influencia en el diseÑo de mezcla de agregados de
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UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DEINGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL MÉRIDA - VENEZUELA
INFLUENCIA EN EL DISEÑO DE MEZCLA DE AGREGADOS DE DIFERENTE PROCEDENCIA EN EL ESTADO MERIDA.
Br. Víctor M. Absalón F. Br. Ringo A. Salas R. Tutor: Prof. Fernando Sarmiento.
Noviembre 2008.
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INFLUENCIA EN EL DISEÑO DE MEZCLA DE AGREGADOS DE DIFERENTE PROCEDENCIA EN EL ESTADO MERIDA.
Br. Víctor M. Absalón F. Br. Ringo A. Salas R.
El Trabajo de Grado titulado INFLUENCIA EN EL DISEÑO DE MEZCLA DE AGREGADOS DE DIFERENTE PROCEDENCIA EN EL ESTADO MERIDA, presentado por Víctor Manuel Absalón Fernández y Ringo Alfonzo Salas Ruiz, en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al Título de Ingeniero Civil, fue aprobado en fecha 03/11/ 2009, por el siguiente jurado:
Prof. Rafael Torres Prof. Juan Carlós Barboza (JURADO) (JURADO)
Prof. Fernando Sarmiento
(TUTOR)
iii
RECONOCIMIENTO
A Dios Gracias por acompañarnos en todo momento y permitir la culminación de esta
gran etapa.
A nuestros padres, por su más sincero y desinteresado apoyo, por su amor
incondicional y creer en nosotros, este logro es de ustedes..
Gracias a la Universidad de los Andes por la formación que nos ha aportado y la
enseñanza integral que nos servirá de base para cada acción en el futuro, en especial
al Profesor Fernando Sarmiento y Profesor Alexis López que aportaron sus
conocimientos en la elaboración de esta investigación.
Al personal del Laboratorio de Materiales y Ensayos de la Universidad: Hely Saúl,
Oneyde, Gustavo y Santucci por el gran apoyo y la dedicación para enseñar todas las
herramientas necesarias para la culminación de este trabajo.
iv
ÍNDICE
APROBACIÓN…………………………………………………………………… iiRECONOCIMIENTO……………………………………………………………. iiiÍNDICE DE TABLAS……….……………………………………………………. viiÍNDICE DE FIGURAS…………………………………………………………… xÍNDICE DE GRÁFICOS…………………………………………………………. xiRESUMEN………………………………………………………………………. xiiiINTRODUCCIÓN......................................................................................... 1
CAPÍTULOS
I EL PROBLEMA 1.1. Planteamiento del Problema…….…………………………………….. 51.2. Objetivos de la Investigación…………………….….…………………. 61.3. Justificación de la Investigación………………………………………. 71.4. Alcances de la Investigación ……………..…………………………… 81.5. Limitaciones de la Investigación………………………………………. 9
II MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes de la Investigación…………………………..………... 102.1.1. Antecedentes Históricos………………………………………….…. 102.1.2. Investigaciones Previas…………....………………………………... 122.2. Bases Teóricas…………………………………………………………. 15
2.2.1. El Concreto……………..……………………………………….. 152.2.2. Características del Concreto………………………………….. 162.2.3. Componentes del Concreto…………………………………... 172.2.3.1. Los Agregados……………………………………………….. 172.2.3.1.1. Propiedades mecánicas los Agregados………………… 182.2.3.1.2. Propiedades física de los agregados……………………. 192.2.3.2. El Cemento………..………………………………………….. 202.2.3.3. El Agua…………………………..……………………………. 212.2.4. Resistencia del concreto ……….……………………………... 222.2.4.1. Resistencia a la compresión……………………………….. 232.2.4.2. Resistencia a la Tracción…………………………………… 242.2.4.3. Diagrama Esfuerzos Vs. Deformación…………..………... 24
v
2.2.4.4. Modulo de Elasticidad………..……………………………… 252.3. Definición de Términos……………………………………………….. 26
III PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACION Y PROGRAMA DE ENSAYOS 3.1. Variable a estudiar en el desarrollo experimental………………… 32
3.1.1. Resistencias de diseño……………….……………………… 333.1.2. Tipos de agregados…........………………………………….. 333.1.3. Ensayos a los agregados….………………………………… 36
3.2. Programa de ensayos……………………………………………….. 383.3. Parámetros de comparación………………………………………… 39
3.3.1. Concreto en estado fresco…………………………………… 393.3.2. Concreto en estado Endurecido…………………………….. 40
3.4. Identificación de las probetas……………………………………….. 403.5. Preparación de las mezclas de concreto………………………….. 41
3.5.1. Ensayos previos………………………………………………. 423.5.1.1. Granulometría……………………………………………….. 423.5.1.2. Peso específico…………………………………………. …. 423.5.2. Elaboración de los diseños de mezcla de concreto………. 43
IV DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL 4.1. Evaluación de la calidad de los agregados……..……………….. 62
4.1.1. Agregados cantera A…...……………………………………. 624.1.1.1. Ensayos al agregado fino...………………………………. 624.1.1.2. Ensayos al agregado grueso.…………………………….. 624.1.2. Agregados cantera B…………………………..…………….. 634.1.2.1. Ensayos al agregado fino…..…………………………….. 634.1.2.2. Ensayos al agregado grueso……………………………... 63
4.2. Preparación de las probetas de prueba 4.2.1. Corrección por humedad ...…………………………………. 644.2.2. Preparación de los moldes…………..………………………. 654.2.3. Elaboración de mezcla de concreto………………………… 664.2.4. Medición del asentamiento………….………………………. 674.2.5. Vaciado del concreto en los moldes……..…………………. 694.2.6. Desencofrado y curado de las probetas..…………………… 704.2.7. Medición de los cilindros…………….……………………….. 714.2.8. Ensayos realizados a las probetas………..…………………. 734.2.8.1. Ensayo a compresión del concreto………………….…….. 73
vi
V RESULTADOS Y DISCUSIÓN 5.1. Análisis comparativo de la calidad de los agregados entre las
canteras en estudio ………………………………………….................. 765.2. Variación en la cantidad de agregados a dosificar para cada diseño
de mezcla por resistencia ………………………………………………. 825.3. Estudio comparativo del comportamiento mecánico del concreto de
las mezclas realizadas en el laboratorio ………………………………. 855.4. Estudio comparativo del comportamiento mecánico del concreto de
las mezclas tomadas a pie de planta de premezclado……………… 105
VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1. Conclusiones generales……………………………………………...... 110
REFERENCIAS……………………………………………………………… 114
ANEXOS……………………………………………………………………… 116
A. Análisis colorimétrico cantera A……………………………..………… 117B. Granulometría del agregado fino cantera A………………………….. 118C. Pasante 200 cantera A……………………………..………………….. 119D. Peso unitario del agregado fino cantera A…………………………… 120E. Peso especifico y absorción del agregado fino cantera A………….. 121F. Granulometría del agregado grueso cantera A………………………. 122G. Peso unitario del agregado grueso cantera A……………………….. 123H. Peso específico y absorción del agregado grueso cantera A……… 124I. Porcentaje de desgaste cantera A……………………………………. 125J. Análisis colorimétrico cantera B………………………………………. 126K. Granulometría del agregado fino cantera B………………………….. 127L. Pasante 200 cantera B…………………………………………………. 128M. Peso unitario del agregado fino cantera B………………………….. 129N. Peso especifico y absorción del agregado fino cantera B………… 130O. Granulometría del agregado grueso cantera B…………………….. 131P. Peso unitario del agregado grueso cantera B………………………. 132Q. Peso específico y absorción del agregado grueso cantera B…….. 133R. Porcentaje de desgaste cantera B……………………………………. 134S. Valor de � Diseño para cantera A……………………………………. 135T. Valor de � Diseño para cantera B……………………………………. 136U. Plan de calidad implantado por las normas ISO 9000 a las empresa
CEMEX VENEZUELA C.A……………………………………………… 137
vii
ÍNDICE DE TABLAS
Cuadro N° pp.
1 Variables de Mezclas de Concreto…………………………. 38
2 Programa de Ensayos………………………………………. 40
3 Identificación de los cilindros según cantera de procedencia……………………………………………………
41
4 Granulometría del agregado grueso y del agregado Fino, Cantera A………………………………………………………
44
5 Condiciones generales de diseño, Cantera A……………. 44
6 Límites granulométricos recomendados para distintos tamaños máximo del agregado……………………………..
45
7 Cantidades de agregados para las diferentes resistencias Con un volumen correspondientes a tres cilindros, Cantera A………………………………………………………
52
8 Granulometría del agregado grueso y del agregado Fino, Cantera B……………………………………………………..
53
9 Condiciones generales de diseño, Cantera B…………… 53
10 Cantidades de agregados para las diferentes resistencias con un volumen correspondientes a tres cilindros, Cantera B………………………………………………………
61
11 Presencia de impurezas en el agregado………………….. 76
12 Cantidad de ultrafinos en el agregado…………………….. 77
13 Porcentaje de absorción, material fino…………………….. 78
14 Porcentaje de absorción, material grueso………………… 78
15 Material retenido en el tamiz #4…………………………….. 79
16 Porcentaje de Desgaste del Agregado Grueso…………… 79
viii
17 Pesos Especifico del Material Fino………………………… 80
18 Pesos Especifico del Material grueso……………………… 80
19 Peso Unitario Suelto del Material Fino……………………. 81
20 Pesos Unitario Compacto del Material Fino………………. 81
21 Pesos Unitario Suelto del Material Grueso………………… 81
22 Pesos Unitario Compacto del Material grueso……………. 82
23 Cantidades de agregados para fc = 180 kg/cm2, Laboratorio……………………………………………………..
82
24 Cantidades de agregados para fc = 250 kg/cm2, Laboratorio…………………………………………………….
83
25 Cantidades de agregados para fc = 180 kg/cm2, Cantera A Planta Vs. Laboratorio……………………………………..
83
26 Cantidades de agregados para fc = 250 kg/cm2, Cantera A Planta Vs. Laboratorio……………………………………..
84
27 Cantidades de agregados para fc = 180 kg/cm2, Cantera B Planta Vs. Laboratorio………………………………..........
84
28 Cantidades de agregados para fc = 250 kg/cm2, Cantera B Planta Vs. Laboratorio……………………………………..
85
29 Resistencia a los 28 días, Cantera A, fc = 180 kg/cm2, Laboratorio……………………………………………………..
86
30 Resistencia a los 28 días, Cantera A, fc = 250 kg/cm2, Laboratorio…………………………………………………….
87
31 Resistencia a los 28 días, Cantera B, fc = 180 kg/cm2, Laboratorio…………………………………………………….
88
32 Resistencia a los 28 días, Cantera B, fc = 250 kg/cm2, Laboratorio…………………………………………………….
89
33 Resistencia promedio de las muestras, fc = 180 kg/cm2 cantera A……………………………………………………….
90
34 Resistencia promedio de las muestras, fc = 180 kg/cm2 Cantera B……………………………………………………..
90
ix
35 Resistencia promedio de las muestras, fc = 250 kg/cm2 Cantera A……………………………………………………..
90
36 Resistencia promedio de las muestras, fc = 250 kg/cm2 Cantera B…………………………………………………….
90
37 Variabilidad de las muestras, fc=180kg/cm2, cantera A… 91
38 Variabilidad de las muestras, fc=180kg/cm2, cantera B… 91
39 Variabilidad de las muestras, fc=250kg/cm2, cantera A… 91
40 Variabilidad de las muestras, fc=250kg/cm2, cantera B… 92
41 Desviación estándar de las muestras, fc=180kg/cm2 Cantera A……………………………………………………
92
42 Desviación estándar de las muestras, fc=180kg/cm2 Cantera B………………………………………………………
92
43 Desviación estándar de las muestras, fc=250kg/cm2 Cantera A………………………………………………………
93
44 Desviación estándar de las muestras, fc=250kg/cm2 Cantera B………………………………………………………
93
45 Coeficiente de variación de las muestras, fc=180kg/cm2 Cantera A………………………………………………………
93
46 Coeficiente de variación de las muestras, fc=180kg/cm2 Cantera B………………………………………………………
94
47 Coeficiente de variación de las muestras, fc=250kg/cm2 Cantera A……………………………………………………...
94
48 Coeficiente de variación de las muestras, fc=250kg/cm2 Cantera B………………………………………………………
94
49 Resistencia de las muestras, fc = 180 kg/cm2 Cantera A, Planta…………………………………………………………..
106
50 Resistencia promedio de las muestras, fc = 180 kg/cm2 Cantera A, Planta……………………………………………..
106
51 Resistencia de las muestras, fc = 250 kg/cm2 Cantera A, Planta…………………………………………………………..
106
x
52 Resistencia promedio de las muestras, fc = 250 kg/cm2 cantera A, Planta………………………………………………
106
53 Resistencia de las muestras, fc = 180 kg/cm2 Cantera B, Planta…………………………………………………………...
107
54 Resistencia promedio de las muestras, fc = 180 kg/cm2 Cantera B, Planta……………………………………………...
107
55 Resistencia de las muestras, fc = 250 kg/cm2 Cantera B, Planta…………………………………………………………..
107
56 Resistencia promedio de las muestras, fc = 250 kg/cm2 Cantera B, Planta……………………………………………..
107
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura N° pp.
1 Foto de la Arena Lavada, Cantera A……………………….. 34
2 Foto de la Piedra #1, Cantera A…………………………….. 35
3 Foto de la Arena Lavada, Cantera B………………………. 35
4 Foto de la Piedra #1, Cantera B……………………………. 36
5 Foto de los Cilindros de Ensayo…………………………… 39
6 Identificación de los cilindros………….……………..………. 41
7 Dimensiones de los cilindros …………………..…………. 43
8 Foto de la Preparación de los moldes…………………….. 65
9 Foto de los Componentes de la Mezcla de Concreto…… 66
10 Foto de colocación de material en el trompo………………….. 67
11 Foto de la Compactación de la mezcla en el cono de Abrams………………………………………………………….
60
xi
12 Foto de la Medición del Asentamiento de la mezcla de Concreto……………………………………………………….
69
13 Foto del Enrase de la probeta………………………………. 70
14 Foto de la Identificación de las probetas...………………... 70
15 Foto del Curado de los cilindros bajo agua en el tanque … 71
16 Foto de la Medición de diámetro y altura de los cilindros.. 72
17 Foto de la Medición del peso de los cilindros……………. 72
18 Foto de la Colocación del cilindro en la Maquina Universal, ensayo a Compresión………………………….
73
19 Foto de la Falla del cilindro a Compresión……………….. 74
ÍNDICE DE GRAFICOS
Figura N° pp.
1 Dieño de mezcla fc = 180 kg/cm2 ………………………….. 95
2 Dieño de mezcla fc = 250 kg/cm2 ………………………….. 95
3 Dieño de mezcla fc = 180 kg/cm2, Cantera A Planta Vs. Laboratorio……………………………………………………..
96
4 Dieño de mezcla fc = 250 kg/cm2, Cantera A Planta Vs. Laboratorio…………………………………………………….
97
5 Dieño de mezcla fc = 180 kg/cm2, Cantera B Planta Vs. Laboratorio…………………………………………………….
97
6 Dieño de mezcla fc = 250 kg/cm2, Cantera B Planta Vs. Laboratorio……………………………………………………………………….
98
7 Resistencia Promedio Obtenida, fc=180 kg/cm2………….. 99
8 Resistencia Promedio Obtenida, fc=250 kg/cm2………….. 99
xii
9 Variabilidad de resistencias, fc=180 kg/cm2 ………………. 100
10 Variabilidad de resistencias, fc=250 kg/cm2 ………………. 100
11 Desviación Estándar, fc=180 kg/cm2 ………………………. 101
12 Desviación Estándar, fc=250 kg/cm2 ………………………. 101
13 Coeficiente de Variación, fc=180 kg/cm2 ………………......
102
14 Coeficiente de Variación, fc=250 kg/cm2 ………………….. 102
15 Resistencias obtenidas, cantera A, fc=180kg/cm2 ……… 103
16 Resistencias obtenidas, cantera A, fc=250kg/cm2 ……… 104
17 Resistencias obtenidas, cantera B, fc=180kg/cm2 ………. 104
18 Resistencias obtenidas, cantera B, fc=250kg/cm2………. 105
19 Comparacion de resistencias obtenidas, Laboratorio Vs Planta Fc=180 kg/cm2, Cantera A………………………….
107
20 Comparacion de resistencias obtenidas, Laboratorio Vs Planta Fc=250 kg/cm2, Cantera A…………………………..
108
21 Comparacion de resistencias obtenidas, Laboratorio Vs Planta Fc=180 kg/cm2, Cantera B…………………………..
109
22 Comparacion de resistencias obtenidas, Laboratorio Vs Planta Fc=250 kg/cm2, Cantera B………………………..
109
xiii
RESUMEN
INFLUENCIA EN EL DISEÑO DE MEZCLA DE AGREGADOS DE DIFERENTE PROCEDENCIA EN EL ESTADO MERIDA.
Br. Víctor M. Absalón F. Br. Ringo A. Salas R.
Tutor: Prof. Fernando Sarmiento.
En el presente trabajo de investigación el propósito fundamental fue estudiar la influencia de la calidad de los agregados pétreos ubicados en el Estado Mérida sobre la resistencia a compresión del concreto, realizando ensayos comparativos entre un concreto realizado con agregados de la Cantera A (Premezclados Occidente C.A.) y un concreto realizado con agregados de la cantera B (Agregados Mérida C.A.) variando las resistencias de diseño empleadas, para lo cual se realizaron 60 mezclas de concreto y 180 cilindros de ensayo. Las propiedades del concreto que se estudiaron fueron la trabajabilidad y la resistencia a la compresión a los 7 días y a los 28 días Los resultados permiten concluir que en el concreto realizado con agregados de la cantera A, presento poca trabajabilidad debido a la gran cantidad de tamaños cercanos al tamaño máximo nominal del agregado, En el concreto endurecido, los resultados de la resistencia a compresión fueron los esperados en el diseño de mezcla, todo esto, a diferencia del concreto realizado con agregados de la cantera B que presento mejor trabajabilidad pero bajas resistencias a la compresión, es de hacer notar que existen variables en la calidad de los agregados que no están incluidas en las formulas de diseño de mezcla que afectan directamente las propiedades mecánicas del concreto. Palabras claves: Concreto, agregados, resistencia del concreto.
INTRODUCCIÓN
El concreto es un material heterogéneo que depende de numerosas
variables, como lo es la calidad de cada uno de los materiales componentes del
que está formado, de las proporciones en que estos son mezclados entre sí y de
las operaciones de mezclado, transporte, colocación y curado. Esto da lugar a que
aún para una misma clase y tipo de concreto, este presente una cierta variabilidad
en sus propiedades.
En tiempos pasados se decía que los agregados eran elementos inertes
dentro del concreto ya que estos no intervenían directamente dentro de las
reacciones químicas, en la actualidad se establece que siendo este material el que
mayor porcentaje (aproximadamente el 60% - 80% del volumen) de participación
tiene dentro de la unidad cubica de concreto, sus propiedades y características
diversas influyen en todas las propiedades del concreto, la influencia de los
agregados en las propiedades del concreto tienen efectos importantes, no solo en
el acabado y calidad final del concreto, sino, también sobre la trabajabilidad y
consistencia en estado plástico, así como la durabilidad y resistencia del concreto
endurecido.
La mayor parte de los factores que influyen en la bondad de los depósitos
de agregados se relacionan a la historia geológica de la región. Estos factores
incluyen el tamaño, forma y ubicación del depósito; tipos y condiciones de roca;
1
granulometría, grado de redondez y uniformidad de las partículas de los
agregados. Esta gran variabilidad en las características de componentes en los
agregados pétreos de acuerdo a su ubicación, siendo estas de carácter físico y
químico, y su influencia en las resistencias mecánicas del concreto, además de los
cambios en la trabajabilidad, serán la base de esta investigación que pretende
evaluar la influencia de los diferentes agregados pétreos del estado Mérida en las
características del concreto en estado fresco y en estado endurecido, siendo una
guía para lograr una mejor comprensión del importante papel que los agregados
desempeñan en el material.
En la actualidad, para el momento de la elaboración de mezclas de
concreto, el ingeniero civil se ve en la necesidad de recurrir a la utilización de
agregados de diferentes proveniencia, al realizar estos cambios de proveedor de
agregado sin realizar los ajustes correspondientes en los diseños de mezclas, se
van a generar considerables cambios en la trabajabilidad del concreto en estado
fresco y en su resistencia final en estado ya endurecido, lo que pudiera acarrear
grandes inconvenientes en la ejecución y avance de la obra en construcción.
En esta investigación en particular se estudia el comportamiento mecánico
del concreto elaborado con agregados de las siguientes canteras: Cantera A y
Cantera B, los agregados a utilizar en el caso de ambas cantera serán arena
lavada y piedra #1 los cuales fueron evaluados según la norma venezolana
COVENIN, observando de esta manera los diferentes niveles de calidad para
ambos casos.
2
Para cuantificar los efectos de la variación en los niveles de calidad de los
agregados y su influencia en la resistencia final del concreto, se establece un plan
de ensayos a realizar en el Laboratorio de Materiales y Ensayos de la Facultad de
Ingeniería, de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad de los Andes, donde
se efectúan ensayos comparativos entre mezclas de concreto que poseen igual
resistencia e igual relación agua-cemento, pero se varían las cantidades de
agregados de acuerdo a su proveniencia, para lo cual se realizan 60 mezclas en
total, evaluando resistencia baja (180 Kg/cm2) y resistencia alta (250Kg/cm2) para
ambas canteras en estudio.
En función del objetivo del presente trabajo, el mismo fue estructurado en seis
capítulos. El primero referido al problema, donde se trata el planteamiento y la
formulación del problema, los objetivos, la justificación y las limitaciones de la
investigación.
En el segundo capítulo se reseña al marco referencial, el cual contiene los
antecedentes de la investigación, luego se exponen las teorías que sustentan la
investigación y las bases teóricas. Al final del capítulo se presenta un glosario de
términos donde se describen brevemente los términos utilizados a lo largo de la
investigación.
El tercer capítulo comprende todo lo referente al planteamiento de la
investigación y el programa de ensayos; en este apartado se enmarcan las
3
variables de estudio del desarrollo experimental y los parámetros de comparación
que se tomaron en cuenta para la investigación.
En el cuarto capítulo, se presenta el desarrollo de la etapa experimental donde
se describe paso a paso el procedimiento seguido en el laboratorio para realizar
los ensayos, que son la parte fundamental de la presente investigación.
En el quinto capítulo se presenta el análisis y discusión de los resultados
obtenidos luego de realizados los ensayos, los datos son ordenados, codificados y
para su mejor compresión presentados en cuadros y con su respectivo gráfico,
todo en atención a los objetivos de la investigación.
En el sexto y último capítulo, se establecen las conclusiones generales y
experimentales obtenidas durante el desarrollo práctico de la investigación, así
como también la bibliografía y los respectivos anexos.
4
CAPITULO I
EL PROBLEMA
1.1. Planteamiento del Problema
La calidad de un concreto es un factor determinante en la seguridad de una
estructura, pero esta no se obtiene únicamente con un correcto diseño de mezcla
para una obra, un eficiente mezclado y colocación, porque aun cumpliendo con
estos, los resultados de laboratorio muestran variaciones considerables en la
resistencia de un concreto hecha bajo un mismo diseño.
Las causas de las variaciones en la resistencia de un concreto son difíciles de
descifrar, pero si se considera que los agregados constituyen del 60% al 80% del
volumen de éste, se puede deducir que las variaciones de calidad en el tiempo de
estos afectan en gran medida las propiedades finales del concreto.
Se puede mencionar, por ejemplo, que uno de los factores que afectan la
contracción del concreto y no encuentran implícito en las formulas en que se
basan los diseños de mezcla, es la cantidad de agregado fino que pasa la malla
N° 200, además de éste, la presencia de materiales desmenuzables e impurezas
como limos, arcillas y partículas liviana en los agregados afectan de igual modo la
adherencia interna del concreto y por ende su resistencia final.
Con base a lo expuesto, y considerando que la explotación de canteras de
grava y bancos de arena en el Estado Mérida y en nuestro país se lleva a cabo
con un mínimo y a veces ningún control de calidad que aseguren que el material
obtenido cumpla con los requisitos de las normas técnicas empleadas en nuestro
5
medio, la presente investigación tiene como propósito estudiar los diferentes tipos
de agregados disponibles a la venta en el mercado, elaborar mezclas de baja y
alta resistencia con estos agregados y evaluar resultados con el fin optimizar las
cantidades a incluir en el diseño de mezcla, de acuerdo a la proveniencia del
mismo, contribuyendo así, con dar a conocer a los productores de concreto de la
zona las bondades que nos puedan ofrecer los materiales disponibles en el Estado
Mérida.
1.2. Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Evaluar la influencia de agregados de diferentes procedencias del Estado
Mérida en las propiedades mecánicas del concreto.
Objetivos Específicos
- Realizar los ensayos de control de calidad de agregados de la canteras A y
de la cantera B además de elaborar un análisis comparativo.
- Diseñar y elaborar mezclas de concreto con diferentes resistencias,
alta (250 Kg/cm2) y baja (180Kg/cm2), para ambas canteras.
- Efectuar ensayos de laboratorio que permitan conocer el comportamiento
del concreto en estado fresco (trabajabilidad) y en estado ya endurecido
(resistencia mecánica a la compresión).
- Establecer un estudio comparativo de las resistencias y cantidades de
agregados entre, muestras de concreto de las mezclas realizadas en el
laboratorio.
6
- Establecer un estudio comparativo de las resistencias y cantidades de
agregados entre, muestras de concreto tomadas a pie planta de concreto
premezclado y las muestras de concreto realizadas en laboratorio.
- Proponer cuál sería la frecuencia de ensayos adecuada para estas canteras
que permitiría un mejor control de calidad de los agregados.
1.3. Justificación de la Investigación
La importancia de obtener concreto de resistencia estable, de durabilidad
optima, con las proporciones adecuadas dependiendo de la proveniencia del
agregado en el Estado Mérida, es la razón principal del enfoque de este estudio,
debido a que estos aspectos son los que idealmente deben cumplir los
productores de concreto.
Obtener resultados estables en cuanto a resistencia en distintas fechas de
producción en una obra, es realmente difícil, las variaciones que se presentan son
comúnmente a causa de no optimizar los componentes del concreto.
Sabemos que la durabilidad del concreto está ligada a la durabilidad
individual de sus componentes, y de estos, los agregados son los señalados como
principales modificadores de ésta, ya que la producción de cemento esta normada
y tecnificada en el país, no así, la producción y obtención de agregados pétreos,
en esta investigación se evaluaran posibles factores que modifiquen las
características del concreto como por ejemplo: una excesiva finura en la arena, la
cual aumenta los requerimientos de agua y en consecuencia de cemento, además
7
de excesos de absorción y material grueso presente en arenas que puedan
disminuir la trabajabilidad, aumentando la necesidad de pasta.
En conclusión, este estudio permitirá predecir los efectos que sufre el
concreto con cada alteración de las características de los agregados al ser
explotados en las canteras y bancos del Estado Mérida, además se analizara la
falta estricta de controles de calidad o estudios que verifiquen la variación de los
agregados.
1.4. Alcances de la Investigación
En el presente trabajo de investigación se alcanzará a evaluar la calidad de
los agregados para concreto disponibles en el Estado Mérida, para así, establecer
análisis comparativos entre ellos, determinando si estos se mantienen dentro de
los límites aceptables determinados por la norma COVENIN, así como la influencia
de las variaciones de estos índices de calidad y plantear a nivel de diagnostico, las
causas y los efectos que estos puedan generar en la resistencia del concreto, todo
esto, a través de la experimentación y ensayos en el Laboratorio de Materiales y
Ensayos de la Escuela de Ingeniería Civil de la Facultad de Ingeniería de la
Universidad de los Andes. Esto permitirá esquematizar y analizar los resultados
para nuevas investigaciones referidas al área en estudio.
8
1.5. Limitaciones de la Investigación
Las limitaciones en esta investigación están determinadas por la falta de
conocimiento de datos importantes acerca de las características químicas en los
agregados, derivando que no se puedan conocer los efectos que estas
características puedan causar sobre el concreto, estos ensayos no es posible
realizarlos por la insuficiencia de equipos de laboratorio y el alto costo que implica
la elaboración de ensayos mineralógicos y petrográficos como: presencia de
cloruros y sulfatos, además de la disgregabilidad del agregado a los sulfatos,
especificados en la norma COVENIN 261- 277, por ultimo es una limitante para
esta investigación la prohibición de acceso a los lugares de extracción de
agregados por parte de las empresas a las cuales se le han realizados los
estudios.
9
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes de la Investigación
2.1.1. Antecedentes Históricos
El ser humano siempre ha buscado evolucionar y por medio de la
investigación y así garantizar un lugar para vivir con el mayor bienestar, confianza
y protección posible. Desde que nuestros antepasados superaron la época de las
cavernas, han venido aplicando sus mayores esfuerzos para definir su espacio
vital, compensando primero sus necesidades de vivienda y después haciendo
construcciones con exigencias específicas.
En la antigüedad el pueblo egipcio utilizaba un mortero (mezcla de arena
con materia cementosa) para unir bloques y lozas de piedra al elegir sus
asombrosas construcciones. Los constructores griegos y romanos descubrieron
que ciertos depósitos volcánicos, mezclados con caliza y arena producían un
mortero de gran fuerza, capaz de resistir la acción tanto del agua dulce como del
agua salada. Un material volcánico muy apropiado para estas aplicaciones lo
encontraron los romanos en un lugar llamado Pozzuoli, ciudad de la bahía de
Nápoles cercana al volcán Vesubio; es un polvo fino conformado por cenizas
volcánicas que otorga a la mezcla alta resistencia y durabilidad, propiedades
esenciales contra los agentes externos como la erosión; de esta manera los Romanos
rápidamente aprendieron a elaborar este tipo de concreto y lo utilizaban al principio
para las bases de los puentes, posteriormente se utilizó para la construcción de
10
acueductos, algunos de los cuales sobreviven hasta nuestros días y por último
construyeron edificaciones.
Un uso eficiente de este material lo demostraron los romanos y como ejemplo
de ello se encuentran aún en pié y en uso algunos puentes en la actual Italia; también,
en la propia ciudad de Roma, el Pons Fabricius conecta aun hoy en día la margen
izquierda del Río Tíber con la Isla Tiberina y por otra parte, la muy conocida Fontana di
Trevi recibe hoy en día agua proveniente de un manantial en las afueras de Roma,
conducido por el Aqua Virgo, un acueducto romano de concreto que fue construido el
año diecinueve antes de Cristo bajo el imperio de César Augusto.
El concreto romano nos ha legado estructuras que aun hoy en día se
encuentran en pié y con una resistencia que es comparable a la resistencia original, ha
mostrado ser un material que sobrevive incluso al paso del tiempo cuando se le
elabora en las condiciones adecuadas.
En gran parte del continente europeo se encuentran varias construcciones de
este tipo que han sobrevivido el paso de los años con leve deterioro o incluso en
perfecto estado de conservación, los ejemplos más llamativos de este tipo de
construcción son las Catedrales Góticas, compuestas casi en su totalidad por
elementos de piedra unidos con algún elemento cementante.
Pero no es sino hasta el siglo XIX en que los verdaderos conglomerantes
hidráulicos fueron descubiertos y puestos a punto. El británico Joseph Aspdin inventa
el cemento llamado Portland en 1824, el cual se constituye rápidamente y es el
utilizado hasta nuestros días para la creación del concreto.
Es importante resaltar que el concreto es un material ampliamente utilizado
en la construcción y esta compuesto en un 80% por partículas de origen pétreo de
11
diferentes tamaños denominados usualmente como agregados y es por esta razón
que las características de dichos agregados son decisivas para la calidad de las
mezclas de concreto. La calidad de los agregados depende de las condiciones
geológicas de la roca madre y también de los procesos extractivos, siendo en esta
etapa donde las empresas productoras de agregados tienen que tener un buen
control de calidad en el procesamiento de agregados gruesos y finos, ya que se
estima que el concreto es el segundo en cantidad que usa el hombre después del
agua y es por esto que en la actualidad es de suma importancia mejorar las
propiedades del concreto para un mejor desempeño en construcción de obras
civiles.
2.1.2. Investigaciones Previas
Aleajos y Fernández, (2006) desarrollaron una investigación denominada
“Influencia de los agregados pétreos en las propiedades del concreto fresco” Dicha
investigación consistió en la realización de ensayos con el fin de determinar como
la absorción es quizás la propiedad del agregado que más influye en la
consistencia del concreto, puesto que las partículas absorben agua directamente
en la mezcladora, disminuyendo la manejabilidad de la mezcla. Si dos tipos de
agregados tienen absorción similar, otros factores secundarios serán de
importancia en la consistencia de la mezcla, tales como forma, tamaño y
graduación; ya que mientras mayor superficie de agregado sea necesario cubrir
con pasta, se tendrá menos fluidez. Una buena consistencia y manejabilidad de la
mezcla se obtiene con la combinación de índices bajos de absorción y un
12
coeficiente bueno de forma, en donde las partículas son aproximadamente
redondas.
El presente estudio es un aporte importante para el desarrollo de la
investigación, por cuanto los resultados de la misma referidos a la absorción
permiten tener un patrón de comparación a la hora de analizar los resultados
obtenidos en el presente estudio.
En la misma línea de investigación, Uribe, (2004) señalo que la
forma de los agregados tienen incidencia sobre la trabajabilidad del
concreto fresco y que las que mayor problema pueden generar son
las partículas conocidas como piezas planas y alargadas, ya que
provocan disminución en la trabajabilidad porque se orientan en un
solo plano, de manera que el agua y los espacios porosos pueden
acumularse debajo de ellas. Esta investigación guarda relación con
el estudio, por cuanto la experiencia realizada se fundamenta en el
estudio del comportamiento del concreto cuando se usan agregados
diferentes.
Por otro lado Kosmatka y Panarese (2003), dieron a conocer que la
granulometría y el tamaño máximo del agregado para las gravas afectan las
porciones relativas de los agregados, así como los requisitos de agua y cemento,
la trabajabilidad la economía y durabilidad del concreto. Cuando los agregados
son muy gruesos, pueden producir mezclas rígidas; mientras que los agregados
que no poseen una gran deficiencia o exceso de algún tamaño y tienen una curva
granulométrica suave, producirán resultados más satisfactorios en las propiedades
del concreto fresco.
13
De igual manera, Ozturan y Cecen (1997), desarrollaron un trabajo de
investigación titulado “Influencia de los Agregados en el Concreto en Estado
Endurecido”. En la misma señalaron que la textura superficial de los agregados es
principalmente responsable de la adherencia. La roca triturada produce una
adherencia superior comparado con la grava de canto rodado; aunque en la
adherencia también tiene influencia la relación agua cemento que afecta tanto
física como químicamente en la zona de interface. Dando como resultado en la
investigación que concretos fabricados con agregados triturados resistieron más
que los de canto rodado; el esfuerzo de compresión a los 28 días para los
concretos hechos con agregados gruesos de grava redonda estuvo entre el 10 y
20 por ciento más bajos que los concretos preparados con agregados triturados.
Lo anterior puede ser atribuido tanto a la superficie lisa de los agregados de canto
rodado, como a su posible menor resistencia, en relación a los agregados
triturados que fueron de basalto y caliza.
Asimismo, Uribe (1991) señalo que la presencia de un porcentaje
importante de materia orgánica en los agregados puede provocar problemas en la
fabricación de concreto, ya que trae consigo efectos como inhibir la adecuada
hidratación de cemento y por tanto causar un retraso en el endurecimiento del
mismo. Los agregados contaminados pueden ser causa de reducción de la
resistencia a la compresión del concreto; y además pueden contener sustancias
nocivas que afecten químicamente al material de diversas formas.
14
2.2. Bases Teóricas 2.2.1. El Concreto
Porrero, Jiménez, Ramos, Graces y Velazco (2004), Definen el Concreto u
hormigón como un material que podemos considerar constituido por dos partes:
una es un producto pastoso y moldeable, que tiene la propiedad de endurecer con
el tiempo, y la otra son trozos pétreos que quedan englobados en esa pasta. Dicha
pasta esta constituida por agua y un producto aglomerante o conglomerante, que
es el cemento (p 31).
El concreto el cual es de mucho uso en la construcción de obras civiles
cuyos componentes básicos son cemento, arena, grava y agua, ofrece una
resistencia que depende en gran medida de la calidad y proporción de los
componentes de las mezclas y de las condiciones de humedad y temperatura
durante los procesos de fabricación, compactación y de fraguado. A los efectos se
requiere conocer:
� Procedencia de los agregados grueso y fino.
� Origen y tipo de cemento.
� Procedencia y calidad del agua mezclado.
� Diseño de mezcla, indicando el asentamiento.
� Dosificación en peso y volumen de los materiales a mezclar,
asegurar una resistencia promedio a la compresión.
La dosificación de los ingredientes del concreto se determina a fin de lograr:
La trabajabilidad y consistencia adecuadas para que el concreto sea vaciado
dentro del encofrado y alrededor del refuerzo, sin segregación ni exudación
15
excesivas; bajo las condiciones de colación en obra y requisitos del ensayo de
resistencia indicados en la norma.
2.2.2 Características del concreto
Bottaro (2003) expresa que: ¨Las características del concreto varían,
dependiendo que se trate de concreto fresco o endurecido y se determinan
mediante ensayos” (p.84).
En concreto fresco; la medición del asentamiento (consistencia), para
detectar variaciones de la relación agua / cemento (a/c) y probetas cilíndricas que
posteriormente se ensayan a compresión.
En concreto endurecido, ensayos destructivos y no destructivos, para
determinar resistencia. Con respecto al primero, un concreto dócil es aquel que le
permite a una mezcla ser manipulada y colocada en los encofrados, de forma
homogénea y aceptar una adecuada compactación sin segregación de sus
componentes.
Para que un concreto tenga la docilidad requerida, debe presentar un
asentamiento y una gradación adecuada, sin pérdida de la homogeneidad y la
resistencia. La facilidad con que el concreto fresco se deforma, nos da la medida
de su consistencia. Normas COVENIN 339.
Con respecto al concreto endurecido, los ensayos destructivos para
determinar la resistencia del concreto son aquellos cuyas probetas se toman una
vez que el concreto ha endurecido por consiguiente han adquirido cierto grado de
resistencia. A menos que exista otro tipo de especificación, la resistencia del
concreto a la compresión f´c se basa sobre ensayos a los 28 días y el valor de la
16
resistencia, resulta del promedio de las resistencias obtenidas de dos cilindros
elaborados con la misma muestra y ensayados a los 28 días.
2.2.3. Componentes del Concreto 2.2.3.1. Los Agregados
Son materiales pétreos naturales, granulares sin forma y volumen definido,
que por lo general son inertes. Por su tamaño los agregados pueden clasificarse
en finos y gruesos, determinado por el tamaño de mayor predominio usando como
referencia un tamiz como límite. Se denomina agregado grueso o grava a todo
material que quede retenido por el tamiz Nº 4, por arena o agregado fino, el que
pasa por el tamiz 3/8 y es retenido por el tamiz 200, los pasantes de 200 entre
0,06 y 0,002 mm, se denominan limos y los menores arcillas.
Los agregados son usados en la elaboración de concreto, morteros y
diferentes componentes constructivos, específicamente en mezclas de concreto
ocupan, por lo menos, tres cuartas partes del volumen, por lo que su elección y
control deben ser cuidadosos por ser factor decisivo en su calidad.
Los agregados en las mezclas de concreto crean un esqueleto rígido y
estable, lo que se logra uniéndolos con cemento y agua (pasta). Entre las
funciones principales de los agregados se tienen:
� Proporcionar relleno relativamente económico para el material
cementante.
� Proveer una masa de partículas aptas para resistir la acción
de cargas aplicadas, abrasión, paso de humedad, y la acción
climática.
17
� Reducir los cambios de volumen resultante de los procesos de
fraguado y endurecimiento y de los cambios de humedad de
la pasta de cemento.
Los agregados pueden ser utilizados en su estado natural o pueden
provenir de un proceso de trituración. El agregado grueso triturado presenta
mejores características de adherencia que el agregado natural, por lo que sus
concretos pueden alcanzar mayor resistencia.
Los agregados deben estar libres de partículas orgánicas, sales, limos y
arcillas que puedan afectar las reacciones químicas de fraguado o produzcan
porosidades indeseables. Dependiendo del tipo de concreto que se desee fabricar,
se pueden emplear agregados ligeros, agregados normales o agregados pesados.
Así como también se pueden utilizar agregados artificiales.
El progresivo agotamiento de las fuentes de obtención de las arenas, o las
restricciones ambientalistas para su explotación, tienden a generar escasez del
material, por lo cual se ha empezado a obtener arena a partir de la trituración de
rocas, usualmente las mismas de las que se obtiene el agregado grueso, aunque
sus características no sean idénticas a la de la arena natural.
2.2.3.1.1. Propiedades mecánicas los Agregados
Los agregados poseen propiedades mecánicas las cuales entre las más
principales señalamos las siguientes:
� Tanto la forma de la partícula como la textura de la superficie
del agregado influyen considerablemente en la resistencia de
18
los concretos, afectando más a la resistencia a la flexión que
a la de compresión. Una textura más áspera dará por
resultado una mayor adhesión o adherencia entre las
partículas y la matriz de cemento.
� La resistencia a la compresión del concreto no puede exceder
significativamente a la de la mayor parte del agregado que
contiene, aunque no es fácil determinar la resistencia a la
trituración del agregado mismo. Es posible tolerar unas pocas
partículas débiles, ya que los vacios de aire pueden
considerarse como partículas de agregado con una
resistencia cero.
� La dureza puede definirse como la resistencia del agregado a
fallar por impacto y se relaciona con el valor de trituración
empleándose así como una prueba alternativa.
� La resistencia al desgaste es medida por la prueba de los
Ángeles que combina los procesos de desgaste y abrasión, y
sus resultados muestran una buena correlación no solo con el
desgaste real del agregado en el concreto, sino con las
resistencias a la flexión y compresión de concretos hechos
con el mismo agregado.
2.2.3.1.2. Propiedades físicas los Agregados
Las propiedades físicas de los agregados son relevantes para el
comportamiento del agregado en el concreto y para las propiedades del concreto
hecho con el agregado donde entre las más importantes destacamos las
siguientes:
� La gravedad especifica que es la relación de la masa o peso
en aire de una unidad de volumen de material respecto a una
19
� La densidad de masa depende de cuán compactado este el
agregado y de la distribución de formas y tamaños de las
partículas, por ello para el propósito de pruebas, debe
especificarse el grado de compactación.
� La porosidad, la permeabilidad y la capacidad de absorción
del agregado influyen en la adherencia con la pasta de
cemento, en la resistencia del concreto al congelamiento y
deshielo, en la estabilidad química, en la resistencia a la
abrasión y en la gravedad especifica.
� El contenido de humedad es el exceso de agua en un estado
saturado y con superficie seca. Así, el contenido total de agua
de un agregado húmedo será igual a la suma de la absorción
y del contenido de humedad.
� Existen tres categorías generales de sustancias nocivas que
pueden encontrarse en los agregados como las impurezas
que interfieren en el proceso de hidratación del cemento,
coberturas que impiden el desarrollo de una buena adherencia
entre el agregado y la pasta de cemento y algunas partículas
individuales que son débiles y defectuosas por sí mismas.
2.2.3.2. El Cemento
Es un conglomerante hidráulico que tiene la propiedad de endurecer y
desarrollar resistencias mecánicas cuando se mezcla con agua. Obtenido por
cocción de material calcáreo y arcilla cuya mezcla finamente molida con adición de
yeso como moderador de fraguado, da como resultado el cemento Portland, usado
comúnmente en nuestro país.
20
Se distinguen varios tipos, en función de sus propiedades y características.
No obstante, el cemento que se usa con mayor frecuencia en la construcción de
edificaciones es el cemento gris Portland tipo I, cuando no se requieren las
propiedades especificas de otros tipos de cemento. (COVENIN-MINDUR, 1753-
87:4).
La calidad del cemento dependerá de los controles internos de producción y
los controles externos efectuados en fábrica, la cual emite su correspondiente
significado de calidad. En lo referido a composición, es condición necesaria que
presente un bajo contenido de álcalis y un moderado calor de hidratación. Además
su calidad depende del tipo y modo de almacenamiento.
2.2.3.3. El Agua
Es un líquido transparente, compuesto de dos moléculas de hidrógeno y
una de oxigeno, (H20) en estado puro es inodoro e insípido, no siempre se
encuentra en estado puro por lo que puede contener en disolución gases y sales,
en suspensión, polvos y a veces microbios.
El agua en la construcción tiene entre otras, dos aplicaciones importantes
(COVENIN 2385.86).
� Agua de mezclado: Agregada a las mezclas de concreto o de
mortero para hacer reaccionar el aglomerante (cemento)
dándole a la mezcla las propiedades resistentes deseadas y
la fluidez necesaria para facilitar su manejo y colocación.
� Agua de curado: En elementos de concreto recién ejecutados.
21
En los dos casos las características del agua tienen efectos diferentes
sobre el concreto, pero es recomendable utilizar el agua de una sola calidad en
ambos casos.
Verificar la calidad del agua a usarse en la elaboración del concretos, según
las normas COVENIN, debe ser una práctica obligatoria antes de iniciar la
construcción de obras importantes.
Esta verificación se puede omitir en las siguientes condiciones:
� Si el agua precede de la red local de suministro para uso
domestico y no se le aprecia olor, color, ni sabor, y no
presenta antecedente en su empleo en la fabricación del
concreto.
� Cuando procede de cualquier otra fuente de suministro que
cuenta con antecedentes de uso en la fabricación de concreto
con buenos resultados y no se le aprecia olor, color ni sabor.
2.2.4. Resistencia del Concreto
La resistencia mecánica del concreto (compresión, tracción y flexión), es
evidentemente la cualidad más importante a buscar, el concreto es un material con
muchas bondades para la construcción, es durable y presenta alta resistencia a la
compresión aunque no es tan bueno para resistir tracción, estas características
hacen que se haga necesario reforzarlo para su óptimo desenvolvimiento como
material de construcción.
22
2.2.4.1. Resistencia a la Compresión
La característica más resaltante del concreto es su alta capacidad de
resistencia a la compresión, siendo también el factor que se emplea
frecuentemente para definir su calidad, la cual puede determinarse mediante el
ensayo de laboratorio establecido en la norma Covenin 338-94, provocando la falla
de un cilindro Standard de 30 cm. de alto por 15cm de diámetro, luego de
permanecer sumergido en agua durante 28 días, y posteriormente ser sometido a
fuerzas de compresión axial en una maquina universal.
El valor de la resistencia obtenido en el ensayo no es absoluto, puesto que
depende de las condiciones en que ha sido realizado. Entre las condiciones en
que se realiza el ensayo, las de mayor influencia son analizadas a continuación:
- Forma y dimensiones de la probeta: Las probetas empleadas normalmente
para determinar la resistencia a la compresión son de forma cúbica o
cilíndrica. De las primeras, se emplean de preferencia las de 15 y 20 cm de
arista, y para las segundas las de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura.
- Condiciones de ejecución del ensayo:
� Velocidad de aplicación de la carga de ensayo.
� Estado de las superficies de aplicación de la carga.
� Centrado de la carga de ensayo.
- Características del hormigón:
� Tipo de cemento.
� Relación agua / cemento.
23
� Edad del hormigón.
- Condiciones ambientales:
� Temperatura.
� Humedad.
2.2.4.3. Diagrama Esfuerzos vs. Deformación
La realización del ensayo de compresión axial, permite la cuantificación de
los resultados y la realización de diagramas esfuerzos vs. Deformación para varios
tipos de concretos, encontrándose que para los de alta resistencia el diagrama
alcanza un pico (máximo valor de esfuerzo) relativamente agudo para un valor de
deformación de 0.002 mm/mm, mientras que para los concretos de baja
resistencia, el diagrama es mas llano para el mismo valor de elongación;
presentándose en ambos casos un valor máximo de deformación de 0.004
mm/mm con el concreto ya figurado y para valores de esfuerzos bastante
menores.
2.2.4.4. Modulo de elasticidad
El Módulo de Elasticidad es un aspecto importante a considerar en este
material, depende de la resistencia del mismo, por lo que los concretos de alta
resistencia poseen Módulos de Elasticidad mayores que aquellos concretos de
baja resistencia. Con respecto al tema Febres (2006) expresa que:
Una vez alcanzado el esfuerzo máximo, que se obtiene para
deformaciones unitarias alrededor de 0.002 cuando no hay
24
confinamiento, los concretos de alta resistencia se deterioran más
rápidamente que los de baja resistencia, lo cual hace a los de baja
resistencia más aptos para las zonas altamente sísmicas o aquellas
situaciones donde se puedan alcanzar grandes esfuerzos en forma
repetida. (p.7).
El efecto del confinamiento del concreto aumenta la capacidad de
deformación a la cual se alcanza el esfuerzo máximo, pero este efecto es
común en todos los concretos y no importando su resistencia, siempre los
concretos de menor resistencia se degradan mas suavemente que los de alta
resistencia, que son relativamente frágiles.
2.3. Definición de Términos
En este punto se describirán brevemente los términos utilizados a los largo de la
investigación que puedan llegar a confundir a los lectores.
Acabado (terminado): Es el aspecto final que se le da a la superficie de un
concreto o mortero por medio de un tratamiento adecuado.
Agregado: Material granular, el cual puede ser arena, grava, piedra triturada o
escoria, empleado con un medio cementante para formar concreto o mortero
hidráulico.
25
Agregado fino: Agregado que pasa la malla de 3/8” (9.5 mm) y casi totalmente la
malla numero 4 (4.75 mm), y es predominante retenido en la malla numero 200
(0.075 mm).
Agregado grueso: Agregado predominante retenido en la malla numero 4 (4.75
mm).
Agregado ligero: Agregado de baja densidad utilizado para producir concretos
ligero. Incluye pómez, escoria volcánica, tobas, diatomita, arcilla sintética o
expandida, lutita, pizarra, lutitas diatomáceas, perlita, vermiculita, y productos de
combustión de carbón.
Agregado pesado: Agregado de alta densidad, que puede ser barita, magnetita,
limonita, ilmenita, hierro o acero.
Aire atrapado: Es la cantidad de aire propia de una mezcla después de su
compactación.
Arena: Agregado fino resultado de la desintegración y abrasión de roca o de la
transformación de una arenisca que se desmenuza fácilmente.
Arena manufacturada: Agregado fino producido por trituración de grava, roca,
escoria o concreto hidráulico.
26
Asentamiento del Concreto: Es la diferencia entre la altura del recipiente que
sirve de molde de una probeta de concreto fresco y la de la probeta fuera del
molde, medida en el eje y expresada en pulgadas.
Calor de hidratación: Es la cantidad de calor liberado durante el proceso de
hidratación, debido a reacciones fisicoquímicas.
Concreto premezclado: Es el concreto dosificado en una planta y transportado a
obras generalmente por camiones mezcladores o agitadores.
Condición saturado y superficie seca: Es aquella según la cual cada partícula
del agregado tiene sus poros llenos de agua, pero la superficie no presenta agua
libre.
Consistencia: Es el grado de fluidez de una mezcla determinada de acuerdo a un
procedimiento prefijado.
Contenido de aire: Es la diferencia entre el volumen aparente de la mezcla y el
resultante de la suma de los volúmenes absolutos de los componentes.
Contenido de humedad: Es la cantidad de agua de un material expresada como
un porcentaje de su peso seco.
27
Dosificación: Es la proporción en peso o en volumen de los distintos elementos
integrantes de una mezcla.
Durabilidad: Es la propiedad que tienen los morteros o concretos de resistir la
acción continua de agentes destructivos con los cuales han de estar en contacto.
Endurecimiento: Es el proceso de aumento de la resistencia mecánica posterior
al periodo de fraguado.
Exudación: Es el fenómeno según el cual se produce una acumulación progresiva
en la superficie de una masa de concreto fresco de parte del agua de mezcla,
fenómeno este que acompaña a la compactación y sedimentación del concreto.
Fraguado: Es fundamentalmente un proceso de hidratación de los distintos
componentes de un aglomerante hidráulico por el cual este adquiere una mayor
consistencia puesta en evidencia por ensayos tipificados.
Fatiga: Pérdida de la resistencia mecánica de un material, al ser sometido
largamente a esfuerzos repetidos.
Grava: Agregado grueso resultante de la desintegración natural y abrasión de
rocas o transformación de un conglomerado débilmente cementado.
28
Grava triturada: Es el producto resultado de la trituración artificial de gravas, en la
que la mayoría de los fragmentos tienen como mínimo una cara resultado de la
fractura.
Impacto: Efecto de una fuerza aplicada bruscamente.
Mezcla: Es la cantidad de concreto o mortero preparada de una sola vez.
Muestra: Es una porción representativa de un material.
Mortero: Conglomerado o masa constituida por arena, conglomerante y agua, que
puede contener además algún aditivo.
Pasta de cemento: Es una mezcla de cemento y agua.
Piedra triturada: Es el producto de la trituración artificial de rocas, peñascos o
fragmentos de roca grandes, en el cual todas las caras resultantes se derivan de
las operaciones de trituración.
Porosidad: Es el cociente entre el volumen de los poros y el volumen aparente
del cuerpo.
Relación Agua-Cemento: Es el cociente entre el peso del contenido de agua libre
de mezclado y el de cemento en una mezcla dada.
29
Rigidez: Cualidad de rígido.
Segregación: Es la separación de los distintos componentes de una mezcla de
concreto o mortero fresco durante su transporte o colocación.
Tamaño máximo nominal: Es la abertura del tamiz de malla menor a través del
cual puede pasar como mínimo el 95% del agregado.
Tamaño máximo: Es la designación que corresponde a un agregado, expresada
por la abertura de los tamices limites, por los cuales pasa y queda retenido en su
totalidad.
Tiempo de fraguado: Es el tiempo requerido por una pasta fresca de cemento y
agua, de una cierta consistencia, para pasar de un grado arbitrario de rigidez a
otro, determinado por un ensayo específico.
Trabajabilidad: Es la mayor o menor facilidad que presenta un concreto o mortero
de ser mezclado, transportado y colocado.
30
CAPITULO III
PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACION Y PROGRAMA DE
ENSAYOS
En la actualidad, para la elaboración de mezclas de concreto tanto
empresas de premezclados como empresas constructoras emplean como
agregados para concreto la arena lavada y la piedra #1 , en este particular se
estudia el comportamiento mecánico del concreto utilizando agregados
provenientes de la Cantera A y Cantera B, estos materiales empleados serán la
variable entre los dos proveedores en estudio, las cantidades de cemento y de
agua natural permanecerán sin variación según el procedimiento de diseño de
mezcla, caracterizando su resistencia a la compresión para identificar la variación
de la influencia que ejercen dichos materiales. Además se estudian los cambios en
la trabajabilidad de la mezcla de concreto para ambas canteras.
Por tanto, se establece un plan de ensayos a realizar en el Laboratorio de
Materiales y Ensayos de la Facultad de Ingeniería, de la Escuela de Ingeniería
Civil de la Universidad de los Andes.
3.1. Variable a Estudiar en el Desarrollo Experimental
Para realizar la comparación entre el resultado final de la resistencia a la
compresión de un concreto de la cantera A y un concreto de la Cantera B, se
establecen como variables del desarrollo experimental las cantidades de
agregados para cada cantera, esto, debido a las variaciones en sus diferentes
31
tamaños que nos llevan a emplear diferentes valores de � en los diseños de
mezcla para garantizar una mezcla con aceptable trabajabilidad, arrojando de esta
manera cantidades considerablemente distintas de agregados, otra variable será
la resistencia de diseño de mezcla utilizada para realizar las probetas de ensayos;
observando así, la incidencia de estas variaciones en la resistencia a la
compresión del concreto.
3.1.1 Resistencias de diseño
Se realizaron cuatro (4) diseños de mezcla, dos (2) con una calidad nominal
a los veintiocho 28 días de 180kg/cm2 y dos (2) con una calidad nominal a los
veintiocho días de 250kg/cm2, esto con la intención de observar mejor el
comportamiento mecánico de los agregados en concretos de resistencias bajas y
en resistencias altas.
3.1.2. Tipos de Agregados
Para la elaboración de la investigación se partió de la idea de analizar la
calidad de cada uno de los agregados a emplear en los diseños de mezclas,
aplicando posteriormente el análisis comparativo correspondiente y evaluando la
variación en cantidad de cada agregado y la manejabilidad aportada a la mezcla
de concreto en estado fresco. Al emplear los agregados de la cantera A, se pudo
apreciar gran cantidad de agregado grueso en la arena lavada (Superior al 25%) y
un contenido de impurezas orgánicas muy cercano al límite máximo (#3). Con
respecto al material grueso (piedra #1), también se observó gran cantidad de
partículas con tamaños muy cercanos al tamaño máximo nominal, se puede
32
mencionar que el adquirir los materiales en las diferentes plantas de premezclado
para su análisis de calidad, no genero ningún inconveniente en estas empresas en
estudio, generando así, que los agregados estuvieran al alcance de los
investigadores.
Los estudios a los agregados se iniciaron con la arena lavada de la
cantera A, estas muestras fueron trasladas en bolsas plásticas totalmente selladas
con el fin de mantener la humedad que poseían a pie de planta, además de estar
debidamente identificadas con su procedencia y fecha de toma.
Fig. 1. Foto de la Arena Lavada, Cantera A (Fuente investigación realizada por la autores)
Posteriormente se recolecto el agregado grueso (piedra #1) en sacos
plásticos totalmente sellados asegurando que el material mantuviera las
condiciones que presenta a pie de planta.
33
Fig. 2. Foto de la Piedra #1, Cantera A (Fuente investigación realizada por los autores)
Por último se efectuó la fase de recolección de material fino y material
grueso de la cantera B, igualmente, se realizo el traslado en bolsas y sacos
plásticos totalmente sellados que garantizaran las condiciones iníciales de
humedad y contenido de material fino del agregado.
Fig. 3. Foto de la Arena Lavada, Cantera B (Fuente investigación realizada por los autores)
34
Fig. 4. Foto de la Piedra #1, Cantera B (Fuente investigación realizada por los autores)
3.1.3. Ensayos a los Agregados.
Para conocer la calidad de los agregados se efectuaron ciertos ensayos
cuyas condiciones básicas generales fueron:
a) Se realizaron sobre muestras representativas del yacimiento, y de sus
diferentes zonas.
b) Se llevaron al laboratorio con personal y equipos adecuados, siguiendo
cuidadosamente los sucesivos pasos de un procedimiento normativo.
Entre los ensayos realizados a los agregados finos, se encuentra:
- Método de ensayo para la determinación cualitativa de impurezas
orgánicas en arenas para concreto. (NORMA COVENIN 256-77)
- Método de ensayo para determinar la composición granulométrica.
(NORMA COVENIN 255:1998)
35
- Método de ensayo para la determinación por lavado del contenido de
materiales más finos que el cedazo COVENIN 75 micras en
agregados minerales, pasante 200. (NORMA COVENIN 258-77)
- Método de ensayo para determinar el peso unitario del agregado.
(NORMA COVENIN 263-78)
- Método de ensayo para determinar el peso específico y la absorción.
(NORMA COVENIN 268:1998)
Entre los ensayos realizados al agregado grueso, se encuentra:
- Método de ensayo para determinar la composición granulométrica.
(NORMA COVENIN 255:1998)
- Método de ensayo para determinar el peso unitario del agregado.
(NORMA COVENIN 263-78)
- Método de ensayo para determinar el peso específico y la absorción.
(NORMA COVENIN 268:1998)
- Método de ensayo para determinar la resistencia al desgaste en
agregados gruesos menores de 38.1mm (11/2”) por medio de la
Maquina de los Ángeles.
En el caso de cada cantera se tomaron muestras durante dos meses
consecutivos para la elaboración y análisis comparativo de estos ensayos de
calidad.
36
3.2. Programa de ensayos
Para cuantificar la influencia de los diferentes agregados utilizados en el
estado Mérida sobre la resistencia a compresión del concreto, se efectuaron
ensayos comparativos entre un concreto fabricado con agregados de la Cantera A
y un concreto fabricado con agregados de la Cantera B.
Se realizaron 60 mezclas diferentes donde se variaba la resistencia de
diseño y los valores de � según la proveniencia del agregado, con la finalidad de
garantizar una trabajabilidad aceptable, como se muestra a continuación:
Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Procedencia del agregado Valor de � 180 y 250 Cantera A 75 180 y 250 Cantera B 57
Tabla 1. Variables de Mezclas de Concreto (fuente propia)
De cada una de estas mezclas se realizaron tres (3) cilindros para ser
ensayados a compresión. En total se realizaran ciento ochenta (180) cilindros de
ensayo para estudiar las propiedades del concreto con agregados provenientes de
canteras del Estado Mérida. Cuarenta y cinco (45) cilindros fueron realizados con
agregados de la cantera A para un resistencia de 180 kg/cm2, Cuarenta y cinco
(45) cilindros fueron realizados con agregados de la cantera A para un resistencia
de 250 kg/cm2, Cuarenta y cinco (45) cilindros fueron realizados con agregados de
la cantera B para un resistencia de 180 kg/cm2 y Cuarenta y cinco (45) cilindros
fueron realizados con agregados de la cantera B para un resistencia de
250 kg/cm2 para realizar los ensayos comparativos entre los diferentes concretos.
37
Fig. 5. Foto de los Cilindros de Ensayo (Fuente investigación realizada por los autores)
3.3. Parámetros de Comparación.
Los parámetros de comparación a utilizar en esta investigación permitirán
evaluar lo relativo a la consistencia o grado de fluidez del concreto en estado
fresco a través del ensayo de asentamiento, característica relativa a la mayor o
menor facilidad para colocar el concreto, además del grado de endurecimiento o
resistencia que es capaz de adquirir el concreto.
3.3.1. Concreto en Estado Fresco
Cuando se realizaba la mezcla, es decir, cuando el concreto se encontraba
en estado fresco se hacía importante estudiar el comportamiento de la
trabajabilidad al variar la fuente de agregado.
Durante la etapa en que el concreto se mantiene en estado fresco es de
gran importancia poder otorgarle una docilidad adecuada, para el uso que se
desea darle, para cuantificar la trabajabilidad del concreto se midió el
asentamiento de cono, este, es un índice bastante practico; aunque no mide todas
las propiedades plásticas de la mezcla, ni las valora con el mismo grado de
38
influencia que ellas realmente tienen en el concreto, brinda una información útil
sobre todo en términos comparativos. Este ensayo se realizo a las sesenta (60)
mezclas realizándolo luego del mezclado del concreto, con el fin de observar la
variabilidad del asentamiento al cambiar el tipo de agregado.
3.3.2. Concreto en Estado Endurecido
Al concreto endurecido se le realizaron ensayos de compresión. El ensayo de
compresión axial se realizó a un cilindro de cada mezcla a la edad de siete (7) y a
dos cilindros a la edad de veintiocho (28) días, es decir que se ensayaron a
compresión a los siete (7) días sesenta (60) cilindros y a los veintiocho (28) días
ciento veinte (120) cilindros mas, dando un total de ciento ochenta (180) cilindros
ensayados a compresión axial para esta investigación.
Estado del Concreto Parámetros de
Comparación Edad de Realización
Estado Fresco Trabajabilidad Menos de media hora Estado Endurecido Resistencia a la Compresión 7 días y 28 días
Tabla 2. Programa de Ensayos (Fuente Propia)
3.4. Identificación de las Probetas
Como se ha descrito anteriormente se realizaron tres cilindros de cada una
de las sesenta (60) mezclas elaboradas, cada uno de los cilindros fueron
identificados especificando, la fecha de elaboración de la probeta, numero de
probeta, la resistencia de diseño y la edad de ensayo, cabe destacar que la
numeración de las probeta se realizo en orden correlativo comenzando con la
cantera A con resistencia de 180 kg/cm2.
39
�
Cantera en Estudio Resistencia de diseño kg/cm2
N°�Correlativo�
A 180 100 - 114
A 250 200 - 214
B 180 300 - 314
B 250 400 - 414
Tabla 3. Identificación de los cilindros según cantera de procedencia (Fuente Propia).
La fecha de elaboración de la probeta se identificó con el día, el mes y el
año como 07/04/2008. Y para finalizar su edad correspondiente, cada uno de los
tres cilindros elaborados por mezcla fueron llamados 7, 28 y 28.
En este sentido, se encontraba en los cilindros la siguiente nomenclatura: P
07/04/2008 100
180 kg/cm2 7
Fig. 6. Identificación de los cilindros (fuente Propia).
3.5. Preparación de las mezclas de concreto:
Para la elaboración de los diseños de mezcla del concreto utilizados para
la investigación, se hizo necesario realizar una serie de ensayos a los materiales
que serán utilizados.
El cemento utilizado es fabricado por Vencemos Cemex S.A. C.A. Hecho en
Venezuela Estado Zulia, según norma Covenin 28 y su denominación comercial es
40
Cemento Portland Gris Tipo I, que corresponde a un cemento tipo Portland
pozolánico de grado corriente.
El agua de mezclado y curado es el agua potable utilizada en la ciudad de
Mérida por lo que no se realizaron ensayos de verificación de su calidad, pues es
usada frecuentemente para realizar concretos en el laboratorio.
3.5.1. Ensayos Previos.
3.5.1.1. Granulometría.
Se entiende por granulometría la composición del material en cuanto a la
distribución del tamaño de los granos que lo integran. Esta característica decide,
de manera muy importante, la calidad del material para su uso como componente
del concreto.
Para la realización de los diseños de mezcla se realizó el análisis
granulométrico, con el objetivo de conocer la distribución de tamaños de las
partículas que componen la muestra. Se obtuvo separándolas de acuerdo a su
dimensión, mediante los tamices adecuados según la norma COVENIN 255.
"Método de ensayo para determinar la composición granulométrica de agregados
finos y gruesos ", que indica los tamices a utilizar para cada tipo de material y las
operaciones a realizar. Ver anexos.
3.5.1.2. Peso Específico. El peso específico de un material es la relación existente entre el peso del
material y el volumen que ocupa, suele expresarse en Kilogramos entre metro
cúbico (Kg. /m3), es rigurosamente aplicado a las pruebas que normalmente se
41
utilizan en la tecnología del concreto, salvo en el caso del cemento y otros
materiales finamente divididos. El ensayo realizado en la presente investigación
para obtener los valores de peso especifico necesarios para la realización de los
diseños de mezcla se encuentra normalizado en las Normas COVENIN 268:1998
“Agregado Fino. Determinación de la Densidad y la Absorción” y 269:1998
“Agregado Grueso. Determinación de la Densidad y la Absorción”. Ver anexos.
3.5.2. Elaboración de los diseños de mezcla de concreto.
Se elaboran tres probetas cilíndricas en concreto, de dimensiones
especificadas en las figuras. El análisis granulométrico del agregado tanto fino
como grueso arroja los resultados dados en las tablas anexas. Se agregara 15%
del volumen total de concreto por desperdicios.
- Dimensiones y forma de las probetas:
Fig. 7. Dimensiones de los cilindros (fuente Propia).
42
Diseño de Mezcla: Cantera A
a- Granulometría:
Agregado Grueso Agregado Fino
Tamiz % Pasante Tamiz % Pasante
1 1/2” 100 # 4 74
1” 97 # 8 62
3/4” 75 # 16 43
1/2” 25 # 30 27
3/8” 9 # 50 12
# 4 4 # 100 5
Pn 4 0 Pn100 0
Tabla 4.Granulometria del agregado grueso y del agregado Fino, Cantera A (Fuente propia)
b- Condiciones de Diseño:
Tabla 5. Condiciones generales de diseño, Cantera A (Fuente Propia)
F´c 180 kg/cm2 y 250 kg/cm2.
Atmósfera Común
Tipo de agregado Arena natural y piedra picada.
Control Excelente.
Tipo de Construcción Losas, vigas, columnas, muros de corte.
P.E. Cemento 3.15.
P.E. Agregado Fino 2.68.
P.E. Agregado Grueso 2.67. Absorción A.F 0.97% Absorción A.G 0.85%
43
Diseño de mezcla de concreto para f´c= 180kg/cm2.
1) Determinación del valor de B:
Límites granulométricos recomendados para agregados con tamaño
máximo de 1”.
Tamiz Tamaño Max. 1” 1” 100 – 90
3/4” 90 – 70 1/2” 75 – 55 3/8 ” 68 – 45 # 4 55 - 30 # 8 45 - 20 # 16 35 - 15 # 30 25 - 10 # 50 16 - 5
# 100 8 - 2 Tabla 6. Límites granulométricos recomendados para distintos tamaños máximo del agregado. Porcentajes
pasantes, Manual del concreto estructural.
Se realiza el compensógrafo y se obtiene B=75%. (Ver anexos).
2) Resistencia de diseño:
zcFdF ��� ´´
De la tabla VI.5, resistencia promedio a la compresión requerida, cuando no se
dispone de datos para establecer la desviación estándar.
cmkgdFdF
/225´45180´
���
3) Determinación de la relación agua/cemento:
De la figura VI.2 (Manual del concreto estructural, pág. 137), entrando con
se obtiene 2/225´ cmkgdF � 64.0�� .
Corrección de� KaKrcorr **�� �
44
- Se entra con tamaño Máx. =1” en la tabla VI.7 (Manual del Concreto
estructural, pág. 136) y se obtiene: Kr = 1.
- Se entra con arena natural y piedra picada en la tabla VI.8 (Manual del
Concreto estructural, pág. 137 ) y se obtiene: Ka = 1.
Tenemos: 64.01*1*64.0 ��corr�
4) Determinación del asentamiento (T):
Se entra en la tabla 7 (tablas para el diseño de mezclas) con tipo de
construcción = Losas, vigas, columnas, muros de corte y se obtiene Tmax = 4” y
Tmin= 2”
”32
2” -4”2
Tmin Tmax T ���
�
5) Determinación de la cantidad de cemento:
Se entra en la figura VI.3 (Manual del Concreto estructural, pág. 140 ) con T
= 3” y � = 0.64 y se obtiene C = 295 kg/m3. Como este valor es mayor a 270
kg/m3 que es la mínima cantidad de cemento por metro cúbico que exige la norma
trabajamos con 295 kg/m3.
Corrección de C 2*1* CCcorrC ��
- Se entra con tamaño Max. =1” en la tabla VI.11(Manual del Concreto
estructural, pág. 141 ) y se obtiene: C1= 1.
45
- Se entra con arena natural y piedra picada en la tabla VI.12 (Manual del
Concreto estructural, pág. 142) y se obtiene: C2= 1.
Tenemos: 3/2951*1*295 mkgcorrC ��
6) Determinación de la cantidad de agua:
Con 64.0�� tenemos:
33 /.189/295*64.0*
mltsmkgaCa
Ca
��
�
�
�
�
7) Determinación de la cantidad de aire atrapado:
ltsmmmkg
mmTMCVaa 61.11
4.25/295
)(
3
���
8) Determinación de la cantidad de agregados:
a. piedraAG
arenaAF
cCaireltsOHltsconcretolts
�������� 21000
b. AGAF
AF�
�
46
Resolviendo el sistema de ecuaciones con:
67.268.2
15.3./295
.61.11189
%75
3
2
��
��
��
�
piedraarenac
mkgCltsaireltsltsOHlts
���
Se obtiene:
./21.1417./4.472
3
3
mkgAFmkgAG
�
�
9) Diseño de mezcla para 1m3 de concreto de f´c=180kg/cm2.
.21.1417.4.472.295
.189
kgArenakgPiedrakgCemento
ltsAgua
���
�
10) Cantidad de materiales para la elaboración de 3 cilindros:
kgArenakgPiedrakgkgCemento
ltsltsAgua
mVcVtmhrVc
05.36025434.0*21.141701.12025434.0*4.472
50.7025434.0*295.80.4025434.0*189
025434.02.1*021.0%15.021.0)3.0*075.0*(*4)**(*3
3
322
����
����
����
���
47
Diseño de mezcla de concreto para f´c= 250 kg/cm2.
1) Determinación del valor de B:
Se realiza el compensógrafo y se obtiene B=75%. (Ver anexos).
2) Resistencia de diseño:
zcFdF ��� ´´
De la tabla VI.5, resistencia promedio a la compresión requerida, cuando no se
dispone de datos para establecer la desviación estándar.
cmkgdFdF
/310´60250´
���
3) Determinación de la relación agua/cemento:
De la figura VI.3, (Manual del Concreto estructural, pág. 137) entrando con
se obtiene 2/310´ cmkgdF � 50.0�� .
Corrección de� KaKrcorr **�� �
- Se entra con tamaño Máx. =1” en la tabla VI.7 (Manual del Concreto
estructural, pág. 136 ) y se obtiene: Kr= 1.
- Se entra con arena natural y piedra picada en la tabla VI.8 (Manual del
Concreto estructural, pág. 137 ) y se obtiene: Ka= 1.
Tenemos: 50.01*1*50.0 ��corr�
48
4) Determinación del asentamiento (T):
Se entra en la tabla 7 (tablas para el diseño de mezclas) con tipo de
construcción = Losas, vigas, columnas, muros de corte y se obtiene Tmax = 4” y
Tmin= 2”
”32
2” -4”2
Tmin Tmax T ���
�
5) Determinación de la cantidad de cemento:
Se entra en la figura VI.3 (Manual del Concreto estructural, pág. 140 ) con T
= 3” y � = 0.50 y se obtiene C = 400 kg/m3. Como este valor es mayor a 270
kg/m3 que es la mínima cantidad de cemento por metro cúbico que exige la norma
trabajamos con 400 kg/m3.
Corrección de C 2*1* CCcorrC ��
- Se entra con tamaño Max. =1” en la tabla VI.11 (Manual del Concreto
estructural, pág. 141 ) y se obtiene: C1= 1.
- Se entra con arena natural y piedra picada en la tabla VI.12 (Manual del
Concreto estructural, pág. 142 ) y se obtiene: C2= 1.
Tenemos: 3/4001*1*400 mkgcorrC ��
6) Determinación de la cantidad de agua:
Con 50.0�� tenemos:
49
33 /.200/400*50.0*
mltsmkgaCa
Ca
��
�
�
�
�
7) Determinación de la cantidad de aire atrapado:
ltsmmmkg
mmTMCVaa 75.15
4.25/400
)(
3
���
8) Determinación de la cantidad de agregados:
a. piedraAG
arenaAF
cCaireltsOHltsconcretolts
�������� 21000
b. AGAF
AF�
�
Resolviendo el sistema de ecuaciones con:
67.268.2
15.3./400
.75.15200
%75
3
2
��
��
��
�
piedraarenac
mkgCltsaireltsltsOHlts
���
Se obtiene:
./87.1319./96.4393
3
mkgAFmkgAG
�
�
50
9) Diseño de mezcla para 1m3 de concreto de f´c=250kg/cm2.
.87.1319.96.439
.400.200
kgArenakgPiedrakgCemento
ltsAgua
���
�
10) Cantidad de materiales para la elaboración de 3 cilindros:
kgArenakgPiedrakgkgCemento
ltsltsAgua
mVcVtmhrVc
57.33025434.0*87.131919.11025434.0*96.439
17.10025434.0*400.09.5025434.0*200
025434.02.1*021.0%15.021.0)3.0*075.0*(*4)**(*3
3
322
������
��
����
���
Componentes de
la mezcla F´c
180 kg/cm2 F´c
250 kg/cm2
Agua 4.80 lts. 5.09 lts.
Cemento 7.50 kg. 10.17 kg.
Piedra 12.01 kg. 11.19 kg.
Arena 36.05 kg. 33.57 kg.
Tabla 7. Cantidades de agregados para las diferentes resistencias, Con un volumen correspondientes a tres cilindros, Cantera A (Fuente propia).
51
Diseño de Mezcla: Cantera B a- Granulometría:
Agregado Grueso Agregado Fino
Tamiz % Pasante Tamiz % Pasante
1 1/2” 100 # 4 86
1” 99 # 8 72
3/4” 81 # 16 54
1/2” 19 # 30 39
3/8” 11 # 50 21
# 4 8 # 100 9
Pn 4 0 Pn100 0
Tabla 8. Granulometría del agregado grueso y del agregado Fino, Cantera B (Fuente propia)
b- Condiciones de Diseño:
Tabla 9. Condiciones generales de diseño, Cantera B (Fuente propia).
F´c 180 kg/cm2 y 250 kg/cm2.
Atmósfera Común
Tipo de agregado Arena natural y piedra picada.
Control Excelente.
Tipo de Construcción Losas, vigas, columnas, muros de corte.
P.E. Cemento 3.15.
P.E. Agregado Fino 2.68.
P.E. Agregado Grueso 2.68. Absorción A.F 1.20% Absorción A.G 0.89%
52
Diseño de mezcla de concreto para f´c= 180kg/cm2.
1) Determinación del valor de B:
Se realiza el compensógrafo y se obtiene B=57%. (Ver anexos).
2) Resistencia de diseño:
zcFdF ��� ´´
De la tabla VI.5, resistencia promedio a la compresión requerida, cuando no se
dispone de datos para establecer la desviación estándar.
cmkgdFdF
/225´45180´
���
3) Determinación de la relación agua/cemento:
De la figura VI.2 (Manual del concreto estructural, pág. 137), entrando con
se obtiene 2/225´ cmkgdF � 64.0�� .
Corrección de� KaKrcorr **�� �
- Se entra con tamaño Máx. =1” en la tabla VI.7 (Manual del Concreto
estructural, pág. 136 ) y se obtiene: Kr = 1.
- Se entra con arena natural y piedra picada en la tabla VI.8 (Manual del
Concreto estructural, pág. 137 ) y se obtiene: Ka = 1.
Tenemos: 64.01*1*64.0 ��corr�
53
4) Determinación del asentamiento (T):
Se entra en la tabla 7 (tablas para el diseño de mezclas) con tipo de
construcción = Losas, vigas, columnas, muros de corte y se obtiene Tmax = 4” y
Tmin= 2”
”32
2” -4”2
Tmin Tmax T ���
�
5) Determinación de la cantidad de cemento:
Se entra en la figura VI.3 (Manual del Concreto estructural, pág. 140 ) con T
= 3” y � = 0.64 y se obtiene C = 295 kg/m3. Como este valor es mayor a 270
kg/m3 que es la mínima cantidad de cemento por metro cúbico que exige la norma
trabajamos con 295 kg/m3.
Corrección de C 2*1* CCcorrC ��
- Se entra con tamaño Max. =1” en la tabla VI.11(Manual del Concreto
estructural, pág. 141 ) y se obtiene: C1= 1.
- Se entra con arena natural y piedra picada en la tabla VI.12 (Manual del
Concreto estructural, pág. 142 ) y se obtiene: C2= 1.
Tenemos: 3/2951*1*295 mkgcorrC ��
6) Determinación de la cantidad de agua:
Con 64.0�� tenemos:
54
33 /.189/295*64.0*
mltsmkgaCa
Ca
��
�
�
�
�
7) Determinación de la cantidad de aire atrapado:
ltsmmmkg
mmTMCVaa 61.11
4.25/295
)(
3
���
8) Determinación de la cantidad de agregados:
a. piedraAG
arenaAF
cCaireltsOHltsconcretolts
�������� 21000
b. AGAF
AF�
�
Resolviendo el sistema de ecuaciones con:
68.268.2
15.3./295
.61.11189
%57
3
2
��
��
��
�
piedraarenac
mkgCltsaireltsltsOHlts
���
55
Se obtiene:
./09.1078./29.8133
3
mkgAFmkgAG
�
�
9) Diseño de mezcla para 1m3 de concreto de f´c=180kg/cm2.
.09.1078.29.813
.295.189
kgArenakgPiedrakgCemento
ltsAgua
���
�
10) Cantidad de materiales para la elaboración de 3 cilindros:
kgArenakgPiedrakgkgCemento
ltsltsAgua
mVcVtmhrVc
42.27025434.0*09.107869.20025434.0*29.81350.7025434.0*295.80.4025434.0*189
025434.02.1*021.0%15.021.0)3.0*075.0*(*4)**(*4
3
322
������
��
����
���
Diseño de mezcla de concreto para f´c= 250 kg/cm2.
1) Determinación del valor de B:
Se realiza el compensógrafo y se obtiene B=57%. (Ver anexos).
2) Resistencia de diseño:
zcFdF ��� ´´
56
De la tabla VI.5, resistencia promedio a la compresión requerida, cuando no se
dispone de datos para establecer la desviación estándar.
cmkgdFdF
/310´60250´
���
3) Determinación de la relación agua/cemento:
De la figura VI.3, (Manual del Concreto estructural, pág. 137) entrando con
se obtiene 2/310´ cmkgdF � 50.0�� .
Corrección de� KaKrcorr **�� �
- Se entra con tamaño Máx. =1” en la tabla VI.7 (Manual del Concreto
estructural, pág. 136 ) y se obtiene: Kr= 1.
- Se entra con arena natural y piedra picada en la tabla VI.8 (Manual del
Concreto estructural, pág. 137 ) y se obtiene: Ka= 1.
Tenemos: 50.01*1*50.0 ��corr�
4) Determinación del asentamiento (T):
Se entra en la tabla 7 (tablas para el diseño de mezclas) con tipo de
construcción = Losas, vigas, columnas, muros de corte y se obtiene Tmax = 4” y
Tmin= 2”
”32
2” -4”2
Tmin Tmax T ���
�
57
5) Determinación de la cantidad de cemento:
Se entra en la figura VI.3 (Manual del Concreto estructural, pág. 140) con T
= 3” y � = 0.50 y se obtiene C = 400 kg/m3. Como este valor es mayor a 270
kg/m3 que es la mínima cantidad de cemento por metro cúbico que exige la norma
trabajamos con 400 kg/m3.
Corrección de C 2*1* CCcorrC ��
- Se entra con tamaño Max. =1” en la tabla VI.11 (Manual del Concreto
estructural, pág. 141) y se obtiene: C1= 1.
- Se entra con arena natural y piedra picada en la tabla VI.12 (Manual del
Concreto estructural, pág. 142) y se obtiene: C2= 1.
Tenemos: 3/4001*1*400 mkgcorrC ��
6) Determinación de la cantidad de agua:
Con 50.0�� tenemos:
33 /.200/400*50.0*
mltsmkgaCa
Ca
��
�
�
�
�
7) Determinación de la cantidad de aire atrapado:
ltsmmmkg
mmTMCVaa 75.15
4.25/400
)(
3
���
58
8) Determinación de la cantidad de agregados:
a. piedraAG
arenaAF
cCaireltsOHltsconcretolts
�������� 21000
b. AGAF
AF�
�
Resolviendo el sistema de ecuaciones con:
68.268.2
15.3./400
.75.15200
%57
3
2
��
��
��
�
piedraarenac
mkgCltsaireltsltsOHlts
���
Se obtiene:
./04.1004./43.7573
3
mkgAFmkgAG
�
�
9) Diseño de mezcla para 1m3 de concreto de f´c=250kg/cm2.
.04.1004.43.757
.400.200
kgArenakgPiedrakgCemento
ltsAgua
���
�
59
10) Cantidad de materiales para la elaboración de 3 cilindros:
kgArenakgPiedrakgkgCemento
ltsltsAgua
mVcVtmhrVc
54.25025434.0*04.100426.19025434.0*43.757
17.10025434.0*400.09.5025434.0*200
025434.02.1*021.0%15.021.0)3.0*075.0*(*4)**(*4
3
322
������
��
����
���
Componentes de la mezcla
F´c 180 kg/cm2
F´c 250 kg/cm2
Agua 4.80 lts. 5.09 lts.
Cemento 7.50 kg. 10.17 kg.
Piedra 20.69 kg. 19.26 kg.
Arena 27.42 kg. 25.54 kg.
Tabla 10. Cantidades de agregados para las diferentes resistencias, Con un volumen correspondientes a tres cilindros, Cantera B (Fuente propia).
60
CAPITULO IV
DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL
4.1. Evaluación de la calidad de los agregados.
Las especificaciones normativas establecen límites para ciertas
características de los agregados que, si no se respetan, pueden producir graves
problemas en la calidad del concreto. Parece haber una tendencia a solicitar
concretos con nivel de exigencia cada vez más altos, lo cual plantea la necesidad
de analizar la calidad de los agregados con mayor detenimiento. A continuación se
presenta el estudio de agregado para cada cantera:
4.1.1. Agregados cantera A:
4.1.1.1. Ensayos al agregado fino:
- Determinación cualitativa de impurezas orgánicas: ( ver anexo (A))
- Granulometría: ( ver anexo (B))
- Pasante 200: ( ver anexo (C))
- Peso unitario: ( ver anexo (D))
- Peso especifico y absorción: ( ver anexo (E))
4.1.1.2 Ensayos al agregado grueso:
- Granulometría: ( ver anexo (F))
- Peso unitario: ( ver anexo (G))
- Peso especifico y absorción: ( ver anexo (H))
- Porcentaje de desgaste: ( ver anexo (I))
61
4.1.2. Agregados cantera B:
4.1.2.1. Ensayos al agregado fino:
- Determinación cualitativa de impurezas orgánicas: ( ver anexo (J))
- Granulometría: ( ver anexo (K))
- Pasante 200: ( ver anexo (L))
- Peso unitario: ( ver anexo (M))
- Peso especifico y absorción: ( ver anexo (N))
4.1.1.2 Ensayos al agregado grueso:
- Granulometría: ( ver anexo (O))
- Peso unitario: ( ver anexo (P))
- Peso especifico y absorción: ( ver anexo (Q))
- Porcentaje de desgaste: ( ver anexo (R))
4.2. Preparación de las probetas de prueba.
Para crear una comparación más efectiva entre el comportamiento del
concreto realizado con agregados de la cantera A y el concreto realizado con
agregados de la cantera B, se planifica la preparación de 60 mezclas de concreto
para preparar 3 probetas de prueba de cada mezcla, una para ser ensayada a
compresión a los 7 y dos para ser ensayada a los 28 días. De las 60 mezclas
elaboradas se realizaron 30 mezclas para una resistencia de 180 kg/cm2 y 30
mezclas para una resistencia de 250 kg/cm2.
Es por lo anteriormente dicho que la única diferencia entre las mezclas será
la cantidad de agregados finos y grueso a colocar para cada resistencia por
cantera en estudio.
62
El procedimiento seguido durante la creación de las probetas esta descrito
a lo largo del presente capitulo con la finalidad de que se pueda evaluar y seguir
dicho procedimiento en investigaciones futuras.
4.2.1. Corrección por Humedad.
Para el ajuste del peso de los ingredientes del concreto al momento del diseño
de mezcla se utilizo el método de ensayo descrito por la Norma Venezolana
COVENIN 1375-79. Cuyo procedimiento se describe a continuación:
- Se pesa la muestra con una aproximación de 0,1% del peso total de la misma,
evitando en lo posible la perdida de la humedad.
- Se seca la muestra en el envase usando la fuente de calor y teniendo cuidado
en evitar la pérdida de partículas de agregado. La muestra se encuentra
totalmente seca cuando la diferencia entre dos pesadas sucesivas es inferior al
0,1% del peso de la muestra.
- Para esta investigación se utilizó una fuente de calor que no era un horno con
control de temperatura, por lo que se debió revolver la muestra durante el
secado para acelerar la operación y evitar sobrecalentamientos localizados.
- Se calcula el contenido total de la humedad, como sigue:
���
���
� ��
s
s0
WWW
100H Donde:
H = Contenido de humedad superficial de la muestra, en porcentaje.
Wo = Peso de la muestra original, en gramos.
Ws = Peso de la muestra seca, en gramos.
63
- El contenido de humedad superficial se halla como la diferencia entre el
contenido total de humedad y la absorción y se corrige por humedad el peso
de los agregados y del agua.
4.2.2. Preparación de Moldes.
Para la preparación de los moldes se siguió el siguiente procedimiento:
- Se limpian los moldes con un cepillo para liberarlos de cualquier impureza
adherida que pudiese impedir el buen confeccionamiento de las probetas.
- Se cubren las caras interiores de los moldes y las superficies de contacto
entre las mitades de cada molde con una capa delgada de aceite mineral, o
grasa liviana.
Fig.8. Foto de la Preparación de los moldes (Fuente investigación realizada por los autores)
- Se ensamblan los moldes y se elimina el exceso de aceite o grasa de las
caras interiores de la superficie superior e inferior.
- Se colocan los moldes sobre planchas planas y no absorbentes, que estén
ubicadas cerca de la mezcladora y con la prevención de no ser movidas
durante las 24 horas del primer curado.
64
4.2.3. Elaboración de Mezcla de Concreto.
Para elaborar la mezcla de concreto se siguió el procedimiento descrito a
continuación:
- Se pesan los componentes del concreto separadamente agregados (piedra
y arena corregidos por humedad), cemento, agua total (agua de amasado y
de absorción corregida por humedad) y fibras.
- Se prepara la mezcladora, humedeciéndola antes de cargar los materiales.
- Se carga la piedra y la arena en la mezcladora, revolviendo durante 30
segundos para mezclar completamente.
Fig. 9. Foto de los Componentes de la Mezcla de Concreto
(Fuente investigación realizada por los autores)
- Se carga el cemento en la mezcladora y se amasan los materiales durante
2 minutos, mientras se va agregando el agua.
- Se revuelve manualmente la mezcla verificando su estado (asegurándose
de que no quede material sin mezclar adherido al fondo y en las paredes de
la mezcladora).
65
- Se amasa durante otros 2 minutos y se descarga la mezcla en una carretilla
previamente humedecida, tratando de descargar la totalidad del material de
la mezcladora. Luego se procede a lavar el trompo para la elaboración de la
siguiente mezcla
Fig. 10. Foto de colocación de material en el trompo. (Fuente investigación realizada por los autores)
4.2.4. Medición del Asentamiento.
Para realizar la medición del asentamiento de las 60 mezclas en estudio en
la presente investigación se utilizó el método de ensayo descrito por la Norma
Venezolana COVENIN 339-94. El material a ensayar era la muestra de concreto
fresco tomada de la carretilla donde recientemente se descargaba la mezcla.
- Se procede a humedecer el interior del cono de Abrams y se coloca sobre
una superficie horizontal, rígida, plana y no absorbente.
- El molde se sujeta firmemente por las aletas con los pies; a continuación
se llena en tres capas con la mezcla de concreto fresco. Cada capa debe
ser de aproximadamente un tercio del volumen del molde.
66
- Cada una de las tres capas se debe compactarse con 25 golpes de la barra
metálica compactadora, golpes que se distribuirán uniformemente por toda
la sección transversal.
Fig. 11. Foto de la Compactación de la mezcla en el cono de Abrams
(Fuente investigación realizada por los autores)
- Al momento de colocar la última capa, el molde debe llenarse en exceso
antes de compactar. Si después de la compactación, el nivel del concreto
se encuentra por debajo del nivel del cono, se añade mezcla hasta lograr
nuevamente un exceso, para luego enrasar utilizando la barra
compactadora o una cuchara de albañil.
- Inmediatamente se retira el molde con un cuidadoso movimiento vertical,
evitando los movimientos laterales de cualquier tipo y en una operación que
debe durar entre 5 y 10 segundos.
- Una vez retirado el molde, se coloca al lado de la mezcla ya deformada y se
mide el asentamiento colocando la barra compactadora en posición
horizontal en el tope del molde y se mide el desnivel existente entre la parte
inferior de la barra (superior del molde) y la parte superior del cono
deformado (altura promedio de la base superior).
67
Fig. 12. Foto de la Medición del Asentamiento de la mezcla de Concreto
(Fuente investigación realizada por los autores)
4.2.5. Vaciado del concreto en los Moldes.
El procedimiento de vaciado en los moldes debía realizarse en el lugar
donde se almacenarían durante las primeras 20 horas las probetas.
- El concreto se vacía en los moldes, en tres capas, la altura total del molde
se divide en tres tercios.
- Por cada tercio de mezcla colocada en el molde se aplican 25 golpes en
forma de espiral de afuera hacia adentro, sin pasar la barra hacia la capa
anterior.
- Al llegar a la última capa se debe evitar un exceso de concreto de más de
6mm. de altura.
- Se golpean suavemente las paredes del molde y se enrasa con una
cuchara de albañil.
68
Fig. 13. Foto del Enrase de la probeta
(Fuente investigación realizada por los autores)
- Se enrasa la probeta con la cuchara de albañilería, de manera que la
superficie quede perfectamente lisa y al ras con el borde del molde, lo que
además permite identificar los cilindros a las 24 horas de una manera más
fácil.
4.2.6. Desencofrado y curado de las Probetas
- Las probetas deben ser identificadas con un marcador en la parte superior
del cilindro, expresando, la fecha de elaboración, la resistencia de diseño, el
numero correlativo y la edad a la cual sería realizado.
Fig. 14. Foto de la Identificación de las probetas (Fuente investigación realizada por los autores)
69
- Las probetas deben retirarse de los moldes en un lapso de tiempo
comprendido entre 20 y 48 horas, después de su elaboración.
- Se almacenan los cilindros hasta el momento del ensayo directamente bajo
agua en el tanque del laboratorio, evitando golpear las probetas en su
traslado desde el lugar de vaciado.
Fig. 15. Foto del Curado de los cilindros bajo agua en el tanque
(Fuente investigación realizada por los autores)
4.2.7. Medición de los Cilindros.
Antes de la realización del ensayo correspondiente es importante tomar los
datos de cada una de las probetas, los cuales serán utilizados para calcular las
resistencias del concreto.
- Se sacan del tanque las probetas el día correspondiente a la edad de
ensayo y se secan superficialmente las probetas, para la realización de las
mediciones.
- Con la utilización de un vernier se mide el diámetro y la altura de cada uno
de los 180 cilindros ensayados.
70
Fig. 16. Foto de la Medición de diámetro y altura de los cilindros
(Fuente investigación realizada por los autores)
- Con la utilización de la balanza se toma el peso de cada cilindro.
Fig. 17. Foto de la Medición del peso de los cilindros
(Fuente investigación realizada por los autores)
- Además es anotado ordenadamente en tablas todos los datos anteriormente
dichos y la fecha de ensayo.
71
4.2.8. Ensayos realizados a las Probetas:
4.2.8.1. Ensayo a Compresión del Concreto.
El ensayo se desarrollo de acuerdo al procedimiento indicado en la norma
COVENIN 340-79. Se ensayaron tres cilindros por cada mezcla a los 7 y a 28 días.
El procedimiento se describe a continuación:
- Se coloca en la máquina de ensayo el plato inferior con su respectiva goma
y se coloca el cilindro a ensayar.
- Se coloca el plato superior sobre el cilindro y se debe centrar
cuidadosamente en la maquina. Tanto las superficies de los cilindros y los
platos de la máquina deben estar exentos de polvo, grasa y de cualquier
otro material extraño, es importante resaltar que las gomas utilizadas en la
investigación eran nuevas.
Fig. 18. Foto de la Colocación del cilindro en la Maquina Universal,
ensayo a Compresión (Fuente investigación realizada por los autores)
- Se enciende la maquina, se aplica la carga a una velocidad constante
dentro del rango de 1,4 Kg./cm²/seg y 3,5 Kg./cm²/seg, dejándola actuar
hasta conseguir comprimir el cilindro hasta la falla.
72
Fig. 19. Foto de la Falla del cilindro a Compresión. (Fuente investigación realizada por los autores)
- Se anota la carga correspondiente a la falla.
- La resistencia a compresión será el cociente entre la carga máxima y la
sección media de la probeta.
73
CAPITULO V
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
A continuación en el presente capítulo, se presenta un análisis comparativo
de los resultados obtenidos en los ensayos realizados en el laboratorio; los datos
fueron ordenados, para su mejor comprensión serán presentados en tablas
comparativas.
Con la finalidad de realizar un estudio comparativo que contemple todas las
variables en la investigación, el análisis está dividido en cuatro partes, en función
de los objetivos inicialmente planteados, las cuales se presentan de la siguiente
manera:
1) Análisis comparativo de la calidad de los agregados entre las canteras
en estudio.
2) Variación en la cantidad de agregados a dosificar para cada diseño
de mezcla por resistencia.
3) Estudio comparativo del comportamiento mecánico del concreto de las
mezclas realizadas en el laboratorio.
4) Estudio comparativo del comportamiento mecánico del concreto de las
mezclas tomadas a pie de planta de premezclado.
74
5.1. Análisis comparativo de la calidad de los agregados entre las canteras
en estudio:
- El humus o materia orgánica procedente de la descomposición de
vegetales, la cual pudiera alterar el fraguado o producir trastornos en
las reacciones del cemento, además del endurecimiento del concreto,
en este caso para ambas canteras arrojo valores muy cercanos,
presentando mejores características en material de la cantera B, la
norma COVENIN recomienda que los valores en arenas para ser
usadas en concreto no deben exceder el Valor N° 3, de lo contrario se
deben realizar tratamientos de lavado que eliminen la cantidad de
impurezas orgánicas .
MUESTRA: ARENA LAVADA
TIPO DE ENSAYO RESULTADOS CANTERA A CANTERA B
ANALISIS COLORIMETRICO < 2 1
OBSERVACION: Arenas que pueden ser utilizadas en concretos de alta resistencia
Tabla 11. Presencia de impurezas en el agregado (Fuente Propia)
- Se considera como ultrafinos las partículas de menor tamaño al
cedazo # 200, cantidades importantes de este material en las mezclas
pueden producir, desde grandes trastornos hasta grandes beneficios,
ejemplo de esto, si los concretos no van a ser solicitados a edades
tempranas como es el caso de concretos masivos para represas, los
75
ultrafinos de origen silíceo o arcillosos, aunque no mejoren las
propiedades de la mezcla en estado fresco, pueden producir una
mejora de las resistencias a largo plazo de los concretos pobres. Para
concretos de alta resistencia es necesario limitarlos, incluso por debajo
de lo señalado por las normas COVENIN que es el valor del 5%, los
problemas de resistencia que se presentaron en las mezclas de la
cantera B, son asociados, en parte, a la cantidad cercana al límite
máximo por norma de material ultrafinos presentes en la arena,
aunado a una considerable cantidad que acompañaba a las fracciones
de agregado grueso que favorecen la retracción del concreto.
MUESTRA: ARENA LAVADA
TIPO DE ENSAYO RESULTADO CANTERA A CANTERA B
PASANTE 200 3.36% 4.20%
OBSERVACION:
Tabla 12. Cantidad de ultrafinos en el agregado (fuente propia)
- La absorción de agua por diferencia entre el grano seco y el saturado
con superficie seca puede retirar importantes cantidades de agua de la
mezcla, estos aportes o retiros alteran consecuentemente la relación
agua – cemento, o valor de � y por ende la resistencia final a la
compresión, el agregado de la cantera B presenta mayor cantidad de
absorción que el agregado de la cantera A.
76
MUESTRA: ARENA LAVADA
TIPO DE ENSAYO RESULTADO CANTERA A CANTERA B
ABSORCION 0.97% 1.20%
OBSERVACION:
Tabla 13. Porcentaje de absorción, material fino (fuente propia)
MUESTRA: PIEDRA # 1
TIPO DE ENSAYO RESULTADO CANTERA A CANTERA B
ABSORCION 0.85% 0.89%
OBSERVACION:
Tabla 14. Porcentaje de absorción, material grueso (fuente propia)
- La cantidad de material grueso presente en la arena lavada, siendo
mucho mayor en la cantera A cómo podemos observar, aunque genero
problemas de trabajabilidad en la mezcla y exigiendo la utilización de
valores de � bastante elevados en el diseño de mezcla, consideramos
ayudo en las resistencias altas obtenidas en concretos con agregados
de esta cantera A, a diferencia de los valores de resistencia a la
compresión en concreto con material de la cantera B, que aunque con
muy buena trabajabilidad, apariencia y valores de � promedio bastante
aceptables sus resistencias estuvieron por debajo de lo esperado en el
laboratorio.
77
MUESTRA: ARENA LAVADA
TIPO DE ENSAYO RESULTADO CANTERA A CANTERA B
% RETENIDO ACUM. TAMIZ #4 26.00% 14.00%
OBSERVACION:
Tabla 15. Material retenido en el tamiz #4 (Fuente Propia)
- Los concretos hechos con agregados de baja resistencia tiene poca
resistencia al desgaste, lo que puede resultar critico en pavimentos,
túneles de desvío en represas, tuberías a presión, aliviaderos y otros,
las normas suelen permitir un límite máximo al desgaste del 50%. Sin
embargo, de acuerdo con las condiciones del concreto deseado, se
pueden requerir límites más exigentes. Los agregados de alta
resistencia al desgaste suele tener pérdidas de menos del 20%. Este
es uno de los factores que consideramos ha incidido en las bajas
resistencias que ha presentado el concreto fabricado con agregados
de la cantera B, a pesar de no ser considerado en las formulas de
diseño de la mezcla.
MUESTRA: PIEDRA #1
TIPO DE ENSAYO RESULTADO CANTERA A CANTERA B
PORCENTAJE DESGASTE 27.30% 33.50%
OBSERVACION:
Tabla 16. Porcentaje de Desgaste del Agregado Grueso (Fuente Propia).
78
- El peso específico se usó para establecer la condición de volumen
para los métodos de diseño de mezcla, arrojando valores similares
entre las dos canteras en estudio, tanto en agregado fino como en el
agregado grueso.
MUESTRA: ARENA LAVADA
TIPO DE ENSAYO RESULTADO CANTERA A CANTERA B
PESO ESPECIFICO 2.68 2.68
OBSERVACION:
Tabla 17. Pesos Especifico del Material Fino (Fuente Propia)
MUESTRA: PIEDRA # 1
TIPO DE ENSAYO RESULTADO CANTERA A CANTERA B
PESO ESPECIFICO 2.67 2.68
OBSERVACION:
Tabla 18. Pesos Especifico del Material grueso (Fuente Propia)
Los datos de peso unitario suelto y compacto son importantes porque
permiten convertir pesos en volúmenes y viceversa cuando se trabajo con
agregados, la regularidad del peso unitario, sirve también para descubrir posibles
cambios bruscos en la granulometría o en la forma del agregado.
79
MUESTRA: ARENA LAVADA
TIPO DE ENSAYO RESULTADO CANTERA A CANTERA B
PESO UNITARIO SUELTO 1606.50 Kg/m3 1530 Kg/m3
OBSERVACION:
Tabla 19. Peso Unitario Suelto del Material Fino (Fuente Propia)
MUESTRA: ARENA LAVADA
TIPO DE ENSAYO RESULTADO CANTERA A CANTERA B
PESO UNITARIO COMPACTO 1755.10 Kg/m3 1645 kg/m3
OBSERVACION:
Tabla 20. Pesos Unitario Compacto del Material Fino (Fuente Propia)
MUESTRA: PIEDRA # 1
TIPO DE ENSAYO RESULTADO CANTERA A CANTERA B
PESO UNITARIO SUELTO 1530 Kg/m3 1518 Kg/m3
OBSERVACION:
Tabla 21. Pesos Unitario Suelto del Material Grueso (Fuente Propia)
80
MUESTRA: PIEDRA #1
TIPO DE ENSAYO RESULTADO CANTERA A CANTERA B
PESO UNITARIO COMPACTO 1645 Kg/m3 1623 kg/m3
OBSERVACION:
Tabla 22. Pesos Unitario Compacto del Material grueso (Fuente Propia)
5.2. Variación en la cantidad de agregados a dosificar para cada diseño de
mezcla por resistencia:
- Al emplear valores de � distintos para las dos canteras en estudio, se
genero una gran diferencia en la cantidad de agregado a dosificar para
diseños de mezclas de igual resistencia a la compresión, esto, debido
a la gran diferencia que presentan los agregados en lo referente a
tamaños de las partículas, a continuación se presentan tabulados y
con sus respectivos gráficos:
DISEÑO DE MEZCLA PARA 1 m3 (LABORATORIO)
fc = 180 kg/cm2 DOSIFICACION Cantera A Cantera B
� Diseño 75 57 Agua (lts) 189 189
Cemento (kg) 295 295 Piedra #1 (kg) 472 813
Arena Lavada (kg) 1417 1078 Peso Volumétrico (kg/m3) 2373 2375
Observaciones: la cantera A posee 340 kg demás en arena lavada y 340 kg por debajo en piedra #1, con respecto a la cantera B
Tabla 23. Cantidades de agregados para fc = 180 kg/cm2, Laboratorio (Fuente Propia)
81
DISEÑO DE MEZCLA PARA 1 m3 (LABORATORIO)
fc = 250 kg/cm2 DOSIFICACION Cantera A Cantera B
� Diseño 75 57 Agua (lts) 200 200
Cemento (kg) 400 400 Piedra #1 (kg) 440 757
Arena Lavada (kg) 1320 1004 Peso Volumétrico (kg/m3) 2360 2361
Observaciones: la cantera A posee 316 kg demás en arena lavada y 316 kg por debajo en piedra #1, con respecto a la cantera B
Tabla 24. Cantidades de agregados para fc = 250 kg/cm2, Laboratorio (Fuente Propia)
- Al comparar las cantidades de agregados que se emplean en las plantas
de premezclado para cada diseño de las resistencias en estudio con las
cantidades que se emplearon en el laboratorio, encontramos que en las
plantas de premezclados se está dosificando más cantidad de agregado
lo que genera por consiguiente que un mayor peso volumétrico de lo que
debería tener el material normalmente.
DISEÑO DE MEZCLA PARA 1 m3
fc = 180 kg/cm2 DOSIFICACION Cantera A (Planta) Cantera A (Laboratorio)
� Diseño 75 75 Agua (lts) 190 189
Cemento (kg) 300 295 Piedra #1 (kg) 625 472
Arena Lavada (kg) 1425 1417 Peso Volumétrico (kg/m3) 2540 2373
Observaciones: En la planta de premezclado están agregando más cantidad de material, 167 kg de más en agregado pétreo.
Tabla 25. Cantidades de agregados para fc = 180 kg/cm2, Cantera A
Planta Vs. Laboratorio (Fuente Propia)
82
DISEÑO DE MEZCLA PARA 1 m3
fc = 250 kg/cm2 DOSIFICACION Cantera A (Planta) Cantera A (Laboratorio)
� Diseño 75 75 Agua (lts) 200 200
Cemento (kg) 360 400 Piedra #1 (kg) 580 440
Arena Lavada (kg) 1375 1320 Peso Volumétrico (kg/m3) 2515 2360
Observaciones: En la planta de premezclado están agregando más cantidad de material, 155 kg de más en agregado pétreo.
Tabla 26. Cantidades de agregados para fc = 250 kg/cm2, Cantera A
Planta Vs. Laboratorio (Fuente Propia)
DISEÑO DE MEZCLA PARA 1 m3
fc = 180 kg/cm2 DOSIFICACION Cantera B (Planta) Cantera B (Laboratorio)
� Diseño 57 57 Agua (lts) 195 189
Cemento (kg) 300 295 Piedra #1 (kg) 917 813
Arena Lavada (kg) 1121 1078 Peso Volumétrico (kg/m3) 2533 2375
Observaciones: En la planta de premezclado están agregando más cantidad de material, 158 kg de más en agregado pétreo.
Tabla 27. Cantidades de agregados para fc = 180 kg/cm2, Cantera B
Planta Vs. Laboratorio (Fuente Propia)
83
DISEÑO DE MEZCLA PARA 1 m3
fc = 250 kg/cm2 DOSIFICACION Cantera B (Planta) Cantera B (Laboratorio)
� Diseño 57 57 Agua (lts) 195 200
Cemento (kg) 360 400 Piedra #1 (kg) 643 757
Arena Lavada (kg) 1247 1004 Peso Volumétrico (kg/m3) 2445 2361
Observaciones: En la planta de premezclado están agregando más cantidad de material, 84 kg de más en agregado pétreo.
Tabla 28. Cantidades de agregados para fc = 250 kg/cm2, Cantera B
Planta Vs. Laboratorio (Fuente Propia)
5.3. Estudio comparativo del comportamiento mecánico del concreto de las
mezclas realizadas en el laboratorio:
- Se utilizaran principios estadísticos que permiten condensar datos, de
manera que sean más fácilmente comprensibles y comparables:
84
Datos obtenidos en el laboratorio, ensayos de trabajabilidad y resistencia a la
compresión del concreto a 28 días, Cantera A:
No�Cilindro�
Res.�Diseño�(kg/cm2)�
Asent.�(pulg.)�
Carga�(kg.)�
Resistencia�(kg/cm2)�
100� 180� 5"� 29000� 166�
100� 180� 5"� 33000� 189�
101� 180� 5"� 28750� 163�
101� 180� 5"� 27000� 155�
102� 180� 3�1/2"� 34750� 199�
102� 180� 3�1/2"� 37000� 212�
103� 180� 3�1/2"� 35250� 197�
103� 180� 3�1/2"� 37250� 214�
104� 180� 3�1/2"� 32000� 184�
104� 180� 3�1/2"� 29500� 167�
105� 180� 2�1/2"� 33750� 191�
105� 180� 2�1/2"� 33000� 187�
106� 180� 2�1/2"� 34000� 192�
106� 180� 2�1/2"� 35250� 199�107� 180� 3�1/2"� 32750� 185�
107� 180� 3�1/2"� 32750� 185�
108� 180� 3�1/2"� 34250� 194�108� 180� 3�1/2"� 31750� 177�109� 180� 2"� 33500� 190�
109� 180� 2"� 31750� 180�110� 180� 3�1/2"� 35250� 199�
110� 180� 3�1/2"� 34000� 192�111� 180� 3�1/2"� 33750� 194�111� 180� 3�1/2"� 35250� 199�112� 180� 3�1/2"� 32000� 184�112� 180� 3�1/2"� 31000� 175�113� 180� 3�1/2"� 35750� 202�113� 180� 3�1/2"� 37250� 211�114� 180� 2�1/2"� 34250� 194�114� 180� 2�1/2"� 35750� 202�
85
Tabla 29. Resistencia a los 28 días, Cantera A, fc = 180 kg/cm2, Laboratorio (Fuente Propia)
No�Cilindro�
Res.�Diseño�(kg/cm2)�
Asent.�(pulg.)�
Carga�(kg.)�
Resistencia�(kg/cm2)�
200� 250� 3�1/2"� 53000� 304�200� 250� 3�1/2"� 54000� 310�
201� 250� 5�1/2"� 52500� 297�201� 250� 5�1/2"� 51500� 291�
202� 250� 3"� 57000� 323�202� 250� 3"� 57000� 323�
203� 250� 5�1/2"� 50500� 286�
203� 250� 5�1/2"� 45500� 257�204� 250� 3�1/2"� 53000� 304�204� 250� 3�1/2"� 54000� 306�
205� 250� 3�1/2"� 55500� 314�205� 250� 3�1/2"� 54250� 307�206� 250� 3�1/2"� 54500� 308�
206� 250� 3�1/2"� 52750� 299�207� 250� 4�1/2"� 52250� 296�
207� 250� 4�1/2"� 52500� 297�208� 250� 4�1/2"� 48750� 276�208� 250� 4�1/2"� 51250� 290�
209� 250� 3"� 56000� 317�209� 250� 3"� 56500� 320�
210� 250� 3�1/2"� 52000� 294�210� 250� 3�1/2"� 51500� 291�
211� 250� 3�1/2"� 53500� 307�
211� 250� 3�1/2"� 52250� 296�212� 250� 4"� 51000� 289�212� 250� 4"� 52250� 296�
213� 250� 4"� 48500� 274�213� 250� 4"� 46250� 262�
214� 250� 3"� 53500� 303�214� 250� 3"� 54000� 306�
Tabla 30. Resistencia a los 28 días, Cantera A, fc = 250 kg/cm2, Laboratorio (Fuente Propia)
86
Datos obtenidos en el laboratorio, ensayos de trabajabilidad y resistencia a la
compresión del concreto a 28 días, Cantera B:
No�Cilindro�
Res.�Diseño�(kg/cm2)�
Asent.�(pulg.)�
Carga�(kg.)�
Resistencia�(kg/cm2)�
300� 180� 3�1/2"� 32250� 182�300� 180� 3�1/2"� 30750� 174�
301� 180� 4"� 31250� 177�301� 180� 4"� 28000� 158�302� 180� 4�1/2"� 29750� 168�302� 180� 4�1/2"� 30500� 173�
303� 180� 3"� 31250� 177�
303� 180� 3"� 31000� 175�304� 180� 3�1/2"� 30000� 170�304� 180� 3�1/2"� 31250� 177�
305� 180� 4"� 29000� 164�305� 180� 4"� 30750� 174�306� 180� 3"� 30500� 173�
306� 180� 3"� 30750� 174�307� 180� 3�1/2"� 29500� 167�
307� 180� 3�1/2"� 31250� 177�308� 180� 3�1/2"� 31250� 177�308� 180� 3�1/2"� 30500� 173�
309� 180� 3"� 31500� 178�309� 180� 3"� 32500� 184�310� 180� 3�1/2"� 29750� 168�310� 180� 3�1/2"� 30500� 173�
311� 180� 3"� 31500� 178�
311� 180� 3"� 31000� 175�312� 180� 3"� 29500� 167�312� 180� 3"� 31000� 175�
313� 180� 4�1/2"� 30250� 171�313� 180� 4�1/2"� 29000� 164�
314� 180� 4�1/2"� 29500� 167�314� 180� 4�1/2"� 29750� 168�
Tabla 31. Resistencia a los 28 días, Cantera B, fc = 180 kg/cm2, Laboratorio (Fuente Propia)
87
No�Cilindro�
Res.�Diseño�(kg/cm2)�
Asent.�(pulg.)�
Carga�(kg.)�
Resistencia�(kg/cm2)�
400� 250� 3�1/2"� 44000� 249�400� 250� 3�1/2"� 42500� 241�
401� 250� 2�1/2"� 45500� 257�401� 250� 2�1/2"� 45000� 255�
402� 250� 4"� 44000� 248�402� 250� 4"� 43750� 248�
403� 250� 3�1/2"� 43750� 248�
403� 250� 3�1/2"� 43250� 245�404� 250� 3"� 44750� 253�404� 250� 3"� 44250� 250�
405� 250� 4�1/2"� 43000� 243�405� 250� 4�1/2"� 44500� 252�406� 250� 3�1/2"� 45500� 257�
406� 250� 3�1/2"� 43000� 243�407� 250� 3�1/2"� 44250� 250�
407� 250� 3�1/2"� 44000� 249�408� 250� 4�1/2"� 42500� 241�408� 250� 4�1/2"� 43250� 245�
409� 250� 4�1/2"� 42000� 238�409� 250� 4�1/2"� 42250� 239�
410� 250� 3�1/2"� 45500� 257�410� 250� 3�1/2"� 43750� 248�
411� 250� 2�1/2"� 48000� 272�
411� 250� 2�1/2"� 47000� 266�412� 250� 2�1/2"� 45000� 255�412� 250� 2�1/2"� 47750� 270�
413� 250� 3�1/2"� 45000� 255�413� 250� 3�1/2"� 43250� 245�
414� 250� 3�1/2"� 44000� 249�414� 250� 3�1/2"� 42000� 238�
Tabla 32. Resistencia a los 28 días, Cantera B, fc = 250 kg/cm2, Laboratorio (Fuente Propia)
88
- Como tendencia central del valor de los ensayos se utilizará la media
aritmética del conjunto de los resultados involucrados.
Cantera Resistencia Diseño (kg/cm2) N° Datos Resistencia
Promedio (kg/cm2)
A 180.00 30 189.30
Tabla 33. Resistencia promedio de las muestras, fc = 180 kg/cm2 cantera A (Fuente Propia)
Cantera Resistencia Diseño (kg/cm2) N° Datos Resistencia
Promedio (kg/cm2)
B 180.00 30 172.60
Tabla 34. Resistencia promedio de las muestras, fc = 180 kg/cm2 Cantera B (Fuente Propia)
Cantera Resistencia Diseño (kg/cm2) N° Datos Resistencia
Promedio (kg/cm2)
A 250.00 30 298.10
Tabla 35. Resistencia promedio de las muestras, fc = 250 kg/cm2 Cantera A (Fuente Propia)
Cantera Resistencia Diseño (kg/cm2) N° Datos Resistencia
Promedio (kg/cm2)
B 250.00 30 250.20
Tabla 36. Resistencia promedio de las muestras, fc = 250 kg/cm2 Cantera B (Fuente Propia)
89
- La variabilidad se define como la diferencia entre el valor mayor y el
menor de los obtenidos en el grupo de ensayos que se analiza, es una
expresión de la dispersión de los ensayos:
Cantera: A
Resistencia Diseño (kg/cm2)
Resistencia Máxima obtenida (kg/cm2)
Resistencia Mínima obtenida
(kg/cm2)
Variabilidad (kg/cm2)
180.00 214.00 155.00 59.00
Tabla 37. Variabilidad de las muestras, fc=180kg/cm2, cantera A (Fuente Propia)
Cantera: B
Resistencia Diseño (kg/cm2)
Resistencia Máxima obtenida (kg/cm2)
Resistencia Mínima obtenida
(kg/cm2)
Variabilidad (kg/cm2)
180.00 184.00 158.00 26.00
Tabla 38. Variabilidad de las muestras, fc=180kg/cm2, cantera B (Fuente Propia)
Cantera: A
Resistencia Diseño (kg/cm2)
Resistencia Máxima obtenida (kg/cm2)
Resistencia Mínima obtenida
(kg/cm2)
Variabilidad (kg/cm2)
250.00 323.00 257.00 66.00
Tabla 39. Variabilidad de las muestras, fc=250kg/cm2, cantera A (Fuente Propia)
90
Cantera: B
Resistencia Diseño (kg/cm2)
Resistencia Máxima obtenida (kg/cm2)
Resistencia Mínima obtenida
(kg/cm2)
Variabilidad (kg/cm2)
250.00 270.00 238.00 32.00
Tabla 40. Variabilidad de las muestras, fc=250kg/cm2, cantera B (Fuente Propia)
- La desviación estándar o desviación típica, se define como un índice de
la dispersión del conjunto de datos, el cual es el parámetro estadístico
más representativo al respecto (independiente del número de datos).
Cantera Resistencia
Diseño (kg/cm2)
Resistencia Promedio (kg/cm2)
Desviación Estándar
A 180.00 189.30 14.28
Tabla 41. Desviación estándar de las muestras, fc=180kg/cm2 cantera A (Fuente Propia)
Cantera Resistencia
Diseño (kg/cm2)
Resistencia Promedio (kg/cm2)
Desviación Estándar
B 180.00 172.60 5.65
Tabla 42. Desviación estándar de las muestras, fc=180kg/cm2 Cantera B (Fuente Propia)
91
Cantera Resistencia
Diseño (kg/cm2)
Resistencia Promedio (kg/cm2)
Desviación Estándar
A 250.00 298.10 16.01
Tabla 43. Desviación estándar de las muestras, fc=250kg/cm2 Cantera A (Fuente Propia)
Cantera Resistencia
Diseño (kg/cm2)
Resistencia Promedio (kg/cm2)
Desviación Estándar
B 250.00 250.20 8.58
Tabla 44. Desviación estándar de las muestras, fc=250kg/cm2 Cantera B (Fuente Propia)
- Como coeficiente de variación, se define la relación entre la desviación
estándar y el valor promedio, expresada en forma porcentual, en algunos
fenómenos la variabilidad tiene cierta dependencia de la magnitud
medida, para ello es más adecuado como índice de variación, el uso del
coeficiente de variación en lugar de las desviación estándar.
Cantera: A Resistencia
Diseño (kg/cm2)
Resistencia Promedio (kg/cm2)
Desviación Estándar
Coeficiente de Variación (%)
180.00 189.30 14.28 7.54
Tabla 45. Coeficiente de variación de las muestras, fc=180kg/cm2 Cantera A (Fuente Propia)
92
Cantera: B Resistencia
Diseño (kg/cm2)
Resistencia Promedio (kg/cm2)
Desviación Estándar
Coeficiente de Variación (%)
180.00 172.60 5.65 3.27
Tabla 46. Coeficiente de variación de las muestras, fc=180kg/cm2 Cantera B (Fuente Propia)
Cantera: A Resistencia
Diseño (kg/cm2)
Resistencia Promedio (kg/cm2)
Desviación Estándar
Coeficiente de Variación (%)
250.00 298.10 16.01 5.37
Tabla 47. Coeficiente de variación de las muestras, fc=250kg/cm2 Cantera A (Fuente Propia)
Cantera: B Resistencia
Diseño (kg/cm2)
Resistencia Promedio (kg/cm2)
Desviación Estándar
Coeficiente de Variación (%)
250.00 250.20 8.58 3.43
Tabla 48. Coeficiente de variación de las muestras, fc=250kg/cm2 Cantera B (Fuente Propia)
- En el análisis de las graficas que describen las cantidades de agregados
y cemento a dosificar para un (1) metro cubico de concreto para las
diferentes resistencias y canteras en estudio, se observan las diferencias
en proporciones de agregados pétreos entre la cantera A y la Cantera B
para lograr la trabajabilidad deseable y alcanzar la resistencia de diseño,
esto, debido a la diferencia de los valores de � escogidos en el diseño,
93
es de acotar que el peso volumétrico permanece casi invariable para
ambas canteras.
Grafico 1. Dieño de mezcla fc = 180 kg/cm2 (Fuente Propia)
Grafico 2. Dieño de mezcla fc = 250 kg/cm2 (Fuente Propia)
94
- En los siguientes graficos, al comparar la cantidades de agregados que
emplean las plantas de premezclados en sus diseños con las cantidades
de agregados a dosificar en las mezclas realizadas en el laboratorio con
iguales valores en el �diseño, se observa que las variaciones en las
cantidades de agregado se generan por el hecho de que las plantas
agregan mayor cantidad de agregados, generando un mayor peso
volumetrico, suponemos, que trabajan de esta manera con la finalidad de
evitar problemas de reclamos de volumenes y resistencias debido a los
pocos controles que poseen en planta.
Grafico 3. Dieño de mezcla fc = 180 kg/cm2, Cantera A
Planta Vs. Laboratorio (Fuente Propia)
95
Grafico 4. Dieño de mezcla fc = 250 kg/cm2, Cantera A
Planta Vs. Laboratorio (Fuente Propia)
Grafico 5. Dieño de mezcla fc = 180 kg/cm2, Cantera B
Planta Vs. Laboratorio (Fuente Propia)
96
Grafico 6. Dieño de mezcla fc = 250 kg/cm2, Cantera B
Planta Vs. Laboratorio (Fuente Propia)
- En los gráficos que se presentan a continuación se puede apreciar el
comportamiento en el ensayo de compresión axial a los 28 días y su
tendencia a mayores valores en resistencia en la cantera A con respecto
a la cantera B, además se puede apreciar que los valores de variabilidad,
desviación estándar y coeficiente de variación también fueron mayores
en la cantera A. los valores de las resistencias en la cantera B estuvieron
muy ajustados a la resistencia de diseño.
97
Grafico 7. Resistencia Promedio Obtenida, fc=180 kg/cm2
Grafico 8. Resistencia Promedio Obtenida, fc=250 kg/cm2
98
Grafico 9. Variabilidad de resistencias, fc=180 kg/cm2
Grafico 10. Variabilidad de resistencias, fc=250 kg/cm2
99
Grafico 11. Desviación Estándar, fc=180 kg/cm2
Grafico 12. Desviación Estándar, fc=250 kg/cm2
100
Grafico 13. Coeficiente de Variación, fc=180 kg/cm2
Grafico 14. Coeficiente de Variación, fc=250 kg/cm2
101
- Una forma de visualizar cómodamente los resultados del control y de
detectar anormalidades de la calidad, es la representación grafica de los
resultados de los ensayos. En los siguientes gráficos se relaciona el
numero de muestra (numeradas secuencialmente) con los valores de
cada prueba y del correspondiente ensayo (promedio de las dos
pruebas).
Grafico 15. Resistencias obtenidas, cantera A, fc=180kg/cm2 (Fuente Propia)
102
Grafico 16. Resistencias obtenidas, cantera A, fc=250kg/cm2 (Fuente Propia)
Grafico 17. Resistencias obtenidas, cantera B, fc=180kg/cm2 (Fuente Propia)
103
Grafico 18. Resistencias obtenidas, cantera B, fc=250kg/cm2 (Fuente Propia) 5.4. Estudio comparativo del comportamiento mecánico del concreto de las
mezclas tomadas a pie de planta de premezclado:
Se procedió a tomar muestras de concreto a pie de planta con la finalidad
de realizarles ensayos de compresión axial para evaluar las condiciones
que están realmente ocurriendo en campo, dichos valores fueron
tabulados y comparados gráficamente con los valores de resistencia
obtenidos en el laboratorio.
104
Res.�Diseño�(kg/cm2)�
Asent.�(pulg.)�
Resistencia�(kg/cm2)�
180� 31/2”� 197�
180� 4”� 215�
180� 31/2”� 232�
180� 5”� 185�
180� 4”� 212�Tabla 49. Resistencia de las muestras, fc = 180 kg/cm2
Cantera A, Planta (Fuente Propia)
Cantera Resistencia Diseño (kg/cm2) N° Datos Resistencia
Promedio (kg/cm2)
A 180.00 5 208.2 Tabla 50. Resistencia promedio de las muestras, fc = 180 kg/cm2
Cantera A, Planta (Fuente Propia)
Res.�Diseño�(kg/cm2)�
Asent.�(pulg.)�
Resistencia�(kg/cm2)�
250� 4”� 335�250 41/2”� 318�250 41/2”� 296�250 31/2”� 323�250 4”� 285�
Tabla 51. Resistencia de las muestras, fc = 250 kg/cm2 Cantera A, Planta (Fuente Propia)
Cantera Resistencia Diseño (kg/cm2) N° Datos Resistencia
Promedio (kg/cm2)
A 250.00 5 311.40 Tabla 52. Resistencia promedio de las muestras, fc = 250 kg/cm2
cantera A, Planta (Fuente Propia)
105
Res.�Diseño�(kg/cm2)�
Asent.�(pulg.)�
Resistencia�(kg/cm2)�
180� 4”� 205�
180� 41/2”� 188�
180� 5”� 197�
180� 41/2”� 182�
180� 41/2”� 201�Tabla 53. Resistencia de las muestras, fc = 180 kg/cm2
Cantera B, Planta (Fuente Propia)
Cantera Resistencia Diseño (kg/cm2) N° Datos Resistencia
Promedio (kg/cm2)
B 180.00 5 194.60 Tabla 54. Resistencia promedio de las muestras, fc = 180 kg/cm2
Cantera B, Planta (Fuente Propia)
Res.�Diseño�(kg/cm2)�
Asent.�(pulg.)�
Resistencia�(kg/cm2)�
250� 31/2”� 265�250 41/2”� 273�250 41/2”� 258�250 5”� 284�250 5”� 310�
Tabla 55. Resistencia de las muestras, fc = 250 kg/cm2 Cantera B, Planta (Fuente Propia)
Cantera Resistencia Diseño (kg/cm2) N° Datos Resistencia
Promedio (kg/cm2)
B 250.00 5 278.00 Tabla 56. Resistencia promedio de las muestras, fc = 250 kg/cm2
Cantera B, Planta (Fuente Propia)
106
Grafico 19. Comparacion de resistencias obtenidas, Laboratorio Vs Planta Fc=180 kg/cm2, Cantera A (Fuente Propia)
Grafico 20. Comparacion de resistencias obtenidas, Laboratorio Vs Planta Fc=250 kg/cm2, Cantera A (Fuente Propia)
107
Grafico 21. Comparacion de resistencias obtenidas, Laboratorio Vs Planta Fc=180 kg/cm2, Cantera B (Fuente Propia)
Grafico 22. Comparacion de resistencias obtenidas, Laboratorio Vs Planta Fc=250 kg/cm2, Cantera B (Fuente Propia)
108
CAPITULO VI
CONCLUSIONES
6.1. Conclusiones Generales.
En este capítulo se presentan las conclusiones de esta investigación
cuyo objetivo principal es determinar la influencia en el diseño de mezcla de
agregados de diferente procedencia en el Estado Mérida.
Sabemos que en lo posible deben emplearse agregados que cumplan
con las Normas COVENIN u otras reconocidas, del estudio a los agregados de
ambas canteras se observa una tendencia tanto en la Cantera A como en la
Cantera B de que sus agregados se acercan mucho a los límites máximos o
mínimos exigidos por norma, siendo evidencia de que contamos en el Estado
Mérida con agregados pocos controlados, existen ensayos de calidad donde se
presentan resultados similares, se pudiera mencionar que el agregado fino en
ambas canteras presenta gran cantidad de material grueso, superior al 15% de
material retenido en el tamiz #4, los valores de pesos específicos y pesos
unitarios no presentan mayor variabilidad, caso contrario a esto, y que se
presentan valores que favorecen al material de la Cantera A se demuestra con
los ensayos de Ultrafinos o Pasante 200 (3.3% en cantera A y 4.2% en
cantera B), porcentajes de absorción en material fino (0.97% en cantera A y
1.20% en cantera B) porcentaje de desgaste (27.3% en cantera A y 33.5% en
109
cantera B) a pesar de ser valores que muestran el poco control de calidad que
se emplea en las plantas de premezclado del Estado Mérida.
De lo antes mencionado, decimos que estos valores corresponden con
los resultados obtenidos en los ensayos de resistencia a compresión axial en
los que se presentan resultados más satisfactorios para la cantera A, tanto en
resistencia bajas como altas, a pesar de que estos ensayos de calidad
(Pasante 200, Porcentaje de absorción y porcentaje de desgastes) y por ende,
sus valores no estén implícitos en las formulas del diseño de mezcla que
finalmente indican las cantidades a dosificar de cada componente.
Un aspecto importante a resaltar, es el de las cantidades de agregados
a dosificar para obtener un (1) metro cubico de concreto; en muchos casos se
indica a constructores en manuales de casas fabricantes de cemento portland,
cantidades fijas de agregados en diseños de mezclas para alcanzar una
determinada resistencia. Como pudimos observar anteriormente, en canteras
de agregados tan cercanas geográficamente estos valores cambian
considerablemente debido a los diferentes tamaños de sus partículas, lo que
pudiera causar grandes trastornos en las resistencias finales a compresión en
concretos de una obra de la zona al vernos en la necesidad de utilizar los
diferentes agregados presentes en el mercado. Como ejemplo de esto: para un
concreto con resistencia fc = 180 kg/cm2 , en arena lavada, en la cantera A se
deben agregar 1417 kg y en la cantera B se deben agregar 1078 kg, en
piedra #1, cantera A agregar 472 kg y cantera B agregar 813 kg. Además de
110
esto, nos pareció importante destacar, al comparar las cantidades de agregado
a dosificar para un (1) metro cubico de concreto entre los diseños de planta y
los diseños de laboratorio, los excesos en cantidades de agregados a dosificar
por las plantas con el fin de evitarse reclamos por volúmenes en vaciados,
estos excesos de agregados pudieran estar generando gastos adicionales por
el orden de quince mil (15000) bolívares por cada dos mil metros cubico de
concreto comercializado, poniendo aun más en evidencia la carencia del
control de calidad en plantas de concretos que nos abastecen en el Estado
Mérida
En las resistencias a compresión de los cilindros obtenidas en el
laboratorio pudimos observar que no se cumple la regla teórica de que con la
cantidad de agregado impuesta por la metodología de diseño de mezcla
(a pesar de ser distinta para ambas canteras en estudio) se alcanzaría la
resistencia de diseño a la que deseábamos llegar, es evidente que en el caso
de la cantera A obtuvimos valores muy cercanos a los esperados al incluir el
factor de seguridad supuesto, pero en el caso de la cantera B, simplemente los
resultados obtenidos superaron levemente la resistencia de diseño. Una vez
más se hace necesario destacar que las formulas implícitas en los diseños de
mezclas no toman en cuenta variables que presentaron marcadas diferencias y
que indudablemente tienen participación en los valores de resistencia final a
compresión axial de las muestras.
111
Para el caso de las resistencias de muestras tomadas a pie de planta de
premezclado, el hecho de arrojar valores tan por encima de la resistencia
esperada, nos conduce a pensar que las posibles causas pudieran estar en el
exceso de agregado grueso que se está adicionando por metro cubico o la
presencia de un posible fuga de material cementante al momento de la
dosificación, muy común en plantas poco calibradas y que constantemente
presentan faltantes en sus inventarios de silos contenedores de cemento tipo
portland.
Dentro de las recomendaciones para las plantas de premezclados
presentes en el Estado Mérida y para el Ingeniero Civil que constantemente
están en interacción con un producto tan noble como lo es el concreto, se
presenta a continuación el plan de calidad implantado por las normas ISO 9000
a las empresa CEMEX VENEZUELA C.A. con el fin de obtener la certificación,
controlando de esta manera el proceso de producción de concreto que
garantice un producto que presente constantemente una excelente calidad,
(Ver anexos U).
112
REFERENCIAS
Bottaro D. (2003). Guía Practica de Ensayos de materiales de construcción.
Universidad de los Andes. Mérida. Venezuela
Covenin (255). Método de ensayo para determinar la composición granulométrica
de agregados finos y gruesos. Caracas: Comisión Venezolana de Normas
Industriales. Ministerio de Fomento.-4 p.
Covenin (268:1998). Agregado Fino. Determinación de la Densidad y la Absorción.
Caracas: Comisión Venezolana de Normas Industriales. Ministerio de
Fomento.-5 p.
Covenin (269:1998). Agregado Grueso. Determinación de la Densidad y la
Absorción. Caracas: Comisión Venezolana de Normas Industriales. Ministerio
de Fomento.-6 p.
Covenin (338-94). Método para la elaboración, curado y ensayo de probetas
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