Índice

1.- Introducción 2

2.- Objetivos 3

3.- Marco Teórico

3.1 Resistencia a la compresión 4

3.2 Factores que Influyen en la resistencia a la compresión

3.2.1 Materiales 5

3.2.2 Relación A/C 5

3.2.3 Contenido de Cemento 6

3.2.4 Agregados 8

3.2.5 Método de Curado 8

4.- Métodos de Ensayo para determinar la Resistencia a la compresión

4.1 Finalidad de los métodos de ensayo 9

4.2 Características de los Especímenes

4.2.1 Especímenes elaborados con concreto fresco 11

4.2.2 Especímenes extraídos de la estructura 14

5.- Norma Técnica Peruana para Ensayo de Resistencia a la Compresión 15

6.- Conclusiones 18

7.- Referencias Bibliográficas 19

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Introducción

La resistencia mecánica del concreto frecuentemente se identifica con su

resistencia a la compresión, porque ésta representa la condición de carga en que

el concreto exhibe mayor capacidad para soportar esfuerzos, de modo que la

mayoría de las veces los elementos estructurales se diseñan con el fin de utilizar

esta propiedad del concreto. Aunado a ello, existe la ventaja de que la resistencia

a compresión es la característica más fácil y confiablemente determinable en el

concreto endurecido, aunque no es una propiedad tan precisamente definida como

pudiera suponerse debido a un cierto número de factores y condiciones

cambiantes que intervienen en su determinación; por tal motivo, es necesario

reglamentar las condiciones y procedimientos para determinarla. Así pues el

motivo del presente tiene por finalidad exponer dichas normativas que rigen el

diseño y ensayo de esta característica tan importante del concreto endurecido.

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Objetivos General:

- Definir los conceptos básicos que rigen la Resistencia a la compresión del

concreto y la normativa de ensayo.

Objetivos Específicos:

- Establecer criterios que permitan a la persona que diseña esta característica del

concreto, obtener un resultado óptimo.

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I. Marco Teórico:

1.1. Resistencia a la compresión

Las resistencias del concreto, tanto a compresión, tracción y corte, y sus

propiedades, como son el modulo de elasticidad y la relación de Poisson, son

utilizadas por el proyectista para el diseño de las estructuras. Estas reciben la

influencia de los tipos y cantidades de los materiales que conforman el concreto, y

la forma de puesta en obra. En virtud de esto, deben emplearse métodos de

verificación de la calidad del concreto.

El procedimiento usual es fabricar probetas, al mismo tiempo que se vacía la

estructura, y considerar la resistencia de esa muestra como una medida de la

resistencia del concreto en la estructura. Los resultados que se obtengan a partir

de los diferentes ensayos deben ser utilizados solo como una referencia ya que es

posible que estos no reflejen las resistencias que alcanzara el concreto en obra,

debido a que las condiciones de puesta en obra, diferentes a las que se someten

las probetas para los ensayos, afectan las propiedades del concreto en obra. El

objeto de este control es comprobar que la resistencia del concreto que se vacía

en obra es por lo menos igual a la especificada por el proyectista y que ha servido

de base para los cálculos.

La resistencia a la compresión simple es la característica mecánica más

importante de un concreto. Su determinación se efectúa mediante el ensayo de

probetas, según métodos estandarizados (Quiroz, M. & Salamanca, L. Libro

Básico de Tecnología del Concreto 2006).

La resistencia a la compresión del concreto normalmente se la cuantifica a los 28

días de vaciado el concreto, aunque en estructuras especiales como túneles y

presas, o cuando se emplean cementos especiales, pueden especificarse tiempos

menores o mayores a 28 días (Torre, A. Curso Básico de Tecnología del Concreto

Universidad Nacional de Ingeniería 2004).

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Generalmente el diseñador de estructuras, especifica en la memoria de cálculos y

en los planos una resistencia a la compresión del concreto (F’c), la cual utilizó

como base para calcular el dimensionamiento y el refuerzo de los diferentes

elementos de una obra. Cuando en la obra se obtenga una resistencia menor que

la especificada (F'c), se disminuirá el factor de seguridad de la estructura. Para

evitar esta posible disminución de seguridad y debido a que en toda obra se

obtienen diferentes valores de resistencia para una misma mezcla, debido a

variaciones en la dosificación, mezcla, transporte, colocación, compactación y

curado del concreto; la mezcla deberá dosificarse para obtener una resistencia a

la compresión promedia (F’cr) mayor que F’c. En la práctica resulta antieconómico

indicar una resistencia mínima, igual a la resistencia de diseño; puesto que de

acuerdo al análisis estadístico, siempre existe la posibilidad de obtener algunos

valores más bajos (Rivera, G. Tecnología del Concreto y el mortero 2013).

1.2. Factores que influyen en la Resistencia mecánica del concreto

Según Quiroz, M. & Salamanca, L. 2006, se tiene como factores que afectan esta

característica del concreto a:

1.2.1. Materiales

La variación en la proporción de los componentes de la mezcla afecta a la

resistencia del concreto.

A continuación se mostraran los cambios en la resistencia que puede ocasionar la

variación de algunos de los componentes de la mezcla de concreto:

1.2.1.1. Relación A/C

La relación A/C de la mezcla influirá mucho sobre la resistencia del concreto

endurecido con un envejecimiento dado.

En la figura siguiente se dan las relaciones entre la resistencia a la compresión y

flexión versus la relación A/C. En cada caso, se muestra una banda de valores, en

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lugar de una sola curva, para cubrir variaciones en los materiales y procedimientos

de prueba.

La posición exacta de la curva de resistencia contra la relación A/C dependerá de

las propiedades y proporciones de cada uno de los ingredientes, los métodos de

mezclado, vaciado y curado. Una mezcla dada puede tener una resistencia

relativamente buena o mala, dependiendo de la cantidad de agua que se agregue.

Una mayor relación A/C dará una menor resistencia, esto quiere decir que a mayor

cantidad de agua, menos resistencia.

Figura N°01 - Resistencia a la compresión vs A/C a los 28 días

1.2.1.2. Contenido de Cemento

La resistencia del concreto aumenta con la proporción de cemento en la mezcla,

hasta que se alcanza la resistencia del cemento o el agregado, según el que sea

más débil.

Los datos de la figura N°02 representan pruebas sobre hormigones trabajables,

curados en húmedo, que tienen el mismo revenimiento.

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En la figura N°03 se muestra el efecto de la finura del cemento, expresada como

superficie específica en centímetros cuadrados por gramo de cemento, sobre la

resistencia a la compresión del concreto, con cuatro envejecimientos diferentes.

Los cementos finamente molidos resultan convenientes en cuanto a que aumentan

la resistencia, en especial en los primeros días de envejecimiento, y también

aumentan la trabajabilidad. Pueden no ser convenientes debido a que contribuyen

al agrietamiento y tienen una resistencia menor a la congelación y el deshielo.

Figura N°02 - Efecto del contenido de cemento sobre la resistencia del

concreto

Figura N°03 - Relación de la Superficie Específica del cemento con la

resistencia a la compresión del concreto.

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1.2.1.3. Agregados

Las características de los agregados que influyen sobre la resistencia del concreto

son el tipo, la forma, textura, tamaño máximo, solidez, gradación y limpieza de la

partícula.

1.2.1.4. Método de Curado

En las figuras N°04 y N°05 se muestra el efecto de la humedad durante el curado.

En ambas figuras se hace ver que la resistencia a la compresión aumenta, con

una razón decreciente, conforme aumenta el periodo de curado en húmedo y que

el desarrollo de la resistencia se detiene en unos cuantos días, si el concreto se

mantiene en el aire.

En la figura N°04 se muestra que, cuando se discontinúa el curado en húmedo, la

resistencia a la compresión aumenta durante un periodo corto pero, de allí en

adelante, permanece constante o disminuye. En la figura N°05 se ilustra que,

cuando se reanuda el curado en húmedo después de un periodo en el aire,

también se reanudan los aumentos en la resistencia.

Figura N°04 - Efecto del secado al aire sobre la resistencia a la compresión

del concreto curado en húmedo.

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Figura N°05 - Efecto del curado sobre la resistencia a la compresión del

concreto.

II. Métodos de ensayo para determinar la Resistencia a la compresión

2.1. Finalidad de los métodos de Ensayo

La determinación de la resistencia a la compresión del concreto se efectúa

mediante el ensayo hasta la ruptura de especímenes representativos, con tres

finalidades principalmente:

1.- Comprobar si las previsiones que se hacen al diseñar una mezcla de concreto

son adecuadas para cumplir con la resistencia del proyecto.

2.- Controlar la uniformidad de las resistencias y ajustarlas al nivel requerido

durante la producción del concreto.

3.- Verificar la resistencia del concreto como se encuentra en la estructura.

En los dos primeros casos, los especímenes se elaboran tomando muestras del

concreto en estado fresco, en tanto que en el último caso los especímenes se

elaboran tomando muestras del concreto en estado fresco, en tanto que en el

último caso los especímenes se obtienen del concreto ya endurecido en la

estructura (Tecnología del Concreto Separatas, Sin mención al autor).

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Las condiciones y procedimientos de ensayo que son aplicables en cada caso, se

consignan en normas que reglamentan aspectos tales como la forma y

dimensiones de los especímenes, la manera de elaborarlos, curarlos, prepararlos

y ensayarlos, e incluso las características de los equipos en que se ensayan los

especímenes. La siguiente tabla detalla una lista de las especificaciones, métodos

de prueba y prácticas ASTM relacionadas con la determinación de la resistencia a

compresión del concreto en especímenes representativos (Tecnología del

Concreto Separatas, Sin mención al autor).

Tabla N°01: "Especificaciones, Métodos de Prueba para Concreto"

Especificaciones, Métodos de Prueba y practicas usuales ASTM

Para Especímenes de Laboratorio

C 192Elaboración y curado en el laboratorio de especímenes de concreto de prueba (Práctica)

Para Especímenes de ObraC 31

Elaboración y curado en el laboratorio de especímenes de concreto de prueba (Práctica)

Para Especímenes de Laboratorio y Obra

C 684Elaboración y curado en el laboratorio de especímenes de concreto a compresión (Método de Prueba)

Para Especímenes obtenidos de la estructura

Resistencia a compresión de cilindros de concreto colado en el lugar, en moldes cilíndricos (Método de Prueba) C 873

Obtención y ensayo de núcleos barrenados y primas cortados de concreto (Método de Prueba)

C 42

Para uso común en todos los casos

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Moldes para colar verticalmente cilindros de concreto de prueba (Especificación) C 470

Gabinetes y cuartos húmedos, y tanques de almacenamiento de agua, para ensayos de cemento y concreto hidráulicos (Especificación)

C 511

Cabeceo de especímenes cilíndricos de concreto (Práctica) C 617

Resistencia a compresión de especímenes cilíndricos de concreto (Método de Prueba) C 39

Verificación de la carga en máquinas de ensayo (Práctica) E 4

2.2. Características de los especímenes

2.2.1. Especímenes elaborados del concreto fresco

Las dos formas geométricas que normalmente se utilizan en los especímenes que

se elaboran para determinar la resistencia a compresión del concreto, son la

cúbica y la cilíndrica. El cubo es el espécimen que se utiliza para esta finalidad en

varios países de Europa y en otros lugares donde se aplican normas Europeas y

en otros lugares donde se aplican normas europeas, mientras que en la práctica

de USA y Canadá, se emplea el espécimen cilíndrico con altura igual al doble del

diámetro (h=2d). En condiciones comparables, la resistencia a compresión del

concreto obtenida en cilindro es del orden del 80% de la que se obtiene en cubo,

si bien dicho porcentaje es sólo aproximado porque varía con el grado de

resistencia del concreto.

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Figura N°06 - Molde Cúbico Estándar para ensayar concreto

Para definir las dimensiones de los cilindros de prueba, en la práctica ASTM C

192 relativa a especímenes de laboratorio, se establece que el diámetro del

cilindro debe ser por lo menos tres veces mayor que el tamaño máximo del

agregado (d>=3TMA) pero también se indica que el espécimen cilíndrico mínimo

permisible es el de 51mm (2") de diámetro y 102 mm (4") de altura.

Por su parte, la práctica ASTM C 31 correspondiente a cilindros de obra, señala

que el cilindro mínimo permisible es el de 152 mm (6") de diámetro y 304 mm

(12") de altura, al cual considera como espécimen estándar para todo concreto

cuyo tamaño máximo de agregado (TMA) no exceda a 51 mm (2"), y que para

agregados mayores deben utilizarse cilindros de prueba cuyo diámetro sea por lo

menos el triple del TAM del agregado. Debido a la continua necesidad de

relacionar los resultados de laboratorio con los de obra, lo usual es que el cilindro

de 152x304 mm (6"x12") se admita como estándar en ambos casos, para

concretos con gravas hasta de 51 mm (2") de tamaño máximo.

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Figura N°07 - Molde Cilíndrico Estándar para Ensayo

Para obras en donde el agregado utilizado supera los 51mm (2"), se hace

necesario elaborar cilindros de gran tamaño y peso que son imprácticos y

costosos para la determinación rutinaria de la resistencia a la compresión durante

la producción del concreto. Al fin de sortear esta dificultad, un procedimiento usual

consiste en cribar el concreto en húmedo por una malla de 38 mm (1 1/2") de

abertura, con objeto de desechar las gravas mayores y utilizar el concreto cribado

para elaborar cilindros estándar, cuyas resistencias se correlacionan

experimentalmente con las obtenidas en cilindros del tamaño adecuado

elaborados con el concreto integral sin cribar. De esta manera, la determinación

rutinaria de la resistencia a compresión del concreto durante la producción se lleva

a cabo en cilindros estándar hechos de concreto cribado, y sus resultados se

interpretan y evalúan mediante el uso del factor de correlación correspondiente.

Figura N°08 - Moldes Cilíndricos de diversos tamaños para ensayo

14

Para establecer el factor de correlación inicial, lo adecuado es ensayar con

anticipación al comienzo de la obra cilindros comparables de concreto integral y

concreto cribado, el número de veces que sea necesario para definir una

correlación confiable, más adelante, en el curso de la construcción, es

recomendable verificar dicho factor con periodicidad. A manera de información útil

es este aspecto. La siguiente tabla muestras los factores de correlación de

carácter general (Tecnología del Concreto Separatas, Sin mención al autor).

Tabla N°02: "Factores de Correlación de carácter general"

Edad de prueba del concreto cribado

Factores de correlación para estimar la resistencia a compresión del concreto integral a las siguientes edades

En concreto sin puzolana En concreto con puzolana

28 días 90 días 180 días 1 año 28 días 90 días 180 días 1 año

7 días 1.25 1.35 1.55 1.6 1.5 2.05 2.3 2.528 días 0.85 1 1.05 1.15 0.9 1.2 1.35 1.4590 días 0.7 0.8 0.85 0.9 0.65 0.85 0.95 1.05

180 días 0.55 0.75 0.8 0.85 0.6 0.8 0.9 0.95

2.2.2. Especímenes extraídos de la estructura

Para hacer una evaluación aproximada de la calidad del concreto endurecido tal y

como se encuentra en la estructura, existen procedimientos indirectos en los que

se mide o determina alguna característica del concreto in situ que pueda ser

utilizada para estimar su homogeneidad, compacidad o resistencia mecánica (a

manera de índice de calidad) mediante correlaciones normalmente establecidas

por los fabricantes de los equipos que se utilizan. Por otra parte existen los

procedimientos directos en que se determina la resistencia mecánica del concreto

en especímenes y son:

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1.- El método tradicional que consiste en extraer especímenes cilíndricos (núcleos)

por barrenación o especímenes prismáticos (vigas) mediante el corte del concreto

con sierra.

2.- El método alternativo que es menos usual (porque su empleo se restringe a

elementos planos horizontales) en el que se dejan moldes cilíndricos especiales

sujetos a la cimbra de fondo, los cuales se llenan de concreto durante el colado de

la estructura, formando parte de ésta, y así constituyen especímenes que se

extraen y ensayan para determinar su resistencia a las edades deseadas

(Tecnología del Concreto Separatas, Sin mención al autor).

III. Norma Técnica Peruana para Ensayo de Resistencia a la Compresión

NTP 339.034-1999

Método de ensayo para el esfuerzo a la compresión de muestras cilíndricas de

concreto.

Figura N°09 - Máquina Universal para Ensayo

16

La presente norma establece el procedimiento para determinar la resistencia a la

compresión de probetas cilíndricas, moldeadas con hormigón o de testigos

diamantinos extraídos de concreto endurecidos. Se limita a concretos que tienen

un peso unitario mayor a 800 kg/m3 (50 lb/p3).

Resumen del Método

Este método de ensayo consiste en aplicar una carga axial en compresión a los

moldes cilíndricos o corazones en una velocidad tal que esté dentro del rango

especificado antes que la falla ocurra.

El esfuerzo a la compresión de la muestra está calculado por el cociente de la

máxima carga obtenida durante el ensayo entre el área de la sección transversal

de la muestra.

Tolerancias de Tiempo

Las probetas a ser ensayadas, estarán sujetas a las tolerancias de tiempo

indicadas:

Figura N°10 - Tiempo de Tolerancia para el ensayo de los especímenes

17

Velocidad de Carga

La carga deberá ser aplicada en forma continua, evitando choques. Para

máquinas de Tornillo, el desplazamiento del cabezal móvil será de

aproximadamente 1,3 mm/min, cuando lo hace libremente. Para máquinas

operadas hidráulicamente la velocidad de la carga estará en el rango de 0,14 a

0,34 MPa/s. Se aplicará la velocidad de carga continua y constante desde el inicio

hasta producir la rotura de la probeta.

Expresión de resultados

La resistencia a la compresión de la probeta se calcula con la siguiente fórmula:

Donde:

Rc Es la resistencia de rotura a la compresión, en kilogramos por

centímetro cuadrado.

G La carga máxima de rotura en kilogramos.

d Es el diámetro de la probeta cilíndrica, en centímetros.

Figura N°11 - Probeta de Concreto siendo sometida a compresión

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Figura N°12 - Probeta de Concreto luego del Ensayo

IV. Conclusiones

- La resistencia mecánica del concreto está definida principalmente por su

resistencia a los esfuerzos de compresión.

- La resistencia a compresión del concreto depende de varios factores en su

estado endurecido, tales como el proceso de curado.

- Los resultados del ensayo de resistencia a compresión dependerán del curado

de la probeta y su correcta elaboración.

- Los resultados del ensayo a compresión dependerán también del tiempo al que

se realice este, 7 días, 14 días, 28 días.

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V. Referencias Bibliográficas

- Cybertesis Métodos de Ensayo Mecánicos en Concreto, Universidad Ricardo

Palma

- Tecnología del Concreto y Mortero, Ing. Gerardo A. Rivera L. 2013

- Curso Básico de Tecnología del Concreto para Ingenieros Civiles, Ing. Ana Torre

C., Universidad Nacional de Ingeniería 2004

- Apoyo Didáctico para la enseñanza y aprendizaje en la asignatura de

"Tecnología del Hormigón", Bach. Mariela Quiroz C. & Lucas Salamanca O.,

Universidad Mayor de San Simón 2006

- Manual of Concrete Practice - Part 1, American Concrete Institute 1980

- Tecnología del Concreto Separatas, Sin mención al autor