UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR … · TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE...

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA (f'c = 62 MPa) UTILIZANDO

AGREGADOS DEL SECTOR DE PIFO Y CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-

LAFARGE.

TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO

DE INGENIERO CIVIL

OPCIÓN ESTRUCTURAS

AUTOR:

ROMMEL MAURICIO JÁCOME ANDINO

TUTOR:

ING. RAÚL ERNESTO PRO ZAMBRANO

QUITO-ECUADOR

2015

ii

DEDICATORIA

A Dios por darme la vida.

A mis padres Washington Jácome y Piedad Andino, quienes a lo largo de mi vida

han velado por mi bienestar y educación, siendo mí apoyo en todo momento.

Depositando toda su confianza a lo largo de mi vida estudiantil sin dudar en mi

inteligencia y capacidad.

A mis hermanos, en especial a mi hermano Danilo quien ha sido como un segundo

padre, quien me ha sabido apoyar en situaciones buenas y malas dándome consejos

para poder salir adelante.

A mi esposa Jessica, a mis hijas Danna y Bianca. A mi esposa, por su apoyo y ánimo

que me brinda día a día para alcanzar nuevas metas, tanto profesional como

personal. A mis hijas, a quien siempre cuidare para verlas hechas personas capaces

y puedan valerse por sí mismas.

Rommel Mauricio Jácome Andino.

iii

AGRADECIMIENTO

Al ing. Ernesto Pro, tutor de la presente tesis.

A los ingenieros, Luis Morales y Juan Ávila, por su colaboración en la revisión del

trabajo de tesis.

Al personal del laboratorio de Ensayo de Materiales y Modelos, por permitirme

utilizar sus instalaciones y equipos para el desarrollo de la investigación.

iv

AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL

v

CERTIFICACIÓN

vi

INFORME SOBRE CONCLUSIÓN DEL TRABAJO DE

GRADUSCIÓN

viii

RESULTADO DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN

ix

CONTENIDO

DEDICATORIA ............................................................................................................... ii

AGRADECIMIENTO ..................................................................................................... iii

AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL ................................................ iv

CERTIFICACIÓN ............................................................................................................. v

INFORME SOBRE CONCLUSIÓN DEL TRABAJO DE GRADUSCIÓN ................... vi

RESULTADO DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN .................................................. viii

CONTENIDO ................................................................................................................... ix

LISTA DE FIGURAS ..................................................................................................... xiv

LISTA DE TABLAS ....................................................................................................... xv

LISTA DE GRÁFICOS ................................................................................................ xvii

LISTA DE FOTOS ...................................................................................................... xviii

RESUMEN ...................................................................................................................... xix

ABSTRACT ..................................................................................................................... xx

CAPÍTULO I ...................................................................................................................... 1

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 1

1.1. ANTECEDENTES. ............................................................................................. 1

1.2. OBJETIVOS ........................................................................................................ 2

1.2.1. Generales .................................................................................................... 2

1.2.2. Específico ................................................................................................... 2

1.3. ALCANCE .......................................................................................................... 3

CAPÍTULO II .................................................................................................................... 4

2. MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 4

2.1. LOS HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA Y SUS REQUISITOS ......... 4

2.1.1. Requisitos ................................................................................................... 4

2.2. COMPONENTES DEL HORMIGÓN Y SUS CUALIDADES FÍSICO-

MECÁNICAS ..................................................................................................... 5

x

2.2.1. El Cemento ................................................................................................. 5

2.2.1.1. Ficha técnica .................................................................................. 5

2.2.2. Los Agregados ............................................................................................ 8

2.2.3. El Agua de mezclado .................................................................................. 9

2.2.4. Aditivos ...................................................................................................... 9

2.2.4.1. Aditivos minerales ......................................................................... 9

2.2.4.2. Aditivos químicos ........................................................................ 15

2.3. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL HORMIGÓN

FRESCO ........................................................................................................... 19

2.3.1. Trabajabilidad ........................................................................................... 19

2.3.2. Consistencia .............................................................................................. 20

2.3.3. Homogeneidad. ......................................................................................... 21

2.3.4. Segregación. ............................................................................................. 22


ENDURECIDO ................................................................................................. 23

2.4.1. Resistencia a la compresión...................................................................... 23

2.4.2. Resistencia a la tracción ........................................................................... 23

2.4.3. Permeabilidad ........................................................................................... 24

2.4.4. Durabilidad ............................................................................................... 25

2.5. COMPORTAMIENTO ELÁSTICO E INELÁSTICO ..................................... 25

2.6. DEFORMACIÓN .............................................................................................. 26

CAPÍTULO III ................................................................................................................. 28

3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES PÉTREOS PARA

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA ....................................................... 28

3.1. SELECCIÓN DE MATERIALES .................................................................... 28

3.1.1. Ubicación, características de la zona y explotación de los agregados

del sector de Pifo .............................................................................. 28

xi

3.2. ESTUDIO DE LA PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LOS

AGREGADOS DEL SECTOR DE PIFO ......................................................... 30

3.2.1. Ensayos de abrasión ................................................................................. 30

3.2.2. Ensayos de colorimetría ........................................................................... 35

3.2.3. Densidad real (Peso Específico) ............................................................... 37

3.2.4. Capacidad de absorción ............................................................................ 41

3.2.5. Contenido de humedad ............................................................................. 45

3.2.6. Densidad aparente suelta y compacta ....................................................... 49

3.2.7. Granulometrías ......................................................................................... 53

CAPÍTULO IV ................................................................................................................. 61

4. EL CEMENTO (INEN 490) .............................................................................. 61

4.1. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL CEMENTO SELVA

ALEGRE ........................................................................................................... 61

4.1.1. Densidad del cemento............................................................................... 61

4.1.2. Sanidad del cemento ................................................................................. 65

4.1.3. Superficie especifica ................................................................................. 65

4.1.4. Consistencia normal ................................................................................. 67

4.1.5. Resistencia Cúbica de los morteros de cemento....................................... 69

4.1.6. Tiempo de fraguado del cemento ............................................................. 73

4.1.7. Contenido de aire ...................................................................................... 75

CAPÍTULO V .................................................................................................................. 79

5. DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA ................................................... 79

5.1. ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA ESPECIFICADA DEL

HORMIGÓN (f'c = 62 MPa.) ........................................................................... 79

5.2. ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA REQUERIDA SEGÚN EL ACI

318-08. .............................................................................................................. 79

5.2.1. Desviación estándar de la muestra ........................................................... 80

5.2.2. Resistencia promedio requerida. .............................................................. 82

xii

5.3. DISEÑO DE DOSIFICACIÓN PARA MEZCLAS DE PRUEBA EN

FUNCIÓN DE LA RESISTENCIA REQUERIDA ......................................... 83

5.4. CÁLCULOS DE RESISTENCIAS REQUERIDAS ........................................ 83

5.4.1. Método del volumen absoluto (En concordancia con Comités ACI

211-4R-98 y ACI363-2R-98) ................................................................... 83

5.5. MEZCLAS DE PRUEBA (ALTERNATIVAS DE MEZCLAS) ..................... 85

5.6. PROBETAS DE 10 X 20 cm ............................................................................ 93

5.7. PREPARACIÓN DE 9 PROBETAS POR ALTERNATIVA CON 3

DOSIFICACIONES .......................................................................................... 93

5.8. DISEÑO Y APLICACIÓN DEL SISTEMA DE CAPPING COMO

CABECEADO EN LAS PROBETAS ............................................................ 101

5.9. ENSAYOS A LA COMPRESIÓN DE PROBETAS A EDADES DE 3,

7, Y 28 DÍAS .................................................................................................. 102

5.10. ANÁLISIS DE RESULTADOS ..................................................................... 112

5.11. SELECCIÓN DE MEJORES RESULTADOS Y/O NUEVAS

MEZCLAS DE PRUEBA ............................................................................... 112

5.12. VALIDACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ................................................... 112

CAPÍTULO VI ............................................................................................................... 113

6. MEZCLAS DEFINITIVAS............................................................................. 113

6.1. DISEÑO DE MEZCLAS DEFINITIVAS (12 PROBETAS POR

RESISTENCIA) .............................................................................................. 113

6.2. ENSAYOS DE PROBETAS ........................................................................... 115

6.2.1. Ensayo de las probetas a edades de 3, 7, 28 y 56 días ............................ 115

6.3. RESULTADOS DE ENSAYOS A COMPRESIÓN SIMPLE ....................... 115

6.4. TRATAMIENTO ESTADÍSTICO ................................................................. 120

6.4.1. Desviaciones Estándar ............................................................................ 120

6.5. RESISTENCIAS CARACTERÍSTICAS ........................................................ 127

6.5.1. Según Montoya – Meseguer – Morán .................................................... 128

6.5.2. Según Norma Ecuatoriana ...................................................................... 131

xiii

6.5.3. Según Oscar Padilla ................................................................................ 134

CAPÍTULO VII ............................................................................................................. 136

7. TABULACIONES Y GRÁFICOS .................................................................. 136

CAPÍTULO VIII ............................................................................................................ 156

8. ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS .............................................. 156

CAPÍTULO IX. .............................................................................................................. 158

CONCLUSIONES FINALES. ................................................................................ 158

RECOMENDACIONES ......................................................................................... 160

BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................... 161

ANEXOS ....................................................................................................................... 163

xiv

LISTA DE FIGURAS

Figura Nº 2.1 Cono de Abrams ....................................................................................... 21

Figura Nº 2.2 Curva Esfuerzo - Deformación ................................................................. 25

Figura Nº 3.1 Patrón colorimétrico. ................................................................................ 35

Figura Nº 6.1 Distribución Frecuente ............................................................................ 121

Figura Nº 6.2 Curva de Distribución Normal ................................................................ 121

Figura Nº 6.3 Puntos de Inflexión de la Curva de Distribución ..................................... 121

Figura Nº 6.4 Distribución Normal de Resistencias ...................................................... 128

xv

LISTA DE TABLAS

Tabla Nº 2.1. Requisitos Químicos. ................................................................................... 7

Tabla Nº 2.2. Requisitos Físicos. ....................................................................................... 8

Tabla Nº 2.3. Superficie específica característica de materiales usados como

adición y del cemento. ............................................................................... 11

Tabla Nº 2.4. Tipos de Aditivos Químicos. ..................................................................... 15

Tabla Nº 2.5. Tipo de Consistencia. ................................................................................. 21

Tabla Nº 5.1. Factor de modificación para la desviación estándar de la muestra

cuando se dispone de menos de 30 ensayos. ............................................. 81

Tabla Nº 5.2. Resistencia promedio a la compresión requerida cuando hay datos

disponibles para establecer una desviación estándar de la muestra. ......... 82

Tabla Nº 5.3. Resistencia promedio a la compresión requerida cuando no hay

datos disponibles para establecer una desviación estándar de la

muestra. ..................................................................................................... 83

Tabla Nº 5.4. Propiedades de los materiales. ................................................................... 85



Tabla Nº 5.7. Volumen recomendado de agregado grueso por unidad de volumen

de hormigón (Para agregado fino con módulo de finura entre 2,5 –

3,2) ............................................................................................................. 87

Tabla Nº 5.8. Primera estimación del requerimiento de agua de mezclado y el

contenido de aire del concreto fresco basado en el uso de arena con

35% de vacíos. ........................................................................................... 89

Tabla Nº 5.9. W / C+P máxima recomendada para hormigones hechos sin HRWR. ...... 90

Tabla Nº 5.10. W / C+P máxima recomendada para hormigones hechos con

HRWR ....................................................................................................... 91

Tabla Nº 5.11. Dosificación para 1 m3 de hormigón. ...................................................... 93

Tabla Nº 5.12. Porcentaje de Microsílice. ........................................................................ 94

xvi

Tabla Nº 5.13. Porcentaje de Microsílice. ........................................................................ 94

Tabla Nº 5.14 Resumen de pesos para la 1ra

Dosificación ............................................... 96

Tabla Nº 5.15 Resumen de pesos para la 2da

Dosificación .............................................. 99


Dosificación ............................................. 101

Tabla Nº 5.17 Tolerancia de tiempo admisible para el ensayo de especímenes. ........... 102

Tabla Nº 6.1 Resumen peso para la Dosificación de la mezcal Definitiva. .................. 115

Tabla Nº 6.2 Factor de modificación para la desviación estándar de la muestra ........... 131

Tabla Nº 7.1 Resumen de Mezclas de Prueba y Definitivas para f’cr = 71,7 MPa. ..... 137

xvii

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico Nº 2.1. Requisitos mecánicos según norma INEN 490 y especificaciones

técnicas cemento Armaduro especial. .................................................... 7

xviii

LISTA DE FOTOS

Fotografía Nº 3.1 Localización de la cantera Construarenas Cía. Ltda. .................... 28

Fotografía Nº 3.2 Localización de la cantera Construarenas Cía. Ltda. .................... 29

Fotografía Nº 3.3 Construarenas Cía. Ltda. .............................................................. 29

Fotografía Nº 5.1 Preparación de Capping .............................................................. 102

xix

RESUMEN

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO

AGREGADOS DEL SECTOR DE PIFO Y CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-

LAFARGE.

El presente trabajo de investigación tiene el objeto de elaborar un hormigón de alta

resistencia con un esfuerzo requerido a la compresión f’cr = 71,7 MPa, teniendo

como base una resistencia especificada f’c = 62 MPa, utilizando agregados del sector

de Pifo localizado en la provincia de Pichincha cantón Quito, cemento Armaduro

Especial – Lafarge, aditivos minerales y químicos.

Para el diseño del hormigón se utilizaron las recomendaciones del comité ACI 211.

4R-98, bajo las cuales se realizaron mezclas de prueba, inicialmente con una

variación en el tamaño nominal máximo del ripio, luego se incluyeron porcentajes de

aditivo superplastificante y de microsílice para obtener una resistencia a la

compresión mayor a la especificada y una trabajabilidad mejorada.

Una vez realizados los ensayos a la compresión simple a edades de tres, siete y 28

días, se estableció la dosificación final y con ella, las consecuentes mezclas

definitivas, obteniéndose la resistencia requerida buscada, lográndose con una

adición de 15% de microsílice y 3,6% de aditivo superplastificante.

DESCRIPTORES:

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA / CANTERA DE PIFO /

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGREGADOS / ENSAYO DE AGREGADOS /

DISEÑO DE MEZCLAS DE HORMIGÓN / RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

/ CEMENTO ARMADURO / ADITIVO QUÍMICO Y MINERAL.

xx

ABSTRACT

HIGH-STRENGTH CONCRETES (f’c = 62 MPa) USING AGGREGATES OF

THE SECTOR OF PIFO AND CEMENT ARMADURO SPECIAL-LAFARGE.

The present research has the objective to develop a high strength concrete, with a

required resistance to compression f'c= 71,7 MPa, based on a specified strength f’c =

62 MPa, using aggregates from sector Pifo localized on province of Pichincha

Canton Quito, cement Armaduro Special – Lafarge , additives minerals and

chemicals.

For the design of concrete, the committee's recommendations were used ACI 211.

4R-98, under which were made mixtures of test, initially with a change in the

nominal maximum size of the gravel, then is included percentages additive

superplasticizer and microsilica, for obtain greater resistance to compression

specified and improve workability.

Once made, tests of simple compression at ages of three, seven and 28 days, the

ultimate dosage was established and with it, the resulting mixtures definitive;

yielding the required strength desired, achieving an addition 15% of microsilica and

3,6% of superplasticizer additive.

DESCRIPTORS:

HIGH-STRENGTH CONCRETES / QUARRY OF PIFO / PHYSICAL

PROPERTIES OF THE AGGREGATES / TESTS OF AGGREGATES / DESIGN

OF CONCRETE MIXTURES / COMPRESSION RESISTANCE / CEMENTO

ARMADURO / CHEMICAL AND MINERAL ADDITIVE

CERTIFICADO

1

CAPÍTULO I

1. INTRODUCCIÓN

1.1. ANTECEDENTES

En un inicio, la forma de obtener un hormigón con mayor resistencia se centró en

disminuir el índice de vacíos, lo cual se podía lograr únicamente, con la

incorporación de aditivos superplastificantes y reductores de agua.

A principios del siglo XX, el hormigón diseñado, alcanzaba una resistencia

aproximada de 14 MPa. En los años treinta este valor se había casi duplicado. A

comienzos de los cincuenta, un hormigón con resistencia a la compresión de 34 MPa,

era considerado como de alta resistencia. En la década de los sesenta, hormigones de

resistencia entre 41 y 52 MPa eran considerados como tales, y a inicios de los

setenta, se producían hormigones de 62 MPa.

Por otro lado, el desarrollo en el campo tecnológico del hormigón y de los

materiales, y las exigencias de las estructuras de hormigón en la actualidad, han

conducido a la necesidad de la utilización de hormigones de alta resistencia.

Debido al notable avance en lo que se refiere a medios de producción, dosificación,

así como también al mejor conocimiento de las características y propiedades

mecánicas del hormigón, han permitido obtener mayor trabajabilidad y durabilidad

con respecto al hormigón convencional.

En la última década del siglo XX, se empiezan a utilizar hormigones de alta

resistencia en edificios convencionales, puesto que estos hormigones solo se los

utilizaba en la construcción de rascacielos.

2

1.2. OBJETIVOS

1.2.1. Generales

Seleccionar los agregados óptimos (ripio y arena) en base a los altos

estándares exigidos para lograr una resistencia requerida de 71,7 MPa.

En base a diferentes mezclas de prueba y definitivas a realizarse, se obtendrá

la dosificación adecuada para elaborar un hormigón de alta resistencia, acorde

con en el tema de investigación propuesto.

1.2.2. Específico

Diseñar y elaborar un hormigón de alta resistencia, cuyo esfuerzo requerido

sea de 71,7 MPa, para el cual se utilizarán agregados del sector de Pifo y

Cemento Armaduro Especial-Lafarge; a esta mezcla se le añadirán aditivos

químicos y minerales.

3

1.3. ALCANCE

El presente trabajo de investigación, se basará en la fabricación de un hormigón de

alta resistencia (f’cr = 71,7 MPa.), realizando diferentes dosificaciones de mezcla, a

las cuales se les variará la relación agua/cemento, cantidad de aditivo y porcentaje

de la microsílice.

Se realizarán todos los ensayos correspondientes para la selección de los agregados y

preparación de mezclas conforme están descritos y normalizados en la NTE-INEN y

de los comités ACI.

Una vez ya identificado el material que cumpla con las características de calidad, se

realizarán las diferentes mezclas patrón, las cuales no tendrán ninguna adición,

solamente se empleará cemento, agregados muy limpios sin ningún tipo de materia

orgánica, y agua potable. Las probetas se ensayarán a la compresión a las edades de

tres, siete y 28 días.

En base a estos resultados, se realizará una serie de mezclas de prueba añadiéndole

aditivo superplastificante con una variación en su porcentaje, a través de la cual se

obtenga un hormigón con una consistencia blanda, y alta resistencia, para lo que se

tomarán muy en cuenta algunas de las propiedades tales como trabajabilidad,

resistencia y durabilidad, las cuales no se verán afectadas.

También se elaborarán mezclas con aditivo superplastificante más microsílice con

diferentes porcentajes.

De los resultados mecánicos obtenidos de resistencia a la compresión, se

seleccionará la dosificación con la que se llega a la resistencia requerida (f’cr = 71,7

MPa), para luego realizar la mezcla definitiva óptima, de cuyos resultados se

determinará la desviación estándar, como medida de control de calidad del hormigón.

4

CAPÍTULO II

2. MARCO TEÓRICO

2.1. LOS HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA Y SUS

REQUISITOS

En la actualidad, el límite entre los hormigones convencionales y los de alta

resistencia se ha fijado en 70 MPa. La necesidad de resistencias cada vez mayores se

fundamenta en el hecho de que para poder construir edificios de gran altura con

hormigón armado, es necesario que las separaciones entre columnas, no sobrepasen

dimensiones que permitan un óptimo funcionamiento estructural y a la vez, una

adecuada utilización de las diferentes plantas.

Hormigones con resistencias superiores a los 80 MPa han permitido que se

construyan, edificios que antes solo podían hacerse con estructuras metálicas, no

solamente porque las columnas tienen secciones mucho menores, sino porque se ha

demostrado ampliamente que las estructuras construidas con hormigones de alta

resistencia son, apreciablemente más económicas que aquellas construidas con

hormigones convencionales.1

2.1.1. Requisitos

Previo a la elaboración de hormigones de alta resistencia, es muy importante tener en

cuenta que los materiales deben ser estrictamente seleccionados para poder obtener

hormigones de calidad.

Cemento: Debe cumplir con la norma (NTE INEN 490:2011).

Agregados grueso: Sera triturado y debe contar con un tamaño máximo nominal

recomendado por ACI 211. 4R – 93.

Agregado fino: Debe estar libre de material orgánico y cumplir con una

correcta granulometría que recomienda ASTM – C 33.

Agua: Cumplirá con las normas estrictas de calidad (NTE INEN – 1108).

Microsílice: No se aplicará en porcentajes mayores a lo estipulado por el

fabricante, y cumplirá con las normas técnicas ASTM.

1 INSTITUTO ECUATORIANO DEL CEMENTO Y DEL HORMIGÓN, INECYC, Hormigón del

alto desempeño, Primera parte.

5

Aditivo: Preferentemente se utilizará reductores de agua, los mismos que

permitirán mantener la relación agua/ (cemento + microsílice) y obtener el

asentamiento deseado y una buena trabajabilidad.

2.2. COMPONENTES DEL HORMIGÓN Y SUS CUALIDADES FÍSICO-

MECÁNICAS

Los hormigones de alta resistencia están compuestos por: cemento, agregado

(grueso, fino), aditivo mineral, y aditivo químico.

2.2.1. El Cemento

El cemento es un conglomerante hidráulico, es decir, un material inorgánico

finamente molido que amasado con agua, forma una pasta que fragua y endurece por

medio de reacciones y procesos de hidratación y que, una vez endurecido conserva

su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua.

El endurecimiento hidráulico del cemento se debe principalmente a la

hidratación de los silicatos de calcio, aunque también pueden participar en este

proceso, otros compuestos químicos, como por ejemplo, los aluminatos.

Los cementos están compuestos de diferentes materiales (componentes) que

adecuadamente dosificados mediante un proceso de producción controlado, le dan

las cualidades físicas, químicas y resistencias adecuadas al uso deseado.2

En nuestro caso, a lo largo de la investigación, se optó por la utilización del cemento

ARMADURO ESPECIAL de la empresa LAFARGE CEMENTOS S.A.

2.2.1.1. Ficha técnica

ARMADURO es un cemento Portland Puzolánico Tipo IP, diseñado para la

elaboración de toda clase de prefabricados de hormigón, para diferentes usos.3

Características:

Resistencias

Permite alcanzar fácilmente las resistencias a la compresión requeridas a

todas las edades.

En condiciones normales se pueden obtener resistencias del cemento a la

compresión entre 50 y 60 MPa.

2 https://www.ieca.es/gloCementos.asp?id_rep=179

3 Ficha técnica. Armaduro Especial Lafarge S.A.

6

Posee un progresivo crecimiento de las resistencias aún después de los 28

días de edad, puede alcanzar hasta un 20% más a los 90 días.

Resistencia a agentes agresivos.

Por su mayor compacidad, los hormigones o morteros son menos permeables

e impiden acceso a agentes agresivos como son: aguas salinas, suelos

sulfatados, desechos industriales, aguas servidas, etc.

Contrarresta la reacción álcali sílice.

Para aplicaciones con altas concentraciones de sulfatos, se pueden agregar

ciertos minerales a ARMADURO.

Calor de Hidratación

Desprende menos calor de hidratación que los cementos puros, permitiendo manejar

grandes masas de hormigón.

Durabilidad

Una de las características más importantes del cemento ARMADURO es la

durabilidad, que es consecuencia de su resistencia a agentes agresivos y su continuo

crecimiento de resistencia aún después de los 28 días.

Presentación en sacos de 50 kg.

Denominación

Cumple con los requerimientos de la norma NTE INEN 490 (Norma Técnica

Ecuatoriana) y ASTM C 595.

La fabricación es controlada bajo un sistema de gestión de calidad

Posee Licencia Ambiental

Aplicaciones

Con este producto se pueden elaborar hormigones para la construcción de:

Para obras viales como losas, puentes, pantallas, dovelas, tubos, adoquines,

otros.

Aplicaciones estructurales y ornamentales como postes, adoquines, bloques,

bordillos, viguetas, otros.

Estructuras de hormigón pre-o-postensado.

Precauciones

7

Almacenamiento

Adquirir el cemento a distribuidores autorizados.

Evitar contacto directo con el suelo.

Evitar contacto con las paredes perimetrales de la bodega.

En ambientes húmedos asegurar una ventilación adecuada.

No exceder los 60 días de almacenamiento.

Para Aplicación

Emplear dosificaciones de hormigón diseñadas en un laboratorio calificado.

Corregir periódicamente las mezclas para mantener constante el ratio a/c (la

relación agua/cemento).

Iniciar el curado lo más pronto posible y evitar desecación.

Requisitos Mecánicos

Gráfico Nº 2.1. Requisitos mecánicos según norma INEN 490 y especificaciones

técnicas cemento Armaduro especial.

Fuente: Ficha técnica Armaduro.

Tabla Nº 2.1. Requisitos Químicos.

PARÁMETRO INEN 490 ARMADURO

Pérdida por calcinación ≤ 5% 1,4%

Magnesio (MgO) ≤ 6% 2,3%

Sulfatos (SO3) ≤ 4% 2,4%

Fuente: Ficha técnica Armaduro

0

50

100

150

200

250

300

3 7 28

kg/c

m2

DÍAS

Resistencias NORMAINEN vs. ARMADURO

Norma NTE INEN 490 ARMADURO

8

Tabla Nº 2.2. Requisitos Físicos.

PARÁMETRO INEN 490 ARMADURO

Fraguado inicial ≥ 45%≤ 420 min 120 min

Expansión ≤ 0,8% 0,04%

Contenido del aire ≤ 12% 4,50%

Fuente: Ficha técnica Armaduro.

2.2.2. Los Agregados

Los agregados son materiales inertes, de forma granular, los cuales pueden

ser arena, piedra natural triturada, que al ser mezclado con un medio cementante

forman una masa compacta o piedra artificial conocido como concreto.

Las propiedades de los agregados influyen a su vez en las propiedades del

hormigón, fundamentalmente en la consistencia del hormigón fresco y en sus

propiedades mecánicas, inclusive endurecido. Factores a tener en cuenta para

seleccionar un árido para hormigón de alta resistencia son: una elevada resistencia,

buen coeficiente de forma y adecuada granulometría.

Loa agregados dependiendo del diámetro mínimo de sus partículas se

clasifican en:

Agregado grueso.- Al ocupar el mayor volumen que cualquier otro

ingrediente en el hormigón y por influir significativamente en la resistencia y otras

propiedades de dicho material, los agregados requieren de una cuidadosa selección.

Debe seleccionarse un agregado, que además de su resistencia, esté libre de

fisuras o de planos débiles, limpio y sin recubrimientos superficiales.4

“También se considera que la alta resistencia producida por agregados de menor

tamaño, se debe a una baja en la concentración de esfuerzos alrededor de las

partículas, lo cual es causado por la diferencia de los módulos elásticos de la pasta y

del agregado”. ( icpa, 2014)

Muchos estudios han demostrado que, la grava triturada produce resistencias

mayores que la grava redondeada, lo cual se debe a la trabazón mecánica que se

desarrolla entre las partículas angulares. Sin embargo, se debe evitar una angularidad

excesiva debido al aumento en el requerimiento de agua y disminución de la



9

trabajabilidad a que esto conlleva. El agregado ideal debe ser limpio, cúbico, angular,

triturado 100 % con un mínimo de partículas planas y elongadas.5

“Agregado fino.- Para la producción de hormigones de alta resistencia son factores

significativos, tanto la forma del agregado fino como su granulometría. La forma de

la partícula y la textura de su superficie, pueden tener tanta influencia en la demanda

de agua y en la resistencia a la compresión del hormigón, como la tiene el agregado

grueso”. (INECYC, 2011)

Para hormigones de resistencias de 70 MPa o mayores, es recomendable el empleo

de agregados finos con un módulo de finura (MF) dentro del rango de 2,5 a 3,2. El

uso de agregados finos con un MF menor que 2,5, genera hormigones viscosos, con

baja trabajabilidad, con mayor demanda de agua y la consiguiente disminución de

resistencia.

2.2.3. El Agua de mezclado

Es la cantidad de agua por unidad de volumen de hormigón.

El Agua a ser empleada para la mezcla de hormigón y morteros deberá ser potable,

libre de toda sustancia que interfiera en el proceso normal de hidratación del

cemento. No se debe utilizar agua que contenga sustancias nocivas como aceites,

ácidos, sales, álcalis, material orgánico.

Para la aprobación del agua se tomará en cuenta la norma (NTE INEN-1108).

2.2.4. Aditivos

Son aquellos materiales inorgánicos, o con hidraulicidad lenta que, finamente

divididos, que pueden ser añadidos al hormigón con el fin de mejorar alguna de sus

propiedades o atribuirle características especiales.

Se pueden utilizar como componentes del hormigón, siempre que se justifique su

idoneidad para su uso, produciendo el efecto deseado sin modificar sus

características mecánicas, ni representar peligro para la durabilidad del hormigón.

Existen dos tipos: aditivos minerales y aditivos químicos.

2.2.4.1.Aditivos minerales

Son materiales finamente pulverizados con características cementantes,

actualmente conocidos y usados en los hormigones convencionales, que han sido

5 http://www.icpa.org.ar/publico/files/hormigon_a_d.pdf

10

clasificados y sus especificaciones han sido definidas por la ASTM C 618. Son de

gran utilidad, y en ocasiones indispensables, para la preparación de hormigones de

alta resistencia.6

Para nuestra investigación, utilizaremos el Humo de sílice o microsílice.

2.2.4.1.1. Microsílice.

El uso de adiciones minerales en el concreto, no es una tecnología reciente,

Maliowski reporta un viejo ejemplo que data de 5000-4000 años A. C., la cual fue

una mezcla de limos y una puzolana natural, los viejos escritos del ingeniero romano

Marcus Vitrubius Pollio, reportan cementos hechos por los griegos y romanos, los

que describe como de durabilidad superior, e indica que los romanos desarrollaron

técnicas superiores mediante el uso de una combinación de limos y puzolanas.

Actualmente, el uso de adiciones minerales al concreto y al cemento, se ha difundido

mundialmente, estando en boga el uso de materiales como la ceniza volante y el filler

calizo, este incremento en el uso de estos materiales se debe principalmente a las

mejoradas propiedades del concreto, tanto en estado endurecido como en estado

fresco; este incremento de trabajabilidad, durabilidad y según sea el caso de

resistencia, hacen que el uso de adiciones ya sean naturales o artificiales sea muy

recomendado para el concreto.

Propiedades físicas.

Las microsílices presentan características comunes; tipo amorfo, diámetro

promedio muy pequeño, alto contenido de sílice, condensación por vapores de óxido

de silicio, etc.

Color.-La microsílice varía de color gris claro a oscuro, dando una lechada de

color negro. Debido a que el SiO2 es incoloro, el color es determinado por los

componentes no silicios, los cuales incluyen el carbón y óxido de hierro. En

general, al igual que en otros productos derivados de la calcinación por

carbón, cuanto más alto es el contenido de carbón, más oscuro es el color.

Densidad.- La densidad de las microsílices es usualmente reportada como 2.2

g/cm3, sin embargo este valor puede variar según el productor, un alto

contenido de carbón en la microsílice, será reflejada en una menor densidad.



11

Peso unitario no densificado.- El peso unitario suelto de microsílice es del

orden de 130 a 430 kg/m3, un valor promedio de 300 kg/m

3 es aceptado. Los

silos los cuales pueden contener una masa dada de cemento portland, puedan

contener únicamente el 25% de microsílice.

Superficie específica.- La microsílice es un conjunto de partículas vítreas

muy finas. de perfil esférico y diámetro muy pequeño, cuya superficie

específica está en el orden de 200.000 cm2 /gr. cuando es determinada

empleando las técnicas de absorción de nitrógeno. La distribución por

tamaños indica partículas con diámetro promedio de 0.1 micrómetros, el cual

es aproximadamente 100 veces menor que el de las partículas de cemento

promedio.

Así, esta alta superficie específica y el gran contenido de dióxido de sílice

amorfa, proporcionan excepcionales propiedades puzolánicas. En la tabla

siguiente se muestran los rangos para los valores de superficie específica de

algunos materiales.

Tabla Nº 2.3. Superficie específica característica de materiales usados como adición

y del cemento.

Material Superficie Especifica

Microsílice 200000 cm2/gr

Cenizas 4000 – 7000 cm2/gr

Escorias 3500 – 6000 cm2/gr

Cemento portland 3000 – 4000 cm2/gr

Fuente: Portugal Barriga P. Tecnología del cemento de Alto Desempeño.

La presencia de la microsílice en el concreto fresco generalmente da por

resultado una reducción en la exudación y mayor cohesividad. Este es un efecto

físico como resultado de incorporar partículas extremadamente finas en la mezcla.

Como ya indicó Sellevold en 1987 “El incremento en la coherencia (cohesividad)

deberá beneficiar la estructura en términos de reducir la segregación y los bolsones

de agua debajo de acero de refuerzo y el agregado grueso”. Monteiro y Metha en

1986 determinaron que la presencia de la microsílice reduce el espesor de la zona de

12

transición entre la pasta y las partículas de agregado, dando lugar a la reducción de la

exudación.

La presencia de microsílice acelera la hidratación del cemento durante la

etapa inicial. Sellevold en 1982, encontró que un volumen igual de un relleno inerte

(carbonato de calcio) produce el mismo efecto y concluyó que la simple presencia de

numerosas partículas finas, sean puzolánicas o no, tiene un efecto catalizador sobre

la hidratación del cemento.7

En la presente investigación, se optó por la utilización de microsílice de SIKA

(SikaFume) aditivo en polvo con base a silica-fume.

Características

Descripción.- Es una adición en polvo fino, color gris, con base en microsílica,

que permite aumentar las resistencias mecánicas y químicas de hormigones y

morteros endurecidos. Su doble efecto puzolánico y granular, mejora las

características de la matriz del hormigón o mortero, disminuyendo la porosidad y

creando mediante su reacción con la cal libre, una estructura densa y resistente al

ataque de aguas y ambientes agresivos. No contiene cloruros.

Diseñado para cumplir con los requerimientos de la Norma ASTM C-1240

Usos.- SikaFume es de gran utilidad cuando se requiere: Colocar

hormigón bajo agua.

Reducir la exudación y la segregación del hormigón.

Mejorar la aptitud para el bombeo de hormigones y morteros. Elaborar

hormigones resistentes al ataque de sulfatos.

Dotar al hormigón de resistencia al ataque químico de aguas y suelos

agresivos.

Reducir la permeabilidad del hormigón.

Mejorar la cohesión y la adherencia al soporte de hormigones y

morteros proyectados

Ventajas.- SikaFume imparte a la mezcla las siguientes propiedades:

En el hormigón fresco

7 PORTUGAL BARRIGA P. Tecnología del Cemento de Alto Desempeño. Pag. 68

13

Evita la segregación, mejora la cohesión y la bombeabilidad de

hormigones y morteros, en especial cuando se trabaja con diseños de

mezcla carentes de finos.

Reduce el rebote, permite disminuir la cantidad de acelerante y se

logran capas de mayor espesor cuando se adiciona a hormigones y

morteros proyectados.

Reduce la energía necesaria para bombear hormigones y morteros.

Aumenta la adherencia del hormigón con el acero de refuerzo.

En el hormigón endurecido

Disminuye los picos de temperatura de las mezclas cuando se usa

como reemplazo parcial de cemento.

Disminuye la permeabilidad, densifica la matriz de hormigones y

morteros y aumenta la compacidad.

Reduce la permeabilidad a gases como el CO2 y el SO2 que carbonatan

y disgregan el hormigón.

Disminuye apreciablemente la penetración de aguas con cloruros y

otras sales.

Reduce notablemente la expansión de hormigón y morteros sometidos

a fuerte ataque de sulfatos.

Datos técnicos.

Contenido de SO2 mayor al 95%

Superficie especificada mayor al 30 m2/g

Humedad 3- 5 % aprox.

La humedad del producto, debido a su altísima superficie especificada,

puede aumentar, en caso de un inadecuado almacenamiento o de alta humedad

relativa en la zona de trabajo. Las normas especifican la humedad solo en razón a

que el producto se utiliza como materia prima para elaborar morteros

predosificados, que incorporan cemento y una alta humedad los haría endurecer

Modo de empleo.- SikaFume viene listo para ser empleado. Se adiciona a

la mezcla con los agregados o con el cemento. Para garantizar la distribución

homogénea de la microsílica en la mezcla, debe incrementarse el tiempo de

14

mezclado. Este es el siguiente esquema de mezcla tanto en planta como en la

obra:

Colocar en la mezcladora los agregados.

Adicionar la cantidad de SikaFume requerida y mezclar por 1 minuto.

Adicionar el cemento y continuar el mezclado hasta los 2 minutos.

Adicionar el agua de amasado con el superplastificante Sikament

disuelto en ella, en la dosis requerida para lograr la consistencia

deseada de la mezcla. Mezclar por 2 minutos adicionales.

Dosificación.- SikaFume se dosifica entre el 3 y el 10% del peso del

cemento de la mezcla de acuerdo con los resultados deseados. Debido a que la

microsílica es una adición en polvo, muy fina, por su gran superficie específica

se genera una mayor demanda de agua, para igual consistencia de la mezcla, por

lo tanto debe acompañarse SikaFume con la dosis adecuada de superplastificante

Sikament, evitando así elevar la relación agua/cemento. Se recomienda realizar

ensayos previos para determinar el diseño óptimo de la mezcla y las dosis

requeridas de adiciones y aditivos.

Limitaciones.- Proteger el producto de la humedad. Debido a las bajas

relaciones a/c característica de los hormigones con microsílica es recomendado el

uso de superplastificantes. Para obtener superficies con un acabado eficiente es

necesario usar curadores. Se recomienda usar Antisol como curador.

Precauciones.- Se debe preveer un excelente curado al momento de utilizar

microsílice o SikaFume en los hormigones y morteros. Curar por lo menos

durante siete días, ya que se pueden presentar microfisuras en caso de defectuoso

curado. Contiene sílice y óxido de hierro. Evite respirar el polvo. Use solamente

con ventilación adecuada. Puede causar irritación en la piel, ojos y vías

respiratorias. Use gafas de seguridad, guantes de caucho y mascarillas para

polvos. En caso de contacto con la piel, lavar la parte afectada con abundante

agua y jabón. Para contacto con los ojos lavar con abundante agua durante 15

minutos y consultar un especialista. En caso de derrames accidentales recoger en

recipientes adecuados y desecharlos de acuerdo a las regulaciones locales.

Presentación.- funda de 15 kg.

15

Almacenamiento.- El tiempo de almacenamiento es de 60 meses,

protegido de la humedad. Condiciones de almacenamiento: lugar seco y bajo

techo.8

2.2.4.2.Aditivos químicos

Son sustancias químicas naturales o manufacturadas que se adicionan al hormigón

antes o durante el mezclado del mismo. Los aditivos más frecuentemente utilizados

son los agentes incorporadores de aíre, los reductores de agua, los retardantes y los

acelerantes.

Tabla Nº 2.4. Tipos de Aditivos Químicos.

TIPO CARACTERISTICAS

Tipo A Reductores de agua

Tipo B Retardante

Tipo C Acelerante

Tipo D Reductor de agua y Retardante

Tipo E Reductor de agua y Acelerante

Tipo F Reductor de agua de alto rango

Tipo G Reductor de agua de alto rango y retardante

Fuente: Norma ASTM C- 494. Especificaciones para aditivos químicos para hormigón.

El tipo de aditivo a emplearse en la fabricación de hormigones de alta resistencia será

un superplastificante, el cual puede ser de tipo A y F.

Estos aditivos se adicionan al hormigón que posea una relación agua/cemento baja,

para producir un hormigón fluido, el cual nos permitirá tener una mejor

trabajabilidad.

Funciones principales de los superplastificantes

Función superplastificante.

Dada una mezcla de hormigón con un asentamiento, relación agua/materiales

cementicios, y cantidad de cemento definidos, el aditivo se usa para incrementar la

trabajabilidad de la mezcla, sin cambiar otra característica de su diseño.

8 SIKA, SikaFume Hoja técnica Edición Nº 06 - 2012

16

Función de reductor de agua

Dada una mezcla de hormigón con un asentamiento y cantidad de cemento

definido, el aditivo se utiliza para encontrar la cantidad de agua más aditivo, que

producirá el asentamiento deseado.

Función de reducir la cantidad de cemento

Dada una mezcla de hormigón con una relación agua/cemento, asentamiento

y cantidad de cemento definidos, el aditivo se utiliza para reducir la cantidad de

agua, manteniendo constante la relación agua/cemento, con la consiguiente reducción

de la cantidad de cemento.9

En la presente investigación, se optó por la utilización de un aditivo

superplastificante reductor de agua de alto poder Sikament – N 100.

Características

Descripción.- Sikament-N 100 es un aditivo líquido, color café, compuesto

por resinas sintéticas. Superplastificante, reductor de agua de alto poder y

economizador de cemento. No contiene cloruros.Sikament-N 100 está diseñado

para cumplir la norma ASTM C-494, ASTM C-1017 y NTC 1299 como aditivo

tipo A y F. Densidad: 1,22 kg/l aprox.

Uso.- Sikament-N 100 tiene tres usos básicos

Como superplastificante: Adicionándolo a una mezcla de consistencia

normal, se consigue fluidificar el concreto o mortero facilitando su colocación y

su bombeabilidad en elementos esbeltos densamente armados y en la

construcción de estructuras civiles prefabricadas. Permite recuperar el

asentamiento del concreto premezclado sin alterar sus tiempos de fraguado ante

demoras en la colocación del mismo.

Como reductor de agua de alto poder: Adicionándolo disuelto en la

última porción del agua de amasado permite reducir, de acuerdo con la dosis

usada, hasta un 30% del agua de la mezcla, consiguiéndose la misma

menejabilidad inicial y obteniéndose un incremento considerable de las

resistencias a todas las edades. Sikament-N 100 es ideal para la elaboración de

prefabricados y concretos de altas resistencias finales. Mediante su uso la

9 PORTUGAL BARRIGA P., Tecnología del Concreto de Alto Desempeño, Capitulo 2, Pág. 79

17

impermeabilidad y durabilidad del concreto o mortero se ven incrementadas

notablemente.

Como economizador de cemento: Se puede aprovechar la reducción del

agua lograda, para disminuir el contenido de cemento y hacer más económico el

diseño de las mezclas especialmente aquellas de consistencia fluida como

bombeables, tremie y contech. El Sikament-N 100 puede ser usado como

superplastificante en concretos elaborados con adiciones de microsilica.

Ventajas.- Beneficios de Sikament-N 100 en el concreto fresco como en

endurecido.

Como superplastificante:

Mejora considerablemente la trabajabilidad de la mezcla.

Facilita el bombeo y colocación del concreto a mayores alturas y a

distancias más largas.

Disminuye el riesgo de hormigueros en el concreto de estructuras

densamente armadas y esbeltas.

Mejora considerablemente el acabado del concreto y reproduce la

textura de la formaleta.

Se puede emplear para recuperar el asentamiento premezclado ya que

no retarda el fraguado del mismo en climas medios y fríos

Evita la segregación y disminuye la exudación del concreto fluido.

Disminuye los tiempos de vibrado del concreto.

Puede redosificarse hasta completar una dosis del 2% del peso del

cemento sin alterar la calidad.

Como reductor de agua de alto poder:

Aumenta la resistencia inicial del concreto.

Incrementa la resistencia final del concreto en un 40% aprox. a los 28

días.

Reduce considerablemente la permeabilidad del concreto,

aumentando su durabilidad.

Densifica el concreto y mejora su adherencia al acero de refuerzo.

Reduce en alto grado la exudación y la retracción plástica.

18

Gran economía en los diseños por la reducción de cemento alcanzable.

Modo de empleo.- Aplicación.

Como superplastificante:

Adicionar Sikament-N 100 a la mezcla ya preparada, inmediatamente

antes de la colocación o bombeo del concreto. Mezclar el concreto con Sikament

N-100 durante 4 minutos. La elaboración de concreto bombeable demanda una

granulometría continua y un adecuado contenido de finos en la mezcla. La

mezcla debe tener entre 5 y 7 cm de asentamiento antes de aplicar Sikament-N

100 para lograr el mejor efecto fluidificante y minimizar la dosis

Como reductor de agua de alto poder:

Adicionar la dosis escogida de Sikament-N 100 en la última porción del

agua de amasado de la mezcla. Reducir agua y trabajar justo con la

manejabilidad requerida. Al reducir agua la mezcla pierde manejabilidad muy

rápido. Coloquela y vibrela inmediatamente. Puede usarse combinándolo con la

dosis adecuada de un plastificante retardante del tipo Plastiment con el fin de

atenuar este fenómeno.

Dosificación.-

Como superplastificante: 0,5 al 1,0% del peso del cemento.

Como reductor de agua de alto poder: 1,0 al 2,0% del peso del cemento.

La dosis óptima debe determinarse mediante ensayos preliminares.

Precauciones.-

La elaboración de concreto o mortero fluido exige una buena distribución

granulométrica. Se debe garantizar un suficiente contenido de finos para evitar la

segregación del material fluido. En caso de deficiencia de finos, dosificar Sika-

Aer D para incorporar del 3% al 4% de aire en la mezcla.

El uso de concreto fluido demanda un especial cuidado en el sellado de las

formaletas para evitar la pérdida de pasta.

La dosis óptima se debe determinar mediante ensayos con los materiales y

en las condiciones de la obra. Al adicionar Sikament -N 100 para superfluidificar

una mezcla con asentamiento menor de 5 cm. se incrementan los requerimientos

del aditivo.

19

Cuando se emplea para recuperar la bombeabilidad de una mezcla perdida,

por demoras en la colocación y se desea plasticidad por más de 1 hora adicional,

agregue un plastificante retardante y luego Sikament-N 100 o Sikament-R 100

Los mejores resultados se obtienen cuando los componentes que

intervienen en la preparación del concreto cumplen con las normas vigentes.

Dosificar por separado cuando se usen otros aditivos en la misma mezcla; si se

emplea un plastificante retardante adicionarlo previamente al Sikament- N 100.

El curado del concreto con agua y/o Antisol antes y después del fraguado es

indispensable

Medidas de seguridad.- Manténgase fuera del alcance de los niños. Usar

guantes de caucho y gafas de protección en su manipulación. Consultar Hoja de

Seguridad del producto.

Presentación.- Plástico: 10 kg.

Tambor: 230 kg. y al granel.

Almacenamiento y transporte.- 24 meses en sitio fresco y bajo techo, en su

envase original, bien cerrado Para su transporte deben tomarse las precauciones

normales de productos químicos.

Códigos R/S.- R: 22/25 S: 26.10


FRESCO

La mezcla de agua, cemento y agregados que se encuentran en estado plástico, y por

consiguientes pueden ser moldeados y compactados hasta antes que inicie el

fraguado se conoce como hormigón fresco.

Las principales propiedades del hormigón fresco son: trabajabilidad, consistencia,

homogeneidad, segregación, densidad.

2.3.1. Trabajabilidad

La trabajabilidad trata de definir la mayor o menor facilidad que presenta un

hormigón fresco para ser manipulado, transportado, colocado y compactado, por lo

10

SIKA, Sikament – N 100 Hoja técnica Edición Nº 06 - 2012

20

que en términos generales se puede juzgar como buena, regular o mala, según el

grado de facilidad o dificultad que presenta la mezcla fresca al manipularla.

Técnicamente la trabajabilidad se define como la cantidad de trabajo interno

útil que se requiere para producir una compactación adecuada de la mezcla.11

Factores que influyen en la trabajabilidad.

De la calidad de agua. A mayor cantidad de agua, más fluida la mezcla por lo

tanto mejor trabajabilidad.

De la finura del cemento. Cementos de mayor finura mejoran la trabajabilidad.

De la adición de aditivos plastificantes e introductores de aire los cuales mejoran

la trabajabilidad o fluidifican a hormigones de consistencia seca.

De la forma y textura de los agregados. Las partículas ásperas y angulares

requieren mayor cantidad de pasta que la necesaria para obtener una determinada

consistencia y trabajabilidad con agregado de partículas lisas y redondeadas.

De la granulometría de los agregados, siendo más trabajable los hormigones que

contienen mayor cantidad en arena.

2.3.2. Consistencia

Se denomina como consistencia a la mayor o menor facilidad que presenta un hormigón

fresco para deformarse bajo la acción de su propio peso y que en términos generales

depende del grado de fluidez de éste.

Uno de los ensayos más utilizados y que trata de medir la consistencia del hormigón

fresco, es el ensayo de asentamiento, según la norma NTE INEN 1578. Este ensayo se lo

realiza por medio del cono de ABRAMS; es decir, un molde metálico troncocónico de

20 cm de base, 10 cm de diámetro superior y 30 cm de altura.

La disminución de altura, de la masa fresca del hormigón una vez desmoldada, y medida

al centro nos determina el asentamiento en centímetros.

11

PORTUGAL BARRIGA PABLO., Tecnología del Concreto de Alto Desempeño, Capitulo 4, Pág.

190

21

Figura Nº 2.1 Cono de Abrams

La consistencia puede estar definida por tipos o por asentamiento.

Si se ha definido por tipo de medida tiene que estar dentro del intervalo siguiente:

Tabla Nº 2.5. Tipo de Consistencia.

Tipo de consistencia Tolerancia en (cm) Intervalo resultante

Seca 0 0 – 2

Plástica ±1 2 – 6

Blanda ±1

6 – 10

Fluida ±2

10 – 17

Fuente: AP- 019. Consistencia del Hormigón. Método del Cono de Abrams. Hormigón Fresco

2.3.3. Homogeneidad.

Es la cualidad por la cual los diferentes componentes del hormigón aparecen

regularmente distribuidos en toda la masa, de manera tal que dos muestras tomadas de

distintos lugares de la misma resulten prácticamente iguales. La homogeneidad se

consigue con un buen amasado y, para mantenerse, requiere un transporte cuidadoso y

una colocación adecuada.

22

La homogeneidad puede perderse por:

Segregación que es la separación de los gruesos por una parte y los finos por

otra.

Decantación que es cuando los granos gruesos caen al fondo y el mortero

queda en la superficie, cuando la mezcla es muy líquida.

Ambos fenómenos aumentan con el contenido de agua, con el tamaño máximo

del árido, con las vibraciones o sacudidas durante el transporte y con la puesta en obra en

caída libre.12

2.3.4. Segregación.

Es la separación de los constituyentes de una mezcla heterogénea de hormigón,

de modo que su masa deja de ser uniforme.

Las mezclas propensas a la segregación son las poco dóciles o ásperas, las

extremadamente fluidas o secas, o aquellas que tienen gran cantidad de arena. Se

pueden producir también segregación en un hormigón que, a pesar de ser muy dócil,

haya sido maltratado o sometido a operaciones inadecuadas.13

Una forma de segregación en el hormigón fresco es lo que se conoce como Sangrado

o Exudación, que consiste en el afloramiento de del agua libre hacia la superficie,

arrastrando partículas inertes de cemento que se depositan en la superficie del

hormigón y que a la vez dejan vías de filtración dando paso a la humedad,

convirtiendo al hormigón en permeable.

2.3.5. Densidad.

Es la relación entre la masa del hormigón fresco y el volumen ocupado. Puede

medirse con el hormigón compactado o sin compactar. La densidad del hormigón fresco

compactado, es una medida del grado de eficacia del método de compactación empleado.

Se mide en kg/m3.14

12

JIMÉNEZ Montoya Pedro, GARCÍA Álvaro, MORÁN Francisco , Hormigón Armado, 14ª edición,

editorial Gustavo Gili , Pág. 77 13

http://www.ingeniero-de-caminos.com/2010/04/segregacion-del-hormigon.html 14

http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/6203/mod_resource/content/1/Hormigon_02._Tipos_y_propied

ades.pdf

23


ENDURECIDO

El carácter de hormigón endurecido lo adquiere el hormigón a partir del final de

fraguado.

El hormigón endurecido se compone del árido, la pasta de cemento

endurecido (que incluye el agua que ha reaccionado con los compuestos del

cemento) y las red de poros abiertos o cerrados resultado de la evaporación del agua

sobrante, el aire ocluido (natural o provocado por un aditivo). 15

Dentro de las principales propiedades del hormigón endurecido podemos citar.

Resistencia a la compresión.

Resistencia a la tracción.

Permeabilidad

Durabilidad.

2.4.1. Resistencia a la compresión

Es la característica mecánica principal del concreto. Se define como la capacidad

para soportar una carga por unidad de área, y se expresa en términos de esfuerzo,

generalmente en kg/cm2.

La resistencia del concreto es considerada la propiedad más importante de este

material, para los hormigones la resistencia a la compresión es tan importante como

la durabilidad del concreto

La resistencia del concreto depende principalmente de la resistencia e interacción de

sus fases constituyentes:

La resistencia de la pasta hidratada y endurecida (matriz).

La resistencia de las partículas del agregado.

La resistencia de la interfase matriz-agregado.

2.4.2. Resistencia a la tracción

El hormigón es un material frágil, por lo que posee baja resistencia a la tracción,

siendo aproximadamente del 10 – 15% de la resistencia a la compresión.

15

http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/6203/mod_resource/content/1/Hormigon_02._Tipos_y_propied

ades.pdf

24

La resistencia a la tracción de los concretos de alto desempeño con características de

alta resistencia, se pueden determinar por la prueba de flexión o la prueba de

compresión diametral. Los resultados de ambas indican que los factores que las

relacionan con la resistencia a la compresión tienden a incrementarse para altas

resistencias del concreto.

DEJAR ha estudiado la interrelación entre la resistencia a la tracción indirecta y la

resistencia a la compresión del concreto con resistencias superiores a 840 Kg/cm2,

como conclusión ha determinado que para bajas resistencias a la tracción indirecta

puede ser tan alta como el 15% de la resistencia en compresión, pero que en altas

resistencias puede reducirse al 5%.Adicionalmente ha encontrado que la resistencia a

la tensión indirecta fue cerca del 70% de la resistencia a la flexión.16

2.4.3. Permeabilidad

El hormigón es un material permeable, es decir que, al estar sometido a

presión de agua exteriormente, se produce escurrimiento a través de su masa.

Para lograr que un hormigón tenga un mayor grado de impermeabilidad se toma en

cuenta lo siguiente:

a) Utilizar la relación agua/cemento más baja posible, compatible con la

obtención de una trabajabilidad adecuada para el uso en obra del hormigón.

b) Utilizar la dosis de cemento más baja posible, compatible con la resistencia

y otras condiciones que establezcan las especificaciones del proyecto.

c) Emplear un contenido apropiado de granos finos, incluido los aportados por

el cemento, para lograr un buen relleno del esqueleto de áridos del

hormigón. La cantidad ideal de granos finos puede establecerse a partir de

los métodos de dosificación granulométricos.

Los hormigones de alta resistencia debido a la baja relación agua/ cemento y

a la adición de microsílice, se los puede clasificar con una elevada impermeabilidad,

debido a que por la microsílice son mucho menos porosos y por lo tanto menos,

permeables que el hormigón tradicional.17

16

PORTUGAL BARRIGA PABLO., Tecnología del Concreto de Alto Desempeño, Capitulo 5, Pág.

223 17

http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/propT7.htm

25

2.4.4. Durabilidad

La durabilidad del hormigón, es la capacidad de comportarse

satisfactoriamente frente a las acciones físicas y químicas a lo largo de la vida útil de

la estructura, protegiendo también las armaduras y elementos metálicos embebidos

en su interior.

Por tanto no solo hay que considerar los efectos provocados por las cargas y

solicitaciones, sino también las condiciones físicas y químicas a las que se expone.

Por ello se considera el tipo de ambiente en que se va a encontrar la estructura y que

puede afectar a la corrosión de las armaduras, ambientes químicos agresivos.

Para garantizar la durabilidad del hormigón y la protección de las armaduras

frente a la corrosión es importante realizar un hormigón con una permeabilidad

reducida, realizando una mezcla con una relación agua/cemento baja, una

compactación idónea, un peso en cemento adecuado y la hidratación suficiente de

éste añadiendo agua de curado para completarlo. De esta forma se consigue que haya

los menos poros posibles y una red capilar interna poco comunicada y así se reducen

los ataques al hormigón.18

2.5. COMPORTAMIENTO ELÁSTICO E INELÁSTICO

El concreto no es un material eminentemente elástico, esto se puede observar

fácilmente si se somete a un espécimen a esfuerzos de compresión crecientes hasta

llevarlo a la falla, si para cada nivel de esfuerzo se registra la deformación unitaria

del material, se podría dibujar la curva que relaciona estos parámetro.

Figura Nº 2.2 Curva Esfuerzo - Deformación

18

http://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n#Durabilidad

26

“Los hormigones de menor resistencia suelen mostrar una mayor capacidad de

deformación que los hormigones con más resistencia”. (ROMO, 2008)

Para los hormigones de alta resistencia, las gráficas Esfuerzo vs.

Deformación bajo compresión uniaxial de los concretos presentan en la rama

ascendente de la curva esfuerzo vs. deformación un tramo en el que la deformación

en el máximo esfuerzo es más lineal y alta, y donde los esfuerzos son proporcionales

a las deformaciones, haciéndose cada vez mayores a medida que el nivel de esfuerzo

máximo es más grande.19

2.6. DEFORMACIÓN

El hormigón como todo cuerpo sólido, se deforma al cargarse, y esta

deformación depende de la magnitud de la carga y del tiempo que esta dure.

La deformación se clasifican en cuatro tipos: deformación elástica,

deformaciones laterales, deformaciones plásticas, y deformaciones por contracción.

Deformación elástica.

El término deformaciones elásticas es un poco ambiguo, puesto que la curva

esfuerzo-deformación para el concreto no es una línea recta aun a niveles normales

de esfuerzo, ni son enteramente recuperables las deformaciones. Pero, eliminando las

deformaciones plásticas de esta consideración, la porción inferior de la curva

esfuerzo-deformación instantánea, que es relativamente recta, puede llamarse

convencionalmente elástica.

Deformaciones laterales.

Cuando al concreto se le comprime en una dirección, al igual que ocurre con

otros materiales, éste se expande en la dirección transversal a la del esfuerzo

aplicado. La relación entre la deformación transversal y la longitudinal se conoce

como relación de Poisson.

Deformaciones plásticas.

La plasticidad en el concreto, es definida como deformación dependiente del

tiempo que resulta de la presencia de un esfuerzo.

19

RIVVA Enrique. Concreto de alta resistencia. 1er Edición. Fondo editorial ICG. Pág. 38

27

Así definimos al flujo plástico, como la propiedad de muchos materiales

mediante la cual ellos continúan deformándose, a través de lapsos considerables de

tiempo bajo un estado constante de esfuerzo o carga.20

Deformaciones por contracción o retracción

La deformación por contracción, es el acortamiento del concreto

(descargado) que tiene lugar durante el fraguado. El concreto se contrae cuando

pierde humedad por evaporación. Las deformaciones que surgen por retracción no

intervienen en el estado de esfuerzos aplicados al concreto.

Este fenómeno se puede observar fácilmente cuando un concreto seco tiene

grietas en su superficie.

La retracción puede ser en gran medida un fenómeno reversible, si se utilizan

métodos de curado adecuados, por ejemplo, la saturación después de la contracción

que dilatará casi a su volumen original a la estructura. Se pueden usar así mismo,

aditivos químicos que crean capas impermeables que evitan las pérdidas de

humedad.

La retracción es en cierto modo proporcional a la cantidad de agua empleada

en la mezcla. Y generalmente un concreto con elevada fluencia, posee también

elevada retracción. De forma similar a la fluencia, la retracción ocurre de forma

acelerada en la primera edad del concreto, reduciéndose con el tiempo. Afecta de

forma significativa la humedad relativa del ambiente y la edad de los agregados así

como sus compuestos minerales.21

20

http://www.construaprende.com/docs/tesis/293-concreto-presforzado?start=14 21

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA Guía Teórica y Práctica del Curso de

Concreto Presforzado. Ricardo Villatoro De La Rosa, Febrero de 2005. “p” Documento Descargado

de: http://www.scribd.com/doc/52813861/08-6001

28

CAPÍTULO III

3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES PÉTREOS PARA

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA

3.1. SELECCIÓN DE MATERIALES

Con la finalidad de seleccionar agregados que cumplan características especiales

para fabricar hormigones de alta resistencia, se visitó la cantera de la empresa

“Construarenas Cía. Ltda.”, la cual proporcionan agregados provenientes de la

explotación y trituración de roca procedente de la zona no poblada de Pifo.

3.1.1. Ubicación, características de la zona y explotación de los agregados del

sector de Pifo

La Cantera se encuentra localizada en la Provincia de Pichincha, parroquia Pifo, al

Sur – Este de la ciudad de Quito, próxima a la comunidad de Pifo a una cota

aproximada de 2830 msnm. Su ingreso es en el Km 2 de la Vía Pifo – Pintag del

sector Palugo.

Fotografía Nº 3.1 Localización de la cantera Construarenas Cía. Ltda.

Fuente. Google Earth

29

Fotografía Nº 3.2 Localización de la cantera Construarenas Cía. Ltda.

Fuente. Google Earth.

Fotografía Nº 3.3 Construarenas Cía. Ltda.

Fuente. Autor.

La formación existente en la cantera es denominada en geología como

Volcánicos Guambi; existen dos coladas de Andesitas contemporáneas a la

deposición de parte de la Cangagua. Los rasgos de flujo son muy evidentes en las

fotografías aéreas, y el terreno irregular de las lavas sobre el terreno plano, donde la

Cangagua está sobre los sedimentos Chichi.22

El material pétreo que se extrae en la cantera, en su gran mayoría, es roca Andesita,

sedimentarias y Andesitas meteorizadas.

22

RECALDE CHILUIZA, E. L. (2007). Metodología de Planificación Minera a Corto Plazo y Diseño

Minero a mediano Plazo en la Cantera Pifo. Escuela Superior Politécnica del Litoral. Guayaquil.

30

3.2. ESTUDIO DE LA PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LOS

AGREGADOS DEL SECTOR DE PIFO

Los agregados son uno de los principales componentes del hormigón, motivo por el

cual es importante el estudio de las propiedades físicas y mecánicas de los

agregados.

Para el estudio de las propiedades físicas y mecánicas de los agregados del sector de

Pifo, se detallan cada uno de los ensayos realizados en laboratorio, las cuales están

guiados en base a la norma Ecuatoriana (NTE INEN).

Ensayo Norma

Abrasión agregado grueso NTE INEN 860 (ASTM C-131)

Colorimetría NTE INEN 855 (ASTM C-40)

Densidad real (Peso específico) NTE INEN 856 Y 857 (ASTM C-128 Y C-127)

Capacidad de absorción NTE INEN 856 Y 857 (ASTM C-128 Y C-127)

Contenido de humedad NTE INEN 862 (ASTM C-566)

Densidad aparente suelta y

compactada

NTE INEN 858 (ASTM C-29)

Granulometría NTE INEN 696 (ASTM C-136, C-33, C-125)

3.2.1. Ensayos de abrasión

La resistencia a la abrasión, desgaste, o dureza de un agregado, es una

propiedad que depende principalmente de las características de la roca madre. Este

factor cobra importancia cuando las partículas van a estar sometidas a un roce

continuo como es el caso de pisos y pavimentos, para lo cual los agregados que se

utilizan deben estar duros.

La resistencia a la abrasión se usa generalmente como un índice de calidad

de los agregados, ya que proporciona cierta indicación de la capacidad de éstos

para producir concretos resistentes.23

La prueba consiste en hacer golpear una muestra de material con una carga

abrasiva dentro de un tambor metálico (giratorio), a una determinada velocidad. Dicho

tambor se lo conoce como máquina de Los Ángeles. La evaluación de la resistencia a la

23

http://es.scribd.com/doc/179012634/Ensayo-de-Abrasion-Del-Agregado-Grueso

31

abrasión se realiza a partir del incremento en material fino que se produce por el efecto

de golpe con la carga abrasiva dentro del tambor cilíndrico.24

El procedimiento para determinar el desgaste por abrasión del árido grueso, de partículas

menores a 37,5mm mediante el uso de la máquina de los ángeles, se detalla en la norma

NTE INEN 860 (ASTM C-131).

TABLA DE RESULTADOS – ENSAYO DE ABRASIÓN

24GARZÓN, M., “Seminario de Graduación, Anexos: Ensayos para la investigación”, Universidad

Central del Ecuador, p. 8, Quito, (2010)

32



ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

ENSAYO DE RESISTENCIA A LA ABRASIÓN

NORMA: NTE INEN 860:2011 (ASTM-C131) Ensayo No: 1 de 4

ORIGEN: PIFO

FECHA: 13/05/2013

Tipo de Graduación de la muestra: "A"

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD

Masa Inicial g 5000,00

Retenido en el tamiz No. 12 después de 100 revoluciones g 4665,00

Pérdida después de 100 revoluciones g 335,00

Pérdida después de 100 revoluciones % 6,70




COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD - 0,25

Ensayo No: 2 de 4

FECHA: 15/05/2013











33






ORIGEN: PIFO

FECHA: 16/05/2013











Ensayo No: 4 de 4

FECHA: 17/05/2013











34






ORIGEN: PIFO

FECHA: 29/05/2013

Tipo de Graduación de la muestra: "B"










ENSAYO

No: 2 de 2

FECHA: 29/05/2013

Tipo de Graduación de la muestra: "B"










35

3.2.2. Ensayos de colorimetría

En todos los agregados se pueden encontrar algunas sustancias como son las materias

orgánicas, las cuales si se encuentran en grandes cantidades afectan o dañan algunas

propiedades del hormigón como lo son, tiempo de fraguado, resistencia y

durabilidad. Por esta razón la importancia de detectar éste tipo de materia, saber

cómo actúa y hasta que cantidad se puede tolerar.

Para el agregado fino, el procedimiento del ensayo, consiste en colocar en el interior

de una botella de vidrio transparente, equipado con tapones no solubles un volumen

determinado de arena, añadiendo una solución de hidróxido de sodio al 3% en un

volumen mayor que el de la arena. Se la agita y luego de 24 horas que haya

permanecido en reposo se puede saber el contenido orgánico por medio de un patrón

colorimétrico estándar que se muestra a continuación:

Figura Nº 3.1 Patrón colorimétrico.

El procedimiento para determinar el contenido de materia orgánica, se describe en

la norma NTE INEN 855 (ASTM C-40).

TABLA DE RESULTADOS – ENSAYO DE COLORIMETRÍA

36




ENSAYO DE COLORIMETRÍA


ORIGEN: PIFO

FECHA: 27/05/2013

Luego de 24 horas de realizado el ensayo de colorimetría en la arena procedente de

la mina de Pifo, se procede a verificar el color de la misma de acuerdo a la siguiente

tabla descriptiva:

Tabla de descripción colorimétrica de la arena

COLOR PROPIEDADES

Blanco claro a transparente Arena de muy buena calidad por no contener materia

orgánica, limos o arcillas

Amarillo pálido Arena con poca presencia de materia orgánica, limos o

arcillas. Se considera de buena calidad

Amarillo encendido Contiene materia orgánica en altas cantidades. Puede

usarse en hormigones de baja resistencia

Café Contiene materia orgánica en concentraciones muy

elevadas. Se considera de mala calidad

Café Chocolate Arena de muy mala calidad. Existe demasiada materia

orgánica, limos o arcillas. No se usa.

Al revisar se verificó que la arena presenta un blanco claro a transparente, que

según el cuadro descriptivo, esta arena es de muy buena calidad ya que no presenta

material orgánico.

Observaciones:

Color blanco claro a transparente.

37

3.2.3. Densidad real (Peso Específico)

Dentro de las propiedades físicas de los agregados, que dependen

directamente de las propiedades de la roca original de donde provienen, se encuentra

la densidad, la misma que está definida como la relación entre el peso y el volumen

de una masa determinada.

Este factor es importante para el diseño de mezclas, porque con él se

determina la cantidad de agregado requerido para un volumen unitario de hormigón,

debido a que los poros interiores de las partículas de los agregados van a ocupar un

volumen dentro de la masa del hormigón, debido a que el agua se aloja dentro de los

poros saturables.25

Los ensayos para determinar la densidad de los agregados, estarán basados en la

norma NTE INEN 856:2010 (ASTM – C128) para el agregado fino, y NTE INEN

857:2010 (ASTM - C127) para el agregado grueso.

TABLA DE RESULTADOS – DENSIDAD REAL DE LOS AGREGADOS

25

http://www.construaprende.com/docs/lab/335-practica-densidad-absorcion-agregados

38




ENSAYO DE DENSIDAD REAL DE LOS AGREGADOS

NORMA: NTE INEN 856 Y 857 (ASTM-C127 Y 128) Ensayo No: 1 de 3

ORIGEN: PIFO

FECHA: 28/05/2013

AGREGADO GRUESO

Masa del recipiente + ripio en SSS 2129,5 g

Masa del recipiente 129,5 g

Masa del ripio en SSS 2000,0 g

Masa de canastilla sumergida en agua 1640,0 g

Masa de canastilla + ripio, sumergido en agua 2816,0 g

Masa de ripio en agua 1176,0 g

Volumen desalojado 824,0 cm3

Peso Específico 2,43 g/cm3

FECHA: 06/06/2013

AGREGADO FINO

Masa del Picnómetro + arena SSS 471,8 g

Masa del picnómetro vacío 172,1 g

Masa de arena en SSS 299,7 g

Masa del picnómetro calibrado 671,6 g

Masa de picnómetro + arena SSS + agua 851,9 g



39






ORIGEN: PIFO

FECHA: 28/05/2013

AGREGADO GRUESO





Masa de canastilla + ripio, sumergido en agua 2830 g




FECHA: 06/06/2013

AGREGADO FINO








40






ORIGEN: PIFO

FECHA: 28/05/2013

AGREGADO GRUESO





Masa de canastilla + ripio, sumergido en agua 2829 g




FECHA: 06/06/2013

AGREGADO FINO








41

3.2.4. Capacidad de absorción

Es el incremento en la masa del agregado debido al agua contenida en los

poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las

partículas, expresado como un porcentaje de la masa seca. El agregado se considera

como “seco” cuando se ha mantenido a una temperatura de 110 ± 5ºC por 24 horas a

fin de remover toda el agua no combinada.26

Este factor es importante para el diseño de mezcla, debido a que podemos determinar

la cantidad de agua a utilizar para un volumen unitario de hormigón.

Este ensayo se lo realizara basándose en la norma NTE INEN 856 y 857 para el

agregado fino y agregado grueso respectivamente.

TABLA DE RESULTADOS – ENSAYO DE CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE

LOS AGREGADOS

26

http://www.buenastareas.com/ensayos/Densidad-y-Absorci%C3%B3n-De-Los-Agregados/2069755.

html

42




CAPACIDAD DE ABSORCIÓN


ORIGEN: PIFO

FECHA: 06/06/2013

AGREGADO GRUESO

Masa del ripio en SSS + recipiente 2192,00 g

Masa del ripio seco + recipiente 2141,90 g


Masa del agua 50,10 g

Masa del ripio seco 1949,90 g

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN 2,57 %

AGREGADO FINO

Masa de la arena en SSS + recipiente 1498,40 g

Masa de la arena seca + recipiente 1456,70 g



Masa de la arena seca 1265,10 g


43






ORIGEN: PIFO

FECHA: 06/06/2013

AGREGADO GRUESO







AGREGADO FINO







44






ORIGEN: PIFO

FECHA: 06/06/2013

AGREGADO GRUESO







AGREGADO FINO







45

3.2.5. Contenido de humedad

Es la cantidad total de agua que contiene el agregado en un momento dado.

Cuando dicha cantidad se exprese como porcentaje de la muestra seca (en estufa), se

denomina porcentaje de humedad, pudiendo ser mayor o menor que el porcentaje de

absorción. Los agregados generalmente se los encuentran húmedos, y varían con el

estado del tiempo, razón por la cual se debe determinar frecuentemente el contenido

de humedad, para luego corregir las proporciones de una mezcla.

Las partículas de agregado pueden pasar por cuatro estados:

Totalmente seco: Se logra mediante un secado al horno a 110ºC hasta que

los agregados tengan un peso constante.

Parcialmente seco: Se logra mediante exposición al aire libre.

Saturado y Superficialmente seco (SSS): Es un estado límite en el que los

agregados tienen todos los poros llenos de agua pero superficialmente se

encuentran secos. Este estado solo se logra en laboratorio.

Totalmente húmedo: Todos los agregados están llenos de agua y además

existe agua libre superficial.

El agregado fino retiene mayor cantidad de agua que los agregados gruesos.27

El ensayo se realiza tomando en cuenta lo especificado en la norma NTE INEN

862:2011 (ASTM C – 566).

TABLA DE RESULTADOS – ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD DE

LOS AGREGADOS

27

http://es.slideshare.net/dens15tas/estudio-tecnologico-de-los-agregados-fino-y-grueso

46




ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD


ORIGEN: PIFO

FECHA: 25/06/2013

RIPIO

Nº

M

Recipiente

+ Ripio

Húmedo

(g)

M

Recipiente

+ Ripio

Seco (g)

Masa del

Recipiente

(g)

Masa de

Agua (g)

Masa de

Ripio

Seco (g)

Porcentaje

de

Humedad

(%)

1 2053,0 2049,5 242,5 3,5 1807,0 0,19

2 2833,0 2828,9 291,5 4,1 2537,4 0,16

3 2626,0 2618,0 236,3 8,0 2381,7 0,34

Promedio = 0,23

ARENA

Nº

M

Recipiente

+ Arena

Húmeda

(g)

M

Recipiente

+ Arena

Seca (g)

Masa del

Recipiente

(g)

Masa de

Agua (g)

Masa de

Arena

Seca (g)

Porcentaje

de

Humedad

(%)

1 3810,0 3804,0 238,5 6,0 3565,5 0,17

2 3206,0 3197,7 292,9 8,3 2904,8 0,29

3 3960,0 3947,9 292,3 12,1 3655,6 0,33

Promedio = 0,26

47






ORIGEN: PIFO

FECHA: 03/09/2013

RIPIO

Nº

M

Recipiente

+ Ripio

Húmedo

(g)

M

Recipiente

+ Ripio

Seco (g)

Masa del

Recipiente

(g)

Masa de

Agua (g)

Masa de

Ripio

Seco (g)

Porcentaje

de

Humedad

(%)

1 868,2 867,9 132,5 0,3 735,4 0,04

2 837,3 837,0 134,1 0,3 702,9 0,04

3 955,6 955,2 131,2 0,4 824,0 0,05

Promedio = 0,04

ARENA

Nº

M

Recipiente

+ Arena

Húmeda

(g)

M

Recipiente

+ Arena

Seca (g)

Masa del

Recipiente

(g)

Masa de

Agua (g)

Masa de

Arena

Seca (g)

Porcentaje

de

Humedad

(%)

1 566,9 566,6 128,5 0,3 438,1 0,07

2 561,3 561,1 134,1 0,2 427,0 0,05

3 660,0 659,7 133,6 0,3 526,1 0,06

Promedio = 0,06

48





NORMA: NTE INEN 862:2011 (ASTM-C566) ENSAYO No: 3 de 3

ORIGEN: PIFO

FECHA: 01/11/2013

RIPIO

Nº

M

Recipiente

+ Ripio

Húmedo

(g)

M

Recipiente

+ Ripio

Seco (g)

Masa del

Recipiente

(g)

Masa de

Agua (g)

Masa de

Ripio

Seco (g)

Porcentaje

de

Humedad

(%)

1 1164,3 1163,1 290,4 1,2 872,7 0,14

2 1120,7 1119,6 235,7 1,1 883,9 0,12

3 1386,2 1385,0 291,8 1,2 1093,2 0,11

Promedio = 0,12

ARENA

Nº

M

Recipiente

+ Arena

Húmeda

(g)

M

Recipiente

+ Arena

Seca (g)

Masa del

Recipiente

(g)

Masa de

Agua (g)

Masa de

Arena

Seca (g)

Porcentaje

de

Humedad

(%)

1 1445,3 1444,4 294,2 0,9 1150,2 0,08

2 2091,8 2090,6 286,4 1,2 1804,2 0,07

3 1930,2 1929,3 292,7 0,9 1636,6 0,05

Promedio = 0,07

49

3.2.6. Densidad aparente suelta y compacta

Las determinaciones de las masas unitarias suelta y compactada de los

agregados, son de vital importancia, porque permite conocer el comportamiento de

estos a la hora de usarlos en el hormigón, debido a que estos poseen volúmenes de

vacíos y en relación con la masa unitaria suelta y la masa unitaria compactada se

logra saber cuánto más material se requiere para llenar los espacios vacíos, puesto

que en la masa unitaria suelta predominan los vacíos entre las partículas.28

La masa unitaria, también conocida como peso volumétrico, está definido

como la relación existente entre el peso de una muestra de agregado compuesta de

varias partículas y el volumen que ocupan esas partículas agrupadas dentro de un

recipiente de volumen conocido; de tal manera que al colocar el agregado dentro del

recipiente se tendrá un acomodamiento de las partículas en que el menor volumen de

espacios entre partícula y partícula se logra cuando se coloca la mayor cantidad

posible de piedras, lo cual depende, del tamaño, la granulometría, la forma y la

textura del agregado.

La importancia de realizar este trabajo de masa unitaria de los agregados

como la arena y la grava, radica en que estos dependerán de las propiedades de los

diferentes tipos de concretos, mayor estabilidad volumétrica y resistencia. En

consecuencia, este indica de manera general la calidad de éste y su aptitud para ser

utilizado en la fabricación del concreto29

El ensayo se realiza según la norma NTE INEN 858:2010 (ASTM C – 29).

TABLA DE RESULTADOS – ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y

COMPACTADA DE LOS AGREGADOS

28

https://vagosdeunisucre.files.wordpress.com/2012/12/informe-de-masa-unitaria-y-compacta-de-los-

agregados.pdf 29

http://es.scribd.com/doc/151529509/Masa-Unitaria-de-Los-Agregados#scribd

50




ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA


ORIGEN: PIFO

FECHA: 28/05/2013

AGREGADO GRUESO

MASA DEL RECIPIENTE VACIO VOLUMEN DEL RECIPIENTE

No VALOR UNIDAD No VALOR UNIDAD

1 1991,00 g 1 2930,00 cm3

MASA DEL RIPIO SUELTO +

RECIPIENTE

MASA DEL RIPIO COMPACTADO +

RECIPIENTE


1 5699 g 1 6160 g

2 5615 g 2 6053 g

3 5617 g 3 6161 g

PROMEDIO 5643,7 g PROMEDIO 6124,7 g

d. ap. Suelta 1,25 g/cm3

d. ap. Comp. 1,41 g/cm3

del ripio

del ripio

FECHA: 03/06/2013

AGREGADO FINO



1 1983,00 g 1 2924,00 cm3


RECIPIENTE


RECIPIENTE


1 6386 g 1 6720 g

2 6398 g 2 6700 g

3 6434 g 3 6660 g


d. ap. Suelta 1,51 g/cm3 d. ap. Comp. 1,61 g/cm

3

de la arena

de la arena

51






ORIGEN: PIFO

FECHA: 28/05/2013

AGREGADO GRUESO



1 1991,00 g 1 2930,00 cm3


RECIPIENTE


RECIPIENTE


1 5828 g 1 6067 g

2 5798 g 2 6100 g

3 5737 g 3 6003 g



3

del ripio

del ripio

FECHA: 03/06/2013

AGREGADO FINO



1 1983,00 g 1 2924,00 cm3


RECIPIENTE


RECIPIENTE


1 6444 g 1 6734 g

2 6399 g 2 6776 g

3 6416 g 3 6650 g



3

de la arena

de la arena

52






ORIGEN: PIFO

FECHA: 28/05/2013

AGREGADO GRUESO



1 1991,00 g 1 2930,00 cm3


RECIPIENTE


RECIPIENTE


1 5860 g 1 5956 g

2 5813 g 2 6107 g

3 5846 g 3 6032 g



3

del ripio

del ripio

FECHA: 03/06/2013

AGREGADO FINO



1 1983,00 g 1 2924,00 cm3


RECIPIENTE


RECIPIENTE


1 6390 g 1 6700 g

2 6356 g 2 6631 g

3 6374 g 3 6655 g



3

de la arena

de la arena

53

3.2.7. Granulometrías

Los ensayos de granulometría de los agregados, son sumamente importantes para el

diseño de hormigones, debido a su relevante influencia en la resistencia del mismo.

La granulometría de los agregados se define como la distribución del tamaño

de sus partículas. Esta granulometría se determina haciendo pasar una muestra

representativa de agregados por una serie de tamices ordenados, por abertura, de

mayor a menor.

Los resultados de un análisis granulométrico, también se pueden representar

en forma gráfica y en tal caso se llaman curvas granulométricas. Estas gráficas se

representan por medio de dos ejes perpendiculares entre sí, horizontal y vertical, en

donde las ordenadas representan el porcentaje que pasa y en el eje de las abscisas la

abertura del tamiz cuya escala puede ser aritmética y logarítmica. Las curvas

granulométricas permiten visualizar mejor la distribución de tamaño dentro de una

masa de agregados y permite además conocer que tan grueso o fino es.30

El ensayo se realiza de acuerdo a lo especificado en la norma NTE INEN 696:2011

(ASTM C – 136)

TABLA DE RESULTADOS – ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE LOS

AGREGADOS

30

http://www.academia.edu/7004854/74912909-Informe-de-Granulometria-de-Agregados

54




ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO


ORIGEN: PIFO

FECHA: 28/05/2013

Masa inicial de la muestra = 2000,0 g

TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO % PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g)

ACUMULADO

(g)

-

3" 0,0 0,0 0,0000 100,00 -

1 1/2" 0,0 0,0 0,0000 100,00 -

1" 0,0 0,0 0,0000 100,00 100 - 100

3/4" 0,0 0,0 0,0000 100,00 90 - 100

1/2" 1095,3 1095,3 54,8747 45,13 -

3/8" 382,5 1477,8 74,0381 25,96 20 - 55

No. 4 333,4 1811,2 90,7415 9,26 0 - 10

No. 8 82,5 1893,7 94,8747 5,13 0 - 5

No. 16 31,2 1924,9 96,4379 3,56 -

BANDEJA 71,1 1996,0 100,0000 0,00 -

∑

MÓDULO DE FINURA = 6,56 T. N. M. = 3/4"

Observaciones: El tamaño nominal del material se encuentra entre 3/4’’ a Nº 4. Por

lo tanto los valores de los límites inferior y superior corresponden al número de

tamaño 67 según la norma NTE INEN 872

0102030405060708090

100

% P

ASA

TAMIZ

CURVA GRANULOMÉTRICA

Limite Especifico Inferior Limite Especifico Superior % Pasa

Nº 8 Nº 4 3/8" 3/4" 1"

TENDENCIA A GRUESOS

TENDENCIA A FINOS

55






ORIGEN: PIFO

FECHA: 28/05/2013


TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO % PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g)

ACUMULADO

(g)

3" 0,0 0,0 0,00 100,00 -

1 1/2" 0,0 0,0 0,00 100,00 -

1" 0,0 0,0 0,00 100,00 -

3/4" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 - 100

1/2" 1183,7 1183,7 59,38 40,62 90 - 100

3/8" 343,9 1527,6 76,63 23,37 -

No. 4 307,9 1835,5 92,07 7,93 20 - 55

No. 8 70,4 1905,9 95,61 4,39 0 - 10

No. 16 26,0 1931,9 96,91 3,09 0 - 5

BANDEJA 61,6 1993,5 100,00 0,00 -

∑





0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% P

ASA

TAMIZ



Nº 8 Nº 4 3/8" 3/4" 1"

TENDENCIA A GRUESOS

TENDENCIA A FINOS

56






ORIGEN: PIFO

FECHA: 28/05/2013


TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO % PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g)

ACUMULADO

(g)

3" 0,0 0,0 0,00 100,00 -

1 1/2" 0,0 0,0 0,00 100,00 -

1" 0,0 0,0 0,00 100,00 -

3/4" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 - 100

1/2" 1314,2 1314,2 65,94 34,06 90 - 100

3/8" 358,3 1672,5 83,91 16,09 -

No. 4 239,1 1911,6 95,91 4,09 20 - 55

No. 8 33,9 1945,5 97,61 2,39 0 - 10

No. 16 11,3 1956,8 98,18 1,82 0 - 5

BANDEJA 36,3 1993,1 100,00 0,00 -

∑





0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% P

ASA

TAMIZ



Nº 8 Nº 4 3/8" 3/4" 1"

TENDENCIA A GRUESOS

TENDENCIA A FINOS

57




ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO


ORIGEN: PIFO

FECHA: 31/05/2013


TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO % PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g)

ACUMULADO

(g)

3/8" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 - 100

No. 4 80,8 80,8 13,31 86,69 95 - 100

No. 8 117,3 198,1 32,64 67,36 80 - 100

No. 16 104,9 303,0 49,92 50,08 50 – 85

No. 30 90,8 393,8 64,88 35,12 25 – 60

No. 50 75,4 469,2 77,30 22,70 5 – 30

No. 100 63,4 532,6 87,74 12,26 0 – 10

No. 200 50,5 583,1 96,06 3,94 0 – 0

BANDEJA 23,9 607,0 100,00 0,00 -

∑

MÓDULO DE FINURA = 3,26

0102030405060708090

100

% P

ASA

TAMIZ



TENDENCIA A GRUESOS

TENDENCIA A FINOS

58






ORIGEN: PIFO

FECHA: 31/05/2013


TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO % PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g)

ACUMULADO

(g)

3/8" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 - 100

No. 4 82,6 82,6 13,36 86,64 95 - 100

No. 8 117,9 200,5 32,43 67,57 80 - 100

No. 16 110,4 310,9 50,28 49,72 50 – 85

No. 30 93,4 404,3 65,39 34,61 25 – 60

No. 50 76,1 480,4 77,70 22,30 5 – 30

No. 100 65,3 545,7 88,26 11,74 0 – 10

No. 200 45,6 591,3 95,63 4,37 0 – 0

BANDEJA 27,0 618,3 100,00 0,00 -

∑


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% P

ASA

TAMIZ



TENDENCIA A GRUESOS

TENDENCIA A FINOS

59






ORIGEN: PIFO

FECHA: 31/05/2013


TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO % PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g)

ACUMULADO

(g)

3/8" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 - 100

No. 4 58,3 58,3 9,58 90,42 95 - 100

No. 8 110,1 168,4 27,68 72,32 80 - 100

No. 16 107,3 275,7 45,32 54,68 50 – 85

No. 30 98,1 373,8 61,45 38,55 25 – 60

No. 50 78,3 452,1 74,32 25,68 5 – 30

No. 100 67,2 519,3 85,37 14,63 0 – 10

No. 200 46,4 565,7 93,00 7,00 0 – 0

BANDEJA 42,6 608,3 100,00 0,00 -

∑


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% P

ASA

TAMIZ



TENDENCIA A FINOS

TENDENCIA A GRUESOS

60






ORIGEN: PIFO

FECHA: 31/05/2013


TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO % PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g) ACUMULADO

(g)

3/8" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 - 100

No. 4 43,5 43,5 6,83 93,17 95 - 100

No. 8 130,6 174,1 27,33 72,67 80 - 100

No. 16 128,7 302,8 47,54 52,46 50 – 85

No. 30 115,6 418,4 65,68 34,32 25 – 60

No. 50 103,4 521,8 81,92 18,08 5 – 30

No. 100 82,7 604,5 94,90 5,10 0 – 10

No. 200 19,8 624,3 98,01 1,99 0 – 0

BANDEJA 12,7 637,0 100,00 0,00 -

∑


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% P

ASA

TAMIZ



TENDENCIA A FINOS

TENDENCIA A GRUESOS

61

CAPÍTULO IV

4. EL CEMENTO (INEN 490)

4.1. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL CEMENTO SELVA

ALEGRE

En esta investigación se utilizó el cemento Portland Puzolánico tipo IP denominado

Armaduro Especial Lafarge, el cual cumple con los requerimientos de la norma NTE

INEN 490:2011 (ASTM C-595).

4.1.1. Densidad del cemento

Depende del tipo de cemento, y oscila entre 2.90 gr/cm3 a 3.10 gr/cm

3.

Para determinar la densidad del cemento se puede realizar por dos métodos: el

método de Le-Chatelier y el método del picnómetro.

El ensayo para determinar la densidad del cemento se lo realizara basándose en la

norma NTE INEN 156:2009 (ASTM C-188).

TABLA DE RESULTADOS – ENSAYO DE DENSIDAD ABSOLUTA DEL

CEMENTO

62




DENSIDAD ABSOLUTA DEL CEMENTO


ORIGEN: ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE FECHA: 20/05/2013

MÉTODO DEL PICNÓMETRO


Masa del picnómetro + cemento 458,9 g

Masa del cemento 300,00 g

Masa del picnómetro + cemento + gasolina 749,30 g

Masa del picnómetro + 500 cm3. de gasolina 525,80 g

Volumen de gasolina 104,25 cm3

DENSIDAD DEL CEMENTO 2,88 g/cm3

MÉTODO DE LE-CHATELIER

Lectura inicial del frasco de lechatelier + gasolina 0,60 cm3

Masa del frasco + gasolina 322,6 g

Lectura final del frasco + cemento + gasolina 18,70 cm3

Masa final del frasco + cemento + gasolina 377,10 g


63





















64





















65

4.1.2. Sanidad del cemento

La sanidad del cemento, consiste en verificar que se producirán expansiones o

contracciones dañinas en el cemento endurecido, ya que estos efectos producirían la

destrucción del hormigón.

La no sanidad del cemento se atribuye a la presencia de cal libre en

cantidades excesivas. La cal libre con el tiempo desarrolla fuerzas expansivas que

afecta a la pasta endurecida. Como este fenómeno toma tiempo, en caso de que la cal

se encentre en cantidad excesiva, se realiza normalmente una prueba acelerada, que

consiste en someter barras de pasta de cemento a un curado en autoclave, en este

aparato se mantiene vapor de agua a presión, con lo que se acelera la hidratación y la

generación de productos sólidos, si las barras presentan expansiones mayores al

0.8%, se dice que el cemento no pasa la prueba de sanidad.31

4.1.3. Superficie especifica

Es una característica íntimamente ligada al valor hidráulico del cemento, ya

que influye decisivamente en la velocidad de las reacciones químicas que tienen

lugar durante su fraguado.

Al entrar en contacto con el agua, los granos de cemento se hidratan sólo en

una profundidad de 0.01 mm, por lo que, si dichos granos fuesen muy gruesos, su

rendimiento sería muy pequeño al quedar en su interior un núcleo prácticamente

inerte.

Si el cemento posee una finura excesiva, su retracción y calor de fraguado

son muy altos, el conglomerante resulta ser muy susceptible al envejecimiento, y

disminuye su resistencia a las aguas agresivas, por esta razón es que el cemento

portland debe ser finamente molido, pero no en exceso.32

Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTE INEN 489:1987 (ASTM C184).

TABLA DE RESULTADOS – ENSAYO DE FINURA DEL CEMENTO

31

http://www.elconstructorcivil.com/2011/01/sanidad-del-cemento.html?m=1 32

J. Montoya-“Hormigón Armado”, Catorceava Edición, p.12, (2002)

66




ENSAYO DE FINURA DEL CEMENTO POR TAMIZADO SECO

TEMA: HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO AGREGADOS

DEL SECTOR DE PIFO Y CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-

LAFARGE

NORMA: NTE INEN 489:1987

FECHA: 21/05/2013

(ASTM-C184)

ENSAYO 1 de 1

TIPO DE CEMENTO :

PORTLAND PUZOLÁNICO TIPO IP,

ARMADURO

PROCEDENCIA Planta Lafarge S.A.

FECHA DE FABRICACIÓN 16/05/2013

FECHA DE MUESTREO 21/05/2013

FECHA DE ENSAYO 21/05/2013 HORA : 10:00:00

CÁLCULOS

F = finura del cemento expresado como el porcentaje que pasa a través del tamiz de

75 µm (No. 200),

Rs = Residuo de la muestra, retenido en el tamiz de 75 µm (No. 200), en gramos.

m = masa de la muestra de ensayo, en gramos

Determinación de la finura del cemento; Resultados

Ensayo No Masa

Inicial (g)

Retenido Tamiz Nº

200 (g) Finura (%)

1 50 2,45 95,1

2 50 2,41 95,2

3 50 2,43 95,1

Finura Prom. 95,1

67

4.1.4. Consistencia normal

Es la cantidad de agua necesaria para que la pasta de cemento alcance una

fluidez óptima y una plasticidad ideal. Los valores típicos de la consistencia normal

están entre 23% y 33%. Se utiliza principalmente para determinar el tiempo de

fraguado, la estabilidad de volumen, el calor de hidratación y la resistencia mecánica.

Es un factor que no es índice de calidad del cemento. En el ensayo de

laboratorio se utiliza un aparato conocido con el nombre de Aparato de Vicat, dicho

aparato tiene la función de proporcionarnos, la penetración lograda por una de sus

agujas en cada una de las muestras utilizadas.33

La consistencia normal se determina mediante el procedimiento, según la norma

NTE INEN 157:2009 (ASTM C – 187).

TABLA DE RESULTADOS – ENSAYO DE CONSISTENCIANORMAL

33

http://es.scribd.com/doc/171250585/Metodo-de-ensayo-para-determinar-la-consistencia-normal-del-

cemento-hidraulico#scribd

68




DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA NORMAL.

MÉTODO DE VICAT.

TEMA: HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO

AGREGADOS DEL SECTOR DE PIFO Y CEMENTO ARMADURO

ESPECIAL-LAFARGE


FECHA: 22/05/2013

(ASTM-C187)

TIPO DE CEMENTO :

PORTLAND PUZOLÁNICO TIPO IP,

ARMADURO





TEMPERATURA LABORATORIO : 21 º C

TEMPERATURA DEL AGUA DE MEZCLADO : 20 º C

CÁLCULOS

FORMULA:

Determinación de la consistencia Normal; Resultados

Nº PESO (g) AGUA

(g) AGUA (%) PENETRACIÓN (mm)

1 650 172,3 26,5 10

2 650 175,5 27,0 11

3 650 175,5 27,0 11

𝐶 (%)=𝑚𝑎/𝑚𝑐 ×100

69

4.1.5. Resistencia Cúbica de los morteros de cemento

El ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTE INEN 488:2009, que

establece el método de ensayo para determinar la resistencia a la compresión de

morteros en cubos de 50 mm de arista.

Esta norma proporciona un medio para determinar la resistencia a la

compresión del cemento hidráulico y otros morteros, los resultados pueden ser

utilizados para determinar el cumplimiento con las especificaciones. Los resultados

obtenidos con este ensayo no deben ser utilizados para predecir resistencias en el

hormigón.34

TABLA DE RESULTADOS – ENSAYO DE RESISTENCIA CÚBICA DE

MORTEROS DE CEMENTO

34

NTE INEN 488:2009 Cemento Hidráulico. Determinación de la Resistencia a la Compresión de

Morteros en Cubos de 50 mm de Arista.

70




ENSAYO DEL CEMENTO HIDRÁULICO. DETERMINACIÓN DE LA

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE MORTEROS EN CUBOS DE 50

mm DE ARISTA



LAFARGE


FECHA: 10/06/2013

(ASTM-C109)

TIPO DE CEMENTO : PORTLAND PUZOLÁNICO TIPO IP, ARMADURO




FECHA DE ENSAYO 10/06/2013 HORA

: 8:00:00


ESPECIFICACIONES ENSAYO DE FLUJO EN CUBOS

CEMENTO 740 g DIÁMETRO 1 26,50%

ARENA NORMALIZADA 2035 g DIAMETRO 2 26,50%

AGUA 340.0 g DIAMETRO 3 27,00%

No Cubos 9 u DIAMETRO 4 26,50%

SUMATORIA 106,5% ACEPTABLE

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A LOS 3 DIAS

13 DE JUNIO DEL 2013

1 2 3 4 5 6 7 8

CUBO

DIMENSIONES DEL CUBO

PESO

CARGA

DE

FALLA

AREA

RESISTENCIA

A LA

COMPRESION LADO A LADO

B

LADO

C

mm mm mm g kg mm2

MPa

1 51 52 51 295 3540 2652 13,09

2 51 51 51 292 3501 2601 13,20

3 51 51 52 294 3470 2601 13,08

PROMEDIO 2618 13,12

71




ENSAYO DEL CEMENTO HIDRÁULICO. DETERMINACION DE LA


mm DE ARISTA


DEL SECTOR DE PIFO Y CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE


(ASTM-C109)


17 DE JUNIO DEL 2013

1 2 3 4 5 6 7 8

CUBO DIMENSIONES DEL CUBO

PESO

CARGA

DE

FALLA

AREA

RESISTENCIA

A LA

COMPRESION LADO A LADO B LADO C

mm mm mm g kg mm2 MPa

1 51 52 51 293 4785 2652 17,69

2 52 51 52 293 4824 2652 17,84

3 51 52 51 294 4576 2652 16,92

PROMEDIO 2652 17,48


8 DE JULIO DEL 2013

1 2 3 4 5 6 7 8

CUBO DIMENSIONES DEL CUBO

PESO

CARGA

DE

FALLA

AREA

RESISTENCIA

A LA

COMPRESION LADO A LADO B LADO C

mm mm mm g kg mm2 MPa

1 51 51 52 293 7546 2601 28,45

2 52 50 51 294 7856 2600 29,63

3 51 51 51 293 7543 2601 28,44

PROMEDIO 2601 28,84

72




ENSAYO DEL CEMENTO HIDRÁULICO. DETERMINACION DE LA


mm DE ARISTA



LAFARGE


(ASTM-C109)

EDAD RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN PROMEDIO REQUERIDA (f’cr)

DIAS RESULTADOS OBTENIDOS Requisitos de Resistencia NTE INEN

490:2011

MPa % Respecto a los 28

días MPa

% Respecto a los 28

días

3 13,12 52,50 13,00 52

7 17,48 69,94 20,00 80

28 28,84 115,36 25,00 100

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30

RE

SIS

TE

NC

IA A

LA

CO

MP

RE

SIÓ

N

(MP

a)

EDAD (días)

Curva Tiempo vs Resistencia

ARMADURO

INEN 490

73

4.1.6. Tiempo de fraguado del cemento

El tiempo de fraguado, es un periodo en el cual mediante reacciones químicas

del cemento y del agua conducen a un proceso, en el que a diferentes velocidades de

reacción, generan calor y dan origen a nuevos compuestos, éstos en la pasta de

cemento generan que endurezca y aglutine al agregado de la mezcla de hormigón, y

se ponga fuerte y denso, adquiriendo de este modo una cierta resistencia, este tiempo

es de suma importancia debido a que nos permite colocar y acabar el hormigón.

Para determinar el tiempo de fraguado hay que distinguir dos periodos:

Inicio de fraguado.- Es el tiempo transcurrido desde que se vierte el agua de

amasado hasta que la pasta pierde parcialmente la plasticidad.

Final del fraguado.- Es el tiempo transcurrido desde que empezó a amasar hasta

que adquiere una consistencia para resistir cierta presión normalizada.35

Este ensayo se realiza en base a lo especificado en la norma NTE INEN 158:2009

(ASTM C – 191).

TABLA DE RESULTADOS – ENSAYO DEL TIEMPO DE FRAGUADO DEL

CEMENTO

35

GABALEC María A, Tesis: Tiempo de Fraguado del Hormigón” p. 3 Argentina (2008).

74




ENSAYO DE TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO

NORMA: NTE INEN 158:2009 (ASTM-C191)

FECHA: 08/01/2014

ORIGEN: ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE

ENSAYO

CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE 1 2 3

Consistencia normal del cemento % 26,5 27 27

Penetración de la aguja de Vicat mm 10,0 11,0 11,0

Hora inicial del ensayo h : min 9:05:00 9:10:00 9:00:00

Hora inicial del fraguado del cemento h : min 11:20:00 11:30:00 11:25:00

Tiempo de fraguado inicial del cemento h : min 2:15:00 2:20:00 2:25:00

Hora final del fraguado del cemento h : min 14:10:00 14:20:00 14:15:00

Tiempo de fraguado final del cemento h : min 5:05:00 5:10:00 5:15:00

75

4.1.7. Contenido de aire

El contenido de aire es un parámetro altamente influyente en el conjunto de

propiedades del mortero.

El aire, en la cavidad de un mortero puede producirse por medio de efectos

mecánicos o por la incorporación en su masa de aditivos aireantes. En su relación

con la resistencia, a mayor cantidad de aire ocluido menor es la resistencia a

compresión del mortero obtenida.36

El ensayo para determinar el contenido de aire en morteros se basaran e lo

especificado en la norma NTE INEN 194:2009

TABLA DE RESULTADOS – ENSAYO DE CONTENIDO DE AIRE

36

http://www.construmatica.com/construpedia/Propiedades_de_los_Morteros_para_F%C3%A1bricas#

Contenido_en_aire

http://www.construmatica.com/construpedia/Compresi%C3%B3n

76




CEMENTO HIDRÁULICO. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE

AIRE EN MORTEROS



ESPECIAL-LAFARGE.

NORMA NTE-INEN 195:2009

(ASTM-C185)

TIPO DE CEMENTO : PORTLAND PUZOLÁNICO TIPO IP,

ARMADURO


FECHA DE ADQUISICIÓN 08/06/2013

FECHA DE REALIZACIÓN 13/06/2013




CEMENTO 350g DIÁMETRO 1 19,50%

ARENA NORMALIZADA 1400g DIÁMETRO 2 22,60%

AGUA 305g DIÁMETRO 3 20,00%

No Cubos 9 u DIÁMETRO 4 22,00%


En norma se debe producir un flujo 87 1/2% ± 7 1/2 %

CÁLCULOS

Masa del cilindro vacío: MC 696.1g

Masa del cilindro + mortero: MM 1526g

Masa del Mortero: W = MM- MC 829.9g

Relación A/C P 0,871

Dónde: W= masa para 400 cm3 de mortero

P= Valor del porcentaje de agua de mezclado, basado en

la masa de cemento utilizado

Contenido de aire, volumen (%) = 4,90 %

77





AIRE EN MORTEROS



ESPECIAL-LAFARGE


(ASTM-C185)


ARMADURO









AGUA 310 g DIÁMETRO 3 22,90%




CÁLCULOS

Masa del cilindro vacío: MC 696.1 g

Masa del cilindro + mortero: MM 1526.0 g

Masa del Mortero: W = MM- MC 829,9 g


Dónde: W= masa para 400 cm3 de mortero

P= Valor del porcentaje de agua de mezclado, basado en

la masa de cemento utilizado


78





AIRE EN MORTEROS



ESPECIAL-LAFARGE


(ASTM-C185)


ARMADURO




FECHA DE ENSAYO 20/06/2013 HORA

: 8:00:00





AGUA 315 g DIÁMETRO 3 21,90%




CÁLCULOS

Masa del cilindro vacío: MC 696.1 g

Masa del cilindro + mortero: MV 1524 g

Masa del Mortero: W = MM- MC 829,9 g


W= masa para 400 cm3de mortero

Dónde: P= Valor del porcentaje de agua de mezclado, basado en la

masa de cemento utilizado


79

CAPÍTULO V

5. DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA

5.1. ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA ESPECIFICADA DEL

HORMIGÓN (f'c = 62 MPa.)

Generalmente el diseñador de estructuras, fija en la memoria de cálculos y en los

planos una resistencia especificada 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.

El ingeniero usualmente da por hecho que el concreto colocado en la

estructura alcanzará la resistencia especificada, pero eso no ocurre siempre. Son

varios los factores (forma de preparación, cantidad de materiales utilizados, calidad

de los agregados, etc.) que afectan positiva o negativamente esta importante

propiedad del concreto. Por eso debemos realizar una verificación para estar

completamente seguros de su calidad.

La verificación del cumplimiento de los requisitos para “f´c”, se basará en los

resultados de probetas de concreto preparadas y ensayadas de acuerdo a las Normas.

Se considera como un ensayo de resistencia, al promedio de los resultados de dos

probetas cilíndricas preparadas de la misma muestra de concreto y ensayadas a los 28

días de moldeadas las probetas.

Esto quiere decir que la verificación de la resistencia a la compresión del

concreto se realiza mediante ensayos de probetas en laboratorios de estructuras, las

probetas son elaboradas previamente en obra de acuerdo a simples procedimientos

normalizados37

.

5.2. ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA REQUERIDA SEGÚN EL ACI 318-

08.

Según el código ACI 310 – 08, se determinar la resistencia requerida, previo a un

análisis de ciertos factores que se mencionan a continuación:

37

http://www.acerosarequipa.com/maestro-de-obra/boletin-construyendo/edicion_17/mucho-ojo-al-

reglamento-resistencia-a-la-compresion-del-concreto.html

80

5.2.1. Desviación estándar de la muestra

Cuando una planta de concreto tenga un registro adecuado de 30 ensayos

consecutivos con materiales y condiciones similares a las esperadas, la desviación

estándar de la muestra, SS, se calcula a partir de dichos resultados de acuerdo con la

formula siguiente:

*

+

⁄

Donde:

SS = Desviación estándar de la muestra, MPa.

xi = Ensayo individual de resistencia

= Promedio de n resultados de ensayos de resistencia.

n = Números de ensayos consecutivos de resistencia.

Cuando de emplean dos registros de ensayos para obtener 30 ensayos mínimos, la

desviación estándar de la muestra empleada debe ser el promedio estadístico de los

valores calculados de cada registro de ensayos, de acuerdo con la siguiente formula:

*

+

⁄

Donde:

Promedio estadístico de la desviación estándar cuando se emplean dos

registros de ensayos para calcular la desviación estándar de la muestra.

Desviación estándar de la muestra calculadas de dos registros de

ensayos 1 y 2 respectivamente.

Número de ensayos en cada registro de ensayos, respectivamente.

81

Cuando se dispone de menos de 30 ensayos, pero con un mínimo de 15, la desviación

estándar de la muestra se incrementa por factor indicado en la siguiente tabla:

Tabla Nº 5.1. Factor de modificación para la desviación estándar de la muestra

cuando se dispone de menos de 30 ensayos.

Número de ensayos *

Factor de modificación para

la desviación estándar de la

muestra ↑

Menos de 15 Emplee la tabla 5.3

15 1,16

20 1,08

25 1,03

30 o más 1,00

*Interpolar para un número de ensayos intermedios

↑ Desviación estándar de la muestra modificada Ss, para

usar en la determinación de la resistencia promedio

requerida f’cr.

Fuente: ACI 318-08

La desviación estándar de la muestra empleada en el cálculo de la resistencia

promedio requerida, debe ser obtenida para condiciones similares a las esperadas.

Este requisito es importante para obtener un concreto aceptable.

Se considera que el concreto de los ensayos usados para determinar la desviación

estándar de la muestra es “similar” al requerido, cuando se hace con los mismos tipos

de materiales en condiciones de control de calidad de materiales, métodos de

producción no más restrictivos que los del trabajo propuesto y cuando su resistencia

especificada no se debía más de 7 Mpa del valor de f’c.

82

5.2.2. Resistencia promedio requerida.

La resistencia promedio a la compresión requerida, f’cr, usado como base para la

dosificación del concreto se determinara según la tabla 5.2

Tabla Nº 5.2. Resistencia promedio a la compresión requerida cuando hay datos

disponibles para establecer una desviación estándar de la muestra.

Resistencia especificada a

la compresión, Mpa.

Resistencia promedio requerida a la

compresión, Mpa.

f’c ≤ 35

Use el mayor valor obtenido de las

ecuaciones (5-1) y (5-2)

f’cr = f’c + 1.34 Ss (5-1)

f’cr = f’c + 2.33 Ss – 3.5 (5-2)

f’c > 35

Use el mayor valor obtenido de las

ecuaciones (5-1) y (5-3)

f’cr = f’c + 1.34 Ss (5-1)

f’cr = 0.90f’c + 2.33 Ss (5-3)

Fuente: ACI 318-08

Una vez que se ha determinado la desviación estándar de la muestra, la resistencia

promedio a la compresión requerida, f’cr, debe ser mayor de las obtenidas con las

ecuaciones (5-1) y (5-2) para un f’c de 35 Mpa o menos, o bien el mayor valor

obtenido de las ecuaciones (5-1) y (5-3) para un f’c mayor a 35 Mpa.

La ecuación (5-1) se basa en una probabilidad de 1 en 100 que los

promedios de tres ensayos consecutivos sean inferiores a la resistencia a la

compresión f’c especificada.

La ecuación (5-2) se basa en una probabilidad similar, que un ensayo

individual pueda ser inferior a la resistencia a la compresión f’c especificada

en más de 3.5 Mpa.

La ecuación (5-3) se basa en la misma probabilidad de 1 en 100 que un

ensayo individual puede ser inferior a 0.90 f’c.

Estas ecuaciones presuponen que la desviación estándar de la muestra empleada es

igual a valor correspondiente a un número infinito o muy grande de ensayos.

83

Cuando una instalación productora de concreto no tenga registros de ensayos de

resistencia en obra para el cálculo de la desviación estándar Ss, que se ajusta a las

requisitos de la resistencia promedio requerida f’cr debe determinarse en la tabla 5.3.

Tabla Nº 5.3. Resistencia promedio a la compresión requerida cuando no hay datos

disponibles para establecer una desviación estándar de la muestra.

Resistencia especificada a la

compresión, Mpa.

Resistencia promedio requerida

a la compresión, Mpa.

f’c < 21 f’cr = f’c + 7.0

21 ≤ f’c ≤ 35 f’cr = f’c + 8.3

f’c > 35 f’cr = 1.10f’c + 5.0

Fuente: ACI 318-08

5.3. DISEÑO DE DOSIFICACIÓN PARA MEZCLAS DE PRUEBA EN

FUNCIÓN DE LA RESISTENCIA REQUERIDA

Una vez que se conoce la resistencia promedio requerida a la compresión f’cr, el

siguiente paso es determinar la dosificación para que produzca una resistencia

promedio al menos igual a la resistencia promedio requerida, debe consistir en un

registro de ensayos de resistencia en obra, en varios registros de ensayo de

resistencia o en mezclas de prueba.

Para el desarrollo de la investigación se utilizara el código ACI 211-4R-08, en el que

se indica los pasos a seguir, llegando a determinar la dosificación apta para el

correcto desempeño de la mezcla de concreto.

5.4. CÁLCULOS DE RESISTENCIAS REQUERIDAS

5.4.1. Método del volumen absoluto (En concordancia con Comités ACI 211-

4R-98 y ACI363-2R-98)

La resistencia estudiada de la mezcla es de (f’c = 62 MPa), para lo cual se necesita

una resistencia requerida (f’cr). Se deben utilizar las formulas del ACI 211-4R-98.

84

Ecuación 5-1 (2.1 en ACI 211.4R-98)



S: desviación estándar.

La ecuación 5-1 y 5-3, no se emplearan en este apartado, debido a que solo se

utilizan cuando se tienen un registro estadístico previo de pruebas de resistencia a la

compresión de mezclas con las mismas características, por lo tanto se conoce la

desviación estándar de dichas pruebas.

El no tener ensayos de iguales características de hormigones de alta resistencia nos

conlleva a emplear la ecuación C, permitiendo calcular la resistencia requerida.

Cálculo de la resistencia requerida.

f’c = Resistencia especificada a la compresión.

f’cr = Resistencia promedio requerida a la compresión.

1MPa = 145,038 PSI

F’c = 62 MPa. f’c = 8992,356 PSI

Ajuste de la resistencia requerida (f’cr) para obtener la relación agua/material

cementante

PSI

85

5.5. MEZCLAS DE PRUEBA (ALTERNATIVAS DE MEZCLAS)

El diseño de mezclas de hormigón de alta resistencia, que se desarrolla en la

investigación, se desarrollará conforme a lo establecido en el código ACI 211.4R-98;

a continuación, se muestran los pasos del procedimiento del diseño de mezclas de

hormigón a seguir:

PASO I: Información de los materiales.

PASO II: Selección del asentamiento y resistencia del concreto requerida.

PASO III: Selección del tamaño máximo del agregado grueso.

PASO IV: Selección del volumen óptimo del agregado grueso.

PASO V: Estimación del agua de mezclado y el contenido de aire.

PASO VI: Selección de la relación agua / material cementicio w/(C+P).

PASO VII: Cálculo del contenido del material cementicio.

PASO VIII: Proporciones de mezcla básica solo con cemento portland como

material cementicio.

PASO I: INFORMACIÓN DE LOS MATERIALES.

Antes de realizar la dosificación de la mezcla de hormigón de alta resistencia, se

debe conocer las propiedades de los materiales que se van a emplear en la

fabricación del hormigón, la cual servirá para dosificar adecuadamente la mezcla; las

propiedades del material se presentan en la siguiente tabla.

Tabla Nº 5.4. Propiedades de los materiales.

MATERIAL DENSIDAD

REAL (g/cm3)

ABSORCIÓN

(%)

DENSIDAD

APARENTE

COMP. (g/cm3)

MÓDULO

DE FINURA HUMEDAD

ARENA 2,51 3,22 1,61 3,20 0,07

RIPIO 2,44 2,53 1,39 6,64 0,12

CEMENTO 3,01 - - -

AGUA 1,00 - - -

Fuente: Autor.

86

PASO II: SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO Y RESISTENCIA DEL

CONCRETO REQUERIDA.

Selección del asentamiento.

Los valores recomendados para el asentamiento se muestran en la tabla 5.5. El éxito

para producir un hormigón de alta resistencia es la adición de un superplastificante.

Cuando no se tienen una medida inicial de asentamiento, es recomendable 25 a

50mm antes de adicionar el superplastificante; lo que asegura una cantidad adecuada

de agua para la mezcla, permitiendo que el superplastificante actué de forma

efectiva.

Para un hormigón que se elabora sin superplastificante, es recomendable un

asentamiento de 50 a 100mm.


Hormigón elaborado con HRWR*

Asentamiento antes de añadir HRWR 25 a 50mm

Hormigón elaborado sin HRWR

Asentamiento 50 a 100mm

* Ajustar el asentamiento, al que se desea en el campo a través

de la adición de HRWR

Fuente: ACI 211.4R-98, Diseño de dosificación de mezclas.

El asentamiento seleccionado es de 50mm, debido a que se adiciona

superplastificante a la mezcla.

Calculo de la resistencia requerida.

F’c = 62 Mpa. f’c = 8992,36 PSI

87

PASO III: SELECCIONAR EL TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO

GRUESO.

En la siguiente tabla se muestra el tamaño máximo sugerido de agregado grueso.


Resistencia requerida del concreto,

Mpa

Tamaño máximo sugerido de agregado

grueso, mm

< 62,1 19 a 25

> 62,1 9,5 a 12,5*

*Cuando de usa HRWR y agregados gruesos requeridos, la resistencia a la compresión del concreto

en el rango de 62,1 a 82,7 Mpa, pueden obtenerse usando agregados gruesos de tamaño máximo

nominal mayor que el recomendado, pero no mayor a 25mm.

Fuente: ACI 211.4R-98, Diseño de dosificación de mezclas.

Sabiendo que la resistencia requerida a la compresión es de 79,61 Mpa; el tamaño

máximo sugerido de agregado grueso será de 9,5 a 12,5mm.

El agregado grueso que se ha elegido para el diseño de la mezcla es de 9,5mm.

PASO IV: SELECCIÓN DEL VOLUMEN ÓPTIMO DEL AGREGADO GRUESO.

El volumen óptimo del agregado grueso, está dada en la siguiente tabla.

Tabla Nº 5.7. Volumen recomendado de agregado grueso por unidad de volumen de

hormigón (Para agregado fino con módulo de finura entre 2,5 – 3,2)

Tamaño máximo nominal pulg. mm pulg. mm pulg. mm pulg. mm

3/8 9,5 1/2 12,5 3/4 19 1 25

El volumen* de agregado grueso

secado al horno como fracción del

peso unitario compactado.

0,65 0,68 0,72 0,75

* Los volúmenes de los agregados se basan en la condición de secados al horno

descritos en la norma ASTM C-29 para unidad de peso de los agregados.

Fuente: ACI 211.4R-98, Diseño de dosificación de mezclas

De la tabla se escoge 0,68, debido a que se tiene un tamaño máximo del agregado

grueso igual a 12,5mm

88

Calculo del peso de agregado grueso para unidad de volumen de hormigón.

Se calcula por medio de la siguiente ecuación:

)

⁄

⁄

(

⁄ )

⁄

Debido a que el diseño original presenta un exceso de agregado grueso, lo que

afectaba de cierta forma a la cohesión de la mezcla, se decidió disminuir un

porcentaje del agregado grueso y aumentarlo al agregado fino.

10% menos del agregado grueso.

⁄

PASO V: ESTIMACIÓN DEL AGUA DE MEZCLADO Y EL CONTENIDO DE

AIRE.

La siguiente tabla ofrece una estimación del agua de mezclado requerida para

hormigones de alta resistencia, hechos con agregados de tamaño máximo entre 9,5 y

25mm antes de la adición de cualquier aditivo químico. Además se dan los

correspondientes valores de contenido de aire atrapado.

89

Tabla Nº 5.8. Primera estimación del requerimiento de agua de mezclado y el

contenido de aire del concreto fresco basado en el uso de arena con 35% de vacíos.

Asentamiento, mm

Agua de mezclado Kg/m3

Tamaño máximo de agregado grueso, mm

9,5 12,5 19 25

25 a 50 183,9 175,0 169,1 166,1

50 a 75 189,8 183,9 175,0 172,1

75 a 100 195,8 189,8 180,9 178,0

Contenido

de aire

Atrapado*

sin HRWR 3,0 2,5 2,0 1,5

con HRWR^ 2,5 2,0 1,5 1,0

*Los valores indicados deben ser ajustados por arenas con 35% de

vacíos a otros utilizando la ecuación 4-3.

^ Mezclas hechas con HRWR.


Con los valores anteriormente seleccionados de las tablas como son: tamaño máximo

= 9,5, asentamiento = 50 mm y además se la adiciona aditivo, la primera estimación

de agua de mezclado será de 183,9 Kg/m3 y el contenido de aire atrapado será 2,5%.

Cálculo de contenido de vacíos del agregado fino.


(

)

(

⁄

⁄)

Cálculo de la cantidad de agua de mezclado.


( ⁄ )

( ⁄ )

90

⁄

⁄

Cálculo de la cantidad de agua de mezclado final.

⁄

PASO VI: SELECCIÓN DE LA RELACIÓN AGUA / MATERIAL CEMENTICIO

W/(C+P).

En mezclas de hormigón de alta resistencia, pueden utilizarse además del cemento

otros materiales cementicios, como es en nuestro caso se utilizará microsílice.

En las siguientes tablas se da la relación W/(C+P) máxima recomendada.

Tabla Nº 5.9. W / C+P máxima recomendada para hormigones hechos sin HRWR.

Resistencia promedio

f'cr, Mpa

W/(C+P)

Tamaño máximo del agregado grueso, mm

9,5 12,5 19 25

48,3 28 días 0,42 0,41 0,40 0,39

56 días 0,46 0,45 0,44 0,43

55,2 28 días 0,35 0,34 0,33 0,33

56 días 0,38 0,37 0,36 0,35

62,1 28 días 0,30 0,29 0,29 0,28

56 días 0,33 0,32 0,31 0,3

68,9 28 días 0,26 0,26 0,25 0,25

56 días 0,29 0,28 0,27 0,26

* f'cr = f'c + 1400


91

Tabla Nº 5.10. W / C+P máxima recomendada para hormigones hechos con HRWR

Resistencia promedio

f'cr, Mpa

W/(C+P)

Tamaño máximo del agregado grueso, mm

9,5 12,5 19 25

48,3 28 días 0,50 0,48 0,45 0,43

56 días 0,55 0,52 0,48 0,46

55,2 28 días 0,44 0,42 0,40 0,38

56 días 0,48 0,45 0,42 0,40

62,1 28 días 0,38 0,36 0,35 0,34

56 días 0,42 0,39 0,37 0,36

68,9 28 días 0,33 0,32 0,31 0,30

56 días 0,37 0,35 0,33 0,32

75,8 28 días 0,30 0,29 0,27 0,27

56 días 0,33 0,31 0,29 0,29

82,7 28 días 0,27 0,26 0,25 0,25

56 días 0,30 0,28 0,27 0,26

* f'cr = f'c + 1400


En nuestro caso para la mezcla, se utilizará un aditivo reductor de agua de alto rango

superplastificante, para determinar la relación agua/material cementicio se usara la

tabla 5.9; previamente se deberá ajustar la resistencia a la compresión de diseño.

Ajuste de la resistencia a la compresión de diseño.

PSI Ecuación 5-8

Sabiendo que el tamaño máximo del agregado es 9,5mm, y teniendo resistencia

requerida de 71,7MPa; el tiempo para la realización de los ensayos a la compresión

será de 28 días, de la tabla 5.9 por medio de interpolación se tiene una relación

agua/material cementicio de 0,26

PASO VII: CÁLCULO DEL CONTENIDO DEL MATERIAL CEMENTICIO.

92

El peso del material cementicio requerido se puede determinar dividiendo la cantidad

de agua de mezclado por la relación agua/material cementicio.

Ecuación 5-9

⁄

PASO VIII: PROPORCIONES DE MEZCLA BÁSICA SOLO CON CEMENTO

PORTLAND COMO MATERIAL CEMENTICIO.

Se determinara las cantidades de materiales por m3 de concreto, con excepción de la

arena la cual se determinara por el método de volumen absoluto.

Calculo del volumen de agregado fino.

Volumen del cemento = 0,23m3

Volumen de agregado grueso = 0,349m3

Volumen de agua = 0,178m3

Volumen de aire = 0,025m3

Suma = 0,782m3

93

Calculo del peso del agregado fino.

Peso del agregado fino = Volumen del agregado fino x Densidad del agregado fino.

Peso del agregado fino = (0,218m3) x (2,51x1000 Kg/m

3)

Peso del agregado fino = 547,18 Kg para 1 m3 de hormigón.

Tabla Nº 5.11. Dosificación para 1 m3 de hormigón.

Material Peso (Kg) Dosificación.

Cemento 685,04 1,00

Agregado grueso 852,20 1,24

Agregado Fino 547,18 0,80

Agua 178,11 0,26

Fuente: Autor

5.6. PROBETAS DE 10 X 20 cm

Generalmente las probetas estándar para medir la resistencia a la compresión del

hormigón, tienen una altura igual a dos veces su diámetro; ya que así el hormigón

tiende a fallar por esfuerzo axial.

Para el propósito de la investigación se utilizaron probetas de 10cm de diámetro por

20cm de altura, debido a que la capacidad de la máquina de ensayo a utilizar fue de

100 Toneladas, puesto que si se hubiera ocupado los de 15cm de diámetro por 30cm

de altura, la capacidad de la maquina no hubiera sido suficiente para la resistencia

requerida (f’c = 62Mpa.).

Además se utilizan las probetas de 10cm de diámetro por 20cm de altura, debido a

que tamaño nominal máximo del agregado es menos a 25mm

5.7. PREPARACIÓN DE 9 PROBETAS POR ALTERNATIVA CON 3

DOSIFICACIONES

Se diseñara varias mezclas de prueba que tengan diferentes contenido de microsílice,

esto servirán para determinas la mezcla óptima.

El porcentaje de microsílice que se añadirá a la mezcla, se remplazara en el mismo

porcentaje al peso del cemento.

94

En la siguiente tabla se presenta el porcentaje de microsílice a utilizar para las

diferentes mezclas.

Tabla Nº 5.12. Porcentaje de Microsílice.

Mezcal Microsílice (%)

1 10

2 13

3 15

Fuente: Autor

Cantidad de cemento = 685,04 Kg/m3

Tabla Nº 5.13. Porcentaje de Microsílice.

Mezcla Microsílice % Cemento Microsílice (Kg)

1 10 616,54 68,50

2 13 595,98 89,06

3 15 582,28 102,76

Fuente: Autor

1ra

Dosificación

10% de Microsílice

Las proporciones de todos los materiales por m3 excepto la arena es la siguiente:

Cemento = 616,54/(3,01x1000) = 0,205 m3

Microsílice = 68,50/(2,24x1000) = 0,031 m3

Ag. Grueso = 852,20/(2,44x1000) = 0,349 m3

Agua = 178,11/1000 = 0,178 m3

Aire = 0,025 = 0,025 m3

Subtotal 0,787 m3

Ag. Fino = 1-0,787 = 0,213 m3

La cantidad de agregado fino por m3 será:

Ag. Fino = (0,213) x 2,51 x 1000 = 533,94 kg

95

Las proporciones de la mezcla en peso serán:

Cemento = 616,54 kg/m3

Microsílice = 68,50 kg/m3

Ag. Fino = 533,94 kg/m3

Ag. Grueso = 852,20 kg/m3

Agua = 178,11 kg/m3

Total = 2180,79 kg/m3

Proporciones de la mezcla de laboratorio

Volumen de hormigón a fabricar:

Diámetro de cilindro: 0,100 M Nº de cilindros: 9 unidades

Altura de cilindro: 0,200 M Desperdicio: 20 %

Volumen de cilindro: 0,0016 m³ Volumen total: 0,0170 m³

Proporciones de la mezcla

Cemento = 616,54 kg/m3 x 0,0170 m

3 = 10,46 kg


x 0,0170 m3 = 1,16 kg


x 0,0170 m3 = 14,46 kg

Ag. Fino = 533,94 kg/m3

x 0,0170 m3 = 9,06 kg

Agua = 178,11 kg/m3

x 0,0170 m3 = 3,02 kg

Ajuste por el contenido de agua de los agregados

Capacidad de Absorción (%): Agregado grueso: 2,53 %

Agregado fino: 3,22 %

Contenido de Humedad (%): Agregado grueso: 0,12 %


*

+

96

*

+

*

+

*

+

*

+ *

+

*

+ *

+


Dosificación

Material Peso(kg)

Cemento 10,46

Microsílice 1,16

Agregado grueso 14,11

Agregado fino 8,77

Agua 3,65

Fuente: Autor

97

2da

Dosificación

13% de Microsílice


Cemento = 595,98/(3,01x1000) = 0,198 m3

Microsílice = 89,06/(2,24x1000) = 0,040 m3

Ag. Grueso = 852,20/(2,44x1000) = 0,349 m3

Agua = 178,11/1000 = 0,178 m3

Aire = 0,025 = 0,025 m3

Subtotal 0,790 m3

Ag. Fino = 1-0,790 = 0,210 m3


Ag. Fino = (0,210) x 2,51 x 1000 = 528,08 kg




Ag. Fino = 528,08 kg/m3


Agua = 178,11 kg/m3

Total = 2154,38 kg/m3






98


Cemento = 595,98 kg/m3 x 0,0170 m

3 = 10,11 kg


x 0,0170 m3 = 1,51 kg


x 0,0170 m3 = 14,46 kg

Ag. Fino = 528,08 kg/m3

x 0,0170 m3 = 8,96 kg

Agua = 178,11 kg/m3

x 0,0170 m3 = 3,02 kg






*

+

*

+

*

+

*

+

*

+ *

+

*

+ *

+

99

Tabla Nº 5.15 Resumen de pesos para la 2da

Dosificación

Material Peso(kg)

Cemento 10,11

Microsílice 1,51


Agregado fino 8,68

Agua 3,65

Fuente: Autor

3ra

Dosificación

15% de Microsílice


Cemento = 582,28/(3,01x1000) = 0,193 m3

Microsílice = 102,76/(2,24x1000) = 0,046 m3

Ag. Grueso = 852,20/(2,44x1000) = 0,349 m3

Agua = 178,11/1000 = 0,178 m3

Aire = 0,025 = 0,025 m3

Subtotal 0,791 m3

Ag. Fino = 1-0,791 = 0,209 m3


Ag. Fino = (0,209) x 2,51 x 1000 = 524,17 kg




Ag. Fino = 524,17 kg/m3


Agua = 178,11 kg/m3

Total = 2136,77 kg/m3

100







Cemento = 582,28 kg/m3 x 0,0170 m

3 = 9,88 kg


x 0,0170 m3 = 1,74 kg


x 0,0170 m3 = 14,46 kg

Ag. Fino = 524,17 kg/m3

x 0,0170 m3 = 8,89 kg

Agua = 178,11 kg/m3

x 0,0170 m3 = 3,02 kg






*

+

*

+

*

+

*

+

101

*

+ *

+

*

+ *

+


Dosificación

Material Peso(kg)

Cemento 9,88

Microsílice 1,74


Agregado fino 8,61

Agua 3,65

Fuente: Autor

5.8. DISEÑO Y APLICACIÓN DEL SISTEMA DE CAPPING COMO

CABECEADO EN LAS PROBETAS

El objetivo es corregir los defectos de paralelismo entre las caras de las probetas,

puesto que estas irregularidades puede producir un descenso de hasta un 30% en la

resistencia de la probeta, por lo que se preparara un material que sea más resistente

que el hormigón que se está ensayando.

Generalmente los cilindros se cabecean con mortero de azufre (Capping), el mismo

que está constituido aproximadamente por un 70% de azufre y un 30 % de piedra

pómez, éstos finamente molidos, y se calientan a elevadas temperaturas.

El cabeceado de azufre se debe aplicar como mínimo dos horas antes y

preferiblemente un día antes de la prueba, y esta capa de recubrimiento debe ser por

lo menos de 3mm de espesor.

102

Fotografía Nº 5.1 Preparación de

Capping

Fuente: Autor

5.9. ENSAYOS A LA COMPRESIÓN DE PROBETAS A EDADES DE 3, 7,

Y 28 DÍAS

Estos ensayos se realizaran según establece la norma NTE INEN 1573.

Los especímenes deben ser ensayados en condición húmeda. Se deben mantener

húmedos utilizando cualquier método conveniente durante el periodo comprendido

entre la remoción de la cámara de humedad y el ensayo.

Todos los especímenes de ensayo para una edad de ensayo dada, deben romperse

dentro de las tolerancias de tiempo admisible señaladas en la tabla 5.17.

Tabla Nº 5.17 Tolerancia de tiempo admisible para el ensayo de especímenes.

Edad de ensayo Tolerancia admisible

24 horas ± 0,5 h o 2.1%

3 días 2 horas o 2.8%



90 días 2 días 0 2.2%

Fuente: NTE INEN 1573 (2010)

TABLA DE RESULTADOS A LA COMPRESIÓN

103




TEMA: HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO AGREGADOS DEL

SECTOR DE PIFO Y CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE

MÉTODO VOLUMEN ABSOLUTO

f'c = 62 MPa.

ENSAYO DE COMPRESIÓN EN PROBETAS DE PRUEBA A LOS 3 DÍAS

NORMA NTE INEN 1573:2010 1R (ASTM-C39)

RESISTENCIA REQUERIDA f'cr = 71,7 MPa.

ORIGEN: PIFO

PROBETAS CON 15% MICROSÍLICE SIKAFUME Y ADITIVO SIKAMENT-N 100 (4,0% PESO

DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

ELAB. ENSAYO (MPa.) (%)

62-1

10,3

18/11/2013 21/11/2013 3 38942,4 82,78 46,1 64,4 10,3

10,2

62-2

10,1

18/11/2013 21/11/2013 3 36276,5 81,18 43,8 61,2 10,2

10,2

62-3

10,2

18/11/2013 21/11/2013 3 37092,3 81,18 44,8 62,5 10,2

10,1

PROMEDIO = 44,9 62,7

104







f'c = 62 MPa.




ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-4

10,2

18/11/2013 25/11/2013 7 53770 81,71 64,5 90,1 10,2

10,2

62-5

10,4

18/11/2013 25/11/2013 7 53940 84,40 62,7 87,5 10,4

10,3

62-6

10,3

18/11/2013 25/11/2013 7 48860 81,71 58,6 81,8 10,1

10,2


105







f'c = 62 MPa.




ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-7

10,1

18/11/2013 16/12/2013 28 53370 81,71 64,1 89,4 10,3

10,2

62-8

10,2

18/11/2013 16/12/2013 28 61660 80,12 75,5 105,3 10,1

10,0

62-9

10,2

18/11/2013 16/12/2013 28 61330 82,78 72,7 101,4 10,3

10,3


106







f'c = 62 MPa.




ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-10

10,2

21/11/2013 25/11/2013 4 43580 82,25 52,0 72,5 10,3

10,2

62-11

10,2

21/11/2013 25/11/2013 4 52770 81,71 63,3 88,4 10,2

10,2

62-12

10,3

21/11/2013 25/11/2013 4 48450 82,25 57,8 80,6 10,2

10,2


107







f'c = 62 MPa.




ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-13

10,2

21/11/2013 28/11/2013 7 52710 81,71 63,3 88,3 10,2

10,2

62-14

10,2

21/11/2013 28/11/2013 7 50690 82,25 60,4 84,4 10,2

10,3

62-15

10,1

21/11/2013 28/11/2013 7 52780 80,65 64,2 89,6 10,1

10,2


108







f'c = 62 MPa.




ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-16

10,2

21/11/2013 19/12/2013 28 58860 81,71 70,6 98,6 10,2

10,2

62-17

10,2

21/11/2013 19/12/2013 28 57910 82,25 69,0 96,4 10,3

10,2

62-18

10,2

21/11/2013 19/12/2013 28 57940 81,71 69,5 97,0 10,2

10,2


109







f'c = 62 MPa.




ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-19

10,2

21/11/2013 25/11/2013 4 47240 82,25 56,3 78,6 10,3

10,2

62-20

10,3

21/11/2013 25/11/2013 4 48100 82,78 57,0 79,5 10,2

10,3

62-21

10,2

21/11/2013 25/11/2013 4 47360 82,25 56,5 78,8 10,2

10,3


110







f'c = 62 MPa.




ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-22

10,2

21/11/2013 28/11/2013 7 51200 81,71 61,4 85,8 10,2

10,2

62-23

10,2

21/11/2013 28/11/2013 7 49400 81,71 59,3 82,7 10,2

10,2

62-24

10,2

21/11/2013 28/11/2013 7 49600 81,18 59,9 83,6 10,2

10,1


111







f'c = 62 MPa.




ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-25

10,4

21/11/2013 19/12/2013 28 57730 84,40 67,1 93,6 10,3

10,4

62-26

10,2

21/11/2013 19/12/2013 28 58130 81,71 69,8 97,4 10,2

10,2

62-27

10,3

21/11/2013 19/12/2013 28 58460 84,40 67,9 94,8 10,4

10,4


112

5.10. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Los resultados en cada uno de los ensayos de las mezclas de prueba, arrojaron datos

favorables dentro de la investigación, ya que observamos que los asentamientos de

las mezclas realizadas fueron los óptimos en un rango de 6 – 9cm, por ende la

cantidad de aditivo fue la correcta y los resultados de los ensayos de resistencia a la

compresión fueron los deseados.

5.11. SELECCIÓN DE MEJORES RESULTADOS Y/O NUEVAS

MEZCLAS DE PRUEBA

Una vez analizados los resultados obtuvimos que la dosificación óptima, es en la cual

se remplazó el 15% de microsílice en relación al peso del cemento y cuya

dosificación detallamos a continuación.

Material Peso(kg)

Cemento 9,88

Microsílice 1,74


Agregado fino 8,61

Agua 3,65

5.12. VALIDACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

Verificada que la dosificación utilizada en los ensayos de compresión de las

probetas, satisfizo la resistencia deseada, procedemos a realizar la mezcla definitiva

con la dosificación óptima antes mencionada.

113

CAPÍTULO VI

6. MEZCLAS DEFINITIVAS

6.1. DISEÑO DE MEZCLAS DEFINITIVAS (12 PROBETAS POR

RESISTENCIA)

Una vez seleccionada la mejor alternativa de diseño, se procedió a realizar la mezcla

definitiva con la dosificación del 15% de microsílice.




Ag. Fino = 524,17 kg/m3


Agua = 178,11 kg/m3

Total = 2136,77 kg/m3



Diámetro de cilindro: 0,100 m Nº de cilindros: 12 unidades

Altura de cilindro: 0,200 m Desperdicio: 20 %



Cemento = 582,28 kg/m3 x 0,0226 m

3 = 13,17 kg


x 0,0226 m3

= 2,32 kg


x 0,0226 m3 = 19,28 kg

Ag. Fino = 524,17 kg/m3

x 0,0226 m3 = 11,86 kg

Agua = 178,11 kg/m3

x 0,0226 m3 = 4,03 kg

114






*

+

*

+

*

+

*

+

*

+ *

+

*

+ *

+

Cálculo del aditivo.

ADITIVO SIKAMENT-N 100: 3,60% DEL PESO DEL CEMENTO

Densidad del aditivo =

1,22 g/cm3

Peso del aditivo =

474,2 g

Volumen del aditivo =

388,6 cm3

115

Tabla Nº 6.1 Resumen peso para la Dosificación de la mezcal Definitiva.

Material Peso(kg)

Cemento 13,17

Microsílice 2,32


Agregado fino 11,48

Agua 4,87

Aditivo 0,47

Fuente: Autor

6.2. ENSAYOS DE PROBETAS

Se realizó los ensayos de las probetas cumpliendo con la norma NTE INEN

1573:2010; para la determinación de la resistencia a la compresión de los cilindros de

hormigón.

6.2.1. Ensayo de las probetas a edades de 3, 7, 28 y 56 días

Para la mezcla definitiva, al igual que se realizó con las mezclas de prueba, las

probetas se ensayaron a edades de 3, 7 y 28 días a esta última edad se considera que

los especímenes han alcanzado toda su resistencia. Para esta mezcla también se

consideró la edad de 56 días, puesto que es un hormigón de alta resistencia, requiere

de ser ensayado a edades avanzadas, con la finalidad de conocer el incremento de la

resistencia a la compresión a largo plazo.

6.3. RESULTADOS DE ENSAYOS A COMPRESIÓN SIMPLE

Continúan Tablas de Resultados

116







f'c = 62 MPa.

ENSAYO DE COMPRESIÓN EN PROBETAS DEFINITIVAS A LOS 3 DÍAS



ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-1D

10,2

16/12/2013 19/12/2013 3 37790 81,71 45,4 63,3 10,2

10,2

62-2D

10,2

16/12/2013 19/12/2013 3 37040 81,71 44,5 62,0 10,2

10,2

62-3D

10,1

16/12/2013 19/12/2013 3 33690 80,12 41,2 57,6 10,1

10,1


117







f'c = 62 MPa.




ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-4D

10,2

16/12/2013 23/12/2013 7 51780 82,78 61,3 85,6 10,3

10,3

62-5D

10,3

16/12/2013 23/12/2013 7 51420 83,32 60,5 84,5 10,2

10,4

62-6D

10,2

16/12/2013 23/12/2013 7 51360 82,78 60,8 84,9 10,3

10,3


118







f'c = 62 MPa.




ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-7D

10,2

16/12/2013 13/01/2014 28 60430 82,25 72,1 100,6 10,2

10,3

62-8D

10,2

16/12/2013 13/01/2014 28 60940 82,25 72,7 101,4 10,3

10,2

62-9D

10,3

16/12/2013 13/01/2014 28 61840 82,25 73,7 102,9 10,2

10,2

PROMEDIO = 72,8 101,6

119







f'c = 62 MPa.




ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-10D

10,1

16/12/2013 10/02/2014 56 64960 81,71 78,0 108,8 10,3

10,2

62-11D

10,1

16/12/2013 10/02/2014 56 65248 80,65 79,3 110,7 10,2

10,1

62-12D

10,2

16/12/2013 10/02/2014 56 63956 81,18 77,3 107,8 10,2

10,1

PROMEDIO = 78,0 108,8

120

6.4. TRATAMIENTO ESTADÍSTICO

Siendo el hormigón un material preparado con componentes heterogéneos y

estando éstos sometidos a variaciones que no pueden ser totalmente controladas, no

debe limitarse su aceptabilidad sólo para aquellos hormigones en los que todos sus

ensayos arrojen valores iguales o superiores a las resistencias de diseño.

Por lo general la aceptabilidad del hormigón se basa en ensayos a los 28 días,

pero podría especificarse para cualquier otra edad, más temprana o más tardía. Los

ensayos que se realizan sobre las muestras de hormigón a otras edades, diferentes de

la especificada para la aceptación del hormigón, son útiles para conocer el desarrollo

de su resistencia en función del tiempo.

Ha sido necesario desarrollar un procedimiento de evaluación que permita

establecer los límites de aceptabilidad en función, no sólo de los resultados de los

ensayos de las probetas, sino de la posible regularidad de la producción del hormigón

y de las exigencias, derivadas del tipo de obra, sobre los límites mínimos de esa

aceptabilidad.

Este procedimiento, que ha sido recogido por el Comité 214 del ACI, aplica

el concepto estadístico de “Desviación Estándar” para normalizar las condiciones de

aceptabilidad de los hormigones.38

6.4.1. Desviaciones Estándar

Contando con un cierto número de ensayos para una determinada clase de hormigón,

al ubicarlos en un gráfico sobre la correspondiente resistencia señalada en el eje

horizontal de la figura siguiente, se puede establecer que una determinada cantidad

de ensayos tienen resistencias menores que el valor promedio, mientras que otros

tienen valores mayores que el valor promedio.39

38

http://www.inecyc.org.ec/documentos/notas_tecnicas/CONTROL_CALIDAD_HORMIGON.pdf 39

http://www.inecyc.org.ec/documentos/notas_tecnicas/CONTROL_CALIDAD_HORMIGON.pdf

121

Figura Nº 6.1 Distribución Frecuente

Al gráfico anterior, de la Distribución Frecuente de los datos sobre resistencias,

puede superponerse una curva de la correspondiente Distribución Normal asumida

(Campana de Gauss) cuyo valor máximo corresponde al promedio de resistencias de

los ensayos.

Figura Nº 6.2 Curva de Distribución Normal

Figura Nº 6.3 Puntos de Inflexión de la Curva de Distribución

122

Los puntos de inflexión de la Curva de Distribución Normal determinan el valor de

la Desviación Estándar (S).

El control debe hacerse con los resultados de por lo menos treinta ensayos (dos

probetas para cada ensayo).

La Desviación Estándar (S) se debe determinar aplicando esta ecuación del ACI 214

R.

√∑

Donde:

n = Numero de Ensayos.

Xi = Valores de cada uno de los n ensayos (promedio de dos probetas).

= Promedio de los valores de los n ensayos.

Valores bajos de la Desviación Estándar, determinan una buena regularidad en la

producción del hormigón, valores altos, por el contrario, se obtienen cuando la

resistencia del hormigón es irregular.

Para hormigones con la misma resistencia promedio, pero con resistencias más

variables, las curvas de distribución normal difieren entre si, según el valor de su

desviación estándar.

TABLAS DE RESULTADOS A LA COMPRESIÓN

123






ENSAYO DE COMPRESIÓN EN PROBETAS PARA LA DESVIACION ESTÁMDAR A LOS

7 DÍAS


f'c = 62 MPa.


ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETR

O (cm)

FECHA EDAD

(días)

CARG

A (Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA


62-1E

10,2

15/01/2014 22/01/2014 7 51250 81,18 61,9 86,4 10,2

10,1

62-2E

10,2

15/01/2014 22/01/2014 7 46960 82,25 56,0 78,1 10,2

10,3

62-3E

10,1

15/01/2014 22/01/2014 7 55650 80,65 67,7 94,4 10,1

10,2


124






ENSAYO DE COMPRESIÓN EN PROBETAS PARA LA DESVIACION ESTÁMDAR A LOS

28 DÍAS


f'c = 62 MPa.


ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETR

O (cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁRE

A

(cm²)

RESISTENCI

A


62-4E

10,2

15/01/2014 12/02/2014 28 57870 81,18 69,9 97,6 10,2

10,1

62-5E

10,2

15/01/2014 12/02/2014 28 58660 81,18 70,9 98,9 10,1

10,2

62-6E

10,2

15/01/2014 12/02/2014 28 60320 81,18 72,9 101,7 10,2

10,1

62-7E

10,1

15/01/2014 12/02/2014 28 59410 80,65 72,2 100,8 10,1

10,2

62-8E

10,2

15/01/2014 12/02/2014 28 58450 80,65 71,1 99,2 10,1

10,1

62-9E

10,2

15/01/2014 12/02/2014 28 59580 81,71 71,5 99,8 10,1

10,3

62-10E

10,2

15/01/2014 12/02/2014 28 59630 81,18 72,0 100,5 10,1

10,2

125





SECTOR DE PIFO Y CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE ENSAYO DE COMPRESIÓN EN PROBETAS PARA LA DESVIACION ESTÁMDAR A LOS

28 DÍAS


f'c = 62 MPa.


ORIGEN: PIFO


DEL CEMENTO)

CILINDR

O Nº

DIÁMETR

O (cm)

FECHA EDA

D

(días)

CARGA

(Kg.)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCI

A


62-11E

10,2

15/01/2014 12/02/2014 28 58180 81,18 70,3 98,1 10,1

10,2

62-12E

10,2

15/01/2014 12/02/2014 28 59280 80,65 72,1 100,6 10,1

10,1

62-13E

10,1

15/01/2014 12/02/2014 28 61580 80,65 74,9 104,5 10,1

10,2

62-14E

10,2

15/01/2014 12/02/2014 28 61730 81,18 74,6 104,1 10,1

10,2

62-15E

10,2

15/01/2014 12/02/2014 28 61740 80,65 75,1 104,8 10,1

10,1

62-16E

10,2

15/01/2014 12/02/2014 28 60190 81,18 72,7 101,5 10,2

10,1

62-17E

10,1

15/01/2014 12/02/2014 28 59620 81,18 72,0 100,5 10,2

10,2

62-18E

10,2

15/01/2014 12/02/2014 28 59560 81,18 71,9 100,4 10,2

10,1

PROMEDIO = 72,3 100,9

126




DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR

Nº Xi Xi²

1 69,91 4887,13

2 70,86 5021,48

3 72,87 5309,70

4 72,24 5218,81

5 71,07 5051,51

6 71,50 5112,84

7 72,03 5188,92

8 70,28 4939,63

9 72,08 5195,99

10 74,88 5607,01

11 74,57 5560,83

12 75,07 5636,19

13 72,71 5286,84

14 72,02 5187,18

15 71,95 5176,74

Numero de ensayo n = 15

Promedio de valores de Xi en n ensayo 72,27102

Sumatoria de Xi² = 78380,80470

Desviación Estándar = 1,57

127

6.5. RESISTENCIAS CARACTERÍSTICAS

La resistencia a compresión simple es la característica mecánica más

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

probetas, según métodos operatorios normalizados. Ahora bien, los valores de ensayo

que proporcionan las distintas probetas son más o menos dispersos, en forma variable

de una obra a otra, según el cuidado y rigor con que se fabrique el hormigón; y esta

circunstancia debe tenerse en cuenta al tratar de definir un cierto hormigón por su

resistencia.

El problema puede plantearse así: dados n resultados obtenidos al ensayar a

compresión simple n probetas cilíndricas 15 x 30 de un mismo hormigón, determinar

un valor que sea representativo de la serie y, por consiguiente, del propio hormigón.

Tradicionalmente se ha seguido el criterio de adoptar, para dicho valor, la

media aritmética fcm de los n valores de roturas, llamada resistencia media. Pero este

valor no refleja la verdadera calidad del hormigón en obra, al no tener en cuenta la

dispersión de la serie.

Si tenemos dos hormigones con la misma resistencia media, no cabe duda de

que es más fiable aquel que presenta menor dispersión. Por consiguiente, el

coeficiente de seguridad que se adopte en el cálculo debe ser mayor para el hormigón

más disperso. La conclusión que se extrae es que el adoptar la resistencia media

como base de los cálculos conduce a coeficientes de seguridad variables según la

calidad de la ejecución.

Para eliminar este inconveniente y conseguir que se trabaje con un

coeficiente de seguridad único, homogéneo en todos los casos, se ha adoptado el

concepto de resistencia característica del hormigón, que es una medida estadística

que tiene en cuenta no sólo el valor de la media aritmética fcm de las rotura de las

diversas probetas, sino también la deviación típica relativa o coeficiente de variación,

δ, de la serie de valores.40

El valor de la resistencia característica se calculará según lo recomendado por dos

autores y la norma ecuatoriana, según Montoya – Meseguer – Morán, según Oscar

Padilla, y según el Código Ecuatoriano.

40

MONTOYA P., MESEGUER A., MORÁN F., Hormigón Armado, 14a edición, editorial Gustavo

Gili, Pág. 85

128

6.5.1. Según Montoya – Meseguer – Morán

“Se define como resistencia característica, f’ck, del hormigón aquel valor que

presenta un grado de confianza del 95 por 100, es decir, que existe una probabilidad

de 0,95 de que se presenten valores individuales de resistencia de probetas más altos

que f’ck. De acuerdo con esta definición y admitiendo la hipótesis de distribución

estadística normal (figura Nº 6.4), la resistencia característica viene dada por la

expresión:”41

Figura Nº 6.4 Distribución Normal de Resistencias

Donde:

f’cm : Resistencia media.

δ : Coeficiente de variación de la población de resistencias.

∑

√

∑(

)

El concepto de resistencia característica se refiere, a la resistencia a compresión

medida sobre probetas cilíndricas 15 x 30 cm., de 28 días de edad, fabricadas,

41

MONTOYA P., MESEGUER A., MORÁN F., Hormigón Armado, 14a edición, editorial Gustavo

Gili, Pág. 85

129

conservadas y ensayadas según métodos normalizados; pero puede hacerse extensivo

a cualquier tipo de ensayo, clase de pobreta, modo de conservación y edad del

hormigón, ya que se trata de una definición de tipo estadístico.

Una vez calculada la resistencia característica, se fijaran también los valores de las

resistencias características máxima, media y mínima.

Donde:

f’ck = Resistencia característica.

S = Desviación estándar

TABLA DE RESUSLTADOS

130




DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL HORMIGÓN

SEGÚN MONTOYA - MESENGUER – MORAN, 2001

CILINDRO RESISTENCIA

Nº MPa.

1 69,9

2 70,9

3 72,9

4 72,2

5 71,1

6 71,5

7 72,0

8 70,3

9 72,1

10 74,9

11 74,6

12 75,1

13 72,7

14 72,0

15 71,9

f'cm 72,3

δ = 0,0209

s = 1,5654

f' ck máx = 71,36 MPa.

f' ck media = 69,79 MPa.

f' ck mín = 68,23 MPa.

131

6.5.2. Según Norma Ecuatoriana

Este método que establece la Norma Ecuatoriana se fundamenta en las

recomendaciones de la norma A.C.I.-318 Capítulo 5 – Calidad del Concreto,

Mezclado y Colocación; mediante el cual la resistencia característica se calcula, con

el procedimiento que se describe a continuación:

1. Si se tiene como mínimo 15 resultados de ensayos individuales

(recomendándose 30 resultados), se puede determinar la desviación estándar

a través de la siguiente ecuación:

√∑

Donde:

n = Número de ensayos considerados.

Resultados de ensayos individuales.

Promedio de los n resultados de ensayos considerados.

2. Si el número de resultados es menor a 30 ensayos individuales, se toma un

factor de mayoración de la desviación estándar de la tabla Nº 6.2 para poder

determinar la resistencia característica requerida.

Tabla Nº 6.2 Factor de modificación para la desviación estándar de la muestra

Número de ensayos

considerados Factor de Mayoración k

15 1,16

20 1,08

25 1,03

30 o más 1,00

Fuente: ACI 318-08

132

La resistencia característica se determina con una de las siguientes ecuaciones,

debiéndose tomar el mayor valor:

Donde:

Resistencia característica

Resistencia especificada a la compresión

Desviación estándar

Factor de mayoración

TABLA DE RESULTADOS

133





SEGÚN NORMA ECUATORIANA (NEC)


Nº MPa.

1 69,9

2 70,9

3 72,9

4 72,2

5 71,1

6 71,5

7 72,0

8 70,3

9 72,1

10 74,9

11 74,6

12 75,1

13 72,7

14 72,0

15 71,9

f'cm 72,3

s = 1,5654

k = 1,160

f' cr₁= 64,43 MPa.

f' cr₂= 60,03 MPa.

134

6.5.3. Según Oscar Padilla

Para determinar la resistencia característica según el método de Oscar Padilla se debe

realizar:

Se ordena de forma ascendente, es decir, de mayor a menor los resultados de las

resistencias de los cilindros ensayados, luego se divide estos valores anteriormente

ordenados en dos subgrupos de igual número de datos de ensayos, si el número de

ensayos es impar, descartamos el ensayo intermedio para poder cumplir con la

condición de tener igual número de ensayos en cada subgrupo.

Determinamos el promedio de la resistencia de cada subgrupo, tomando en cuenta el

concepto de la media aritmética. Una vez que se obtenga los valores promedios se

calcula la resistencia característica con la siguiente ecuación:

Donde:

Resistencia característica.

Resistencia promedio del primer subgrupo

Resistencia promedio del segundo subgrupo

Igual que el método antes mencionado “Montoya-Meseguer-Morán”, determinamos

los valores de las resistencias características máxima, media y mínima.

TABLA DE RESULTADOS

135





SEGÚN OSCAR PADILLA

VALORES ORDENADOS



Nº MPa.

Nº MPa.

1 69,9

1 72,7

2 70,9

2 69,9

3 72,9

3 71,5

4 72,2

4 71,1

5 71,1

5 74,9

6 71,5

6 72,9

7 72,0

7 72,0

8 70,3

8 72,2

9 72,1

9 75,1

10 74,9

10 72,1

11 74,6

11 72,0

12 75,1

12 70,9

13 72,7

13 71,9

14 72,0

14 70,3

15 71,9

15 74,6



Nº MPa.

Nº MPa.

1 72,7

9 75,1

2 69,9

10 72,1

3 71,5

11 72,0

4 71,1

12 70,9

5 74,9

13 71,9

6 72,9

14 70,3

7 72,0

15 74,6

f' cm1 = 72,14 MPa.

f' cm2 = 72,41 MPa.

f' ck = 71,87 MPa.

136

CAPÍTULO VII

7. TABULACIONES Y GRÁFICOS

Continúa Tabla Nº 7.1

137

Tabla Nº 7.1 Resumen de Mezclas de Prueba y Definitivas para f’cr = 71,7 MPa.

Mezcla

Dosificaciones

Tam. Max.

Rip. (pulg)

Microsílice Aditivo Relación Agua /

Cementantes Asent

(cm) Consistencia

Densidad

(T/m3)

Resistencia

Promedio

de

Compresió

n (MPa) Cem. Rip. Are. Agua

SikaFume

(%)

Sikament

N100 (%) Inicial Final

Endureci

do (28

días)

Prueba 1,00 1,43 0,87 0,37 3/8 15 4 0,26 0,314 5 Plástica 2,31 70,7

Prueba 1,00 1,40 0,86 0,36 3/8 13 3,9 0,26 0,314 5 Plástica 2,29 69,7

Prueba 1,00 1,35 0,84 0,35 3/8 10 3,8 0,26 0,314 4 Plástica 2,31 68,3

Definitiva 1,00 1,43 0,87 0,37 3/8 15 3,6 0,26 0,314 6 Blanda 2,29 72,8

Desviación Estándar 1,00 1,43 0,87 0,37 3/8 15 3,1 0,26 0,314 6 Blanda 2,42 72,3

Fuente: Autor

138






RUBRO: HORMIGÓN CONVENCIONAL

f'c = 21 MPa.

UNIDAD: m³

FECHA: FEBRERO 2014

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS

HORMIGÓN SIN ADICIONES

A. Materiales

Descripción Unidad Cantidad Precio

Unitario Subtotal

Cemento kg 336,21 $0,16 $52,42

Arena m³ 0,47 $11,00 $5,21

Ripio m³ 0,74 $13,50 $10,00

Agua de mezclado m³ 0,20 $0,72 $0,14

Subtotal Materiales $67,76

B. Mano de Obra

Descripción Nº $ / Hora Rendimiento

(H /m³) Subtotal

Maestro mayor en ejecución de

obras civiles 1 3,38 2,00 $6,76

Peón 3 3,01 2,00 $18,06

Subtotal Mano de Obra $24,82

C. Equipo y Maquinaria

Descripción Nº Costo /

Hora

Rendimiento

(H /m³) Subtotal

Concretera 1/2 saco 1 2,00 1,50 $3,00

Vibrador 1 1,80 0,85 $1,53

Herramienta menor (5,00% MO) $1,24

Subtotal Equipo y

Maquinaria $5,77

Total Costo Directo

(A+B+C) $98,36

139






RUBRO: HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA

f'c = 62 MPa.

UNIDAD: m³

FECHA: FEBRERO 2014


A. Materiales

Descripción Unidad Cantida

d

Precio

Unitario Subtotal

Cemento kg 582,55 $0,16 $90,82

Arena m³ 0,20 $11,00 $2,22

Ripio Nº67 m³ 0,34 $13,50 $4,59


Microsílice SikaFume kg 102,80 $2,68 $275,72

Sikament-N 100 L 19,24 $3,31 $63,74

Agua de lavado de los agregados m³ 40,00 $0,50 $20,00


B. Mano de Obra


(H /m³) Subtotal

Maestro mayor en ejecución de obras

civiles 1 3,38 2,00 $6,76

Peón 3 3,01 2,00 $18,06

Subtotal Mano de

Obra $24,82


Descripción Nº Costo

/ Hora

Rendimiento

(H /m³) Subtotal

Concretera 1/2 saco 1 2,00 1,50 $3,00

Vibrador 1 1,80 0,85 $1,53

Herramienta menor 1 1,24 0,85 $1,05

Subtotal Equipo y

Maquinaria $5,58

Total Costo Directo

(A+B+C) $487,61

140






LAFARGE RUBRO: HORMIGÓN CONVENCIONAL

f'c = 21 MPa.

UNIDAD: m³

FECHA: MAYO 2015


HORMIGÓN SIN ADICIONES

A. Materiales

Descripción Unidad Cantidad Precio

Unitario Subtotal

Cemento kg 336,21 $0,16 $53,79

Arena m³ 0,47 $14,56 $6,84

Ripio m³ 0,74 $17,36 $12,85



B. Mano de Obra

Descripción Nº $ / Hora Rendimien

to (H /m³) Subtotal

Maestro mayor en ejecución de

obras civiles 1 3,38 2 $6,76

Peón 3 3,01 2 $18,06



Descripción Nº Costo /

Hora

Rendimien

to (H /m³) Subtotal

Concretera 1/2 saco 1 2 1,5 $3,00

Vibrador 1 1,8 0,85 $1,53

Herramienta menor (5,00% MO) $1,24

Subtotal Equipo y

Maquinaria $5,77

Total Costo Directo

(A+B+C) $104,21

141






RUBRO: HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA

f'c = 62 MPa.

UNIDAD: m³

FECHA: MAYO 2015


A. Materiales

Descripción Unidad Cantidad Precio Unitario Subtotal

Cemento kg 582,55 $0,16 $90,82

Arena m³ 0,20 $14,56 $2,94

Ripio Nº67 m³ 0,34 $17,36 $5,91


Microsilice SikaFume kg 102,80 $2,76 $284,01

Sikament-N 100 L 19,24 $3,58 $68,92

Agua de lavado de los

agregados m³ 40,00 $0,50 $20,00


B. Mano de Obra


(H /m³) Subtotal

Maestro mayor en ejecución

de obras civiles 1 3,38 2,00 $6,76

Peón 3 3,01 2,00 $18,06



Descripcion Nº Costo /

Hora

Rendimiento

(H /m³) Subtotal

Concretera 1/2 saco 1 2,00 1,50 $3,00

Vibrador 1 1,80 0,85 $1,53

Herramienta menor 1 1,24 0,85 $1,05

Subtotal Equipo y

Maquinaria $5,58

Total Costo Directo

(A+B+C) $503,11

142




MEZCLA DE PRUEBA

f'c = 62 MPa.

Resistencia Requerida

f'cr = 71,7 MPa.


DEL CEMENTO)

RESUMEN DE RESISTENCIAS

EDAD RESISTENCIA

(días) MPa. %

3 44,9 62,7

7 61,9 86,5

28 70,7 98,7

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30

Re

sist

en

cia

(MP

a)

Tiempo (Días)

Curva Resistencia (MPa) vs Tiempo

143




MEZCLA DE PRUEBA

f'c = 62 MPa.


f'cr = 71,7 MPa.


DEL CEMENTO)


EDAD RESISTENCIA

(días) MPa. %

4 57,7 80,5

7 62,6 87,4

28 69,7 97,3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30

Re

sist

en

cia

(MP

a)

Tiempo (Días)


144




MEZCLA DE PRUEBA

f'c = 62 MPa.


f'cr = 71,7 MPa.


DEL CEMENTO)


EDAD RESISTENCIA

(días) MPa. %

4 56,6 79,0

7 60,2 84,0

28 68,3 95,3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30

Re

sist

en

cia

(MP

a)

Tiempo (Días)


145




MEZCLA DEFINITIVA

f'c = 62 MPa.


f'cr = 71,7 MPa.


DEL CEMENTO)


EDAD RESISTENCIA

(días) MPa. %

3 43,7 61,0

7 60,9 85,0

28 72,8 101,6

56 78,0 108,8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60

Re

sist

en

cia

(MP

a)

Tiempo (Días)


146




DESVIACIÓN ESTÁNDAR

f'c = 62 MPa.


f'cr = 71,7 MPa.


DEL CEMENTO)


EDAD RESISTENCIA

(días) MPa. %

7 61,8 86,3

28 72,5 101,2

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30

Re

sist

en

cia

(MP

a)

Tiempo (Días)


147

DENSIDAD DEL HORMIGÓN FRESCO

f'c= 62 Mpa. (f'cr= 71,7 MPa.)

Probetas con 15% de microsílice, SIKAFUME y aditivo SIKAMENT-N100

(3,6% peso del cemento)

EDAD = 3 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN

mm mm mm mm m² m³ kg kg/m³

62-1D

102

102,00

200

199,67 0,0082 0,0016 3,766 2308,3 102 199

102 200

62-2D

102

102,00

200

200,00 0,0082 0,0016 3,771 2307,5 102 200

102 200

62-3D

101

101,00

200

199,33 0,0080 0,0016 3,987 2496,5 101 199

101 199

δ PROM. HORMIGÓN = 2370,7

EDAD = 7 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


62-4D

102

102,67

200

200,00 0,0083 0,0017 3,736 2256,5 103 200

103 200

62-5D

103

103,00

200

200,00 0,0083 0,0017 3,746 2247,9 102 200

104 200

62-6D

102

102,67

200

200,00 0,0083 0,0017 3,736 2256,5 103 200

103 200


EDAD = 28 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


62-7D

102

102,33

200

199,33 0,0082 0,0016 3,766 2297,1 102 199

103 199

62-8D

102

102,3333

200

200,00 0,0082 0,0016 3,745 2276,7 103 200

102 200

62-9D

103

102,33

200

200 0,0082 0,0016 3,763 2287,6 102 200

102 200


148

EDAD = 56 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ HORMIGÓN


62-10D

101

102

199

199,67 0,0082 0,0016 3,740 2292,3 103 201

102 199

62-11D

101

101,33

200

199,33 0,0081 0,0016 3,710 2307,8 102 199

101 199

62-12D

102

101,6667

200

199,6667 0,0081 0,0016 3,790 2338,2 102 199

101 200


149

DENSIDAD DEL HORMIGÓN FRAGUADO

f'c= 62 Mpa. (f'cr= 71,7 MPa.)



EDAD = 3 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


1

103

102,67

201

201,00 0,0083 0,0017 3,850 2313,7 103 201

102 201

2

101

101,67

200

199,67 0,0081 0,0016 3,708 2287,6 102 199

102 200

3

102

101,67

199

199,33 0,0081 0,0016 3,715 2295,8 102 200

101 199


EDAD = 7 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


4

102

102,00

200

199,67 0,0082 0,0016 3,711 2274,5 102 200

102 199

5

104

103,67

201

201,00 0,0084 0,0017 3,866 2278,8 104 201

103 201

6

103

102,00

200

199,67 0,0082 0,0016 3,698 2266,6 101 199

102 200


EDAD = 28 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


7

101

102

199

199,67 0,0082 0,0016 3,738 2291,1 103 200

102 200

8

102

101

199

199,67 0,0080 0,0016 3,722 2326,7 101 200

100 200

9

102

102,67

200

199,67 0,0083 0,0017 3,809 2304,4 103 200

103 199


150


f'c= 62 Mpa. (f'cr= 71,7 MPa.)



EDAD = 4 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


10

102

102,33

200

200,33 0,0082 0,0016 3,715 2254,7 103 200

102 201

11

102

102

200

200,3333 0,0082 0,0016 3,709 2265,8 102 200

102 201

12

103

102,33

200

200,00 0,0082 0,0016 3,752 2280,9 102 200

102 200


EDAD = 7 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


13

102

102,00

199

199,33 0,0082 0,0016 3,745 2299,2 102 199

102 200

14

102

102,33

200

200,6667 0,0082 0,0017 3,725 2257,0 102 201

103 201

15

101

101,33

200

199,67 0,0081 0,0016 3,730 2316,4 101 200

102 199


EDAD = 28 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


16

102

102,00

200

200,00 0,0082 0,0016 3,747 2292,8 102 200

102 200

17

102

102,33

199

199,33 0,0082 0,0016 3,751 2287,9 103 200

102 199

18

102

102

200

200,00 0,0082 0,0016 3,764 2303,2 102 200

102 200


151


f'c= 62 Mpa. (f'cr= 71,7 MPa.)



EDAD = 4 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


19

102

102,33

201

201,00 0,0082 0,0017 3,770 2280,5 103 201

102 201

20

103

102,67

201

200,67 0,0083 0,0017 3,861 2324,2 102 201

103 200

21

102 102,33

33

201

200,67 0,0082 0,0017 3,772 2285,5 102 200

103 201


EDAD = 7 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


22

102

102,00

200

200,33 0,0082 0,0016 3,750 2290,8 102 201

102 200

23

102

102,00

201

201,00 0,0082 0,0016 3,786 2305,1 102 201

102 201

24

102

101,67

199

199,33 0,0081 0,0016 3,770 2329,8 102 200

101 199


EDAD = 28 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


25

104

103,67

200

200,00 0,0084 0,0017 3,865 2289,6 103 200

104 200

26

102

102,00

199

199,33 0,0082 0,0016 3,779 2320,1 102 200

102 199

27

103

103,67

200

199,67 0,0084 0,0017 3,910 2320,1 104 200

104 199


152


f'c= 62 Mpa. (f'cr= 71,7 MPa.)



EDAD = 3 DIAS

CILINDRO



62-1D

102

102,00

200

199,67 0,0082 0,0016 3,733 2288,0 102 199

102 200

62-2D

102

102,00

200

200,00 0,0082 0,0016 3,743 2290,3 102 200

102 200

62-3D

101

101,00

200

199,33 0,0080 0,0016 3,675 2301,1 101 199

101 199


EDAD = 7 DIAS

CILINDRO



62-4D

102

102,67

200

200,00 0,0083 0,0017 3,738 2257,7 103 200

103 200

62-5D

103

103,00

200

200,00 0,0083 0,0017 3,732 2239,5 102 200

104 200

62-6D

102

102,67

200

200,00 0,0083 0,0017 3,728 2251,6 103 200

103 200


EDAD = 28 DIAS

CILINDRO



62-7D

102

102,33

200

199,33 0,0082 0,0016 3,761 2294,0 102 199

103 199

62-8D

102

102,33

200

200,00 0,0082 0,0016 3,739 2273,0 103 200

102 200

62-9D

103

102,33

200

200,00 0,0082 0,0016 3,779 2297,3 102 200

102 200


153

EDAD = 56 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


62-10D

101

102,00

199

199,67 0,0082 0,0016 3,747 2296,6 103 201

102 199

62-11D

101

101,33

199

199,33 0,0081 0,0016 3,845 2391,8 102 200

101 199

62-12D

102

101,67

200

199,67 0,0081 0,0016 3,710 2288,9 102 200

101 199


154

DENSIDAD DEL HORMIGON FRAGUADO

f'c= 62 Mpa. (f'cr= 71,7 MPa.)



EDAD = 7 DIAS

CILINDRO

ø ø L L A V M δ

HORMIGÓN


62-1E

102

101,67

199

199,33 0,0081 0,0016 3,896 2407,6 102 200

101 199

62-2E

102

102,33

200

200,00 0,0082 0,0016 3,874 2355,1 102 200

103 200

62-3E

101

101,33

199

199,00 0,0081 0,0016 3,891 2424,5 101 199

102 199


155

EDAD = 28 DIAS

CILINDR

O ø ø L L A V M

δ

HORMIGÓN


62-4E

102

101,67

199 199,3

3 0,0081 0,0016 3,896 2407,6 102 199

101 200

62-5E

102

101,67

200 199,6

7 0,0081 0,0016 3,900 2406,1 101 200

102 199

62-6E

102

101,67

199 199,6

7 0,0081 0,0016 3,991 2462,2 102 200

101 200

62-7E

101

101,33

199 199,3

3 0,0081 0,0016 3,876 2411,1 101 199

102 200

62-8E

102

101,33

199 199,3

3 0,0081 0,0016 3,879 2412,9 101 200

101 199

62-9E

102

102,00

199 199,3

3 0,0082 0,0016 3,886 2385,8 101 200

103 199

62-10E

102

101,67

200 200,0

0 0,0081 0,0016 3,892 2397,2 101 200

102 200

62-11E

102

101,67

199 199,3

3 0,0081 0,0016 3,877 2395,9 101 199

102 200

62-12E

102

101,33

199 199,6

7 0,0081 0,0016 3,880 2409,5 101 200

101 200

62-13E

101

101,33

199 199,3

3 0,0081 0,0016 3,871 2408,0 101 199

102 200

62-14E

102

101,67

200 199,3

3 0,0081 0,0016 4,052 2504,0 101 199

102 199

62-15E

102

101,33

200 199,6

7 0,0081 0,0016 3,898 2420,7 101 200

101 199

62-16E

102

101,67

199 199,3

3 0,0081 0,0016 3,902 2411,4 102 200

101 199

62-17E

101

101,67

199 199,6

7 0,0081 0,0016 3,888 2398,7 102 200

102 200

62-18E

102

101,67

200 200,0

0 0,0081 0,0016 3,894 2398,4 102 200

101 200


156

CAPÍTULO VIII

8. ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS

Resistencia a la compresión simple

El ACI 318-08, establece que el nivel de resistencia a la compresión de una clase

determinada de hormigón, se considera satisfactorio, sí cumple con los dos requisitos

siguientes:

a) El Promedio aritmético de tres ensayos consecutivos de resistencia es mayor

o igual que f’c.

b) Ningún resultado de ensayo de resistencia (promedio de tres especímenes de

10cm x 20cm) es menor que f’c por más de 3,5 MPa cuando f’c es 35MPa o

menor; o de más de 0,10f’c cuando f’c es mayor a 35MPa.

Primera condición.

Resistencia especificada a la compresión de hormigón: f’c = 62 MPa.

Resistencia promedio requerida a la compresión de hormigón f’cr = 71,7 MPa.

El promedio experimental de tres ensayos consecutivos de resistencia es 72,8MPa, y

para esta investigación se tiene una resistencia especificada de 62Mpa, por lo tanto el

diseño del hormigón es válido.

Segunda condición.

0,10f’c = 0,10 * 62MPa = 6,2 MPa.

62MPa – 6,2MPa = 55,8 MPa.

De los resultados de los ensayos a compresión, el menor valor es 72,1MPa, y es

superior a 55,8MPa, por lo tanto el diseño de hormigón esta bien realizado.

Costo de metro cúbico de hormigón.

El costo de hormigón de alta resistencia f’c = 62 MPa, calculado en febrero del 2014

fue de 487,61 USD/m3. Tomando una comparación, el costo por metro cúbico de

hormigón convencional f’c = 21MPa, es de 98,36 USD.

El costo de hormigón de alta resistencia f’c = 62 MPa, calculado en mayo del 2015

fue de 503,11 USD/m3. Tomando una comparación, el costo por metro cubico de

hormigón convencional f’c = 21MPa, es de 104,21 USD.

157

La diferencia significativa en el costo de estos dos tipos de hormigones, esta en la

inclusión de aditivos químicos y minerales.

En el caso del aditivo químico se empleó el superplastificante Sikament N100, el

costo de éste, representa el 13,74% del costo total de un metro cubico de hormigón

de alta resistencia.

El aditivo mineral empleado es la microsílice SikaFume, éste tiene un costo que

representa el 56,62 % del costo total del metro cubico de hormigón de alta

resistencia.

158

CAPÍTULO IX.

CONCLUSIONES FINALES.

La dosificación en peso final óptima probada experimentalmente, para la

obtención de la resistencia requerida calculada de este hormigón (f’cr = 71,7

MPa), en base de la resistencia especificada (f’c = 62 MPa), con la utilización

de los agregados de Pifo, cemento Armaduro especial de Lafarge, la

utilización de aditivos minerales (microsílice SikaFume) y de

superplastificantes (Sikament-N 100), para 1 m3 de hormigón, es la siguiente:

MATERIALES UNIDAD CANTIDAD DOSIFICACIÓN

Agua kg 215,14 0,37

Cemento kg 582,28 1,00

Arena kg 507,64 0,87

Ripio kg 831,71 1,43

Superplastificante kg 23,47 0,04

Microsílice kg 102,76 0,18

El objetivo planteado en cuanto al diseño de este hormigón de alta resistencia,

se cumplió, ya que se pudo llegar a la resistencia requerida de 71,7 MPa, a los

28 días de ser ensayados los especímenes con la inclusión de microsílice al

15%.

La determinación de hormigón de alta resistencia se ve garantizada mediante

la utilización de agregado grueso de tamaño nominal máximo reducido. En

nuestro caso utilizamos ripio de hasta 1/2”.

Particular importancia se pudo establecer, al tratamiento que se dió a los

agregados grueso y fino. Se evidenció la necesidad práctica de lavar

rigurosamente a estos materiales, antes de proceder a las mezclas.

Debido a que los hormigones de alta resistencia presentan relaciones bajas de

agua/ material cementicio, es indispensable la utilización de aditivos

químicos, ya que éstos mejoran las condiciones de la mezcla.

Es indiscutible que la utilización de la microsílice contribuye de manera

positiva a la resistencia y durabilidad del hormigón, ya que disminuye las

porosidades del mismo.

159

Los mejores resultados que se obtuvieron en la mezcla de todos los

componentes de este hormigón de alta resistencia, obedecieron a la

optimización en el orden de colocación de los componentes y sus porcentajes,

que fueron.

Secuencia y periodo de mezclado.

La inclusión de aditivos químicos y minerales, afectan de manera

considerable al costo de fabricación de este tipo de hormigones, tal es así que:

El costo /m3 de un hormigón de alta resistencia a mayo 2015 con la

dosificación final optimo es de 503,11 USD, mientras que el de un hormigón

con f’c = 21 MPa, es de 104,21 USD, lo cual significa el 20,71% del

hormigón de alta resistencia.

160

RECOMENDACIONES

Para la fabricación de hormigones de alta resistencia, es necesario tener un

estricto control de calidad de los materiales a ser utilizados. En lo que

respecta a los agregados, deben ser lavados de forma minuciosa, ya que es

importante que no exista contenido orgánico, para que exista una correcta

consolidación de la masa de hormigón. El cemento debe ser en lo posible lo

más fresco, es decir con fecha de fabricación próxima a su utilización, o tener

un adecuado almacenamiento de manera que el cemento se mantenga seco.

En relación a los aditivos, que las proporciones a utilizar deben ser las

correctas y no exceder de lo especificado por los fabricantes. El agua de

amasado debe ser estrictamente potable.

Tomar en cuenta las recomendaciones de los fabricantes de los materiales

cementantes y aditivos, ya que son de mucha ayuda en el desarrollo de la

investigación.

El agregado grueso para la fabricación de este tipo de hormigones, debe ser

triturado y con un tamaño menor o igual a ¾, permitiendo así mejorar las

características del hormigón y obtener resistencias elevadas.

Dar un curado adecuado y continuo al hormigón, ya que al utilizar microsílice

en la mezcla, ésta aumenta la temperatura considerablemente provocando

agrietamientos en lo posterior.

Para realizar el ensayo a compresión para este tipo de hormigón, se

recomienda refrentar los extremos de los cilindros con el mortero de azufre,

para evitar variaciones en los resultados y además, cubrir las superficies

laterales, a fin de evitar que durante la falla de las probetas, se desprendan

fragmentos que podrían herir a quienes están realizando los ensayos.

161

BIBLIOGRAFIA

1. BARROS FIERRO, V., RAMÍREZ CUEVA, H. (2012). Diseño de hormigones

con fibras de polipropileno para resistencias a la compresión de 21 y 28 MPa

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ORMIGON.pdf.

3. INECYC, CAMPOSANO, J. (2009). Control de Calidad en el Hormigón,

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Recuperado de

http://inecyc.org.ec/documentos/notas_tecnicas/ALTO_DESEMPENO.pdf

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Recuperado de

http://es.scribd.com/doc/42540958/Tecnologia-Del-Concreto-de-Alto-

Desempeno

6. MONTOYA, P., MESEGUER, A., MORÁN, F. (2000). Hormigón Armado (14a

ed.). Barcelona: Gustavo Gili.

7. ROMO, M. ( 008). “Temas de Hormigón Armado”, Escuela Politécnica del

Ejercito-Ecuador, Quito.



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8. RIVVA, L. E. (2002). Concretos de Alta Resistencia (1a ed.). Lima: Fondo

Editorial ICG. Recuperado de

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9. RECALDE CHILUIZA, E. L. (2007). Metodología de Planificación Minera a

Corto Plazo y Diseño Minero a mediano Plazo en la Cantera Pifo. Escuela

Superior Politécnica del Litoral. Guayaquil.

10. UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA Guía Teórica y

Práctica del Curso de Concreto Presforzado. Ricardo Villatoro De La Rosa,

Febrero de 2005.Recuperado de:

http://www.scribd.com/doc/52813861/08-6001

11. Hormigón de Alto Desempeño para Estructuras. Recuperado de

http://www.icpa.org.ar/publico/files/hormigon_a_d.pdf.

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http://www.icpa.org.ar/publico/files/hormigon_a_d.pdf

163

ANEXOS

Fotografía Nº 1 Lavado de los agregados

Fotografía Nº 2 Ensayo de abrasión

164

Fotografía Nº 3 Densidad Suelta y Compactada

Fotografía Nº 4 Densidad de la arena

165

Fotografía Nº 5 Densidad del cemento

Fotografía Nº 6 Consistencia normal del Cemento

166

Fotografía Nº 7 Elaboración de la mezcla- Mezclado de los materiales

Fotografía Nº 8 Incorporación del aditivo a la Mezcla

Fotografía Nº 9 Asentamiento

167

Fotografía Nº 10 Elaboración de Probetas

Fotografía Nº 11 Elaboración de Probetas

Fotografía Nº 12 Curado de Probetas

168

Fotografía Nº 13 Curado de Probetas

Fotografía Nº 14 Refrentado de Probetas

Fotografía Nº 15 Ensayo de compresión simple

169

NORMAS UTILIZADAS EN LA INVESTIGACIÓN

NTE INEN 0156 (2009): Cemento hidráulico. Determinación de la densidad.

NTE INEN 0157 (2009): Cemento hidráulico. Determinación de la consistencia

normal. Método de Vicat.

NTE INEN 0158 (2009): Cemento hidráulico. Determinación del tiempo de

fraguado. Método de Vicat.

NTE INEN 0195 (2009): Cemento hidráulico. Determinación del contenido de aire en

morteros.

NTE INEN 0488 (2009): Cemento hidráulico. Determinación de la resistencia a la

compresión de morteros en cubos de 50 mm de arista.

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR … · TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE...

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