaje
se obtiene al construir una curva compensada entre los agregados del grupo,
dicha curva debe de mantenerse dentro de ciertos límites normalizados de
modo a conseguir una granulometría final lo más ideal posible.
El vidrio al actuar como sustitución de la arena no se somete a este
análisis, ya que su contribución en la mezcla se realiza por porcentaje en peso
de la Arena.
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Es importante mencionar que además de obtener las cantidades
porcentuales de cada agregado, este ensayo permite determinar otras
características fundamentales para el Hormigón como el Módulo de finura
(obtenido de la curva compensada de agregados finos), y el Tamaño Máximo
del Agregado (obtenido de la curva compensada de agregados gruesos).
El procedimiento del ensayo se detalla a continuación.
Granulometría - Norma Brasilera NBR 721/87.
Se seca las muestras de ensayo en estufa hasta masa constante.
Se colocan los tamices, previamente limpios, de modo que forme un
único conjunto de tamices, con abertura de mallas en orden creciente desde el
menor tamaño hasta el mayor. Colocar un fondo de tamices adecuado para el
conjunto.
Se coloca la muestra o porciones de ella en el tamiz superior del
conjunto, de modo a evitar la formación de una capa espesa sobre cualquiera
de los tamices.
Se realiza la agitación mecánica del conjunto por un tiempo razonable,
para permitir la separación y clasificación previa de los diferentes. Se retira el
material retenido en el tamiz y se coloca en una bandeja bien identificada.
Se determinar la masa total del material retenido en cada uno de los
tamices y en el fondo del conjunto.
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Para cada una de las muestras de ensayo, posteriormente se calcula el
porcentaje retenido, en masa, en cada tamiz, con aproximación de 0,1%.
Seguidamente se calculan los porcentajes medios retenidos acumulados, en
cada tamiz, con aproximación de 1%.
La determinación el módulo de finura se realiza sumando
los porcentajes retenidos acumulados en los tamices estándar (mostrados en
la Tabla 6.1) y dividiendo la suma entre 100.
El tamaño máximo del agregado es un tamaño menor que aquél a través
del cual se requiere que pase el 100% del material.
Tabla 6.1 Tamices y medidas de la serie standart de tamices.
Fuente: Norma IRAM 1505:2003.
Las curvas límites normalizadas entre las cuales deben variar las
granulometrías compuestas se muestran a continuación, para cada grupo de
agregado.
NOMINAL En mm
1½" 38,1
1 25,4
¾" 19,05
½" 12,7
⅜" 9,6
Nº 4 4,8
Nº 8 2,4
Nº 16 1,2
Nº 30 0,6
Nº 50 0,3
Nº 100 0,15
TAMICES
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Gráfico 6.1. Límites en la distribución granulométrica compuesta del agregado
grueso. Fuente: Elaboración propia.
Gráfico 6.2. Límites en la distribución granulométrica compuesta del agregado fino. Fuente: Elaboración propia.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 10 100
% P
asa
nte
s
Tamices (mm)
LimitesuperiorLimite inferior
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.15 0.3 0.6 1.19 2.38 4.76 9.6
% P
asa
nte
s
Tamices (mm)
LimitesuperiorLimiteinferior
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(a) (b)
Figura N° 6.7: (a) Preparación de muestra de piedra triturada N° 5 (b) Preparación de muestra de piedra triturada N° 4. Fuente: Elaboración propia.
(a) (b)
Figura N° 6.8: (a) Preparación de muestra de arena. (b) Preparación de muestra de piedra triturada N° 6. Fuente: Elaboración propia.
Figura N° 6.9 Material retenido en los distintos tamices de la muestra de piedra
triturada N° 6 Fuente: Elaboración propia.
Los resultados obtenidos se muestran en el siguiente capítulo.
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6.1.3 Reacción alcalina potencial – Método Acelerado de la Barra de
Mortero
Este ensayo tiene como objetivo verificar si los tipos de vidrios utilizados
para el trabajo podrían ocasionar expansiones del tipo álcali-sílice en el
hormigón ya que los mismos están compuestos mayormente por este elemento
y así reaccionar con el álcali del cemento; por lo que la intención es encontrar
cual es el vidrio más óptimo, es decir el que produce la menor expansión. La
verificación de dichas expansiones se realizaron según los límites establecidos
por la Norma ASTM C 1260 (ver Anexo 1).
Dicho ensayo se realizó por el Método Acelerado de la Barra de Mortero
según norma IRAM 1674/97, en donde para la confección de las barras se
utilizaron los siguientes materiales: Cemento Portland Vallemi - Compuesto
CP32, Piedra Triturada N°6 de la cantera de Ñemby (Concret Mix), Arena del
río Paraguay, Agua potable de la ESSAP para el amasado, Vidrio Triturado con
un porcentaje de sustitución del 30 % por el agregado fino (arena), que sería el
que produciría la mayor expansión y tres tipos diferentes de vidrios: float
incoloro, float gris y float translúcido los cuales fueron contrastados con uno de
referencia.
En dicha experiencia la utilización de la piedra triturada N°6 de la cantera
de Ñemby (Concret Mix) es de gran relevancia, porque la misma es
considerada no expansiva según varios ensayos realizados en el Laboratorio
de Materiales de la FIUNA, así el causante de alguna expansión de la barra
sería el porcentaje de vidrio triturado sustituido por la arena.
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Figura N° 6.10: Moldes metálicos e hidróxido de cálcio. Fuente: Elaboración propia.
Figura N° 6.11: Determinación de la reactividad alcali-sílice. Fuente: Elaboración propia.
Los resultados obtenidos se muestran en el siguiente capítulo.
6.1.4 Dosificación del hormigón
Para el diseño de mezclas de hormigón nos basamos en el Método
descrito del código ACI 211.1, las proporciones de cada material en kg/m3 de
hormigón, pueden ser calculadas a través de los siguientes pasos:
Paso 1: Asentamiento del tronco de cono.
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Primeramente fijamos el asentamiento entre 7,5 a 10 cm. teniendo en
cuenta como principal fin una buena trabajabilidad de la mezcla, con lo que
buscábamos una consistencia blanda que es lo normalmente utilizado en
estructuras convencionales de hormigón armado. En la tabla 5.7 podemos
observar los asentamientos del cono de Abrams recomendados para diferentes
tipos de construcciones.
Tabla 6.2 Asentamientos del cono de abrams.
Fuente: Método de ACI 211.1.
Paso 2: Tamaño máximo del agregado grueso.
Para un mismo volumen de agregado grueso, el agregado de mayor
tamaño máximo, mientras que tenga una adecuada distribución granulométrica,
tendrá el menor volumen de vacíos. Esto podrá reducir la cantidad de pasta
necesaria por unidad de volumen de hormigón. Generalmente, el tamaño
máximo del agregado grueso debe ser el máximo disponible, mientras que sea
coherente con las dimensiones de la estructura.
Máximo Mínimo
7,5 2,5
10 2,5
7,5 2,5
5 2,5
Asentamiento del cono
de Abrams en cm.
Fundaciones, paredes, zapatas
armadas, no armadas, cajones y
paredes de sellado
Pilares, vigas y paredes armadas en
edificios
Pavimentos y losas
Hormigón masa
Tipos de construcción
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9,5* 12,5* 19* 25* 38* 50* 75+** 150+**
2,5 a 5,0 207,0 199,0 190,0 179,0 166,0 154,0 130,0 113,0
7,5 a 10 228,0 216,0 205,0 193,0 181,0 169,0 145,0 124,0
15,0 a 17,5 243,0 228,0 216,0 202,0 190,0 178,0 160,0 -
2,5 a 5,0 181 175 168 160 150 142 122 107
7,5 a 10 202 193 184 175 165 157 133 119
15,0 a 17,5 216 205 197 174 174 166 154 -
Exposicion ligera 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5#* 1,0#*
Exposicion moderada 6,0 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5#* 3,0#*
Exposicion severa 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5#* 4,0#*
Promedio recomendado de
contenido de aire total, por ciento,
según nivel de exposicion
Concreto con aire incluido
Concreto sin aire incluido
Cantidad aproximada de aire en
concreto sin aire incluido,
porciento
1,0 0,5 0,3 0,23,0 2,5 2,0 1,5
Consumo aproximados de agua de mezclado y contenido de aire apricionado en funcion del asentamiento del
tronco de cono y del tamaños maximos agregado grueso
TABLA 2
Consumo de Agua (Kg/m3) para un tamaño maximo del agregado (mm)
Asentamiento (cm)
Así el tamaño máximo de agregado grueso para dicha dosificación,
correspondiente a la piedra triturada N°5 y según la granulometría obtenida de
la muestra ensayada es de 25 mm.
Paso 3: Consumo aproximado de agua y cantidad de aire aprisionado.
La cantidad de agua requerida por unidad de volumen de hormigón para
producir un asentamiento es dependiente del tamaño máximo, de la forma y de
la granulometría de los agregados, así como de la cantidad de aire
incorporado; no siendo muy afectada por el consumo de cemento del hormigón.
Una vez determinado o especificado el asentamiento del tronco de cono
y el tamaño máximo del agregado grueso se procede a utilizar la tabla 5.8 para
obtener el consumo aproximado de agua y la cantidad aproximada de aire
aprisionado.
Tabla 6.3 Consumo aproximado de agua y cantidad de aire aprisionado
Fuente: Método de ACI 211.1
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Codigo Modelo fck fcm = fck + 80
fck<2 fcm = fck + 70
2fck fcm = fck + 85
fck>3 fcm = fck + 100
Codigo ACI
Codigo
VALORES ORIENTATIVOS DE LA RESISTENCIA MEDIA EN
FUNCION DE LA RESISTENCIA CARACTERISTICA
TABLA 3
Valor de fck que se desea en
kg/cm2
Valor de fcm que se desea en
kg/cm2
Paso 4: Cálculo de la resistencia media del hormigón.
En los proyectos de estructuras de Hormigón Armado, se recomienda
que el hormigón debe tener una resistencia media a la compresión fcm, mayor
que la resistencia característica fck especificada, de modo a minimizar la
probabilidad que existan resistencias menores a fck. Criterio Americano. La
resistencia media del hormigón utilizada puede ser determinada a través de la
tabla 5.9.
Tabla 6.4 Resistencia característica y media del hormigón.
Fuente: Método de ACI 211.1
Paso 5: Determinación de la relación agua/cemento.
Para la determinación de la relación agua/cemento teniendo en cuenta
que para una misma relación de agua/cemento agregados y cementos
diferentes producen resistencias distintas, es deseable conocer las relaciones
entre resistencias y la relación agua/cemento para los materiales efectivamente
a ser utilizados. Para dicha relación se puede utilizar la tabla 5.10.
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420 0,41 -
350 0,48 0,40
280 0,57 0,48
210 0,68 0,59
140 0,82 0,74
TABLA 4
Hormigón sin
aire incorporado
Hormigón con
aire incorporado
Relacion agua/cemento en masa
Correspondencia entre relacion agua/cemento o agua/
materiales cementicios y la resistencia a la compresion del
HormigónResistencia a la
compresion a los 28 dias
Kg/cm2
2,40 2,60 2,80 3,00
9,6 (3/8") 0,5 0,48 0,46 0,44
12,7 (1/2") 0,59 0,57 0,55 0,53
19,1 (3/4") 0,66 0,64 0,62 0,6
25,4 (1") 0,71 0,69 0,67 0,65
38,1 (1 1/2") 0,75 0,73 0,71 0,69
TABLA 5
Volumen del agregado grueso, varillado en seco,
por volumen unitario de hormigón para distintos
Tamaño
maximo (mm)
Volumen de agregado grueso por volumen unitario de hormigón
(kg/m3)
Tabla 6.5 Correspondencia entre relación agua/cemento y resistencia a la
compresión del hormigón.
Fuente: Método de ACI 211.1
Paso 6: Consumo de cemento.
El consumo de cemento en kilogramos es igual al cociente del consumo
de agua (Paso 3) y la relación agua/cemento (Paso 5).
Paso 7: Consumo de agregado grueso.
Los agregados con tamaño máximo y granulometría esencialmente
iguales producen concretos de trabajabilidad satisfactoria cuando se emplea un
volumen dado de agregado grueso por volumen unitario de concreto, con base
en varillado en seco. En la tabla 6.5 aparecen valores aproximados para estos
volúmenes de agregado.
Tabla 6.6 Volumen de agregado grueso por volumen unitario de hormigón.
Fuente: Método de ACI 211.1
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Paso 8: Consumo de agregado fino.
Culminado el sexto paso se han calculado los volúmenes
correspondientes a los componentes del hormigón, excepto la del agregado
fino cuya cantidad se calcula por diferencia.
Para la determinación del consumo de agregado fino se utilizará el
método del volumen absoluto. Para obtener el volumen requerido de agregado
fino, el volumen ocupado por los constituyentes hasta ahora determinados
(agua, cemento, agregado grueso, aire), debe ser sustraído de la unidad de
volumen de hormigón. Ese valor puede ser convertido en peso a través de la
multiplicación del volumen obtenido por la densidad seca del material.
Va + Vc + Vaf + Vag + Vaire = 1000 lts.
Donde:
Va: volumen del agua en litros.
Vc: volumen del cemento en litros.
Vaf: volumen del agregado fino en litros.
Vag: volumen del agregado grueso en litros.
Vaire: volumen del aire en litros.
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Paso 9: Determinación de la cantidad de aditivo.
La cantidad de aditivo para cada dosaje fue calculado según
especificaciones del producto, el aditivo adoptado fue un plastificante reductor
de agua del tipo ¨Reoplast¨ el cual reunía las características que se requería
para dicho diseño, el cual es, ser eficiente y darle mayor trabajabilidad a la
mezcla manteniendo constante la relación agua/cemento.
Paso 10: Ajuste del agua debido a la humedad de los agregados.
Generalmente el almacenamiento de los agregados es a la intemperie y
estos, en la práctica están húmedos, por lo que sus pesos secos se verán
incrementados con el porcentaje de agua absorbido como el que contienen
superficialmente. Sin una corrección de la humedad la relación de
agua/cemento efectiva podrá ser mayor o menor a aquella seleccionada, así
como las masas efectivas de los agregados.
Antes de cada cargamento se tomaba una muestra de arena y piedra
triturada N°6 y se procedía a medir el porcentaje de agua contenido en cada
uno de ellos. Como la piedra triturada N°4 y la triturada N°5, generalmente se
encuentran menos húmedas que los áridos finos y además poseen una
absorción bastante menor, se consideró que ambas tenían siempre el mismo
contenido de humedad.
Paso 11: Mezclas experimentales.
Debido a muchas de las hipótesis básicas expresadas anteriormente, la
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proporción real de los materiales que serán usados, necesitan ser ajustados y
confirmado a través de mezclas experimentales en hormigoneras de
laboratorio, empleando un volumen reducido de hormigón del orden de 15 a 30
litros.
En cuanto al agua de amasado solo debe utilizarse la cantidad suficiente
para conseguir el asentamiento requerido, independiente a la cantidad obtenida
en la dosificación o diseño de mezclas, para nuestro caso en todas las mezclas
hechas se llegó a utilizar de todo el contenido de agua más un cierto porcentaje
de aditivo en cada dosaje para conseguir el asentamiento buscado.
Obtenidos estos parámetros se aplica la fórmula que se muestra en el
siguiente capítulo, así como los resultados que fueron obtenidos.
6.1.5 Ensayo del Hormigón en estado fresco – Consistencia: Método del
Cono de Abrams
El método del cono de Abrams se basa en la disminución de altura que
experimenta un tronco de cono de hormigón fresco cuando se deja la masa
libre y sin perturbaciones exteriores, esta disminución de altura consistente en
la diferencia entre la altura de moldeo y la del punto más alto de la muestra
después del ensayo, ésta diferencia de altura indica la consistencia del
hormigón y es expresada en centímetros.
Se humedece el molde y se coloca sobre la bandeja o chapa rígida,
ligeramente humedecida, sujetando el molde firmemente con los pies sobre las
piezas de pie, para que no se mueva durante el llenado y compactado.
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Se llena el molde en tres capas de manera que cada una ocupe
aproximadamente una tercera parte del volumen del molde. El hormigón se
dejará escurrir desde el borde superior buscando una distribución simétrica de
la masa.
Cada capa se compacta mediante 25 golpes de la barra metálica,
distribuidos uniformemente en la superficie superior de la capa cuidando de
que penetre hasta la capa inferior y rellenando todos los huecos.
Una vez compactada la última capa, se retira el hormigón sobrante y se
alisa la superficie con la espátula.
Se saca el molde levantándolo con cuidado en dirección vertical lo más
rápidamente posible y sin movimientos de torsión.
Una vez retirado el molde, éste se coloca al lado de la mezcla, se hace
descansar la varilla sobre la base del tronco de cono y se deja en voladizo
sobre la mezcla, así como se observa en la figura 5.19, luego se procede a
cuantificar dicho desnivel con cinta métrica, donde dicho desnivel es el
asentamiento de la mezcla lo que nos da un parámetro para la consistencia del
hormigón, en nuestro caso este asentamiento fue escogido para que varíe
entre 7,5 a 10 cm., como ya mencionamos anteriormente (Paso 1 -
Dosificación).
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Figura N° 6.12: Determinación de la consistencia del hormigón fresco. Fuente: Elaboración propia.
Obtenidos estos parámetros se aplica la fórmula que se muestra en el
siguiente capítulo, así como los resultados que fueron obtenidos.
6.1.6 Ensayos del Hormigón en estado endurecido
Los ensayos principales sobre el hormigón endurecido son los
correspondientes a sus resistencias mecánicas, lo que se trata en este
apartado. Los métodos de ensayo que se describen a continuación, tienen por
objeto obtener las resistencias del hormigón a compresión, a flexotracción y a
tracción indirecta y compresión a altas temperaturas, mediante la rotura de
probetas fabricadas y conservadas en condiciones normalizadas.
Es importante observar que el ensayo para determinar la resistencia de
una probeta depende mucho de los factores que se especifican en el método
correspondiente, como, por ejemplo, el tiempo que transcurre entre el momento
en que la probeta sale de la cámara de curado y el momento en que se ensaya,
o la velocidad de aplicación de la carga.
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6.1.6.1 Resistencias Mecánicas
6.1.6.1.1 Rotura a compresión simple
Una vez que las probetas cilíndricas fueron totalmente confeccionadas y
curadas, y evitando pérdidas de humedad de las mismas fueron sometidas a la
prensa hidráulica, este ensayo se basó en la Norma Española UNE 83-304/84.
Preparada la prensa, se procedió a limpiar las superficies de carga de
los dos platos como las caras de la probeta. Una vez centrada la probeta en el
plato inferior; se pone en contacto el plato superior con la misma cuidando que
la distribución de la carga sea uniforme sobre la cara de la probeta.
Luego se aplicó la carga de una manera continua y sin saltos, a una
velocidad constante tal que el incremento de la carga por segundo produzca un
aumento de tensión de 0,5 ± 0,2 N/mm2. Se continuó dicho procedimiento
hasta alcanzar la rotura de la probeta, donde se registra la carga máxima que
puede soportar.
La resistencia de la probeta por unidad de superficie es determinada por
medio del cociente entre la carga máxima soportada y el área de la sección
transversal del cuerpo de prueba.
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Figura N° 6.13: Mecanismo de aplicación de carga y apoyo de probeta cilíndrica. Fuente: Elaboración propia.
Figura N° 6.14: Rotura a compresión simple. Fuente: Elaboración propia.
Los resultados se detallan en el capítulo siguiente.
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6.1.6.1.2 Rotura a flexotracción
Este ensayo se efectúo sobre probetas prismáticas de sección cuadrada
de arista igual a 10 cm. y una longitud de 40 cm.
Luego de retirada los elementos prismáticos de la cámara húmeda y
evitando que pierdan humedad fueron sometidos a la prensa hidráulica. Los
prismas se rompen a flexión mediante la aplicación de dos cargas iguales y
simétricas, colocada a los tercios de la luz.
El mecanismo para la aplicación de la carga se compuso de dos rodillos
de madera y de una base metálica para el apoyo de la probeta así como se
muestra en la figura 5.22, la carga aplicada fue de manera continua sin
choques bruscos, y a una velocidad de carga tal que el aumento de la tensión
en las fibras inferiores de la probeta, sea de 0,05 ± 0,01 N/mm2 por segundo.
Figura N° 6.15: Mecanismo de aplicación de carga y base para apoyo del prisma. Fuente: Elaboración propia.
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Figura N° 6.16: Rotura a flexotracción. Fuente: Elaboración propia.
Los resultados se detallan en el capítulo siguiente.
6.1.6.1.3 Rotura a tracción indirecta
Las resistencias a tracción indirecta de los cuerpos de pruebas fueron
obtenidas por el método del ensayo brasileño o ensayo de hendimiento, en
donde éste consiste en la rotura de la probeta, generalmente cilíndrica,
mediante la aplicación de una carga de compresión en dos generatrices
diametralmente opuestas.
Se coloca la probeta acostada longitudinalmente en el centro del plato
inferior y luego se pone en contacto con el plato superior haciendo que
coincidan ambos puntos de contacto y que garantice la rotura en un plano de
carga vertical por la prensa.
La carga fue aplicada de forma continua y sin choques bruscos, de
manera que el aumento medio de tensión sobre la probeta sea de 0,3 ± 0,1
Kg/cm2/s.
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Figura N° 6.17: Vista de plano vertical de rotura. Rotura a tracción indirecta – Método del Ensayo Brasileño. Fuente: Elaboración propia.
Figura N° 6.18: Rotura a tracción indirecta – Método del Ensayo Brasileño. Fuente: Elaboración propia.
Los resultados se detallan en el capítulo siguiente.
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6.1.6.1.4 Rotura a compresión simple a altas temperaturas
Para la realización de este ensayo nos basamos en el trabajo de
investigación ¨PERDIDA DE LA RESISTENCIA MECÁNICA DEL HORMIGÓN
PARAGUAYO DEBIDO A LA ACCIÓN DEL FUEGO¨ cuyos autores son los
ingenieros: José Tomás Riera, Christian Dingeldein, Silvio Quiñónez, ya que no
se encontró una norma específica de la acción del fuego en el hormigón.
La experiencia tuvo como principal objetivo determinar el porcentaje de
disminución o pérdida de resistencia a compresión simple del hormigón una
vez sometido a altas temperaturas, para ello se confeccionaron probetas
cilíndricas en las mimas condiciones normalizadas ya citadas anteriormente y
fueron sometidos a temperaturas de 300, 500 y 700°C manteniéndose
constantes, mediante un horno mufla y por un tiempo aproximado de 120
minutos, respectivamente, posteriormente las probetas se dejaron enfriar
lentamente a temperatura ambiente y luego se procedió a la rotura por
compresión simple.
Figura N° 6.19: Hornos muflas utilizados para el ensayo. Fuente: Elaboración propia.
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Figura N° 6.20: Cuerpo de prueba sometido a 700°C. Fuente: Elaboración propia
.
Figura N° 6.21: Daños ocasionados debido a la acción de las altas temperaturas. Fuente: Elaboración propia.
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Figura N° 6.22: Rotura a compresión simple de probeta sometida a altas temperaturas. Fuente: Elaboración propia.
Los resultados se detallan en el capítulo siguiente.
6.1.6.2 Determinación de la absorción de agua por capilaridad
La determinación de la absorción de agua por capilaridad en hormigones
es de vital importancia y utilidad para establecer los requisitos de durabilidad en
el diseño de los hormigones.
Este ensayo tiene como finalidad determinar la absorción de agua por
unidad de área mediante el aumento de la masa de la probeta en función del
tiempo.
El mismo consiste en cortes de probetas de 10 cm. de diámetro y 3 cm.
de espesor, para dichos cortes se fabricaron probetas cilíndricas de 10 cm. de
diámetro y altura de 20 cm. en las mismas condiciones para los ensayos de
compresión simple y tracción indirecta.
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Los cortes se cubrieron lateralmente con parafina y se registraron sus
pesos iniciales. Luego se sumergen en agua hasta una altura determinada y se
van registrando los pesos de cada elemento a diferentes intervalos de tiempo
establecidos por la norma utilizada.
Figura N° 6.23: Corte y colocación de parafina a probetas. Fuente: Elaboración propia.
Figura N° 6.24: Recipiente estanco con agua y colchón de arena. Fuente: Elaboración propia.
Los resultados se detallan en el capítulo siguiente.