diseño de hormigones

Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería

Escuela de Ingeniería Civil en Obras Civiles

“DISEÑO DE HORMIGONES FAST TRACK GRADO HF 4,2

A EDADES DE 3 Y 7 DÍAS CON INCORPORACIÓN

DE ADITIVO PLASTIFICANTE”

Tesis para optar al título de: Ingeniero Civil en Obras Civiles.

Profesor Patrocinante: Sr. José Arrey Díaz. Constructor Civil, Especialidad Hormigones. Experto en Prevención de Riesgos Ocupacionales.

JUAN IGNACIO FERNÁNDEZ SANZANA

VALDIVIA - CHILE 2010

Eugenio

Línea

Dedicada a…

Mis padres, Nelson y Angélica, por estar ahí siempre, en todo momento, pase lo que

pase. Ya que con su apoyo y comprensión incondicional que me han brindado en mi vida, pude

obtener este logro, puesto que sin el nada de esto hubiese sido posible de realizar.

AGRADECIMIENTOS:

A mi profesor patrocinante Sr. José Arrey Díaz por apoyarme y guiarme en este trabajo.

Al personal del LEMCO por su buena disposición en ayudarme en todo lo que respecta a trabajo de laboratorio.

Al Sr. Alex Silva, jefe zona sur de productos Sika, por el facilitamiento del aditivo plastificante Sika Plastimix 300.

Al Sr. Luis Collarte, director del instituto de Obras Civiles, quién canalizó apoyo económico con cementos

Polpaico.

A mis compañeros de carrera, Mario Hoehmann y Jonathan Nannig, quienes me ayudaron a realizar distintas

etapas de mi tesis.

RESUMEN

Debido a los serios problemas que originan las reparaciones de pavimentos urbanos que se ejecutan actualmente

en la ciudad de Valdivia, es que se desarrolló este trabajo. El propósito de esta investigación es reducir los tiempos de

entrega de estas obras diseñando mezclas que permitan fabricar de forma artesanal e independiente hormigones Fast

Track de resistencias a la flexotracción de 4,2 MPa o de resistencias iguales o superiores al 75% de 4,2 MPa para las edades

de 3 y 7 días respectivamente.

Lo que se hizo para lograr esto fue diseñar hormigones con distintos tipos de cementos y con distintas dosis de

aditivo plastificante a base de un hormigón patrón dosificado según el método de dosificación para pavimentos que utiliza

el Laboratorio Nacional de Vialidad. A estos hormigones se les realizaban mediciones de docilidad, densidad y resistencia

para poder compararlos y establecer las dosificaciones más apropiadas, de esta forma se determinaban las dosis de aditivo

plastificante y las dosificaciones de los materiales componentes necesarios para poder obtener el hormigón Fast Track

requerido.

De los resultados obtenidos se tiene que el diseño elegido para confeccionar las mezclas de hormigón consta de

una dosis de 0,625% de aditivo plastificante Sika Plastimix 300. Los cementos empleados son de clasificación Portland

Puzolánico Grado Alta Resistencia para los hormigones de 3 días de edad y Puzolánico Grado Corriente para los de 7 días

de edad y su dosis es de 439kg/m3 de hormigón con una razón de agua/cemento de 0,41. Con respecto a la docilidad, el

asentamiento de cono de los hormigones es de aproximadamente 18-19 cm. Y en relación a los áridos, estos deben cumplir

con los requisitos que establece la norma NCh 163 y su dosificación debe ser determinada por el método “Faury-Joisel”.

SUMMARY

“DESIGN OF FAST TRACK CONCRETE GRADE HF 4,2 TO AGES 3 AND 7 DAYS WITH INCORPORATION THE

PLASTICIZER ADDITIVE”.

Because of the serious problems caused by repairs of urban pavements currently running in the city of Valdivia, it

was the reason why this work was developed. The purpose of this research is to reduce delivery times of these constructions

designing mixtures to allow craft and independent concretes Fast Track of resistances of 4,2 MPa flexo-traction or

resistance equal to or greater than 75% of 4,2 MPa for ages of 3 and 7 days respectively.

What we did to achieve this it was to design concretes with different types of cements and different doses of

plasticizer additives based on a standard concrete dosage according to the dosage method for pavements using in the

National Highway Laboratory. These concretes were performed with measurements of docility, density and strength to

comparison and establish the appropriate dosages, so doses were determinated plasticizer additives and the dosages of the

component materials necessaries to obtain the required concrete Fast Track.

From the results we find that the chosen design to make the concrete mixtures consisting of a dose of 0,625% of

plasticizer additive Sika Plastimix 300. The cements used are classification Portland Pozzolanic Grade High Strength

concrete for 3 days of age and Pozzolanic Grade Current for 7 days old, its dose is the 439 kg/m3 of concrete with a rate of

water/cement of 0,41. In relation to the docility, the cone settlement of concrete is about 18-19 cm. About to the aggregate,

they must fulfill with the requirements of the standard NCh 163 and its dose must be determined by the method "Faury-

Joisel."

ÍNDICE

ÍNDICE TEMÁTICO

Contenido Página

CAPÍTULO I

“INTRODUCCIÓN” 1

1.1 Presentación del problema 1

1.2 Objetivos 3

1.2.1 Objetivo general 3

1.2.2 Objetivos específicos 3

1.3 Metodología 4

1.4 Evaluación general del proyecto 5

CAPÍTULO II

“HORMIGÓN FAST TRACK” 6

2.1 Generalidades 6

2.2 Componentes del hormigón Fast Track 7

2.2.1 Cemento 7

2.2.2 Agregados pétreos 8

2.2.3 Agua 9

2.2.4 Aditivos plastificantes 10

2.2.4.1 Generalidades 10

2.2.4.2 Mecanismo de acción 11

2.2.4.3 Efectos y usos 13

2.2.4.4 Aditivo Sika Plastimix 300 14

2.3 Consideraciones para el diseño 15

2.3.1 Resistencia de habilitación al tránsito 15

2.3.2 Tiempo máximo de habilitación al tránsito 15

2.3.3 Dosificación de los hormigones 15

2.4 Curado y protecciones 16

2.5 Puesta en servicio 17

2.5.1 Control de resistencia 18

2.6 Conclusiones prácticas 19

CAPÍTULO III

“DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL” 20

3.1 Generalidades 20

3.2 Descripción de los materiales 21

3.2.1 Áridos 21

3.2.1.1 Granulometría 21

3.2.1.2 Material fino menor a 0,080 mm 22

3.2.1.3 Impurezas orgánicas 23

3.2.1.4 Desgaste de las gravas 23

3.2.1.5 Densidad real y neta y absorción de agua 23

3.2.1.6 Densidad aparente 24

3.2.1.7 Determinación de huecos 24

3.2.2 Cemento 24

3.2.3 Agua 25

3.2.4 Aditivo 25

3.3 Dosificación del hormigón patrón 26

3.3.1 Generalidades 26

3.3.2 Razón A/C 26

3.3.3 Dosis de cemento 26

3.3.4 Agua de amasado 27

3.3.5 Compacidad 28

3.3.6 Proporciones de los sólidos en la mezcla 28

3.3.6.1 Proporción del cemento 29

3.3.6.2 Proporción de los áridos 29

3.3.7 Cantidad de áridos 31

3.3.8 Agua de absorción y agua total 32

3.3.9 Resumen de la dosificación 32

3.4 Confección de los hormigones de prueba 33

3.4.1 Generalidades 33

3.4.2 Identificación de los hormigones realizados 33

3.4.3 Dosificación de las amasadas 34

3.4.4 Corrección por humedad delas dosificaciones 35

3.4.5 Mezclado 37

3.4.6 Confección y curado de probetas 39

3.4.6.1 Moldeado de probetas 39

3.4.6.2 Curado 41

CAPÍTULO IV

“ENSAYOS Y RESULTADOS” 43

4.1 Ensayo de docilidad 43

4.1.1 Aparatos 43

4.1.2 Procedimiento 44

4.1.3 Resultados 46

4.2 Ensayo de tracción por flexión 47

4.2.1 Aparatos 47

4.2.2 Procedimiento 48

4.2.3 Expresión de resultados 51

4.2.4 Resultados 53

CAPÍTULO V

“ANÁLISIS DE RESULTADOS” 55

5.1 Docilidad 55

5.2 Densidad 58

5.3 Resistencia a la tracción por flexión 62

5.4 Análisis estadístico 66

5.4.1 Resistencia v/s edad 66

5.4.2 Resistencia v/s densidad 70

5.4.3 Resistencia v/s Aditivo 72

5.4.4 Resistencia v/s docilidad 74

5.4.5 Resistencia v/s cemento 76

5.4.6 Docilidad v/s aditivo 78

5.4.7 Resumen 80

CAPÍTULO VI

“CONCLUSIONES” 81

BIBLIOGRAFÍA 83

ÍNDICE DE FIGURAS

Contenido Página

CAPÍTULO II

“HORMIGÓN FAST TRACK”

Figura nº1: Acción del plastificante en una defloculación y dispersión de las partículas de cemento. 11

Figura nº2: Repulsión entre las partículas de cemento por la ionización producida por los lignosulfonatos. 12

Figura nº3: Liberación del agua atrapada en los flóculos de los granos de cemento por la acción de gluconatos. 12

CAPÍTULO III

“DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL”

Figura nº4: Áridos utilizados. 21

Figura nº5: Sacos de cemento de Polpaico Especial y Polpaico 400. 25

Figura nº6: Aditivo Sika Plastimix 300. 25

Figura nº7: Pesaje de los materiales. 37

Figura nº8: Betonera empleada previamente humedecida. 37

Figura nº9: Mezclado de los materiales. 38

Figura nº10: Adición del aditivo plastificante a la mezcla. 38

Figura nº11: Colocación del hormigón en los moldes. 39

Figura nº12: Compactación por vibrado interno. 40

Figura nº13: Acabado del enrase con llana. 40

Figura nº14: Curado inicial de las probetas. 41

Figura nº15: Probetas desmoldadas. 41

Figura nº16: Probetas en la piscina de curado. 42

CAPÍTULO IV

“ENSAYOS Y RESULTADOS”

Figura nº17: Aparatos del ensayo de docilidad. 44

Figura nº18: Llenado del Cono de Abrams. 45

Figura nº19: Levantamiento del Cono de Abrams. 45

Figura nº20: Medición del asentamiento del Cono de Abrams. 46

Figura nº21: Prensa para ensayo de tracción por flexión. 47

Figura nº22: Dispositivos de contacto con la probeta. 48

Figura nº23: Dimensiones de las probetas. 48

Figura nº24: Identificación de los tercios de una probeta. 49

Figura nº25: Probeta ensayada a la flexotracción. 49

Figura nº26: Probeta fracturada en el tercio central. 50

Figura nº27: Dimensiones de las probetas en la sección de rotura. 50

CAPÍTULO V

“ANÁLISIS DE RESULTADOS”

Figura nº28: Regla de decisión para aceptar o rechazar la hipótesis nula. 68

ÍNDICE DE TABLAS

Contenido Página

CAPÍTULO III


Tabla nº1: Granulometría de los áridos. 22

Tabla nº2: Material fino menor a 0,080mm. 22

Tabla nº3: Desgaste de las gravas. 23

Tabla nº4: Densidades real y neta y absorción de agua. 23

Tabla nº 5: Densidad aparente. 24

Tabla nº6: Porcentaje de huecos de los áridos. 24

Tabla nº7: Resistencia v/s razón agua/cemento. 27

Tabla nº8: Valores del coeficiente E. 27

Tabla nº9: Aire ocluido según tamaño máximo nominal. 28

Tabla nº10: Resumen dosificación hormigón patrón. 32

Tabla nº11: Identificación de los Hormigones realizados. 33

Tabla nº12: Dosificación patrón para 71,6 lt de hormigón. 34

Tabla nº13: Cantidad de aditivo utilizada. 34

Tabla nº14: Programación de las amasadas. 35

Tabla nº15: Correcciones por humedad correspondientes a las series. 36

Tabla nº16: Resumen de las dosificaciones corregidas por humedad. 36

CAPÍTULO IV


Tabla nº17: Resultados del ensayo de docilidad. 46

Tabla nº18: Corrección de la carga máxima “P”. 51

Tabla nº19: Resultados de las probetas ensayadas a los 3 días de edad. 53

Tabla nº20: Resultados de las probetas ensayadas a los 7 días de edad. 54

CAPÍTULO V


Tabla nº21: Asentamiento de cono de los hormigones según el tipo de cemento y dosis de aditivo. 55

Tabla nº22: Aumento entre los asentamientos de los hormigones hechos con cemento Corriente y Alta Resistencia. 57

Tabla nº23: Densidades de los hormigones según la edad, tipo de cemento y dosis de aditivo. 58

Tabla nº24: Aumento de las densidades de los hormigones según la dosis de aditivo aplicada. 59

Tabla nº25: Aumento entre las densidades de los hormigones de 3 y 7 días. 60

Tabla nº26: Aumento entre las densidades de los hormigones hechos con cemento Corriente y Alta Resistencia. 61

Tabla nº27: Resistencias de los hormigones según la edad, tipo de cemento y dosis de aditivo. 62

Tabla nº28: Aumento de las resistencias de los hormigones según la dosis de aditivo aplicada. 63

Tabla nº29: Aumento entre las resistencias de 3 y 7 días. 64

Tabla nº30: Aumento entre las resistencias de los hormigones hechos con cemento Corriente y Alta Resistencia. 65

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Contenido Página

CAPÍTULO II


Gráfico nº1: Efecto de la finura del cemento sobre la resistencia del hormigón. 8

Gráfico nº2: Distribución granulométrica con aumento de material entre la malla 3/8” y la Nº9. 9

CAPÍTULO III


Gráfico nº3: Determinación de las proporciones de los áridos. 30

CAPÍTULO V


Gráfico nº4: Asentamiento de cono v/s dosis de aditivo. 55

Gráfico nº5: Aumento promedio del asentamiento v/s dosis de aditivo. 56

Gráfico nº6: Comparación de los asentamientos de los hormigones fabricados con cemento Corriente y Alta Resistencia. 57

Gráfico nº7: Densidades v/s dosis de aditivo. 58

Gráfico nº8: Aumento promedio de las densidades v/s dosis de aditivo. 59

Gráfico nº9: Comparación de las densidades de los hormigones de 3 días con la de 7 días. 60

Gráfico nº10: Comparación de las densidades de los hormigones fabricados con cemento Corriente y Alta Resistencia. 61

Gráfico nº11: Resistencias v/s dosis de aditivo. 62

Gráfico nº12: Aumento promedio de resistencia v/s dosis de aditivo. 63

Gráfico nº13: Comparación de las resistencias de 3 días con la de 7 días. 64

Gráfico nº14: Comparación de las resistencias de los hormigones fabricados con cemento Corriente y Alta Resistencia. 65

Gráfico nº15: Aumento de la resistencia según los días. 67

Gráfico nº16: Resistencia vs densidad de los hormigones. 70

Gráfico nº17: Resistencia vs Aditivo Sika plastimix 300. 72

Gráfico nº18: Resistencia vs asentamiento de cono. 74

Gráfico nº19: Resistencia vs tipo de cemento. 76

Gráfico nº20: Asentamiento vs dosis de aditivo. 78

ÍNDICE DE ANEXOS

Contenido Página

ANEXO Nº1:

Ficha Técnica, Cemento Polpaico Especial. 86

ANEXO Nº2:

Ficha Técnica, Cemento Polpaico 400. 88

ANEXO Nº3:

Ficha Técnica, Aditivo Sika Plastimix 300. 90

ANEXO Nº4:

Ficha de Datos de Seguridad, Aditivo Sika Plastimix 300. 93

ANEXO Nº5:

Dosificación, Método Faury-Joisel (FJ). 99

ANEXO Nº6:

Dimensiones de las Probetas. 111

ANEXO Nº7:

Resumen de los Resultados de las Probetas. 114

ANEXO Nº8:

Tablas de Distribución Normal y t de Student. 116

1

CAPÍTULO I

“INTRODUCCIÓN”

1.1 PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA

La problemática surge a raíz de los serios problemas que originan las reparaciones de pavimentos urbanos que se

ejecutan actualmente en la ciudad de Valdivia, causando grandes demoras en los tiempos de desplazamientos de

automovilistas, como también congestiones vehiculares, desvíos de tránsito, mayores costos de operación de los usuarios,

mayor impacto ambiental, problemas de seguridad, etc.

El propósito de esta investigación es reducir los tiempos de entrega de las reparaciones de secciones de losa de los

pavimentos urbanos, diseñando mezclas que permitan fabricar hormigones Fast Track para que de este modo se puedan

agilizar las faenas de reparación que se ejecutan en zonas de gran impacto vial.

El hormigón Fast Track, más conocido en Chile como hormigón para pavimento de tránsito rápido, es un

hormigón de alta resistencia inicial que para obtenerlo se necesitan altas cantidades de cemento, uso de aditivos y un buen

curado para acelerar su resistencia, y que surge de la necesidad de entregar al uso público reparaciones o reconstrucciones

de calzadas en el menor plazo posible con el fin de apresurar los trabajos constructivos de los pavimentos rígidos (CTH,

2007).

La fabricación de estos hormigones está condicionada a empresas de premezclado, las cuales ocupan sus propios

métodos de dosificación y diseño que no son de conocimiento general, por lo que su obtención queda limitada

necesariamente a disponer de este recurso, ya que como las empresas entregan los hormigones listos y preparados no se

saben sus dosificaciones y procedimientos para poder fabricarlos de manera independiente.

La idea de este trabajo es poder confeccionar hormigones Fast Track de forma artesanal de manera de establecer

un procedimiento o “receta” que permita hacerlos de manera independiente sin la necesidad de acudir a empresas de

premezclado. Eso sí, esta investigación no pretende crear un método de dosificación general para diseñar hormigones Fast

Track, si no que los procedimientos para fabricar uno de características especificas que satisfaga las necesidades que se

2

requieren cubrir, ya que además no hay métodos de dosificación establecidos que sean de uso general que permitan

diseñar hormigones de altas resistencias a edades tempranas. Todos los métodos de dosificación diseñan los hormigones

para los 28 o más días de edad.

Los hormigones Fast Track que se pretenden fabricar se requiere que cumplan con una resistencia a la

flexotracción de 4,2MPa para las edades de 3 y 7 días respectivamente. Para lograr obtener tales hormigones se empleará

aditivo plastificante, ya que estos son capaces de reducir el agua de amasado por lo que se obtienen hormigones más

resistentes, económicos y durables. El principal efecto que producen estos aditivos es su incidencia en el aumento de la

trabajabilidad del hormigón en su estado fresco. Este efecto puede traducirse en una reducción de la dosis de agua, si se

mantiene constante la docilidad o fluidez del hormigón, o en un aumento de su docilidad, si se mantiene constante la

dosis de agua del hormigón (Nilson, 2001).

El motivo por el cual se requiere que las resistencias de flexotracción de los hormigones sean de 4,2MPa se debe a

que el Serviu de Valdivia especifica el grado HF 4,2 para los hormigones de los pavimentos urbanos y especifica una

resistencia igual o superior al 75% de 4,2MPa para poner en servicio las reparaciones de calzadas. Con esta especificación

el diseño satisface las exigencias de resistencia que imparte el Serviu de Valdivia, logrando así ser aplicable para esta zona.

Además al lograr obtener estas resistencias para las edades de 3 y 7 días respectivamente, significa reducir ampliamente los

tiempos de entrega de las reparaciones ya que por lo general estas son a 28 días. Por otra parte, el diseño se desarrollará

con la utilización del aditivo plastificante Sika Plastimix 300 ya que pertenece a una marca de prestigio, es de fácil

obtención y económico, la idea es que el diseño sea conveniente y asequible.

Por todo lo dicho anteriormente es que se desarrollará como tema de tesis “Diseño de Hormigones Fast Track

grado HF 4,2 a edades de 3 y 7 días con Incorporación de Aditivo Plastificante”, de modo que el diseño proporcione las

dosificaciones y procedimientos necesarios para la confección de los hormigones, los cuales entreguen los mejores

resultados al realizarles los ensayos de tracción por flexión y docilidad y los análisis de sus propiedades como la resistencia,

trabajabilidad y densidad.

3

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 OBJETIVO GENERAL

Diseñar mezclas que permitan obtener, con la utilización de aditivo plastificante, hormigones Fast Track de

resistencias a la flexotracción de 4,2 MPa o de resistencias iguales o superiores al 75% de 4,2 MPa para las

edades de 3 y 7 días respectivamente.

1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Diseñar mezclas de hormigón con distintas dosis de aditivo plastificante y diferentes tipos de cementos.

Confeccionar mezclas de prueba registrando la docilidad.

Elaborar probetas de ensayo.

Ensayar las probetas determinando sus densidades y resistencias de flexotracción para 3 y 7 días de edad.

Procesar y analizar los resultados realizando tablas, gráficos y análisis estadísticos de docilidad, densidad y

resistencia para los distintos días de ensayo y diferentes tipos de cementos de los hormigones.

4

1.3 METODOLOGÍA

Los procedimientos que se aplicarán para llevar a cabo la investigación serán casi en su totalidad realizados en el

LEMCO. Como se puede ver se trata de una investigación que se basa en experimentos la cual para poder desarrollarla de

forma óptima se necesitan tener bien estructurados los pasos a seguir de tal forma que sea ordenada y metódica.

Los procedimientos principales a seguir serán: Lo primero, la recopilación bibliográfica de información

relacionada con el tema. Luego, al tener la información necesaria y estudiada, prosigue hacer los experimentos, que

consistirán en el diseño y confección de mezclas de prueba con distintas dosis de aditivo plastificante y distintos tipos de

cementos, para luego realizarles ensayos de docilidad y posteriormente elaborar probetas para ensayarlas y determinar sus

densidades y resistencias de flexotracción. Esto se realizará de acuerdo a lo que corresponde un procedimiento de

laboratorio, con los instrumentos y materiales que se especifican y los requerimientos necesarios para lograr con éxito la

experiencia, de modo que los ensayos sean confiables para que los resultados sean válidos. Para ello se ocuparán las

Normas Chilenas de hormigón como la NCh 1018.EOf77: “Hormigón – Preparación de mezclas de prueba en laboratorio”,

la NCh 1038 of.77: “Ensayo de tracción por flexión”, entre otras más que se usarán.

Posteriormente se obtendrán los resultados los cuales se procesarán y analizarán para luego sacar las

conclusiones. Pero antes de sacar las conclusiones se hará un estudio estadístico con los resultados para así tener mayor

información que permita respaldarlos.

5

1.4 EVALUACIÓN GENERAL DEL PROYECTO

Tener un diseño para poder confeccionar de manera independiente hormigones Fast Track de resistencias iguales

o superiores al 75% de 4,2 MPa para las edades de 3 y 7 días sería de gran utilidad ya que desaparecería la limitante de

tener que contar necesariamente con empresas de premezclado para poder obtenerlos. Además con las especificaciones

señaladas que tendrían los hormigones, se daría una solución a la problemática que surge a raíz de los serios problemas

que originan las reparaciones de pavimentos urbanos que se ejecutan actualmente en la cuidad de Valdivia como son las

grandes demoras en los tiempos de desplazamientos de automovilistas, congestiones vehiculares, desvíos de tránsito,

mayores costos de operación de los usuarios, mayor impacto ambiental, problemas de seguridad, etc.

Con la utilización del aditivo plastificante Sika Plastimix 300 para la elaboración de los hormigones, se

permitiría asegurar una trabajabilidad lo bastante buena como para realizar una colocación y consolidación apropiada

del material sin que este sea terminado con segregación dañina alguna. Ya que un problema común es que los

hormigones que se requiere que tengan altas resistencias iniciales sufran el problema de la colocación por ser pocos

dóciles, entonces lo que se quiere es que los hormigones cumplan con las resistencias requeridas en los tiempos señalados

pero sin sufrir los problemas de trabajabilidad para así asegurar que el hormigón se coloque de forma segura, impidiendo

que sucedan problemas de fisuramiento por espacios sin rellenar los cuales quedan con aire en el momento de la

colocación.

Por todo lo dicho anteriormente el desarrollo de este tema de tesis es completamente factible e interesante ya que

no hay un diseño establecido de conocimiento general en donde se detalle de forma clara y precisa las dosificaciones y

procedimientos a usar para fabricar hormigones Fast Track de resistencias iguales o superiores a 4,2 MPa para las edades

de 3 y 7 días. Además este diseño permitiría que los proyectistas optimizasen los tiempos de construcción al reducir los

tiempos de entrega de las reparaciones de secciones de losa de los pavimentos urbanos.

Por otra parte los costos asociados para la realización de esta investigación no representarían un problema debido

a que los materiales a utilizar son de fácil obtención y serían financiados por el Instituto de Obras Civiles, además estaría

la disponibilidad del LEMCO en donde se realizarían los ensayos y análisis correspondientes.

6

CAPÍTULO II


2.1 GENERALIDADES

El Hormigón Fast Track, más conocido en Chile como hormigón para pavimento de tránsito rápido, es un

hormigón de alta resistencia inicial lo que permite el desarrollo de las resistencias especificadas a edades tempranas, y que

surge de la necesidad de entregar al uso público, reparaciones o reconstrucciones de calzadas en el menor plazo posible

con el fin de agilizar las faenas constructivas de los pavimentos rígidos de gran impacto vial. Se aplica principalmente en

pavimentos de zonas urbanas y comerciales, también se emplea en la pavimentación de tramos carreteros y aeropuertos

donde existen similares requerimientos de una rápida puesta de servicio.

Debido fundamentalmente a la necesidad de mantener habilitado el tránsito en las principales avenidas, rutas y

autopistas, es que se han desarrollado técnicas de trabajo que permiten realizar la reparación y/o recapado de un

pavimento con hormigón en tiempos mínimos. La clave de estas técnicas es la realización de una adecuada programación

de tareas que minimizan los serios problemas que se producen para el tránsito cuando se está reparando o reconstruyendo

un pavimento. El Hormigón Fast Track constituye una tecnología adecuada para la rehabilitación del pavimento con una

reducida alteración del tráfico. Mediante el proporcionamiento apropiado del hormigón y técnicas de curado, es posible

obtener resistencias que permiten la puesta en servicio del pavimento en tiempos mínimos.

Con el hormigón Fast Track desaparece la desventaja sobre los largos plazos requeridos para el curado y

endurecimiento de los pavimentos de hormigón, frente a la rápida ejecución y apertura al tránsito del pavimento de

asfalto. En la actualidad, el hormigón Fast Track ha sido utilizado y probado en todos los tipos de pavimentos: aeropuertos,

carreteras y pavimentos urbanos. Se ha aplicado en diversos casos, sea en obras nuevas, reconstrucciones, reforzamientos

adherentes y no adherentes sobre pavimentos asfálticos, etc.

Los problemas que originan las reparaciones de pavimentos causan grandes demoras en los tiempos de

desplazamientos de automovilistas, como también congestiones vehiculares, desvíos de tránsito, mayores costos de

7

operación de los usuarios, mayor impacto ambiental, problemas de seguridad, etc. Con los hormigones Fast Track estos

problemas se aminoran en su gran mayoría.

Los Hormigones Fast Track pueden ser usados en donde se necesite:

Una rápida puesta en servicio.

Reparaciones o construcciones de calles o avenidas importantes en zonas de alto tránsito.

Encuentros de vías de alto tráfico.

Construcción y mantenimiento de pisos industriales.

Construcción y reparación de plataformas aéreas.

Reparación y construcción de rutas y autopistas carreteras.

También se pueden aplicar en otros rubros, distintos del vial, pero con la misma condición de una

rápida puesta en servicio, como son la reparación y construcción de instalaciones de servicio como

líneas de gas, fibras ópticas, agua, etc.

2.2 COMPONENTES DEL HORMIGÓN FAST TRACK

2.2.1 CEMENTO

El cemento que se utiliza generalmente corresponde a uno que logre altas resistencias iniciales, cuya finura varía

entre 4.000 y 6.000 (cm2/gr) de superficie especifica de Blaine. Un cemento más fino permite que este se hidrate más

rápidamente, ya que como las reacciones de hidratación se producen en la superficie de los granos, sucede que cuanto más

pequeños son éstos, es más rápido el desarrollo de la resistencia. Debido a que la velocidad de fraguado es mayor, se

produce también por este efecto una elevación de la temperatura del calor de hidratación, lo que es positivo desde el punto

de vista de obtener resistencias a temprana edad.

En el siguiente gráfico se puede observar que para una mayor finura de molienda del clinquer se obtiene

aumentos de resistencias notables a edades tempranas, pero con el tiempo los cementos de distintas finura tienen una

resistencia muy similar.

8

Gráfico nº1: Efecto de la finura del cemento sobre la resistencia del hormigón.

Fuente: Laboratorio Nacional de Vialidad, 1993.

Para esta experiencia se utilizarán dos tipos de cementos. Uno de clasificación “Puzolánico, Grado Corriente” y

otro de clasificación “Portland Puzolánico, Grado Alta Resistencia” (clasificación que hace la norma NCh 148.Of68). Los

cementos elegidos fueron: “Polpaico Especial” y “Polpaico 400”, que corresponden, respectivamente, a las clasificaciones

que se acaban de mencionar. De esta forma se empleará un cemento de resistencia inicial normal y otro de alta resistencia

inicial, de manera que se podrá comparar la influencia de éstos en la fabricación de hormigones Fast Track.

Las clasificaciones de los cementos que se utilizaran se eligieron también porque la mayoría de los cementos

comerciales fabricados en Chile para resistencias iniciales normales y de altas resistencias corresponden a estas

clasificaciones. Por lo que adquirir estos cementos no representa un problema.

2.2.2 AGREGADOS PÉTREOS

En general este tipo de hormigones no requiere la utilización de agregados “especiales” aunque es necesario que

estos estén suficientemente limpios, sean de buena cubicidad y posean una distribución granulométrica que asegure

curvas continuas dentro de los límites recomendados por los reglamentos.

De la experiencia del hormigón Fast Track en los Estados Unidos se infiere la importancia de los agregados de

granulometría continua, aplicando el criterio del agregado global, con un prototipo de uso granulométrico que contiene

un aumento del material que pasa entre la malla 3/8” y la Nº9 (ver gráfico nº2).

9

Gráfico nº2: Distribución granulométrica con aumento de material entre la malla 3/8” y la Nº9.

Fuente: Shelstone, 1998.

El incremento del árido intermedio mejora las siguientes características: reduce el requerimiento de agua de

mezcla e incrementa la resistencia al disminuir la cantidad de mortero necesaria para llenar los vacios, aumenta la

durabilidad al aumentar la compacidad y disminuye el desgaste en las mezcladoras y equipo.

Para el hormigón Fast Track pueden ser utilizados todos los agregados que cumplan con la norma, debiendo

tener especial cuidado en lo relativo a la granulometría del agregado global.

Los áridos empleados en su totalidad para esta experiencia serán obtenidos de la planta de áridos Valdicor

Valdivia. Cada árido será extraído de un mismo acopio con el fin de mantener una uniformidad en las características

originales. Los áridos utilizados serán grava rodada, gravilla rodada y arena gruesa para hormigón y los requisitos que

estos deberán cumplir, como también los ensayos que se les harán, son los que establece la norma NCh163.Of79.

2.2.3 AGUA

Para incrementar la resistencia del hormigón Fast Track, se ha utilizado la incorporación del agua de mezcla a

temperaturas que varían entre 60 y 40 ºC para contribuir a la aceleración del endurecimiento. Es conocido que la

temperatura incrementa las reacciones químicas y consecuentemente la formación de productos de hidratación del

cemento. Esta opción es factible cuando se trata de obras pequeñas. Como la acción de la temperatura del agua en la

10

mezcla solo actúa algunas horas, el procedimiento es efectivo únicamente cuando se protege el hormigón con cobertores

aislantes.

Para esta investigación se ocupará agua potable de la red del LEMCO a temperatura ambiente (para ser más

específico, a la temperatura que sale el agua de la red). La norma NCh1498.Of82 establece que el agua potable de la red

puede emplearse como agua de amasado siempre que no se contamine antes de su uso. Debido a que el agua potable

utilizada se manipulará sólo en un balde plástico completamente limpio, se puede decir que no se contaminará, por lo

tanto se da cumplimiento con dicho requisito.

2.2.4 ADITIVOS PLASTIFICANTES

2.2.4.1 GENERALIDADES

Dentro de la gran cantidad de aditivos existentes en el mercado es imposible pensar en obtener un hormigón con

elevadas resistencias iniciales sin utilizar un aditivo plastificante, ya que estos permiten bajar la relación agua/cemento

hasta en un 10-12% y al mismo tiempo mantener o aumentar la trabajabilidad del hormigón. Por este motivo el uso de los

aditivos plastificantes en los hormigones Fast Track es totalmente imprescindible.

Los plastificantes se definen como aditivos que permiten reducir la cantidad de agua de un hormigón

manteniendo una misma docilidad, o aumentar considerablemente esa docilidad manteniendo una misma cantidad de

agua, o incluso permiten obtener estos dos fenómenos simultáneamente, reducir la cantidad de agua y aumentar la

docilidad de un hormigón. El aumento de docilidad sin la necesidad de incrementar la cantidad de agua de amasado y por

consiguiente la dosis de cemento, hace que se permitan obtener las resistencias especificadas. La disminución de la dosis

de agua y en consecuencia de la razón agua-cemento, manteniendo una misma trabajabilidad, permite aumentar la

compacidad del hormigón y, por consiguiente, su resistencia, impermeabilidad y durabilidad. Por la misma razón la

retracción y en consecuencia la tendencia a la fisuración se ven disminuidas.

La norma chilena NCh 2182.Of95 define a los aditivos plastificantes como materiales que aumentan la docilidad

del hormigón para un determinado contenido de agua o, permiten reducir el agua libre requerida para obtener una

docilidad dada. De acuerdo a esta norma, que coincide con normas internacionales, los aditivos plastificantes deben

reducir un mínimo de 5% de agua respecto a una mezcla patrón sin aditivo y con la misma docilidad medida en el

asentamiento de cono.

11

A los plastificantes también se les llama “Reductores de Agua” (WR en sus siglas en inglés), siendo reconocido

mundialmente su gran aporte al desarrollo de la construcción con hormigón. El hecho de producir hormigón con menos

agua sin que se pierda la facilidad de colocación, significa aumentar la resistencia mecánica, obtener hormigones más

impermeables y construcciones más durables en el tiempo.

2.2.4.2 MECANISMO DE ACCIÓN

La acción de los aditivos plastificantes puede ser causada por el efecto combinado de acciones de tipo físico,

químico y físico-químico, dependiendo la preponderancia de su composición. La acción física deriva principalmente de la

incorporación de aire que producen algunos aditivos, cuyas burbujas, al actuar como especies de rodamientos entre las

partículas sólidas, disminuyen la fricción interna. La acción química proviene principalmente de una disminución de la

velocidad de hidratación de los constituyentes del cemento, especialmente de los aluminatos. Se obtiene de este modo una

acción más completa (mejor mojado) de los granos de cemento, lo que permite también disminuir el roce interno entre

las partículas.

Las cargas eléctricas entre los granos no hidratados causan floculación de las partículas de cemento lo cual tiene

un efecto negativo en la trabajabilidad e impide una pronta hidratación. Con la inclusión de plastificante en la mezcla es

posible deflocular las partículas de cemento. La ionización de los filamentos del aditivo produce la separación de los

granos de cemento entre sí, conduciendo a una efectiva defloculación. Los granos de cemento quedan individualizados y

defloculados, facilitándose aun más el mojado, lo que produce una hidratación y reducción del esfuerzo de cizalle

necesario para poner en movimiento el hormigón fresco, lo que explica su efecto como plastificante.

Figura nº1: Acción del plastificante en una defloculación y dispersión de las partículas de cemento.

Fuente: Hernández, 2005.

12

Las bases de los plastificantes son los reductores de agua que son moléculas de lignosulfonatos, gluconatos,

abietatos, sales de hidrocarburos y otras resinas. Estas moléculas orgánicas, debido a un proceso electrostático, son muy

efectivas en neutralizar las cargas eléctricas en la superficie de las partículas de cemento. El efecto del reductor de agua

hace que se libere el agua que de otra manera queda atrapada en los flóculos de los granos de cemento. Como

consecuencia, se requiere una menor cantidad de agua de amasado para una determinada trabajabilidad de la mezcla. En

las figuras que se ven a continuación se observan los modos de acción de los reductores de agua de los plastificantes.

Figura nº2: Repulsión entre las partículas de cemento por la ionización producida por los lignosulfonatos.

Fuente: De la Peña, 2006.

Figura nº3: Liberación del agua atrapada en los flóculos de los granos de cemento por la acción de gluconatos.

Fuente: De la Peña, 2006.

Por otro lado, las moléculas del aditivo son absorbidas y se orientan en la superficie de los granos de cemento en

un espesor de varias moléculas, de lo que resulta una lubricación de las partículas. Este mecanismo, al evitar que el aire

atrapado se disuelva o salga a la superficie, puede producir incorporación de aire en forma de microburbujas esféricas,

actividad que aumenta con la longitud de la cadena molecular. El efecto de incorporación de aire no siempre se ve

expresado en un mayor volumen de aire al hacer el ensayo en un aerímetro, pues se supone que el aditivo convierte el aire

13

atrapado en burbujas microscópicas retenidas en su masa, las que actúan como rodamiento entre las partículas sólidas,

contribuyendo al aumento de la docilidad del hormigón.

2.2.4.3 EFECTOS Y USOS

Efectos:

El principal efecto producido por los aditivos plastificantes incide sobre la trabajabilidad del hormigón en su

estado fresco. Este efecto puede traducirse en una reducción de la dosis de agua, si se mantiene constante la docilidad o

fluidez del hormigón, o en un aumento de su docilidad, si se mantiene constante la dosis de agua del hormigón.

Con respecto a un hormigón confeccionado sin aditivo, el hormigón con plastificante presenta las siguientes

propiedades:

Reduce el agua de amasado, aumentando las resistencias mecánicas del hormigón.

Aumenta la fluidez del hormigón sin disminuir las resistencias mecánicas.

Mejora la colocación y terminación del hormigón.

Un efecto secundario que suele aparecer con la adición de este tipo de aditivos es un ligero retraso en el inicio del

fraguado. Esto supone una ventaja en cuanto a que prolonga el tiempo abierto para la puesta en obra, especialmente

cuando se trata de elementos difíciles de hormigonar o cuando las temperaturas elevadas reducen el tiempo abierto de los

morteros u hormigones.

Usos:

La utilización que se les da a los aditivos plastificantes es para obtener hormigones con una alta trabajabilidad o,

para hormigones de altas resistencias o, para hormigones que requieren ambos efectos.

Los aditivos plastificantes se usan en hormigones tales como:

Hormigón premezclado.

Hormigón bombeado.

14

Hormigón fluido.

Hormigón fast track.

Hormigón pretensado.

Hormigón de transporte a larga distancia.

Hormigón en general para mejorar resistencia y calidad.

Ventajas del uso de aditivos Plastificantes:

Mejora de la trabajabilidad.

Puesta en obra más fácil.

Menor riesgo de zonas mal compactadas.

Mejora de la durabilidad.

Acabados más estéticos.

Compensan la presencia de áridos poco idóneos.

Prolongan el tiempo de puesta en obra.

2.2.4.4 ADITIVO SIKA PLASTIMIX 300

EL aditivo que se usará para este trabajo es “Sika Plastimix 300” que es un aditivo reductor de agua que clasifica

según NCh2182.Of95 como aditivo Tipo A: Aditivo Plastificante. No contiene cloruros, no es tóxico, cáustico ni inflamable.

Es líquido de color café oscuro y tiene una densidad de 1,25 kg/dm3. Se utiliza diluido en el agua de amasado del

hormigón en dosis de 0,4% a 0,7% referido al peso del cemento (ver anexo nº3).

Dentro de las ventajas del aditivo están:

Reducir el agua de amasado, aumentando las resistencias mecánicas del hormigón.

Aumentar la fluidez del hormigón sin disminuir las resistencias mecánicas.

Mejorar la colocación y terminación del hormigón.

Para este estudio se ocuparán distintas dosis de aditivo plastificante, las que irán de la mínima (0,4%) hasta la

máxima (0,7%), pasando por las intermedias de 0.475%, 0.55% y 0.625%, referidas al peso del cemento.

15

2.3 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO

2.3.1 RESISTENCIA DE HABILITACIÓN AL TRÁNSITO

La resistencia de habilitación al tránsito depende fundamentalmente de aspectos estructurales y económicos que

serán analizados por los ingenieros proyectistas.

Se pueden tener distintos criterios para la determinación de la resistencia necesaria para la apertura al tráfico,

depende de la programación de la construcción, la tasa de desarrollo de la resistencia de la mezcla, el espesor de la losa, el

uso de aislación y/o las cargas de tráfico que soportará el pavimento durante las primeras horas después de la apertura,

etc.

Para este trabajo las resistencias de los hormigones serán las que exige el Serviu de Valdivia, el cual especifica

una resistencia de flexotracción de 4,2MPa para el diseño de los hormigones de pavimentos urbanos y especifica una

resistencia igual o superior al 75% de 4,2MPa para poner en servicio las reparaciones de las losas de las calzadas.

2.3.2 TIEMPO MÁXIMO DE HABILITACIÓN AL TRÁNSITO

Este tiempo dependerá de cuestiones del tipo prácticas, del tránsito y de una programación económica y

técnicamente conveniente.

Para este proyecto se desea que los hormigones alcancen las resistencias requeridas para poder habilitarlos al

tránsito a los 3 y 7 días respectivamente, ya que significa reducir ampliamente los tiempos de entrega de las reparaciones

de pavimentos ya que por lo general estas son para 28 días.

2.3.3 DOSIFICACIÓN DE LOS HORMIGONES

Es prácticamente imposible informar una “receta” a seguir para desarrollar hormigones Fast Track, aunque

queda claro que siguiendo ciertas consideraciones generales se encontrará una mezcla que permita obtener la resistencia

requerida para lograr habilitar el pavimento en los tiempos necesarios.

16

Consideraciones para la dosificación de hormigones Fast Track:

Relaciones agua/cemento bajas, siendo utilizadas las que varían entre 0,40 y 0,45.

Contenidos de cemento altos, encontrándose entre 380 y 450 kg/m3 de hormigón.

Eventualmente, en su mayoría, se emplean cementos de grado alta resistencia inicial.

Importantes dosis de aditivo plastificante, en general por el límite máximo o mayor al recomendado por el

fabricante, sobre todo cuando se requiere utilizar hormigones fluidos.

Áridos de buena cubicidad y de distribución granulométrica que asegure curvas continuas.

El Laboratorio Nacional de Vialidad para dosificar hormigones emplea el método Faury-Joisel (FJ), al cual se le

han introducido ciertas modificaciones con el fin de adaptarlo en mejor forma a los usos más corrientes de vialidad. Está

basado en principios granulométricos, se trata de obtener una curva granulométrica de referencia o mezcla ideal,

combinando el cemento con los áridos disponibles, la cual está definida por el tamaño máximo nominal del árido grueso

y la resistencia del hormigón que se desea obtener, llamada resistencia de diseño a 28 día.

Para este trabajo se establece como método de dosificación de los hormigones el método Faury-Joisel (FJ) que

ocupa el LNV, ya que está ajustado para los usos más comunes de vialidad.

La relación agua/cemento que se ocupará es de 0,41 debido a que es la mínima que establece el método FJ,

significa que con ella se obtiene la mayor resistencia para el hormigón, pues implica una alta cantidad de cemento.

2.4 CURADO Y PROTECCIONES

El curado del Hormigón Fast Track es fundamental para lograr el rápido endurecimiento y la buena calidad del

pavimento. Las acciones de curado comprenden la retención de la humedad y el aprovechamiento del calor de hidratación

que se necesita para la obtención de una alta resistencia temprana. Con la edad las propiedades del hormigón mejoran,

siempre y cuando las condiciones sean favorables para la hidratación continua del cemento, la mejora sucede

17

rápidamente en las primeras edades por lo que se necesitan las condiciones de presencia de humedad y calor favorable

para tales mejoras en la calidad.

Para evitar la pérdida del agua de mezcla por evaporación superficial, a fin de incrementar la resistencia y evitar

la fisuración temprana, se pulveriza la superficie del pavimento con productos que forman una película fina y

homogénea, que impide la evaporación del agua. Este material o producto es un líquido semejante a la pintura que,

cuando se rocía sobre el hormigón, forma una membrana impermeable sobre la superficie, cuya función es evitar la

evaporación superficial, proporcionando condiciones adecuadas de curado. Los compuestos líquidos contiene resinas, ceras

gomas, solventes y otros ingredientes como un tinte fugitivo o un pigmento.

Un procedimiento de curado adicional generalmente utilizado, especialmente en climas fríos o cuando se

producen variaciones de temperatura, es el aislamiento del hormigón de su entorno con cubiertas de polietileno con el fin

de mantener una temperatura uniforme. Este procedimiento constituye un sistema de curado autógeno, que aprovecha el

calor desarrollado durante la hidratación del cemento, basado en el principio que el aumento de temperatura acelera la

formación de productos de hidratación, con el consiguiente incremento de la resistencia. A este efecto, se han utilizado

materiales aislantes, constituidos por los denominados cobertores de curado que se colocan apropiadamente sobre el

pavimento, después de la aplicación del líquido de curado.

2.5 PUESTA EN SERVICIO

El factor decisivo que controla la pavimentación Fast Track, es la determinación del momento en que el

pavimento puede ser abierto al tráfico. Se recomienda que esta decisión se base en la resistencia y no en una restricción de

tiempo. El uso de la resistencia como criterio de apertura es lo más lógico.

La puesta en servicio de los pavimentos de hormigón está regulada por el Ministerio de Vivienda y Urbanismo

(MINVU) que a través del Servicio de Vivienda y Urbanización (SERVIU), establecen los criterios para la puesta en servicio

de las obras de pavimentación.

El pavimento sólo podrá ser entregado al tránsito cuando las juntas del tramo están totalmente selladas, la

superficie se encuentre limpia y la resistencia de tracción por flexión del pavimento sea igual o superior al 75% de la

18

resistencia característica especificada. En todo caso, la apertura al tránsito sólo podrá realizarse con la aprobación de la

ITO.

2.5.1 CONTROL DE RESISTENCIA

Como se dijo anteriormente, el criterio principal de habilitación al tránsito es la resistencia del hormigón, por ser

esta la propiedad más importante y representativa de este material, y porque además la resistencia está directamente

relacionada con la seguridad estructural de la obra.

El control de resistencia tiene vital importancia debido a que en obra la variación de las condiciones climáticas

hace que el desarrollo de resistencias en el tiempo no solamente depende de la fórmula utilizada (tipo de materiales y

proporciones), sino de las condiciones de curado (temperatura y humedad) que, en general, solamente es posible controlar

en rangos climáticos acotados, lo que genera una importante incertidumbre en los valores de resistencia del hormigón

colocado.

Entre los métodos para determinar la resistencia están:

Métodos Directos o Destructivos: consisten en ensayar hasta la rotura probetas de hormigón endurecido

provenientes de hormigón fresco o testigos extraídos del hormigón endurecido.

Métodos indirectos o no destructivos: comprenden una serie de técnicas destinadas a inspeccionar o

probar un material sin perjudicar su empleo futuro. Estos ensayos no determinan resistencias

mecánicas, sino otro tipo de propiedades, y que mediante correlación con la resistencia, permiten

obtener una estimación más bien cualitativa de la calidad del hormigón.

19

2.6 CONCLUSIONES PRÁCTICAS

Del capítulo se obtuvieron conclusiones prácticas que permitirán desarrollar la investigación. A continuación se

muestra un resumen de ellas:

1. Se ocupará una razón de agua/cemento igual a 0,41.

2. Los cementos empleados serán “Polpaico Especial” y “Polpaico 400”.

3. El aditivo plastificante será “Sika Plastimix 300” y las dosis que se usarán son: 0.4, 0.475, 0.55, 0.625 y 0.7%

(referidas al peso del cemento).

4. Los áridos utilizados serán grava rodada, gravilla rodada y arena gruesa para hormigón y los requisitos y ensayos

que estos deberán cumplir y satisfacer son los que establece la norma NCh163.Of79.

5. Se ocupará agua potable de la red del LEMCO a la temperatura que sale de esta como agua de amasado.

6. Se establece como método de dosificación de los hormigones el método Faury-Joisel (FJ) que ocupa el LNV.

7. La resistencia a flexotracción que se requiere para los hormigones será de 4,2 MPa para los 3 y 7 días de edad

respectivamente. También se aceptarán resistencias iguales o superiores al 75% de 4,2 MPa, o sea, a 3,2 MPa.

20

CAPÍTULO III


3.1 GENERALIDADES

Esta experiencia busca determinar un diseño que permita obtener para 3 y para 7 días de edad, hormigones de

resistencias a la flexotracción de 4,2 MPa o de resistencias iguales o superiores a 3,2 MPa. La idea es que con la adición del

aditivo plastificante Sika Plastimix 300 se logre aumentar la docilidad y resistencia del hormigón. La dosificación con que

se logre obtener el hormigón que mejor cumpla los requerimientos de resistencia y docilidad será el diseño buscado.

Lo que se hizo para que esto se pudiera realizar fue diseñar mezclas de hormigón con distintos tipos de cementos

y con distintas dosis de aditivo plastificante. De esta forma se obtenían diferentes hormigones que al realizarles mediciones

de docilidad, densidad y resistencia, se comparaban para poder sacar conclusiones que permitieran establecer las

dosificaciones más apropiadas.

El procedimiento que se usó para llevar a cabo la experiencia es el que se comenta a continuación. En primer

lugar se confeccionó un hormigón patrón con una razón agua/cemento de 0,41 empleando cemento grado corriente y sin

incorporación de aditivo a la mezcla. A este hormigón se le aplicaron distintas dosis de aditivo: una mínima de 0,4%, una

mínima media de 0,475%, una media de 0,55%, una máxima media de 0,625% y una máxima de 0,7%. Obteniéndose así 6

diferentes tipos se hormigones (el hormigón patrón y los cinco hormigones con distintas dosis de aditivo). Para cada uno

de estos hormigones se confeccionaron 4 probetas prismáticas (la nº1, la nº2, la nº3 y la nº4) de las cuales 2 eran

ensayadas a los 3 días (la nº1 y la nº2) y 2 a los 7 días (la nº3 y la nº4) de esta forma las dos probetas se promediaban y se

obtenían los resultados finales para los 3 y 7 días. De esta forma se obtuvieron 24 probetas. Las dimensiones de cada una

de estas eran de 15x15x53 cm.

Posteriormente se realizó este mismo procedimiento con la única diferencia que se empleó cemento grado alta

resistencia en vez de corriente. La dosificación fue exactamente la misma, sólo se cambió el cemento. La idea era que se

usará la misma cantidad de cemento que la que se utilizó para el hormigón patrón. De esta forma se obtuvieron 6 tipos de

hormigones y 24 probetas más.

21

En resumen se realizaron 12 diferentes tipos de hormigones, de los cuales se obtenían, por cada tipo de

hormigón, 4 probetas que eran ensayadas dos a los 3 días y dos a los 7 días. Así, el número de probetas finales que se

obtuvieron fueron 48.

3.2 DESCRIPCIÓN DE LOS MATERIALES

3.2.1 ÁRIDOS

Los áridos utilizados fueron grava rodada, gravilla rodada y arena gruesa para hormigón y los requisitos que

cumplían, como también los ensayos que se les hicieron y que se muestran a continuación, son los que establece la norma

NCh163.Of79.

Figura nº4: Áridos utilizados.

Fuente: Elaboración propia.

3.2.1.1 GRANULOMETRÍA

El ensayo de granulometría se realizó según la norma NCh165.Of77. Los resultados obtenidos son los siguientes:

22

Tabla nº1: Granulometría de los áridos.

mm US Grava Gravilla Arena

50 2" 100

40 1,5" 98

25 1" 32 100

20 3/4" 6 99

12,5 1/2" 0 32

10 3/8" 5 100

5 Nº4 0 79

2,5 Nº8 67

1,25 Nº16 55

0,63 Nº30 29

0,315 Nº50 6

0,16 Nº100 1

0,08 Nº200 1

Tamiz % Que Pasa


De la tabla nº1 se determinan los tamaños máximos del árido, tales como:

El tamaño máximo absoluto (Da): Da=50mm.

El tamaño máximo nominal (Dn): Dn=40mm.

3.2.1.2 MATERIAL FINO MENOR A 0,080 mm

Ensayo realizado según la norma NCh1223.Of77. Los resultados obtenidos son los que se muestran a

continuación:

Tabla nº2: Material fino menor a 0,080mm.

Árido Material fino menor a 0,080 mm (%)

Grava 0,07

Gravilla 0,10

Arena 0,66


23

3.2.1.3 IMPUREZAS ORGÁNICAS

Ensayo que se hace sólo a la arena y que se realiza según norma ASTM C 40-04 que es lo actualmente se ocupa

en remplazo a la norma NCh166.Of52 que está obsoleta. El resultado que se obtuvo corresponde al Plato Orgánico Nº3, que

corresponde al color estándar, lo que significa que el ensayo cumple.

3.2.1.4 DESGASTE DE LAS GRAVAS

Ensayo que se realiza sólo a las gravas (grava y gravilla) y que se efectúa aplicando el método de la máquina de

Los Ángeles según la norma NCh1369.Of78. Los datos que se obtuvieron son:

Tabla nº3: Desgaste de las gravas.

Árido Desgaste de las gravas (%)

Grava 23,0

Gravilla 21,7

Arena ‐


3.2.1.5 DENSIDAD REAL Y NETA Y ABSORCIÓN DE AGUA

Estos ensayos fueron realizados según las normas NCh1117.EOf77 para el caso de las gravas y según

NCH1239.Of77 para el caso de la arena. Los resultados obtenidos son:

Tabla nº4: Densidades real y neta y absorción de agua.

Antecedente Grava Gravilla Arena

Densidad real saturada

superficialmente seca, ρRT (kg/m3)

Densidad real seca, ρRS (kg/m3) 2651 2641 2596

Densidad neta, ρN (kg/m3) 2702 2716 2728 Absorción, α (%) 0,73 1,04 1,87

2670 2669 2645


24

3.2.1.6 DENSIDAD APARENTE

Se determinó de acuerdo a la norma NCh1116.EOf77. Los datos obtenidos fueron los siguientes:

Tabla nº 5: Densidad aparente.

Densidad aparente Grava Gravilla Arena

Densidad aparente compactada, ρac (kg/m3) 1663 1689 1777

Densidad aparente suelta, ρas (kg/m3) 1567 1631 1712


3.2.1.7 DETERMINACIÓN DE HUECOS

Este ensayo se realizó según la norma NCh1326.Of77. Los resultados que se obtuvieron fueron los siguientes:

Tabla nº6: Porcentaje de huecos de los áridos.

Árido Huecos (%)

Grava 41

Gravilla 38

Arena 34


3.2.2 CEMENTO

Los cementos utilizados fueron “Polpaico Especial” y “Polpaico 400”, que corresponden, respectivamente, a las

clasificaciones de “Puzolánico, Grado Corriente” y “Portland Puzolánico, Grado Alta Resistencia”. Las fichas técnicas de

los cementos se pueden ver en los anexos nº1 y nº2.

25

Figura nº5: Sacos de cemento de Polpaico Especial y Polpaico 400.


3.2.3 AGUA

Se ocupó agua potable de la red del LEMCO como agua de amasado para los hormigones.

3.2.4 ADITIVO

El aditivo plastificante que se usó fue “Sika Plastimix 300”. La ficha técnica y la ficha de datos de seguridad del

aditivo se encuentran en los anexos nº3 y nº4 respectivamente.

Figura nº6: Aditivo Sika Plastimix 300.


26

3.3 DOSIFICACIÓN DEL HORMIGÓN PATRÓN

3.3.1 GENERALIDADES

El método para dosificar el hormigón patrón fue el que emplea el Laboratorio Nacional de Vialidad (LNV). El LNV

para dosificar hormigones emplea el método Faury-Joisel (FJ), al cual se le han introducido ciertas modificaciones con el

fin de adaptarlo en mejor forma a los usos más corrientes de Vialidad.

En el anexo nº5 se describe con todo detalle el método “FJ” que emplea el LNV. Además se muestra un programa

creado en Mathcad el cual se hizo para dosificar los hormigones patrones.

El hormigón patrón fue confeccionado con una razón agua/cemento de 0,41 empleando cemento grado corriente

y sin incorporación de aditivo plastificante.

3.3.2 RAZÓN A/C

La dosificación comenzó con la elección de la razón A/C = 0,41 debido a que como es la mínima establecida por

el método “FJ” (ver tabla nº7), significa que con ella se obtiene la mayor resistencia para el hormigón puesto que implica

tener la máxima cantidad de cemento. Y como lo que se quiere es obtener un hormigón de alta resistencia a temprana

edad, es que eligió este punto de partida para el diseño.

3.3.3 DOSIS DE CEMENTO

La cantidad de cemento (C) expresada en kg/m3 se determinó según la expresión:

C = fd x E

donde: fd = resistencia media requerida a 28 días, expresada en kgf/cm2.

E = coeficiente según el grado del cemento.

27

Tabla nº7: Resistencia v/s razón agua/cemento.

Razón A/C fd a 28 días (MPa)

0,41 41

0,43 35

0,46 31

0,53 26

0,58 23

0,78 18

0,92 14

1,00 13


Tabla nº8: Valores del coeficiente E.

Grado del cemento E

Corriente 1,05

Alta Resistencia 0,95


De la tabla nº7 y porque la razón A/C es de 0,41, se obtiene que la resistencia fd=41MPa=41x10,197 kgf/cm2

=418,077kgf/cm2. Por otra parte, de la tabla nº8 se obtiene que el coeficiente E=1,05 ya que el cemento empleado para el

hormigón patrón es de grado corriente, según lo dicho en 3.3.1. Con estos antecedentes la cantidad de cemento es:

C = 418,077 x 1,05 = 439 kg/m3

3.3.4 AGUA DE AMASADO

Conociendo la razón A/C y la cantidad de cemento, se determinó la cantidad de agua de amasado (A) de la

siguiente manera:

A = razón A/C x C

Si se considera que la densidad del agua es de1kg/lt, entonces se tiene que:

A = 0,41 x 439 = 180 kg/m3 = 180 lt/m3

28

3.3.5 COMPACIDAD

La compacidad (z) se define como aquel volumen de hormigón, expresado en m3, que está disponible para ser

ocupado por los áridos y el cemento. Se determina según la fórmula:

z = 1 – [(A + ha)/1000]

donde: A = agua de amasado, expresada en lt/m3.

ha = aire ocluido según el tamaño máximo nominal del árido grueso, expresado en lt/m3.

Tabla nº9: Aire ocluido según tamaño máximo nominal.

(mm) 10 12,5 20 25 40 50 80

(US) 3/8" 1/2" 3/4" 1" 11/2" 2" 3"

30 25 20 15 10 5 3

80 70 60 50 45 40 35

Hormigón sin aire incorporado

Hormigón con aire incorporado

Dn


De la tabla nº9 se obtiene que el aire ocluido ha=10 lt/m3 puesto que el tamaño máximo nominal de la grava es

de 40mm, según lo estipulado en el punto 3.2.1.1, y porque al hormigón no se le incorpora aire extra.

El agua de amasado (A) calculada anteriormente en el punto 3.3.4 fue de 180 lt/m3.

Con estos datos se calculó la compacidad, resultando:

z = 1 – [(180 + 10)/1000] = 0,81 m3

3.3.6 PROPORCIONES DE LOS SÓLIDOS EN LA MEZCLA

Se trata de determinar en qué proporciones se deben mezclar los materiales para acercarse lo más posible al

hormigón ideal, basado en que la suma de los volúmenes absolutos del cemento (c), arena (f), gravilla (i) y grava (g)

debe ser igual a la unidad. Todo esto referido para un metro cúbico de mezcla. Esto es: c + f + i + g = 1/m3

29

3.3.6.1 PROPORCIÓN DEL CEMENTO

La proporción en volumen absoluto correspondiente al cemento (c) expresada en 1/m3, se determinó según la

expresión:

c = C /(z x ρsc)

donde: C = cantidad de cemento, expresada en kg/m3.

z = compacidad, expresada en m3.

ρsc = densidad de las partículas solidas del cemento, expresada en kg/m3.

Para efectos prácticos se adopta un valor de 3.100 kg/m3 para la densidad de las partículas sólidas del cemento.

Con este antecedente y con los valores de C y z calculados anteriormente en los puntos 3.3.3 y 3.3.5 respectivamente, se

obtuvo que la proporción en volumen absoluto del cemento es de:

c = 439/(0,81X 3.100) = 0,1748 1/m3.

3.3.6.2 PROPORCIÓN DE LOS ÁRIDOS

Se trata de obtener una curva granulométrica de referencia o mezcla ideal (L), combinando el cemento con los

áridos disponibles, la cual está definida por el tamaño máximo nominal del árido grueso (Dn).

La curva ideal L se representa colocando en el eje de las ordenadas el porcentaje en volumen absoluto de los

materiales sólidos, a escala lineal, y en el eje de las abscisas las raíces quintas de la apertura, en mm, de los tamices.

La curva ideal L se define con tres puntos: uno en el origen, uno intermedio, de abscisa el tamiz de apertura Dn/2

y ordenada M + N, y uno final de abscisa el tamiz de apertura Dn y ordenada 100%. Donde M y N son coeficientes que se

obtienen de las tablas 18 y 19 del anexo nº5.

La curva del cemento se define con dos puntos: uno en el origen, y otro de abscisa el tamiz de apertura 0,08mm y

ordenada 100%, y las curvas de los áridos se obtienen al graficar sus granulometrías correspondientes.

Una vez definido el gráfico, se determinan las proporciones en volumen absoluto de la arena (f), gravilla (i) y

grava (g) según el caso en el que se esté. Los casos están definidos en el anexo nº5. El caso que se utilizó para la

30

confección del gráfico nº3 fue el caso D: empleo de dos o más áridos. De esta manera, los datos que se obtuvieron para

poder hacer el gráfico nº3 son los siguientes:

Del punto 3.2.1.1 se obtuvo que Dn=40mm, lo que implica que Dn/2=20mm.

El valor de M=25% y el de N=36,85% se obtuvieron de las tablas 18 y 19 respectivamente del anexo nº5. Para la

tabla 18 se consideró, para el hormigón, una consistencia muy firme y una compactación potente debido a que

esta son las consideraciones que normalmente requiere un hormigón para pavimento. Además se consideró que

la arena y las gravas son rodadas, según lo dicho en 3.2.1. Por otra parte, para la tabla 19 del anexo nº5 se

consideró el tamiz de apertura de 40mm ya que corresponde al tamaño máximo nominal, Dn.

La granulometría es la que se definió en la tabla nº1 y es la que se graficó para poder obtener las curvas de los

áridos.

Con todos estos antecedentes se procedió a la construcción del gráfico con el que se determinaron las

proporciones en volumen absoluto de la arena (f), gravilla (i) y grava (g). En el anexo nº5 se muestra una planilla

programada en Exel para obtener las proporciones de los áridos.

Gráfico nº3: Determinación de las proporciones de los áridos.


31

Del gráfico se obtiene que el 50% corresponde a cemento (c) más arena (f), de esta forma se tiene que c+ f =

0,50 lo que implica que: f = 0,50 – c.

Como el valor de c es conocido, puesto que recientemente se calculó en 3.3.6.1 resultando ser 0,1748 1/m3,

entonces se puede calcular la proporción en volumen absoluto que corresponde a la arena como:

f = 0,50 - 0,1748 = 0,3252 1/m3

Además, del gráfico se obtiene que el 61% corresponde a cemento (c), arena (f) y gravilla (i), de esta forma se

tiene que c + f + i = 0,61 lo que implica que: i = 0,61 - (c + f)

Como c + f = 0,50, entonces la proporción en volumen absoluto que corresponde a la gravilla es:

i = 0,61 - 0,50 = 0,11 1/m3

Finalmente se tiene que el 100% corresponde a cemento (c), arena (f), gravilla (i) y grava (g), de esta forma se

tiene que c + f + i + g = 1 lo que implica que: g = 1 - (c + f + i)

Como c + f +i = 0,61, entonces la proporción en volumen absoluto que corresponde a la grava es:

g = 1 - 0,61 = 0,39 1/m3

3.3.7 CANTIDAD DE ÁRIDOS

Con las proporciones de los áridos ya calculadas, se pueden obtener las cantidades en kg/m3 de grava (G), gravilla

(I) y arena (F) que se necesitan para la confección del hormigón. Sólo hay que multiplicar la proporción del árido por la

compacidad, calculada en 3.3.5, y por su densidad real seca, calculada en 3.2.1.5. De esta manera se obtuvieron las

siguientes cantidades de grava, gravilla y arena respectivamente:

G = g x z x ρRSg = 0,39 x 0,81 x 2651 = 837 kg/m3

I = i x z x ρRSi = 0,11 x 0,81 x 2641 = 235 kg/m3

F = f x z x ρRSf = 0,3252 x 0,81 x 2596 = 684 kg/m3

32

3.3.8 AGUA DE ABSORCIÓN Y AGUA TOTAL

De acuerdo a los porcentajes de absorción determinados para cado uno de los áridos, ver punto 3.2.1.5, se puede

calcular el agua de absorción total (αT), expresada en lt/m3, como la suma individual de las aguas de absorción de cada

árido. Esta agua se calcula multiplicando la cantidad de árido con su respectivo coeficiente de absorción. De esta manera

se tiene que:

αT = G x αgrava + I x αgravilla + F x αarena

Remplazando los valores en esta ecuación y si se considera que la densidad del agua es de 1kg/lt, entonces se

tiene que:

αT = 837 x 0,73% + 235 x 1,04% + 684 x 1,87% = 21 kg/m3 = 21 lt/m3

Finalmente se calculó el agua total (Atotal) sumando el agua de amasado (A), determinada en 3.3.4, más el agua

de absorción total (αT). Obteniéndose así:

Atotal = A + αT = 180 + 21 = 201 lt/m3

3.3.9 RESUMEN DE LA DOSIFICACIÓN

Resumen de la dosificación en peso para 1 m3 de hormigón.

Tabla nº10: Resumen dosificación hormigón patrón.

Unidad Total

Razón A/C ‐ 0,41

Grava kg 837

Gravilla kg 235

Arena kg 684

Cemento kg 439

Agua total lt 201


Esta dosificación supone que los áridos se encuentran en condición seca. Como los áridos se introducen con una

cierta humedad a la amasada, es que se hace una corrección de dosificación por humedad antes de iniciar la mezcla.

33

3.4 CONFECCIÓN DE LOS HORMIGONES DE PRUEBA

3.4.1 GENERALIDADES

Para la confección de todas las mezclas se utilizó el procedimiento indicado en la norma NCh 1018.EOf77

Como se dijo anteriormente en 3.1, se realizaron 12 diferentes tipos de hormigones, de los cuales se obtenían, por

cada tipo de hormigón, 4 probetas prismáticas que eran ensayadas 2 a los 3 días (la nº1 y la nº2) y 2 a los 7 días (la nº3 y

la nº4). Así, el número de probetas final que se obtuvieron fueron 48.

3.4.2 IDENTIFICACIÓN DE LOS HORMIGONES REALIZADOS

Los hormigones fueron realizados con distintos tipos de cementos y con distintas dosis de aditivo plastificante. Las

dosis de aditivo variaban entre un 0,4 y 0,7% del peso del cemento, que es el límite mínimo y máximo que establece la

ficha técnica del aditivo (ver anexo nº3). Por otra parte, con respecto al tipo de cemento, había uno de grado corriente y

otro de alta resistencia.

Los 12 tipos de hormigones que se realizaron fueron identificados por códigos según el grado del cemento y la

dosis de aditivo utilizada. De esta forma se obtuvo:

Tabla nº11: Identificación de los Hormigones realizados.

Código de Grado del Dosis de Aditivo

Identificación Cemento (Ref. al peso del cemento)

C‐0 Corriente 0%

C‐0,4 Corriente 0,4%





AR‐0 Alta Resistencia 0%

AR‐0,4 Alta Resistencia 0,4%






34

3.4.3 DOSIFICACIÓN DE LAS AMASADAS

Se realizaron 12 amasadas ya que eran 12 tipos de hormigones. Cada amasada tenía un volumen de 0,0716m3 =

71,6lt que era suficiente para llenar las 4 probetas que se necesitaban. Para este volumen la dosificación patrón quedó:

Tabla nº12: Dosificación patrón para 71,6 lt de hormigón.

Unidad Total

Razón A/C ‐ 0,41

Grava kg 60

Gravilla kg 16,8

Arena kg 49

Cemento kg 31,4

Agua total lt 14,4


Esta dosificación fue la que se ocupó para la confección de todos los hormigones, sólo había que corregirla por

humedad según el porcentaje de humedad que tenían los áridos en el momento de su uso. Se hacía esta corrección puesto

que esta dosificación consideraba los áridos secos.

Como cada amasada tenía una dosis de cemento de 31,4 kg, entonces las cantidades de aditivo que se usaron

para los hormigones fueron:

Tabla nº13: Cantidad de aditivo utilizada.

Dosis de Aditivo

(Ref. al peso del cemento) (gr) (ml)

C‐0 y AR‐0 0% 0 0

C‐0,4 y AR‐0,4 0,4% 125,60 100,48

C‐0,475 y AR‐0,475 0,475% 149,16 119,33

C‐0,55 y AR‐0,55 0,55% 172,7 138,16

C‐0,625 y AR‐0,625 0,625% 196,26 157,01

C‐0,7 y AR‐0,7 0,7% 219,80 175,84

Cantidad de AditivoHormigones


Para pasar de gramo (gr) a mililitro (ml) se ocupó la densidad del aditivo que es de 1,25 kg/dm3 = 1,25gr/ml,

según anexo nº3.

35

Por otra parte, las 12 amasadas que se requerían hacer fueron realizadas en 4 series de 3 amasadas cada una,

cada serie se realizaba en días distintos debido a la disponibilidad de los moldes, ya que por cada serie se obtenían 12

probetas.

Tabla nº14: Programación de las amasadas.

Nº de la Hormigón Nº de

amasada realizado probetas

1 C‐0 4

1 2 C‐0,4 4

3 C‐0,475 4

4 C‐0,55 4

2 5 C‐0,625 4

6 C‐0,7 4

7 AR‐0 4

3 8 AR‐0,4 4

9 AR‐0,475 4

10 AR‐0,55 4

4 11 AR‐0,625 4

12 AR‐0,7 4

Serie


3.4.4 CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LAS DOSIFICACIONES

El procedimiento que se utilizó para la corrección por humedad de las dosificaciones es el que se menciona a

continuación. Lo primero que se hizo fue humedecer los áridos el día anterior a su empleo manteniéndolos protegidos

para evitar pérdidas por secado. Al día siguiente se determinó el porcentaje de humedad de cada árido justo antes de su

empleo. Posteriormente se calculó el peso del agua de humedad de cada árido multiplicando su peso seco, obtenido en

3.4.3, por su porcentaje de humedad. De esta forma el peso del árido corregido se obtenía al sumar su peso seco más el

peso del agua de humedad. Finalmente el agua tota corregida se obtenía al hacer la diferencia entre el agua total,

calculada en 3.4.3, menos la suma de las aguas de humedades de cada árido.

Las correcciones por humedad no se le hicieron a cada una de las 12 dosificaciones sino que se hicieron sólo 4

correcciones correspondientes a una por cada serie, ya que los hormigones que eran de una misma serie tenían la misma

corrección por humedad por tratarse de hormigones hechos en igualdad de condiciones, puesto que los áridos que se

ocupaban para hacer los hormigones de una misma serie tenían las mismas humedades.

A continuación se muestran las correcciones por humedad correspondientes a cada serie.

36

Tabla nº15: Correcciones por humedad correspondientes a las series.

Humedad de Dosificación Aporte de Dosificación en peso

los áridos en peso seco humedad corregida por humedad

(%) (kg) (± kg) (kg)

Grava 0,77 60,0 0,5 60,5

Gravilla 1,73 16,8 0,3 17,1

Arena 4,97 49,0 2,4 51,4

Cemento ‐ 31,4 ‐ 31,4

Agua total ‐ 14,4 3,2 11,2

Grava 0,86 60,0 0,5 60,5

Gravilla 1,64 16,8 0,3 17,1

Arena 4,52 49,0 2,2 51,2

Cemento ‐ 31,4 ‐ 31,4

Agua total ‐ 14,4 3,0 11,4

Grava 0,68 60,0 0,4 60,4

Gravilla 1,84 16,8 0,3 17,1

Arena 5,10 49,0 2,5 51,5

Cemento ‐ 31,4 ‐ 31,4

Agua total ‐ 14,4 3,2 11,2

Grava 0,73 60,0 0,4 60,4

Gravilla 1,76 16,8 0,3 17,1

Arena 4,89 49,0 2,4 51,4

Cemento ‐ 31,4 ‐ 31,4

Agua total ‐ 14,4 3,1 11,3

Materiales

componentes

1

2

3

4

Serie


En resumen, las dosificaciones finales (corregidas por humedad) que se usaron para confeccionar los

hormigones fueron:

Tabla nº16: Resumen de las dosificaciones corregidas por humedad.

Cemento Agua Aditivo

Grava (kg) Gravilla (kg) Arena (kg) (kg) (lt) (ml)

C‐0 60,5 17,1 51,4 31,4 11,2 0

C‐0,4 60,5 17,1 51,4 31,4 11,2 100,48

C‐0,475 60,5 17,1 51,4 31,4 11,2 119,33

C‐0,55 60,5 17,1 51,2 31,4 11,4 138,16

C‐0,625 60,5 17,1 51,2 31,4 11,4 157,01

C‐0,7 60,5 17,1 51,2 31,4 11,4 175,84

AR‐0 60,4 17,1 51,5 31,4 11,2 0

AR‐0,4 60,4 17,1 51,5 31,4 11,2 100,48

AR‐0,475 60,4 17,1 51,5 31,4 11,2 119,33

AR‐0,55 60,4 17,1 51,4 31,4 11,3 138,16

AR‐0,625 60,4 17,1 51,4 31,4 11,3 157,01

AR‐0,7 60,4 17,1 51,4 31,4 11,3 175,84

Áridos

Cantidad de los materiales componentes

Hormigón


37

3.4.5 MEZCLADO

Para esta experiencia se utilizó el mezclado mecánico puesto que la norma NCh170.Of85 establece que sólo se

puede utilizar el mezclado manual para hormigones grado H5. El mezclador mecánico era una betonera tipo trompo de

eje diagonal y de capacidad aproximadamente de 80 lts.

A continuación se detallan los pasos realizados para el mezclado:

1. Se pesó cada uno de los materiales componentes que iban a hacer mezclados.

Figura nº7: Pesaje de los materiales.


2. Luego, antes de empezar con el mezclado, se humedeció el tambor de la betonera para que no absorbiera el agua

de amasado.

Figura nº8: Betonera empleada previamente humedecida.


38

3. Posteriormente se comenzó con la hormigonada mezclando toda la arena con el cemento hasta obtener una

masa homogénea a la vista. Luego se añadió toda la grava y gravilla y se mezcló hasta obtener una masa

uniforme. Inmediatamente se agregó el agua y se revolvió hasta que el hormigón tenía una apariencia

homogénea.

Figura nº9: Mezclado de los materiales.


4. La incorporación del aditivo plastificante a la mezcla se hizo a través del agua de amasado ya que este se

encontraba disuelto en ella. Finalmente, una vez que estaban incorporados todos los materiales, se revolvió toda

la mezcla durante 3 minutos.

Figura nº10: Adición del aditivo plastificante a la mezcla.


39

3.4.6 CONFECCIÓN Y CURADO DE PROBETAS

Los procedimientos que se usaron para confeccionar y curar en obra las probetas de hormigón fresco, destinadas

para ser ensayadas a la flexotracción, son los establecidos por la norma NCh 1017.Of75.

3.4.6.1 MOLDEADO DE PROBETAS

Colocación del hormigón en los moldes

Antes de realizar el llenado de los moldes estos tenían que estar completamente limpios y las superficies de los

moldes que estaban en contacto con el hormigón tenían que tener una delgada película de aceite mineral de tal forma de

prevenir la adherencia del hormigón en las paredes. Posteriormente se colocó cuidadosamente el hormigón en los moldes

tratando de evitar las segregaciones. Los moldes fueron llenados en una sola capa.

Figura nº11: Colocación del hormigón en los moldes.


Compactación

La compactación fue por vibrado interno. Se realizaron inserciones con el vibrador en 3 puntos equidistantes a lo

largo de una línea longitudinal central de la probeta. El vibrador se introdujo de forma vertical y a 2 cm

aproximadamente del fondo del molde. Finalmente cuando aparecía en la parte superior del molde una delgada capa de

lechada, se debía retirar lentamente el vibrador de manera de no dejar espacios.

40

Figura nº12: Compactación por vibrado interno.


Acabado e identificación de las probetas

Después de la compactación se realizó el enrase del hormigón superficial con la varilla-pisón, con un

movimiento de aserrado iniciado desde el centro de la sección de la probeta, evitando separar el mortero del árido grueso.

Luego se emparejó la superficie con una llana de manera de dejarla completamente lisa. Finalmente se marcaron las

probetas con la finalidad de poder identificarlas en cualquier momento.

Figura nº13: Acabado del enrase con llana.


41

3.4.6.2 CURADO

Curado inicial

Se cubrió la superficie del hormigón con plásticos e inmediatamente se protegió el conjunto de probetas por todos

sus lados con arena, hasta el momento del desmolde. Con esto se evitó, desde el momento mismo del moldeado, la

evaporación del agua y se mantuvo la temperatura de las probetas entre 16ºC y 27ºC.

Figura nº14: Curado inicial de las probetas.


Desmolde de las probetas

Las probetas se desmoldaron después de 44 horas de moldeadas ya que las condiciones de endurecimiento

permitían un desmolde que no causaba daño a las probetas.

Figura nº15: Probetas desmoldadas.


42

Curado de las probetas desmoldadas

Inmediatamente después de desmoldar las probetas, se trasladaron a la piscina de curado donde permanecieron a

una temperatura controlada entre 17ºC a 23ºC, hasta la fecha de su respectivo ensayo.

Figura nº16: Probetas en la piscina de curado.


43

CAPÍTULO IV


4.1 ENSAYO DE DOCILIDAD

El procedimiento que se usó para determinar la docilidad del hormigón fresco es a través del método del

asentamiento del Cono de Abrams. Este procedimiento se realizó según lo establecido por la norma NCh 1019.EOf 74.

4.1.1 APARATOS

Molde

Es un tronco de cono recto, abierto por ambos extremos. Es metálico con su superficie interna lisa y libre de

rebordes y abolladuras. Sus dimensiones son de 100mm y 200mm de diámetro para su base superior e inferior

respectivamente y de 300mm de altura, con una tolerancia para sus medidas de ±1,5mm. Además posee dos pisaderas en

su parte inferior para que el operador pueda afianzar el cono durante el llenado, también posee dos asas en el tercio

superior de la altura, para levantar el molde después de llenado.

Varilla-pisón

Es una barra cilíndrica de acero lisa, de 16mm de diámetro y 600mm de longitud, con sus extremos semiesféricos

de 16mm de diámetro.

Plancha de apoyo

La plancha es rígida, de metal, no absorbente y de medidas 500 x 600 mm.

Poruña de llenado

La poruña es metálica, de sección y dimensiones tales que permitan el vaciado de su contenido en el molde.

44

Figura nº17: Aparatos del ensayo de docilidad.


4.1.2 PROCEDIMIENTO

Una vez terminada la mezcla del hormigón, se procede a realizar el ensayo de docilidad.

El asentamiento del Cono de Abrams permite medir la docilidad del hormigón fresco por la disminución de

altura que experimenta el hormigón moldeado con respecto al molde.

La cantidad de hormigón necesaria para efectuar el ensayo se obtuvo de acuerdo a lo especificado por la norma

NCh 171.EOf75.

Acondicionamiento y llenado del molde

Se colocó el molde sobre la plancha de apoyo horizontal, ambos limpios y humedecidos sólo con agua. Luego

hay que pararse sobre las pisaderas evitando el movimiento del molde durante el llenado. Las capas de llenado fueron tres,

de aproximadamente igual volumen. Cada capa se apisonó con 25 golpes de la varilla-pisón distribuidos uniformemente

en toda la sección. Se apisonó la capa inferior en toda su profundidad y las capas media y superior se apisonaron

penetrando sólo hasta la capa subyacente. Terminada la compactación de la capa superior, se enrasó la superficie

haciendo rotar sobre ella la varilla-pisón, e inmediatamente se limpió el hormigón derramado en la zona adyacente al

molde.

45

Figura nº18: Llenado del Cono de Abrams.


Levantamiento del molde

Esta operación se realizó inmediatamente una vez que el molde estaba listo con su proceso de llenado. Lo

primero que se hizo fue cargar las asas con las manos y dejar libre las pisaderas. Luego se levantó el molde suavemente en

dirección vertical sin perturbar el hormigón, en un lapso de entre 5 a 10 segundos. Posteriormente, una vez retirado el

molde, este se colocó al lado del hormigón moldeado. Todo el proceso de llenado y levantamiento del molde tenía una

duración inferior a los tres minutos, que es lo que establece la norma NCh1019.

Figura nº19: Levantamiento del Cono de Abrams.


46

Medición del asentamiento

Una vez levantado el molde y puesto junto al hormigón moldeado, se midió la disminución de altura del

hormigón moldeado respecto al molde, con aproximación de 0,5cm. Esta medición se realizó en el eje central del molde

en su posición primitiva.

Figura nº20: Medición del asentamiento del Cono de Abrams.


4.1.3 RESULTADOS

El asentamiento del Cono de Abrams se expresó como la diferencia de altura que experimentaba el hormigón

moldeado con respecto al molde.

Tabla nº17: Resultados del ensayo de docilidad.

Tipo de Asentamiento conoHormigón (cm)

C‐0 4,0

C‐0,4 12,0

C‐0,475 14,5

C‐0,55 16,0

C‐0,625 18,0

C‐0,7 19,0

AR‐0 5,0

AR‐0,4 14,0

AR‐0,475 15,5

AR‐0,55 18,0

AR‐0,625 19,0AR‐0,7 20,5


47

4.2 ENSAYO DE TRACCIÓN POR FLEXIÓN

Se realizó según NCh1038.Of77, esta norma establece los procedimientos para efectuar el ensayo de tracción por

flexión a la rotura de probetas prismáticas de hormigón simplemente apoyadas.

4.2.1 APARATOS

Prensa de ensayo

La prensa tiene una rigidez suficiente para resistir los esfuerzos del ensayo sin alterar las condiciones de

distribución y ubicación de la carga y lectura de resultados. La sensibilidad de la prensa es tal que la menor división de la

escala de lectura es menor al 1% de la carga máxima. La exactitud de la prensa tiene una tolerancia de más o menos 1%

de la carga dentro del intervalo utilizado de la escala de lectura. En general el intervalo utilizado se considera

comprendido entre el 10% y el 90% de la respectiva escala de lectura.

Figura nº21: Prensa para ensayo de tracción por flexión.


Dispositivos de tracción por flexión de la prensa de ensayo

Son las piezas en donde se apoya la probeta y las piezas que aplican la carga. Estos elementos de contacto con la

probeta tienen la superficie cilíndrica, de este modo se logra un contacto rectilíneo. Además estos elementos aplican la

48

carga y sus reacciones en forma vertical, y están dispuestos de modo que las líneas de contacto son paralelas entre sí y

perpendiculares a la luz de ensayo.

Figura nº22: Dispositivos de contacto con la probeta.


4.2.2 PROCEDIMIENTO

Lo primero que se hizo fue retirar las probetas de la piscina de curado, y luego antes del ensayo, se registraron sus

dimensiones y masa “M”. Para sus dimensiones se midieron los largos “a1” y “a2” y los anchos “b1” y “b2” en

aproximadamente el eje horizontal de cada cara y se midieron las alturas “h1” y “h2” en aproximadamente el eje vertical

de cada cara. Las alturas de las probetas se determinaban con aquellas medidas que eran paralelas al plano de la cara de

llenado.

Figura nº23: Dimensiones de las probetas.


49

Una vez registrada las dimensiones y masa, se marcaron los tercios de las probetas con la finalidad de obtener los

extremos del tercio central, que es donde se aplica la carga, y los extremos exteriores de los tercios externos, que es donde se

apoya la probeta lo que determina la luz de ensayo de esta. La luz de ensayo “L” era de 45cm para todas las probetas.

Figura nº24: Identificación de los tercios de una probeta.


Posteriormente se limpiaron las superficies de las piezas de la prensa de contacto con la probeta y las caras de

ensayo de las probetas. Luego se colocó la probeta alineada y centrada en la prensa de ensayo, procurando que la luz de

ensayo sea la correcta. La cara de llenado se colocó de tal forma que miraba hacia el lado del motor de la prensa.

Finalmente se aplicó la carga de manera uniforme y se registró la carga máxima aplicada “P” entregada por el medidor

de la máquina, expresada en kN.

Figura nº25: Probeta ensayada a la flexotracción.


50

Todas las probetas ensayadas se fracturaron en el tercio central lo que indica, en una primera instancia, buenos

resultados. Si bien existe un procedimiento para calcular la tensión de rotura para el caso en que la fractura se produce

fuera del tercio central, esto no es lo óptimo, ya que no es lo que se espera para una probeta que es ensayada a la

flexotracción.

Figura nº26: Probeta fracturada en el tercio central.


Una vez terminado el ensayo, se medían las dimensiones de las probetas en la sección de rotura. De esta forma se

obtenían y registraban los anchos “b3” y “b4” y las alturas “h3” y “h4”.

Figura nº27: Dimensiones de las probetas en la sección de rotura.


51

Por último, la carga máxima aplicada “P” entregada por el lector de la prensa, se tenía que corregir según su

valor mediante la siguiente tabla:

Tabla nº18: Corrección de la carga máxima “P”.

(kN) (kgf)

0 ≤ P < 10 +1,37 +140

10 ≤ P < 20 +1,35 +138

20 ≤ P < 30 +1,26 +128

30 ≤ P < 40 +1,06 +108

40 ≤ P < 50 +1,00 +102

50 ≤ P < 60 +1,04 +106

60 ≤ P < 70 +1,06 +108

70 ≤ P < 80 +1,05 +107

80 ≤ P < 90 +1,06 +108

(kN)

Carga máxima "P" Corrección

Fuente: LEMCO, 2009.

4.2.3 EXPRESIÓN DE RESULTADOS

Resistencia a la tracción por flexión

Como los ensayos se realizaron con cargas P/2 en los límites del tercio central y como además las fracturas de las

probetas se produjeron en el tercio central de la luz de ensayo, entonces según NCh1038 la resistencia a la tracción por

flexión como la tensión de rotura (R), expresada en kgf/cm2, se calcula mediante la siguiente fórmula:

R = (P x L) / (b x h2)

donde: P= carga máxima aplicada, expresada en kgf.

L= luz de ensayo de la probeta, en cm.

b= ancho promedio de la probeta en la sección de rotura, en cm.

h= altura promedio de la probeta en la sección de rotura, en cm.

Cálculo de “b” y “h”:

b = (b3 + b4) / 2

h = (h3 + h4) / 2

52

Densidad aparente de las probetas

La densidad (D), expresada en kg/m3, se calcula como el cuociente entre la masa de la probeta y su volumen. De

esta forma se tiene que:

D = M / V

donde: M= masa de la probeta, en kg.

V= volumen de la probeta, en m3.

Cálculo de “V”:

V = ((h1+h2)/2) x ((b1+b2)/2) x ((a1+a2)/2)

53

4.2.4 RESULTADOS

Las medidas de las probetas (a1, a2, b1, b2, h1, h2, b3, b4, h3 y h4) se encuentran en el anexo nº6. En este anexo

está el cálculo del volumen (V) de las probetas y el cálculo del ancho (b) y altura (h) promedio de las probetas en la

sección de rotura. Con estos datos y con los que se muestran a continuación en las tablas nº19 y nº20, se calculó la

densidad (D) y la resistencia a la tracción por flexión (R) de cada probeta.

Tabla nº19: Resultados de las probetas ensayadas a los 3 días de edad.

Tipo de Probeta M V L b h Pcorreg. D R Dprom. Rprom.

Hormigón (nº) (kg) (m3) (cm) (cm) (cm) (kN) (kgf) (kgf) (kg/m3) (kgf/cm2) (kg/m3) (kgf/cm2)

1 28,47 0,01199 45,0 15,00 14,80 10,0 1000 1138 2374 15,6

2 28,11 0,01197 45,0 15,05 15,15 11,0 1100 1238 2348 16,1

1 28,27 0,01190 45,0 15,20 15,05 14,5 1450 1588 2375 20,8

2 28,86 0,01206 45,0 15,10 15,05 14,0 1400 1538 2393 20,2

1 28,74 0,01195 45,0 15,05 15,05 17,0 1700 1838 2404 24,3

2 28,92 0,01214 45,0 15,05 15,20 18,0 1800 1938 2382 25,1

1 29,58 0,01227 45,0 15,05 15,05 19,0 1900 2038 2411 26,9

2 28,36 0,01182 45,0 14,95 15,30 19,0 1900 2038 2399 26,2

1 28,81 0,01193 45,0 15,05 15,00 20,5 2050 2178 2416 28,9

2 29,46 0,01204 45,0 15,00 15,30 20,0 2000 2128 2446 27,3

1 29,28 0,01207 45,0 15,00 15,15 20,0 2000 2128 2425 27,8

2 28,74 0,01189 45,0 15,10 15,10 19,5 1950 2088 2417 27,3

1 29,02 0,01197 45,0 15,10 15,10 14,0 1400 1538 2424 20,1

2 28,75 0,01200 45,0 15,00 15,00 14,5 1450 1588 2396 21,2

1 28,96 0,01195 45,0 15,05 15,05 16,5 1650 1788 2423 23,6

2 29,03 0,01191 45,0 15,10 15,00 17,0 1700 1838 2437 24,3

1 29,50 0,01198 45,0 15,10 15,05 20,5 2050 2178 2462 28,7

2 29,43 0,01207 45,0 15,00 15,10 20,0 2000 2128 2438 28,0

1 29,76 0,01207 45,0 15,15 15,15 22,5 2250 2378 2465 30,8

2 29,50 0,01204 45,0 15,10 15,00 21,5 2150 2278 2449 30,2

1 29,28 0,01191 45,0 14,95 15,20 23,0 2300 2428 2458 31,6

2 29,57 0,01193 45,0 15,10 15,10 24,0 2400 2528 2480 33,0

1 29,61 0,01208 45,0 15,05 14,90 21,5 2150 2278 2450 30,7

2 29,62 0,01194 45,0 15,05 15,25 22,5 2250 2378 2480 30,62465 30,6

2450 28,3

2457 30,5

2469 32,3

2421 27,6

2410 20,6

2430 24,0

2393 24,7

2405 26,6

2431 28,1

P

2361 15,9

2384 20,5

C ‐ 0,475

C ‐ 0,4

C ‐ 0

AR ‐ 0,625

AR ‐ 0,7

C ‐ 0,7

AR ‐ 0

AR ‐ 0,4

AR ‐ 0,475

AR ‐ 0,55

C ‐ 0,55

C ‐ 0,625


54

Tabla nº20: Resultados de las probetas ensayadas a los 7 días de edad.

Tipo de Probeta M V L b h Pcorreg. D R Dprom. Rprom.

Hormigón (nº) (kg) (m3) (cm) (cm) (cm) (kN) (kgf) (kgf) (kg/m3) (kgf/cm2) (kg/m3) (kgf/cm2)

3 28,68 0,01206 45,0 15,00 15,30 21,5 2150 2278 2379 29,2

4 28,55 0,01207 45,0 15,00 15,15 22,5 2250 2378 2365 31,1

3 28,38 0,01189 45,0 15,10 15,10 25,5 2550 2678 2387 35,0

4 28,89 0,01197 45,0 15,10 15,10 25,5 2550 2678 2413 35,0

3 29,05 0,01201 45,0 15,00 15,00 28,5 2850 2978 2419 39,7

4 28,56 0,01195 45,0 15,05 15,05 27,0 2700 2828 2389 37,3

3 28,73 0,01191 45,0 15,10 15,00 29,0 2900 3028 2412 40,1

4 29,12 0,01198 45,0 15,10 15,05 30,5 3050 3158 2430 41,6

3 29,64 0,01208 45,0 15,00 15,10 31,0 3100 3208 2453 42,2

4 29,11 0,01200 45,0 15,00 14,80 29,5 2950 3078 2425 42,2

3 29,09 0,01197 45,0 15,05 15,15 29,5 2950 3078 2430 40,1

4 29,09 0,01190 45,0 15,20 15,05 31,0 3100 3228 2444 42,2

3 29,12 0,01207 45,0 15,15 15,15 25,0 2500 2628 2412 34,0

4 29,39 0,01206 45,0 15,10 15,00 24,0 2400 2528 2438 33,5

3 29,15 0,01190 45,0 14,95 15,20 29,5 2950 3078 2449 40,1

4 29,27 0,01206 45,0 15,10 15,05 28,5 2850 2978 2427 39,2

3 29,49 0,01196 45,0 15,05 15,05 31,5 3150 3258 2465 43,0

4 29,73 0,01214 45,0 15,05 15,20 31,0 3100 3208 2449 41,5

3 29,31 0,01193 45,0 15,10 15,10 32,5 3250 3358 2458 43,9

4 30,15 0,01211 45,0 15,05 14,90 31,5 3150 3258 2490 43,9

3 29,80 0,01194 45,0 15,05 15,25 34,5 3450 3558 2495 45,7

4 30,39 0,01228 45,0 15,05 15,05 34,0 3400 3508 2475 46,3

3 29,33 0,01182 45,0 14,95 15,30 34,0 3400 3508 2481 45,1

4 29,39 0,01190 45,0 15,05 15,00 33,0 3300 3408 2469 45,32475 45,2

2457 42,3

2474 43,9

2485 46,0

2437 41,1

2425 33,7

2438 39,6

2404 38,5

2421 40,8

2439 42,2

P

2372 30,1

2400 35,0

C ‐ 0,475

C ‐ 0,4

C ‐ 0

AR ‐ 0,625

AR ‐ 0,7

C ‐ 0,7

AR ‐ 0

AR ‐ 0,4

AR ‐ 0,475

AR ‐ 0,55

C ‐ 0,55

C ‐ 0,625


55

CAPÍTULO V


5.1 DOCILIDAD

Tabla nº21: Asentamiento de cono de los hormigones según el tipo de cemento y dosis de aditivo.

Dosis de

Aditivo Asentamiento Variación Asentamiento Variación

(%) (cm) parcial acum. (%) (cm) parcial acum. (%)

0 4,0 0 0 0 5,0 0 0 0

0,4 12,0 8 8 200 14,0 9 9 180

0,475 14,5 2,5 10,5 263 15,5 1,5 10,5 210

0,55 16,0 1,5 12 300 18,0 2,5 13 260

0,625 18,0 2 14 350 19,0 1 14 280

0,7 19,0 1 15 375 20,5 1,5 15,5 310

Cemento Corriente Cemento Alta Resistencia

Aumento (cm) Aumento (cm)

Fuente: Elaboración propia. Influencia del aditivo plastificante en la docilidad de los hormigones.

Gráfico nº4: Asentamiento de cono v/s dosis de aditivo.


Eugenio

Línea

56

Claramente se ve que el aditivo plastificante tiene un efecto muy importante en la docilidad de los hormigones

porque hace que la docilidad aumente significativamente. A mayor dosis de aditivo plastificante mayor es el asentamiento

de cono de los hormigones.

De la tabla nº21 se puede ver que el asentamiento de los hormigones aumentaba parcialmente un promedio de

2cm por cada dosis de aditivo, lo que muestra la gran capacidad que tiene el aditivo plastificante de aumentar la

trabajabilidad de los hormigones utilizando poca cantidad.

En el siguiente gráfico se muestran los aumentos de los asentamientos de los hormigones cuando se les

adicionaban las diferentes dosis de aditivo plastificante.

Gráfico nº5: Aumento promedio del asentamiento v/s dosis de aditivo.


De los resultados obtenidos para las docilidades se puede decir en general que los hormigones sin aditivo tenían

una baja docilidad, entre 4-5cm de cono. Al aplicarles la dosis mínima de aditivo (0,4%), estos quedaban en 12-14cm,

aumentando su asentamiento en 8-9cm que corresponde aproximadamente a un aumento porcentual del 190%. Para la

dosis máxima de aditivo de 0,7%, los asentamientos de los hormigones quedaban en 19-20,5cm, aumentando su docilidad

en 15-15,5cm que corresponde aproximadamente a un 343% de aumento. Para las dosis intermedias de aditivo los

asentamientos de los hormigones aumentaban gradualmente desde el aumento mínimo hasta el máximo.

57

Influencia del tipo de cemento en la docilidad de los hormigones.

Tabla nº22: Aumento entre los asentamientos de los hormigones hechos con cemento Corriente y Alta Resistencia.

Dosis de Aumento de

aditivo asentamiento

(%)Hormigones con cemento

Corriente

Hormigones con cemento

Alta Resistencia(cm)

0 4,0 5,0 1,0

0,4 12,0 14,0 2,0

0,475 14,5 15,5 1,0

0,55 16,0 18,0 2,0

0,625 18,0 19,0 1,0

0,7 19,0 20,5 1,5

Asentamientos de cono

(cm)


Gráfico nº6: Comparación de los asentamientos de los hormigones fabricados con cemento Corriente y Alta Resistencia.


El tipo de cemento influye en la docilidad de los hormigones, ya que los que eran fabricados con cemento Alta

Resistencia experimentaban una mayor docilidad que los fabricados con cemento Corriente. Este aumento de docilidad

que tenían los hormigones era de aproximadamente 1-2cm de asentamiento de cono. Si bien este aumento es pequeño,

queda claro que el tipo de cemento influye en la docilidad, ya que siempre se vio que para los hormigones que tenían las

mismas características y que sólo cambiaba el tipo de cemento, el que tenía el cemento Alta Resistencia era siempre más

dócil que el que tenía el cemento Corriente.

58

5.2 DENSIDAD

Tabla nº23: Densidades de los hormigones según la edad, tipo de cemento y dosis de aditivo.

Dosis de

aditivo

(%) C. Corriente C. Alta Resist. C. Corriente C. Alta Resist.

0 2361 2410 2372 2425

0,4 2384 2430 2400 2438

0,475 2393 2450 2404 2457

0,55 2405 2457 2421 2474

0,625 2431 2469 2439 2485

0,7 2421 2465 2437 2475

Edad de 3 días Edad de 7 días

Densidades (kg/m3)


Influencia del aditivo plastificante en la densidad de los hormigones.

Gráfico nº7: Densidades v/s dosis de aditivo.


Se observa que las densidades de los hormigones se ven influenciadas por el aditivo, ya que estas van aumentando

a medida que aumenta la dosis de aditivo plastificante, sin embargo las densidades máximas no se obtenían con la mayor

dosis de aditivo pues estas empezaban a decrecer, las densidades máximas se obtenían con la dosis de aditivo de 0,625%.

Eugenio

Línea

59

A continuación se muestran los aumentos de densidad que tenían los hormigones para las diferentes dosis de

aditivo. La idea es ver en cuánto aumenta la densidad de un hormigón que no tiene aditivo cuando se le agrega

plastificante.

Tabla nº24: Aumento de las densidades de los hormigones según la dosis de aditivo aplicada.

Dosis de

aditivo


0 0 0 0 0 0

0,4 23 20 28 13 21

0,475 32 40 32 32 34

0,55 44 47 49 49 47

0,625 70 59 67 60 64

0,7 60 55 65 50 58

Promedio

Aumentos de Densidades (kg/m3)



Gráfico nº8: Aumento promedio de las densidades v/s dosis de aditivo.


El aumento promedio de densidad que experimentaban los hormigones al adicionarles aditivo plastificante era

de un mínimo de 21 kg/m3 para la dosis mínima de aditivo de 0,4%, y de un máximo de 64 kg/m3 para la dosis de 0,625%

de aditivo.

60

Influencia de la edad en la densidad de los hormigones.

Tabla nº25: Aumento entre las densidades de los hormigones de 3 y 7 días.

Dosis de Aumento de

aditivo densidad

(%) de 3 días de 7 días (kg/m3)

0 2386 2399 13

0,4 2407 2419 12

0,475 2422 2431 9

0,55 2431 2448 17

0,625 2450 2462 12

0,7 2443 2456 13

(kg/m3)

Promedio de Densidades


Gráfico nº9: Comparación de las densidades de los hormigones de 3 días con la de 7 días.


Se puede decir que las densidades de los hormigones de 3 y 7 días eran prácticamente las mismas, sin embargo se

alcanza apreciar que existe una diferencia mínima entre ambas. Del análisis se obtiene que el aumento promedio de

densidad que experimentaban los hormigones que eran ensayados a los 3 días y luego a los 7 días era de

aproximadamente 13 kg/m3.

61

Influencia del tipo de cemento en la densidad de los hormigones.

Tabla nº26: Aumento entre las densidades de los hormigones hechos con cemento Corriente y Alta Resistencia.

Dosis de Aumento de

aditivo densidad


Corriente


Alta Resistencia(kg/m3)

0 2367 2418 51

0,4 2392 2434 42

0,475 2399 2454 55

0,55 2413 2466 53

0,625 2435 2477 42

0,7 2429 2470 41

Promedio de Densidades

(kg/m3)


Gráfico nº10: Comparación de las densidades de los hormigones fabricados con cemento Corriente y Alta Resistencia.


Del gráfico se puede ver que los hormigones que eran fabricados con cemento de Alta Resistencia tenían mayores

densidades que los que eran fabricados con cemento Corriente. De los resultados obtenidos se puede decir que las

densidades de los hormigones hechos con cemento Corriente aumentaban en promedio 47 kg/m3 al cambiar el cemento

Corriente por el de Alta Resistencia.

Finalmente se puede decir que el aumento en la densidad de los hormigones que se produce entre los 3 y 7 días de

edad, corresponde al 28% del aumento de densidad que se produce al usar cemento de Alta Resistencia en vez de Corriente.

62

5.3 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN POR FLEXIÓN

Tabla nº27: Resistencias de los hormigones según la edad, tipo de cemento y dosis de aditivo.

Dosis de

aditivo


0 15,9 20,6 30,1 33,7

0,4 20,5 24,0 35,0 39,6

0,475 24,7 28,3 38,5 42,3

0,55 26,6 30,5 40,8 43,9

0,625 28,1 32,3 42,2 46,0

0,7 27,6 30,6 41,1 45,2


Resistencias a la Flexotracción (kgf/cm2)


Influencia del aditivo plastificante en la resistencia de los hormigones.

Gráfico nº11: Resistencias v/s dosis de aditivo.


Del gráfico se observa que las resistencias de flexotracción de los hormigones van aumentando a medida que

aumenta la dosis de aditivo, sin embargo las resistencias máximas no se obtenían con la mayor dosis de aditivo, si no que

con la anterior a esta, o sea con un 0,625% de aditivo, ya que para la máxima dosis de 0,7% se observa que las resistencias

no siguen aumentando y sufren una caída.

Eugenio

Línea

63

A continuación se muestran los aumentos de resistencia que tenían los hormigones para las diferentes dosis de

aditivo. La idea es ver en cuánto aumenta la resistencia de un hormigón que no tiene aditivo cuando se le agrega

plastificante.

Tabla nº28: Aumento de las resistencias de los hormigones según la dosis de aditivo aplicada.

Dosis de

aditivo


0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

0,4 4,6 3,4 4,9 5,9 4,7

0,475 8,8 7,7 8,4 8,6 8,4

0,55 10,7 9,9 10,7 10,2 10,4

0,625 12,2 11,7 12,1 12,3 12,1

0,7 11,7 10,0 11,0 11,5 11,1

Promedio

Aumentos de Resistencias (kgf/cm2)



Gráfico nº12: Aumento promedio de resistencia v/s dosis de aditivo.


El aumento promedio de resistencia que experimentaban los hormigones al adicionarles aditivo plastificante era

de un mínimo de 4,7 kgf/cm2 para la dosis mínima de aditivo de 0,4%, y de un máximo de 12,1 kgf/cm2 para la dosis de

0,625% de aditivo.

64

Influencia de la edad en la resistencia de los hormigones.

Tabla nº29: Aumento entre las resistencias de 3 y 7 días.

Dosis de Aumento de

aditivo resistencia

(%) de 3 días de 7 días (kgf/cm2)

0 18,3 31,9 13,7

0,4 22,3 37,3 15,1

0,475 26,5 40,4 13,9

0,55 28,6 42,4 13,8

0,625 30,2 44,1 13,9

0,7 29,1 43,2 14,1

(kgf/cm2)

Promedio de Resistencias


Gráfico nº13: Comparación de las resistencias de 3 días con la de 7 días.


Claramente se ve que los hormigones tienen una menor resistencia a los 3 días que a los 7 días de edad. Del

análisis se obtiene que el aumento promedio de resistencia que experimentaban los hormigones que eran ensayados a los

3 días y luego a los 7 días era de aproximadamente 14,1kgf/cm2.

65

Influencia del tipo de cemento en la resistencia de los hormigones.

Tabla nº30: Aumento entre las resistencias de los hormigones hechos con cemento Corriente y Alta Resistencia.

Dosis de Aumento de

aditivo resistencia


Corriente


Alta Resistencia(kgf/cm2)

0 23,0 27,2 4,2

0,4 27,8 31,8 4,1

0,475 31,6 35,3 3,7

0,55 33,7 37,2 3,5

0,625 35,2 39,2 4,0

0,7 34,4 37,9 3,6

Promedio de Resistencias

(kgf/cm2)


Gráfico nº14: Comparación de las resistencias de los hormigones fabricados con cemento Corriente y Alta Resistencia.


Del gráfico se puede ver y comprobar que los hormigones que son fabricados con cemento de Alta Resistencia

alcanzan mayores resistencias que los fabricados con cemento Corriente. De los resultados obtenidos se puede decir que las

resistencias de los hormigones que eran fabricados con cemento Corriente aumentan en promedio 3,8kgf/cm2 al cambiar

el cemento Corriente por el de Alta Resistencia.

Finalmente se puede mencionar que el aumento de resistencia que obtienen los hormigones al usar cemento de

Alta Resistencia en vez de Corriente corresponde al 27% del aumento de resistencia que se produce de 3 a 7 días.

66

5.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO

5.4.1 RESISTENCIA V/S EDAD

Lo que se quiere es proyectar las resistencias de flexotracción de los hormigones Fast Track de 3 días para los días

4, 5, 6 y 7. Para esto se hará una regresión lineal con los datos de las columnas 5 y 6 de la tabla del anexo nº7, y una

prueba de hipótesis para la pendiente para saber el margen de error de los resultados.

Regresión lineal:

Ocupando Excel para hacer la regresión se obtuvieron los siguientes datos:

Estadísticas de la regresión

Coeficiente de correlación múltiple 0,833555935

Coeficiente de determinación R^2 0,694815496

R^2 ajustado 0,688181051

Error típico 4,766055223

Observaciones 48

ANÁLISIS DE VARIANZA

Grados de libertad Suma de cuadrados Promedio de cuadrados

Regresión 1 2378,937269 2378,937269

Residuos 46 1044,90299 22,71528239

Total 47 3423,840259

Coeficientes Error típico Estadístico T

Intercepción 15,24131913 1,852283486 8,22839444

Variable X 1 3,51998555 0,343960408 10,23369395

El coeficiente de regresión igual a 3,519 que se obtuvo del análisis de varianza, corresponde a la pendiente de la

función de regresión, e indica, como es positiva, que la resistencia de los hormigones aumenta en 3,519 kgf/cm2 por día.

Cabe destacar que este valor es un estimador puntual para la pendiente. Más adelante se calculará un rango de posibles

valores para la pendiente, con una probabilidad del 95% de que el valor real se encuentre en este intervalo.

67

Gráfico nº15: Aumento de la resistencia según los días.


El coeficiente de determinación (R2) nos dice qué tanto se ajusta la ecuación de regresión a los datos. R2 es la

proporción de la variable dependiente explicada por la variable independiente y por lo tanto está entre 0 y 1. A medida que

R2 se acerca a 1, la ecuación de regresión es más confiable, y entre más cercano esté de 0, es menos confiable.

De los datos obtenidos se tiene que R2= 0,694, lo que indica que la ecuación de regresión es más o menos

confiable ya que R2 tiene un valor medianamente cercano a 1.

La ecuación de regresión obtenida: y = 3,52x + 15,24 proyecta o estima un valor para la resistencia (y) en

función del día (x). Por lo que el R2= 0,694 quiere decir que con un porcentaje del 69,4%, se explica que de la ecuación de

regresión se obtengan resistencias ingresando el día.

Si realmente se quieren proyectar las resistencias de 3 días para los 4, 5, 6 y 7 días, lo que se necesita saber es el

aumento de resistencia que existe por día y conocer las resistencias iniciales (de 3 días), así se pueden proyectar las

resistencias como las iniciales más el aumento por día. Por este motivo lo que interesa estudiar es la pendiente de la

función de regresión y no la ecuación como tal, ya que la pendiente se interpreta como el aumento de resistencia por día

que tienen los hormigones.

68

Prueba de hipótesis para la pendiente:

Como en toda prueba de hipótesis, lo primero que se hace es plantear la hipótesis nula (Ho) y la hipótesis

alternativa (H1):

Ho: Pendiente = 0 (no hay relación entre la resistencia y la edad del hormigón)

H1: Pendiente ≠ 0 (sí hay relación entre la resistencia y la edad del hormigón)

Posteriormente se calcula el estadístico de trabajo (T) de la pendiente, que según los datos obtenidos en la

regresión es de 10,233.

Regla de decisión (figura nº28): si -Zα/2 < T < Zα/2 se acepta la hipótesis nula, en caso contrario se rechaza la hipótesis

nula y se acepta la hipótesis alternativa. Los valores de Z se hallan en una tabla de distribución normal si el tamaño de la

muestra es grande (n ≥ 30). Si el tamaño de la muestra es pequeño (n < 30) los valores de Z se hallan en una tabla de

distribución t con n-2 grados de libertad. El coeficiente α es el nivel de significancia y su valor es igual a la unidad menos

el nivel de confianza (1 – NC).

Figura nº28: Regla de decisión para aceptar o rechazar la hipótesis nula.

Fuente: Canavos, 1986.

Como en este caso el tamaño de la muestra es grande (n = 48), los valores para construir la regla de decisión se

hallan en una tabla de distribución normal (ver anexo nº8). Para un nivel de confianza del 95%, los valores obtenidos

para -Zα/2 y Zα/2 son -1,96 y 1,96. Como el valor del estadístico T=10,233 está en zona de rechazo, se rechaza la hipótesis

nula y se acepta la hipótesis alternativa, es decir, sí hay relación entre la resistencia y edad del hormigón.

69

Intervalo de confianza para la pendiente: ya que el valor que se obtiene para la pendiente en el modelo de regresión es un

estimador puntual, es que se construye un intervalo de confianza para la pendiente:

Probabilidad(B1 - Zα/2 * Error típico < Pendiente < B1 + Zα/2 * Error típico) = 95%

Donde:

B1=Estimador puntual de la pendiente en el modelo de regresión=3,519

Error típico=0,3439 (obtenido de los datos de la regresión)

Zα/2 = 1,96 (valor de la distribución normal, calculado anteriormente)

Así se obtiene: (B1 - Zα/2 * Error típico < Pendiente < B1 + Zα/2 * Error típico)

(3,519 – 1,96*0,3439 < Pendiente < 3,519 + 1,96*0,3439)

(2,844 < Pendiente < 4,193)

Con una confiabilidad del 95% se puede decir que las resistencias de los hormigones pueden aumentar un

mínimo de 2,844 kgf/cm2 por día y que pueden aumentar un máximo de 4,193 kgf/cm2 por día. Con un promedio de

aumento por día de 3,519 kgf/cm2, que corresponde al estimador puntual para la pendiente en el modelo de regresión.

Ejemplo: Se quiere proyectar la resistencia de los hormigones de 3 días, para los 7 días.

De 3 a 7 días transcurren 4 días, por lo que el aumento mínimo de resistencia que puede tener un hormigón

entre estos días es de 2,844*4=11,38 kgf/cm2 y el aumento máximo que puede existir es de 4,193*4=16,77kgf/cm2. Con

un promedio de aumento igual a 14,1 kgf/cm2.

Supongamos que un hormigón tiene a los 3 días una resistencia de flexotracción de 33 kgf/cm2, entonces se

puede proyectar con una confianza del 95% que para los 7 días tendrá una resistencia que estará entre 33+11,38= 44,38

kgf/cm2 y 33+16,77=49,77kgf/cm2. Como el nivel de confianza es alto (95%), lo más probable es que esto ocurra con

seguridad.

Este ejemplo se puede comprobar con una situación real: de las tablas nº19 y nº20 se puede observar,

respectivamente, que el hormigón tipo AR-0,625 tuvo a los 3 días una resistencia de 33 kgf/cm2 y que a los 7 días tuvo una

resistencia de 46,3 kgf/cm2. Por lo que la proyección realizada anteriormente se cumplió, ya que los 46,3kgf/cm2 se

encuentran dentro del intervalo proyectado para los 7 días (44,38kgf/cm2 – 49,77kgf/cm2).

70

5.4.2 RESISTENCIA V/S DENSIDAD

Lo que se quiere ver es la relación que hay entre las resistencias de flexotracción y las densidades de los

hormigones Fast Track. Para esto se hará un análisis análogo al que se realizó en el puno anterior pero de forma más

resumida y con los datos de las columnas 4 y 5 de la tabla del anexo nº7.

Regresión lineal ocupando Exel:



Observaciones 48



Intercepción ‐328,9758797 68,51152153 ‐4,801759943

Variable X 1 0,148939352 0,028199363 5,281656687

Gráfico nº16: Resistencia vs densidad de los hormigones.


Del gráfico se aprecia que la pendiente de la función de regresión es positiva, por lo que las resistencias tienden a

tener un comportamiento directamente proporcional a las densidades, ya que a mayor densidad los hormigones tienden a

71

experimentar mayores resistencias. Este aumento es de 0,15 kgf/cm2 de resistencia por cada aumento de 1kg/m3 de

densidad.


Planteamiento de las hipótesis nula (Ho) y alternativa (H1):

Ho: Pendiente = 0 (no hay relación entre las resistencias y las densidades de los hormigones)

H1: Pendiente ≠ 0 (sí hay relación entre las resistencias y las densidades de los hormigones)

El estadístico de trabajo de la pendiente (T), obtenido de la regresión es de 5,281.

Regla de decisión:

Como el tamaño de la muestra son 48 observaciones, los valores para construir la regla de decisión se hallan en

la tabla de distribución normal. Para un nivel de confianza del 95%, los valores obtenidos para -Zα/2 y Zα/2 son -1,96 y

1,96. Como el valor del estadístico T=5,281 está fuera de este intervalo entonces está en zona de rechazo, se rechaza la

hipótesis nula y se acepta la hipótesis alternativa, es decir, sí hay relación entre las resistencias y las densidades de los

hormigones.

Intervalo de confianza para la pendiente:


Donde: B1=0,148; Error típico=0,028; Zα/2=1,96


(0,148 – 1,96*0,028 < Pendiente < 0,148 +1,96*0,028)

(0,093 < Pendiente < 0,202)

Con una confiabilidad del 95% se puede decir que las resistencias de los hormigones pueden aumentar (0,148 ±

0,05)kgf/cm2 por cada aumento de 1kg/m3 de densidad.

72

5.4.3 RESISTENCIA V/S ADITIVO

Lo que se quiere ver es la relación que hay entre las resistencias de flexotracción de los hormigones y el aditivo

plastificante. Los datos para realizar la regresión que se muestra a continuación son los de las columnas 1 y 5 de la tabla

del anexo nº7.




Observaciones 48


Coeficientes Error típico EstadísticoT

Intercepción 24,67703619 2,466980378 10,00293169

Variable X 1 17,81282333 4,824634866 3,692056253

Gráfico nº17: Resistencia vs Aditivo Sika plastimix 300.


De la función de regresión se obtiene que por cada 1% de aumento en la dosis de aditivo, las resistencias

aumentan 17,81kgf/cm2, o sea que por cada 0,1% de aumento en la dosis de aditivo, los hormigones experimentan un

73

aumento de aproximadamente 1,78kgf/cm2 de resistencia. Sin embargo este aumento se produce hasta la dosis de aditivo

de alrededor del 0,63%, ya que para dosis mayores las resistencias sufren una caída.



Ho: Pendiente = 0 (no hay relación entre las resistencias de los hormigones y el aditivo plastificante)

H1: Pendiente ≠ 0 (sí hay relación entre las resistencias de los hormigones y el aditivo plastificante)


Regla de decisión:

Para un nivel de confianza del 95% y como el tamaño de la muestra es igual a las anteriores, los valores

obtenidos para -Zα/2 y Zα/2 son -1,96 y 1,96. Como el valor del estadístico T=3,692 está fuera de este intervalo entonces está

en zona de rechazo, se rechaza la hipótesis nula y se acepta la hipótesis alternativa, es decir, sí hay relación entre las

resistencias de los hormigones y el aditivo plastificante.





(17,812 – 1,96*4,824 < Pendiente < 17,812 + 1,96*4,824)

(8,356 < Pendiente < 27,267)

Con una confiabilidad del 95% se puede decir que las resistencias de los hormigones pueden aumentar (1,78 ±

0,94)kgf/cm2 por cada 0,1% de aumento en la dosis de aditivo plastificante.

74

5.4.4 RESISTENCIA V/S DOCILIDAD

Lo que se quiere ver es la relación que hay entre las resistencias de flexotracción y la docilidad de los hormigones

Fast Track. Los datos para realizar la regresión que se muestra a continuación son los de las columnas 3 y 5 de la tabla del

anexo nº7.




Observaciones 48



Intercepción 20,47631642 3,258695816 6,283592448

Variable X 1 0,845465331 0,210430126 4,017796066

Gráfico nº18: Resistencia vs asentamiento de cono.


De la pendiente de la función de regresión se obtiene que por cada 1cm de aumento en el asentamiento de cono

de los hormigones, las resistencias aumentan en 0,845kgf/cm2. Sin embargo este aumento se produce hasta

75

aproximadamente los 18 cm de asentamiento, ya que para asentamientos mayores los hormigones experimentaban un

decrecimiento de resistencia.



Ho: Pendiente = 0 (no hay relación entre las resistencias de los hormigones y sus asentamientos)

H1: Pendiente ≠ 0 (sí hay relación entre las resistencias de los hormigones y sus asentamientos)


Regla de decisión:




resistencias de los hormigones y sus asentamientos.





(0,845 – 1,96*0,210 < Pendiente < 0,845 + 1,96*0,210)

(0,433 < Pendiente < 1,256)

Con una probabilidad del 95% se puede decir que las resistencias de los hormigones pueden aumentar (0,845 ±

0,41)kgf/cm2 por cada centímetro de aumento del asentamiento.

76

5.4.5 RESISTENCIA V/S CEMENTO

Lo que se quiere ver es cómo y en cuánto varía la resistencia de flexotracción de los hormigones Fast Track según

el tipo de cemento que se utilice (Corriente o Alta Resistencia). Los datos para realizar la regresión que se muestra a

continuación son los de las columnas 2 y 5 de la tabla del anexo nº7.

Regresión lineal:



Observaciones 48



Intercepción 27,08105665 3,834720156 7,062068562

Variable X 1 3,840126821 1,025289976 1,983368116

Gráfico nº19: Resistencia vs tipo de cemento.


La pendiente de la función de regresión igual a 3,840 indica, como es positiva, que las resistencias de los

hormigones con cemento Corriente aumentan en 3,84 kgf/cm2 al cambiar el cemento Corriente por el de Alta Resistencia.

77



Ho: Pendiente = 0 (no hay relación entre las resistencias de los hormigones y el tipo de cemento)

H1: Pendiente ≠ 0 (sí hay relación entre las resistencias de los hormigones y el tipo de cemento)


Regla de decisión:




resistencias de los hormigones y el tipo de cemento.





(3,840 – 1,96*1,025 < Pendiente < 3,840 + 1,96*1,025)

(1,831 < Pendiente < 5,849)

Con una probabilidad del 95% se puede decir que las resistencias de los hormigones pueden aumentar en (3,840

± 2,0)kgf/cm2 al cambiar el cemeno Corriente por el de Alta Resistencia.

78

5.4.6 DOCILIDAD V/S ADITIVO

Lo que se quiere ver es la relación que hay entre la docilidad de los hormigones Fast Track y el aditivo

plastificante. Los datos para realizar la regresión que se muestra a continuación son los de la tabla nº17.

Regresión lineal:



Observaciones 12



Intercepción 4,451858108 0,554637689 8,026605837

Variable X 1 22,19594595 1,084696236 20,46282195

Gráfico nº20: Asentamiento vs dosis de aditivo.


De la función de regresión se obtiene que por cada 1% de aumento en la dosis de aditivo, los asentamientos

aumentan 22,19 cm, o sea que por cada 0,1% de aumento en la dosis de aditivo, los hormigones experimentan un

79

aumento de aproximadamente 2,21cm de asentamiento de cono. Sin embargo con la dosis de aditivo de alrededor del

0,63%, los hormigones empezaban a sufrir segregación.



Ho: Pendiente = 0 (no hay relación entre la docilidad de los hormigones y el aditivo plastificante)

H1: Pendiente ≠ 0 (sí hay relación entre la docilidad de los hormigones y el aditivo plastificante)


Regla de decisión:

Como el tamaño de la muestra es pequeño n=12 observaciones < 30, los valores para construir la regla de

decisión se hallan en una tabla de distribución t con n-2 grados de libertad (ver anexo nº8). Para un nivel de confianza

del 95%, los valores obtenidos para -Zα/2 y Zα/2 son -2,228 y 2,228. Como el valor del estadístico T=20,462 está fuera de este

intervalo entonces está en zona de rechazo, se rechaza la hipótesis nula y se acepta la hipótesis alternativa, es decir, sí hay

relación entre la docilidad de los hormigones y el aditivo plastificante.





(22,195 – 2,228*1,084 < Pendiente < 22,195 + 2,228*1,084)

(19,779 < Pendiente < 24,610)

Con una confiabilidad del 95% se puede decir que el asentamiento de cono de los hormigones puede aumentar

(2,21 ± 0,24)cm por cada 0,1% de aumento en la dosis de aditivo plastificante.

80

5.4.7 RESUMEN

A continuación se muestra un resumen de las conclusiones obtenidas del análisis estadístico.

Con una confiabilidad del 95% se puede decir que:

Las resistencias de los hormigones Fast Track aumentaban en:

-. (3,519 ± 0,67)kgf/cm2 por día.

-. (0,148 ± 0,05)kgf/cm2 por cada aumento de 1kg/m3 de densidad.

-. (1,78 ± 0,94)kgf/cm2 por cada 0,1% de aumento en la dosis de aditivo plastificante.

-. (0,845 ± 0,41)kgf/cm2 por cada centímetro de aumento del asentamiento.

-. (3,840 ± 2,0)kgf/cm2 al cambiar el cemeno Corriente por el de Alta Resistencia.

El asentamiento de cono de los hormigones Fast Track aumentaba en (2,21 ± 0,24)cm por cada 0,1% de

aumento en la dosis de aditivo plastificante.

81

CAPÍTULO VI

“CONCLUSIONES”

Las conclusiones serán exclusivamente acerca de los objetivos de este trabajo. Ya que lo referido netamente a

analizar los resultados de docilidad, densidad y resistencia e interacción entre estos parámetros para los distintos tipos de

cementos y días de ensayo, ya fueron expuestos en el capítulo anterior.

Según los resultados obtenidos y posteriores análisis se concluye que para la edad de 7 días fue posible obtener,

con la adición de aditivo plastificante Sika Plastimix 300, hormigones Fast Track de grado HF 4,2. Mientras que para 3

días no fue posible obtener hormigones de tal grado, sin embargo, para 3 días se logró obtener hormigones de resistencias

a la flexotracción superiores al 75% de 4,2 MPa, por lo que de igual manera se da cumplimiento al objetivo general de este

trabajo.

El diseño elegido para la confección del hormigón Fast Track de 7 días consta de una dosis de aditivo de 0,625%

el peso del cemento. El cemento empleado es de clasificación Puzolánico Grado Corriente (la mayoría de los cementos

comerciales fabricados en Chile están dentro de esta clasificación), su dosis es de 439kg/m3 de hormigón y la razón

agua/cemento utilizada es de 0,41. Con estas especificaciones el asentamiento de cono del hormigón es de

aproximadamente 18 cm. Con respecto a los áridos estos deben cumplir con los requisitos que establece la norma NCh163

y su dosificación determinada por el método “Faury-Joisel”.

La elección de la dosis de aditivo de 0,625% se debe a que con ella se obtiene una resistencia a la flexotracción

que satisface el grado de HF 4,2. Ya que al emplear esta dosis de aditivo con el cemento Corriente se obtiene una resistencia

de 42,2 kgf/cm2 o sea 4,22 MPa y al emplearla con cemento Alta Resistencia una de 4,6 MPa. Como las dos resistencias

cumplen, la que se eligió fue la menor puesto que implica ocupar cemento grado Corriente en vez de Alta Resistencia, lo

que significa un menor costo asociado.

Con respecto a la docilidad del hormigón de aproximadamente 18 cm de asentamiento de cono, que se logra

obtener con la dosis de aditivo de 0,625%, se puede decir que la trabajabilidad del hormigón es muy alta y buena pero que

está en el límite de pasar a ser de un hormigón fluido y cohesionado a uno con problemas de segregación.

82

La densidad del hormigón diseñado es de 2439kg/m3, la cual es buena puesto que se encuentra dentro del rango

que se recomienda para un hormigón normal (2350 – 2550 kg/m3), es más, se encuentra cerca del promedio de este

(2450 kg/m3) y además es prácticamente igual al promedio de las densidades de los hormigones que se elaboraron en este

estudio (2430 kg/m3). Por lo que se puede decir que la densidad es óptima y satisfactoria.

De los hormigones Fast Track para 3 días de edad se concluye que usando cemento de clasificación Portland

Puzolánico Grado Alta Resistencia en dosis de 439kg/m3 de hormigón, y dosis de aditivo plastificante de 0,625% el peso del

cemento, es posible obtener hormigones de resistencias a la flexotracción de 3,2 MPa (que corresponde al 77% de 4,2

MPa). Estos hormigones, al igual que los de 7 días, deben tener una razón de agua/cemento de 0,41, los áridos deben

cumplir con los requisitos que establece la norma NCh163 y su dosificación determinada por el método “Faury-Joisel”. Por

otra parte, la docilidad que se obtiene para estos hormigones es muy fluida y trabajable, midiéndose un asentamiento de

cono de 19cm aproximadamente, la cual no presenta problemas de segregación para el hormigón. En cuanto a la

densidad, está dentro del rango recomendado, con un valor de 2469kg/m3.

83

BIBLIOGRAFÍA

AMERICAN CONCRETE PAVEMENT ASSOCIATION. 2009. High Early Strenght Concrete; Fast-Track Concrete Basics. 2p.

(Disponible en: http://www.pavement.com/Concrete_Pavement/Technical/Fundamentals/FastTrack_Concrete_Basics.asp.

Consultado el: 23 de Octubre del 2009).

ASOCIACIÓN DE PRODUCTORES DE CEMENTO. 1993. Seminario: “Mantenimiento de pavimentos de concreto”; El

Concreto Fast Track en reparaciones y rehabilitaciones de pavimentos. Lima, Perú. 12p.

CANAVOS, GEORGE. 1986. Probabilidad y estadística, aplicaciones y métodos. México, Ed. Mc. Graw Hill. 651p.

CEMENTOS BÍO BÍO S. A. 2006. Hormigón de Transito Rápido. Ficha Técnica Versión 2006. 2p. (Disponible en:

http://www.cbb.cl/Cementos/Soluciones.aspx?Id=2&DetalleId=10. Consultado el: 13 de Septiembre del 2009).

CENTRO TECNOLÓGICO DEL HORMIGÓN. 2007. XVI Jornadas Chilenas del Hormigón; Nuevas Tecnologías en

Reparaciones de Pavimento, Hormigones Fast Track. Chile. 20p.

DE LA PEÑA, BERNARDO R.; RODRIGO VERNAL. 2006. Nuevos aditivos reductores de agua su aporte a la tecnología del

hormigón. Sika S.A. Chile.

HERNÁNDEZ P., C. A. 2005. Plastificantes para el Hormigón. Tesis Preg. Valdivia, Univ. Austral de Chile, Fac. Cien. Ing.

102 p.

INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO. 1992. Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Primera

edición, Editorial Limusa, México.

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1978. Norma Chilena 1369 Of78; Áridos – Determinación del desgaste de las

gravas – Método de la Máquina de los Ángeles.

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1977. Norma Chilena 1326 Of77; Áridos para morteros y hormigones –

Determinación de huecos.

84

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1977. Norma Chilena 1116 EOf77; Áridos para morteros y hormigones –

Determinación de la densidad aparente.


Determinación de las densidades real y neta y la absorción de agua de las arenas.

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1977. Norma Chilena 1117 EOf77; Áridos para morteros y hormigones –

Determinación de las densidades real y neta y la absorción de agua de las gravas.


Determinación del material fino menor a 0,080 mm.


Requisitos generales.


Tamizado y determinación de la granulometría.

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1968. Norma Chilena 148 Of68; Cemento – Terminología, clasificación y

requisitos.

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1974. Norma Chilena 1019 EOf74; Construcción – Hormigón –

Determinación de la docilidad – Método del asentamiento del cono de Abrams.

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1982. Norma Chilena 1498 Of82; Hormigón – Agua de amasado –

Requisitos.

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1975. Norma Chilena 1017 Of75; Hormigón – Confección y curado en obra

de probetas para ensayos de compression y tracción.

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1977. Norma Chilena 1038 Of77; Hormigón – Ensayo de tracción por

flexión.

85

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1975. Norma Chilena 171 EOf75; Hormigón – Extracción de muestras del

hormigón.

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1977. Norma Chilena 1018 EOf77; Hormigón – Preparación de mezclas de

prueba en laboratorio.

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1985. Norma Chilena 170 Of85; Hormigón – Requisitos generales.

INSTITUTO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN. 1995. Norma Chilena 2182 Of95; Hormigón y mortero – Aditivos –

Clasificación y requisitos.

INTERNATIONAL CONCRETE REPAIR INSTITUTE. 2008. Guide for Selecting and Specifying Materials for Repair of

Concrete Surfaces. Guideline number 03733.

LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD. 1993. Curso Laboratorista Vial - Hormigón. 4ta edición. Editorial Universitaria.

Volumen III. Santiago, Chile.

LABORATORIO DE ENSAYE DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. 2009. Corrección de la carga máxima para el ensayo de

tracción por flexion. Universidad Austral de Chile.

NILSON, A. H. 2001. Diseño de Estructuras de Concreto. 12 ed. Bogotá, Colombia, Emma Ariza. 722p.

SHELSTONE, J.M. 1998. Concrete mixture proportions construction need. Shilstone and Associates.

ZABALETA, H.; J. MONTEGU. 1990. Manual del Aditivos; Adiciones y Protecciones del Hormigón. Instituto Chileno del

Cemento y del Hormigón. Santiago, Chile.

86

ANEXO Nº1

Ficha Técnica, Cemento Polpaico Especial.

88

ANEXO Nº2

Ficha Técnica, Cemento Polpaico 400.

90

ANEXO Nº3

Ficha Técnica, Aditivo Sika Plastimix 300.

93

ANEXO Nº4

Ficha de Datos de Seguridad, Aditivo Sika Plastimix 300.

99

ANEXO Nº5

Dosificación, Método Faury-Joisel (FJ).

107

Programa creado en Mathcad para dosificar los hormigones patrones.

109

Planilla programada en Exel para obtener las proporciones de los áridos.

111

ANEXO Nº6

Dimensiones de las Probetas.

112

Dimensiones de las probetas ensayadas a los 3 días de edad.

Tipo de Probeta b h V

Hormigón (nº) a1 a2 b1 b2 h1 h2 b3 b4 h3 h4 (cm) (cm) (m3)

1 52,9 53,0 15,0 15,2 15,0 15,0 15,0 15,0 14,9 14,7 15,00 14,80 0,01199

2 52,9 52,8 14,9 15,0 15,2 15,1 15,1 15,0 15,0 15,3 15,05 15,15 0,01197

1 52,9 52,9 15,0 15,1 15,0 14,9 15,2 15,2 15,0 15,1 15,20 15,05 0,01190

2 52,8 53,0 15,2 15,2 15,0 15,0 15,1 15,1 15,1 15,0 15,10 15,05 0,01206

1 53,0 52,9 15,0 15,0 15,0 15,1 15,1 15,0 15,0 15,1 15,05 15,05 0,01195

2 53,1 53,4 15,0 15,2 15,1 15,1 15,0 15,1 15,1 15,3 15,05 15,20 0,01214

1 53,0 53,2 15,1 15,1 15,2 15,4 15,1 15,0 15,0 15,1 15,05 15,05 0,01227

2 53,0 52,8 14,8 15,0 15,0 15,0 14,9 15,0 15,3 15,3 14,95 15,30 0,01182

1 53,0 53,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,1 15,0 15,0 15,05 15,00 0,01193

2 53,0 53,0 14,9 15,2 15,0 15,2 15,0 15,0 15,3 15,3 15,00 15,30 0,01204

1 52,9 53,0 15,0 15,1 15,1 15,2 14,9 15,1 15,0 15,3 15,00 15,15 0,01207

2 52,8 52,9 15,1 15,0 15,0 14,9 15,2 15,0 15,1 15,1 15,10 15,10 0,01189

1 52,8 52,9 15,1 15,0 15,0 15,1 15,0 15,2 15,1 15,1 15,10 15,10 0,01197

2 52,8 52,8 15,1 15,3 15,3 14,6 15,0 15,0 15,0 15,0 15,00 15,00 0,01200

1 52,9 53,0 15,1 15,0 15,0 15,0 15,0 15,1 15,1 15,0 15,05 15,05 0,01195

2 52,9 53,0 15,1 15,2 14,7 15,0 15,1 15,1 15,0 15,0 15,10 15,00 0,01191

1 52,9 52,9 15,2 14,9 15,1 15,0 15,1 15,1 15,0 15,1 15,10 15,05 0,01198

2 52,9 53,0 15,1 15,1 15,1 15,1 14,9 15,1 15,0 15,2 15,00 15,10 0,01207

1 52,9 53,0 15,2 15,1 15,0 15,1 15,1 15,2 15,1 15,2 15,15 15,15 0,01207

2 53,1 52,9 15,0 15,2 15,0 15,1 15,2 15,0 15,0 15,0 15,10 15,00 0,01204

1 53,1 52,8 14,8 15,0 15,0 15,2 14,9 15,0 15,3 15,1 14,95 15,20 0,01191

2 52,9 53,1 15,0 15,0 15,0 15,0 15,1 15,1 15,0 15,2 15,10 15,10 0,01193

1 53,0 53,0 15,2 15,2 15,0 15,0 15,1 15,0 14,9 14,9 15,05 14,90 0,01208

2 52,9 52,9 15,0 15,0 15,0 15,1 15,1 15,0 15,2 15,3 15,05 15,25 0,01194

AR ‐ 0,625

AR ‐ 0,7

Dimensiones (cm)

C ‐ 0,7

AR ‐ 0

AR ‐ 0,4

AR ‐ 0,475

AR ‐ 0,55

C ‐ 0

C ‐ 0,4

C ‐ 0,475

C ‐ 0,55

C ‐ 0,625

113

Dimensiones de las probetas ensayadas a los 7 días de edad.

Tipo de Probeta b h V

Hormigón (nº) a1 a2 b1 b2 h1 h2 b3 b4 h3 h4 (cm) (cm) (m3)

3 53,1 53,0 14,9 15,2 15,0 15,2 15,0 15,0 15,3 15,3 15,00 15,30 0,01206

4 52,9 53,0 15,0 15,1 15,1 15,2 14,9 15,1 15,0 15,3 15,00 15,15 0,01207

3 52,8 52,9 15,1 15,0 15,0 14,9 15,2 15,0 15,1 15,1 15,10 15,10 0,01189

4 52,8 52,9 15,1 15,0 15,0 15,1 15,0 15,2 15,1 15,1 15,10 15,10 0,01197

3 52,9 52,8 15,1 15,3 15,3 14,6 15,0 15,0 15,0 15,0 15,00 15,00 0,01201

4 52,9 53,0 15,1 15,0 15,0 15,0 15,0 15,1 15,1 15,0 15,05 15,05 0,01195

3 52,9 53,0 15,1 15,2 14,7 15,0 15,1 15,1 15,0 15,0 15,10 15,00 0,01191

4 52,9 52,9 15,2 14,9 15,1 15,0 15,1 15,1 15,0 15,1 15,10 15,05 0,01198

3 53,0 53,0 15,1 15,1 15,1 15,1 14,9 15,1 15,0 15,2 15,00 15,10 0,01208

4 53,0 53,0 15,0 15,2 15,0 15,0 15,0 15,0 14,9 14,7 15,00 14,80 0,01200

3 52,9 52,8 14,9 15,0 15,2 15,1 15,1 15,0 15,0 15,3 15,05 15,15 0,01197

4 52,9 52,9 15,0 15,1 15,0 14,9 15,2 15,2 15,0 15,1 15,20 15,05 0,01190

3 52,9 53,0 15,2 15,1 15,0 15,1 15,1 15,2 15,1 15,2 15,15 15,15 0,01207

4 53,2 52,9 15,0 15,2 15,0 15,1 15,2 15,0 15,0 15,0 15,10 15,00 0,01206

3 53,0 52,8 14,8 15,0 15,0 15,2 14,9 15,0 15,3 15,1 14,95 15,20 0,01190

4 52,8 53,0 15,2 15,2 15,0 15,0 15,1 15,1 15,1 15,0 15,10 15,05 0,01206

3 53,1 52,9 15,0 15,0 15,0 15,1 15,1 15,0 15,0 15,1 15,05 15,05 0,01196

4 53,1 53,4 15,0 15,2 15,1 15,1 15,0 15,1 15,1 15,3 15,05 15,20 0,01214

3 52,9 53,1 15,0 15,0 15,0 15,0 15,1 15,1 15,0 15,2 15,10 15,10 0,01193

4 53,2 53,0 15,2 15,2 15,0 15,0 15,1 15,0 14,9 14,9 15,05 14,90 0,01211

3 52,9 52,9 15,0 15,0 15,0 15,1 15,1 15,0 15,2 15,3 15,05 15,25 0,01194

4 53,1 53,2 15,1 15,1 15,2 15,4 15,1 15,0 15,0 15,1 15,05 15,05 0,01228

3 53,0 52,8 14,8 15,0 15,0 15,0 14,9 15,0 15,3 15,3 14,95 15,30 0,01182

4 52,8 53,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,1 15,0 15,0 15,05 15,00 0,01190

AR ‐ 0,625

AR ‐ 0,7

Dimensiones (cm)

C ‐ 0,7

AR ‐ 0

AR ‐ 0,4

AR ‐ 0,475

AR ‐ 0,55

C ‐ 0

C ‐ 0,4

C ‐ 0,475

C ‐ 0,55

C ‐ 0,625

114

ANEXO Nº7

Resumen de los Resultados de las Probetas.

115

Resumen de los resultados y características de cada una de las 48 probetas ensayadas.

1 2 3 4 5 6

Dosis de Tipo Cemento Asentamiento Resistencia

Aditivo (1 = Corriente) Cono Flexotracción

(%) (2 = Alta Resist.) (cm) (kg/m3) (kgf/cm2) (día)

0,000 1 4,0 2374 15,6 3

0,000 1 4,0 2348 16,1 3

0,400 1 12,0 2375 20,8 3

0,400 1 12,0 2393 20,2 3

0,475 1 14,5 2404 24,3 3

0,475 1 14,5 2382 25,1 3

0,550 1 16,0 2411 26,9 3

0,550 1 16,0 2399 26,2 3

0,625 1 18,0 2416 28,9 3

0,625 1 18,0 2446 27,3 3

0,700 1 19,0 2425 27,8 3

0,700 1 19,0 2417 27,3 3

0,000 2 5,0 2424 20,1 3

0,000 2 5,0 2396 21,2 3

0,400 2 14,0 2423 23,6 3

0,400 2 14,0 2437 24,3 3

0,475 2 15,5 2462 28,7 3

0,475 2 15,5 2438 28,0 3

0,550 2 18,0 2465 30,8 3

0,550 2 18,0 2449 30,2 3

0,625 2 19,0 2458 31,6 3

0,625 2 19,0 2480 33,0 3

0,700 2 20,5 2450 30,7 3

0,700 2 20,5 2480 30,6 3

0,000 1 4,0 2379 29,2 7

0,000 1 4,0 2365 31,1 7

0,400 1 12,0 2387 35,0 7

0,400 1 12,0 2413 35,0 7

0,475 1 14,5 2419 39,7 7

0,475 1 14,5 2389 37,3 7

0,550 1 16,0 2412 40,1 7

0,550 1 16,0 2430 41,6 7

0,625 1 18,0 2453 42,2 7

0,625 1 18,0 2425 42,2 7

0,700 1 19,0 2430 40,1 7

0,700 1 19,0 2444 42,2 7

0,000 2 5,0 2412 34,0 7

0,000 2 5,0 2438 33,5 7

0,400 2 14,0 2449 40,1 7

0,400 2 14,0 2427 39,2 7

0,475 2 15,5 2465 43,0 7

0,475 2 15,5 2449 41,5 7

0,550 2 18,0 2458 43,9 7

0,550 2 18,0 2490 43,9 7

0,625 2 19,0 2495 45,7 7

0,625 2 19,0 2475 46,3 7

0,700 2 20,5 2481 45,1 7

0,700 2 20,5 2469 45,3 7

EdadDensidad

116

ANEXO Nº8

Tablas de Distribución Normal y t de Student.

diseño de hormigones

Documents