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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y

MATEMÁTICA

CARRERA INGENIERÍA CIVIL

COMPROBACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICO -

MECÁNICAS DE UN HORMIGÓN ELABORADO CON

AGREGADOS GRUESOS DE ORIGEN TRITURADO Y

ZARANDEADO.

TRABAJO DE GRADUACIÓN, PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL

TÍTULO DE INGENIERO CIVIL

AUTORES: CHACÓN ESPÍN JONATAN ALEXANDER

TORRES OBANDO FREDDY RICARDO

TUTOR: ING. ENRÍQUEZ PINOS CARLOS GABRIEL

QUITO 09 de AGOSTO

2016

ii

DEDICATORIA

Quiero empezar agradeciendo a DIOS, como un ser supremo, ya que gracias

a él logre alcanzar una de mis metas más anheladas desde que era niño, la cual es

obtener el título de Ingeniero Civil.

Además quiero agradecer a mis padres RODRIGO y LOURDES, por estar

siempre conmigo, apoyándome en cada momento, brindándome confianza seguridad

en cada paso que voy dando, si tuviese la oportunidad de escoger a mis padres los

escogería a ustedes siempre y no los cambiaría por nada en el mundo siempre serán

el regalo más grande que me dio la vida, a mis Hermanos ROMEL, ALEX Y

VIVIANA por brindarme su amistad y compartir sus alegrías siempre.

A mi amigo IVAN por estar siempre inculcándome buenos valores,

motivándome a seguir adelante siempre y nunca volver a ver el pasado, por hacerme

notar siempre que de las cosas pequeñas que uno hace en la vida lo hacen siempre

grande y a mi compañero de este trabajo de graduación FREDDY, ya que con él fue

posible la elaboración de este trabajo, y a todos los profesores de la carrera que día a

día nos inculcaron sus conocimientos.

Jonatan Chacón

iii

DEDICATORIA

El presente trabajo de graduación dedico a DIOS Todo poderoso, porque

está en cada paso que doy, cuidándome y fortaleciéndome en el camino de la vida.

A mis padres ALFONSO TORRES y OLGA OBANDO, por su apoyo,

motivación y confianza en todo lo necesario para que este logro sea posible y de la

misma manera a RODRIGO que más que hermano ha sido un amigo y que

permanentemente fue un pilar fundamental durante mi vida universitaria, a mis

demás hermanos GUSTAVO, EDUARDO, SILVIA, CECILIA Y ANITA que

siempre han formado una parte muy importante dentro de mi vida apoyándome y

brindándome su amistad y comprensión, gracias por todo.

A mis compañeros y amigos, quienes sin esperar nada a cambio

compartieron sus conocimientos, alegrías y tristezas, a mi compañero de trabajo de

grado JONATAN que en conjunto fue posible realizar este proyecto y a todas

aquellas personas que durante todo este tiempo estuvieron apoyándome.

Freddy Torres

iv

AGRADECIMIENTO

Una país con buenos cimientos siempre será un país con grandes logros y grandes

avances, por eso un inmenso agradecimiento a nuestra querida Institución, LA

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, y a través de ella a la Facultad de

Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática, que día a día se fue convirtiendo en

nuestro segundo hogar y sus docentes en nuestros hermanos más cercanos.

Como no agradecer al Ingeniero CARLOS ENRIQUEZ, Tutor del Trabajo de

graduación, que desde temprana edad nos inculco su conocimiento, desde que era

ayudante de catedra de la materia de ensayo de materiales, mostrándonos su generosa

colaboración, en la revisión y proceso de la elaboración de este trabajo

A los Ingenieros LUIS MORALES y LUIS MAYA; Revisores del Trabajo de

Graduación, quienes amablemente accedieron formar parte de este proyecto,

realizando sus oportunas observaciones técnicas y aclaraciones como aporte del

desarrollo de este tema.

v

AUTORIZACIÓN DE LA AUTORIA INTELECTUAL

Yo, CHACÓN ESPÍN JONATAN ALEXANDER y TORRES OBANDO FREDDY

RICARDO en calidad de autores del trabajo de investigación realizado sobre

“COMPROBACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICO - MECÁNICAS DE

UN HORMIGÓN ELABORADO CON AGREGADOS GRUESOS DE

ORIGEN TRITURADO Y ZARANDEADO”, por la presente autorizamos a la

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos

que me pertenecen o de parte de los que contiene esta obra, con fines estrictamente

académicos o de investigación.

Los derechos que como autores nos corresponden, con excepción de la presente

autorización, seguirán vigentes a nuestro favor, de conformidad con lo establecido en

los artículos 5, 6, 8, 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su

Reglamento.

Quito, 04 de Agosto de 2016.

Chacón Espín Jonatan Alexander Torres Obando Freddy Ricardo

CI: 0503494718 CI: 1722350509

Telf: 0999832062 Telf: 0996952238

E-mail: [email protected] E-mail: [email protected]

vi

CERTIFICACIÓN DEL TUTOR

Yo, Carlos Gabriel Enríquez Pinos, en calidad de tutor del trabajo de titulación:

“COMPROBACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICO – MECÁNICAS DE


ORIGEN TRITURADO Y ZARANDEADO”, elaborado por los estudiantes

CHACÓN ESPÍN JONATAN ALEXANDER y TORRES OBANDO FREDDY

RICARDO, estudiantes de la Carrera de Ingenieria Civil, Facultad de Ingeniería,

Ciencias Físicas y Matemática de la Universidad Central del Ecuador, considero que

el mismo reune los requisitos y méritos necesarios en el campo metodológico y en el

campo epistemológico, para ser sometido a la evaluación por parte del jurado

examinador que se designe, por lo que lo APRUEBO, a fin de que el trabajo

desarrollado bajo la modalidad de Proyecto de Investigación sea habilitado para

continuar con el proceso de titulación determinado por la Universidad Central del

Ecuador.

En la ciudad de Quito, a los 23 días del mes de junio del año 2016

______________________________________

Ing. Carlos Gabriel Enríquez Pinos

1720594090

x

CONTENIDO

Dedicatoria …………………………………………………………............. ii

Agradecimiento ………...……………………………..……………………. iv

Autorización de la autoría intelectual ..……………………………............... v

Certificación del tutor ………………………………………………………. vi

Aprobación del tribunal …………………………………………………...... vii

Notas………………………………………………………………………… viii

Lista de Contenidos ……………………………………………………….. x

Lista de Fotos…...…………………………………………………….…… xvi

Lista de Tablas…...…………………………………………………….…. xvii

Lista de Diagrama...……………………………………………….……… xviii

Resumen......………………………………………………………………... xix

Abstract......………………………………………………………………....

xx

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

1. Introducción…………………………………………............ 1

1.1. Problematización……………………………………............ 3

1.2. Objetivos………………….....……………………………... 4

1.2.1. Objetivo General………...……………………………......... 4

1.2.2. Objetivos Específicos……………...………………….......... 4

xi

1.3. Justificación..……………………………………………….. 5

1.4. Hipótesis……………………………………………………. 5

CAPÍTULO II……………………………………………………..…… 6

2.1. Posición Geográfica y Localización……………….…......... 6

2.2. Geología de la cantera……….……………….…………….. 8

2.2.1. Geología regional……………….………………………….. 8

2.3. Aspectos mineros……….…………………………….......... 9

2.3.1. Métodos y sistemas de explotación utilizados…..……..…... 9

2.3.1.1. Accesos………………………………….………………….. 10

2.3.1.2. Destape………….………………………………………….. 10

2.3.1.3. Preparación.......…………………………………………….. 11

2.3.1.3.1 Arranque……………………………………………………. 11

2.3.1.3.2 Transporte interno…………………………………...……... 12

2.3.1.3.3 Clasificación……………………...………………………… 13

2.3.1.3.4 Comercialización…………………………………………… 15

2.3.1.4. Cierre de mina …….………………………………………. 15

2.3.2. Trituración, trozamiento y cargado ..………………………. 15

2.3.2.1. Trituración primaria ..……………………………………… 16

2.3.2.2. Trituración secundaria.…….………………………………. 17

2.3.2.3. Trituración terciaria………………………………………… 17

2.3.4. Plan de control ambiental.…………………………….......... 18

xii

2.4. Demanda actual……....…….………………………………. 20

2.4.1. Sectores favorecidos...……………………………………… 21

2.5. Estadísticas de consumo……………………………………. 21

CAPÍTULO III…………………………………………………………. 22

3. Propiedades de los materiales….………………………........ 22

3.1. Selección de los materiales a utilizar…………………......... 23

3.1.1. Selección de los agregados...……………………………….. 23

3.1.2. Selección del cemento...……………………………………. 24

3.2. Propiedades físicas y mecánicas del cemento Holcin GU…. 25

3.2.1. Ensayo de densidad del cemento utilizando el método del

frasco de LeChatellier (NTE INEN

156)…………………………………………………………. 26

3.2.2. Ensayo de consistencia normal del cemento (NTE INEN

157 y NTE INEN 155) …...…............................................... 28

3.2.3. Ensayo de tiempos de fraguado del cemento (NTE INEN

158)……................................................................................. 30

3.3. Estudio de propiedades físicas y mecánicas de los

agregados seleccionados …...……………..………………... 31

3.3.1. Ensayo abrasión de los ángeles (NTE INEN

860)...…………….……………………………………......... 31

3.3.2. Ensayo determinación de impurezas orgánicas en el

agregado fino (NTE INEN 855) …..………………………. 38

3.3.3. Ensayo de peso específico, capacidad de absorción y

contenido de humedad de agregados (NTE INEN 856 41

xiii

agregado fino, NTE INEN 857 agregado grueso) …...……..

3.3.4. Ensayo de densidad aparente suelta y compactada de los

agregados (NTE INEN 858) ….……………………………. 52

3.3.5. Ensayo de densidad aparente máxima y óptima de los

agregados (Departamento de Ensayo de Materiales UCE) ... 56

3.3.6. Estudio granulométrico de los agregados (NTE INEN 696).. 59

CAPÍTULO VI……………………………………………………….. 64

4. Diseño de mezclas de prueba ….…….………………......... 64

4.1. Métodos de diseño para mezclas ….………………………. 64

4.1.1. Método ACI ……………………………………………… 65

4.1.2. Método de densidad óptima……………………………….. 76

4.2. Diseño de mezcla de prueba de 21 MPa con ripio

TRITURADO (Método A.C.I.)……………………………. 79


TRITURADO (Método A.C.I.)…………………………….. 84


ZARANDEADO (Método A.C.I.) ..………………………. 89


ZARANDEADO (Método A.C.I.)…………………………. 94


TRITURADO (Método DENSIDAD ÓPTIMA) ..………… 99


TRITURADO (Método DENSIDAD ÓPTIMA) .………… 104

4.8. Diseño de mezcla de prueba de 21 MPa con ripio 109

xiv

ZARANDEADO (Método DENSIDAD ÓPTIMA) .……...


ZARANDEADO (Método DENSIDAD ÓPTIMA) ..……... 114

4.10. Resultados de ensayos a compresión simple de las probetas

realizadas con las mezclas de prueba a los 7 y 14 días…….. 118

CAPÍTULO V…………………………………………………………. 121

5. Dosificaciones, mezclas definitivas y probetas…………….. 121

5.1. Reajuste de los diseños de mezclas………………………… 121

5.2. Determinación del número total de probetas en la

investigación………………………………………………...

121

5.3. Mezcla definitiva para f’c=21 MPa con agregado grueso

TRITURADO, mediante método A.C.I …………………..

122


TRITURADO, mediante método A.C.I …………………..

124


ZARANDEADO, mediante método A.C.I…………………. 126


ZARANDEADO, mediante método A.C.I…………………. 129

5.7. Elaboración y toma de muestras ………………………….. 131

5.8. Almacenamiento en la cámara de humedad ……………… 132

5.9. Resultados definitivos de ensayos de compresión en

probetas de hormigón simple ………………………………

133

xv

5.10. Resumen de resultados de compresión simple y diagramas .. 137

CAPÍTULO VI………………………………………………………… 140

6. Resultados finales…………………………………………... 140

6.1. Análisis y comparación de los resultados de los hormigones

realizados con agregado triturado y zarandeado …………. 140

6.2.

Análisis y comparación de cantidad de materiales sueltos

para las mezclas de 21 MPa y 28 MPa, del material

triturado y zarandeado …………………………………….. 140

6.3 Análisis económico de materiales para las mezclas de 21

MPa y 28 MPa, del material triturado y zarandeado……….. 143

6.4. Conclusiones……………………………………………….. 147

6.5. Recomendaciones………………………………………….. 151

ANEXOS………………………………………………………………. 152

BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………….. 155

xvi

LISTA DE FOTOS

Foto N° 1.1: Ubicación de la Cantera Rooka Pelufo …………….......... 6

Foto N° 1.2: Levantamiento topógrafo cantera Rooka Pelufo………............. 7

Foto N° 1.3: Columna Estratigráfica……………………………............ 9

Foto N° 1.4: Destape capa vegetal Mina Rooka Pelufo ………….......... 10

Foto N° 1.5: Preparación Extracción y Almacenamiento Mina Rooka

Pelufo ……………………………………...……………………............ 11

Foto N° 1.6: Extracción material pétreo virgen Mina Rooka Pelufo ...... 12

Foto N° 1.7: Transporte interno Mina Rooka Pelufo ..…………............ 13

Foto N° 1.8: Clasificación Material Zarandeado Mina Rooka Pelufo .... 14

Foto N° 1.9: Clasificación Material Triturado Mina Rooka Pelufo ........ 14

Foto N° 1.10: Planta de Trituración Rooka Pelufo ….…………............ 16

Foto N° 1.11: Trituradora Primaria Rooka Pelufo ...………….............. 16

Foto N° 1.12: Trituradora Secundaria Rooka Pelufo ………….............. 17

Foto N° 2.1: Cemento HOLCIM tipo GU .…………………….............. 26

Foto N° 2.2: Frasco de LeChatellier ………….………………............... 27

Foto N° 2.3: Mezcladora y Aparato de Vicat …..……………................ 29

Foto N° 2.4: Máquina de abrasión Los Ángeles ...…………….............. 33

Foto N° 2.5: Colorímetro o escala de Gardner ..……………….............. 38

xvii

LISTA DE TABLAS

Tabla N° 1.1: Agregados pétreos finales ………………………………. 13

Tabla N° 1.2: Plan de manejo Ambiental ...……………………………. 19

Tabla N° 2.1: Clasificación de los Tipos de Cemento Existentes ..……. 24

Tabla N° 2.2: Graduaciones del Ensayo de Abrasión …………………. 32

Tabla N° 2.3: Escala de colores ….……………………………………. 39

Tabla N° 3.1: Asentamientos recomendados para varios tipos de

construcción ……………………………………………………………. 66

Tabla N° 3.2: Tamaño máximo del agregado, recomendado para varios

tipos de construcción ..…………………………………………………. 67

Tabla N° 3.3: Cantidades aproximadas de agua de mezclado que se

requiere para diferentes asentamientos y tamaños máximos de

agregado grueso .……………….……………………………………… 68

Tabla N° 3.4: Relaciones agua/cemento máximas permisibles para

hormigón en condiciones de exposición severa (si)* .…………………. 71

Tabla N° 3.5: Resistencia a la compresión del hormigón basada en la

relación agua/material cementante (*) .………………………………... 73

Tabla N° 3.6: Volumen aparente seco y compactado de granulado

grueso por unidad de volumen de hormigón (*) …..…………………... 74

Tabla N° 3.7: Relación Agua/Cemento en función de la Resistencia ..... 76

Tabla N° 3.8: Tabla para la Selección de la Ecuación Aplicable para el

Cálculo de la Cantidad de Pasta ...……………………………………... 77

Tabla N° 4.1: Cantidad de volúmenes sueltos de materiales con ripio

triturado para 21 MPa …...……………………………………………... 141

xviii


triturado para 28 MPa ….……………………………………………..... 141


zarandeado para 21MPa ...……..………………………………………. 141


zarandeado para 28MPa ……...…..……………………………………. 142

Tabla N° 4.5: Precios de materiales con ripio triturado para 21MPa ….. 144

Tabla N° 4.6: Precios de materiales con ripio triturado para 28MPa ..... 144

Tabla N° 4.7: Precios de materiales con ripio zarandeado para 21MPa.. 144

Tabla N° 4.8: Precios de materiales con ripio zarandeado para 28MPa.. 145

LISTA DE DIAGRAMAS

Diagrama N° 1.1: Material triturado vs material zarandeado 21 MPa .... 138

Diagrama N° 1.2: Material triturado vs material zarandeado 28 MPa .... 139

Diagrama N° 2.1: Diagrama comparativo de costos directos de

hormigones por 1m3 según agregado grueso y resistencia …...………... 146

xix

RESUMEN

COMPROBACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICO - MECÁNICAS DE


ORIGEN TRITURADO Y ZARANDEADO

Autor: Chacón Espín Jonatan Alexander

Torres Obando Freddy Ricardo

Tutor: Enríquez Pinos Carlos Gabriel

El presente trabajo consiste en hacer un análisis comparativo de las características

físico - mecánicas de los agregados gruesos como son: el ripio triturado y el ripio

zarandeado procedentes de la mina Rooka Pelufo. Y elaborar mezclas de

hormigón con cada uno de los agregados gruesos antes mencionados en forma

separada, considerando la misma arena para todas los casos, diseñados para las

resistencias especificadas de 21MPa y 28MPa; y determinar los costos estimados

y cantidades necesarias de los materiales para realizar 1m3 de hormigón, para las

mezclas realizadas con ripio triturado y las mezclas realizadas con ripio

zarandeado, y compararlos entre sí y determinar si es posible utilizar el ripio

zarandeado, sin ningún tipio de preparación previa, para la realización de

hormigones hasta resistencias de 28MPa.

PALABRAS CLAVES: AGREGADOS GRUESOS RIPIO/ RIPIO

TRITURADO / RIPIO ZARANDEADO / CANTERA ROOKA PELUFO /

COMPARACIÓN ECONÓMICA DISEÑO / COMPARACIÓN RESISTENCIAS

COMPRESIÓN.

xx

ABSTRACT

CHECKING THE PHYSICAL - MECHANICAL PROPERTIES OF A

CONCRETE PREPARED WITH COARSE AGGREGATE OF CRUSHED

AND TOSSED ORIGIN

Author: Jonatan Alexander Chacon Espin

Freddy Ricardo Torres Obando

Tutor: Carlos Gabriel Enriquez Pinos

The present work is a comparative analysis of the physical - mechanical

characteristics of coarse aggregates such as: crushed gravel and debris tossed from

the Rooka Pelufo mine. And prepare Concrete mixtures with each of the

aforementioned coarse aggregate separately, considering the same sand for all

cases, the specific resistors designed to 21MPa and 28MPa ; and determine the

estimated costs and required amounts of materials for 1m3 concrete elaboration,

for mixtures made with crushed gravel and mixes made with toossed gravel, and

compare between them and determine if it is possible to use the toosed gravel,

without any kind of previous preparation for performing concrete until resistors

28MPa.

KEYWORDS: COARSE AGGREGATE GRAVEL /GRAVEL CRUSHED /

GRAVEL TOOSSED / QUARRY ROOKA PELUFFO / ECONOMIC

COMPARISON DESIGN / COMPRESSION RESISTANCE COMPARISON.

I CERTIFY that the above and foregoing is a true and correct translation of the original

document in Spanish

___________________________ Alejandra Acosta Certified Translator

ID: 1719749689 (SENECYT 1005-08-879995)

1

CAPÍTULO I

1. INTRODUCCIÓN

En la ciudad de Latacunga, zona rural, existen 5 canteras que cumplen con las

normas ambientales respectivas, seguridad y permisos de minería artesanal y de

pequeña minería y al menos 10 canteras pequeñas que de acuerdo al conocimiento

popular no constan con los permisos respectivos.

En todas estas canteras se procesa y se comercializa material pétreo triturado para

la elaboración de hormigones, sin embargo existe el material conocido como

zarandeado que es muy utilizado debido principalmente a su bajo costo. La

población del sector utiliza este material zarandeado, para elaborar hormigón y

realizar las construcciones de sus viviendas, sin conocer las verdaderas

características del mismo, ya que en la mayoría no se realiza un diseño de

hormigón adecuado, en confianza de que la calidad del mismo sea igual al

material triturado.

Esta investigación experimental establecerá si dos materiales provenientes de la

misma mina, pero con un proceso de obtención diferente, influyen directamente

en la calidad del hormigón y cómo será la variación en el costo.

Para ello se utilizará materia prima de común de la cantera Rooka Pelufo ubicada

en la Parroquia Mulaló, Cantón Latacunga, Provincia de Cotopaxi:

Agregado grueso zarandeado

Agregados grueso triturado

Agregado fino

Cemento Holcim GU.

2

Se dará seguimiento y estudio de la extracción de cada uno de estos productos

desde como son procesados hasta la utilización en el hormigón. Además

obtendremos por medio de ensayos las propiedades físicas y mecánicas de los

elementos constituyentes de la mezcla de hormigón. Mediante la realización de

dos diseños de mezcla con resistencia especificada (f’c) 21 MPa y (f’c) 28 MPa

obtenidas a base de dos materiales diferentes como son ripio triturado y ripio

zarandeado, y así obtener las variantes a producirse.

Se consideró realizar dos etapas para obtener las mezclas de los hormigones con

las resistencias antes mencionados:

La primera etapa consiste en realizar cada una de las mezclas mediante los

métodos de diseño del A.C.I., y Densidad Óptima; dependiendo de los resultados

que proporcione los cilindros ensayados, se procederá a escoger el método para el

diseño definitivo de mezclas, que mejor se ajuste a las características de nuestros

materiales en función de la resistencia especificada (f’c) que necesitamos obtener.

En la segunda etapa se procede a realizar las mezclas definitivas en función del

método de diseño escogido, realizando las correcciones necesarias si así lo

requiere.

3

1.1. Problematización

La falta de conocimientos sobre las características físicas y mecánicas de los

materiales pétreos, correspondientes a las canteras explotadas artesanalmente y

que no necesariamente cuentan con todos los permisos requeridos (Permiso

Ambiental, Concesiones Mineras y Plan Emergente), conllevan a conflictos en las

construcciones y grandes responsabilidades para los constructores y fiscalizadores

de las mismas.

En la cantera Rooka Pelufo, uno de los problemas más frecuentes es la

disponibilidad de ciertos materiales para la elaboración de hormigones, por lo que

en muchas ocasiones los constructores optan por la utilización del ripio

zarandeado en lugar del ripio triturado cuando éste no cubre la demanda; otra

razón por la que se escoge el ripio zarandeado es el bajo costo en relación al

material triturado.

Debido a que el material zarandeado no tiene el mismo proceso de obtención que

el ripio triturado, existe la duda de que no se consigue obtener la resistencia

especificada (f’c) deseada ni a generar hormigones de altas resistencias.

Se conoce generalmente que las canteras aledañas trabajan con los mismos tipos

de agregados, sin embargo los resultados a obtener en esta investigación serán

exclusivamente de la mina Rooka Pelufo, y no será válida para comparación con

los materiales de las otras canteras debido a que las características cambian de un

lugar a otro.

4

1.2. Objetivos

1.2.1. Objetivo general.

Comparar las propiedades mecánicas de dos hormigones elaborados a base de dos

clases de materiales para obtener un diseño de hormigón económico pero de igual

resistencia.

1.2.2. Objetivos específicos.

Describir los procesos de extracción de los agregados.

Determinar las propiedades físicas y mecánicas de los agregados en el

laboratorio, procedentes de la mina Rooka Pelufo, que se utilizarán para esta

investigación.

Diseñar cuatro mezclas de hormigón, con resistencia especificada (f’c) de

21MPa y 28 MPa, para el ripio triturado y el ripio zarandeado.

Comparar los resultados de resistencia de los hormigones obtenidos con los

dos tipos de materiales como son: material zarandeado vs material triturado.

Determinar los costos estimados, de los materiales, por cada una de las

mezclas para un análisis comparativo entre ambas alternativas de hormigón.

5

1.3. Justificación

En el ámbito de la construcción se usan distintos tipos de agregados pétreos

provenientes de varios tipos de explotación minera, muchos de estos controlados y

normalizados, pero la mayoría no tiene ningún tipo de control ni norma por lo

cual nos crea la incertidumbre de que materiales debemos usar en la construcción,

las personas que construyen con hormigón tienden a utilizar los materiales que

aparentemente representan menor costo.

Mediante este trabajo de investigación se brindará información real de los dos

tipos de agregados (zarandeado y triturado) de la cantera Rooka Pelufo, ubicada

en la Parroquia Mulaló del cantón Latacunga, para de esta manera considerar con

real conocimiento la utilización de uno u otro material a fin de tener estructuras de

hormigón que cumplan con los requerimientos mínimos de resistencia; además de

analizar, comprobar y comparar; experimentalmente todas sus características

físicas y mecánicas de los dos tipos de materiales con la ayuda de los ensayos

correspondientes.

1.4. Hipótesis

El hormigón elaborado con material triturado es de mejor resistencia que el

hormigón elaborado con material zarandeado.

El costo de elaboración de hormigón es menor cuando es realizado con

material zarandeado.

Al elaborar hormigón con material zarandeado, se necesitará mayor cantidad

de cemento para obtener la resistencia f’c=21 MPa y f’c=28 MPa, en

comparación con el hormigón realizado con material triturado.

6

Debido a las deficientes características físico - mecánicas que tiene el material

zarandeado, no será posible obtener un hormigón con resistencia de f’c=28

MPa.

Las características del material zarandeado son de menor calidad con respecto

al material triturado.

CAPÍTULO II

2. MARCO TEÓRICO

2.1. Posición Geográfica y Localización

La mina ROOKA PELUFO se encuentra ubicada a 600m de la parroquia Mulaló,

cantón Latacunga, provincia Cotopaxi.

7

Foto N° 1.1: Ubicación de la Cantera Rooka Pelufo

Fuente: Google Earth

8

Foto N° 1.2.: Levantamiento Topográfico Cantera Rooka Pelufo

9

Fuente: GAD Latacunga

10

2.2. Geología de la cantera

El análisis de la cantera se lo ha hecho por parte de un Ingeniero Geólogo, quien a

través de su experiencia técnica y el soporte bibliográfico ha clasificado a la

geología en general y local, teniendo el siguiente detalle.

2.2.1. Geología regional

En cuanto a la geología regional se debe tomar en cuenta que el permiso de

explotación del área minera denominada Santa Mónica, se encuentra ubicada en la

parroquia de Mulaló, cantón Latacunga, Provincia de Cotopaxi; y está localizado

en un pequeño valle que forma parte del llamado Graben Interandino, que se

forma entre las dos cordilleras andinas, Occidental al Oeste y Central o Real al

Este.

La geología regional de la zona se consultó en el Mapa Geológico del Ecuador,

editado en la Dirección de Geología y Minas, escala 1:100.000, en el que se

detalla las descripciones de la formación geológica a continuación:

Volcánicos Cotopaxi1.- EL área de estudio se encuentra ubicada en la Sierra

Central, específicamente en la cordillera Occidental, en donde se pueden observar

una formación de mayor representatividad, correspondiente a la Formación

Volcánicos Cotopaxi, la que se encuentra formado de:

Facies Proximal (Qx), consiste de estrato volcanes y domos constituidos por

flujos de lava dacíticas, andesíticas y piroclastos.

Facies Distal (QD), consiste de piroclastos primarios (tetra, flujos piroclasticos,

ignimbritas) y retrobajados (cangahua).

1 Fuente: Plan de Manejo Ambiental Concesión Santa Mónica

11

Foto N° 1.3: Columna

Estratigráfica

Fuente: Plan de Manejo Ambiental concesión Santa Mónica

2.3. Aspectos mineros

12

Corresponde a los procesos establecidos para la explotación del material pétreo, el

diseño de la explotación se lo realiza con el método de explotación a cielo abierto

con avance en bancos descendentes, para lo cual será necesario la utilización de

maquinaria pesada, una excavadora para extraer y destapar el material pétreo

virgen del suelo, una volqueta para realizar el traslado del material y una

cargadora frontal.

2.3.1. Métodos y sistemas de explotación utilizados

Se tiene varias etapas mineras para la extracción del material pétreo en el que

necesariamente se aplicarán las siguientes:

Accesos

Destape

Preparación

Cierre de mina

2.3.1.1. Accesos

Para arribar a la cantera se lo puede hacer desde los dos puntos de acceso

descritos anteriormente, siendo vías de primer orden y con acceso a cualquier tipo

de transporte pesado, con dos restricciones horarias en cuanto a la circulación

establecidas en un convenio con la comunidad de Mulaló, que establece que de

6:30 a 7:30 am y de 12:10 a 13:10 no se podrá circular por el centro transporte

pesado debido al ingreso de estudiantes a la escuela y colegio Mulaló.

2.3.1.2. Destape

Consiste en retirar la capa vegetal del suelo temporalmente en lo que dura la

extracción minera, sin embargo esta capa vegetal no supera los 25 cm, por lo que

el movimiento de esta capa es mínimo, se utiliza para ello una excavadora y se va

removiendo suavemente esta capa y depositándola en una escombrera.

13

Foto N° 1.4: Destape capa vegetal Mina Rooka Pelufo

Fuente: Rooka Pelufo

2.3.1.3. Preparación

Esta preparación de los depósitos consiste básicamente en la apertura de

trincheras y al mismo tiempo la conformación de la plataforma de trabajo que

tendrá alrededor de unos 200 m2 la misma que dará facilidades y reducciones en

tiempos de trabajo.

Foto N° 1.5: Preparación Extracción y Almacenamiento Mina Rooka Pelufo

14

Fuente: Mina Rooka Pelufo

En el desarrollo de esta extracción se deben realizar las siguientes fases:

2.3.1.3.1. Arranque.- En la cantera el macizo rocoso se encuentra conformado

por andesitas, siendo esta una roca pulverulenta muy característica en este tipo de

depósitos, esto hace fácil la extracción de la misma, ya que no necesita voladura

ni la utilización de cargas de dinamita simplemente se utilizará la excavadora y se

removerá el material pétreo de la mina extrayéndolo con mucha facilidad.

Este método de extracción es muy amigable con el ambiente ya que no causa

excesivo ruido ni levantamiento de polvo a diferencia de otros métodos.

Foto N° 1.6: Extracción material pétreo virgen Mina Rooka Pelufo

15


2.3.1.3.2. Transporte interno.- El transporte interno empieza desde el momento

en que el material es removido de su lugar de origen hasta que es llevado a su

clasificación o destino, para ello se utiliza una volqueta que no deberá exceder de

los límites de velocidad establecidos por las autoridades locales como son

Teniente Político y Junta del barrio Mulaló, que fueron acordados en charlas de

socialización entre mineros y transportistas que es de 10km/h, además en este

transporte interno está considerado el material que es removido de la preparación

y destape.

16

Foto N° 1.7: Transporte interno Mina Rooka Pelufo


2.3.1.3.3. Clasificación.- Está referida a la separación en distintos productos

limitados, estos a su vez por su tamaño; para la clasificación se utilizan dos

zarandas mecánicas con motores, que van a clasificar el material por la vibración

a la que son sometidas cada una, y una zaranda estacionaria que clasificara el

material natural o zarandado por la gravedad, pendiente y rozamiento de la

zaranda con el material pétreo.

Tabla 1.1: Agregados Pétreos Finales

PRODUCTOS FINALES

MATERIAL RIPIO

(pulg)

ARENA

(pulg)

CHISPA

(pulg)

PIEDRA

(pulg)

CRIBADO 3/4"-1" 0,01"-1/4" 1/4"-3/4"

ZARANDEADO 3/8"-1" 0,01"-3/8" 8"-16"

TRITURADO 3/4"-1" 0,01"-1/4" 1/4"-3/4"

Fuente: Autores

17

Foto N° 1.8: Clasificación Material Zarandeado Mina Rooka Pelufo

Fuente: Mina Rooka Pelufo

18

Foto N° 1.9: Clasificación Material Triturado Mina Rooka Pelufo

Fuente: Autores

2.3.1.3.4. Comercialización

Al ser esta la mina más grande y completa de la Provincia de Cotopaxi, su

principal abastecimiento en material zarandeado natural es a Latacunga y Sigchos

y es ejecutado por intermediarios que vienen a ser los transportistas legalizados en

cada compañía de cada cantón, mientras que el material triturado y cribado es

enviado al sur de Quito. Las hormigoneras que usualmente utilizan estos

agregados se rigen a parámetros de calidad y un estricto control de calidad de los

materiales.

2.3.1.4. Cierre de mina

En el plan descrito y aprobado de permiso de concesiones, plan de manejo

ambiental y emergente de la mina Rooka Pelufo establece que el cierre de la mina

se lo realizará una vez culminada la etapa de minería de la cantera, esta etapa se

encuentra ligada con el manejo ambiental, ya que se deberá cubrir con el material

pétreo cultivable no removido y el removido en el destape ubicado en las

19

escombreras de toda el área minada, cumpliendo con el relleno en áreas

explotadas que no dejarán pasivos ambientales.

2.3.2. Trituración, trozamiento y cargado

El material triturado es aquel que ha sufrido una modificación a través de la planta

de trituración (Muela y Cono) desde su extracción, para que exista esta

modificación es necesario una planta de trituración que está conformada de las

siguientes partes:

Trituración Primaria

Trituración Secundaria

Trituración Terciaria

Foto N° 1.10: Planta de Trituración Rooka Pelufo

Fuente: Autores

2.3.2.1. Trituración Primaria

20

Está conformada básicamente por un alimentador, muela y una banda de

extracción.

Una volqueta o cargadora se encarga de suministrar material pétreo virgen a este

alimentador y este a su vez alimenta a la mandíbula, esta mandíbula podrá aceptar

rocas dependiendo de su tamaño, ya que tiene la función de romper las rocas por

impacto de dos muelas que tiene en su interior reduciendo el tamaño de las rocas a

10 cm.

Foto N° 1.11: Trituradora Primaria Rooka Pelufo

Fuente: Autores

2.3.2.2. Trituración Secundaria

Está conformada básicamente por un cono y una zaranda vibratoria.

El cono tiene una boca que permite el ingreso de rocas de hasta 10cm, en el

interior del cono se encuentra un manto que tiene un movimiento de oscilación a

gran velocidad, que provoca la fricción entre las rocas que ingresan entre ellas

contra el manto, rompiéndolas y haciéndolas a su vez pequeñas y con aristas,

dándoles cierta cubicidad, después salen de este cono y pasan a la zaranda

vibratoria que clasifica el material que envía este cono por medio de su vibración.

21

Foto N° 1.12: Trituradora Secundaria Rooka Pelufo

Fuente: Autores

2.3.2.3. Trituración Terciaria

Conformado por un cono de alta revolución conocido como VCI.

Existen dos tipos de trituración por medio de este cono, el primero por las altas

revoluciones y el segundo por martillos; en los dos casos se produce el

trituramiento por el friccionamiento de roca contra roca, este cono da una mejor

cubicidad que el cono descrito en la trituración secundaria, y es mayormente

empleado para la producción de material para asfaltos, ya que cumplen con las

granulometrías exactas requeridas en ese proceso.

En esta trituración terciaria el tamaño del agregado que se obtiene después de su

proceso es inferior a 1 pulgada.

22

2.3.4. Plan de control ambiental

Esta mina cuenta con el Plan de manejo Ambiental y emergente, en el cual se

detalla una guía para seguir procedimientos, medidas, acciones a fin de prevenir,

eliminar y minimizar todos los posibles impactos que se dieran en esta

explotación a cielo abierto.

Este estudio obedece a los lineamientos que los investigadores han observado,

cuyos objetivos son:

Dar las medidas de mitigación y control a los posibles impactos que se dieran

en esta explotación.

Utilizar alternativas de explotación que en lo posible no generen ningún efecto

a corto y largo plazo.

Colaborar con la población cercana prestando los servicios de la maquinaria

pesada y abastecimiento gratuito de material tratando de mejorar su nivel de

vida tanto social como económica.

Para identificar los posibles impactos causados de esta minería se ha llegado a la

conclusión, que debe ser realizada por la observación directa en la cantera.

De esta observación se tiene los siguientes impactos, causas y medidas:

23

Tab

la

N°

1.2.:

Plan

de

man

ejo

Am

bien

tal

24

Fuente: Plan de Manejo Ambiental y Emergente concesión Santa Mónica.

25

Medidas Preventivas

Se deberá tomar en cuenta las siguientes medidas preventivas por parte del

personal de la mina:

Usar equipos de seguridad.

Tener un sistema de manejo de desechos adecuado distinguidos claramente

con diferentes colores especificando su contenido.

Dar charlas a los trabajadores a cargo de una persona especializada en riesgos

y seguridad en su trabajo.

Tener una señalización entendible y muy visible capaz de que todas las

personas la puedan identificar.

Notificar si existiese un accidente, lo más pronto posible a las autoridades

designadas.

No permitir el ingreso a personas particulares sin ninguna autorización y

protección alguna o a los sitios de riesgo laboral en la mina.

Reforestar el perímetro de la zona minada y cubrir con una capa vegetal en su

totalidad el área afectada.

Prohibir el portar armamento de fuego o corto punzante.

Se debe implementar programas de desarrollo.

Humedecer los suelos finos, caminos y apilamientos.

2.4. Demanda actual

La demanda actual se ve reflejada en el tipo de obras que se están construyendo,

aledañas a la cantera.

De los datos obtenidos de los vales de compra de material realizado por los

transportistas al ingreso a la cantera y de los registros diarios de contabilidad de la

mina, se tienen los siguientes valores teniendo como salidas un 50% de material

triturado y un 50% de material natural o zarandeado.

Se estima una venta de alrededor 2000 t/mes

26

Revisando las facturas emitidas el año anterior con el actual podemos darnos

cuenta, que en el año anterior hasta el mes de Abril se tienen registros de

aproximadamente 110000 dólares americanos emitidos en ventas de material

pétreo, mientras que este año hasta el mes de abril, se encuentra un aproximado en

ventas que no supera los 30000 dólares americanos.

2.4.1. Sectores favorecidos

La cantera tiene un abastecimiento principal a toda la provincia de Cotopaxi y al

Sur de la ciudad de Quito, se nos supo manifestar que cuando existió los

asentamientos y derrumbos por sismicidad en la Mitad del Mundo en el año 2012,

se cerraron muchas minas de ese sector, ya que no constaban con los permisos

ambientales ni concesiones necesarias para su explotación y durante dos meses la

mina Rooka Pelufo abarco todo el mercado de Quito, tanto Sur, Centro y Norte.

2.5. Estadísticas de consumo

La cantera Rooka Pelufo tiene un aproximado de ventas diarias, basadas en el

registro diario de control de egresos de contabilidad de la mina, de 160 m3 de

arena zarandeada, 100 m3 de ripio zarandeado, mientras que el material triturado

tiene una salida de 32 m3, estas ventas o salidas son destinadas a la provincia de

Cotopaxi mientras que a Quito se tiene unas salidas aproximadas de 200 m3 de

ripio triturado, y 120 m3 de ripio zarandeado.

Cabe resaltar que en ciertos meses en el año, la cantera se dedica a producir

materiales para vías como son sub bases y bases, en los cuales la

comercialización y consumo de materiales como ripio y arena tanto triturados,

clasificados y zarandeados son mínimos; revisando sus registros se tiene que

cuando están trabajando en vías tienen una salida de 700 m3 diarios de bases o

sub bases.

27

CAPÍTULO III

3. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Determinar las características de los materiales con los que se trabajará es

fundamental, conocer su comportamiento y poder realizar un adecuado diseño de

hormigón para obtener un hormigón con resistencia mecánica y durabilidad

aceptable; estas características se las pueden determinar mediante ensayos de

laboratorio que tienen sus normativas correspondientes.

Los materiales tienen su aporte en la elaboración del hormigón de acuerdo a las

características que presente cada uno, desde el momento que se mezclan los

agregados para formar el hormigón hasta que el hormigón se haya endurecido.

De acuerdo a las propiedades de los materiales, que indiquen los respectivos

ensayos de laboratorio, se puede establecer las proporciones idóneas tanto del

ripio, arena, cemento y agua para realizar la mezcla de hormigón con una

determinada resistencia especificada (f’c). Y si las propiedades de los agregados

no permiten llegar a una determinada resistencia, se puede utilizar elementos

extras como aditivos para compensar la deficiencia de los materiales.

La función que tiene cada material en la mezcla del hormigón es fundamental en

su combinación, es así que: El agregado grueso le da la resistencia mecánica al

hormigón; El agregado fino tiene la función de llenar todos los espacios vacíos

que se encuentre entre el agregado grueso y a la ves darle una adecuada

trabajabilidad a la mezcla para ser manipulada cuando se encuentra en estado

fresco; Y el cemento en conjunto con el agua se encarga de unir cada una de estas

partículas recubriéndolas completamente y rellenar los vacíos que se forman entre

ellas, contribuyendo a la resistencia mecánica del hormigón después que se haya

endurecido.

Mientras mayor sea el nivel de compactación del hormigón, mejor será su

resistencia y más económica será su fabricación; por esta razón resulta importante

28

cuidar la granulometría de los áridos. También es importante que las

características mecánicas de los agregados sean adecuadas y que estén libres de

impurezas.

3.1. Selección de los materiales a utilizar

La selección de los materiales constituyentes, es el primer paso para la fabricación

de un hormigón y depende de la disponibilidad de los agregados en las minas de

la zona, hasta el gusto por usar un determinado banco de material o por una

determinada cantera. Pero cabe recalcar que la selección de un material

generalmente en nuestro medio está en función de las características propias de

los mismos y la calidad en el caso del cemento y el agua.

Éstos y algunos otros aspectos tomados en cuenta para usar los materiales y

desarrollar el proyecto se detallan a continuación.

3.1.1. Selección de los agregados

Para efecto de esta investigación se escogió arbitrariamente los agregados finos y

gruesos correspondientes a la mina Rooka Pelufo, ubicada en la ciudad de

Latacunga. Se utilizara dos tipos de agregado grueso que corresponden a la misma

mina; es así que se obtendrá diseños diferentes por el motivo de que uno de los

agregados gruesos es conocido como ripio triturado, que como se detalló en el

Capítulo 2, pasa por un determinado proceso; mientras que el segundo agregado

grueso es conocido como ripio zarandeado y que no es procesado como el primer

agregado, sino que se lo obtiene como sobrante. El agregado fino se utilizará el

mismo para ambos casos.

No se podrá utilizar las mismas dosificaciones para las mezclas de los dos tipos de

agregado grueso, ya que el comportamiento mecánico de estos materiales es

diferente a pesar de diseñarlos para obtener hormigón de resistencias iguales,

dando espacio a un análisis detallado que conlleve a experimentar de manera

específica los resultados obtenidos.

29

Los dos tipos de agregados gruesos que existen en la mina Rooka Pelufo son los

más utilizados en la localidad, sin embargo el ripio zarandeado es preferido por la

población debido a su bajo costo con respecto al ripio triturado, esto

especialmente para las construcciones pequeñas como viviendas; sin embargo no

existe un estudio detallado sobre el ripio zarandeado en cuanto a su

comportamiento mecánico y por ende a la influencia de la resistencia de los

hormigones realizados con este agregado, ya que no tiene un proceso

especializado para su obtención; sin embargo es utilizado con mucha confianza

para realizar hormigones para las construcciones en general, desconociendo el

riesgo que puede tener las estructuras al no tener un hormigón con la resistencia

necesaria.

3.1.2. Selección del cemento

El cemento a utilizarse en este proyecto de investigación es de Holcim tipo GU.

La siguiente tabla muestra la clasificación de los cementos:

Tabla N° 2.1: Clasificación de los Tipos de Cemento Existentes

TIPO DESCRIPCIÓN NORMA

INEN ASTM

PU

RO

S

I Uso común 152 C 150

II Moderada resistencia a los sulfatos, bajo calor de hidratación 152 C 150

III Alta resistencia inicial 152 C 150

IV Bajo calor de Hidratación 152 C 150

V Alta resistencia a la acción de los sulfatos 152 C 150

Los tipos IA, IIA, IIA incluyen incorporador de aire

CO

MP

UE

ST

OS

IS Portland con escoria altos hornos 490 C 595

IP Portland puzolánico 490 C 595

P

Portland puzolánico (Cuando no se requiere altas resistencias

inic.) 490 C 595

I(PM) Portland puzolánico Modificado 490 C 595

I(SM) Portland con escoria altos hornos modificado 490 C 595

S Cemento de Escoria 490 C 595

PO

R

DE

SE

MP

EÑ

O GU USO EN CONSTRUCCIÓN EN GENERAL 2380 C 1157

HE Elevada resistencia Inicial 2380 C 1157

MS Moderada resistencia a los sulfatos 2380 C 1157

HS Alta resistencia a los sulfatos 2380 C 1157

MH Moderado calor de Hidratación 2380 C 1157

LH Bajo calor de Hidratación 2380 C 1157

Si adicionalmente tiene "R", tiene baja reactividad con áridos alcali – reactivos Fuente: El Manual de Pepe Hormigón – INECYC 2007

30

Todos los cementos cuentan con la norma vigente NTE INEN 2380 equivalente a

la ASTM-C1157 (norma norteamericana) cuyo requisito prioritario es el

desempeño de los cementos hidráulicos al ser usados en hormigón;2 para nuestro

caso el cemento correspondiente en la tabla 2-1 es tipo GU (USO EN

CONSTRUCCIÓN EN GENERAL) de la clasificación por desempeño.

3.2. Propiedades físicas y mecánicas del cemento Holcim tipo GU.

Mediante los ensayos regulados por la norma NTE INEN o ASTM., se puede

determinar las propiedades físicas y mecánicas del cemento. La importancia de

este análisis radica en que nos permite verificar y conocer las posibles variaciones

que podría presentar el cemento.

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

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

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

conserva su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua. Dosificado y mezclado

apropiadamente con agua y áridos debe producir un hormigón o mortero que

conserve su trabajabilidad durante un tiempo suficiente, alcanzar unos niveles de

resistencias preestablecido y presentar una estabilidad de volumen a largo plazo.3

Las principales propiedades a analizar son:

Densidad del cemento.

Consistencia normal del cemento.

Tiempos de fraguado del cemento

2 HOLCIM, (2016). de http://www.holcim.com.ec/productos-y-servicios/portafolio-holcim/cementoholcim.html 3Instituto Español de Cemento y sus Aplicaciones, (2016). de https://www.ieca.es/gloCementos.asp?id_rep=179.

31

Foto 2.1: Cemento HOLCIM tipo GU.

Fuente: Autores

3.2.1. Ensayo de densidad del cemento utilizando el método del frasco de

LeChatellier (NTE INEN 156)

La densidad se la define como la relación entre la masa y el volumen además para

la determinación de la densidad del cemento se puede usar dos métodos diferentes

con la ayuda de frascos calibrados los cuales son Le Chatelier y Picnómetro:4

Para estos ensayos, el fluido para mezclar con el material cementante debe ser

gasolina, ya que es menos denso que el agua, para facilitar la salida de aire y

evitar la reacción química del material cementante.

El método de Le – Chatelier es un método más exacto en la determinación de la

densidad real del cemento, comparando los resultados obtenidos con el

Picnómetro.5

4 Loachamin, V (2015) Cemento. Disponiible en: http://es.scribd.com/doc/56223870/Monografias-Del-Cemento-Vinicio-Loachamin. Pág. 10-20 5 HURDATO Jessica. Determinación del módulo de rotura en vigas de hormigón, fabricado con materiales procedentes de la cantera Ramírez para f’c = 21 MPa

32

Foto 2.2: Frasco de LeChatellier.

Fuente: Tomado de la NTE INEN 156.

El frasco Le- Chatelier está normalizado con una sección transversal circular con

forma y dimensiones especiales.

1 21 de Enero del 2016

NTE INEN 156

Holcim Tipo GU

Método del Frasco Le Chatellier

1.- Masa del Frasco LeChatellier + Gasolina g

2.- Volumen Inicial. cm³

3.- Masa del Frasco LeChatellier + Gasolina + Cemento g

4.- Volumen Final. cm³

5.- Masa del Cemento g

6.- Volumen de Cemento cm³

DENSIDAD DEL CEMENTO g/cm³

2 21 de Enero del 2016

NTE INEN 156

Holcim Tipo GU

1.- Masa del Frasco LeChatellier + Gasolina g

2.- Volumen Inicial. g

3.- Masa del Frasco LeChatellier + Gasolina + Cemento g

4.- Volumen Final. cm³

5.- Masa del Cemento g

6.- Volumen de Cemento cm³

DENSIDAD DEL CEMENTO g/cm³

Realizado por:

CHACÓN ESPÍN JONATAN ALEXANDER


324,3


Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática

Carrera de Ingeniería Civil

TRABAJO DE GRADUACIÓNENSAYO DE DENSIDAD DEL CEMENTO

2,75

N° Ensayo:

Norma:

Fecha de Ensayo:

Cemento:

315,4

0,9

374,7

19,2

50,4

18,3

2,79

N° Ensayo:

Norma:

Cemento:

0,7

363,7

18,0

48,3

17,3

Fecha de Ensayo:

33

3.2.2. Ensayo de consistencia normal del cemento (NTE INEN 157 y NTE

INEN 155)

Característica que se representa como el porcentaje de agua mínimo que el

cemento necesita para que cada una de sus partículas se hidrate lo suficiente como

para alcanzar la fluidez óptima y una plasticidad ideal. En el ensayo de laboratorio

se utiliza el Aparato de Vicat, que tiene la función de proporcionarnos la

penetración lograda por una de sus agujas en cada una de las muestras utilizadas.

Consiste en un soporte con un vástago móvil que pesa 300g, uno de los extremos

tiene 10 mm de diámetro y 50 mm de longitud, el otro una aguja de 1 mm de

diámetro y 50 mm de longitud; el vástago es reversible y se ajusta a través de un

tornillo, tiene un índice ajustable que se mueve sobre una escala graduada en

milímetros, rígidamente unida al soporte. El molde en el cual se coloca la pasta

debe ser de forma tronco-cónica y su base mayor debe reposar sobre una placa de

vidrio, el molde debe ser de material no absorbente que resista física y

químicamente el ataque de la pasta de cemento.6

Por la acción del propio peso del émbolo, éste penetra en la pasta, y la

profundidad de penetración depende de la consistencia de la pasta, la misma que

no debe sobrepasar los 10 mm ± 1 mm en 30 segundos. Los valores de humedad

para la consistencia normal oscilan entre el 26 % y 33 % del peso del cemento en

estado seco, los valores pueden variar de acuerdo a las condiciones que se realice

el ensayo.7

6 Marinez, J(2010). Método de consistencia para determinar la consistencia del cemento

Disponible en:http://ingevil.blogspot.com/2008/10/mtodo-de-ensayo-para-determinar-la.html .

Pág. 4-10

7 Rodriguez, M(2011). Consistencia Normal del Cemento Dsiponible en:

http://www.academia.edu/9981969/ENSAYO_No_4_CONSISTENCIA_NORMAL_DEL_CEME

NTO

34

Foto N° 2.3.: Mezcladora y Aparato de Vicat.

Fuente: Tomado de la NTE INEN 155 y NTE INEN 157.

35

3.2.3. Ensayo de tiempos de fraguado del cemento (NTE INEN 158)

La determinación del tiempo de fraguado comprende de dos etapas: el principio

de fraguado y final de fraguado.

La primera etapa comprende al tiempo que transcurre desde que se mezcla el

cemento con el agua hasta que la pasta pierde parcialmente la plasticidad; la

1 2 de Febrero del 2016

NTE INEN 157

Holcim Tipo GU

Método de Vicat

1.- Cantidad de Cemento g

2.- Porcentaje de Agua Añadida %

3.- Cantidad de Agua en Masa g

4.- Penetración de la Aguja de Vicat mm


NTE INEN 157

Holcim Tipo GU

Método de Vicat






NTE INEN 157

Holcim Tipo GU

Método de Vicat





%

Realizado por:



Norma:

Cemento:

650,0

29,3

10,0

Porcentaje de Consistencia Normal 29,3

190,5

Cemento:

650,0

29,5

191,8

8,0

N° Ensayo: Fecha de Ensayo:

29,0

188,5

13,0

N° Ensayo: Fecha de Ensayo:

Norma:

N° Ensayo:

Norma:

Fecha de Ensayo:

Cemento:

650,0




TRABAJO DE GRADUACIÓNENSAYO DE CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO: Método de Vicat

36

segunda etapa comprende al tiempo que transcurre desde que se mezcla con el

agua hasta que la pasta adquiere una consistencia para resistir una determinada

presión. Este ensayo se realiza utilizando el aparato Vicat, se llena el molde

cónico con la pasta en consistencia normal, y en cada intervalo de tiempo

determinado, se hace caer la aguja. El principio de fraguado es el tiempo que

transcurre desde la mezcla con el agua hasta que la aguja no pase de 25mm., y el

final de fraguado es el tiempo que trascurre hasta que no deja huella.8

3.3. Estudio de propiedades físicas y mecánicas de los agregados

seleccionados

Los siguientes estudios realizados corresponden a los materiales pétreos, que han

sido transportados desde la mina Rooka Pelufo hasta las instalaciones del

Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Universidad Central del Ecuador, y que

son el producto fundamental para esta investigación, para proporcionarnos una

idea clara de la calidad y resistencia mecánica de los mismos. Cabe señalar que

8 MEJÍA Lenin.(2011) Hormigones de alta resistencia (f `c = 42 MPa) utilizando agregados del sector de Guayllabamba y cemento campeón Especial – Lafarge. Pag. 127


NTE INEN 158

Holcim Tipo GU

Método de Vicat

1.- Porcentaje de Consistencia Normal %

2.- Hora de Penetración de la Aguja de Vicat 25mm h

3.- Tiempo de Fraguado Inicial min

4.- Hora de Rigidez donde la Aguja no deja Huella h

5.- Tiempo de Fraguado Final min

Realizado por:






15H25

350

TRABAJO DE GRADUACIÓNTIEMPOS DE FRAGUADO DEL CEMENTO: Método de Vicat

N° Ensayo:

Norma:

Cemento:

29,3

10H30

55

Fecha de Ensayo:

37

estos agregados no recibieron ningún tratamiento especial como lavado y

clasificación, por lo tanto han sido manipulados en las mismas condiciones en las

que se encuentran en la mina, ya que se trata de aportar al conocimiento común de

la elaboración de hormigones sin ningún tipo de alteración de estos materiales.

Las principales propiedades a analizar son:

Abrasión.

Determinación de impurezas orgánicas.

Peso específico, capacidad de absorción y contenido de humedad.

Densidad aparente suelta y compactada.

Densidad aparente máxima y óptima.

Granulometría.

3.3.1. Ensayo abrasión de los ángeles (NTE INEN 860)

La abrasión o desgaste de los agregados gruesos es una propiedad física muy

importante para realizar un diseño de mezcla, dándonos una idea de la resistencia

mecánica del material.

Su importancia radica en que podemos conocer la posibilidad de alcanzar una

determinada resistencia para el hormigón en las estructuras y por ende su

durabilidad.

El ensayo se realiza al agregado grueso e indica el porcentaje de desgaste que este

sufrirá al provocar un roce continuo entre las partículas y las esferas de acero.

Para este ensayo de debe obtener una muestra graduada del material a ensayar, de

acuerdo al tipo de graduación que presente el ripio, se coloca un determinado

número de esferas de acero necesarias para que el material experimente el proceso

de desgaste que tiende a pulverizar la masa del ripio. La siguiente tabla indica la

clasificación del material de acuerdo a la graduación que presente.

Tabla 2.1: Graduaciones del Ensayo de Abrasión

TAMIZ CANTIDADES EN gr. PARA VARIAS

GRADUACIONES

38

Pasa: Se retiene en: A B C D

11/2” 1” 1250±25

1” 3/4” 1250±25

3/4" 1/2" 1250±10 2500±10

1/2" 3/8” 1250±10 2500±10

3/8” 1/4"

2500±10

1/4" No. 4

2500±10

No. 4 No. 8

5000±10

TOTAL 5000±10 5000±10 5000±10 5000±10 Fuente: NTE – INEN 860 y NTE – INEN 861

La graduación “A” corresponde a los agregados de tamaño máximo de 1½

pulgada, “B” cuando se cuente con agregados de tamaño máximo de 3/4 de

pulgada, “C” cuando el material tenga un tamaño máximo 3/8 de pulgada, y por

último la graduación “D” corresponde a los agregados de tamaño máximo

correspondiente al tamiz N.-4.

En función de estos criterios se preparará la muestra a ensayar con las cantidades

correspondientes, colocando el material en el interior de la máquina de los

ángeles, en conjunto con el respectivo número de esferas de acero que

colisionarán con el material, una vez listo el equipo se procede a dar inicio a las

revoluciones, en primera instancia son en total 100 revoluciones, posterior a ello

se retira el material del tambor y se tamiza para determinar el peso del material

que pasa y retiene el tamiz número 12, con respecto de esto se verifica la pérdida

a las 100 revoluciones.

Después toda la masa se vuelve a introducir dentro del tambor de la máquina de

los Ángeles para proceder a la siguiente etapa que es ensayar con 400

revoluciones más, de igual manera se retira el material y se procede a tamizar con

el mismo proceso anterior. En total sumadas a las 100 revoluciones realizadas son

500 revoluciones, que servirán para determinar el coeficiente de uniformidad y el

porcentaje de desgaste que nos indicara la calidad del material con el que estamos

tratando.9

9 BERMUDEZ Dario, CADENA Hugo. 2013. Correlación entre la resistencia al esfuerzo de

compresión y tracción del hormigón, utilizando agregados de las canteras de Pifo y San Antonio,

cemento Holcim tipo GU. Pag. 42

39

Foto N° 2.4.: Máquina de abrasión Los Ángeles

Fuente: Estudio tecnológico de los agregados 2011.

El número de esferas de acero, que se utilicen para el ensayo de abrasión, depende

de la clasificación granulométrica que tenga el material, es así que: si corresponde

a la clasificación A se deberá utilizar 12 esferas de acero, si corresponde a la

clasificación B se utilizaran 11 esferas, sí el material tiene clasificación C el

número de esferas es de 8, y finalmente para la clasificación D se utilizarán 6

esferas.

40

1

Abrasión de los Ángeles

1.- Graduación Escogida

2.- Tamices Utilizados

3.- Número de Esferas

a.- Masa Inicial de Agregado g

b.- Retenido en el Tamiz N°12 después de 100 Revoluciones g

c.- Pérdida después de 100 Revoluciones en gramos g

d.- Pérdida después de 100 Revoluciones en porcentaje

e.- Retenido en el Tamiz N°12 después de 500 Revoluciones

f.- Pérdida después de 500 Revoluciones en gramos

g.- Pérdida después de 500 Revoluciones en porcentaje

%

Realizado por:






TRABAJO DE GRADUACIÓN

ENSAYO DE ABRASIÓN

Ensayo N° : Fecha de Ensayo: 19 de Enero del 2016

Norma: NTE INEN 860

Coeficiente de Uniformidad 0,19

Porcentaje de Desgaste 31,74

31,74

Agregado:

B

3/4", 1/2", 3/8"

11

4694,00

306,00

6,12

3413,00

1587,00

5000,00

RIPIO TRITURADO - Mina Rooka Pelufo

41

2












%

Realizado por:








ENSAYO DE ABRASIÓN

325,00

Norma: NTE INEN 860

Agregado: RIPIO TRITURADO - Mina Rooka Pelufo

B

3/4", 1/2", 3/8"

11

5000,00

4675,00


6,50

3396,00

1604,00

32,08


42

3












%

Realizado por:








ENSAYO DE ABRASIÓN

Norma: NTE INEN 860

Agregado: RIPIO ZARANDEADO - Mina Rooka Pelufo

A

12

5000,00

4698,00

302,00


1½”, 1”, 3/4", 1/2", 3/8"

6,04

3383,00

1617,00

32,34


43

4












%

Realizado por:








ENSAYO DE ABRASIÓN

285,00

Norma: NTE INEN 860

Agregado: RIPIO ZARANDEADO - Mina Rooka Pelufo

A

1½”, 1”, 3/4", 1/2", 3/8"

12

5000,00

4715,00


5,70

3399,00

1601,00

32,02


44

3.3.2. Ensayo determinación de impurezas orgánicas en el agregado fino

(NTE INEN 855)

Este ensayo es conocido también como ensayo de colorimetría, y determina la

cantidad de impurezas orgánicas que puede contener el agregado fino para

calificarla como apta o no para hormigones.

La prueba consiste en introducir arena, en una botella de vidrio transparente, la

cantidad de 130 cm3, luego añadimos la solución de hidróxido de sodio en agua al

3% hasta el volumen de 200 cm3 aproximadamente, se tapa la botella y se sacude

vigorosamente para luego dejar reposar durante 24 horas.

Después de ese tiempo se observa la intensidad de coloración de la solución que

presenta y que está sobre el nivel de arena del frasco, la comparación de los

colores debe ser realizado en la escala de Gardner.

Foto 2.5.: Colorímetro o escala de Gardner.

Fuente: Norma ASTM C40.

En este ensayo, la arena dio como resultado una Figura 2.5, de tal manera

concluimos que para hormigones de baja resistencia las condiciones de la arena es

aceptable, sin embargo si fuera el caso de realizar hormigones de alta resistencia

45

es necesario un pre–tratamiento, que consiste en lavar y retirar el contenido de

impurezas orgánica antes de ser utilizada en dicho tipo de mezclas.

Este ensayo se encuentra en la norma NTE-INEN 855 (ASTM C - 40). A

continuación se presenta un cuadro con la tabla de colores:

Tabla 2.3: Escala de colores

No. COLORACIÓN DESCRIPCIÓN

1 Amarillo Claro

Arena de muy buena calidad por no

contener impurezas orgánicas, limo o

arcillas.

2 Amarillo Fuerte

Arena de poca presencia de impurezas

orgánicas, limos o arcillas. Se considera

de buena calidad.

3 Marrón Anaranjado (color

base)

Contiene impurezas orgánicas en altas

cantidades. Puede usarse en hormigones

de baja resistencia.

4 Anaranjado Rojizo

Contiene impurezas orgánicas en

concentraciones muy elevadas. Se

considera de mala calidad.

5 Anaranjado Oscuro

Arena de muy mala calidad. Existen

demasiadas impurezas orgánicas, limos

o arcilla. No se usa.

Fuente: Norma ASTM C40.

46

1

Colorimetría del agregado fino

a.- Procedencia del material

b.- Color determinado a las 24 horas

c.- Observaciones

Realizado por:



Material con poca presencia de impurezas orgánicas

ENSAYO DE COLORIMETRÍA DEL AGREGADO FINO

Norma:






NTE INEN 855

ARENA - Mina Rooka PelufoAgregado:

Rooka Pelufo

Figura 2

47

3.3.3. Ensayo de peso específico, capacidad de absorción y contenido de

humedad de agregados (NTE INEN 856 agregado fino, NTE INEN 857

agregado grueso).

Peso Específico: Es la relación entre la masa y el volumen de los agregados en el

estado saturado superficie seca (estado S.S.S.), sin incluir el volumen de los

espacios entre partículas, respecto al volumen del agregado que contiene agua en

todos sus poros.

Para determinar el estado S.S.S. de los agregados se procede de la siguiente

manera:

En el caso de la arena, se deja remojar durante 24 horas manteniéndola sumergida

durante ese tiempo, luego secamos la humedad superficial exponiéndola al sol

hasta obtener el agregado en estado S.S.S., para saber si la arena esta lista, se

procede a llenar un pequeño molde tricónico apisonándola con un taqueador, si al

retirar el molde se desmorona la superficie de la arena sin que se pierda la forma,

entonces se establece que la arena se encuentra en estado S.S.S. y procedemos a

utilizar el picnómetro para determinar el peso específico. Para el caso del

agregado grueso, se utiliza el tamiz N.-4 para separar finos y grueso, y todo el

material que quede retenido en dicho tamiz se sumerge en el agua durante 24

horas; el estado S.S.S. se obtiene secando la superficie de cada una de las

partículas del agregado con un paño, luego se procede a determinar el peso

específico en base a los principios de Arquímedes, todo esto se lo debe hacer de

forma rápida para evitar que el agua que se encuentra en los poros del material se

evapore.10

Para realizar la dosificación de las mezclas de hormigón, se procede a partir de

que los agregados se encuentren en estado S.S.S., en caso de que los materiales no

estén en este estado se realiza una corrección de humedad, todo esto antes de

mezclarlos con el cemento.

10 MEJÍA Lenin. 2013. Hormigones de alta resistencia (f `c = 42 MPa) utilizando agregados

del sector de Guayllabamba y cemento campeón Especial – Lafarge. Pag. 62

48

Capacidad de Absorción: Esta propiedad de los agregados se la obtiene después

de saturarlos en agua por 24 horas y que se encuentren en estado S.S.S., se realiza

los pesajes correspondientes para posteriormente colocarlo al horno a temperatura

de 110°C ± 5°C por 24 horas y después realizar los pesajes correspondientes, que

por diferencias de masa se logra obtener el porcentaje de absorción con relación a

la masa seca del material. Esta propiedad no cambia, se mantiene siempre y

cuando se trabaje exactamente con el mismo tipo de agregado a los cuales se

analizó. Además ésta influye en otras propiedades del agregado, como la

adherencia con el cemento, la estabilidad química, la resistencia a la abrasión y la

resistencia del hormigón al congelamiento y deshielo.

Contenido de Humedad: Es la cantidad de agua que contenga el agregado en un

determinado momento; este valor, que es expresado en porcentaje al igual que la

capacidad de absorción, puede variar dependiendo de las condiciones en las que

se encuentre el material y puede ser mayor o menor que la capacidad de

absorción. El contenido de humedad nos permite realizar las debidas correcciones

para la mezcla, ya que los agregados pueden estar en cuatros estados como son:

secado al horno, secado al aire, saturado con superficie seca y húmeda.

Secado al horno: Este estado se obtiene cuando se coloca la muestra al horno a

una temperatura de 110°C ± 5°C durante 24 horas.

Secado al aire: Este estado es cuando el agregado se encuentra seco en su

superficie, pero contiene humedad en el interior de la partícula.

Saturado con superficie seca: En este estado los poros se encuentran

completamente llenos de agua pero su superficie se encuentra seca, este estado

es ideal para realizar mezclas de hormigón.

Húmedo: Se considera con estado húmedo cuando los agregados se

encuentran con exceso de agua en su superficie.

Los agregados generalmente se los encuentra húmedos, y varían con las

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

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

ideal hacerlo en obra cuando se esté realizando mezclas de hormigón.

49

1

NTE INEN 856

ARENA - Mina Rooka Pelufo

Gravedad Específica

1.- Masa del Picnómetro + Agregado SSS g

2.- Masa del Picnómetro g

3.- Masa del Agregado SSS g

4.- Masa del Picnómetro calibrado g

5.- Masa del Picnómetro+Agregado SSS+Gasolina g

6.- Volumen de Líquido Desalojado cm³

g/cm³

Realizado por:

CHACÓN ESPÍN JONATAN ALEXANDERTORRES OBANDO FREDDY RICARDO

157,5

Peso Específico del Agregado 2,34

Agregado:

527,7

159,1

368,6

657,9

869,0

N° Ensayo: Fecha de Ensayo: 22 de Enero del 2016

Norma:




TRABAJO DE GRADUACIÓNPESO ESPECÍFICO DE LOS AGREGADOS

2

NTE INEN 856



1.- Masa del Picnómetro + Agregado SSS g

2.- Masa del Picnómetro g

3.- Masa del Agregado SSS g

4.- Masa del Picnómetro calibrado g

5.- Masa del Picnómetro+Agregado SSS+Gasolina g

6.- Volumen de Líquido Desalojado cm³

g/cm³

Realizado por:


159,2


Agregado:

533,4

159,1

374,3

657,9

873,0


Norma:





50

3

NTE INEN 856


Capacidad de Absorción

1.- Peso Agregado SSS + Recipiente g

2.- Peso Agregado Seco + Recipiente g

3.- Peso del Recipiente g

4.- Peso del Agua g

5.- Peso del Agregado Seco g

%

Realizado por:



Capacidad de Absorción 1,26

Agregado:

552,2

547,6

183,8

4,6

363,8


Norma: Día/Hora: Jueves 14h00

TRABAJO DE GRADUACIÓNCAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE LOS AGREGADOS




4

NTE INEN 856






4.- Peso del Agua g


%

Realizado por:




Agregado:

561,3

556,7

183,8

4,6

372,9







51

5

NTE INEN 856


Contenido de humedad

1.- Peso Agregado húmedo + Recipiente g



4.- Peso del Agua g


%

Realizado por:




Agregado:

1105,0

1034,0

193,0

71,0

841,0



CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS





6

NTE INEN 856






4.- Peso del Agua g


%

Realizado por:




Agregado:

1115,0

1044,0

193,0

71,0

851,0



CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS





52

7

NTE INEN 857



1.- Masa del recipiente + Agregado en Estado SSS g

2.- Masa del recipiente g

3.- Masa del Agregado en SSS g

4.- Masa de la canastilla sumergida en agua g

5.- Masa del Agregado Sumergido en Agua + Canastilla g

6.- Masa del Agregado en agua g

7.- Volumen desalojado cm³

g/cm³

Realizado por:


Agregado:

3498

3570

1920

1285



Norma:





293

3205

1650

8

NTE INEN 857










g/cm³

Realizado por:







Norma:

Agregado:

3486

293

3193

1650

3565

1915

1278


53

9

NTE INEN 857






4.- Peso del Agua g5.- Peso del Agregado Seco g

%

Realizado por:



3498,0

3411,0

293,0

87,0



Carrera de Ingeniería CivilTRABAJO DE GRADUACIÓNCAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE LOS AGREGADOS


Norma:

Agregado:

3118,0


10

NTE INEN 857







%

Realizado por:






3104,0



Norma:


Agregado:

3483,0

3397,0

293,0

86,0

54

11

NTE INEN 857






4.- Peso del Agua g


%

Realizado por:



168,0

10,0

1429,0


Norma:

Agregado:

1607,0

1597,0




TRABAJO DE GRADUACIÓNCONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS


12

NTE INEN 857






4.- Peso del Agua g


%

Realizado por:



1599,0

168,0

12,0

Fecha de Ensayo:





N° Ensayo: 22 de Enero del 2016

Norma:

Agregado:

1611,0

1431,0


55

13

NTE INEN 857

RIPIO ZARANDEADO - Mina Rooka Pelufo









g/cm³

Realizado por:







Norma:

Agregado:

3638

295

3343

1650

3629

1979

1364


14

NTE INEN 857










g/cm³

Realizado por:







Norma:

Agregado:

3646

295

3351

1650

3620

1970

1381


56

15

NTE INEN 857







%

Realizado por:







Norma:

Agregado:

3638,0

3500,0

295,0

138,03205,0


16

NTE INEN 857







%

Realizado por:







Norma:

Agregado:

3646,0

3506,0

295,0

140,03211,0


57

17

NTE INEN 857






4.- Peso del Agua g


%

Realizado por:








Norma:

Agregado:

1983,0

1918,0

192,0

65,0

1726,0


18

NTE INEN 857






4.- Peso del Agua g


%

Realizado por:








Norma:

Agregado:

1992,0

1928,0

192,0

64,0

1736,0


58

3.3.4. Ensayo de densidad aparente suelta y compactada de los agregados

(NTE INEN 858)

Densidad Aparente Suelta: Es la relación entre el peso y el volumen de los

agregados, colocándolos libremente y sin compactarlos en un recipiente con

volumen conocido.

Es importante que la densidad aparente suelta de los agregados, se determine en

estado seco o seco al aire dependiendo del grado de saturación de los poros de las

partículas, de esta forma se obtiene datos más confiables.11

Densidad Aparente Compactada: Se procede de la misma forma que el método

anterior, pero con la diferencia de que se compacta el material con la varilla

“punta de bala” de 16 mm de diámetro, se realiza 3 capas de agregado en el

interior del molde compactándolas con 25 golpes.

Esta información es importante para realizar las conversiones de peso a

volúmenes de los agregados y poder determinar las cantidades de agregado que

requiere para un determinado volumen de hormigón.

11 MEJÍA Lenin. 2013. Hormigones de alta resistencia (f `c = 42 MPa) utilizando agregados del sector de Guayllabamba y cemento campeón Especial – Lafarge. Pag. 86

59

1

NTE INEN 858

Densidad aparente suelta y compactada agregado fino

1.- Masa del recipiente vacío g

2.- Volumen del recipiente cm³

g g

g g

g g

g g

g/cm³ g/cm³

Realizado por:



Suelta Compactada

Promedio 6539 6949

Densidad aparente 1,38 1,52

Masa del ripio

6539 6936

6550 6954

6527 6957

Agregado: ARENA - Mina Rooka Pelufo

2584

2872

Suelto + Recipiente Compactado + Recipiente


Norma:




TRABAJO DE GRADUACIÓNDENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA DE LOS AGREGADOS

2

NTE INEN 858

Densidad aparente suelta y compactada agregado fino



g g

g g

g g

g g

g/cm³ g/cm³

Realizado por:



Suelta Compactada

Promedio 6570 6965


Masa del ripio

6577 6965

6559 6954

6575 6975

Agregado: ARENA - Mina Rooka Pelufo

2584

2872



Norma:





60

3

NTE INEN 858


Densidad aparente suelta y compactada agregado grueso



g g

g g

g g

g g

g/cm³ g/cm³

Realizado por:



Suelta Compactada

Promedio 26567 28400


Masa del ripio

26800 28600

26300 28400

26600 28200

Agregado:

8500

14350



Norma:





4

NTE INEN 858





g g

g g

g g

g g

g/cm³ g/cm³

Realizado por:



Suelta Compactada




Masa del ripio

26600 28700

26400 28600

26300 28400

Norma:

Agregado:

8500

14350






61

5

NTE INEN 858





g g

g g

g g

g g

g/cm³ g/cm³

Realizado por:



Suelta Compactada




Masa del ripio

28000 29500

27400 29300

27900 29600

Norma:

Agregado:

8500

14350






6

NTE INEN 858





g g

g g

g g

g g

g/cm³ g/cm³

Realizado por:



Suelta Compactada




Masa del ripio

27800 29200

27400 29300

27600 29500

Norma:

Agregado:

8500

14350






62

3.3.5. Ensayo de densidad aparente máxima y óptima de los agregados

(Departamento de Ensayo de Materiales UCE)

Densidad aparente máxima.- Es la máxima densidad que se puede lograr

obtener de la mezcla de agregado grueso y de agregado fino, de forma

compactada, determinándose así el porcentaje de cada agregado en dicha mezcla.

La importancia de obtener este resultado es que se puede combinar los agregados

en las mejores proporciones que permita el material para obtener el máximo

rendimiento de los mismos, tanto en las propiedades del hormigón freso como en

el hormigón endurecido y por ende en la economía del hormigón.

Densidad óptima.- La densidad óptima es una densidad con un porcentaje menor

que la densidad aparente máxima y se obtiene disminuyendo al porcentaje

máximo de agregado fino, y aumentando un porcentaje de agregado grueso.

Mientras mejor sea la granulometría de los agregados, mejor será el rendimiento

tanto en resistencia, trabajabilidad y en costos, ya que los materiales que no

contengan mucha variedad de tamaño en sus partículas demandan mayor cantidad

de pasta–cemento para llenar los vacíos que estos dejan ya que la pasta debe

rodear y unir a las partículas y llenar dichos vacíos, por lo que el volumen de

pasta está relacionado con la distribución de tamaños de las partículas. Si las

partículas de los agregados fuesen esferas de distinto diámetro, caso ideal, esto

demandaría una mínima cantidad de cemento a utilizarse. Los agregados fino y

grueso ocupan cerca del 60 % al 75 % del volumen del hormigón (70 % a 85 % de

la masa) e influyen fuertemente en las propiedades tanto en estado fresco como

endurecido, en las proporciones de la mezcla y en la economía del hormigón.12

12 BERMUDEZ Dario, CADENA Hugo. 2013. Correlación entre la resistencia al esfuerzo de

compresión y tracción del hormigón, utilizando agregados de las canteras de Pifo y San Antonio,

cemento Holcim tipo GU. Pag. 64

63

1

Ensayo de materiales UCE

Arena y Ripio Triturado - Mina Rooka Pelufo - Latacunga

Densidad óptima de los agregados

Resultados: g/cm³

g/cm³

%

%

Realizado por:



% óptimo de Ripio 69

Densidad Aparente Máxima 1,76

Densidad Óptima 1,73

% óptimo de Arena 31

25,00 1,7460,0 40 40,0 26,7 5,13 33,50

24,70 1,72

65,0 35 40,0 21,5 4,40 33,80 25,30 1,76

70,0 30 40,0 17,1 3,81 33,20

23,80 1,66

75,0 25 40,0 13,3 3,33 32,40 23,90 1,67

80,0 20 40,0 10,0 5,56 32,30

90,0 10 40,0 4,4 4,44 30,60 22,10 1,54

100 0 40,0 0,0 0,00

Masa de la

Mezcla (kg)

Densidad

Aparente (g/cm³)Ripio Arena Ripio Arena

Agregados:

MEZCLA (%) MASA (kg) Añadir

Arena (kg)

Masa del Recip.

+ Mezcla (kg)

DENSIDAD APARENTE MÁXIMA Y ÓPTIMA DE LOS AGREGADOS


Norma:





1,20

1,40

1,60

1,80

Den

sida

d

CURVA DE DENSIDAD APARENTE ÓPTIMA VS % DE MEZCLA

4%

1,73

Densidad máxima

Densidad óptima

1,76

100 90 80 75 70 65 60 55 50 45 Ripio0 10 20 25 30 35 40 45 50 55 Arena

% MEZCLA

64

2

Ensayo de materiales UCE

Arena y Ripio Zarandeado - Mina Rooka Pelufo - Latacunga

Densidad óptima de los agregados

Resultados: g/cm³

g/cm³

%

%

Realizado por:



% óptimo de Ripio 74

Densidad Aparente Máxima 1,71

Densidad Óptima 1,68

% óptimo de Arena 26

23,50 1,6465,0 35 40,0 21,5 4,40 32,00

24,10 1,68

70,0 30 40,0 17,1 3,81 33,00 24,50 1,71

75,0 25 40,0 13,3 3,33 32,60

1,56

80,0 20 40,0 10,0 5,56 32,20 23,70 1,65

90,0 10 40,0 4,4 4,44 30,90 22,40

Densidad

Aparente (g/cm³)Ripio Arena Ripio Arena

100 0 40,0 0,0 0,00

Norma:

Agregados:

MEZCLA (%) MASA (kg) Añadir

Arena (kg)

Masa del Recip.

+ Mezcla (kg)

Masa de la

Mezcla (kg)




TRABAJO DE GRADUACIÓNDENSIDAD APARENTE MÁXIMA Y ÓPTIMA DE LOS AGREGADOS


1,20

1,40

1,60

1,80

Den

sida

d

CURVA DE DENSIDAD APARENTE ÓPTIMA VS % DE MEZCLA

4%

1,68

Densidad máxima

Densidad óptima

1,71

100 90 80 75 70 65 60 55 50 45 Ripio0 10 20 25 30 35 40 45 50 55 Arena

% MEZCLA

65

3.3.6. Estudio granulométrico de los agregados (NTE INEN 696)

Para obtener mezclas de mejores cualidades depende en gran manera de la

distribución granulométrica de los agregados ya que si se tiene una correcta

graduación de los mismos, se puede conseguir una máxima masa unitaria de ripio

y arena, esto permite que las partículas de menor tamaño ocupen los espacios

vacíos y reduce al mínimo la porosidad, minimizando la cantidad necesaria de

cemento ya que éste es el elemento más costoso del hormigón, mejorando la

trabajabilidad de la mezcla y además mejorando su resistencia mecánica.

La granulometría es la determinación del porcentaje de los distintos tamaños de

las partículas que constituyen cada uno de los agregados, de acuerdo a los tamices

correspondientes. Determinando además el tamaño máximo y mínimo de

agregados. La importancia de este análisis radica en evitar que una mala

distribución granulométrica nos perjudique en la calidad del hormigón, por la gran

cantidad de vacíos que podríamos tener, resultando un hormigón excesivamente

caro por la gran cantidad de pasta requerida.13

Si fuera el caso necesario se optaría por adicionar un agregado de tamaño

diferente en base al análisis granulométrico.

Para realizar este ensayo se debe hacer pasar los agregados, por una serie de

tamices (Serie de Abrams) ordenados en forma descendente para que funcione

como filtro y retenga el material en cada uno de los tamaños de aberturas de

tamices.

En este estudio encontraremos la mejor opción entre el ripio triturado y ripio

zarandeado, en base a los análisis de granulometría y otros se determinarán las

diferencias en costos y calidad al utilizar ambos agregados correspondientes de la

misma mina.

13 http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/7321/Capitulo4.pdf

66

1 Fecha de Ensayo:28 de Enero del 2016

NTE INEN 696

Arena - Mina Rooka Pelufo

Granulometría del agregado fino

MASA INIC.( g ) : 500,90

RETENIDO % % LIMITES

PARCIAL ACUMULADO RETENIDO PASA ESPECIFIC.

3/8" 5,70 5,70 1,1 98,9 100

No. 4 36,10 41,80 8,3 91,7 95 - 100

No. 8 86,10 127,90 25,5 74,5 80 - 100

No. 16 51,30 179,20 35,8 64,2 50 - 85

No. 30 85,30 264,50 52,8 47,2 25 - 60

No. 50 63,30 327,80 65,4 34,6 5 - 30

No. 100 81,70 409,50 81,8 18,2 0 - 10

No. 200 47,40 456,90 91,2 8,8

BANDEJA 44,00 500,90 100,0 0,0

Modulo de Finura 2,71

Realizado por:



Norma:

Agregados:

TAMIZ




TRABAJO DE GRADUACIÓNESTUDIO GRANULOMÉTRICO DE LOS AGREGADOS

N° Ensayo:

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

3/8"No. 4No. 8No. 16No. 30No. 50No. 100

% Q

UE P

AS

A

TAMIZ

CURVA GRANULOMETRICA

% Pasa Límites Especificación

TENDENCIA AL FINO

TENDENCIA AL GRUESO

67

2 Fecha de Ensayo: 29 de Enero del 2016

NTE INEN 696

Ripio Triturado - Mina Rooka Pelufo

Granulometría del agregado grueso

MASA INIC.( g )



2" 0 0 0 100

1 1/2'' 0 0 0 100 100

1" 223 223 2 98 90-100

3/4" 4223 4446 41 59 20-55

1/2" 4996 9442 87 13 0-10

3/8" 1106 10548 97 3 0-5

No 4 188 10736 99 1

No 8 30 10766 99 1

No 16 13 10779 99 1

BANDEJA 110 10889 100 0

Modulo de Finura 7,3

Realizado por:CHACÓN ESPÍN JONATAN ALEXANDER






N° Ensayo:

Norma:

Agregados:

10889

TAMIZ

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 1/2''1"3/4"1/2"3/8"

% Q

UE P

AS

A

TAMIZ

CURVA GRANULOMÉTRICA

Series1 Series2

68

3 Fecha de Ensayo: 29 de Enero del 2016

NTE INEN 696

Ripio Zarandeado - Mina Rooka Pelufo

Granulometría del agregado grueso

MASA INIC.( g )



2" 0 0 0 100

1 1/2'' 381 381 3 97 100

1" 544 925 8 92 90-100

3/4" 1474 2399 20 80 40-85

1/2" 2833 5232 43 57 10-40

3/8" 2507 7739 63 37 0-15

No 4 3300 11039 90 10 0-5

No 8 419 11458 94 6

No 16 78 11536 94 6

BANDEJA 700 12236 100 0

M.F. 6,6

Realizado por:CHACÓN ESPÍN JONATAN ALEXANDER






N° Ensayo:

Norma:

Agregados:

12236

TAMIZ

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 1/2''1"3/4"1/2"3/8"

% Q

UE P

AS

A

TAMIZ

CURVA GRANULOMÉTRICA

Series1 Series2

69

3.4. Resumen de propiedades

%

Pulg.

g/cm³

g/cm³

%

%

%

%

g/cm³

g/cm³

g/cm³

g/cm³

g/cm³

g/cm³

%

%

g/cm³

%

min

min

Realizado por:



3,73

Coeficiente de Uniformidad 0,195 0,185

Densidad aparente compactada Arena

Contenido de humedad Arena

Densidad aparente suelta Ripio 1,26 1,34

Capacidad de absorción Arena

Contenido de humedad Ripio 0,77

6,60

2,34

1,25

8,39

29,3

Tiempo de fraguado inicial 55

Densidad aparente máxima 1,76 1,71

Tiempo de fraguado final 350

Densidad del cemento 2,77

Densidad aparente óptima 1,73 1,68

Porcentaje de Ripio 69,00 74,00

Porcentaje de Arena 31,00 26,00

ENSAYOS DEL CEMENTO HOLCIM

Consistencia normal del cemento

Densidad aparente compactada Ripio 1,39 1,46

Densidad aparente suelta Arena

1,52

1,38

Peso específico Arena

Capacidad de absorción Ripio 2,78 4,34

Colorimetría

Peso específico Ripio 2,49 2,44

Modulo de Finura de la Arena 2,71

Modulo de Finura del Ripio 7,30

Figura 2

Tamaño Nominal Máximo 1" 1 1/2"

Abrasión 31,91 32,18





RESUMEN DE PROPIEDADES

ENSAYOS DE LOS

AGREGADOS

AGREGADO

TRITURADO

AGREGADO

ZARANDEADO

70

CAPÍTULO IV

4. DISEÑO DE MEZCLAS DE PRUEBA

La dosificación de una mezcla de hormigón consiste en determinar la

combinación más económica y eficiente de los agregados según las características

de los mismos, determinando las proporciones óptimas de los materiales a fin de

elaborar una mezcla con un buen grado de trabajabilidad, que después de

endurecerse adquiera las características de resistencia y durabilidad requerida para

una determinada construcción.

Para poder encontrar las proporciones óptimas, se debe realizar la mezcla de

prueba que será calculada de acuerdo a las propiedades de los materiales y

principios básicos de diseño. De acuerdo a los resultados que presenta dicha

mezcla, se puede realizar las correcciones necesarias para preparar la mezcla

definitiva. En nuestro caso, las exigencias principales que debe tener la

dosificación son la resistencia, durabilidad y al menor costo.

En esta investigación se realizó el diseño de dos tipos de mezclas, donde la

diferencia radica en el agregado grueso, ya que la arena es la misma para ambos

casos. Todas las propiedades de los materiales necesarias para el diseño de

hormigón se establecieron en el capítulo III, con lo cual se realiza una

dosificación de hormigón que brinde resultados fiables.

4.1. Métodos de diseño para mezclas

El objetivo fundamental del diseño de mezclas es encontrar una dosificación que

utilice la menor cantidad de cemento, si se plantea un mal proporcionamiento de

los agregados puede existir consecuencias negativas como: mayor e innecesario

costo, exceso de agua de exudación, mayor cantidad de aire y por tanto mayor

volumen de vacíos que harán que el hormigón endurecido sea más vulnerable a la

humedad.

71

Se han realizado gran cantidad de trabajos relacionados con los aspectos teóricos

del diseño de mezclas, en buena parte permanece como un procedimiento

empírico. Y aunque hay muchas propiedades importantes del hormigón, la mayor

parte de procedimientos de diseño, están basados principalmente en lograr una

resistencia a compresión para una edad especificada así como una trabajabilidad

apropiada. Además es asumido que si se logran estas dos propiedades las otras

propiedades del hormigón también serán satisfactorias (excepto la resistencia al

congelamiento y deshielo u otros problemas de durabilidad tales como resistencia

al ataque químico).14

Existen varios métodos de diseños de mezclas para lograr obtener una

dosificación que cumpla con los requerimientos característicos del hormigón a

elaborar; en nuestro caso consideramos la realización del diseño de mezcla en

base a dos métodos como son:

Método ACI (American Concrete Institute)

Método de la Densidad Óptima

Consideramos las propiedades de los materiales estudiadas en el Capítulo III del

presente trabajo, agregados provienen de la mina de “Rooka Pelufo”, se utilizó el

cemento Holcim GU y agua potable, para la elaboración de las mezclas de prueba

y definitivas.

4.1.1. Método ACI15

El método A.C.I. (American Concrete Institute) (2011) propone un procedimiento

para encontrar las proporciones en que deben mezclarse los componentes para

fabricar hormigón, el cual consiste en el uso de tablas donde se han establecido las

cantidades de dichos elementos en función de las características impuestas. Las

relaciones están basadas en experiencias de laboratorio con materiales de uso

común y su aplicación solo pretende ser una primera aproximación en el cálculo

14 http://itacanet.org/esp/construccion/concreto/dise%C3%B1o%20de%20mezclas.pdf 15 Ing. CAMANIERO Raúl, Dosificación de Mezclas. Método de diseño de mezclas propuesto por el ACI (American Concrete Institute), Pág. 40-49.

72

de la dosificación para que produzca un hormigón de determinadas características.

Los modificaciones finales deben realizarse en mezclas de prueba en las que,

experimentalmente, se obtengan las cantidades finales del hormigón en las

condiciones impuestas, tanto cuando está en estado plástico como cuando está

endurecido.

Las tablas valoradas que se utilizan para el diseño son las siguientes:

Tabla 3-1: Asentamientos recomendados para varios tipos de construcción

TIPO DE CONSTRUCCIÓN ASENTAMIENTO (MM)

MÁXIMO MÍNIMO

Fundaciones, paredes, zapatas

reforzadas y muros 80 20

Zapatas simples, caissons y

muros de subestructura 80 20

Losas, vigas y paredes

reforzadas 100 20

Columnas de edificios 100 20

Pavimentos 80 20

Construcción en masa 50 20 Fuente: Ing. CAMANIERO Raúl, Dosificación de Mezclas. Pág. 41

Nota: Estos asentamientos se pueden incrementar de acuerdo al aditivo empleado,

a condición de que se mantenga constante la relación agua/cemento o agua-

material cementante, para esto hay que tomar en cuenta el agua que contenga el

aditivo. No es aplicable para hormigón autonivelante (con superfluidificantes). La

compactación o consolidación del hormigón debe realizarse mediante vibradores

de alta frecuencia.

Observaciones.- Ésta tabla recomienda los asentamientos máximos y mínimos,

medidos en el Cono de Abrams, para los tipos de estructura más comunes. Aun

cuando los asentamientos, como medida indirecta de la trabajabilidad de las

mezclas, no forma parte de los Reglamentos de Construcción, se pueden encontrar

recomendaciones para los tipos de obras más comunes en diferentes tratados sobre

este tema y en todo caso, es el calculista de la estructura quien debería imponer

esta condición, en base a su experiencia personal. A falta de esos datos, los de esta

73

tabla pueden servir como guía. Hay que recordar que se debe emplear las mezclas

más consistentes (menor asentamiento) que permitan un adecuado colado y

compactación en obra. Las mezclas muy húmedas producen segregación, falta de

homogeneidad y poca resistencia a la intemperie.

Por otro lado, las mezclas con muy poca cantidad de humedad son difíciles de

manejar, requieren un enorme trabajo para manipularlas y también pueden sufrir

segregación al faltarles adherencia con el mortero, por eso, la tabla recomienda

valores máximos y mínimos.

Tabla 3.2: Tamaño máximo del agregado, recomendado para varios tipos de

construcción

TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO (mm)

Dimensión

mínima de la

sección (A)

mm

Paredes vigas

y columnas

reforzadas

Muro sin

refuerzo

Losas

fuertemente

armadas

Losas

ligeramente

armadas

60 a 130 13 a 19 20 20 a 25 19 a 38

150 a 280 19 a 38 38 38 38 a 76

300 a 740 38 a 76 76 38 a 76 76

750 o más 38 a 76 150 38 a 76 76 a 150 Fuente: Ing. CAMANIERO Raúl, Dosificación de Mezclas. Pág. 42

El tamaño máximo de las partículas está generalmente condicionado por la

sección transversal de la estructura: un quinto de la menor dimensión de la

sección transversal; tres cuartos del espacio libre entre hierros; un tercio del

peralte de la losa o el recubrimiento de los hierros. Para resistencias a la

compresión bajas y para que la mezcla sea económica, es conveniente emplear el

tamaño más grande que nos permitan esas limitaciones y el equipo disponible en

la obra, pues a igualdad de volumen, las partículas más grandes tienen menor

superficie para ser recubierta por la pasta agua/cemento. Para resistencias medias

(entre 25 y 40 MPa) es más conveniente utilizar agregados de no más de 25 mm

de tamaño nominal, independiente de las dimensiones de la sección transversal de

la estructura.

74

Para hormigones de elevadas resistencias a la compresión (mayores a 40 MPa), la

adherencia de la pasta con los agregados adquiere enorme importancia; la

economía de la mezcla pasa a un segundo plano. En estos casos es necesario

aumentar la superficie de adherencia, especialmente de las partículas del agregado

grueso reduciendo su tamaño nominal a menos de 25 mm y sus superficies deben

ser rugosas, es decir obtenidas por trituración de las rocas.

Tabla 3.3: Cantidades aproximadas de agua de mezclado que se requiere para

diferentes asentamientos y tamaños máximos de agregado grueso

Asentamiento (mm)

Agua: litros por m³ de hormigón para los tamaños

máximos de grava indicados en mm.

10 12,5 20 25 38 50 70 150

Hormigón sin Aire Incluido

20 a 50 205 200 185 180 160 155 145 125

80 a 100 225 215 200 195 175 170 160 140

150 a 180 240 230 210 205 185 180 170 …

Cantidad aproximada de

aire atrapado, (%) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,3 0,2

Hormigón con Aire Incluido

20 a 50 180 175 165 160 145 140 135 120

80 a 100 200 190 180 175 160 155 150 135

150 a 180 215 205 190 185 170 165 160 …

Contenido de aire total promedio recomendado para el nivel de exposición

(%)

Benigno 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0

Moderado 6,0 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5 3,0

Riguroso 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 Fuente: Ing. CAMANIERO Raúl, Dosificación de Mezclas. Pág. 43

Las cantidades de agua de mezclado dadas para hormigón con aire incluido

están basadas en requisitos de contenido de aire total típicos como se muestran

para "exposición moderada" en la tabla de arriba. Estas cantidades de agua de

mezclado deben usarse para calcular los contenidos de cemento para mezclas

de prueba que se encuentre a temperaturas de 20 hasta 25 °C. Son las máximas

para agregados angulares razonablemente bien formados graduados dentro de

los límites de especificaciones aceptadas. El agregado grueso redondeado

generalmente requerirá 18 kg. menos de agua para hormigón sin inclusión de

75

aire y 15 kg. menos para hormigón con inclusión de aire. Los aditivos

empleados como reductores de agua, ASTM C 494, también pueden reducir el

agua de mezclado en 5 % o más. El volumen de los aditivos líquidos es

incluido como parte del volumen total del agua de mezclado.

Los valores de asentamiento para hormigón que contiene agregados mayores a

40 mm, están basados en ensayos de asentamiento realizados después de

retirar las partículas mayores a 40 mm por tamizado húmedo.

Estas cantidades de agua de mezclado deben usarse para calcular los factores

cemento para mezclas de prueba cuando se usan normalmente tamaños

máximos de agregado de 75 mm o 150 mm. Son promedios para agregados

gruesos bien formados, bien graduados desde los gruesos hasta los finos.

Recomendaciones adicionales para contenido de aire y tolerancias necesarias

en el contenido de aire para control en el campo están dadas en un número de

documentos, incluyendo ACI 201, 345, 318, 301 y 302. El ASTM C94 para

hormigón premezclado también da límites de contenido de aire. Los requisitos

que se dan en otros documentos pueden no siempre estar de acuerdo, de

manera que, al dosificar hormigón deben tomarse consideraciones para

seleccionar un contenido de aire que cumpla con las necesidades de la obra y

también cumpla las especificaciones aplicables.

Para hormigón que contenga agregados grandes que serán tamizados en

húmedo sobre el tamiz de 40 mm. antes de ensayarlo para contenido de aire, el

contenido de aire esperado en el material más pequeño que 40 mm. deberá ser

el tabulado en la columna de 40 mm. Sin embargo los cálculos de las

proporciones iníciales deberán incluir el contenido de aire como un porcentaje

del total.

Al usar granulados grandes en hormigón con bajo factor cemento, la inclusión

de aire no requiere ser perjudicial para la resistencia. En la mayoría de los

casos los requerimientos de agua se reducen suficientemente para mejorar la

relación agua/cemento y así compensar el efecto de reducción de resistencia

76

del hormigón con aire incorporado. Generalmente entonces para estos tamaños

nominales grandes de agregado, los contenidos de aire recomendados para

exposiciones extremas deberán ser considerados aun cuando pueda haber muy

poca o ninguna exposición a humedecimiento y congelación.

Estos valores están basados en el criterio de que el nueve por ciento de aire se

necesita en la fase de mortero del hormigón. Si el volumen de mortero fuera

sustancialmente diferente del determinado en esta práctica recomendada,

podría ser deseable calcular el contenido de aire necesario tomando el nueve

por ciento del volumen de mortero real.

Observaciones.- La cantidad de agua por metro cúbico de hormigón para

producir una mezcla de la consistencia deseada, depende de varios factores: el

tamaño máximo de las partículas, su forma y textura, graduación de los dos

agregados, de la cantidad de cemento y del aire atrapado accidentalmente o

incluido a propósito.

Las cantidades de agua indicadas en esta tabla, son suficientemente aproximadas

para agregados bien graduados y de formas angulares prismáticas (piedra

triturada) y cuando se emplea arena natural de partículas redondeadas. Si no se

obtiene el asentamiento deseado y se requiere más agua, significa que los

agregados tienen una forma y/o graduación desfavorable: formas alargadas o

lajosas, superficies muy rugosas y porosas y curva granulométrica que tienda al

límite de los finos. En estos casos, se debe añadir pasta agua/cemento en la

proporción indicada por la relación agua/cemento, de manera de mantenerla

constante.

El autor recomienda que se siga el procedimiento arriba indicado, aun cuando en

ensayos de laboratorio se obtengan resistencias sobre las especificadas, para

asegurarnos contra la falta de uniformidad de los materiales en la obra y otros

factores imprevistos, es decir, en ningún caso se debe añadir solamente agua a la

mezcla.

77

Si se emplean cantos rodados, las partículas redondeadas y lisas requieren menos

agua que la indicada en la tabla. En estos casos se aconseja no disminuir la

cantidad de cemento, para compensar la menor superficie de adherencia de la

pasta con el agregado y otros factores negativos. Por ejemplo, si se tiene un canto

rodado ("grava") y un agregado angular prismático ("ripio"), ambos similarmente

graduados y de buena calidad, generalmente producirán hormigones de

aproximadamente la misma resistencia a la compresión para el mismo factor

cemento y el mismo asentamiento, a pesar de tener diferente cantidad de agua por

metro cúbico, lo que implica diferente relación agua/cemento (menor para el

hormigón con grava).

Tabla 3.4: Relaciones agua/cemento máximas permisibles para hormigón en

condiciones de exposición severa (si)*

Tipo de estructura

Estructura continua o

frecuentemente húmeda y

expuesta a congelación y

deshielo**

Estructura puesta a agua

de más o sulfatos

Secciones delgadas

(pasamanos, umbrales,

losetas, obras

ornamentales) y

secciones con menos de 5

mm de recubrimiento del

acero

0,45 0,40***

Todas las estructuras 0,50 0,45*** Fuente: Ing. CAMANIERO Raúl, Dosificación de Mezclas. Pág. 45

* Basada en ACI 201.2R.

** El hormigón también debe tener aire incorporado.

*** Si se emplea un cemento resistente a los sulfatos (Tipo II o Tipo V de ASTM

C 150) la relación agua/cemento permisible puede ser incrementada en 0,05.

Nota del Autor: Si se emplean cementos compuestos como el portland

puzolánico tipo IP (ASTM C 595, INEN 490), la relación agua/cemento debe

seleccionarse en base a las exigencias de resistencia a la compresión y

78

trabajabilidad, para cualquier tipo de obra, si las condiciones de exposición

ambiental no son muy severas, pues estos cementos, por las adiciones minerales

activas, contrarrestan los ataques químicos como la acción de los sulfatos y la

reactividad álcali-sílice moderadas.

Observaciones.- La relación agua/cemento debe seleccionarse de acuerdo a las

exigencias de resistencia a la compresión promedio requerida (f'cr) y de las

condiciones de exposición ambiental. La calidad del hormigón de una estructura

depende, no solamente de su resistencia a los esfuerzos de compresión y corte,

sino también de su "durabilidad" o resistencia a la acción de agentes atmosféricos

y otros agentes agresivos.

Para cuidar la resistencia a los agentes atmosféricos u otras solicitaciones,

frecuentemente se incluye entre las condiciones de diseño, un "factor cemento"

mínimo, es decir una cantidad mínima de cemento por cada metro cúbico de

hormigón. Sabemos que la resistencia y durabilidad de un hormigón dependen de

muchos factores, incluyéndose entre ellos la forma de mezclar, colocar en obra,

compactación, temperatura y tiempo de curado, calidad de los ingredientes, etc. Si

todas estas variables están adecuadamente controladas, las características de

resistencia y durabilidad dependen, casi exclusivamente, de la calidad de la pasta

agua/cemento.

La Tabla No 3-4 nos indica cuales deben ser las relaciones agua/cemento

máximas permisibles para diferentes condiciones de exposición y tipos de obras.

En muchos casos, esta exigencia prevalecerá sobre la de la resistencia a la

compresión.

Cuando el hormigón vaya a estar expuesto a la acción de aguas saladas o

sulfatadas, o suelos con sulfatos, se recomienda emplear cementos resistentes a

los sulfatos como el tipo V o por lo menos el tipo II. Pero, si no hay esta

posibilidad, la adición de aire y/o una relación agua/cemento baja utilizando el

cemento tipo I o tipo IP, puede producir un hormigón que soporte esas

condiciones.

79

Tabla 3.5: Resistencia a la compresión del hormigón basada en la relación

agua/material cementante (*)

Resistencia a la compresión

a los 28 días - MPa

Relación agua/material cementante en masa

Hormigón sin aire

incluido

Hormigón con aire

incluido

45 0,43 …

40 0,46 …

35 0,50 0,35

30 0,54 0,43

25 0,58 0,48

22 0,60 0,53

Fuente: Ing. CAMANIERO Raúl, Dosificación de Mezclas. Pág. 46

Éstas son resistencias promedio para hormigones que contengan no más que los

porcentajes de aire atrapado o aire total incluido indicados en la Tabla No 3-3.

Para una relación Agua/Cemento constante, la resistencia del hormigón disminuye

cuando el contenido de aire aumenta. Para contenidos de aire mayores que los de

la Tabla No 3-3 las resistencias serán proporcionalmente menores que las

indicadas en esta tabla.

Las resistencias están basadas en ensayos de compresión de probetas cilíndricas

de 150 x 300 mm (6 x 12 pulgadas), curadas húmedas bajo condiciones estándar

durante 28 días (A.S.T.M. C 31, C 39, C 192) y tamaños máximos del granulado

de 20 a 38 mm.

Si se impone un factor de cemento mínimo y este es mayor que el obtenido según

el procedimiento indicado más arriba, se debe calcular la relación A/C con el

factor impuesto y encontrar en la Tabla No 3-5 la resistencia que se espera

obtener.

80

La selección de las proporciones debe basarse en cualquiera de las condiciones

impuestas: condiciones de exposición ambiental, resistencia a la compresión o

factor cemento; la que requiera la menor relación A/C.

El laboratorio de Ensayo de Materiales de la Universidad Central del Ecuador

pone a consideración la siguiente tabla, la cuál puede ser una guía para el

diseñador de mezclas.

Los valores expuestos son de Resistencia a la Compresión a los 28 días que se

puede obtener en función de la relación agua/cemento del hormigón con y sin

incorporadores de aire. Los datos presentados requieren de verificación la cual

debe realizarse en mezclas de prueba.

Tabla 3.6: Volumen aparente seco y compactado de granulado grueso por unidad

de volumen de hormigón (*).

Volumen Aparente de la Grava Seca y

Compactada para diferentes Módulos de

Finura de la Arena (m³)

Tamaño máximo de la

grava (mm) 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0

10,0 0,50 0,49 0,48 0,47 0,46 0,45 0,44

12,5 0,59 0,58 0,57 0,56 0,55 0,54 0,53

20,0 0,66 0,65 0,64 0,63 0,62 0,61 0,60

25,0 0,71 0,70 0,69 0,68 0,67 0,66 0,65

38,0 0,76 0,75 0,74 0,73 0,72 0,71 0,70

50,0 0,78 0,77 0,6 0,75 0,74 0,73 0,72

70,0 0,81 0,80 0,79 0,78 0,77 0,76 0,75

150,0 0,87 0,86 0,85 0,84 0,83 0,82 0,81 Fuente: Ing. CAMANIERO Raúl, Dosificación de Mezclas. Pág. 48

Las cantidades representan el volumen aparente, compactado del agregado grueso

seco al aire ambiente que se obtiene de acuerdo al método de ensayo A.S.T.M. C

29. Estos valores se han obtenido de relaciones empíricas para producir

hormigones con una trabajabilidad adecuada para construcciones reforzadas

comunes. Para mezclas que requieran menos plasticidad como la empleada en la

construcción de pavimentos, los volúmenes de agregado grueso se pueden

81

incrementar en alrededor de un 10%. Para hormigón transportado por bombas, en

donde se requiere mayor manejabilidad, los valores se deben reducir en un

porcentaje que depende del equipo empleado.

Observaciones.- La mínima cantidad de agua de mezclado y la máxima

resistencia se obtienen, para determinados granulados, cuando se emplea la mayor

cantidad de grava (para resistencias medias), siempre que la mezcla tenga una

buena trabajabilidad y las condiciones de colocación en obra sean adecuadas. Esta

cantidad se puede determinar, con más eficacia, analizando los materiales en el

laboratorio con sólo un ajuste final en el campo.

Para obras de importancia secundaria y en ausencia de datos de laboratorio, se

puede estimar, con un buen grado de aproximación, las proporciones óptimas para

agregados graduados dentro de los límites de las especificaciones, tomando las

relaciones empíricas de la Tabla No 3-6.

Se puede esperar que, con granulados de tamaño, forma y granulometría

semejantes, se obtengan mezclas de trabajabilidad parecida, si se utiliza el mismo

volumen aparente de grava compactada por unidad de volumen de hormigón.

En el caso de granulados diferentes, especialmente de aquellos que tienen formas

de partículas diferentes, la utilización de un mismo volumen de grava da lugar a

diferentes contenidos de vacíos. Por ejemplo, los granulados angulares (piedra

triturada) tienen un contenido de vacíos mayor y por tanto requieren mayor

cantidad de mortero que los granulados redondeados (cantos rodados).

En este procedimiento de diseño no se refleja la variación de la graduación que

tienen los diferentes tamaños nominales de agregados (tamaños máximos),

excepto por el diferente contenido de vacíos. Sin embargo para gravas cuya

granulometría está dentro de los límites de la especificación, esta omisión es

probablemente de escasa importancia práctica.

Hay que notar que la cantidad de grava es también función del tamaño de las

partículas de la arena (reflejado en el módulo de finura). Mientras más gruesa es

82

la arena, menor cantidad de grava se requiere. La relación es además lineal y en

caso necesario se pueden interpolar los valores.

4.1.2. Método de densidad óptima16

Este método se fundamenta en la consideración general de crear una roca

artificial, mediante el relleno de espacios vacíos que simultáneamente dejan los

agregados, para ser llenados con pasta de cemento y agua, bajo las siguientes

consideraciones.

Un volumen aparente de agregado grueso que contiene un cierto porcentaje de

vacíos entre partículas, que debe ser llenado por agregado fino.

Una mezcla de agregado fino y grueso, correspondiente a su densidad óptima,

deja un porcentaje de vacíos que deben ser llenados por la pasta de cemento y

agua. Pero esta pasta no solo debe ocupar los vacíos que deja la mezcla de

agregados, sino que debe recubrir todas y cada una de las partículas,

constituyendo el enlace o nexo de unión entre partículas. Se seguirá el

siguiente procedimiento:

1. Seleccionar la relación agua/cemento (W/C), del siguiente cuadro:

Tabla 3.7: Relación Agua/Cemento en función de la Resistencia

RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL

HORMIGON

BASADA EN LA RELACION AGUA / CEMENTO

Resistencia a la compresión

a los 28 días en MPa

RELACIÓN AGUA

CEMENTO

45 0,37

42 0,40

40 0,42

35 0,46

32 0,50

30 0,51

28 0,52

25 0,55

16 Método de diseño de mezclas desarrollado por el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Universidad Central del Ecuador, tomado del Seminario de Graduación “Investigación sobre el Módulo de Elasticidad del Hormigón”, Ing. Marco Garzón C., Pág 46-47.

83

24 0,56

21 0,58

18 0,60 Fuente: Módulo de elasticidad del hormigón Ing. Marco Garzón C. Año 2010

2. Calcúlese la densidad real de la mezcla de agregados grueso y fino y el

porcentaje óptimo de vacíos, mediante las siguientes ecuaciones:

ECUACION 4-1: Densidad real de la mezcla agregado grueso y fino

DRM = DAsss * %AA

+ DRsss * %RA

100 100

ECUACION 4-2: Porcentaje óptimo de vacío

%OV = (DRM - DOM)

* 100 DRM

La justificación matemática de estas ecuaciones se hace evidente, partiendo de los

volúmenes reales y aparentes de los agregados.

3. El porcentaje óptimo de vacíos será llenado con pasta de cemento y agua,

añadiéndose algo más de pasta para recubrir todas las partículas de los

agregados (2%) y para darle al hormigón mejor trabajabilidad y plasticidad,

seleccionándose de acuerdo a la siguiente tabla:

Tabla 3.8: Tabla para la Selección de la Ecuación Aplicable para el Cálculo de la

Cantidad de Pasta

Asentamiento Ecuación para Determinar

(cm) la Cantidad de Pasta (CP)

0 a 3 %OV + 0,03(%OV)

3,5 a 6 %OV + 0,06(%OV)

84

6,5 a 9 %OV + 0,09(%OV)

9,5 a 12 %OV + 0,12(%OV)

12,5 a 15 %OV + 0,14(%OV) Fuente: Método de la Densidad Óptima – Biblioteca Laboratorio de Ensayo de Materiales.

4. Calcúlese la cantidad de materiales para un metro cúbico de hormigón,

mediante la aplicación de las siguientes ecuaciones, que también son

evidentes:

ECUACION 4-3: Cantidad de pasta expresada en porcentaje

C = 10*CP

(W/C) + (1/DRC)

Como la cantidad de pasta se expresa en porcentaje, para obtener la cantidad por

metro cúbico, simplemente multiplicamos por 10.

La cantidad de cada uno de los agregados se calculará mediante las siguientes

ecuaciones, que también son evidentes.

ECUACION 4-4: Cantidad de arena

A = (1 - CP) * DAsss * %AA

100

ECUACIÓN 4-5: Cantidad de ripio

R = (1 - CP) * DRsss * %RA

100

Finalmente conociendo la capacidad de absorción y el contenido de humedad de

los agregados, se efectuará la corrección respectiva a la dosificación y se realizará

una mezcla experimental en la cual se efectuarán las modificaciones necesarias

para obtener el hormigón deseado.

85

4.2. Diseño de mezcla de prueba de 21 MPa con ripio TRITURADO (Método

A.C.I.)

Datos de los resultados de los ensayos en los agregados:

Resistencia a la compresión: f´c = 21 MPa

Condiciones de Exposición Ambiental: Normales

Tamaño Nominal Máximo (T.N.M): 1” (25,4 mm)

Cuadro de resumen de los ensayos realizados en los agregados a utilizarse

DESCRIPCIÓN ARENA RIPIO UNIDAD

Dsss 2,34 2,49 g/cm3

% Absorción 1,25 2,78 %

Dap Compactada 1,52 1,39 g/cm3

Dap Suelta 1,38 1,26 g/cm3

Módulo de Finura 2,71 7,30

% Húmedad 8,39 0,77 %

Densidad del cemento: 2,77 kg/dcm3

Asentamiento: Se escoge de la Tabla N° 3-1

Asentamiento = 80 mm

Cantidad de agua y aire incluido por m3 de hormigón:

86

Agua = 195 lt / m3hormigon

Aire Incluido = 1,5% / m3hormigon

Obtenidos de la Tabla N°3-3 con un asentamiento de 8cm, T.M.N del ripio de 25

mm y hormigón sin inclusión de aire (condiciones ambientales normales).

Relación Agua Cemento: La relación agua/cemento se escogió de acuerdo a las

mismas condiciones del método de densidad óptima (Tabla 3-7) por ser datos

actualizados.

A/C = 0,58

Volumen de ripio por m3 de hormigón:

DATOS:

M.F = 2,71 (arena)

T.N.M = 25,4 mm

Módulo De Finura Y Grava de acuerdo a la tabla 3-6

M.F Volumen aparente

de Grava m3

2,70 0,68

2,80 0,67

Interpolamos los valores para obtener el volumen de acuerdo a nuestro módulo de

finura.

Ripio = 0,679 m3/ m3hormigon

Volúmenes reales para 1m3

Factor cemento: A/C = 0,58

Agua = 195 lt

87

Cemento = agua/(a/c) V. cemento = masa / densidad

Cemento = 195 / 0,58 V. cemento = 336,21 / 2,77

Cemento = 336,21 kg V. cemento = 121,38 dcm3

Masa del ripio:

V. ripio = 679 dm3

δap. Compactado = 1,39 kg/dm3

Masa (ripio) = V. (ripio) x δapcompactada (ripio) V. ripio sss = masa / Dsss

Masa (ripio) = 679 x 1,39 V. ripio sss = 943,81 / 2,49

Masa (ripio)= 943,81 kg V. ripio sss = 379,04 dm3

Masa de la arena:

Masa (arena) = V. (arena) x Dsss (arena)

V. arena = 1000 – Σ (volumen de sólidos)

Σ (volumen de sólidos) = agua + cemento + ripio+ 1,5% aire

Σ (volumen de sólidos) = 195 + 121,38 + 379,04 + 15

Σ (volumen de sólidos) = 710,42 dcm3

V. arena = 289,58 dcm3

Dsss arena = 2,34g/cm3

Masa (arena) = 289,58 x 2,34

Masa (arena) = 677,62 kg

Dosificación

88

MATERIAL MASA (kg) VOLUMEN

(dcm3) DOSIFICACIÓN

AGUA 195,00 195,00 0,58

CEMENTO 336,21 121,38 1,00

ARENA 677,62 289,58 2,02

RIPIO 943,81 379,04 2,81

AIRE ---- 15,00

Se considera un total de 90 kg de mezcla para 6 moldes cilíndricos, en base a este

dato se calcula las cantidades de materiales necesarios para realizar la mezcla de

prueba:

H = 30cm (altura)

D = 15cm (diámetro)

Cantidades para 90 kg de mezcla

MATERIAL DOSIFICACIÓN CANTIDAD (kg)

AGUA 0,58 8,14

CEMENTO 1,00 14,04

ARENA 2,02 28,36

RIPIO 2,81 39,45

Reajuste de parámetros corrección por humedad

Agregado fino

𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 (𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎)𝑥100 + % 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑

100 + %𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛

𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 = 30,36 𝑘𝑔

𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 (𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎)𝑥% 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎) − %𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 (𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎)

100 + %𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 (𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎)

𝐴𝑔𝑢𝑎 = 2,14 𝑘𝑔

Agregado grueso

89

𝑅𝑖𝑝𝑖𝑜 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 (𝑅𝑖𝑝𝑖𝑜)𝑥100 + % 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑


𝑅𝑖𝑝𝑖𝑜 = 38,68 𝑘𝑔

𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 (𝑅𝑖𝑝𝑖𝑜)𝑥% 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑅𝑖𝑝𝑖𝑜) − %𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 (𝑅𝑖𝑝𝑖𝑜)

100 + %𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 (𝑅𝑖𝑝𝑖𝑜)

𝐴𝑔𝑢𝑎 = −0,76 𝑘𝑔

Agua de amasado a colocar

𝐴𝑔𝑢𝑎 (𝑎𝑚𝑎𝑠𝑎𝑑𝑜) = 6,76 𝑘𝑔

Corrección por humedad para 90 kg de mezcla

MATERIAL DOSIFICACIÓN CANTIDAD

(kg)

AGUA 0,58 6,76

CEMENTO 1,00 14,04

ARENA 2,02 30,36

RIPIO 2,81 38,68

Con estos datos se realizó la mezcla de prueba y se realizaron correcciones de

humedad para corregir el asentamiento.

MATERIAL DOSIFICACIÓN CANT

(kg)

CANTIDAD

AGREGADA

(kg)

TOTAL

(kg)

DOSIFICACIÓN

FINAL

AGUA 0,58 8,14 0,58 8,72 0,58

CEMENTO 1,00 14,04 1 15,04 1,00

ARENA 2,02 28,36 28,36 1,89

RIPIO 2,81 39,45 39,45 2,62

Asentamiento Obtenido: 9,0 cm

90


A.C.I.)







Dsss 2,34 2,49 g/cm3

% Absorción 1,25 2,78 %




% Húmedad 8,39 0,77 %







91

Obtenidos de la Tabla N°3-3 con un asentamiento de 8cm, T.M.N del ripio de 25

mm y hormigón sin inclusión de aire (condiciones ambientales normales).



actualizados.

A/C = 0,52


DATOS:

M.F = 2,71 (arena)

T.N.M = 25,4 mm



de Grava m3

2,70 0,68

2,80 0,67


finura.




Agua = 195 lt



Cemento = 375,00 kg V. cemento = 135,38 dm3

92

Masa del ripio:

V. ripio = 679 dm3





Masa de la arena:








Masa (arena) = 275,58 x 2,34


Dosificación



AGUA 195,00 195,00 0,52

CEMENTO 375,00 135,38 1,00

ARENA 644,86 275,58 1,72

93

RIPIO 943,81 379,04 2,52

AIRE ---- 15,00



prueba:

H = 30cm (altura)




(kg)

AGUA 0,52 8,13

CEMENTO 1,00 15,63

ARENA 1,72 26,88

RIPIO 2,52 39,39


Agregado fino







Agregado grueso



94









(kg)

AGUA 0,52 6,86

CEMENTO 1,00 15,63

ARENA 1,72 28,78

RIPIO 2,52 38,62



MATERIAL DOSIFICACIÓ

N

CANTIDAD

(kg)

CANTIDAD

AGREGADA

(kg)

TOTAL

(kg)

DOSIFICACIÓ

N FINAL

AGUA 0,52 8,13 0,52 8,65 0,52

CEMENTO 1,00 15,63 1 16,63 1,00

ARENA 1,72 26,88 26,88 1,62

RIPIO 2,52 39,39 39,39 2,37


95

4.4. Diseño de mezcla de prueba de 21 MPa con ripio ZARANDEADO

(Método A.C.I.)




Tamaño Nominal Máximo (T.N.M): 1 1/2” (38,10 mm)



Dsss 2,34 2,44 g/cm3

% Absorción 1,26 4,34 %




% Húmedad 8,37 3,73 %







Obtenidos de la Tabla N°3-3 con un asentamiento de 8cm, T.M.N del ripio de

38,1 mm y hormigón sin inclusión de aire (condiciones ambientales normales).

96



actualizados.

A/C = 0,58


DATOS:

M.F = 2,71 (arena)

T.N.M = 38,1 mm



de Grava m3

2,70 0,73

2,80 0,72


finura.




Agua = 175 lt




97

Masa del ripio:

V. ripio = 729 dm3





Masa de la arena:








Masa (arena) = 269,87 x 2,34


Dosificación

MATERIAL MASA (kg) VOLUMEN (dcm3) DOSIFICACIÓN

AGUA 175,00 175,00 0,58

CEMENTO 301,72 108,92 1,00

ARENA 631,52 269,88 2,09

RIPIO 1064,34 436,20 3,53

AIRE ---- 10,00

98



prueba:

H = 30cm (altura)




(kg)

AGUA 0,58 7,25

CEMENTO 1,00 12,50

ARENA 2,09 26,13

RIPIO 3,53 44,12


Agregado fino







Agregado grueso






99






(kg)

AGUA 0,58 5,54

CEMENTO 1,00 12,50

ARENA 2,09 27,97

RIPIO 3,53 43,87




(kg)

CANTIDAD

AGREGADA

(kg)

TOTAL

(kg)

DOSIFICACIÓN

FINAL

AGUA 0,58 7,25 0,23 7,48 0,58

CEMENTO 1,00 12,50 0,40 12,90 1,00

ARENA 2,09 26,13 26,13 2,03

RIPIO 3,53 44,13 44,13 3,42


100


(Método A.C.I.)


Resistencia a la compresión: f´c = 28 MPa.

Condiciones de Exposición Ambiental: Normales.

Tamaño Nominal Máximo (T.N.M): 1 1/2” (38,10 mm).



Dsss 2,34 2,44 g/cm3

% Absorción 1,25 4,34 %




% Húmedad 8,39 3,73 %







Obtenidos de la Tabla N°3-3 con un asentamiento de 8cm, T.M.N del ripio de

38,1 mm y hormigón sin inclusión de aire (condiciones ambientales normales).

101



actualizados.

A/C = 0,52


DATOS:

M.F = 2,71 (arena)

T.N.M = 38,1 mm



de Grava m3

2,70 0,73

2,80 0,72


finura.




Agua = 175 lt




102

Masa del ripio:

V. ripio = 729 dm3





Masa de la arena:








Masa (arena) = 257,31 x 2,34


Dosificación



AGUA 175,00 175,00 0,52

CEMENTO 336,54 121,49 1,00

ARENA 602,11 257,31 1,79

RIPIO 1064,34 436,20 3,16

AIRE ---- 10,00

103



prueba:

H = 30cm (altura)




(kg)

AGUA 0,52 7,23

CEMENTO 1,00 13,91

ARENA 1,79 24,90

RIPIO 3,16 43,96


Agregado fino







Agregado grueso




104








(kg)

AGUA 0,52 5,61

CEMENTO 1,00 13,91

ARENA 1,79 26,66

RIPIO 3,16 43,70




(kg)

CANTIDAD

AGREGADA (kg)

TOTAL

(kg)

DOSIFICACIÓN

FINAL

AGUA 0,52 7,23 0,52 7,75 0,52

CEMENTO 1,00 13,91 1,00 14,91 1,00

ARENA 1,79 24,90 24,90 1,67

RIPIO 3,16 43,96 43,96 2,95


105


DENSIDAD ÓPTIMA)

Datos:






Dsss 2,34 2,49 g/cm3

% Absorción 1,25 2,78 %




% Húmedad 8,39 0,77 %


δap.máxima = 1,76 g/cm3

δap.óptima = 1,73 g/cm3



Porcentaje cantidad optima de los agregados

Arena= 31%

Ripio= 69%

Relación Agua Cemento: A/C = 0,58

106

Densidad real de la mezcla de agregado grueso y fino:

𝐷𝑀𝑅 =𝐷𝐴𝑠𝑠𝑠 ∗ %𝐴𝐴

100+

𝐷𝑅𝑠𝑠𝑠 ∗ %𝑅𝐴

100

𝐷𝑀𝑅 =2340 ∗ 31

100+

2490 ∗ 69

100

𝐷𝑀𝑅 = 2443,50

Porcentaje óptimo de vacíos:

%𝑂𝑉 =(𝐷𝑅𝑀 − 𝐷𝑂𝑀) ∗ 100

𝐷𝑅𝑀

%𝑂𝑉 =(2443,50 − 1730,00) ∗ 100

2443,50

%𝑂𝑉 = 29,20%

Cantidad de pasta:

Asentamiento = 8cm

𝐶𝑃 = %𝑂𝑉 + 0,9 ∗ %𝑂𝑉

𝐶𝑃 = 29,20 + 0,09 ∗ 29,20

𝐶𝑃 = 31,83 % > 30% ADOPTAMOS= 30%

Cálculo de la cantidad de materiales para un metro cúbico:

Cemento:

𝐶 =10 ∗ 𝐶𝑃

𝑊𝐶 +

1𝐷𝐶𝑅

𝐶 =10 ∗ 30,00

0,58 +1

2,77

107

𝐶 = 318,81 𝑘𝑔/𝑚3

Agua:

𝑊 = 𝐶 ∗𝑊

𝐶

𝑊 = 318,81 ∗ 0,58

𝑊 = 184,91 𝑘𝑔/𝑚3

Arena:

𝐴 = (1 − 𝐶𝑃) ∗𝐷𝐴𝑠𝑠𝑠 ∗ %𝐴𝐴

100

𝐴 = (1 − 0,30) ∗2340 ∗ 31

100

𝐴 = 507,78 𝑘𝑔/𝑚3

Ripio:

𝑅 = (1 − 𝐶𝑃) ∗𝐷𝑅𝑠𝑠𝑠 ∗ %𝐴𝑅

100

𝑅 = (1 − 0,30) ∗2490 ∗ 69

100

𝑅 = 1202,67 𝑘𝑔/𝑚3

Dosificación

MATERIAL D. APARENTE

(kg/dcm3) MASA (kg)

VOLUMEN

(dcm3)

DOSIFICACIÓN

PESO VOLU

MEN

AGUA 1,00 184,91 184,91 0,58 0,58

CEMENTO 1,00 318,81 318,81 1,00 1,00

ARENA 1,52 507,78 334,07 1,59 1,05

RIPIO 1,39 1202,67 865,23 3,77 2,71

108



prueba:

H = 30cm (altura)




(kg)

AGUA 0,58 7,52

CEMENTO 1,00 12,97

ARENA 1,59 20,62

RIPIO 3,77 48,90


Agregado fino







Agregado grueso






109






(kg)

AGUA 0,58 6,90

CEMENTO 1,00 12,97

ARENA 1,59 22,07

RIPIO 3,77 47,94




(kg)

CANTIDAD

AGREGADA

(kg)

TOTAL

(kg)

DOSIFICACIÓN

FINAL

AGUA 0,58 7,52 0,46 7,98 0,58

CEMENTO 1,00 12,97 0,80 13,77 1,00

ARENA 1,59 20,62 20,62 1,50

RIPIO 3,77 48,90 48,90 3,55


110


DENSIDAD ÓPTIMA)

Datos:






Dsss 2,34 2,49 g/cm3

% Absorción 1,25 2,78 %




% Húmedad 8,39 0,77 %







Arena= 31%

Ripio= 69%


111



100+


100

𝐷𝑀𝑅 =2340 ∗ 31

100+

2490 ∗ 69

100

𝐷𝑀𝑅 = 2443,50


%𝑂𝑉 =(𝐷𝑅𝑀 − 𝐷𝑂𝑀) ∗ 100

𝐷𝑅𝑀

%𝑂𝑉 =(2443,50 − 1730,00) ∗ 100

2443,50

%𝑂𝑉 = 29,20%

Cantidad de pasta:

Asentamiento = 8cm

𝐶𝑃 = %𝑂𝑉 + 0,9 ∗ %𝑂𝑉

𝐶𝑃 = 29,20 + 0,09 ∗ 29,20

𝐶𝑃 = 31,82 % > 30% ADOPTAMOS= 30%


Cemento:

𝐶 =10 ∗ 𝐶𝑃

𝑊𝐶 +

1𝐷𝐶𝑅

𝐶 =10 ∗ 30,00

0,52 +1

2,77

112

𝐶 = 340,52 𝑘𝑔/𝑚3

Agua:

𝑊 = 𝐶 ∗𝑊

𝐶

𝑊 = 340,52 ∗ 0,52

𝑊 = 177,07 𝑘𝑔/𝑚3

Arena:


100

𝐴 = (1 − 0,30) ∗2340 ∗ 31

100

𝐴 = 507,78 𝑘𝑔/𝑚3

Ripio:


100

𝑅 = (1 − 0,30) ∗2490 ∗ 69

100

𝑅 = 1202,67 𝑘𝑔/𝑚3

Dosificación

MATERIAL D. APARENTE

(kg/dcm3)

MASA

(kg)

VOLUMEN

(dcm3)

DOSIFICACIÓN

PESO VOLUMEN

AGUA 1,00 177,07 177,07 0,52 0,52

CEMENTO 1,00 340,52 340,52 1,00 1,00

ARENA 1,52 507,78 334,07 1,49 0,98

RIPIO 1,39 1202,67 865,23 3,53 2,54

113



prueba:

H = 30cm (altura)




(kg)

AGUA 0,52 7,16

CEMENTO 1,00 13,76

ARENA 1,49 20,50

RIPIO 3,53 48,57


Agregado fino







Agregado grueso






114






(kg)

AGUA 0,52 6,54

CEMENTO 1,00 13,76

ARENA 1,49 21,95

RIPIO 3,53 47,62




(kg)

CANTIDAD

AGREGADA

(kg)

TOTAL

(kg)

DOSIFICACIÓN

FINAL

AGUA 0,52 7,16 0,58 7,74 0,52

CEMENTO 1,00 13,76 1 14,76 1,00

ARENA 1,49 20,50 20,50 1,39

RIPIO 3,53 48,57 48,57 3,29


115


(Método DENSIDAD ÓPTIMA)

Datos:






Dsss 2,34 2,44 g/cm3

% Absorción 1,25 4,34 %




% Húmedad 8,39 3,37 %







Arena= 26%

Ripio= 74%


116



100+


100

𝐷𝑀𝑅 =2340 ∗ 26

100+

2440 ∗ 74

100

𝐷𝑀𝑅 = 2414,00


%𝑂𝑉 =(𝐷𝑅𝑀 − 𝐷𝑂𝑀) ∗ 100

𝐷𝑅𝑀

%𝑂𝑉 =(2414,00 − 1680,00) ∗ 100

2414,00

%𝑂𝑉 = 30,41%

Cantidad de pasta:

Asentamiento = 8cm

𝐶𝑃 = %𝑂𝑉 + 0,9 ∗ %𝑂𝑉

𝐶𝑃 = 30,41 + 0,09 ∗ 30,41

𝐶𝑃 = 33,15 % > 30% ADOPTAMOS= 30%


Cemento:

𝐶 =10 ∗ 𝐶𝑃

𝑊𝐶 +

1𝐷𝐶𝑅

𝐶 =10 ∗ 30,00

0,58 +1

2,77

117

𝐶 = 318,81 𝑘𝑔/𝑚3

Agua:

𝑊 = 𝐶 ∗𝑊

𝐶

𝑊 = 318,81 ∗ 0,58

𝑊 = 184,91 𝑘𝑔/𝑚3

Arena:


100

𝐴 = (1 − 0,30) ∗2340 ∗ 26

100

𝐴 = 425,88 𝑘𝑔/𝑚3

Ripio:


100

𝑅 = (1 − 0,30) ∗2440 ∗ 74

100

𝑅 = 1263,92 𝑘𝑔/𝑚3

Dosificación

MATERIAL

D.

APARENTE

(kg/dcm3)

MASA

(kg)

VOLUMEN

(dcm3)

DOSIFICACIÓN

PESO VOLUMEN

AGUA 1,00 184,91 184,91 0,58 0,58

CEMENTO 1,00 318,81 318,81 1,00 1,00

ARENA 1,52 425,88 280,18 1,34 0,88

RIPIO 1,46 1263,92 865,70 3,96 2,72

118



prueba:

H = 30cm (altura)




(kg)

AGUA 0,58 7,59

CEMENTO 1,00 13,08

ARENA 1,34 17,53

RIPIO 3,96 51,80


Agregado fino







Agregado grueso






119






(kg)

AGUA 0,58 6,57

CEMENTO 1,00 13,08

ARENA 1,34 18,77

RIPIO 3,96 51,50




(kg)

CANTIDAD

AGREGADA

(kg)

TOTAL

(kg)

DOSIFICACIÓN

FINAL

AGUA 0,58 7,59 0,41 8,00 0,58

CEMENTO 1,00 13,08 0,70 13,78 1,00

ARENA 1,34 17,53 17,53 1,27

RIPIO 3,96 51,80 51,80 3,76


120


(Método DENSIDAD ÓPTIMA)

Datos:






Dsss 2,34 2,44 g/cm3

% Absorción 1,25 4,34 %




% Húmedad 8,39 3,37 %







Arena= 26%

Ripio= 74%

121




100+


100

𝐷𝑀𝑅 =2340 ∗ 26

100+

2440 ∗ 74

100

𝐷𝑀𝑅 = 2414,00


%𝑂𝑉 =(𝐷𝑅𝑀 − 𝐷𝑂𝑀) ∗ 100

𝐷𝑅𝑀

%𝑂𝑉 =(2414,00 − 1680,00) ∗ 100

2414,00

%𝑂𝑉 = 30,41%

Cantidad de pasta:

Asentamiento = 8cm

𝐶𝑃 = %𝑂𝑉 + 0,9 ∗ %𝑂𝑉

𝐶𝑃 = 30,41 + 0,09 ∗ 30,41

𝐶𝑃 = 33,15 % > 30% ADOPTAMOS= 30%


Cemento:

𝐶 =10 ∗ 𝐶𝑃

𝑊𝐶 +

1𝐷𝐶𝑅

122

𝐶 =10 ∗ 30,00

0,52 +1

2,77

𝐶 = 340,52 𝑘𝑔/𝑚3

Agua:

𝑊 = 𝐶 ∗𝑊

𝐶

𝑊 = 340,52 ∗ 0,52

𝑊 = 177,07 𝑘𝑔/𝑚3

Arena:


100

𝐴 = (1 − 0,30) ∗2340 ∗ 26

100

𝐴 = 425,88 𝑘𝑔/𝑚3

Ripio:


100

𝑅 = (1 − 0,30) ∗2440 ∗ 74

100

𝑅 = 1263,92 𝑘𝑔/𝑚3

123

Dosificación

MATERIAL

D.

APARENTE

(kg/dcm3)

MASA

(kg)

VOLUMEN

(dcm3)

DOSIFICACIÓN

PESO VOLUMEN

AGUA 1,00 177,07 177,07 0,52 0,52

CEMENTO 1,00 340,52 340,52 1,00 1,00

ARENA 1,52 425,88 280,18 1,25 0,82

RIPIO 1,46 1263,92 865,70 3,71 2,54



prueba:

H = 30cm (altura)




(kg)

AGUA 0,52 7,22

CEMENTO 1,00 13,89

ARENA 1,25 17,36

RIPIO 3,71 51,53


Agregado fino







124

Agregado grueso











(kg)

AGUA 0,52 6,21

CEMENTO 1,00 13,89

ARENA 1,25 18,58

RIPIO 3,71 51,23




(kg)

CANTIDAD

AGREGADA

(kg)

TOTAL

(kg)

DOSIFICAC

IÓN FINAL

AGUA 0,52 7,22 0,68 7,90 0,52

CEMENTO 1,00 13,89 1,30 15,19 1,00

ARENA 1,25 17,36 17,36 1,14

RIPIO 3,71 51,53 51,53 3,39


4.10. Resultados de ensayos a compresión simple de las probetas realizadas

con las mezclas de prueba a los 7 y 14 días

Se consideró realizar mezclas de prueba para ensayar los cilindros a los 7 y 14

días de edad. La resistencia final del hormigón a los 28 días de fraguado, se

125

obtiene mediante la interpolación de la curva de resistencia obtenida por medio de

experimentación, con su respectivo curado constante.

Se realizaron 2 ensayos por cada resistencia, por cada agregado grueso y por cada

método de diseño, en donde cada ensayo contiene 3 probetas, por tal razón se

elaboró 48 probetas a ensayarse: 24 probetas con agregado triturado para

resistencia de 21 MPa y 28 MPa mediante los métodos de diseño de A.C.I y

DENSIDAD ÓPTIMA, Y 24 probetas con agregado zarandeado para resistencia

de 21 MPa y 28 MPa con los métodos de diseño de A.C.I. y DENSIDAD

ÓPTIMA.

A continuación se presentan los resultados de las probetas ensayadas:

Norma: NTE INEN 1573 Fecha Elaboración :

Mina: Rooka Pelufo Fecha Ensayo a los 7 días :

Fecha Ensayo a los 14 días :

DIAM.CARGA

(7 DÍAS)

CARGA

(14 DÍAS)ÁREA

(cm) (kg) (kg) (cm2) (MPa) % Prom. (MPa) % Prom.

15,3 28460 31270 183,85 15,19 16,69

15,2 24640 31740 181,46 13,32 17,16

15,1 26290 30380 179,08 14,40 16,64

15,2 33120 38750 181,46 17,91 20,95

15,0 27660 40300 176,71 15,36 22,37

15,2 32740 36980 181,46 17,70 19,99

15,2 25950 28760 181,46 14,03 15,55

15,1 27180 29310 179,08 14,89 16,06

14,9 27370 33270 174,37 15,40 18,72

15,3 32830 36680 183,85 17,52 19,57

15,3 32130 40900 183,85 17,14 21,82

15,0 31630 40500 176,71 17,56 22,48

Realizado por:



62 76

70 80

80

61 75

Ripio

Zarandeado

28 MPa

68

RESISTENCIA 14 DÍAS

(75-80)%IDENTIFICACIÓN

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática


ENSAYOS DE PROBETAS - Método A.C.I.

RESULTADOS DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN

10/02/2016

17/02/2016

RESISTENCIA 7 DÍAS

(65-70)%

Ripio Triturado

21 MPa

Ripio Triturado

28 MPa

Ripio

Zarandeado

21 MPa

24/02/2016

126

Se observa que los cilindros realizados por el método de diseño A.C.I. presentan

mayores resistencias que los cilindros realizados por el método de diseño de

Densidad Máxima, sin embargo se menciona lo siguiente:

1- Los cilindros ensayados a los 7 días, no alcanzan la resistencia mínima a

excepción de las muestras diseñadas con resistencia de 21 MPa y mediante el

método A.C.I.

2- Los ensayos realizados a los 14 días, muestran que solo los que se diseñaron

mediante el método A.C.I alcanzan satisfactoriamente los resultados; mientras


Mina: Rooka Pelufo Fecha Ensayo a los 7 días :

Fecha Ensayo a los 14 días :

DIAM.CARGA

(7 DÍAS)

CARGA

(14 DÍAS)ÁREA

(cm) (kg) (kg) (cm2) (MPa) % Prom. (MPa) % Prom.

15,2 24180 33160 181,46 13,07 17,93

15,2 22040 33520 181,46 11,92 18,12

15,1 22350 32800 179,08 12,24 17,97

15,0 30100 36470 176,71 16,71 20,25

15,0 30540 34610 176,71 16,95 19,21

15,2 30290 34180 181,46 16,38 18,48

15,2 20100 29840 181,46 10,87 16,13

15,1 19920 27400 179,08 10,91 15,01

15,0 22640 29540 176,71 12,57 16,40

15,3 32590 37830 183,85 17,39 20,19

15,2 31650 37960 181,46 17,11 20,52

15,0 32410 34040 176,71 17,99 18,90

Realizado por:



Ripio

Zarandeado

28 MPa

62 71

Ripio Triturado

28 MPa60 69

Ripio

Zarandeado

21 MPa

55 75

Ripio Triturado

21 MPa59 86




10/02/2016

17/02/2016

24/02/2016

ENSAYOS DE PROBETAS - Método DENSIDAD ÓPTIMA

IDENTIFICACIÓNRESISTENCIA 7 DÍAS

(65-70)%

RESISTENCIA 14 DÍAS

(75-80)%

127

que solo los cilindros correspondientes al método de Densidad Óptima y con

resistencia de 21 MPa, alcanza los resultados mínimos.

CAPÍTULO V

5.- DOSIFICACIONES, MEZCLAS DEFINITIVAS Y PROBETAS

5.1. Reajuste de los diseños de mezclas

Debido a las bajas resistencias obtenidas de los cilindros elaborados mediante el

método de Densidad Óptima, se descarta para propósitos de esta investigación;

por lo cual se adopta el método de diseño A.C.I., pero se plantea realizar nuevos

cilindros para obtener resistencias de 21 MPa y 28 MPa, con ripio TRITURADO

y ripio ZARANDEADO.

En este caso las resistencias de los cilindros que se obtuvieron por el método

A.C.I. se consideran como satisfactorias, considerando la curva de resistencias en

función del tiempo, por lo tanto no se realiza ninguna corrección a los diseños.

5.2 Determinación del número total de probetas en la investigación

Las probetas de hormigón que se elaboran en los ensayos deben estar de acuerdo

al tamaño del agregado que se utilizara para la mezcla, en nuestro caso se

utilizaron probetas estándar de acurdo a la norma ASTM C-192:

Altura = 300 mm

Diámetro = 150 mm

Número total de probetas de prueba definitivas

MÉTODO A.C.I.

AGREGADO

GRUESO RESISTENCIA

CANT. DE PROBETAS POR EDAD

TOTAL 7

DÍAS 14 DÍAS 21 DÍAS

28

DÍAS

TRITURADO 21 MPa 3 3 3 3 12

28 MPa 3 3 3 3 12

ZARANDEA

DO

21 MPa 3 3 3 3 12

28 MPa 3 3 3 3 12

TOTAL 48

128

5.3. Mezcla definitiva para f’c=21 MPa con agregado grueso TRITURADO,

mediante método A.C.I.



Dsss 2,34 2,49 g/cm3

% Absorción 1,25 2,78 %




% Húmedad 7,51 0,21 %

Dosificación original para 1 m3



AGUA 195,00 195,00 0,58

CEMENTO 336,21 121,38 1,00

ARENA 677,62 289,58 2,02

RIPIO 943,81 379,04 2,81

AIRE ---- 15,00

Se considera un total de 180 kg de mezcla para 12 moldes cilíndricos, en base a

este dato se calcula las cantidades de materiales necesarios para realizar la mezcla

definitiva:

H = 30cm (altura)




AGUA 0,58 16,29

CEMENTO 1,00 28,08

ARENA 2,02 56,72

RIPIO 2,81 78,90

129


Agregado fino







Agregado grueso











(kg)

AGUA 0,58 14,49

CEMENTO 1,00 28,08

ARENA 2,02 60,23

RIPIO 2,81 76,93

130

Con estos datos se realizó las mezclas definitivas y se realizaron correcciones de



(kg)

CANTIDAD

AGREGADA

(kg)

TOTAL

(kg)

DOSIFICACIÓN

FINAL

AGUA 0,58 16,29 0,87 17,16 0,58

CEMENTO 1,00 28,08 1,5 29,58 1,00

ARENA 2,02 56,72 56,72 1,92

RIPIO 2,81 78,90 78,90 2,67


5.4. Mezcla definitiva para f’c=28 MPa con agregado grueso TRITURADO,

mediante método A.C.I.



Dsss 2,34 2,49 g/cm3

% Absorción 1,25 2,78 %




% Húmedad 7,51 0,21 %




AGUA 195,00 195,00 0,52

CEMENTO 375,00 135,38 1,00

ARENA 644,86 275,58 1,72

RIPIO 943,81 379,04 2,52

AIRE ---- 15,00



definitiva:

131

H = 30cm (altura)




(kg)

AGUA 0,52 16,25

CEMENTO 1,00 31,25

ARENA 1,72 53,75

RIPIO 2,52 78,75


Agregado fino







Agregado grueso








132




(kg)

AGUA 0,52 14,64

CEMENTO 1,00 31,25

ARENA 1,72 57,07

RIPIO 2,52 76,78

Con estos datos se realizó la mezcla definitiva y se realizaron correcciones de



(kg)

CANTIDAD

AGREGADA

(kg)

TOTAL

(kg)

DOSIFICACIÓN

FINAL

AGUA 0,52 16,25 0,94 17,19 0,52

CEMENTO 1,00 31,25 1,8 33,05 1,00

ARENA 1,72 53,75 53,75 1,63

RIPIO 2,52 78,75 78,75 2,38



ZARANDEADO, mediante método A.C.I.



Dsss 2,34 2,44 g/cm3

% Absorción 1,26 4,34 %




% Húmedad 7,51 1,45 %

133




AGUA 175,00 175,00 0,58

CEMENTO 301,72 108,92 1,00

ARENA 631,52 269,88 2,09

RIPIO 1064,34 436,20 3,53

AIRE ---- 10,00



definitiva:

H = 30cm (altura)




(kg)

AGUA 0,58 14,50

CEMENTO 1,00 25,00

ARENA 2,09 52,25

RIPIO 3,53 88,25


Agregado fino






134


Agregado grueso











(kg)

AGUA 0,58 13,45

CEMENTO 1,00 25,00

ARENA 2,09 55,48

RIPIO 3,53 85,81




(kg)

CANTIDAD

AGREGADA

(kg)

TOTAL

(kg)

DOSIFICACIÓN

FINAL

AGUA 0,58 14,50 0,87 15,37 0,58

CEMENTO 1,00 25,00 1,50 26,50 1,00

ARENA 2,09 52,25 52,25 1,97

RIPIO 3,53 88,25 88,25 3,33


135


ZARANDEADO, mediante método A.C.I.



Dsss 2,34 2,44 g/cm3

% Absorción 1,26 4,34 %




% Húmedad 7,51 1,45 %




AGUA 175,00 175,00 0,52

CEMENTO 336,54 121,49 1,00

ARENA 602,11 257,31 1,79

RIPIO 1064,34 436,20 3,16

AIRE ---- 10,00



definitiva:

H = 30cm (altura)




AGUA 0,52 14,47

CEMENTO 1,00 27,82

ARENA 1,79 49,80

RIPIO 3,16 87,91

136


Agregado fino







Agregado grueso











(kg)

AGUA 0,52 13,57

CEMENTO 1,00 27,82

ARENA 1,79 52,88

RIPIO 3,16 85,48

137




(kg)

CANT.

AGREGADA

(kg)

TOTAL

(kg)

DOSIFICACIÓ

N FINAL

AGUA 0,52 14,47 0,88 15,35 0,52

CEMENTO 1,00 27,82 1,70 29,52 1,00

ARENA 1,79 49,80 49,80 1,69

RIPIO 3,16 87,91 87,91 2,98


5.7. Elaboración y toma de muestras17

De acuerdo a la norma NTE INEN 1576:2011, se elaboraron las mezclas

definitivas de hormigón para las resistencias especificadas de 21MPa y 28MPa, de

esta forma los materiales siguieron el siguiente orden de colocación dentro de la

concretera.

Una Tercera parte de agua

Todo el agregado grueso

Todo el agregado fino

Una tercera parte de agua

Todo el cemento

La restante parte de agua (en forma progresiva)

Los materiales fueron mezclados durante aproximadamente 5 minutos,

consiguiendo una mezcla homogénea y uniforme, se realizó el chequeo de la

mezcla mediante el ensayo del cono de Abrams de acuerdo a la norma ASTM C-

143, y se colocó el agua destinada para la corrección por el contenido de humedad

de los agregados.

17 Tesis - MÓDULO ESTÁTICO DE ELASTICIDAD DEL HORMIGÓN EN BASE A SU

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE f´c = 21MPa Y 30 MPa. – Pag. 177

138

5.8 Almacenamiento en la cámara de humedad

Después de desencofrar las probetas de hormigón se realiza el correspondiente

curado, colocándolos en la cámara de humedad. Este proceso es muy importante

realizarlo a tempranas edades, ya que influye en gran manera en los resultados

finales de resistencia a la compresión, así lo menciona la Norma Técnica

Ecuatoriana NTE INEN 258 (2010).

El ambiente, en un gabinete húmedo o en una cámara de curado, debe tener una

temperatura de 23,0 °C ± 2,0 °C y una humedad relativa no menor a 95%. La

humedad en el ambiente debe estar saturada hasta el grado necesario para asegurar

que las superficies expuestas de todos los especímenes en almacenamiento,

puedan verse húmedos y sentirse húmedos todo el tiempo. Todas las cámaras de

curado como los gabinetes húmedos deben estar equipados con un registrador de

temperatura. El uso de equipos para registro de humedad es opcional. Las repisas

sobre las cuales se colocan los especímenes frescos, deben estar niveladas.18

Las condiciones ambientales internas deben ser tales que los especímenes de

ensayo en almacenamiento, deben mantener en todo momento agua libre, en la

totalidad de su superficie. Los especímenes no deben estar expuestos a goteos ni a

agua corriente.19

18 NORMA NTE INEN 2 528:2010 - Cámaras de curado, gabinetes húmedos, tanques para

almacenamiento en agua y cuartos para elaborar mezclas, utilizados en ensayos de Cemento

hidráulico y hormigón. Requisitos. – Pag. 2 19 NORMA NTE INEN 2 528:2010 - Cámaras de curado, gabinetes húmedos, tanques para

almacenamiento en agua y cuartos para elaborar mezclas, utilizados en ensayos de Cemento

hidráulico y hormigón. Requisitos. – Pag. 3

139

5.9 Resultados definitivos de ensayos de compresión en probetas de hormigón

simple

Ensayos realizados a los 7 días.

De acuerdo a los ensayos correspondientes a los 7 días, solo los cilindros

realizados con ripio TRITURADO f’c=28 MPa y ripio ZARANDEADO f’c=21

MPa, alcanza un porcentaje satisfactorio que es del rango entre 65%-70%;

mientras que los demás cilindros no alcanzan estar en dicho porcentaje.


Mina: Rooka Pelufo Fecha Ensayo :

RESULTADO= 1

DIAM. EDAD CARGA ÁREA

NOMBRE N.- (cm) (DÍAS) (kg) (cm2) (MPa) (MPa Prom.) %

1 15,1 7 24730 179,08 13,55

2 15,2 7 24470 181,46 13,23

3 15,1 7 23090 179,08 12,65

1 15,1 7 36190 179,08 19,82

2 15,2 7 36080 181,46 19,51

3 15,2 7 35230 181,46 19,05

1 15,2 7 25150 181,46 13,60

2 15,2 7 24980 181,46 13,50

3 15,3 7 26030 183,85 13,89

1 15,3 7 35070 183,85 18,71

2 15,0 7 31800 176,71 17,65

3 15,2 7 32220 181,46 17,42

Realizado por:




Ripio Triturado

21 MPa63



RESULTADOS DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN03/03/2016

10/03/2016

Ripio

Zarandeado

28 MPa

64

RESISTENCIA IDENTIFICACIÓN

13,14

19,46

13,66

17,93

Ripio Triturado

28 MPa70

Ripio

Zarandeado

21 MPa

65

140


A la edad de los 14 días, todas las probetas alcanzar el porcentaje correspondiente

que está en el rango de 75% y 80%.

Los hormigones realizados con ripio triturado alcanzan mayores resistencias que

los realizados con ripio zarandeado, tanto para 21 MPa y 28 MPa.



RESULTADO= 2



1 15,2 14 34340 181,46 18,56

2 15,3 14 35560 183,85 18,97

3 15,3 14 35360 183,85 18,87

1 15,1 14 42570 179,08 23,32

2 15,3 14 46030 183,85 24,56

3 15,2 14 45190 181,46 24,43

1 15,2 14 26410 181,46 14,28

2 15,3 14 33240 183,85 17,74

3 15,3 14 37340 183,85 19,92

1 15,0 14 45180 176,71 25,08

2 15,0 14 38080 176,71 21,14

3 15,3 14 37690 183,85 20,11

Realizado por:



Ripio

Zarandeado

28 MPa

22,11 79

Ripio Triturado

28 MPa24,10 86

Ripio

Zarandeado

21 MPa

17,31 82

17/03/2016


IDENTIFICACIÓN RESISTENCIA

Ripio Triturado

21 MPa18,80 90




03/03/2016

141


Los resultados correspondientes a los 21 días son satisfactorios, con un porcentaje

de resistencia especificada mayor al 90%.

Las probetas con ripio triturado diseñadas para f’c= 21 MPa ya alcanzaron la

resistencia especificada obteniéndose un promedio de 21,26 MPa.



RESULTADO= 3



1 15,0 21 37760 176,71 20,96

2 15,2 21 38430 181,46 20,78

3 15,0 21 39710 176,71 22,04

1 15,2 21 49390 181,46 26,70

2 15,3 21 50210 183,85 26,79

3 15,3 21 48570 183,85 25,92

1 15,0 21 38210 176,71 21,21

2 15,1 21 36490 179,08 19,99

3 15,3 21 36660 183,85 19,56

1 15,1 21 46170 179,08 25,29

2 15,3 21 48370 183,85 25,81

3 15,2 21 46500 181,46 25,14

Realizado por:



Ripio

Zarandeado

28 MPa

25,41 91

Ripio Triturado

28 MPa26,47 95

Ripio

Zarandeado

21 MPa

20,25 96


Ripio Triturado

21 MPa21,26 101



03/03/2016

24/03/2016



142


Todas las probetas alcanzan resultados esperados, cumpliendo satisfactoriamente

con la resistencia especificada correspondiente.



RESULTADO= 4



1 15,0 28 41720 176,71 23,16

2 15,0 28 42360 176,71 23,52

3 15,1 28 42750 179,08 23,42

1 15,1 28 52350 179,08 28,68

2 15,1 28 51820 179,08 28,39

3 15,3 28 53470 183,85 28,53

1 15,0 28 40320 176,71 22,38

2 15,1 28 38970 179,08 21,35

3 15,1 28 39840 179,08 21,82

1 15,0 28 50110 176,71 27,82

2 15,0 28 51650 176,71 28,67

3 15,3 28 50360 183,85 26,87

Realizado por:



Ripio

Zarandeado

28 MPa

27,79 99

Ripio Triturado

28 MPa28,53 102

Ripio

Zarandeado

21 MPa

21,85 104


Ripio Triturado

21 MPa23,37 111



03/03/2016

31/03/2016



143

5.10 Resumen de resultados de compresión simple y diagramas

Los diagramas 1–1 y 1-2 representa la curva de %resistencia vs tiempo,

correspondiente a hormigones diseñados con ripio TRITURADO y ripio

ZARANDEADO respectivamente tanto para 21 MPa y 28 MPa, durante 28 días.

En estos diagramas se puede observar que los hormigones cumplen con la

resistencia especificada de cada uno.

(MPa) (%) (MPa) (%) (MPa) (%) (MPa) (%)

0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0

7 13,14 63 19,46 70 13,66 65 17,93 64

14 18,80 90 24,10 86 17,31 82 22,11 79

21 21,26 101 26,47 95 20,25 96 25,41 91

28 23,37 111 28,53 104 21,85 104 27,79 99

Realizado por:




DÍAS

TRITURADO

21 MPa

TRITURADO

28 MPa

ZARANDEADO

21 MPa

ZARANDEADO

28 MPa


RESUMEN DE ENSAYOS DE PROBETAS

144

Diagrama N° 1.1: Material triturado vs material zarandeado 21 MPa

Realizado: Autores

0

20

40

60

80

100

120

0 7 14 21 28

RES

ISTE

NC

IA (

%)

TIEMPO (DÍAS)

CURVA - TRITURADO vs ZARANDEADO - 21 MPa

Trirurado 21 MPa Zarandeado 21 MPa

145

Diagrama 1. 2: Material triturado vs material zarandeado 28 MPa

Realizado: Autores

0

20

40

60

80

100

120

0 7 14 21 28

RES

ISTE

NC

IA (

%)

TIEMPO (DÍAS)

CURVA - TRITURADO vs ZARANDEADO - 28 MPa

Trirurado 28 MPa Zarandeado 28 MPa

146

CAPÍTULO VI

6.- RESULTADOS FINALES

6.1. Análisis y comparación de los resultados de los hormigones realizados

con agregado triturado y zarandeado.

Los ensayos muestran que todos los cilindros cumplen con las resistencias

especificadas (f’c), a excepción de los cilindros diseñados para f’c=28MPa

utilizando ripio zarandeado, que alcanzaron una resistencia promedio de 27,79

MPa, sin embargo este valor está en el rango aceptable, ya que el A.C.I permite

una resistencia menor a la resistencia especificada (f’c), cuya diferencia no sea

mayor de 3,5 MPa.

Los hormigones realizados utilizando ripio triturado presentan una resistencia

mayor que los elaborados con ripio zarandeado.

Las probetas diseñadas para f’c=21 MPa utilizando agregado triturado, presenta

resistencias más bajas a los 7 días en comparación con las probetas diseñadas

para f’c=21 MPa utilizando ripio zarandeado; pero al cumplir los 28 días de edad,

las probetas elaboradas con ripio triturado tienen mayor resistencia que las

`probetas realizadas con ripio zarandeado.

El agregado zarandeado cumple satisfactoriamente al ser utilizado para diseñar

hormigones de resistencias bajas y medianas; pero no es conveniente utilizarlo

para resistencias altas, debido a su gran porosidad y mala granulometria, y

principalmente porque de acuerdo a los resultados se necesita la utilizacion de una

cantidad de cemento mayor.

6.2. Análisis y comparación de cantidad de materiales sueltos para las

mezclas de 21 MPa y 28 MPa, del material triturado y zarandeado

Los materiales necesarios para elaborar hormigón en obra se calcula a partir de la

dosificación de diseño, para este análisis consideraremos los volúmenes de

materiales sueltos para realizar 1 m3 de hormigón, para lo cual utilizaremos las

densidades aparentes sueltas correspondientes a cada material.

147

Tabla 4-1: Cantidad de volumenes sueltos de materiales con ripio triturado para

21 MPa

TRITURADO 21 MPa

MATERIAL MASA

(kg)

D. aparente

suelta

(kg/dcm3)

CEMENTO

(kg/saco) CANTIDADES

AGUA 195 195 lt

CEMENTO 336,21 50 6,72 sacos

ARENA 677,62 1,38 491,03 dcm3

RIPIO 943,81 1,26 749,06 dcm3

Realizado: Autores

Tabla 4-2: Cantidad de volumenes sueltos de materiales con ripio triturado para

28 MPa

TRITURADO 28 MPa

MATERIAL MASA

(kg)

D. aparente

suelta

(kg/dcm3)

CEMENTO


AGUA 195 195 lt

CEMENTO 375 50 7,50 sacos

ARENA 644,86 1,38 467,29 dcm3

RIPIO 943,81 1,26 749,06 dcm3

Realizado: Autores

Tabla 4-3: Cantidad de volumenes sueltos de materiales con ripio zarandeado

para 21MPa

ZARANDEADO 21 MPa

MATERIAL MASA (kg)

D. aparente

suelta

(kg/dcm3)

CEMENTO


AGUA 175 175 lt


ARENA 631,52 1,38 457,62 dcm3

RIPIO 1064,34 1,34 794,28 dcm3

Realizado: Autores

148

Tabla 4-4: Cantidad de volumenes sueltos de materiales con ripio zarandeado

para 28MPa

ZARANDEADO 28 MPa

MATERIAL MASA (kg)

D. aparente

suelta

(kg/dcm3)

CEMENTO


AGUA 175 175 lt


ARENA 602,11 1,38 436,31 dcm3

RIPIO 1064,34 1,34 794,28 dcm3

Realizado: Autores

Los volúmenes de ripio que se obtienen mediante el diseño del A.C.I, dependen

del tamaño máximo de las partículas del ripio y el módulo de finura de la arena,

por tal razón los volúmenes de agregado grueso son los mismos para 21 MPa y 28

MPa considerando los mismos materiales.

Los diseños de hormigón al utilizar ripio triturado necesitan menor cantidad de

agregado grueso en comparación con los diseños de hormigón al utilizar ripio

zarandeado, 749,06 dm3 y 794,28 dm3 respectivamente, porque el método de

diseño A.C.I. demanda mayor cantidad de material mientras mayor sea el Tamaño

Nominal Máximo del ripio, en este caso el agregado triturado tiene un T.N.M. de

1 pulgada mientras que el T.N.M. del ripio zarandeado es de 1 ½ pulgada.

La cantidad de cemento necesaria para las mezclas de hormigón está en función

de la relación agua / cemento de las tablas correspondientes al método de diseño

A.C.I., y mientras mayor sea el Tamaño Nominal Máximo del ripio, menor será la

cantidad de agua requerida y por ende menor será la cantidad de cemento. Esto

explica la razón por la que los diseños realizados con el ripio zarandeado utilizan

menor cantidad de cemento que los diseños elaborados con ripio triturado ya que

sus tamaños máximos son de 1 1/2” y 1” respectivamente.

Finalmente la arena es calculada con el volumen faltante para completar 1 m3 de

hormigón, y de acuerdo a las tablas de volúmenes de material suelto, se observa

que el hormigón con ripio triturado necesita mayor cantidad de agregado fino que

el hormigón realizado con ripio zarandeado, porque la cantidad de agregado

149

grueso depende de su Tamaño Nominal Máximo, y el T.N.M. del ripio triturado

es menor que el T.N.M del ripio zarandeado.

6.3. Análisis económico de materiales para las mezclas de 21 MPa y 28 MPa,

del material triturado y zarandeado

Los precios que utilizamos para hacer el análisis de costos estimados de los

materiales, son los que pertenecen a la mina Rooka Pelufo y con los que se

comercializan los agregados finos y gruesos; mientras que para el cemento se

utilizó precios que se encuentran en el mercado. El agua no se considera en este

análisis debido a su muy bajo costo y por tal razón no tiene influencia importante

en el precio global del hormigón.

El precio estimado de la arena es de $3,50/m3; del ripio zarandeado $3,50/m3;

ripio triturado 12,50/m3; y el cemento Holcim GU tiene un costo de $7,80/ saco.

Estos precios incluyen el Impuesto al Valor Agregado (I.V.A.) y corresponden al

mes de febrero del año 2016 que es cuando se elaboró las mezclas de hormigón.

TRITURADO

21MPa

ZARANDEADO

21MPa

TRITURADO

28MPa

ZARANDEADO

28MPa

AGUA 0,58 0,58 0,52 0,52

CEMENTO 1 1 1 1

ARENA 2,02 2,09 1,72 1,79

RIPIO 2,81 3,53 2,52 3,16

Acentamiento 9,50 8,50 7,50 8,00

COMPARACIÓN DE DOSIFICACIÓN AL PESO DE LOS MATERIALES

AGUA 29,02 lt 29,02 lt 26,00 lt 26,00 lt

CEMENTO 1,00 saco 1,00 saco 1,00 saco 1,00 saco

ARENA 2,71 parihuelas 2,81 parihuelas 2,31 parihuelas 2,40 parihuelas

RIPIO 4,13 parihuelas 4,88 parihuelas 3,70 parihuelas 4,37 parihuelas

Acentamiento 9,50 cm 8,50 cm 7,50 cm 8,00 cm

NOTA: Las dimensiones de las parihuelas don de 30cmx30cmx30cm

COMPARACIÓN DE DOSIFICACIÓN AL VOLUMEN DE LOS MATERIALES

TRITURADO

21MPa

ZARANDEADO

21MPa

TRITURADO

28MPa

ZARANDEADO

28MPa

150

Tabla 4-5: Precios de materiales con ripio triturado para 21MPa

Realizado: Autores

Tabla 4-6: Precios de materiales con ripio triturado para 28MPa

Realizado: Autores

Tabla 4-7: Precios de materiales con ripio zarandeado para 21MPa

Realizado: Autores

MATERIAL PRECIO

UNITARIO

SUB

TOTAL

AGUA 195 lt 195 lt - -

CEMENTO 6,72 sacos 6,72 sacos 7,80 52,45

ARENA 491,03 dcm3 0,491 m3 3,50 1,72

RIPIO 749,06 dcm30,749 m3

12,50 9,36

TOTAL 63,53

TRITURADO 21 MPa

CANTIDADESCANTIDADES

MATERIAL PRECIO

UNITARIO

SUB

TOTAL

AGUA 195 lt 195 lt - -


ARENA 467,29 dcm3 0,467 m3 3,50 1,64

RIPIO 749,06 dcm30,749 m3

12,50 9,36

TOTAL 69,50

CANTIDADES

TRITURADO 28 MPa

CANTIDADES

MATERIAL PRECIO

UNITARIO

SUB

TOTAL

AGUA 175 lt 175 lt - -


ARENA 457,62 dcm3 0,458 m3 3,50 1,60

RIPIO 794,28 dcm30,794 m3

3,50 2,78

TOTAL 51,45

CANTIDADES

ZARANDEADO 21 MPa

CANTIDADES

151

Tabla 4-8: Precios de materiales con ripio zarandeado para 28MPa

Realizado: Autores

Como se puede observar, el valor del cemento es mucho más alto que los

agregados, sin embargo hay que considerar que no se tomó en cuenta el costo de

la mano de obra para fabricar hormigón ni el transporte de los materiales.

Como ya se mencionó antes, las mezclas de hormigón utilizando ripio zarandeado

requieren de mayor agregado grueso que las mezclas de hormigón utilizando ripio

triturado; sin embargo el precio del ripio zarandeado es mucho más bajo que el

ripio triturado, influyendo en el precio final del hormigón.

En el siguiente diagrama 2-1 podemos apreciar la diferencia de costos entre cada

uno de los hormigones estudiados en esta investigación.

MATERIAL PRECIO

UNITARIO

SUB

TOTAL

AGUA 175 lt 175 lt - -


ARENA 436,31 dcm3 0,436 m3 3,50 1,53

RIPIO 794,28 dcm30,794 m3

3,50 2,78

TOTAL 56,81

ZARANDEADO 28 MPa

CANTIDADES CANTIDADES

152

Diagrama 2 -1: Diagrama comparativo de costos directos de hormigones por 1m3 según agregado grueso y resistencia

Realizado: Autores

Hormigón Triturado 21 MPa

Hormigón Triturado 28 MPa

Hormigón Zarandeado 21 MPa

Hormigón Zarandeado 28 MPa

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

HORMIGONES SEGÚN EL MATERIAL Y RESISTENCIA

CO

STO

($

)

D I A G R A M A C O M P A R A T I V O D E C O S T O D E H O R M I G O N E S

153

6.4. Conclusiones

El ripio zarandeado indica ser más poroso que el agregado triturado debido a

su mayor capacidad de absorción siendo de 4,34% y 2,78% respectivamente,

haciendo que el ripio zarandeado absorba una gran cantidad de agua al

momento de realizar la mezcla dependiendo de la humedad con la que se

encuentre al momento de realizar el hormigón.

De acuerdo al ensayo de abrasión, el ripio triturado y ripio zarandeado indican

tener una buena calidad, aunque el agregado triturado con porcentaje de

desgaste de 31,91% es menor que el ripio zarandeado con porcentaje de

desgaste de 32,18%, debido a que este último tiene mayor porosidad.

El módulo de finura de la arena es de 2,71, y se encuentra dentro de los

parámetros normales de acuerdo a la ASTM que aceptan valores entre 2.3 y

3.1, lo cual ayuda a mejorar la granulometría de la mezcla y minimizar los

espacios vacíos.

Las curvas granulométricas del ripio triturado y ripio zarandeado presentan

una mala graduación, debido a que no se encuentran dentro de los límites finos

y gruesos correspondientes, caracterizándose los dos como un material fino ya

que están sobre el límite de finos; disminuyendo la capacidad portante del

material en conjunto y por ende la resistencia, especialmente en el ripio

zarandeado.

Las densidades aparentes suelta y compactada del ripio zarandeado resulto ser

mayor que las correspondientes al agregado triturado, esto se debe a que el

ripio zarandeado tiene mayor cantidad de finos y cuyo Tamaño Nominal

Máximo es de 1 ½ pulgada, ajustándose las partículas de mejor manera al

rellenar los espacios vacíos existentes entre ellas y haciendo que la masa sea

más pesada, mientras que el ripio triturado contiene un porcentaje no mayor

del 5% de finos y su Tamaño Nominal Máximo es de 1 pulgada.

154

Al realizar las mezclas de arena y ripio para obtener la densidad aparente

máxima y óptima, resulta que al utilizar el agregado triturado conseguimos un

valor de densidad mayor que la mezcla con el ripio zarandeado; esto se debe

porque al combinar la arena - ripio triturado, se ajusta mejor la mezcla de los

dos materiales reduciendo los espacios vacíos durante la compactación en

comparación con la mezcla de arena – ripio zarandeado, debido a que esta

última mezcla posee una excesiva cantidad de finos contenida en el ripio.

De acuerdo al ensayo de densidad máxima y óptima de la mezcla entre

agregado grueso y fino, presenta bastante diferencia en sus porcentajes; en el

caso de la mezcla con ripio triturado comprende 69% y 31% de ripio y arena

respectivamente, y en el caso de la mezcla con ripio zarandeado corresponde

74% y 26% de agregado grueso y fino. Como se observa existe mayor

diferencia entre los porcentajes de ripio y arena para la mezcla con ripio

zarandeado, debido la excesiva cantidad de material fino que contiene el ripio

zarandeado.

Se escogió el método de diseño A.C.I. para elaborar las mezclas definitivas,

esto debido a que con este método se ajustó de mejor manera la configuración

de las partículas de la mezcla, y por lo tanto al ensayar las probetas

presentaban resistencias mayores que los cilindros diseñados con el método de

densidad óptima, ya que con este método se ajustó mejor

El método de diseño A.C.I. se considera válido para diseñar hormigones de

resistencias bajas, pero no es confiable para diseñar hormigones con

resistencias altas, porque este método considera materiales que desde su

extracción tiene un estricto control de calidad, además este método fue

desarrollado mediante la experimentación de agregados con propiedades

geológicas, físicas y mecánicas diferentes a las de nuestro país.

En las mezclas de prueba que se realizaron mediante el método de Densidad

Óptima, los hormigones realizados para la resistencia especificada (f’c) de 21

MPa, fueron los únicos que alcanzaron satisfactoriamente la resistencia

155

requerida, obteniendo un porcentaje de resistencia de 86% para el hormigón

realizado con ripio triturado y 75% para el hormigón realizado con ripio

zarandeado, ensayados a los 14 días, mientras que los demás cilindros

diseñados para f’c=28 MPa no alcanzaron el porcentaje mínimo. Porque la

cantidad de pasta-cemento que requiere el método de Densidad Optima es

deficiente al estar limitada al 30% y que es un porcentaje máximo que este

método aplica para proporcionar adecuadamente los materiales en la mezcla,

sin embargo la deficiencia de cemento se produce por la gran diferencia de

porcentajes entre ripio y arena que el método de densidad Óptima demanda y

que deja gran cantidad de espacios vacíos.

Mediante el método de Densidad Máxima, la cantidad de cemento que se

requiere para 21 MPa, es la misma cantidad tanto para el ripio triturado como

para el ripio zarandeado, y de la misma manera para la mezcla de 28 MPa;

esto se debe porque al calcular la cantidad de pasta (agua / cemento) necesaria,

sobrepasa el 30% de pasta que permite el método de Densidad Máxima, de

acuerdo a la formula CP= %OV+0,09*%OV, por tal razón se adoptó para las

cuatro mezclas un porcentaje de 30% de pasta - cemento.

En los cuadros de dosificación siguiente podemos comprobar la diferenciación

entre los diseños de hormigones realizados con ripio triturado y hormigones

con ripio zarandeado, tanto al peso como al volumen.

TRITURADO

21MPa

ZARANDEADO

21MPa

TRITURADO

28MPa

ZARANDEADO

28MPa

AGUA 0,58 0,58 0,52 0,52

CEMENTO 1 1 1 1

ARENA 2,02 2,09 1,72 1,79

RIPIO 2,81 3,53 2,52 3,16

Acentamiento 9,50 8,50 7,50 8,00

COMPARACIÓN DE DOSIFICACIÓN AL PESO DE LOS MATERIALES

156

Los hormigones elaborados con ripio zarandeado alcanzaron las resistencias

especificadas aunque sus resultados fueron más bajos que el hormigón

realizado con ripio triturado, debido a que este último presenta mejor

granulometría y menor degaste a la abrasión que el ripio zarandeado, además

la cantidad de cemento que se utilizó es menor en el hormigón con ripio

zarandeado que el hormigón con ripio triturado, ya que el método A.C.I.

demanda menor cantidad de pasta-cemento mientras mayor sea el Tamaño

Nominal Máximo del ripio, y el Tamaño Nominal Máximo de ripio

zarandeado es de 1 ½ pulgada mientras que el del ripio triturado es 1 pulgada.

En los diseños de la mezcla mediante el método de Densidad Óptima, la

cantidad de ripio que exigen los diseños es mayor que las cantidades que se

obtienen mediante el método A.C.I.; esto se debe a la gran diferencia que

existen entre los porcentajes de ripio y arena para obtener las densidades

óptimas de sus mezclas.

Se considera al ripio zarandeado como un material apto para realizar

hormigones de baja y mediana resistencia; realizando las correcciones

adecuadas y un estricto control de calidad, durante el proceso de mezclado, es

posible considerarlo para hormigón de alta resistencia.

El análisis de costos estimados demostró que el hormigón realizado con ripio

zarandeado es menor que el hormigón realizado con ripio triturado tanto para

f’c=21 MPa y f’c=28 MPa, debido a que el primer hormigón necesitó menor

cantidad de cemento con respecto al hormigón realizado con ripio triturado;

siendo el cemento el material más caro del hormigón.

AGUA 29,02 lt 29,02 lt 26,00 lt 26,00 lt

CEMENTO 1,00 saco 1,00 saco 1,00 saco 1,00 saco

ARENA 2,71 parihuelas 2,81 parihuelas 2,31 parihuelas 2,40 parihuelas

RIPIO 4,13 parihuelas 4,88 parihuelas 3,70 parihuelas 4,37 parihuelas

Acentamiento 9,50 cm 8,50 cm 7,50 cm 8,00 cm

NOTA: Las dimensiones de las parihuelas don de 30cmx30cmx30cm

COMPARACIÓN DE DOSIFICACIÓN AL VOLUMEN DE LOS MATERIALES

TRITURADO

21MPa

ZARANDEADO

21MPa

TRITURADO

28MPa

ZARANDEADO

28MPa

157

6.5. Recomendaciones

Se debe controlar la humedad del material al momento de realizar los ensayos

de densidad aparente suelta y compactada, ya que si el material está muy

húmedo, los resultados obtenidos van estar errados debido al exceso de agua

contenido en los agregados.

Es muy importante determinar el contenido de humedad de los agregados

antes de realizar la mezcla para hormigón, principalmente la humedad del

ripio zarandeado, debido a que su capacidad de absorción es bastante alta y

puede contener una excesiva cantidad de agua.

En la planta de clasificación de la mina, se debe cambiar el ángulo de

inclinación de la zaranda tamizadora por la cual se obtiene el ripio

zarandeado, ya que consta con una inclinación de 50 grados y se recomienda

disminuirle 5 grados, con el propósito de que el material descienda con menor

velocidad para que se separe el excesivo material fino que este contiene.

Para conseguir un mejor agregado triturado desde la mina y que este sea de

muy buena calidad, se debe emplear la trituración terciaria, que consiste en la

utilización del cono de alta revolución (V.C.I.) que permite la cubicidad y la

homogeneidad del material.

Controlar que el cono triturador de la planta de clasificación de la mina,

funcione a un 80% de su capacidad para evitar que las partículas salgan con

forma alargada y sin aristas, ya que cuando el cono trabaja casi vacío se

produce una excentricidad y convexidad del mismo, provocando el

alargamiento de las partículas.

158

ANEXOS

ENSAYOS, MEZCLAS Y ROTURAS DE CILINDROS DE HORMIGONES

Ensayo de abrasión

159

Ensayo de densidad máxima

Asentamiento de la mezcla

160

Mezcla de hormigón

Cilindros de hormigón

161

BIBLIOGRAFÍA

NEVILLE. A. M. (1975). Tecnología del concreto, Tomo II: Pruebas del

concreto endurecido, Capítulo VIII. Londres: Edición Pitman publishing.

SANCHEZ DE GUZMAN, Diego. (2001). Tecnología del concreto y del

mortero: Resistencia del concreto, Capítulo 6. Colombia: Edición Bhandar

Editores Ltda.

CAMPOSANO, José. (2009). Notas técnicas, control de calidad en el

hormigón. (Control por resistencia Parte I). Ecuador - Quito: INECYC.

KOSMALKA, Steven, KERLHOFF, Beatrix, (2004). Diseño y control de

mezclas de concreto: Ensayos de control del concreto, Capítulo 16. EEUU

- Illinois: Portland Cement Association, PCA

American Concret Institute ACI 318-05, (2005). Normas para ensayos y

materiales, Parte II; Cortante y torsión Capítulo XI. EEUU - Michigan:

Comité ACI.

Normas Técnica Ecuatoriana NTE INEN 860: Ensayo de abrasión de los

Ángeles (2011)

162

Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 855: Ensayo de determinación de

impurezas existentes en el agregado fino (2010)

Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 856 y NTE INEN 857: Ensayo de

peso específico, capacidad de absorción y contenido de humedad de

agregados (2010)

Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 858: Ensayo de densidad aparente

suelta y compactada de los agregados (2010).

Notas dosificación de mezclas Ing. Raúl CAMANIERO: Ensayo de

densidad aparente máxima y óptima de los agregados (2001).

Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 696: Estudio granulométrico de

los agregados (2011).

Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 156: Ensayo de densidad del

cemento utilizando el método del frasco de LeChatellier (2011).

Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 157 y NTE INEN 155: Ensayo de

consistencia normal del cemento (2010).

Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 158: Ensayo de tiempos de

fraguado del cemento (2010).

Norma ASTM C 496-96, Standard test method for splitting tensile stregth

of cylindrical concrete specimens (2009).

Mejía Lenin. 2013. Hormigones de alta resistencia (f `c = 42 MPa)

utilizando agregados del sector de Guayllabamba y cemento campeón

Especial – Lafarge. Pag. 86.

HOLCIM, (2016). de http://www.holcim.com.ec/productos-y-

servicios/portafolio-holcim/cementoholcim.html.

http://www.holcim.com.ec/productos-y-servicios/portafolio-holcim/cementoholcim.html

http://www.holcim.com.ec/productos-y-servicios/portafolio-holcim/cementoholcim.html

163

1Instituto Español de Cemento y sus Aplicaciones, (2016). de

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

Loachamin, V (2015) Cemento. Disponiible en:

http://es.scribd.com/doc/56223870/Monografias-Del-Cemento-Vinicio-

Loachamin

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

universidad central del ecuador - … · iii dedicatoria e l presente trabajo de graduación dedico...

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