ESPECIFICACIONRS PARA CONCRETO COMPACTADO CON RODILLOS PARA USO RN PAV-.MRTODOS DE PRUEBA.

Ing. Luis A. Garcia Chowel l

RESUMEN.

Se presentan método6 de prueba para elaborar especimenes de ensayo y paramedir la cons i s tenc ia d e l a s mezc la6 se cas que cons t i tuyen e l c oncre tocompactado con rodillos (CCR), con objeto de poder uniformizar los criteriospara evaluar la calidad de dichas mezclas.

INl%ODUCCION

L a ut i l i zac i ón de l c oncepto de “concreto compactado con rodillos”. (CCR) enamerica, probab lemente se in i c ia en e l ano d e 1 9 7 0 e n l a c o n f e r e n c i a ” lapresa de gravedad 6pt ima” que se presentó en el Seminario de la Fundaciónpara la Ingenierfa en Asilomar, California, E.U.A. en la que se describe cbmose ex t rapo laron las ap l i cac i ones de l sue l o c on cemento , a terraplanesconstruidos con mater ia l e s g ranu lares enr iquec idos c o n c e m e n t o y q u e s eutilizaron durante la construcción equipos normales para el movimiento det i e r r a 6 y l a compactacidn, Y en 1972 en el Simposio del ACI sobre “nuevosmetodos de’ mezclado y colocación del concreto” q u e s e e f e c t u ó e n l a C i u d a d _de Dallas, Texas, c on l a c on fe renc ia “ c ompac tac i ón de c oncre to mas ivoutilizando un rod i l l o v ibrator io ” que describe el proporcionamiento de eatamezcla siguiendo prõct icamente el “Procedimiento recomendado para selecciona@ias proporciones de un concreto de revenimiento cero” (ACI-211.3). >'

El e m p l e o d e es te t ipo de concre to (CCR) e n l a c o n s t r u c c i ó n d e p a v i m e n t a res relativamente reciente y la tecnologia es ta en desarro l l o t o d a v i a ; saembargo, se puede definir el “concreto compactado con rodillos” como una mezclarelativamente rfgida de agregados (cuyo tamafio mdximo normalmente no es mayor3 2omm), material cementante y agua, que se compacta por vibro compresibautilizando rodillos vibratorios y que endurece como concreto normal.

Las propiedades significativas del concreto que se acomoda por vibración,concre to d e cons i s tenc ia plastica, tambidn son importantes para el concretacompactado por rod i l l os es to es : la res i s tenc ia a la compresibn, módu lo deelasticidad, cambios volu&tricos, res i s tenc ia a l c o r tante , permeabilidad,durabilidad, etc. y l a s d i f e r e n c i a s q u e s e p u e d a n e n c o n t r a r e n e8ta8propiedades entre el concreto de consistencia pldstica y el “CCR”, son debidasprincipalmente a las diferencias en las proporciones de la mezcla ya que engeneral, en el CCR se tiene 40% menos de agua y 30% menos de pasta que elconcre to de cons i s tenc ia pMstica, por l o que se c las i f i ca a l C C R como unamezcla hfbrida entre el concreto convencional y una base de pavimento tratadacon cemento.

Centro Tknico del Concreto.

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Contenidode Cemento

/

I Concreto Convencional

I

t

C.C.R./

/Sin capa de desgaste

T

v--mCoTcapa de desgaste

/

rodfllado / va,ciado

bases tratadascon cemento /

(concreto pobre) /

Cont. de agua

Como el comportamiento es t ruc tura l de l CCR es s imi lar a l de l concre toconvencional para pavimentos como se ha podido demostrar a trav6s de variasinvestigaciones en otros paises, los procedimientos de disefio para el pavimentocon CCR son cas i identicos a l o s proced imientos u t i l i zados para e l disefiode pavimentos con el concreto convencional. Estos disetios de pavimentos sebasan en mantener los esfuerzos flexionantes y los danos por fatiga inducidosa l pav imento por l a s cargas por e j e de l o s vehfculos, d e n t r o d e limitesadmisibles.

La resistencia del CCR depende principalmente de la cantidad de materialcementante, calidad de los agregados y de su compacidad.

La compacidad del material en la obra, depende fundamentalmente de los m6todosde compactación utilizados, del soporte sobre el cual se compacta el material;de las carac ter ia t i cas intrlnsicas d e l o s a g r e g a d o s ( n a t u r a l e z a g e o l ó g i c a ,forma y textura super f i c ia l de las partfculas) y d e l a s caracterfsticas d ela mezcla (granulometrfa, contenido de agua, etc) y a pesar de que esimportante es ta caracterizacibn de l a c ompac tab i l i dad de l o s mater ia l e s , ala fecha se han hecho pocas investigaciones y en el caso de concreto compactadocon rodillos no existe un procedimiento normalizado para elaborar y ensayarespecfmenes de CCR en el laboratorio ‘por lo que actualmente no es posiblecomparar directamenterlas propiedades obtenidas en el laboratorio, si no seindica que procedimiento se utilizó para la elaboracibn de l o s e spec fmenesde prueba.

PROPORCIONAM’PENTO DE LA MEZCLA

Un concreto convencional no puede modificarse para emplearse como CCR conacc i ones senc i l l a s c omo pueden s e r l a modificacibn de la re lac i ón mor teroa agregado grueso, reducción del contenido de agua, etc. Las principales dife

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rencias en el proporcionamiento de mezclas para pavimento con CCR con concretoconvencional son que : el CCR tiene un bajo contenido de agua, tiene un bajocontenido de pasta, tiene un mayor contenido de agregado fino con objetode obtener una granulometria t o t a l b i e n g r a d u a d a y e s t a b l e b a j o l a a c c i ó nde l rod i l l o v ibrator i o , además de limitar el tamafio máximo nominal del agregadogrueso a 20mm. para minimizar la segregacibn y poder obtener superficies detextura 1 isa. .

La relativamente alta cantidad de material cementante y la calidad de losagregados del CCR, lo distingue de las bases tratadas con cemento. Para queel CCR pueda ser bien acomodado, se requiere que este lo suficientemente secopara soportar el peso del rodillo vibratorio pero tambibn, lo suficientementehúmedo para lograr la adecuada distribución de la pasta en toda la masa deconcreto, d u r a n t e e l m e z c l a d o y l a compactacibn. Un concreto adecuado paraser-’ compactado con rod i l l os v ibrator ios , cuando esta suelto, presenta pocaevidencia de que hay pasta en la mezcla, hasta que es compactado; sin embargo,las mezclas de CCR deben tener el volumen suficiente de pasta, para llenarlos huecos que dejan todos los agregados.

Los métodos que han sido utilizados para proporcionar las mezclas de CCR puede.ser clasificados en dos categorfas principales:

1) Proporcionamiento utilizando pruebas de compactación de suelos.

Con estas pruebas se establece una relación entre el peso unitario delmaterial ya sea en estado seco o bien húmedo, con el contenido de aguala prueba significativa es la que llamamos prueba proctor de la que elprocedimiento y equipo a utilizar esta descrito en la ASTM D-1557 mdtodoD.

Este metodo presenta varios inconvenientes:

La compactación no corresponde a los metodos modernos de compactaciónen las obras que utilizan el efecto de vibración.

Se produce una fuerte segregación y una restricción como consecuenciade la caida del pisón asi como la presencia de varias capas.

N o i n d i c a n a d a s o b r e e l comportamiento del material durante lacompac tac i6n.

Estos inconvenientes, a l e n t a r o n e l estudio de o t ros metodos de pruebautilizando la vibro compresión con parámetros controlados y que es:

2) Un proporcionamiento por la evaluación en base a la consistencia de lamezcla, que es el que se presenta en esta ponencia.

El comportamiento de una mezcla durante la compactación se define por dosparametros.

La densidad maxima teórica y la dificultad de la compactación para obteneresa densidad teórica mdxima.

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rencias en el proporcionamiento de mezclas para pavimento con CCR con concretoconvencional son que : el CCR tiene un bajo contenido de agua, tiene un bajocontenido de pasta, tiene un mayor contenido de agregado fino con objetode obtener una granulometrfa t o t a l b i e n g r a d u a d a y e s t a b l e b a j o l a a c c i ó nde l rod i l l o v ibrator i o , además de limitar el tamafio máximo nominal del agregadogrueso a 20mm. para minimizar la segregacibn y poder obtener superficies detextura lisa. ,

La relativamente alta cantidad de material cementante y la ca l idad de l o sagregados del CCR, lo distingue de las bases tratadas con cemento. Para queel CCR pueda ser bien acomodado, se requiere que esté lo suficientemente secopara soportar el peso del rodillo vibratorio pero también, lo suficientementehúmedo para lograr la adecuada distribución de la pasta en toda la masa deconcreto, d u r a n t e e l m e z c l a d o y l a compactacibn. Un concreto adecuado parasep compactado con rod i l l os v ibrator ios , cuando esta suelto, presenta pocaevidencia de que hay pasta en la mezcla, hasta que es compactado; sin embargo,las mezclas de CCR deben tener el volumen suficiente de pasta, para llenarlos huecos que dejan todos los agregados.

Los métodos que han sido utilizados para proporcionar las mezclas de CCR puede.ser clasificados en dos categorías principales:

1) Proporcionamiento utilizando pruebas de compactación de suelos.

Con estas pruebas se establece una relación entre el peso unitario delmaterial ya sea en estado seco o bien húmedo, con el contenido de aguala prueba significativa es la que 1 lamamos prueba proctor de la que elprocedimiento y equipo a utilizar esta descrito en la ASTM D-1557 metodoD.

Este método presenta varios inconvenientes:

La compactación no corresponde a los metodos modernos de compactaciónen las obras que utilizan el efecto de vibración.

Se produce una fuerte segregaci6n y una restricción como consecuenciade la caida del pisón asi como la presencia de varias capas.

No indica nada sobre el comportamiento del material durante lacompactación. ,

Estos inconvenientes, a l e n t a r o n e l estudio de o t ros m6 todos de pruebautilizando la vibro compresión con parámetros controlados y que es:

2) Un proporcionamiento por la evaluación en base a la consistencia de Lamezcla, que es el que se presenta en esta ponencia.

El comportamiento de una mezcla durante la compactación se define por dosparámetros.

La densidad m4xima teórica y la dificultad de la compactación para obteneresa densidad teórica mdxima.

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L fresco para ser compactada por v i b r a c i ó n e n u n m o l d e c i l f n d r i c o

Li densidad maxima absoluta de un material granular se obtiene por un acomodoideal de sus partfculas y depende únicamente de la forma de estos granosy de la curva granulometrlca. Es ta dens idad mdxima e s u n a caracteristicade la mezcla. Un mdtodo de laboratorio que permita obtener valores cercanosa esta densidad m8xima en lo que se debe buscar, pues esta densidad maximaes un limite d e d e n s i d a d i m p o s i b l e d e s o b r e p a s a r c o n a l g ú n mdtodo d ecompact ac i6n, por poderoso que este sea y es una densidad m8xima dereferencia.

DESCRIPCION DEL METODO DE LABORATORIO

El proporcionamiento de las mezclas de concreto compactado con rodillo6 (CCR)involucra dos aspectos: l a t raba jab i l i dad óp t ima a l n ive l r equer ido derefistencia. Como es c ompl i cada la e laborac i ón de especimenes prism8ticos(vigas) para su ensayo a la flexión, las resistencias que se utilizan parae l diseno, se sugiere referirse a las determinadas mediante ensaye a tensiónpor compresibn (prueba brasìlena) y para el control en la obra, laresistencia a la compresión, ambas determinadas en cilindros de 15 x 30 cm6 de otros tamanos que cumplan con la relación de esbeltez de 2.

DETERMINACION DE LA CONSISTENCIA Y DENSIDAD

Para es tas de terminac iones se u t i l i za e l COnSiStómetrO VeBe y e s ap l i cab l ea mezclas de concreto fresco con agregado de tamano mhximo nominal de 5Omm.La consistencia se mide como el tiempo requerido por una masa de concreto

metalico: y resistente a la corrosi6n, de 24 + 2 cm. de diámetro interior y 20 cm

t

de altura que pueda ser fijado firmemente a la mesa vibratoria. La densidadde este espdcimen compactado se determina d iv id i endo e l peso de l especimenentre su volumen, previamente calculado.

La mesa v ibra tor ia VeBe d e b e t e n e r u n a p l a c a rfgida d e a p o y o d e 2Omm d eespesor, 40cm de largo y 25 cm de ancho, aproximadamente; La masa de la mesac o n SU vibrador electromec8nico puede ser de 95 kg aprox. y tener unafrecuencia de vibrado de 3600 vibraciones por minuto a 60 ciclos y cuandose tiene una carga en el centro de la mesa de 27 kg + 1, debe tener una dobleamplitud de vibración. La sobre carga de 23 kg se -integra con una base depl8st ico cilfndrica d e 13mm d e e s p e s o r y u n disco metAlico q u e p u e d acolocarse 6obre la base de plastico. Figura 1.

Como e l c oncre to de cbnsistencia seca es muysuceptible a s e g r e g a r s e , h a yque manipular las mezclas con mucho cuidado para que el agregado grueso n?se separe del mortero. Para iniciar la determinación, se humedece el interiorde l .molde c i l fndr i co y s e f i j a s obre l a mesa v ib ra to r ia ; s e l l ena con13.5 kg de concreto fresco distribuyendo el concreto con un cucharón y unavarilla de compactación y a continuación se nivela la superficie del concretosuelto, se fija el molde sobre la mesa vibratoria y se coloca la sobrecargad e 2 3 k g s o b r e e l espdcimen, procurando no aplicar sobre la mezcla algunapreai6n ad i c i ona l . A continuación se aplica la vibración y se toma el tiempoque transcurra desde este momento hasta que en el espacio anular entre la

320

.

orilla de la sobrecarga y la parte interior del molde, se llene con mortero.Se registra este tiempo en minutos y segundos como la consistencia VeBe dela mezcla. Si las tuercas que sujetan el molde de la mesa vibratoria se aflojandurante la prueba, hay que repetir esta con una nueva muestra de concreto.

Una vez que se determinó el tiempo VeBe, se retira la sobrecarga, se vibrael espécimen sin la sobrecarga hasta que se tenga un tiempo total de vibradod e 2 m i n u t o s ( i n c l u y e n d o e l t i e m p o d e l a consistencia2. Se re t i ra e l mo ldecon el esp6cimen compactado de la mesa vibratoria y se limpia el exceso demortero que exista sobre el espec imen compactado y se dermina con aproximacibnde 5 gramos, la masa del espdcimen compactado.

Despu6s de determinar la masa del especimen, se determina su volumen, llenandocuidadosamente el espacio del molde no ocupado por el esp&imen con agua ala t’emperatura ambiente cuidando que sea mfnimo el volumen de pasta que sedeslave de la superficie del eep& imen y con el auxilio de una placa ,planade v idr i o , se eliminan las burbujas de aire y el exceso de agua arriba delborde del molde cilfndrico.

La dens idad de l especimen se cálcula d iv id i endo la masa de l espdcimen e nkilogramos, entre su volumen en declmetros cúbicos. Con diferentes contenidosde agua en la mezcla, se puede construir la curva humedad-densidad y de lamisma, deducir la densidad’maxima de la mezcla.

ELABORACION DE ESPECIMENES PARA LA DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DELCONCRETO

El metodo que se presenta para aplicarse al concreto que se compacta medianterod i l l o s c on v ibrac i ón (C.C.R.) se res t r inge a concretos con agregados detamano tiximo de 5Omn 6 menores.

La elaboración de estos especimenes se realiza en moldes verticales cilindricosde acero que pueden ser fijados a una mesa vibratoria, con diámetro de 15cmy altura de 30cm. El fondo de estos moldes cilfndricos debe ajustarse a unaplaca de base de tal forma que sea estanca la unión y esta placa base debepoder ser sujetada a la mesa vibratoria.

La mesa vibratoria es de tipo VeBe constituída por una placa rigida de acerode 201m1 de espesor y con dimensiones de 40cm de largo y 30cm de anchoaproximadamente; la masa de la mesa y su vibrador electromec8nico es de 95kgy tiene una frecuencia de vibrado de 3,600 vibraciones por minuto a 60 ciclos.

La sobrecarga que se emplea para fac i l i tar la .compactación de l c oncre to esde 10 kgs. y consiste en un cilindro de acero con una placa circular de pláticarigidamente adherida a su base y un eje metAlico colocado perpendicularmentea la placa y embebido en el cilindro metdlico. Figura 2.

Como este método es aplicable tanto en la obra como en el laboratorio, hayque tener la precaución de que las muestras que se obtengan son representativasde l mater ia l en es tud io , manejAndolas cuidadosamente para minimizar lasegrega’c i6n. Los especlmenes de prueba deben elaborarse a n t e s d e que

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.&nscurran 4 5 m i n u t o s > contados desde el momento de haber completado elticlado del concreto.

Primeramente se aceita ligeramente la superficie interior del molde cilfndricoprra f a c i l i t a r la remociõn de l espec imen ; se co loca e l mo lde sobre mesa

xtibratoria y se centra la sobrecarga para que no toque las paredes del molde;

.

fija firmemente el molde en la mesa vibratoria. A continuación, se colocauna sola capa el concreto suelto y para acomodarlo, se puede utilizar una

arilla de compactación. Se centra la sobrecarga sobre el molde, se libera1 desplazamiento del eje de la sobrecarga y esta, se asienta suavemente sobre

el concreto fresco.

Se inicia la vibración de la mesa y se suspende hasta que el mortero formeun anillo entre la sobrecarga y la pared interior del molde.

Si las tuercas de amarre s e a f l o j a n d u r a n t e l a e l a b o r a c i ó n d e l especimen,se r e a p r i e t a n y s e continúa l a v i b r a c i ó n h a s t a a s e g u r a r la completaconsolidación del especimen. ’

Si una porción del anillo de mortero no se forma, esto puede indicar que lamezcla tiene insuficiente cant idad de mor tero 0 que fue impropiamentemuestreada. Si la sobrecarga consolida al concreto mis abajo del nivel superiordel molde, se suspende la vibracibn y se adiciona mãs concreto para que elnivel del concreto ya compactado, este aproximadamente 3mm arriba del nivelsuperior del molde. S e q u i t a l a s o b r e c a r g a , y s e c o n t i n ú a l a v i b r a c i ó nenrasando simultáneamente la superficie del especimen al nivel del molde.

Se quita el molde con el especimen compactado de la mesa vibratoria y se terminala superficie del especimen con una llana metálica.

A continuación se curan los especfmenes de igual forma que los de concretoconvencional y se ensayan a la edad especificada 6 de proyecto,

BIBLIOCRAFIA

ACI - Reporte del Comite 207 “ACI-207.5R”“Rolled Compacted Concrete”

ASTM - Metodos de Prueba Números; C-1170 y C-1176

IMCYC - Seminario Intefnacional de Pavimentos de Concreto Hidraúlico.1991.

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.

brazo giratorio

n- eje metálico

del sobrepeso

.

sobre peso 23kg

base de plástico duromoldeespecimen de pruebatuerca para sujecihn del molde

apoyos de la mesa

mesa vibratoria

sistema de ancla’

a corriente

FIGURA 1. MESA VIBRATORIA PRUEBA DE CONSISTENCIA

Detalie

b r a z o g i r a -&

apoyos de lamesa

mesa vibratoria 4

sistema de.anclaje

- E j e m e t á l i c o

/

g u i a p a r a l a s o b r e c a r g a

ti

s e g u r o

sobrecarga

base de pl8stico duro

b interruptor

L\ conexión a corriente

elktrica&-base de concreto

especimen de pruebamolde

tuerca para sujetar el molde( v e r d e t a l l e sujeciõn)tuerca para sujeción de la p

FIGURA 2.. PREPARACIÓN DEL CILINDRO DE PRUEBA

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"SUBSTITUCION DE ARENA NORMALIZADA DE OTTAWA POR UNA -ESTANDARIZADA NACIONAL, PARTE II".

M.en C. David López Morales. (*)I.Q. Claudio Eberhardt Jacquier. (**)Q. A16n Grajeda Jiménez. ('**)

RESUMEN

Se describen los ensayos de morteros elaborados con arena silicade origen mexicano, con el fin de sustituir la arena estándar(Ottawa), asi como diversos aspectos técnicos que permitan lasustitución de dicho material.

INTRODUCCION

El desarrollo de esta parte del proyecto tiene como antecedenteuna plática anterior-presentada en la Cámara del Cemento, ante losrepresentantes de la industria cementera nacional, quienesmostraron su preocupación ante el hecho de que, no obstante, en laprimera parte del trabajo presentado se obtuvieron valores deresistencia similares a los de Ottawa, las relaciones a/c y w/cson diferentes a las usadas con arena de Ottawa . Tomando esto enconsideración, se hizo la sugerencia de que se realizara otraserie de ensayos en los cuales fueran mantenidas constantes lasrelaciones agua-cemento y arena-cemento con respecto a la arena deOttawa y, que se variara la granulometrla de la arena propuesta,con objeto de obtener resistencias similares a las obtenidas conarena de Ottawa.

METODO

Se tomó la arena propuesta y se realizaron varias granulometrlas,en cada caso se llevaron a cabo varios cortes a la arenadiscriminando desde las fracciones más finas hasta las de grosormayor. Las muestras así obtenidas se compararon en cuanto afluidez y resistencia VS. un patrón de Ottawa, siguiendo el metodoindicado en la NOM C-61 (ASTI4 C-109).

(*) Investigador IMCYC.(**) Director TBcnico IMCYC.(***)' Asistente de investigador IMCYC.

&?WULTADOS Y DISCUSION

De la tabla (1) puede ser observado que los cortes de las arenas40/50 y 40/30 presentan fluidez menor que la arena Ottawa, en elcaso de la arena 16/20 la fluidez obtenida es mayor en todos loscortes ensayados. A continuación se procedió a realizar cortes,comenzando por los tamaños de partícula mayores en la arena 16/20.De esta serie de ensayos (tabla 2) se observa que los cortes sin 8y 16 (P16), as1 como; sin 8, 16, y 20 (P20) presentan fluidezsemejante a la de Ottawa. Se elaboraron especimenes a partir deestos cortes con cemento T-l y cemento puzolánico, no obstante las

resistencias obtenidas resultaron 20 % mayores que las obtenidascon Ottawa para el cemento T-l, en el caso del cemento puzolánicolas resistencias fueron aproximádamente 7 % mayores para las tresedades.

A continuación se propuso realizar una serie de ensayos en loscuales pudiera ser cuantificado el efecto de los finos sobre estostamaños máximos de partícula. Esto se logró tomando los cortesanteriores , discriminando desde la charola hasta la malla 40. Eneste caso se cambió a la arena 40/30 debido a las cantidades delos tamaños retenido en malla 30 y retenido en malla 40 es mayorque los retenidos en estas mallas, para la arena 16/20. Losresultados están contenidos en la tabla 3, de aqui se ve que amedida que disminuyen los finos en ambos cortes, disminuye laresistencia. También se aprecia, que al pasar de retenido en malla20 (P16) como tamaño máximo a retenido malla 30 (P20) laresistencia decae.

Los ensayos posteriores se diseñaron con el objetivo decuantificar el efecto de los finos sobre el retenido en malla 30(P20) como tamaño maximo, asi, de esta manera ajustar laresistencia a la obtenida por Ottawa. Se realizaron fluidecesa una mezcla de diferentes fracciones de las mallas 30 y 100(tomada como finos) tabla 4, de las mezclas que presentaronfluidez similar a la de Ottawa se elaboraron especimenes paraensayo a compresión. Los resultados se muestran en la tablasiguiente (5), se observa que en Cemento T-l la mezcla 95%-5% fuéla que presentó los valores de resistencia más semejantes aOttawa. También se observa que a medida que aumentan los finosaumenta la fluidez de la arena propuesta, posiblemente porque losfinos actúan como lubricante. El àumento paulatino de resistencia,al ir agregando finos probablemente sea debido al aumento dedensidad del mortero, producida por el aumento de estos.

La siguiente serie de ensayos se preparó con la finalidad decomprobar los resultados anteriores, sin embargo se sustituyó lamalla 100 con pasa malla 30 como finos, debido a que losresultados fueron similares a los del ensayo anterior, estos no semuestran. De acuerdo con estos resultados, se acordó realizar unaserie de ensayos con dos tipos de cemento: Tipo 1 y Puzolánicopara la mezcla 95-5 %. Los resultados están contenidos en las

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tablas 6 y 7. Se observa que en los ensayos realizados con cementoT-l, las resistencias a 3 días obtenidas con la arena propuestason muy similares a las de Ottawa. Con cemento puzolánico lasresistencias obtenidas con arena de Ottawa son mayores que lasobtenidas para la arena propuesta (3 días), esto se debe a quepara las mismas condiciones (misma cantidad de agua) la fluidezpara la arena propuesta es menor que la obtenida para Ottawa, ypor consiguiente al buscar la fluidez de 1105 3 que pide la norma,estos especímenes van a requerir un exceso de agua con respecto alos elaborados con arena de Ottawa con la consiguiente disminuciónde resistencia.

Con el fin de mejorar la fluidez en los especímenes obtenidos abase de malla 30 y finos, se acordó en realizar una serie deensayos, en los cuales se observara el efecto de los finos ymalla40 sobre la fluidez de la arena propuesta con Cemento T-l.Para lo cual se obtuvieron dos cortes a base de arena 40/30:P20-R40 (P40 como finos) y P16-R30 (P30 como finos). El resultadose muestra en la tabla 8 . Se aprecia el aumento de la fluidez alaumentar la cantidad de finos, así como la semejanza en lasresistencias del patrón y de la arena propuesta para cemento tipo1, también puede ser visto que de los dos, el corte P20-R40, P40tiene resistencia semejante a Ottawa en un rango más amplio que elP16-R30, P30 . Para comprobar esta parte, se escogió la mezcla :P20-R40 , 70 %; P40, 30 % por dos razones: a) Presentó resistenciasimilar a Ottawa y b) Porque en este corte se obtiene undesperdicio menor al tamizar el material original. Se elaboraronespecímenes para cemento tipo 1 y para cemento puzolánico, losresultados obtenidos, no se muestran, éstos indicaron que lasresistencias para Ottawa para cemento T-l son menores que lasobtenidas con la arena propuesta, aproximádamente 10 %, para losensayos realizados con cemento puzolánico las resistencias son 4 %mayores a las obtenidas con Ottawa, debido a esto se acordórealizar, para el corte P20-R40, una serie de ensayos en los quese observara la variación en la cantidad de finos con dos tipos decemento: tipo 1 y puzolánico, con el objetivo de determinar lamezcla que nos proporcionara la cantidad óptima de finos, de talforma que las resistencias proporcionadas por los dos tipos decemento fueran lo más semejante a las obtenidas por Ottawa. Losresultados se encuentran en las tablas 9 Y 10, puede serobservado que para cemento tipo 1, al aumentar la cantidad definos aumenta la resistencia y aumenta la relación resistencia deSI a resistencia Ott. En el caso de cemento puzolánico al aumentarla cantidad de finos sucede algo similar, al observar la relaciónRSI/RO (tabla lo), se aprecia que para las mezclas en las cualeslos finos están en menor proporción 0 %, 10 % las resistencias deOttawa son aproximádamente 12 % y 10 % mayores que lasresistencias-del corte propuesto. La razón de esto es que para lamisma cantidad de agua, el mortero elaborado con el cortepropuesto, tiene una fluidez menor que el mortero elaborado conarena de Ottawa. Como consecuencia para morteros elaborados conarena SI, la cantidad de agua necesaria para obtener una fluidez

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de llO+ 5 es mayor que para morteros elaborados con arena Ottawa,y como consecuencia presentan menor resistencia. Al aumentar lacantidad de finos aumenta la fluidez, consecuentemente, aumenta laresistencia. El hecho anterior representa un gran problema, puestoque para un cemento Portland tipo 1 las relaciones RSI/ROTT soncercanas a 1 para pequefias cantidades de finos (O-10 %), mientrasque para un cemento puzolánico las relaciones son cercanas a 1para cantidades grandes de finos (20-30 %). De estas tablas sedeterminó que el mejor ajuste nos lo proporciona aproximadamente15 % de finos. Al considerar lo anterior, se preparó una serie deensayos en los cuales se usó ésta como la mejor mezcla. Losresultados se muestran en la tabla ll ( valores promedio de losensayos)., se observa que los coeficientes de variacibn sonsimilares para ambas arenas. Las desviaciones de relaciones RSI/ROpara ambos casos son menores al 10 %. No obstante para losespecimenes elaborados con cemento Portland T-l, el promedio delas relaciones RSI/ROTT es 1.08, es decir; la diferencia entre laresistencia promedio obtenida con el corte SI 40/30, (P20-R40 85%) t es 8 % con respecto al promedio obtenido con la arena deOttawa. Tomando esto en consideración se acordó realizar una seriede ensayos en los cuales pudiesen ser comparados especimeneselaborados con arena de Ottawa y arena corte 30/40 (P20-R40, 88%) I (P40, 12 %) con el fin de que las resistencias obtenidas coneste corte (por tener una cantidad menor de finos) fueran masseme jante a las obtenidas con la arena patrón. Los resultadosestán en la tabla 12, la cual muestra valores promedio derelaciones de resistencia del corte 30/40, resistencia de Ottawa,el número de muestras elaboradas con diferentes marcas de cementonacionales fue de 12 para cementos Portland y 12 para cementopuzolánico. Para las edades de 3 y 7 dias las relaciones obtenidascon cemento Portland son 1.03 y 1.04, lo que indica que laresistencia promedio obtenida con el corte propuesto es 3 % y 4 %mayor que la resistencia promedio con arena de Ottawa, loscoeficientes obtenidos por análisis de regresión lineal para estasedades son 0.94 y 0.98 respectivamente. Para el caso de cementopuzolánico los promedio de relación de resistencia son 0.91 y0.93, los coeficientes de correlación son 0.87 para ambos casos,esto indica que para las 24 muestras la diferencia en lasresistencias es menos del 10 % con altos coeficientes decorrelación para los cementos Portland y medianas para el caso delos cementos puzolánicos, lo que nos indica que es válidosustituir la arena Ottawa por una arena estándar nacional.

.

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CONCLUSIONES

l.- La mejorla arena SIfinos.

mezcla es la formada por el 88 % del corte P20-R40 de40/30 como fracción gruesa y el 12 % de P40 como

2.- La proposición anterior es la solución de compromiso debido aque las resistencias no se pueden ajustar a RO/RSI < 3% para ambostipos de cemento, puesto que si ajustamos un tipo por medio de losfinos, el otro se desajusta.

3.- La relación de resistencias obtenidas para dos tipos de cementoson menores al 10 % con respecto a la arena de Ottawa.

4.- Es válido usar esta solución como sustituto de la arena deOttawa.

5.- La obtención de esta arena a nivel industrial tiene algunosinconvenientes, de los cuales el principal es el tamizado pormedios mecánicos. Desde un punto de vista cualitativo este tipo deseparación no es muy eficiente ya que las aberturas de las mallasconstantemente se tapan al quedar material adherido en ellas.

BIBLIOGRAFIA.

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4. Norma Oficial Mexicana DGN C-61 1976. Determinación de laresistencia a la compresión de cementantes hidráulicos.

5. Norma ASTM Designation C 778-80a, 1987.

6. Norma ASTM Designation C 109, 1987.

7. Popovics, S. Concrete Making Materials, Mc Graw-Hill BookCompany, 1979.

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9. Spiegel, R.M. Probability and Statistics, Mc Graw-Hill, 1976.

329

TABLA 1

Cemento T-l, w/c = 0.485, a/c = 2.75, arenas Ottawa, 40/50, 40/30

ENSAYO CORTE (SIN MALLA) FLUIDEZOTTAWA 40/50 40/30 16/20

1 95 65 S F 1232 SCH 95 64 69 1173 SCH,lOO 95 67 69 1254 SCH,100,50 95 66 75 1165 SCH,100,50,40 95 SF 76 1116 SCH,100,50,40,30 95 SF 88 1167 SCH,100,50,40,30,20 95 SF S F 119

TABLA 2

Cemento T-l, w/c = 0.485, a/c = 2.75, arenas Ottawa y 16/20.

CORTE (SIN MALLA) FLUIDEZCEMENTO A CEMENTO B

OTTAWA 16/20 OTTAWA 16/20

8 95 116 92 1158,16 95 100 92 96

3 8,16,20 95 92 92 904 8,16,20,30 95 74 92 S F

TABLA 3

{Cemento T-l, w/c = 0.485, a/c = 2.75, arenas Ottawa y SI 40/30.

FLUIDEZ

OTT SI

P16-RCH 98 97 185 22'1 1.19 235 301 1.28P16-RlOO 98 96 185 226 1.22 235 286 1.22P16-R50 98 88 185 209 1.13 235 266 1.13P16-R40 99 96 185 206 1.11 235 257 1.09

P20-RCH 98 91 185 212 1.15 235 276 1.17P20-RlOO 97 89 185 211 1.14 235 257 1.092200R50 99 82 185 202 1.09 235 254 1.08P20-R40 96 90 185 204 1.10 235 270 1.15

RESISTgNCIA RSI/ROWg/cm )

3 DIAS 3 DIASOTT* SI

RESISTgNCIAWg/cm 17 DIAS

OTT* SI

RSI/RO

7 DIAS

* PROMEDIO DE 8 VALORES.

3 3 0

TABLA 4

Cemento Portland T-l, w/c = 0.485, a/c = 2.75

PORCENTAJE TAMAÑO DE PARTICULA(MALLA 30) (MALLA 100)

100 095 590 1080 2070 30

FLUIDEZ

77.87949794

TABLA 5

Cemento Portland T-l, w/c = 0.485, a/c = 2.75, arenas Ottawa ySI 40/30.

CORTE % MALLAM 30 M 100

FLUIDEZ RESISTEYCIA RSI/RO RESISTEtCIA RSI/ROWg/cm ) Wg/cm )3 DIAS 3 DIAS 7 DIAS 7 DIAS

OTT* $1 OTT* SI OTT* SI

100 * 0 94 77 184 - 239 - -9 5 5 94 87 184 185 1.00 239 261 1.099 0 10 94 94 184 208 1.13 239 270 1.1380 20 94 97 184 222 1.21 239 280 1.1770 30 94 97 184 240 1.30 239 301 1.26

* VALORES PROMEDIO.

TABLA 6

Cemento Portland T-l, w/c = 0.485, a/c = 2.75, arenas Ottawa ySI 40/30.

CORTE (%) FLUIDEZ RESISTENCIA (Kg/cm2) RSI/RO3 DIAS 3 DIAS

M 30 FINOS OTTAWA SI OTTAWA* SI

95 5 98 82 259 258 0.9995 5 98 82 259 276 1.0795 5 98 83 259 251 0.97

* VALORES PROMEDIO.

331

TABLA 7

Cemento puzolánico, w/c = fluidez (110 + 5), a/c = 2.75, arenasOttawa y SI 40130.

CORTE (%) FLUIDEZ RESISTENCIA (Kg/cm') RSI/RO

3 DIAS

M 30 FINOS OTTAWA SI OTTAWA SI

95 5 98 82 235 185 0.789 5 5 98 82 235 179 0.769 5 5 98 83 235 176 0.75

TABLA 8

Cemento Portland T-l, w/c = 0.485, a/c = 2.75, arenas Ottawa y SI40/30.

CORTE % FLUIDEZ RESISTEgCIA RSI/ROWg/cm )

RESISTEYCIA RSI/ROWg/cm )

3 DIAS 7 DIAS

P16-R30 F OTT* SI OTT* SI OTT* SI

95 5 97 95 267 282 1.05 323 332 1.039 0 10 97 92 267 271 1.01 323 328 1.0180 20 97 97 267 296 1.10 323 360 1.1170 30 97 98 267 290 1.08 323 357 1.10

P20-R40 Fl

9 5 5 93 78 270 280 1.03 292 312 1.079 0 10 93 81 270 275 1.02 292 320 1.098 0 20 93 84 270 272 1.01 292 310 1.067 0 30 93 85 270 266 0.98 292 305 1.04

F = FINOS.

* = OTTAWA.

3 3 2

TABLA 9

VARIACION EN LA CANTIDAD DE FINOS ICemento T-l, w/c = 0.485, a/c = 2.75, arenas Ottawa y SI 40/30. I

CORTE %

P20-R40 F100 09 0 108 0 207 0 30

100 09 0 108 0 207 0 30

100 090 1080 2070 30

FLUIDEZ RESISTENCIA (Kg/cm2) RSI/RO3 DIAS

OTT SI OTT . s196 71 215 224 1.0496 81 215 224 1.0496 86 215 233 1.0896 86 215 240 1.11

7 DIAS

96 71 260 258 0.9996 81 260 274 1.0596 86 260 278 1;0796 86 260 272 1.04

28 DIAS

96 71 338 340 1.0096 81 338 345 1.0296 82 338 371 1.09-96 86 338 360 1.06

TABLA 10

Cemento Puzolánico, a/c = 2.75, w/c = f (fluidez 1052 5), arenaSI 40/30, corte P20-R40, Finos (P40) *lF".

CORTE % FLUIDEZ RESISTENCIA (Kg/cm2) RSI/RC

P20-R40 F OTT SI

100 0 108 1089 0 10 108 1088 0 20 108 1137 0 30 108 109

100 0 108 1089 0 10 108 1088 0 20 108 11370 30 108 109

100 0 108 108 390 333 0.859 0 10 108 108 390 348 0.898 0 20 108 113 390 369 0.95

3 DIASOTTAWA

205205205205

7 DIAS

277277277277

28 DIAS

--

SI

181 0.88185 0.90213 1.04196 0.97

246 0.89252 0.90260 0.94275 0.99

.70 30 108 109 390 389 0.99

3 3 3

TABLA ll

Cemento T-l, w/c = 0.485, a/c = 2.75, arenas Ottawa y sílica30/40 corte P20-R40 (85 %), P40 (15 %).

EDAD RESISTENCIA PROMEDIO RSI/ROTT COEFICIENTE VARIACION(DIAS) (Kg/cm')

OTTAWA CORTE 30/40 OTTAWA CORTE 30/40

3 2 0 3 219 1.08 7 . 3 1 8 . 5 07 2 4 1 2 6 5 1 . 0 8 4 . 2 6 5 . 3 2

Cemento Puzolánico, w/c = fluidez (1104 5), a/c = 2.75, arenasOttawa y sílica 30/40 corte P20-R40 (85 %), P40 (15 %).

EDAD RESISTENCIA PROMEDIO RSI/ROTT COEFICIENTE VARIACION(DIAS) Wg/cm2)

OTTAWA CORTE 30/40 OTTAWA CORTE 30/40

3 2 1 1 2 0 8 0 . 9 9 7 . 9 1 6 . 5 67 2 6 2 2 7 0 1 . 0 3 1.59 3 . 6 0

TABLA 12

ARENA CORTE 30/40

CEMENTO PORTLAND T-l CEMENTO PUZOLANICO

EDAD RSI/ROTT* * r2 RSI/ROTT* r2(DIAS)

3 1 . 0 3 0 . 9 4 0.91 0 . 8 77 1 . 0 4 0 . 9 8 0 . 9 3 0 . 8 7

2 8

* VALOR PROMEDIO.

r2 = COEFICIENTE DE CORRELACION.

3 3 4