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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO

AGREGADOS DEL SECTOR DE AMBUQUI Y CEMENTO ARMADURO

ESPECIAL- LAFARGE.

TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE:

INGENIERO CIVIL

OPCIÓN SANITARIA

AUTOR: CARRILLO MALDONADO FREDDY ORLANDO

TUTOR: ING. ELIECER WASHINGTON BENAVIDES ORBE

QUITO – ECUADOR

2014

ii

DEDICATORIA

Al creador de todas las cosas, el que me ha dado

fortaleza para continuar cuando a punto de caer he estado. Por permitirme llegar

a este momento importante de mi formación profesional.

A mis padres Segundo y Digna, por darme la vida, por cuidarme, por sus consejos,

su amor incondicional, por sus palabras de ánimo, su sabiduría y

apoyarme en lo que yo necesitaba.

A mis hermanos Rubén, Rocío, Juan Carlos, Jacqueline y Edison,

que con sus consejos, que me alentaron a no desfallecer,

me animaron a seguir con mi sueño y compartieron momentos alegres de mi vida.

A mis amigos que conocí en la Universidad, se convirtieron en mi segunda familia,

compartimos buenos y malos momentos en la vida estudiantil.

Espero no defraudarles y ser un excelente profesional de aquí en adelante.

Freddy Orlando Carrillo Maldonado

iii

AGRADECIMIENTO

Al culminar mi carrera universitaria, expreso mi más sincero agradecimiento

a la Universidad Central del Ecuador, de manera especial a la Facultad de

Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática, Carrera de Ingeniería Civil por darme

la oportunidad de estudiar y formarme profesionalmente.

A los señores profesores: Ing. Washington Benavides, Ing. Marco Ayabaca,

Ing. Ernesto Pro; gracias por su guía en la realización de esta investigación.

A mis compañeros: Cristian y Gabriela; que en los momentos

más difíciles pudimos sacar adelante este trabajo.

Al Laboratorio de Ensayo de Materiales y Modelos, por

prestar sus instalaciones para el desarrollo de esta investigación,

en especial a su personal que compartieron sus

conocimientos en la elaboración de los ensayos.

A las personas que nos ayudaron, amigos y familiares que desde el principio dieron

su mano para tener éxito en la investigación.

Simplemente me queda decir

¡GRACIAS!

Freddy Orlando Carrillo Maldonado.

ix

CONTENIDO

DEDICATORIA……………………..……………………………………………….ii

AGRADECIMIENTO……………..………………………………………………...iii

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

CERTIFICACIÓN…………………………………………………………………...v

INFORME FINAL…………………………………………………………………..vi

CALIFICACIÓN TRIBUNAL……………………………………………………...vii

CONTENIDO……………………………………………………………………….ix

LISTADO DE TABLAS……………………………………………………………xii

LISTADO DE FIGURAS…………………………………………………………..xiii

RESUMEN…………………………………………………………………………xiv

ABSTRACT……………………………………………………………………...…xv

CERTIFICADO DE TRADUCCIÓN……………………………………………...xvi

CERTIFICADO TRADUCTOR…………………………………………………..xvii

CAPITULO I .............................................................................................................. 1

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

1.1. ANTECEDENTES ........................................................................................ 2

1.2. OBJETIVOS .................................................................................................. 3

1.2.1. OBJETIVO GENERAL ......................................................................... 3

1.2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS ................................................................. 3

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

CAPITULO II ............................................................................................................ 4

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

2.1. Los hormigones de alta resistencia, requisitos .............................................. 4

2.2. Componentes del hormigón y sus cualidades físico-mecánicas. ................... 4

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

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

2.2.3. El agua de mezclado............................................................................... 8

2.2.4. Aditivos .................................................................................................. 8

2.3. Propiedades Físicas y Mecánicas del hormigón fresco. .............................. 11

2.4. Propiedades Físicas y Mecánicas del hormigón endurecido. ...................... 13

2.5. Comportamiento elástico e inelástico. ......................................................... 16

x

2.6. Deformación. ............................................................................................... 18

CAPITULO III ......................................................................................................... 19

3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES PÉTREOS PARA

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA ........................................................ 19

3.1. Selección de materiales ............................................................................... 19

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

sector de Ambuqui. ............................................................................................. 19

3.2. Estudio de las propiedades físicas y mecánicas de los agregados del sector

de Ambuqui. ........................................................................................................... 22

3.2.1. Ensayo de abrasión. .............................................................................. 22

3.2.2. Ensayos de colorimetría. ...................................................................... 31

3.2.3. Densidad Real (Peso Específico). ........................................................ 34

3.2.4. Capacidad de absorción........................................................................ 43

3.2.5. Contenido de humedad. ........................................................................ 49

3.2.6. Densidad aparente suelta y compactada. .............................................. 56

3.2.7. Granulometrías ..................................................................................... 64

CAPITULO IV ......................................................................................................... 80

4. EL CEMENTO (INEN 490). ............................................................................ 80

4.1. Propiedades Físicas y Mecánicas del cemento Armaduro Especial Lafarge.

80

4.1.1. Densidad del cemento .......................................................................... 80

4.1.2. Superficie específica ............................................................................ 87

4.1.3. Consistencia Normal ............................................................................ 92

4.1.4. Resistencia cubica de los morteros de cemento ................................... 96

4.1.5. Tiempo de fraguado del cemento. ...................................................... 100

4.1.6. Contenido de aire. .............................................................................. 103

CAPITULO V ......................................................................................................... 108

5. DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA. .............................................. 108

5.1. Análisis de la resistencia especificada del hormigón. ............................... 108

5.2. Análisis de la resistencia requerida según el ACI 318-08. ........................ 108

5.3. Diseño de dosificación para mezclas de prueba en función de la resistencia

requerida. .............................................................................................................. 111

5.4. Cálculos de resistencias requeridas. .......................................................... 111

5.4.1. Método del volumen absoluto (en concordancia con Comités ACI 211-

4R-98 y ACI 363-2R-98). ................................................................................. 111

5.5. Mezclas de prueba (Alternativas de mezclas). .......................................... 112

5.6. Probetas de 10 x 20 cm. ............................................................................. 119

5.7. Preparación de 9 probetas por alternativa con 3 dosificaciones. ............... 120

xi

5.8. Diseño y aplicación del sistema Capping como cabeceado en las probetas.

132

5.9. Ensayos a la compresión de probetas a edades de 3, 7, y 28 días. ............ 133

5.10. Análisis de resultados. ............................................................................... 140

5.11. Selección de los mejores resultados y/o nuevas mezclas de prueba. ........ 140

5.12. Validación de la Investigación. ................................................................. 141

CAPITULO VI ....................................................................................................... 142

6. MEZCLAS DEFINITIVAS. .......................................................................... 142

6.1. Diseño de mezclas definitivas. .................................................................. 142

6.2. Ensayo de probetas. ................................................................................... 146

6.2.1. Ensayo de las probetas a edades de 3, 7, 28 y 56 días. ...................... 146

6.3. Resultados de ensayos a compresión simple. ............................................ 146

6.4. Tratamiento Estadístico. ............................................................................ 148

6.4.1. Desviación Estándar. .......................................................................... 148

6.5. Resistencias Características. ...................................................................... 151

CAPITULO VII...................................................................................................... 162

7. TABULACIONES Y GRAFICOS ......................................................... 162

CAPITULO VIII .................................................................................................... 165

8. ANALISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS. ........................................... 165

CAPITULO IX ....................................................................................................... 167

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................... 167

BIBLIOGRAFÍA. ................................................................................................... 170

NORMAS UTILIZADAS EN LA INVESTIGACIÓN. ..................................... 176

xii

LISTADO DE TABLAS

Tabla 2.1 Asentamiento en cono de Abrams ............................ ¡Error! Marcador no definido.

Tabla 3.1 Especificaciones para la carga ............................................................................... 22

Tabla 3.2 Gradación de las muestras de ensayo ..................................................................... 23

Tabla 3.3 Comparador de color.............................................................................................. 31

Tabla 3.4 Masa mínima de la muestra de ensayo................................................................... 36

Tabla 3.5 Capacidad de los moldes ........................................................................................ 56

Tabla 3.6 Capacidad de los moldes ........................................................................................ 57

Tabla 3.7 Serie de tamices para ensayos de granulometría. ................................................... 64

Tabla 3.8 Tamaño de la muestra para ensayo del árido grueso.............................................. 66

Tabla 4.1 Resumen de resultados ......................................................................................... 107

Tabla 5.1 Factor de modificación para la desviación estándar de la muestra cuando se

dispone menos de 30 ensayos. ............................................................................................. 109

Tabla 5.2 Resistencia promedio requerida a la compresión. ................................................ 110

Tabla 5.3 Resistencia promedio requerida a la compresión. ................................................ 110

Tabla 5.4 Resumen de las propiedades físicas y mecánicas de los agregados y cemento. . 113

Tabla 5.5 Asentamiento para hormigones de Alta ............................................................... 113

Tabla 5.6 Tabla tamaño máximo sugerido de agregado grueso. ........................................ 114

Tabla 5.7 Volumen recomendado del agregado grueso ....................................................... 114

Tabla 5.8 Primera estimación de la mezcla agua y aire fresco contenido de base de hormigón

sobre el uso de la arena vacíos con el 35 por ciento. ........................................................... 116

Tabla 5.9 Máximo recomendado w/ (c + p) para hormigones sin HRWR........................... 117

Tabla 5.10 Dosificación para cada mezcla de prueba. ......................................................... 118

Tabla 6.1 Resumen Resistencia Característica..................................................................... 161

xiii

LISTA DE FIGURAS.

Figura 2-1 Curva Relación Tensión - Deformación ............................................................... 17

Figura 3-1 Explotación Cantera Ramírez, Ambuqui – Provincia de Imbabura ..................... 20

Figura 3-2 Agregado Fino, Cantera Ramírez, Ambuqui – Prov. Imbabura ........................... 21

Figura 3-3 Agregado Grueso, Cantera Ramírez, Ambuqui - Prov. Imbabura. ..................... 21

Figura 3-4 Diseño de Tambor ................................................................................................ 23

Figura 3-5 Máquina de los Ángeles ....................................................................................... 24

Figura 3-6 Medida de peso de agregados. Abrasión .............................................................. 25

Figura 3-7 Curva Granulométrica del agregado fino ............................................................. 65

Figura 3-8 Cuarteo de agregado grueso. Granulometría. ....................................................... 67

Figura 4-1 Finura del cemento. Muestra de cemento. ............................................................ 87

Figura 4-2 Finura del cemento. Humedecimiento de muestra. .............................................. 88

Figura 4-3 Finura del cemento. Ajuste de presión de agua .................................................... 88

Figura 4-4 Finura del cemento. Medida de vaso con residuo. ............................................... 89

Figura 4-5 Consistencia Normal. Cantidad de cemento......................................................... 92

Figura 4-6 Consistencia Normal. Armado de equipo............................................................. 93

Figura 4-7 Resistencia de morteros. Limpieza de mesa de fluidez. ....................................... 97

Figura 4-8 Resistencia de morteros. Medida de la longitud de fluidez. ................................. 97

Figura 4-9 Contenido de aire. Compactación del mortero ................................................... 103

Figura 4-10 Resistencia de morteros. Medida de la longitud de fluidez. ............................. 104

Figura 5-1 Probeta de Acero de 10 x 20 cm. ....................................................................... 119

Figura 5-2 Sistema Capping en Cabezales de Probeta. ........................................................ 133

Figura 6-1 Campana de Gauss ............................................................................................. 152

Tercer%20Borrador.doc#_Toc378804544




















xiv

RESUMEN

“HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO

AGREGADOS DEL SECTOR DE AMBUQUI Y CEMENTO ARMADURO

ESPECIAL- LAFARGE.”

El presente trabajo de investigación se basa en la elaboración de hormigones de alta

resistencia, utilizando los materiales de la Cantera Ramírez, Provincia de Imbabura,

el cemento ARMADURO Especial-Lafarge y el aditivo hiperfluidificante Glenium

3000 NS, para una resistencia especificada de 48 MPa.

De los estudios de las propiedades físicas y mecánicas de los materiales con las

normas NTE INEN, se realizaron los diseños de dosificaciones empleando el código

ACI 211-4R, para la resistencia requerida de f’cr = 57,7 MPa, con lo cual se

elaboraron las mezclas de prueba respectivas, y el hormigón obtenido presentó

trabajabilidad y manejabilidad.

Con estos resultados, se seleccionó la mejor alternativa de dosificación para pasar a

las mezclas definitivas, que ensayadas a 3, 7, 28 y 56 días respectivamente, sus

resultados fueron los esperados, y es más, superando la resistencia requerida en un 6

% promedio.

DESCIPTORES.

AGREGADOS CANTERA RAMÍREZ / CEMENTO LAFARGE / HORMIGÓN DE

ALTA RESISTENCIA/ DISEÑO DE MEZCLAS DE HORMIGÓN /

RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL HORMIGÓN / PROPIEDADES

FISICO-MECÁNICAS DE AGREGADOS.

xv

ABSTRACT

“HIGH STRENGTH CONCRETE (f’c = 48 MPa), WITH AGGREGATES OF

AMBUQUI QUARRY AND THE SPECIAL LAFARGE ARMADURO

CEMENT.”

The present research is based on the elaboration of high strength concrete whit

materials of Cantera Ramirez, Imbabura Province, the Special Lafarge Armaduro

cement and the hyper fluidifier Glenium 3000 NS additive, for a specified strength of

48 MPa.

Taking into account the physical and mechanical properties of the involved materials

through the applications of the NTE INEN standards, were performed the designs of

the former mixtures with the ACI 211-4R code for required strength of f'cr = 57.7

MPa. The concrete obtained presented workability and manageability.

With these results, it was choosen the better option for the final mixtures. After the

testing’s of the samples at ages of 3, 7, 28and 56 days, its results were as expected

and even more those exceeded the required strength whit a 6% average.

DESCRIPTORS:

AGGREGATES QUARRY RAMÍREZ / LAFARGE CEMENT / CONCRETE

HIGH STRENGTH / CONCRETE MIX DESIGN / STRENGTH

CHARACTERISTICS OF CONCRETE / PHYSICAL-MECHANICAL

PROPERTIES OF ADDED.

xvi

CERTIFICADO DE TRADUCCIÓN

Quito, 24 de enero de 2014

Yo, Fernando René Flores Benítez con C.C. 1002950465, certifico que realice la

traducción del resumen técnico del proyecto de graduación que versa sobre

“HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA (f’c = 42 MPa), UTILIZANDO

AGREGADOS DEL SECTOR AMBUQUÍ Y CEMENTO ARMADURO

ESPECIAL-LAFARGE”. Adjunto mi Diploma otorgado por el Instituto Illinois

English School, mismo que valida mi suficiencia en el idioma extranjero “ingles”.

Es todo cuanto puedo informar en honor a la verdad.

Atentamente,

Rene Fernando Flores Benítez

C.C. 1002950465

xvii

CERTIFICADO DEL TRADUCTOR

1

CAPITULO I

1. INTRODUCCIÓN

El hormigón de alta resistencia, aunque aún no es un material muy utilizado en el

país, sin embargo es de mucha aplicación en el mundo. Cuando se habla de

hormigones de alta resistencia se dice que son aquellos cuya resistencia supera los 42

MPa.

En este hormigón con características especiales en su desempeño, sus materiales

deben tener un estricto control de calidad, desde la selección así como en la cantidad

a utilizarse en el mezclado, éste puede realizarse sin ninguna dificultad, siguiendo

cada una de las normas que lo rigen.

Esta investigación pretende dar a conocer a la industria de la construcción todo lo

referente a estos hormigones, es decir, sus características, ventajas, aplicaciones,

materiales a utilizarse, ensayos a realizarse y las resistencias logradas con mezclas

hechas con materiales de nuestro medio.

Los agregados que se van a utilizar en este estudio son de la Cantera Ramírez, de la

provincia de Imbabura, son excelentes para hormigones de alta resistencia, sus

propiedades físicas y mecánicas cumplen con los requisitos para realizar este estudio.

El cemento, factor importante para realizar hormigón, en esta investigación será

ARMADURO especial de Lafarge, con el cual se obtienen altas resistencias iniciales.

Para la parte experimental se realizarán diferentes mezclas, tomando en cuenta

aditivos especiales que ayuden a la reducción de agua y así darle mejor

manejabilidad al hormigón, aparte de la resistencia mecánica a la compresión que

buscamos.

2

1.1. ANTECEDENTES

El hormigón de alta resistencia relativamente es considerado como un nuevo

material, su desarrollo fue incrementándose sobre todo en las últimas décadas del

siglo XX. Entre los años 60 y 70 fue introduciéndose en el mercado de los edificios

de gran altura de Chicago.

Se conoce como hormigones de alta resistencia aquellos que son capaces de obtener

resistencias altas a la compresión en comparación con los hormigones

convencionales que sólo llegaban a resistencias a la compresión de 15 a 21 MPa.

Estos hormigones fueron expandiéndose gradualmente, tanto que en 1997 ya se

estaban utilizando alrededor de todo el mundo y por lo tanto han despertado el

interés con el estudio de sus propiedades.

En principio, la forma de obtención de una mayor resistencia era disminuir el índice

de vacíos del hormigón, dicho de otra forma, una mayor compacidad de éste, lo cual

se puede lograr con la utilización de aditivos súper plastificantes y reductores de

agua, ello ayuda a disminuir la relación agua/cemento a los niveles mínimos.

Mediante esas primeras experiencias fueron aumentando los conocimientos de la

relación entre la calidad de los agregados y la calidad del hormigón: tamaño máximo

de los agregados gruesos, módulo de finura de los agregados finos, el tipo de

cemento utilizado, el tipo de súper plastificante utilizado y otros agregados que se

fueron introduciendo en la elaboración del concreto, que hoy llega a resistencias

superiores a los 100 MPa con la utilización de los súper plastificantes a base de

policarboxilatos, la silica activa (humo de sílice), filler.

Hay que destacar que además de la mayor resistencia a la compresión, también se ve

mejorada su durabilidad en comparación del hormigón convencional, a la

carbonatación, al ataque de cloruros, etc., por ello, se los denomina también

concretos de alto desempeño.

3

1.2. OBJETIVOS

1.2.1. OBJETIVO GENERAL

Obtener Hormigones de Alta Resistencia, a través de la investigación de los

agregados de la cantera Ramírez, Ambuqui, Ibarra Provincia de Imbabura y del

cemento Armaduro Especial-Lafarge.

1.2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar si las propiedades físicas y mecánicas de los agregados son

apropiados para hormigones de alta resistencia.

Analizar y establecer el diseño de las dosificaciones de hormigones de alta

resistencia basándose en el código correspondiente, para

Determinar que aditivo es el apropiado (químico, mineral), para que ayude a

obtener el hormigón requerido.

1.3. ALCANCE

La finalidad de esta investigación es obtener hormigones de alta resistencia

comprobando y realizando diferentes dosificaciones de mezcla, variando la relación

agua/cemento y el aditivo, obtener las cantidades adecuadas de los componentes del

hormigón.

Realizar los ensayos necesarios en el laboratorio para los agregados y cemento con

las normas técnicas ecuatorianas NEC, analizar los resultados obtenidos.

Elaborar las probetas de hormigón estandarizadas y realizar los ensayos de

compresión, analizar su resistencia a diferentes edades 3, 7, 28 y 56 días. La

resistencia característica permitirá verificar el control de calidad del hormigón.

Por lo tanto la investigación será un aporte importante para los profesionales y

estudiantes de la construcción, la cantera Ramírez con sus agregados y Lafarge con

su cemento ARMADURO especial.

4

CAPITULO II

2. MARCO TEÓRICO

2.1. Los hormigones de alta resistencia, requisitos

Para la elaboración de hormigones de alta resistencia existen varios procedimientos a

nivel nacional e internacional; incluso, en algunas partes se comercializan concretos

de este tipo, sobre todo para obras de gran envergadura e importancia. El análisis de

la información disponible permitió establecer los siguientes parámetros de trabajo

sobre el programa de investigación:

Características necesarias en los materiales que componen el concreto para lograr

alta resistencia a la compresión.

Aditivos recomendables para lograr alto desempeño en el concreto.

Revisión de los procedimientos de mezclado y de dosificación propuestos en cada

una de las referencias analizadas.

Requisitos de los materiales

De acuerdo con los códigos vigentes las características de los materiales son las

siguientes:

Cemento: El código recomienda cementos Tipo I y II, con contenido significativo de

silicato tricálcico (mayores que los normales).

Grava: Resistencia mecánica alta, composición geológica sana, Tamaño Nominal

Máximo (TNM), buena adherencia, baja absorción.

Arena: Excelente granulometría, buen módulo de finura (alrededor de 3.00).

Agua: por lo general se utilizará el agua potable.

Aditivos: químicos y minerales, utilizar uno o una combinación de ambos.

2.2. Componentes del hormigón y sus cualidades físico-mecánicas.

Básicamente los componentes para la elaboración del hormigón y más comunes son:

5

2.2.1. El Cemento

El cemento es un conglomerante comercial comúnmente usado en la construcción

por sus propiedades físicas, químicas y mecánicas. Es un aglomerante que tiene

como principal objeto la adherencia con y entre los agregados.

El cemento portland puzolánico es el más utilizado en nuestro medio por lo cual

vamos a utilizarlo en la investigación, el cual tiene propiedades adhesivas y

cohesivas, que le dan la capacidad de aglutinar los agregados. Existen dos tipos de

cemento más utilizados el Tipo I y Tipo II. Para esta investigación se utilizará un

nuevo cemento que se está comercializando en el país, Armaduro (Especial-

Lafarge).

“Denominación

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

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

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

Ecuatoriana) y ASTM C 595.

La fabricación es controlada bajo un sistema de gestión de calidad.

Posee Licencia Ambiental.

Aplicaciones

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

Para obras viales: losas, puentes, pantallas, dovelas, tubos, adoquines, otros.

Aplicaciones estructurales y ornamentales: postes, adoquines, bloques,

bordillos, viguetas, otros.

Estructuras de hormigón pre o pos tensado.

6

Precauciones

Almacenamiento

Adquirir el cemento a distribuidores autorizados.

Evitar contacto directo con el suelo.

Evitar contacto con las paredes perimetrales de la bodega.

En ambientes húmedos asegurar una ventilación adecuada.

No exceder los 60 días de almacenamiento.

Requisitos mecánicos.

Requisitos químicos

PARÁMETRO INEN 490 ARMADURO

Pérdida por calcinación

Magnesio (MgO)

Sulfatos (SO3)

≤ 5 %

≤ 6 %

≤ 4 %

≤ 1,4 %

≤ 2,3 %

≤ 2,4 %

7

Requisitos físicos

PARÁMETRO INEN 490 ARMADURO

Fraguado inicial

Expansión

Contenido del aire

≥ 45 % ≤ 420 min

≤ 0,8 %

≤ 12 %

120 min

0,04 %

4,50 %

CARACTERÍSTICAS.

Resistencias.

Permite alcanzar fácilmente las resistencias a la compresión requeridas a todas las

edades.

En condiciones normales se pueden obtener resistencias a la compresión entre 50 y

60 MPa. Posee un progresivo crecimiento de las resistencias aún después de los 28

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

Resistencia a agentes agresivos.

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

impiden el acceso de agentes agresivos como son: aguas salinas, suelos sulfatados,

desechos industriales, aguas servidas y otros. Contrarresta la relación álcali sílice.

Para aplicaciones con altas concentraciones de sulfatos se puede agregar ciertos

minerales a ARMADURO.

Calor de hidratación.

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

grandes masas de hormigón.

Durabilidad.

Una de las características más importantes del cemento ARMADURO es la

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

crecimiento de resistencia aún después de los 28 días”1.

1 FICHA TECNICA. LAFARGE CEMENTOS S.A.

8

2.2.2. Los Agregados

Los agregados para hormigones de alta resistencia, son decisivos en el

comportamiento final del hormigón. Sus características principales que deben

cumplir son:

Configuración geométrica y textura.

Granulometría.

Propiedades mecánicas y,

Composición química.

Por lo general los agregados ocupan cerca del 75% de volumen del hormigón, su

importancia es primordial y la selección un factor predominante.

Agregado fino.

El módulo de finura es característica primordial al elegir el agregado fino. Las

arenas que tengan un módulo de finura entre 2,7 y 3,2 son apropiadas porque logran

una buena manejabilidad y resistencia a la compresión, además de no tener material

orgánico que es perjudicial para cualquier tipo de hormigón.

Agregado grueso.

La resistencia del hormigón convencional por lo general depende de la calidad de la

pasta y su adherencia con los agregados, en el hormigón de alta resistencia el

agregado grueso mientras menor sea su tamaño máximo mejor será su resistencia.

2.2.3. El agua de mezclado

El agua de mezclado para hormigones de alta resistencia tiene mayores requisitos

que los hormigones convencionales, la pureza del agua debe ser comprobada para

evitar concentración de partículas indeseables que alteran el comportamiento del

hormigón.

2.2.4. Aditivos

Son componentes que se han ido introduciendo en la elaboración del hormigón, para

mejorar sus propiedades, en trabajabilidad, resistencia y durabilidad.

9

En el mercado podemos encontrar en varias presentaciones y de varias marcas, sean

éstas liquida, solida, polvo y puede ser en pasta.

Estos aditivos pueden ser químicos y minerales

2.2.4.1. Aditivos minerales

Estos se adicionan al hormigón para aumentar el volumen de la pasta o para

compensar la mala gradación de los agregados.

Clasificación de aditivos minerales

Microsílice

Son subproductos del proceso de aleación de ferrosilíceos, cuando las partículas de

humo se desprenden, estas son recogidas mediante sistemas de filtración de gases, en

la industria del concreto es utilizada como materia prima.

Son polvos de color gris, tienen densidades bajas respecto a los cementos Portland

comunes; actúan bien sea como puzolanas o como micro-rellenos.

Cenizas Volantes

También conocidas como cenizas de combustión y son subproductos de la

incineración de los carbones. Sus partículas son esféricas y su finura debe ser por lo

menos igual a la del cemento Portland.

Se utilizan de dos formas: introduciéndolas en el proceso de dosificación y en

cementos adicionados con cenizas volantes. Las cenizas volantes deben tener gran

uniformidad en sus propiedades físicas y mecánicas, se recomiendan reemplazos

entre el 15 y 25 %.

2.2.4.2. Aditivos químicos

Varias son las formas de cómo empezaron a utilizarse, pero basta decir que existen

varias empresas en la fabricación de estos aditivos, que básicamente utilizan

químicos y en la actualidad existen cualquier cantidad de aditivos químicos.

10

Clasificación de aditivos:

Reductores de agua/plastificantes

Reducen el contenido de agua en el hormigón sin perder su consistencia, aumentando

su asentamiento.

Reductores de agua de alto rango/superplastificantes

Estos aditivos aumentan considerablemente el asentamiento con relación al

hormigón normal manteniendo su consistencia y sin modificar el agua.

Reductores de agua

Estos aditivos reducen la perdida de agua, lo que origina eliminar la exudación.

Inclusores de aire

Estos aditivos al momento de agregarse en la mezcla de hormigón incrementan su

contenido de aire, lo cual produce que el hormigón sea más trabajable, y evita la

segregación.

Aceleradores de fraguado

Aceleran la transición en la mezcla del estado plástico al rígido.

Fluidizantes

Estos aditivos permiten mayor fluidez a la mezcla, permiten reducir el agua de

mezclado pero siempre con el mismo rendimiento obteniendo buena trabajabilidad.

Retardantes de fraguado

Estos aditivos permiten que la mezcla no fragüe rápido o retardan el tiempo inicial de

fraguado, afectando principalmente su resistencia en edades tempranas, ya que esta

disminuye.

Es recomendable utilizar para grandes volúmenes, tiempos considerados de

transportación y en climas cálidos.

11

Acelerantes de resistencia.

El principal efecto de estos aditivos es acelerar el tiempo inicial de fraguado, así en

edades tempranas su resistencia se acelera. En temperaturas frías o clima frío es

recomendable utilizarlos para obtener resistencias iniciales.

“Estabilizadores de volumen

Producen una expansión controlada que compensa la contracción de la mezcla

durante el fraguado y después de este”.2

2.3. Propiedades Físicas y Mecánicas del hormigón fresco.

Las principales propiedades del hormigón son: consistencia, docilidad y

homogeneidad.

Determinar la mayor o menor capacidad de deformación que tiene la masa de

hormigón fresco, lo que influye determinar estos parámetros es, la forma, el tamaño

de los agregados, la cantidad de agua de la mezcla, el aditivo utilizado y como se

realizó el amasado.

La consistencia es un parámetro más estudiado en el diseño y elaboración del

hormigón, ya que se puede determinar directa o indirectamente, la cantidad de agua

de mezclado. Para determinar la consistencia del hormigón fresco existen muchos

métodos, el más común es la mediad del asentamiento con el cono de Abrams.

Ensayo del asentamiento

La norma NTE INEN 1578:2010, indica cómo se realiza el muestreo del hormigón

fresco.

Colocar el molde húmedo en una superficie plana, llenar el molde en tres capas, cada

una aproximadamente a un tercio del volumen del molde. Compactar cada capa con

25 golpes utilizando la varilla de compactación.

La última capa enrasar y limpiar los excesos en el molde, retirar el molde

cuidadosamente en dirección vertical, medir el asentamiento determinando la

diferencia vertical entre la parte superior del molde y el centro original de la masa

desplazado.

2 IMBAQUINGO Andrea. Tesis “Diseño de Hormigón de alto desempeño”. Pág. 50.

12

El ensayo es válido si se produce un asentamiento simétrico. Si el hormigón muestra

desprendimiento en dos ensayos consecutivos, el hormigón carece de la necesaria

plasticidad y cohesión.

Tabla 2.1 Asentamiento en cono de Abrams

TIPO DE

CONSISTENCIA

ASENTAMIENTO

(cm)

Seca 0 – 2

Plástica 3 – 5

Blanda 6 – 9

Fluida 10 - 15

Líquida 16 - 20 Tomado de: http://es. Wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n

Exudación del agua de amasado

Debido a que el hormigón está constituido por materiales de distinta densidad real,

tiende a producirse la decantación de los de mayor peso unitario, que son los sólidos,

y el ascenso del más liviano, que es el agua.

Este proceso induce una serie de efectos internos y externos en el hormigón:

La película superficial del hormigón presenta un contenido de agua mayor que el

resto de la masa. Ello significa un aumento de la razón agua / cemento, con una

consiguiente menor resistencia para dicha capa.

Variación de Volumen

El agua de amasado del hormigón debe estar en un ambiente saturado de humedad,

caso contrario este comienza a evaporarse, lo cual produce un secado progresivo

desde la superficie externa hacia el interior.

Este secado produce zonas de contacto entre fase líquida (agua) y gaseosa (aire), en

los conductos y poros que siempre tiene en su interior el hormigón.

13

Cuando éstos presentan dimensiones capilares, el proceso de tensión superficial

interna alcanza una magnitud importante, la que al transmitirse al hormigón se

traduce en una contracción de las zonas de hormigón sometidas a este proceso de

secamiento.

2.4. Propiedades Físicas y Mecánicas del hormigón endurecido.

El hormigón presenta un proceso de endurecimiento progresivo que transforma de un

material plástico en un sólido, producido por un proceso físico-químico complejo de

larga duración.

Durante el proceso de endurecido el hormigón presenta propiedades que también

evolucionan con el tiempo, dependiendo de las características y proporciones de los

materiales componentes y las condiciones ambientales a los que fue sometido el

hormigón.

Propiedades del hormigón endurecido

Densidad.

Se define la densidad del hormigón como el peso sobre unidad de volumen.

Depende de la densidad real y de la proporción de cada uno de los materiales que

están presentes en el hormigón, la densidad de los hormigones convencionales con

material granular no mineralizado esta alrededor de 2,35 a 2,55 kg/dm3.

Con el tiempo la densidad experimenta variaciones, la evaporación de agua de

amasado hacia la atmosfera lo que significa una variación alrededor de un 7% de la

densidad inicial.

Resistencia.

La resistencia es una de las principales propiedades del hormigón. Se toma muy en

cuenta cuando se realiza hormigones para fines estructurales, ya que estos elementos

están sometidos a tensiones que se derivan de las solicitaciones que actúan sobre

estos.

La resistencia del hormigón se puede presentarse de dos formas:

14

a). Resistencia a la compresión.

La norma NTE INEN 1573:2010, indica el procedimiento para determinar la

resistencia del hormigón endurecido.

“Los especímenes deben ser ensayados en condición húmeda. Se deben mantener

húmedos utilizando cualquier método conveniente durante el periodo comprendido

entre la remoción del almacenamiento húmedo y el ensayo”.3

Teniendo en cuenta estos parámetros y las consideraciones de la norma respecto al

equipo a utilizarse, debe realizarse un informe detallado de cómo se produjo el

ensayo de los especímenes.

El hormigón presenta un favorable desarrollo con relación a la resistencia a la

compresión, ya que para diseñar el hormigón se toma en cuenta este dato, por lo cual

en esta investigación es importante la resistencia y mucho más si es para hormigones

de alta resistencia.

b). Resistencia a la tracción

La resistencia a tracción del hormigón ha sido considerablemente menos estudiada

que la resistencia a compresión, en parte debido a la mayor incertidumbre que existe

para su determinación.

Existen varios métodos para determinar la tracción: tracción directa, flexión y

tracción indirecta. Los tres dan resultados sensiblemente diferentes, debido a los

diferentes ensayos que se aplica para determinar la tracción de hormigón.

Variaciones de volumen

Durante su vida útil el hormigón experimenta variaciones de volumen, dilataciones o

contracciones por causas físico-químicas.

El tipo y magnitud de variaciones afectan de manera importante, por las condiciones

ambientales que existen en la naturaleza de humedad y temperatura.

Las variaciones por causas de la humedad presentes en el hormigón son la retracción

hidráulica y por causas de la temperatura son la retracción térmica.

3 TNE INEN. 1573:2010. Hormigón de cemento hidráulico. Determinación de la resistencia a la

compresión de especímenes cilíndricos de hormigón de cemento hidráulico. Pág. 6.

15

Retracción Hidráulica.

Los parámetros preponderantes en la retracción hidráulica son:

Composición química del cemento: la composición del cemento ayudará al

fraguado inicial rápido, debido a su alto contenido de C3A, como resultado se

obtiene una alta contracción.

Dosis del cemento: existe una relación casi directa entre la dosis del cemento

y la retracción hidráulica.

Dosis de agua: mientras mayor será la dosis de agua en la masa de hormigón,

va a existir fisuras y poros saturados, desde donde se originara tensión

superficial.

Porosidad de los agregados: el valor de la retracción está dado por la finura

del agregado, siendo mayor cuando esta aumenta, ya que hay una mayor

discontinuidad en su masa.

Humedad: condiciona la velocidad de evaporación del agua interior del

hormigón.

Retracción térmica.

El hormigón por causas de la temperatura puede experimentar variaciones de

volumen, ésta puede ser externamente; causado por la temperatura del ambiente,

como internamente; causado por el fraguado y el endurecimiento de la masa de

hormigón.

Las consecuencias de la retracción son las siguientes:

Variaciones por causas externas: magnitud y velocidad de la variación de la

temperatura ambiental.

Causas internas: características del cemento, contenido de C3A, finura de

molienda, temperatura en el momento de la incorporación en el hormigón.

16

2.5. Comportamiento elástico e inelástico.

Para establecer la relación entre tensiones y deformaciones es necesario conocer las

propiedades del hormigón, aspecto que toca tomar en cuenta en el aspecto estructural

especialmente cuando el cálculo de deformaciones es determinante.

Comportamiento elástico.

“La relación entre tensiones y deformaciones se establece a través del módulo de

elasticidad. Para los materiales totalmente elásticos, el módulo de elasticidad es

constante e independiente de la tensión aplicada, acostumbrando a designársele con

el nombre de módulo de Young. En otros materiales, designados inelásticos en

cambio, el módulo de elasticidad depende del valor de la tensión aplicada.

Lo más frecuente, sin embargo, es que los materiales presenten una combinación de

ambos comportamientos, inicialmente elástico y posteriormente inelásticos al

aumentar la tensión aplicada.

Este es el caso del hormigón, cuya curva de relación tensión deformación tiene la

forma indicada en la figura 2-1 , en la cual pueden observarse tres tramos

característicos:

1. un primer tramo recto, en que el comportamiento es elástico y que abarca no

más de un 20 % del desarrollo total de la curva

2. un segundo tramo curvo, ascendente hasta el valor máximo de la curva

tensión - deformación

3. un tercer tramo curvo, descendente hasta la tensión de rotura.”4

4 http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/propT7.htm, 2014.

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

17

Comportamiento inelástico

“A pesar del carácter frágil señalado para el hormigón para las cargas de velocidad

normal de aplicación, éste presenta un comportamiento plástico cuando una

determinada carga permanece aplicada un largo tiempo, produciéndose en este caso

una deformación denominada fluencia del hormigón.

El conocimiento de la fluencia es necesario para el análisis estructural en el caso del

cálculo de deformaciones en elementos de hormigón armado, determinar la pérdida

de la tensión aplicada en una estructura de hormigón pretensado o para el cálculo de

tensiones a partir de la medición de deformaciones.

El mecanismo que genera la fluencia en el hormigón no es bien conocido,

estimándose actualmente que es causado por la combinación de dos tipos de

fenómenos: uno derivado de la acomodación de la estructura cristalina de la pasta de

cemento, que se denomina fluencia básica, y otro proveniente de la migración interna

de la humedad, que se traduce en una retracción hidráulica adicional.

Los principales factores que condicionan la fluencia del hormigón son las

características del hormigón, principalmente el tipo y la dosis de cemento, la

Figura 2-1 Curva Relación Tensión - Deformación

18

humedad ambiente, la magnitud de la tensión aplicada y la edad del hormigón en el

momento de su aplicación.”5

2.6. Deformación.

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

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

Deformación elástica o reversible.

La podemos comparar con un resorte al cual le aplicamos una carga deformándose,

pero al retirar la carga, este retorna a su posición original. Estas deformaciones son

imperceptibles a la vista y por lo tanto estas deformaciones provocan acortamientos o

alargamientos en el sentido longitudinal del esfuerzo y ensanchamiento o

adelgazamiento en el sentido transversal del esfuerzo cuando los elementos están a

compresión o a tracción

Deformación plástica o irreversible.

Consiste en una deformación instantánea e irreversible que aumenta con la magnitud

de la carga y el tiempo que esta dure. La deformación plástica sumada a la

deformación por retracción se detiene prácticamente al cabo de 3 años y es

directamente proporcional a la carga que se le aplica, siempre y cuando esta carga

sea menor que 1/3 de la carga necesaria para la rotura.”6

5 http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/propT7.htm, 2014

6 http://ingenieriareal.com/tipos-de-deformaciones-en-el-hormigon/

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

http://ingenieriareal.com/tipos-de-deformaciones-en-el-hormigon/

19

CAPITULO III

3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES PÉTREOS PARA

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA

3.1. Selección de materiales

Los materiales más importantes para elaborar hormigón son los agregados, conocer

su procedencia y origen es primordial, verificar su porosidad, si es fragmentado,

triturado, canto rodado y el tamaño nominal máximo del agregado.

El tamaño máximo a utilizar en esta investigación es de 19 mm, el material que

cumple con esas condiciones es la Cantera Ramírez de la Provincia de Imbabura.

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

del sector de Ambuqui.

Ubicación Cantera Ramírez.

Se encuentra ubicado en la parroquia Ambuqui, Cantón Ibarra provincia de

Imbabura, en la Panamericana Norte a 36 km de Ibarra, sus coordenadas UTM

longitud 832 820 y latitud 10 050 037 a 1860 m.s.n.m. Parte norte de la Provincia de

Imbabura.

Desde la ciudad de Quito existe una distancia de 161 km con 2:30 horas de recorrido.

El clima de la parroquia de Ambuqui es cálido con una temperatura promedio de

24°C, con una población de 1000 habitantes en la cabecera parroquial. Existen

hosterías y balnearios el más conocido es Oasis que cuenta con agua cálida y

recreación para pequeños y grandes.

Características de la zona.

“La provincia de Imbabura está ubicada en el Graben Interandino, el cual está

limitado al Este y al Oeste por la Cordillera Real y Occidental.

La cordillera Occidental está compuesta por rocas volcánicas y vulcanoclásticas

basálticas del Mesozoico tardío al Cenozoico temprano.

20

La cordillera Real al este es dominada por cinturones lineales de rocas metamórficas

(filitas de Ambuqui), intruídos por granito tipo S e I (granito de Pimampiro), del

Mesozoico temprano y estos cubiertos por sedimentos volcánicos Cenozoicos. La

depresión interandina es una importante estructura extensional limitada a lo largo por

fallas, comprende sedimentos volcánicos recientes provenientes de los volcanes más

cercanos. Se incluye también sedimentos epiclásticos y vulcanoclásticas distales,

primarios y retrabajados, de edad, inferida Plio-Cuaternaria. Y depósitos

superficiales (glaciares, lahares, terrazas, lagunales, coluviales y aluviales).”7

Explotación de los agregados.

La cantera de Ramírez cuenta con una hectárea de explotación, el mineral que tiene

de reservas es material de construcción, arena y lastre.

El material es proveniente de lecho de río que se lo explota del río Ambuqui. El

sistema de explotación es a cielo abierto, el método que aplican para la explotación

es la siguiente: “arranque y apilamiento con retroexcavadora, acopio en dos sectores

dentro del mismo lecho previo a ser trasladado a Cancha mina o zona de

procesamiento; y, carga con cargadora frontal a volquetas, acumulación y provisión

de material hacia la clasificadora y trituradora.

La producción mensual aproximada de agregados es 10052 m3. ”

8

7 GABRIELA LÓPEZ. Geología de Ibarra. Pág. 3

8 Agencia de Regulación y Control Minero. Coordinación Regional Ibarra

Figura 3-1 Explotación Cantera Ramírez, Ambuqui – Provincia de Imbabura

21

Figura 3-2 Agregado Fino, Cantera Ramírez, Ambuqui – Prov. Imbabura

Figura 3-3 Agregado Grueso, Cantera Ramírez, Ambuqui - Prov. Imbabura.

22

3.2. Estudio de las propiedades físicas y mecánicas de los agregados

del sector de Ambuqui.

La elaboración de hormigones de alta resistencia requiere de un análisis detallado de

sus componentes, estudiar las propiedades físicas y mecánicas de los agregados es

fundamental en esta investigación.

3.2.1. Ensayo de abrasión.

Para el diseño de mezclas de hormigón es indispensable conocer las propiedades del

agregado grueso, uno de los más importantes es la resistencia a la abrasión.

Según la norma NTE INEN 860, la abrasión es el porcentaje de desgaste que

adquirirá el agregado mediante el roce continuo de las partículas con las esferas de

acero. Esto nos indica si el agregado grueso a utilizar es el adecuado para el diseño

de mezcla. Dependen el desgaste o dureza del agregado las características de la roca

madre.

En la investigación primero se lavó la muestra reducida y se la seco al horno a 110°

C ± 5 °C, hasta obtener una masa prácticamente constante.

El método a utilizar es el más común con la máquina de los Ángeles, consiste en

colocar una cierta cantidad de agregado de acuerdo a las especificaciones en el

tambor giratorio con una cierta cantidad de esferas de acero como se indica a

continuación.

Tabla 3.1 Especificaciones para la carga

Gradación Número de esferas Masa de la carga (g)

A

B

C

D

12

11

8

6

5000 ± 25

4584 ± 25

3330 ± 20

2500 ± 15

Fuente: Normas Técnicas Ecuatorianas. NTE INEN 860, Tabla 1. Especificaciones para la carga, pág.

3, 2011 – 333.

23

Tabla 3.2 Gradación de las muestras de ensayo

Tamaño de abertura de tamiz Masa por tamaños indicada

(mm) (g)

(aberturas cuadradas)

Pasante de Retenido de Gradación

A B C D

37.5 25.0 1250 ± 25 --- --- ---

25.0 19.0 1250 ± 25 --- --- ---

19.0 12.5 1250 ± 10 2500 ± 10 --- ---

12.5 9.5 1250 ± 10 2500 ± 10 --- ---

9.5 6.3 --- --- 2500 ± 10 ---

6.3 4.8 --- --- 2500 ± 10 ---

4.8 2.4 --- --- --- 5000 ± 10

Total 5000 ± 10 5000 ± 10 5000 ± 10 5000 ± 10 Fuente: Normas Técnicas Ecuatorianas. NTE INEN 860, Tabla 2. Gradación de las muestras de

ensayo, pág. 4, 2011 – 333.

Equipo a utilizarse.

Máquina de los Ángeles. Es un aparato de acero constituido por un tambor

cilíndrico hueco con espesor de pared no menor a 12.4 mm cerrado en ambos

extremos, de 508 ± 5 mm de longitud interna y 711 ± 5 mm de diámetro

interno como se muestra en la figura 3-4 y 3-5 su eje horizontal está fijado a

un dispositivo exterior para transmitir movimiento de rotación alrededor de

su propio eje. El tambor tiene una abertura para la introducción del material a

ensayarse y la carga abrasiva; además está provista de una tapa.

Figura 3-4 Diseño de Tambor Fuente: Normas Técnicas Ecuatorianas, NTE INEN 860, Figura 1. Máquina de los

Ángeles, pág. 2, 2011 - 333

24

Tamices.

Esferas con masa de 390 y 445 gramos

Material

Muestra de 5000 ± 10 g (gradación C). agregado grueso Cantera Ramírez.

Accesorios

Bandejas metálicas.

Mascarilla.

Guantes de caucho.

Procedimiento

1. Pesar el material de acuerdo a la gradación que se escogió. Para esta

investigación es la gradación C como se indica en la tabla 3.2. 1250 g del

tamiz 3/8’ que retiene y 1250 g del tamiz N° 4, lo que da los 5000 g del

agregado requerido.

Figura 3-5 Máquina de los Ángeles Fuente: Normas Técnicas Ecuatorianas, NTE INEN 860, Figura 1. Máquina de los Ángeles, pág. 3,

2011 – 333

25

2. La muestra seca colocarla en la máquina de los Ángeles y las esferas

respectivas, para este caso 8, como lo indica la tabla 3.2 para la gradación C,

tapar el tambor y hacerle girar con una velocidad de 30 – 33 rev/min.

3. Hacer girar el tambor por 100 revoluciones, parar retirar la tapa y vaciar el

material junto con las esferas, pasar el material por el tamiz N° 12, el retenido

pesar y volver a colocar en el tambor.

4. Luego completar 500 revoluciones, retirar el material del tambor, separar las

esferas y pasar por el tamiz N° 12.

5. Pesar la materia retenida en el tamiz N° 12.

6. Limpieza de todos los materiales utilizados.

TABLA DE RESULTADOS

Figura 3-6 Medida de peso de agregados. Abrasión

26


FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y

MATEMÁTICA

DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS

CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

ENSAYO DE ABRASIÓN DEL AGREGADO GRUESO (RIPIO)

NORMA: ASTM C-131 (NTE INEN 0861:83)

ORIGEN: Ambuqui- Provincia de Imbabura FECHA: Quito, 16/05/2013

ENSAYO Nº: 01

GRADUACIÓN B

Tamiz Nº

(")

PESOS UNIDAD

RETENIDOS

1/2 2500 Kg

3/8 2500 Kg

TOTAL 5000 Kg

Nº DESCRIPCIÓN CANTIDAD UNIDAD

1 Masa inicial 5000,00 g

2 Retenido Tamiz Nº 12 después de 100

revoluciones 4739,00 g

3 Perdida después de 100 revoluciones 261,00 g

4 Perdida después de 100 revoluciones 5,22 %




7 Porcentaje de pérdida después de 500

revoluciones 24,74 %

8 Coeficiente de Uniformidad 0,21

27



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 02

GRADUACIÓN B

Tamiz Nº

(")

PESOS UNIDAD

RETENIDOS

1/2 2500 Kg

3/8 2500 Kg

TOTAL 5000 Kg













28



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 03

GRADUACIÓN C

Tamiz Nº (") PESOS

UNIDAD RETENIDOS

3/8 2500 Kg

#4 2500 Kg

TOTAL 5000 Kg













29



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 04

GRADUACIÓN C

Tamiz Nº (") PESOS

UNIDAD RETENIDOS

3/8 2500 Kg

#4 2500 Kg

TOTAL 5000 Kg













30



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 05

GRADUACIÓN C

Tamiz Nº (") PESOS

UNIDAD RETENIDOS

3/8 2500 Kg

#4 2500 Kg

TOTAL 5000 Kg













31

3.2.2. Ensayos de colorimetría.

El objeto de este ensayo es poder determinar si en el agregado fino existen impurezas

orgánicas que pueden afectar la mezcla, se conoce que las impurezas o material

orgánico reduce las propiedades mecánicas del hormigón.

La muestra del agregado fino debe tener por lo menos 450 g para poder realizar el

ensayo.

Equipo a usarse.

Botellas de vidrio. Graduadas en incoloras, con capacidad entre 240 cm3 y

470 cm3 equipadas con tapones o tapas herméticas, y que no sean solubles

con ningún tipo de reactivo especificado.

Nivel de la solución de color normalizada: 75 cm3.

Nivel del agregado fino: 130 cm3.

Nivel de la solución de NaOH: 200 cm3.

Comparador de color normalizado.

Procedimiento

1. Colocar en la botella donde va a ser ensayada el agregado fino

aproximadamente hasta el nivel equivalente de volumen de 130 cm3.

2. Añadir la solución de hidróxido de sodio (NaOH), hasta que el agregado fino

y la solución después de agitado marque aproximadamente 200 cm3.

3. Tapar la botella, agitar vigorosamente y dejarla reposar por 24 horas.

Determinación del color

Procedimiento con el comparador de color normalizado. Se define el color del

líquido que sobrenada mediante cinco vidrios de colores que están normalizados, los

colores son los siguientes.

Tabla 3.3 Comparador de color

Color normalizado escala de

Gardner

No.

Número de orden en el comparador

5

8

11

14

16

1

2

3 (normalizado de referencia)

4

5

Fuente: Normas Técnicas Ecuatorianas, NTE INEN 855, pág. 3, 2010 – 314

32

Interpretación de color

Si la muestra ensayada presenta el color más oscuro que el normalizado de referencia

(3), se considera que la muestra esta con impurezas orgánicas que son inapropiadas.

En este caso para realizar y diseñar hormigón previamente se debe lavar el agregado

fino.

TABLA DE RESULTADOS

33



MATEMÁTICA



ENSAYO DE COLORIMETRÍA

NORMA: ASTM C-131 (NTE INEN 0855)


ENSAYO Nº: 01

FIGURA: 1 (UNO)

MATERIAL RECOMENDABLE PARA USO EN LA FABRICACIÓN DE MORTEROS

Y HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA.

MUESTRA: 2

FIGURA: 1 (UNO)

MATERIAL RECOMENDABLE PARA USO EN LA FABRICACIÓN DE MORTEROS

Y HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA.

34

3.2.3. Densidad Real (Peso Específico).

El peso específico o densidad real, permite conocer los volúmenes compactos para

poder realizar la dosificación de mortero y hormigón.

Densidad real del agregado fino.

El procedimiento consiste en determinar la masa de una muestra de ensayo en

condiciones seca y saturada superficialmente seca. Luego, determinar su volumen

como la masa del agua desplazada por el árido sumergido en un matraz aforado.

Conocidas las masas y su volumen se calculan las densidades real y neta y la

absorción de agua en función de los valores obtenidos en las diferentes condiciones.

Equipo a utilizar.

Balanza. Capacidad de 1 kg o más con una apreciación de 0.1 g.

Picnómetro. Contenedor apropiado para que la muestra de ensayo agregado

fino sea fácil de introducir y el volumen pueda ser legible en ± 0.1 cm3.

Molde y compactador para medir humedad superficial. Molde metálico

en forma de cono truncado de 40 mm ± 3 mm de diámetro interno superior,

90 mm ± 3 mm de diámetro interno en la base y altura de 75 mm ± 3 mm y el

metal debe tener un espesor de 0.8 mm. El compactador debe ser metálico

con un peso de 340 g ± 15 g, con la cara compactadora circular y plana.

Horno. De tamaño suficiente con alcance la temperatura de 110° C ± 15° C.

Muestra de ensayo.

Previamente la muestra debe ser seleccionada de es decir debe estar sin impurezas y

si es el caso lavarla para poder realizar el ensayo, aproximadamente unos 2kg.

Si se lava el agregado fino dejarlo secar al ambiente y colocar en un lugar fresco y

seco para que no tenga impurezas preferiblemente con protección.

Una vez que la muestra esta seca colocar en un recipiente aproximadamente unos

700g de agregado fino y sumergirlo completamente en agua hasta que se sature

durante 24 horas.

Una vez saturado por 24 horas vaciar el agua evitando que se pierda finos una vez

hecho esto colocar en un recipiente grande y dejar que seque al ambiente moviéndola

para asegurar un secado homogéneo hasta alcanzar el secado superficial.

35

Determinación del estado saturada superficial seca (SSS) del agregado fino, colocar

el molde en una superficie seca y lisa con el diámetro mayor hacia abajo. Colocar en

forma suelta el agregado fino parcialmente seca hasta que llene el cono, con el

compactador dar 25 golpes la separación por cada golpe del material con el

compactador no debe ser mayor a 5 mm, distribuir los golpes para que toda la masa

este compactada. Retirar el agregado fino que se encuentra alrededor del molde

limpiar bien y retirar en forma vertical el molde, si se desmorona un poco el

agregado fino quiere decir que alcanzado el estado SSS, caso contrario quiere decir

que aun esta con humedad y toca secar hasta que alcance el estado SSS.

Procedimiento.

Previamente de alcanzar el agregado el estado SSS, realizar el ensayo con el

picnómetro.

1. Llenar el picnómetro parcialmente con agua colocar 500 g ± 10 g de agregado

fino en estado SSS, llenar con agua aproximadamente 90%de su capacidad

agitar manualmente rodar, invertir y agitar puede ser una combinación de

estas hasta eliminar las burbujas de aire visibles.

2. Luego de eliminar las burbujas determinar la masa del picnómetro con agua y

la muestra.

3. Retirar la muestra del picnómetro lavar el picnómetro y determinar su peso.

4. Secar la muestra de agregado fino y determinar su peso.

5. Llenar el picnómetro de agua hasta la marca de calibración pesar el

picnómetro con agua esto es para determinar el peso del picnómetro

calibrado.

6. Realizar los cálculos respectivos.

Densidad real del agregado grueso.

La densidad real y neta de los áridos permite conocer los volúmenes compactos del

árido con el fin de dosificar morteros u hormigones. Relacionada con la densidad

aparente permite conocer la compacidad del árido. La absorción está íntimamente

relacionada con la porosidad interna de los granos de árido y con la permeabilidad de

los morteros y hormigones.

La norma NTE INEN 857 establece los procedimientos para determinar las

densidades real y neta y la absorción de agua de los áridos gruesos o gravas de

densidad real normal.

36

Equipo a utilizar.

Balanza. Capacidad de 1 kg o más con una apreciación de 0.5 g.

Recipiente para la muestra. Canasta de alambre con abertura de 3.35 mm,

con capacidad de 4 a 7 litros.

Tanque de agua. Tanque hermético.

Tamices.

Horno. De tamaño suficiente con alcance la temperatura de 110° C ± 15° C.

Muestra de ensayo.

Se permite emplear la grava proveniente del ensayo de tamizado debidamente

homogeneizada.

Se eliminan por tamizado las partículas inferiores a 5 mm.

Se lava la muestra hasta remover el polvo superficial de los granos. Se seca la

muestra hasta masa constante a 110 ± 5°C.

Se enfría la muestra al aire hasta temperatura ambiente por 24 horas ± 4 horas.

Se sumerge la muestra en agua a temperatura ambiente por 24 horas ± 4 horas.

Tabla 3.4 Masa mínima de la muestra de ensayo

Tamaño máximo nominal,

mm

Masa mínima de la muestra para

Ensayo,

kg

12.5 o menor

19.0

25.0

37.5

50.0

63.0

75

90

100

125

2

3

4

5

8

12

18

25

40

75 Fuente: Normas Técnicas Ecuatorianas. NTE INEN 857, Áridos. Determinación de la densidad,

densidad relativa (Gravedad específica) y absorción del árido grueso. Pág. 4. 2010 – 595

37

Procedimiento.

1. Secar la muestra aproximadamente 2000 g que indica en la tabla 3.4, en horno

a temperatura de 110 °C ± 5°C, luego enfriar hasta que la temperatura este

constante en toda la masa. Luego sumergir en agua durante 24 Horas.

2. Una vez sumergido el agregado por 24 horas, secar la muestra con una franela

hasta quitar el agua superficial que se presenta como brillo en el agregado

realizar este proceso rápidamente ya que el agregado comienza a secar. Los

agregados gruesos ya están en estado saturado superficial seco.

Imagen N° 3.5. Agregado grueso saturado superficial seco.

3. Después de determinar la masa de ensayo en condición saturada

superficialmente seca.

4. Después de determinar la masa en aire, colocar inmediatamente la masa

saturada superficialmente seca en un recipiente y determinar su masa en agua

a 23°C ± 2°C, remover todo el aire atrapado mientras se va sumergiendo en el

agua.

5. Secar la muestra en el horno hasta que tenga una masa constante a una

temperatura de 110 °C ± 5 °C, durante unas tres horas aproximadamente.

6. Enfriar al aire hasta tener una temperatura que sea manejable, determinar su

más.

TABLA DE RESULTADOS

38



MATEMÁTICA



ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO DE LOS AGREGADOS

NORMA: ASTM C – 127 y C - 128 (NTE INEN 0856:83 y 0857:83)


ENSAYO Nº: 01

AGREGADO GRUESO (RIPIO)


1 Masa del recipiente + ripio en SSS 2734,00 g

2 Masa del recipiente 188,00 g

3 Masa del ripio en SSS 2546,00 g

4 Masa de la canastilla sumergida en agua 1652,00 g

5 Masa de la canastilla + ripio sumergida en agua 3207,00 g

6 Masa del ripio en agua 1555,00 g

7 Volumen desalojado 991,00 cm3

8 Peso Específico 2,57 g/cm3

AGREGADO FINO (ARENA)


1 Masa del picnómetro + arena en SSS 508,90 g

2 Masa del picnómetro 172,10 g

3 Masa de la arena en SSS 336,80 g

4 Masa del picnómetro calibrado 671,10 g

5 Masa del picnómetro + arena en SSS + agua 878,40 g



39



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 02




















40



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 03




















41



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 04




















42



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 05




















43

3.2.4. Capacidad de absorción.

La absorción está íntimamente relacionada con la porosidad interna de los granos de

agregado y con la permeabilidad de los morteros y hormigones.

“Es el incremento en la masa del agregado debido al agua en los poros del material,

pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, expresado

como un porcentaje de la masa seca”9. El agregado se considera como “seco” cuando

se ha mantenido a una temperatura de 110°C ± 5°C por suficiente tiempo para

remover toda el agua no combinada.

Absorción del agregado fino.

El agregado fino será arena natural. Sus partículas serán limpias, de perfil

preferentemente angular, duro, compactas y resistentes.

El agregado fino deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones,

partículas escamosas o blandas, exquisitos, pizarras, álcalis, materia orgánica, sales u

otras sustancias perjudiciales.

Absorción del agregado grueso.

El agregado debe estar libre de impurezas, polvo, materia orgánica u otras sustancias

dañinas.

TABLA DE RESULTADOS

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN

9 http://www.construaprende.com/lab/17/prac17_1.html.

44



MATEMÁTICA



ENSAYO DE CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE LOS AGREGADOS

NORMA: ASTM C – 70 (NTE INEN 0856:83 y 0857:83)


ENSAYO Nº: 01



1 Masa del recipiente+ ripio en SSS 2698,00 g

2 Masa del recipiente + ripio seco 2645,00 g


4 Masa de agua 53,00 g

5 Masa del ripio seco 2450,00 g

6 Capacidad de Absorción 2,16 %



1 Masa de arena SSS + recipiente 571,30 g

2 Masa del recipiente + arena seca 566,80 g

3 Masa del Recipiente 137,50 g


5 Masa de arena seca 429,30 g


45



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 02

















46



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 03

















47



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 04

















48



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 05

















49

3.2.5. Contenido de humedad.

Es la cantidad de agua expresada en porcentaje que tienen las partículas de los

agregados en un instante determinado.

Se puede determinar el contenido de humedad de los agregados con la siguiente

fórmula;

Dónde:

P: Contenido de humedad en %.

W: Masa inicial de la muestra en g.

D: Masa de la muestra seca en g.

Los agregados depende de su naturaleza tienen poros, por lo tanto un porcentaje de

humedad atmosférica llega a introducirse en dichos poros y genera un porcentaje de

humedad en los agregados. Esto es importante conocer ya que de esta manera

podríamos agregar agua a cualquier mezcla; sin saberlo, que podría realizarse con el

agregado.

Así pues, al realizar cualquier operación con un agregado este contendrá cierto

porcentaje de humedad que agregará agua a nuestra mezcla y tal vez llegando a

obtener resultados muy distintos de los esperados debido a la ya mencionada

humedad.

“corrección por contenido de humedad. Para que los agregados entren a

formar parte de un hormigón, teóricamente deben estar saturados con

superficie seca, porque en este estado, no absorben ni ceden agua de la

dosificación, pero en la práctica resulta imposible encontrar los agregados en

este estado. Esto implica que se deban hacer correcciones por contenido de

humedad de los agregados, previa la elaboración de las mezclas, siempre y

cuando las condiciones ambientales sean estables, caso contrario se irán

ajustando las mezclas en cada parada”10

.

10

Tomado de “Seminario de Graduación”, Ing. Marco Garzón, pág. 19

50

TABLA DE RESULTADOS

51



MATEMÁTICA



ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS

NORMA: ASTM C – 566 (NTE INEN 0862:83)


ENSAYO Nº: 01



1 Masa del recipiente+ ripio húmedo 1570,90 g





6 Porcentaje de Humedad 0,62 %









52



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 02

















53



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 03

















54



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 04

















55



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 05

















56

3.2.6. Densidad aparente suelta y compactada.

La densidad aparente, está definida como la relación que existe entre el peso de la

masa del material y el volumen que ocupan las partículas de ese material.

El procedimiento que establece la Norma NTE INEN 0858:83 para determinar la

densidad aparente de los agregados sea suelta o compactada.

Densidad aparente suelta

Se obtiene la densidad aparente suelta entre la relación de la masa del agregado y la

capacidad volumétrica.

Dónde:

DAP: Densidad aparente suelta.

M: masa del agregado.

Va: Volumen del agregado.

Equipo.

Balanza. Con precisión del 0,1 %.

Varilla de compactación. Varilla recta con 16 mm de diámetro y 600 mm de

longitud.

Molde. Recipiente cilíndrico de metal, provisto de asas.

Tabla 3.5 Capacidad de los moldes

Tamaño máximo nominal del árido

mm

Capacidad nominal del molde A

m3 [litros]

12,5

25,0

37,5

75,0

100,0

125,0

0,0028 [2,8]

0,0093 [9,3]

0,014 [14]

0,028 [28]

0,070 [70]

0,100 [100]

A Capacidad del molde a utilizar para ensayar áridos de un tamaño máximo nominal igual o

menor que el correspondiente en la lista. El volumen real del molde debe ser de al menos el

95% del volumen nominal indicado. Fuente: Normas Técnicas Ecuatorianas. NTE INEN 858, Áridos. Determinación de la masa unitaria

(peso volumétrico) y porcentaje de vacíos. Pág. 2. 2010 – 495

57

Procedimiento.

1. Llenar el molde cilíndrico con la muestra de agregado y rasantear sin que

haya mucho movimiento.

2. Pesar el material con el molde y registrar su valor.

Imagen N° 3.6. Agregado grueso, densidad aparente suelta.

3. Repetir el procedimiento tres veces hasta obtener valores para promediar y

determinar el peso del agregado.

4. Calibrar el molde o determinar su volumen.

5. Los valores registrar y realizar los cálculos respectivos.

Densidad aparente compactada.

Se obtiene la densidad aparente suelta entre la relación de la masa del agregado y la

capacidad volumétrica. A diferencia de la anterior necesita ser compactada.

Dónde:

MC: Masa del agregado compactado.

VR: Volumen del recipiente.

Equipo.

Balanza. Con precisión del 0,1 %.

Varilla de compactación. Varilla recta con 16 mm de diámetro y 600 mm de

longitud.

Molde. Recipiente cilíndrico de metal, provisto de asas.

Tabla 3.6 Capacidad de los moldes

Tamaño máximo nominal del árido

mm

Capacidad nominal del molde A

m3 [litros]

12,5

25,0

37,5

75,0

100,0

125,0

0,0028 [2,8]

0,0093 [9,3]

0,014 [14]

0,028 [28]

0,070 [70]

0,100 [100]

A Capacidad del molde a utilizar para ensayar áridos de un tamaño máximo nominal igual o

menor que el correspondiente en la lista. El volumen real del molde debe ser de al menos el

95% del volumen nominal indicado. Fuente: Normas Técnicas Ecuatorianas. NTE INEN 858, Áridos. Determinación de la masa unitaria

(peso volumétrico) y porcentaje de vacíos. Pág. 2. 2010 – 495.

58

Procedimiento

1. Llenar el recipiente en una tercera parte, compactar con 25 golpes bien

distribuidos con la varilla de compactación.

2. Colocar la segunda y tercera capa, compactar con los 25 golpes

respectivamente con la varilla de compactación.

3. Enrasar la última capa y proceder a determinar la masa de la muestra, repetir

tres veces para poder tener resultados correctos.

4. Los valores registrar correctamente y realizar los cálculos respectivos.

TABLA DE RESULTADOS

59



MATEMÁTICA



ENSAYO DENSIDAD APARENTE COMPACTADA DE AGREGADOS



ENSAYO Nº: 01

AGREGADO GRUESO

DENSIDAD APARENTE SUELTA DENSIDAD APARENTE COMPACTADA

Masa del

recipiente vacío 1962 g

Masa del


Volumen del

recipiente vacío 2829 cm

3

Volumen del


3

Masa del recipiente + ripio suelto Masa del recipiente + ripio compactado

Nº DE

MUESTRAS CANTIDAD UNIDAD

Nº DE


1 6145 g 1 6538 g

2 6140 g 2 6537 g

3 6155 g 3 6545 g

PROMEDIO 6147 g PROMEDIO 6540 g

DENSIDAD

APARENTE 1,48 g/cm

3

DENSIDAD

APARENTE 1,62 g/cm

3

AGREGADO FINO


Masa del


Masa del


Volumen del


3

Volumen del


3


Nº DE


Nº DE


1 6625 g 1 6780 g

2 6605 g 2 6805 g

3 6628 g 3 6800 g


DENSIDAD

APARENTE 1,65 g/cm

3

DENSIDAD

APARENTE 1,71 g/cm

3

60



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 02

AGREGADO GRUESO


Masa del


Masa del


Volumen del


3

Volumen del


3


Nº DE


Nº DE


1 6100 g 1 6532 g

2 6114 g 2 6525 g

3 6102 g 3 6537 g


DENSIDAD

APARENTE 1,46 g/cm

3

DENSIDAD

APARENTE 1,61 g/cm

3

AGREGADO FINO


Masa del


Masa del


Volumen del


3

Volumen del


3


Nº DE


Nº DE


1 6555 g 1 6727 g

2 6570 g 2 6739 g

3 6563 g 3 6738 g


DENSIDAD

APARENTE 1,62 g/cm

3

DENSIDAD

APARENTE 1,68 g/cm

3

61



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 03

AGREGADO GRUESO


Masa del


Masa del


Volumen del


3

Volumen del


3


Nº DE


Nº DE


1 6145 g 1 6570 g

2 6138 g 2 6562 g

3 6143 g 3 6575 g


DENSIDAD

APARENTE 1,47 g/cm

3

DENSIDAD

APARENTE 1,62 g/cm

3

AGREGADO FINO


Masa del


Masa del


Volumen del


3

Volumen del


3


Nº DE


Nº DE


1 6700 g 1 6915 g

2 6676 g 2 6933 g

3 6690 g 3 6960 g


DENSIDAD

APARENTE 1,66 g/cm

3

DENSIDAD

APARENTE 1,75 g/cm

3

62



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 04

AGREGADO GRUESO

DENSIDAD APARENTE SUELTA DENSIDAD APARENTE

COMPACTADA

Masa del


Masa del


Volumen del


3

Volumen del


3


Nº DE

MUESTRAS

CANTIDA

D

UNIDA

D

Nº DE

MUESTRAS

CANTIDA

D UNIDAD

1 6140 g 1 6525 g

2 6135 g 2 6537 g

3 6155 g 3 6540 g


DENSIDAD

APARENTE 1,48 g/cm

3

DENSIDAD

APARENTE 1,62 g/cm

3

AGREGADO FINO


COMPACTADA

Masa del


Masa del


Volumen del


3

Volumen del


3


Nº DE


Nº DE


1 6620 g 1 6775 g

2 6610 g 2 6815 g

3 6618 g 3 6810 g


DENSIDAD

APARENTE 1,65 g/cm

3

DENSIDAD

APARENTE 1,71 g/cm

3

63



MATEMÁTICA






ENSAYO Nº: 05

AGREGADO GRUESO


COMPACTADA

Masa del


Masa del


Volumen del


3

Volumen del


3


Nº DE


Nº DE


1 6135 g 1 6528 g

2 6145 g 2 6545 g

3 6152 g 3 6545 g


DENSIDAD

APARENTE 1,48 g/cm

3

DENSIDAD

APARENTE 1,62 g/cm

3

AGREGADO FINO


Masa del


Masa del


Volumen del


3

Volumen del


3


Nº DE


Nº DE


1 6615 g 1 6780 g

2 6605 g 2 6820 g

3 6610 g 3 6815 g


DENSIDAD

APARENTE 1,64 g/cm

3

DENSIDAD

APARENTE 1,71 g/cm

3

64

3.2.7. Granulometrías

El estudio de la granulometría de los agregados, ha ocupado un importante lugar

dentro de las primeras investigaciones realizadas sobre el hormigón. El

proporcionamiento de los agregados finos y gruesos para producir mezclas de la más

alta compacidad y, por ende, más resistentes y económicas, dio origen a la propuesta

de numerosas curvas prototipo o "ideales".

En el análisis de la compacidad se ha estimado que los agregados de similar

dimensión producen el mayor número de vacíos, mientras que de existir una

determinada diferencia entre los tamaños, su acomodación se produce con la máxima

compacidad. Este concepto ha llevado a proponer como prototipo las denominadas

granulometrías discontinuas, que presentan carencia de ciertos grupos

granulométricos intermedios, a diferencia de las granulometrías continuas o

tradicionales, que contienen todos los tamaños normalizados.

En la actualidad, existe consenso que las granulometrías ideales no pueden

generalizarse, por no asegurar ventajas ciertas en lo que respecta a la trabajabilidad y

resistencia del hormigón.

La norma que indica el procedimiento de la granulometría es la NTE INEN

0696:2011.

Granulometría de los agregados finos.

El agregado fino debe cumplir una serie de tamices con lo cual se determina el

análisis de la distribución del tamaño de partícula del agregado.

Tabla 3.7 Serie de tamices para ensayos de granulometría.

TAMIZ (mm) 9,5

(3/8”)

4,75

(N° 4)

2,36

(N° 8)

1,18

(N° 16)

0,60

(N° 30)

0,30

(N° 50)

0,15

(N°

100)

% PASA 100 95-100 80-100 50-85 25-60 10-30 2-10

65

El porcentaje de vacíos ideal que ocupa el agregado dentro de las pasta es aquel que

cumpla con la granulometría de la tabla N° 3.6. Es compatible con la resistencia del

hormigón fraguado y con la consistencia y trabajabilidad del hormigón.

Figura 3-7 Curva Granulométrica del agregado fino

El gráfico N° 3.7. Indica cómo debe estar conformado el agregado fino, estar entre el

área que conforma las líneas entrecortadas.

Equipo a utilizar.

Tamices. 3/8”, N° 4, N° 8, N° 16, N° 30, N° 50, N° 100 y N°200.

Balanza.

Procedimiento.

1. Realizar por medio de cuarteo la selección de la muestra requerida,

aproximadamente 300g.

2. Del cuarteo se seleccionan dos contrarios y se vuelve a realizar el cuarteo,

una vez hecho esto se selecciona una que aproximadamente de 300g que se

necesita en este estudio.

66

3. Colocarlos tamices uno sobre otro desde la bandeja hasta el tamiz 3/8”,

colocarla muestra y taparla para que no haya desperdicio.

4. Agitar sea manual o mecánicamente hasta que por ningún tamiz pase residuo.

5. De cada tamiz que quede retenido pesar la muestra y registrar el valor.

6. Realizarlos cálculos y los gráficos respectivos.

Granulometría de los agregados gruesos.

Las mismas normas antes indicadas señalan 10 clasificaciones principales para el

agregado grueso para diversos tamaños.

Para este proyecto el tamaño que se va utilizar es de 19 mm por lo tanto la cantidad

de material que se va a utilizar es de 5 kg.

Tabla 3.8 Tamaño de la muestra para ensayo del árido grueso

Tamaño nominal máximo

Aberturas cuadradas, en mm

Tamaño de la muestra del ensayo

Mínimo (kg)

9,5

12,5

19,0

25,0

37,5

50

63

75

90

100

125

1

2

5

10

15

20

35

60

100

150

300 Fuente: Normas Técnicas Ecuatorianas, NTE INEN 0696, Tabla 1. Tamaño de la muestra para ensayo

del árido grueso, pág. 3, 2011 – 290

Equipo a usarse

Serie de tamices. Norma NTE INEN 154

Balanza

Horno

Materiales

5000g de agregado grueso de la cantera Ramírez Ambuqui.

Procedimiento.

1. Por medio de cuarteo seleccionar el material a ser tamizado, separando la

cantidad que se necesita 5000 g.

67

2. Pesar el agregado una vez ya seleccionado y colocaren una bandeja.

3. Secar el material en un horno que tenga una temperatura constante de 110°C

± 5°C

4. Armar el juego de tamices de acuerdo a la especificación.

3’’, 2’’, 1 ½’’, 1’’, ¾’’, ½’’, 3/8’’, N° 4, N° 8, Pasa N°8.

5. Colocar los 5000 g, de agregado grueso en el tamiz superior. Agitar durante

dos minutos mecánicamente.

6. Una vez tamizado, pesamos el material que quedo retenido en cada tamiz sin

que quede nada en los tamices.

7. Los valores registrar y realizar los cálculos respectivos.

Figura 3-8 Cuarteo de agregado grueso. Granulometría.

68

TABLA DE RESULTADOS

AGREGADO GRUESO

69





ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE AGREGADO GRUESO (RIPIO)



ENSAYO Nº: 01

TAMIZ

RETENIDO %

RETENID

O

%

PAS

A

LIMITES

ESPECIFICO

S PARCIAL

(g.)

ACUMULADO

(g.)

3/4'' 0 0 0 100 100

1/2'' 150 150 3 97 100-90

3/8'' 1850 2000 40 60 70-40

No.4 2350 4350 87 13 15-0

No.8 450 4800 96 4 5-0

BANDEJ

A 200 5000 100 0

MF = 6,26

TNM = 3/8"

70








ENSAYO Nº: 02

TAMIZ RETENIDO

%

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g.)

ACUMULADO

(g.)

3/4'' 0 0 0 100 100

1/2'' 185 185 4 96 100-90

3/8'' 1650 1835 37 63 70-40

No.4 2450 4285 86 14 15-0

No.8 540 4825 97 4 5-0

BANDEJA 175 5000 100 0

MF = 6,23

TNM = 3/8"

71








ENSAYO Nº: 03

TAMIZ RETENIDO

%

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g.)

ACUMULADO

(g.)

3/4'' 0 0 0 100 100

1/2'' 195 195 4 96 100-90

3/8'' 1710 1905 38 62 70-40

No.4 2400 4305 86 14 15-0

No.8 520 4825 96 4 5-0

BANDEJA 195 5020 100 0

MF = 6,24

TNM = 3/8"

72








ENSAYO Nº: 04

TAMIZ RETENIDO

%

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g.)

ACUMULADO

(g.)

3/4'' 0 0 0 100 100

1/2'' 175 175 4 97 100-90

3/8'' 1915 2090 42 58 70-40

No.4 2385 4475 90 11 15-0

No.8 350 4825 97 4 5-0

BANDEJA 175 5000 100 0

MF = 6,31

TNM = 3/8"

73








ENSAYO Nº: 05

TAMIZ RETENIDO

%

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g.)

ACUMULADO

(g.)

3/4'' 0 0 0 100 100

1/2'' 110 110 2 98 100-90

3/8'' 1925 2035 41 59 70-40

No.4 2445 4480 90 10 15-0

No.8 360 4840 97 3 5-0

BANDEJA 160 5000 100 0

MF = 6,29

TNM = 3/8"

74

GRANULOMETRÍA

AGREGADO FINO

75





ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE AGREGADO FINO (ARENA)



ENSAYO Nº: 01

TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g.)

ACUMULADO

(g.)

3/8'' 0 0 0 100 100

No.4 2,9 2,9 1 99 95 - 100

No.8 35 37,9 13 87 80 - 100

No.16 51,1 89 30 70 50 - 85

No.30 70,5 159,5 53 47 25 - 60

No.50 77,9 237,4 80 20 10 - 30

No.100 39,1 276,5 93 7 2 - 10

No.200 16 292,5 98 2 0-5

BANDEJA 5,7 298,2 100 0

MF = 2,69

76








ENSAYO Nº: 02

TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g.)

ACUMULADO

(g.)

3/8'' 0 0 0 100 100

No.4 4 4 1 99 95 - 100

No.8 46,5 50,5 14 86 80 - 100

No.16 65,1 115,6 33 67 50 - 85

No.30 85,2 200,8 57 43 25 - 60

No.50 70,1 270,9 77 23 10 - 30

No.100 67,7 338,6 96 4 2 - 10

No.200 6,9 345,5 98 2 0-5

BANDEJA 8,4 353,9 100 0

MF = 2,77

77








ENSAYO Nº: 03

TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g.)

ACUMULADO

(g.)

3/8'' 0 0 0 100 100

No.4 4,5 4,5 1 99 95 - 100

No.8 40,1 44,6 14 86 80 - 100

No.16 60,2 104,8 33 67 50 - 85

No.30 79 183,8 58 42 25 - 60

No.50 69,3 253,1 79 21 10 - 30

No.100 42,9 296 93 7 2 - 10

No.200 16,9 312,9 98 2 0-5

BANDEJA 6,1 319 100 0

MF = 2,78

78








ENSAYO Nº: 04

TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g.)

ACUMULADO

(g.)

3/8'' 0 0 0 100 100

No.4 4,1 4,1 1 99 95 - 100

No.8 40,9 45 13 87 80 - 100

No.16 61,9 106,9 32 68 50 - 85

No.30 85,1 192 58 42 25 - 60

No.50 71,5 263,5 79 21 10 - 30

No.100 57 320,5 96 4 2 - 10

No.200 8 328,5 98 2 0-5

BANDEJA 5,2 333,7 100 0

MF = 2,79

79








ENSAYO Nº: 05

TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICOS PARCIAL

(g.)

ACUMULADO

(g.)

3/8'' 0 0 0 100 100

No.4 6,5 6,5 2 98 95 - 100

No.8 50,2 56,7 15 85 80 - 100

No.16 70,2 126,9 34 66 50 - 85

No.30 89,4 216,3 58 42 25 - 60

No.50 73,9 290,2 78 22 10 - 30

No.100 64,9 355,1 96 4 2 - 10

No.200 9,8 364,9 99 1 0-5

BANDEJA 5,2 370,1 100 0

MF = 2,84

80

CAPITULO IV

4. EL CEMENTO (INEN 490).

4.1. Propiedades Físicas y Mecánicas del cemento Armaduro Especial

Lafarge.

4.1.1. Densidad del cemento

La densidad de define como la relación de masa y volumen; la densidad depende del

tipo de cemento y varía desde 2,90 hasta 3,20 g/cm3.

Es importante tomaren cuenta la densidad del cemento ya que este factor ayuda al

diseño y control de las mezclas, además tiene relevancia en el estudio de las

propiedades del mismo.

Para este estudio el cemento que utilizaremos será el ARMADURO Especial

Lafarge, menciona en el Capítulo II sus características que es: Cemento Portland

Puzolánico Tipo IP, el procedimiento a realizar será mediante el método del

picnómetro.

Equipo.

Picnómetro de 500 cm3 calibrado.

Balanza.

Gasolina.

Procedimiento

1. Medir la masa del picnómetro vacío, cuidadosamente colocar una cierta

cantidad de cemento en el picnómetro y determinar su masa.

2. Añadir gasolina en el picnómetro hasta alcanzar el nivel de calibración ya que

no produce reacción con el cemento, con movimiento suave eliminarlas

burbujas que se encuentran en su interior.

3. Determinar la masa del picnómetro con el cemento y la gasolina, mediante

cálculos determinar que volumen ocupa cada uno de los componentes, ya que

se tiene el valor de la densidad de la gasolina.

4. Una vez que se obtiene ese valor de volumen que ocupa determinar cuál es el

valor de densidad del cemento.

5. Realizarlos cálculos respectivos y registraren una tabla.

81

TABLA DE RESULTADOS

82





ENSAYO DE DENSIDAD DEL CEMENTO

NORMA: ASTM C – 188 (NTE INEN 0156:09 2R)


ENSAYO Nº: 01

Método Picnómetro

DENSIDAD ABSOLUTA CON EL PICNÓMETRO


1 Masa del picnómetro vacío 175,40 g

2 Masa del picnómetro + cemento 318,20 g

3 Masa del cemento 142,80 g

4 Masa del picnómetro + cemento + gasolina 650,40 g

5 Masa del picnómetro + 500 cm3 de gasolina 543,60 g

6 Masa de gasolina 368,20 g

7 Volumen de la gasolina 500,00 cm3

8 Densidad del cemento 2,92 g/cm3

Método: Lechatellier

DENSIDAD ABSOLUTA CON EL FRASCO DE LECHATELIER


1 Lectura inicial del frasco de Lechatelier + gasolina 1,00 ml

2 Masa del frasco + gasolina 331,80 g

3 Lectura final del frasco + cemento + gasolina 19,20 ml

4 Masa final del frasco + cemento + gasolina 385,90 g


83








ENSAYO Nº: 02

Método Picnómetro



















84








ENSAYO Nº: 03

Método Picnómetro



















85








ENSAYO Nº: 04

Método Picnómetro














1 Lectura inicial del frasco de Lechatelier +

gasolina 1,00 ml





86








ENSAYO Nº: 05

Método Picnómetro














1 Lectura inicial del frasco de Lechatelier +

gasolina 1,00 ml





87

4.1.2. Superficie específica

La superficie específica, consiste en estudiar el grosor de los granos del cemento, es

decir, que tan fino o que tan grueso es el cemento que se está trabajando; uno de los

métodos para determinar esto es la finura del cemento que para este estudio se

realizara mediante la determinación de la finura del cemento mediante el tamiz N°

325.

La Norma NTE INEN 0957:2012 indica el proceso para determinar la finura del

cemento.

Equipo.

Tamiz N° 325.

Boquilla rociadora.

Válvula de presión.

Muestra. 1g de cemento.

Procedimiento.

1. El tamiz debe estar seco y limpio, colocarla muestra de cemento sobre el

tamiz.

Figura 4-1 Finura del cemento.

Muestra de cemento.

88

2. Cuidadosamente y sin movimientos bruscos humedecer la muestra con una

ligera corriente de agua.

3. Una vez humedecido la muestra retirar de la boquilla y ajustar la presión de

agua de la boquilla a 69 kPa ± 4 kPa.

Figura 4-2 Finura del cemento. Humedecimiento de

muestra.

Figura 4-3 Finura del cemento.

Ajuste de presión de agua

89

4. Con la presión de agua constante coloca el tamiz debajo de la boquilla y

lavarla muestra por un minuto, moviendo el tamiz en forma circular.

5. Retirado el tamiz, secar el residuo y el tamiz en una estufa aproximadamente

unos 30 minutos.

6. Enfriar el tamiz y luego, con una brocha retirar el residuo, con una balanza de

precisión de 0.0005 g, determinar el peso del residuo.

7. Los datos registrar y realizar los cálculos respectivos.

Figura 4-4 Finura del cemento. Medida de

vaso con residuo.

90

TABLA DE RESULTADOS

91





ENSAYO DE FINURADE CEMENTO

NORMA: ASTM C – 430 - 08 (NTE INEN 0957:2012)


ENSAYO Nº: 01

N° DESCRIPCIÓN CANTIDAD UNIDAD

1 Masa de cemento 1 g

2 Masa de recipiente 1,9569 g

3 Masa de recipiente + retenido 2,0369 g

4 Retenido Tamiz N° 325 0,08 g

Finura del cemento

Tamiz Rs C Rc Finura

N° g % % %

325 0,08 31,2 10,50 89,50

92

4.1.3. Consistencia Normal

La prueba de consistencia normal permite conocer la cantidad de agua necesaria para

agregar a un peso de cemento (650 g), para obtener una consistencia normal. Además

permite como referencia para la realización de otras pruebas como: determinación de

la resistencia a la tensión, tiempos de fraguado, sanidad del cemento, expansión en

autoclave, y otras.

Equipo.

Cemento. 650 g.

Probetas graduadas. 200 cm3 o 250 cm

3.

Mezcladora mecánica.

Balanza.

Aparato de Vicat.

Procedimiento.

1. Pesar la muestra de 650 g de cemento y medir el agua de acuerdo a la

cantidad necesaria.

Figura 4-5 Consistencia Normal. Cantidad de

cemento

93

2. Preparar el equipo, ajustando el aspa y el tazón.

3. Colocar la cantidad de agua medida, agregar el cemento sin desperdiciar

nada.

4. Durante 30 segundos dejar que el agua entre en contacto con la muestra de

cemento.

5. Con velocidad baja mezclas la pasta durante 30 segundos, detener la

mezcladora y con una paleta juntar la pasta que se encuentra adherida a las

paredes del tazón durante 15 segundos.

Figura 4-6 Consistencia Normal. Armado de equipo.

94

6. Encender nuevamente la mezcladora a velocidad mayor mezclar la pasta

durante 60 segundos.

7. Retirar la mezcla del tazón y realizar como una bola y tirar de una mano a

otra 6 veces.

8. Colocar la probeta y enrasar la parte inferior, luego enrasar la parte superior

con una paleta.

9. Calibrar el Aparato Vicat y colocar la muestra, dejar caer la aguja durante 30

segundos hasta que penetre 10 mm.

10. Conseguido la penetración ya se tiene la consistencia, y se tiene la cantidad

de agua necesaria para la consistencia normal.

TABLA DE RESULTADOS

95





ENSAYO DE CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO

NORMA: ASTM C – 187 (INEN - 157)


ENSAYO Nº: 01, 02, 03

CONSISTENCIA NORMAL

Nº

PESO AGUA AGUA PENETRACIÓN

g % ml mm

1 650 27,5 178,75 2,00

CONSISTENCIA NORMAL

Nº


g % ml mm

1 650 29 188,50 13,00

CONSISTENCIA NORMAL

Nº


g % ml mm

1 650 28,5 185,25 10,00

96

4.1.4. Resistencia cubica de los morteros de cemento

Para determinar la calidad del cemento y sus propiedades mecánicas, el método

adecuado para este parámetro es la resistencia a la compresión de cubos de mortero.

Equipo.

Balanza.

Probetas de vidrio graduadas.

Moldes para especímenes.

Mezcladora, tazón y paleta.

Mesa de fluidez y molde de fluidez.

Pisón.

Espátula.

Cámara de curado.

Máquina de ensayo.

Materiales.

1375 g de arena normalizada.

500 g de cemento.

Agua.

Procedimiento.

Preparación del mortero.

1. Pesar los materiales, arena normalizada, cemento y agua en las proporciones

especificadas.

2. Colocar el tazón y la paleta en la posición respectiva.

3. Colocar el agua y el cemento en el tazón y dejar por 30 segundos en reposo.

4. A velocidad baja mezclar durante 30 segundos, en ese tiempo ir colocando la

arena normalizada.

5. Detener la mezcladora y con una paleta juntar la pasta que está en los bordes

del tazón durante 15 segundos.

6. Con velocidad media mezclar la pasta durante 60 segundos.

97

Determinación de la fluidez.

1. Colocar la pasta en el molde de fluidez que debe estar previamente centrado

en la mesa de fluidez, la pasta se colocara en dos capaz y en cada una de ellas

se compactara 20 golpes.

2. Limpiar alrededor del molde el material sobrante y secar el agua si es el caso,

retirar el molde con cuidado.

3. Dejar caer la mesa 24 veces por 15 segundos, luego medir con un calibrador

cuatro veces por la señal que indica.

Figura 4-7 Resistencia de morteros. Limpieza de

mesa de fluidez.

Figura 4-8 Resistencia de morteros. Medida de la

longitud de fluidez.

98

Cubos de mortero.

1. Colocar el mortero en los moldes, la primera capa hasta la mitad, compactar

con 32 golpes (8 en cada molde), bien distribuidos, realizar el mismo

procedimiento para la segunda capa.

2. Enrasar los moldes, limpiar bien la superficie y proceder a colocar en la cama

de curado por 24 horas.

3. Desmoldar los cubos y colocar en la cámara de humedad hasta los días que

toque ensayar a compresión.

Ensayo de compresión del mortero de cemento.

1. Sacar de la cámara de humedad a la edad deseada (3, 7, 28 días), y esperar

que seque un poco la muestra.

2. Colocar sobre las caras a ser sometidas a compresión una cartulina con grasa.

3. Someter a carga a la muestra hasta que falle y registrar su valor.

4. Determinar la resistencia a la compresión de los cubos de cemento.

TABLA DE RESULTADOS

99





ENSAYO DE RESISTENCIA CÚBICA DE MORTEROS DE CEMENTO

NORMA: ASTM C – 109 (INEN – 488:2009)


ENSAYO Nº: 01

Muestra Fecha de Fecha de Edad Área Carga Resistencia

Resistencia

Promedio

# Preparación Ensayo días cm2 kg Mpa Mpa

1

01/10/2013

04/10/2013 3

25,00

4050 16,51 16,31

2 3950 16,11

3 08/10/2013 7

4840 19,73 21,14

4 5530 22,55

5 29/10/2013 28

6950 28,34 28,75

6 7150 29,15

100

4.1.5. Tiempo de fraguado del cemento.

Al momento que entra en contacto el agua con el cemento, se produce una reacción

química exotérmica que determina el paulatino endurecimiento de la mezcla. En

proceso general de endurecimiento se presenta un estado en que la mezcla pierde

apreciablemente su plasticidad y se vuelve difícil de manejar; tal estado corresponde

al fraguado inicial de la mezcla. A medida que se produce el endurecimiento normal

de la mezcla, se presenta un nuevo estado en el cual la consistencia ha alcanzado un

valor muy apreciable; este estado se denomina fraguado final.

Fraguado inicial del cemento.

Equipo.

Aparato de Vicat.

Balanza.

Vasos Graduados. 200 cm3 o 250 cm

3.

Plato plano no absorbente.

Espátula plana.

Anillo cónico.

Mezclador, tazón y paleta.

Materiales.

500 g de cemento.

Agua.

Procedimiento.

1. Pesar el 500g de cemento seco.

2. Pesar el 142.5g de agua.

3. Colocar el tazón y la espátula, listo para amasar.

4. Colocar el agua en el tazón, agregar el cemento y dejar que reaccione por 30

segundos.

5. Con velocidad baja mezclar la pasta por 30 segundos, detener la mezcladora y

la pasta adherida a las paredes con la espátula retirar, esto hacer en 15

segundos.

6. Durante 60 segundos a velocidad media mezclar nuevamente la pasta.

101

7. Hacer una bola con la pasta de cemento y lanzar de una mano a otra por 6

veces.

8. Colocar la mezcla en el molde tapar la parte inferior con el plato plano y con

la espátula enrasarla la parte superior.

9. Calibrar el Aparato de Vicat, colocar la aguja de 1 mm sobre la pasta y

encerar la medida en cero.

10. Si la penetración es de 25 mm ± 1 mm tomar el tiempo y ese es el fraguado

inicial del cemento.

11. Para el fraguado final, la aguja no debe penetrar nada y no debe dejar huella,

cuando suceda esto ya se tiene el fraguado final, registrar ese tiempo.

12. Realizar los cálculos respectivos.

TABLA DE RESULTADOS

102





ENSAYO TIEMPO DE FRAGUADO DE CEMENTO

NORMA: ASTM C – 191 (INEN – 158:2009)


ENSAYO Nº: 01

Tiempo de fraguado

Lectura Tiempo Penetración

Fraguado inicial

# (min) (mm)

Penetración Tiempo

1 0 39

(mm) (min)

2 15 38

25 132

3 30 38

4 47 37

5 62 37

6 75 35

7 90 34

8 105 34

Fraguado Final

9 120 32

Penetración Tiempo

10 135 23

(mm) (min)

11 175 20

0 305

12 265 1 13 305 0

103

4.1.6. Contenido de aire.

Necesitamos saber si en el cemento hidráulico está incorporado aire, este ensayo

determinara si tiene o no tiene contenido de aire.

Equipo.

Mesa de flujo, molde de flujo y calibrador.

Recipiente de medida.

Mezcladora, tazón y paletas.

Enrasador.

Balanza.

Procedimiento.

1. Dosificar adecuadamente la pasta para producir un flujo de 87 ½% ± 7 ½%,

pesando 350g de cemento y 1400g de arena normalizada.

2. Mezclar el mortero. (procedimiento igual para determinar el flujo).

3. Una vez que se obtuvo el flujo requerido, realizar la prueba de contenido de

aire.

4. Utilizando una cuchara colocar en tres capas iguales el mortero.En cada capa

compactar 20 veces bien distribuido, golpear con el compactador hasta que

eliminar el aire atrapado.

Figura 4-9 Contenido de aire.

Compactación del mortero

104

5. Una vez realizado las tres capas y eliminado el aire se procede a enrasar con

una espátula desde la mitad hacia el exterior.

6. Determinar la masa del recipiente con la muestra. Los datos registrar y

realizarlos cálculos correspondientes.

Figura 4-10 Resistencia de morteros. Medida de la longitud

de fluidez.

105

TABLA DE RESULTADOS

106





ENSAYO CONTENIDO DE AIRE

NORMA: ASTM C – 185-02 (INEN – 195:2009)


ENSAYO Nº: 01

Contenido de aire

Material Masa

g

Cemento 350

Agua 273

Arena normalizada 1400

Cálculo contenido de aire

Masa recipiente

693,0 g

Masa recipiente + mortero 1538,7 g

Masa mortero

845,7 g

Porcentaje de agua de

mezclado 78,00 % Contenido de aire

4,64 %

107

Tabla 4.1 Resumen de resultados

ARENA

ENSAYO UNIDAD 1 2 3 4 5 PROMEDIO

Colorimetría ------ Fig. 1 Fig. 1 Fig. 1

Densidad en estado SSS g/cm3 2.6 2.67 2.52 2.62 2.62 2.61

Porcentaje de absorción % 1.05 1.1 1.02 1.09 1.02 1.06

Densidad aparente suelta g/cm3 1.65 1.62 1.66 1.65 1.64 1.64

Densidad aparente compacta g/cm3 1.71 1.68 1.75 1.71 1.71 1.71

Módulo de Finura ------ 2.69 2.77 2.78 2.79 2.84 2.77

Porcentaje de humedad (Mezclas de Prueba) % 0.69 0.66 0.65 0.68 0.67 0.67

RIPIO


Abrasión % 24.36 24.1 24.23

Densidad en estado SSS g/cm3 2.57 2.59 2.59 2.58 2.62 2.59

Porcentaje de absorción % 2.16 2.19 2.18 2.17 2.22 2.18

Densidad aparente suelta g/cm3 1.48 1.46 1.47 1.48 1.48 1.47

Densidad aparente compacta g/cm3 1.62 1.61 1.62 1.62 1.62 1.62

Módulo de Finura ------ 6.26 6.23 6.24 6.31 6.29 6.27

Porcentaje de humedad (Mezclas de Prueba) % 0.62 0.59 0.6 0.57 0.6 0.60

CEMENTO


Densidad del cemento Armaduro(Le-chatellier) g/cm3 2.97 2.96 2.95 2.96 2.96 2.96

Densidad del cemento Armaduro(Picnómetro) g/cm3 2.92 2.80 2.90 2.09 2.86 2.71

108

CAPITULO V

5. DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA.

5.1. Análisis de la resistencia especificada del hormigón.

La resistencia especificada es un valor que lo consideran los profesionales calculistas

o proyectistas de una obra, se identifica como f’c.

Para determinar este valor existen muchos factores que puede incidir al momento de

realizar el hormigón. Uno de ellos es la calidad de los agregados, el tipo de cemento,

el tipo de estructura y para qué va a servir la estructura o elemento de hormigón.

Para este proyecto el valor de la resistencia especificada será:

5.2. Análisis de la resistencia requerida según el ACI 318-08.

El ACI recomienda un procedimiento basado en experiencia de resultados obtenidos

según el numeral 5.3 de ACI 318-08 indica lo siguiente.

Para determinar la mezcla hay que seguir tres pasos, el primero determinar la

desviación estándar de la muestra, el segundo determinar la resistencia promedio

requerida y el tercero es determinar la dosificación de la mezcla requerida para

producir esa resistencia requerida.

Desviación estándar de la muestra.

Si la planta procesadora de hormigón tiene datos registrados de 30 ensayos

consecutivos con los mismos materiales y en las mismas condiciones, la desviación

estándar se calcula con la siguiente ecuación.

Dónde:

Desviación estándar de la muestra, MPa.

Ensayo individual de resistencia.

Promedio de n resultados de ensayo de resistencia.

Número de ensayos consecutivos de resistencia.

109

Si se emplean resultados menores a 30 ensayos, la desviación estándar se determina

mediante un promedio estadístico.

Dónde:

Promedio estadístico de la desviación estándar cuando se emplean dos registros

de ensayos para calcular la desviación estándar de la muestra.

Desviaciones estándar de la muestra calculadas de dos registros de

ensayos, 1 y 2, respectivamente.

Número de ensayos en cada registro de ensayos, respectivamente.

Tabla 5.1 Factor de modificación para la desviación estándar de la muestra

cuando se dispone menos de 30 ensayos.

Número de ensayos*

Factor de modificación para

La desviación estándar de la

muestra†

Menos de 15

15

20

25

30 o más

Emplee la tabla 5.3.2.2.

1,16

1,08

1,03

1,00 * Interpolar para un número de ensayos intermedios.

† Desviación estándar de la muestra modificada, Ss, para usar en la determinación de la

resistencia promedio requerida f’cr de 5.3.2.1. Fuente. ACI 318-08. Numeral 5.3, tabla 5.3.1.2. pág. 71.

La desviación estándar debe ser de las condiciones o similares para la resistencia

promedio requerida de la muestra.

Resistencia promedio requerida.

Una vez establecida la desviación estándar se procede a determinar la resistencia

promedio requerida f’cr, que se obtiene mediante la tabla N° 5.2.

110

Tabla 5.2 Resistencia promedio requerida a la compresión.

Resistencia Resistencia promedio requerida a

especificada a la la compresión, Mpa

compresión, Mpa

f'c ≤ 35

Usar el mayor valor obtenido de

las ecuaciones (5-1) y (5-2)

f'cr = f'c + 1,34Ss (5-1)

f'cr = f'c + 2,33Ss - 3,5 (5-2)

f'c > 35

Usar el mayor valor obtenido con

las ecuaciones (5-1) y (5-3)

f'cr = f'c + 1,34Ss (5-1)

f'cr = 0,90f'c + 2,33Ss (5-3)

Fuente. ACI 318-08. Tabla 5.3.2.1. pág. 72

Cuando una productora de hormigón no tiene registrados ensayos de resistencia en

obra para el cálculo de la desviación estándar, mediante la documentación de la

resistencia requerida se obtiene de la tabla N° 5.3.

Tabla 5.3 Resistencia promedio requerida a la compresión.

Resistencia especificada a la

Compresión, MPa

Resistencia promedio requerida

a la compresión, MPa

f’c < 21

21 ≤ f’c ≤ 35

f’c > 35

f’cr = f’c + 7,0

f’cr = f’c + 8,3

f’cr = 1,10f’c + 5,0

Fuente. ACI 318-08. Tabla 5.3.2.2. pág. 72

Si la resistencia promedio requerida va a ser determinada por el ACI 318-08, hay que

tomar en cuenta si hay ensayos anteriores o no hay ningún ensayo.

Dependiendo cual se escoja la resistencia promedio requerida es mayor que la

especificada, para mayor seguridad al momento de realizar la mezcla y lograr en obra

la resistencia especificada.

111

5.3. Diseño de dosificación para mezclas de prueba en función de la

resistencia requerida.

El objeto del diseño de mezclas de hormigón es encontrar la combinación práctica y

económica adecuada para satisfacer los requisitos de resistencia.

Existen varios métodos para el diseño de mezclas de hormigón, puede ser por

experiencias de campo, por diseño de mezclas similares y establecido por algún

comité.

Para esta investigación será según el comité ACI 211-4r-98, para hormigones de alta

resistencia. Es necesario establecer el procedimiento de diseño, la resistencia

requerida se dará en el procedimiento de cálculo que el mismo código indica.

Como se indicó anteriormente la resistencia requerida es mayor que la especificada,

influye en la dosificación de los materiales.

5.4. Cálculos de resistencias requeridas.

Para el diseño de la dosificación de mezclas para hormigón requiere de la resistencia

requerida, como se indicó en obra se debe conseguir la resistencia especificada y en

laboratorio hacer la dosificación con la resistencia requerida, encontrar el valor

correcto de la resistencia requerida servirá para tener una excelente dosificación.

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

211-4R-98 y ACI 363-2R-98).

La resistencia requerida es fundamental en el diseño de mezclas de hormigón, en

especial para hormigones de alta resistencia, la cual los códigos de la ACI dan a

conocer su metodología para el cálculo.

El código ACI 363-2R-98 da a conocer los requisitos en base al código ACI 318, el

cual aplica según la experiencia que se haya obtenido en una planta de hormigones.

Mientras tanto el código ACI 211-4R-98, básicamente tiene el mismo concepto del

ACI 318 pero tiene una gran diferencia con el código anterior ya que en obra se

alcanza el 90% de la resistencia esperada, por ese motivo para obtener un hormigón

con la resistencia requerida se optó por realizar la resistencia requerida mediante este

código.

Dónde:

112

f’cr: Resistencia requerida en psi.

f’c: Resistencia especificada en psi.

Cálculo de f’cr para f’c = 48MPa.

Procedimiento.

1. Transformar f’c de MPa a psi.

Factor de transformación 145.04

2. Aplicación de la Ec.

3. Transformar f’cr de psi a MPa.

Factor de transformación 145.04

f’cr de diseño de mezcla.

5.5. Mezclas de prueba (Alternativas de mezclas).

Las mezclas de hormigón deben ser diseñadas con las propiedades que tienen los

materiales tanto de los agregados como del cemento agua y aditivos, además de la

resistencia requerida.

Este diseño es analizado de acuerdo al código ACI 211-4r-98, el cual da un

procedimiento y los parámetros antes mencionados, la dosificación de este diseño

será adecuada para satisfacer las condiciones ambientales, aplicación de carga y la

buena proporción de los materiales.

113

Tabla 5.4 Resumen de las propiedades físicas y mecánicas de los agregados y

cemento.

ARENA

Densidad aparente compactada 1.71 gr/cm3

Densidad Superficie Saturada Seca 2.6 gr/cm3

Porcentaje de absorción

1.05 %

Porcentaje de Humedad

0.67 %

Módulo de Finura 2.77

RIPIO

Densidad aparente compactada 1.62 gr/cm3

Densidad Superficie Saturada Seca 2.59 gr/cm3

Porcentaje de absorción

2.19 %

Porcentaje de Humedad

0.60 %

Módulo de Finura 6.27

CEMENTO

Densidad Real del cemento 2.96 gr/cm3

Dosificación de la mezcla de acuerdo al ACI 211-4R-98

Procedimiento.

1. Registrar los datos de las propiedades de todos los materiales.

DATOS:

MATERIAL Dsss δ ap.c.

% de

Abs.

% de

Hum. M.F.

Arena 2.60 1.71 1.05 0.67 2.77

Ripio 2.59 1.62 2.19 0.60 6.41

CEMENTO 2.96

f `c = 48 Mpa

2. Selección de asentamiento.

El asentamiento según el código y la tabla 5.5

Tabla 5.5 Asentamiento para hormigones de Alta

Hormigón hecho usando HRWR * Asentamiento antes de

añadir HRWR 2,54 cm a 5,08 cm

El hormigón fabricado sin HRWR

Asentamiento 5,08 cm a 10,16 cm * Asentamiento deseado en el campo a través de la adición de aditivo.

114

Como se va a utilizar aditivo.

Asentamiento asumido 2,54 cm.

3. Cálculo de la resistencia requerida.

Como se realizó previamente el cálculo la resistencia será de:

f’cr de diseño de mezcla.

4. Selección del tamaño nominal máximo

El código sugiere el tamaño del agregado según:

Tabla 5.6 Tabla tamaño máximo sugerido de agregado grueso.

Resistencia requerida, MPa

Tamaño máximo sugerido

Agregado grueso, cm.

< 62,05 1,91 a 2,54

> 62,05 0,95 a 1,27

* Cuando se usa HRWR seleccionado y agregados gruesos,

hormigón de compresión sirve puntos fuertes en el rango de

62,05 a 82,74 MPa puede alcanzar superior a la recomendada

tamaño máximo nominal de agregados gruesos de hasta 2,54 cm.

Para resistencias requeridas mayor a 62,05 MPa, recomienda TNM de 0,95

cm a 1,27 cm.

T.N.M. asumido 1,27 cm.

5. Volumen del agregado grueso recomendado.

Tabla 5.7 Volumen recomendado del agregado grueso

Contenido óptimo de agregado grueso nominal

Tamaños máximos de los agregados que se utiliza con arena con

Módulo de finura 2,5 a 3,2

Tamaño máximo nominal, en pulgadas. 0,95 1,27 1,91 2,54

* Volumen fraccionario de horno- 0.65 0.68 0.72 0.75

Agregado grueso seco superficial

* Los volúmenes se basan en agregados en el horno dxy selladas condición

descrita en la norma ASTM C 29 de peso de la unidad de los

agregados.

La tabla indica un parámetro importante cuando se utiliza agregado fino con

módulo de finura de 2,5 a 3,2, la arena si cumple con este parámetro por lo

que se puede utilizar la tabla.

115

Como el T.N.M es de 1,27 cm el factor de agregado grueso es 0,68.

6. Cálculo del peso del agregado grueso.

Una vez que se obtiene el factor de agregado grueso se procede a realizar el

cálculo del volumen para eso necesitamos multiplicar el factor con la

densidad aparente compactada del agregado grueso.

El factor de conversión según la ecuación (4-1) del ACI 211-4R-98 es:

27.

El volumen de agregado grueso será:

7. Porcentaje de vacíos del agregado grueso.

Agregado fino:

116

8. Mezcla de agua.

Para utilizar la tabla 4.3.4 del código ACI 211-4R-98 el porcentaje de vacíos

del agregado fino debe ser igual a 35.

Si esto no ocurre hay que ajustar la cantidad de agua con la siguiente

ecuación.

Corrección de agua si por cada punto porcentual de vacíos que aumente toca

multiplicar por 8 según la ecuación anterior.

Tabla 5.8 Primera estimación de la mezcla agua y aire fresco contenido de base

de hormigón sobre el uso de la arena vacíos con el 35 por ciento.

ASENTAMIENTO

pulg

MEZCLA DE AGUA ( lb / yd 3 )

T.M.N. - AGREGADO ; pulg

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

1 a 2 310 295 285 280

2 a 3 320 310 295 290

3 a 4 330 320 305 300

AIRE ATRAPADO

< 35 % 3.0 % 2.5 % 2.0 % 1.5 %

AIRE ATRAPADO

> 35 % 2.5 % 2.0 % 1.5 % 1.0 %

Para tamaño nominal máximo de ½’’ y asentamiento de 1’’ la mezcla de agua

es:

Como el porcentaje de vacíos es menor a 35% del agregado fino el agua de

mezclado no necesita ajuste entonces el agua será:

9. Relación agua/cemento.

La tabla que se utilizara es la 5.8. Previamente debe calcularse la resistencia

requerida.

f’cr = 57.7 Mpa

117

Tabla 5.9 Máximo recomendado w/ (c + p) para hormigones sin HRWR.

f `cr

psi

w / ( c + p )

T.N.M. - AGREGADO ; pulg

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

7000 28 días 0.42 0.41 0.40 0.39

8000 28 días 0.35 0.34 0.33 0.33

9000 28 días 0.30 0.29 0.29 0.28

10000 28 días 0.26 0.26 0.25 0.25

11000 28 días - - - -

12000 28 días - - - -

Hay que interpolar para obtener el valor de la relación agua/cemento. Para

nuestra resistencia de 8361,92 psi

9000 0,29 8361,92 X

8000 0,34

1000 0,05

361,92 y

10. Cantidad de cemento requerido.

11. Volumen real. (ft3).

AGUA 4.73 ft 3

CEMENTO 4.99 ft 3

RIPIO 11.48 ft 3

AIRE 0.68 ft 3

VOLUMEN TOTAL = 21.88 ft 3

118

El volumen de la arena será 27-volumen total

ARENA 5.12 ft 3

12. Peso real del material.

AGUA 295.00 lb

CEMENTO 921.88 lb

ARENA 831.07 lb

RIPIO 1856.93 lb

13. Dosificación.

AGUA 0.32

CEMENTO 1.00

ARENA 0.90

RIPIO 2.01

Una vez que se obtiene la dosificación dependiendo del volumen a realizar se puede

obtener la cantidad del material para realizar las mezclas de hormigón.

Las alternativas de mezcla de prueba son las siguientes:

Tabla 5.10 Dosificación para cada mezcla de prueba.

Dosificación

Material

Mezcla

prueba 1

Mezcla

prueba 2

Mezcla

prueba 3

Agua 0.32 0.33 0.31

Cemento 1.00 1.00 1.00

Arena 0.90 0.90 0.90

Ripio 2.01 2.01 2.01

Aditivo Según la especificación del fabricante.

Por lo que se puede ver las alternativas son cambiando la relación agua

cemento, el aditivo a utilizar el Glenium 3000 NS.

La cantidad de aditivo según la especificación del fabricante es entre 0,4% y

0,8% del peso de cemento.

Cálculo de la cantidad de aditivo.

Para esta investigación se utilizará entre el 0,48 y 0,52 % del peso del cemento.

Se seleccionó estos porcentajes de aditivo ya que se realizó mezclas patrones y

dieron un buen resultado y manejabilidad con esos porcentajes.

119

5.6. Probetas de 10 x 20 cm.

Para realizar los cilindros de hormigón existen dos moldes estándar, depende

básicamente del tamaño nominal del agregado.

Características de las probetas.

Son cilíndricas.

Acero.

Peso aproximado de 5000g.

Base cuadrada de acero de 27 cm de ancho.

Dimensiones.

Altura. 20 cm.

Diámetro. 10 cm.

Espesor. 5 mm.

Base. 27 x 27 cm.

Espesor de base. 5 mm.

Figura 5-1 Probeta de Acero de 10 x 20 cm.

120

5.7. Preparación de 9 probetas por alternativa con 3 dosificaciones.

Obtenido la dosificación adecuada y según el diseño original se procede a realizar

variaciones en la dosificación para realizar mezclas de prueba, las alternativas son

varias de acuerdo a las condiciones que se presenten.

Variar la relación agua/cemento, añadir más aditivo en relación a las otras mezclas

depende de cómo se presente en obra este parámetro. Realizar la corrección por

contenido de humedad de los agregados determinara la cantidad exacta de material a

utilizar.

Como son tres alternativas de dosificación y por cada una de ellas se realizará 9

cilindros lo que es conveniente determinar la cantidad de material para cada

alternativa.

Cálculo de material para mezcla de prueba.

Primera alternativa.

La dosificación a escoger es la del diseño original del método ACI 211-4r-98.

Por experiencia de laboratorio se sabe que para fabricar 6 cilindros se requiere

aproximadamente 15 kg de ripio, dicho esto se realiza una regla de tres para

determinar la cantidad de ripio para 9 cilindros, y con las dosificaciones

determinamos la cantidad de los materiales.

Cilindros kg ripio

6 15

9 X

Material Dosificación

Agua 0,32

Cemento 1,00

Arena 0,90

Ripio 2,01

Aditivo 0,5%

121

Para 9 cilindros de 10 x 20 cm.

Cálculo de cantidad de materiales para 9 cilindros.

Agua

Cemento

Arena

Aditivo

Material Dosificación Cantidades para 9

cilindros (kg)

Agua 0,32 3,58

Cemento 1,00 11,19

Arena 0,90 10,07

Ripio 2,01 22,50

Aditivo (0,5%) 55,95 ml

122

Correcciones por contenido de humedad

Para determinar el contenido de humedad de los agregados grueso y fino, en un

recipiente pequeño se tomó una cantidad pequeña un día anterior a realizar la mezcla,

de acuerdo a la norma NTE INEN 856-857 Y ASTM C-566.

Los resultados son los siguientes:

Ripio = 0,60 %

Arena = 0,67 %

123

Segunda alternativa.

Para la segunda alternativa se modificó la relación a/c se incrementó en 0,1 y la

cantidad de aditivo se redujo en 0,02%, entonces la dosificación será:





Cilindros kg ripio

6 15

9 X



Agua


Agua 0,33

Cemento 1,00

Arena 0,90

Ripio 2,01

Aditivo 0,48%

124

Cemento

Arena

Aditivo






Ripio = 0,60 %

Arena = 0,67 %

Material Dosificación Cantidades para

9 cilindros (kg)

Agua 0,33 3,69

Cemento 1,00 11,18

Arena 0,90 10,07

Ripio 2,01 22,50

Aditivo (0,48%) 53,66 ml

126

Tercera alternativa.

Para la segunda alternativa se modificó la relación a/c disminuyó en 0,1 y la cantidad

de aditivo se aumentó en 0,02%, entonces la dosificación será:





Cilindros kg ripio

6 15

9 X



Agua

Cemento

Arena


Agua 0,31

Cemento 1,00

Arena 0,90

Ripio 2,01

Aditivo 0,52%

127

Aditivo






Ripio = 0,60 %

Arena = 0,67 %

Material Dosificación Cantidades para

9 cilindros (kg)

Agua 0,33 3,47

Cemento 1,00 11,19

Arena 0,90 10,07

Ripio 2,01 22,50

Aditivo (0,48%) 58,19 ml

129

Con estos datos se procede a realizar las correcciones en peso para cada una de las

mezclas de prueba, como se muestra a continuación:

Resumen de cantidad de materiales a utilizar en la elaboración de hormigón.

Segunda Alternativa


Cantidades

9 cilindros Absorción

Contenido

humedad Corrección Cantidad

kg % % kg Final (kg)

Agua 0,33 3,69 0,39 4,08

Cemento 1,00 11,18 11,18

Arena 0,90 10,07 1,05 0,67 -0,04 10,03

Ripio 2,01 22,50 2,19 0,60 -0,35 22,15

Aditivo

(%) 0,48 53,66 53,66

Primera Alternativa


Cantidades


Contenido



Agua 0,32 3,58 0,39 3,97

Cemento 1,00 11,19 11,19

Arena 0,90 10,07 1,05 0,67 -0,04 10,03

Ripio 2,01 22,50 2,19 0,60 -0,35 22,15

Aditivo

(%) 0,50 55,95 ml 55,95 ml

130

Tercera Alternativa


Cantidades


Contenido



Agua 0,31 3,47 0,39 3,86

Cemento 1,00 11,19 11,19

Arena 0,90 10,07 1,05 0,67 -0,04 10,03

Ripio 2,01 22,50 2,19 0,60 -0,35 22,15

Aditivo

(%) 0,52 58,19 58,19

Cronograma de elaboración de probetas y ensayos de cilindros.

El día 20 de agosto de 2013, se realiza la producción de las mezclas de

prueba con sus alternativas de dosificación, con 9 cilindros de 20 x 10 cm.

Una vez hecho las correcciones por humedad de los agregados se procede

a pesar las cantidades de cada material dependiendo de su alternativa.

La mezcladora a utilizar es eléctrica tipo trompo con capacidad para 25

kg de cemento, humedecer las paredes de la mezcladora y todo el equipo

a utilizar.

Colocar el agregado grueso y el fino en la tolva, prender la mezcladora y

dejar que se mezcle por unos dos minutos.

Una vez mezclado los agregados agregar agua una pequeña porción,

previamente mezclar el agua con el aditivo.

Agregar el cemento, mezclar por dos minutos y agregar el agua faltante,

mezclar por unos dos minutos.

Determinar la consistencia del hormigón fresco mediante el ensayo del

cono de Abrams el cual determina el asentamiento, esto ayuda a

establecer si está bien en pasta o hay segregación del agregado.

Agregar pasta manteniendo la relación agua/cemento en pequeñas

cantidades.

Preparar las probetas de hormigón, colocando un tercio de la probeta

hormigón compactar con una varilla 25 veces, con un mazo golpear

lateralmente hasta eliminar el aire contenido en la mezcla. Repetir el

procedimiento con la segunda y tercera capa.

131

El día 21 de agosto se desmolda los cilindros y colocar en la cámara de

humedad, hasta los días de ensayo de compresión de los cilindros.

23 de agosto se procede a realizar el ensayo de compresión simple de los

cilindros de hormigón a los tres días de edad. A los siete y veinte y ocho

días realizar nuevamente el ensayo a la compresión.

En la producción de los cilindros y de acuerdo a las alternativas de mezclas la

cantidad final de materiales es la siguiente.

Primera Alternativa.

Manteniendo la relación agua/cemento se añadió 0,16 litros de agua y 0, 50 kg de

cemento.

Agua 4,13 litros

Cemento 11,69 kg

Arena 10,03 kg

Ripio 22,15 kg

Aditivo 55,95 ml.

Segunda Alternativa.

Manteniendo la relación agua/cemento se añadió 0,25 litros de agua y 0,75 kg de

cemento.

Agua 4,33 litros

Cemento 11,93 kg

Arena 10,03 kg

Ripio 22,15 kg

Aditivo 53,66 ml.

Tercera Alternativa.

132

Manteniendo la relación agua/cemento se añadió 0,08 litros de agua y 0,25 kg de

cemento.

Agua 3,94 litros

Cemento 11,44 kg

Arena 10,03 kg

Ripio 22,15 kg

Aditivo 58,19 ml.

5.8. Diseño y aplicación del sistema Capping como cabeceado en las

probetas.

Antes de probar un cilindro, los extremos están limitados para transmitir

uniformemente la carga de la máquina de ensayo por medio de su cabezal al cilindro.

El material más común y utilizado es el mortero de azufre para el recubrimiento de

los extremos del cilindro. El espesor debe ser lo más fino posible de 1,5 mm a 3,0

mm.

El mortero de azufre debe tener una resistencia igual o mayor para hormigones de

alta resistencia pero no debe ser menor ya que incumple con lo establecido en el

código. Para este estudio la resistencia del mortero esta alrededor de 60 y 65 Mpa. Lo

que es buen mortero para el cabeceado de los extremos del cilindro.

El mortero consiste en azufre y piedra pómez, según la experiencia del laboratorio la

proporción adecuada es:

Azufre 3 kg

Piedra pómez 1 kg.

133

5.9. Ensayos a la compresión de probetas a edades de 3, 7, y 28 días.

Un parámetro importante en la elaboración de hormigón y comprobar su calidad es el

ensayo a la compresión simple de cilindros, depende de la importancia de las obras

que se estima una resistencia a la cual se va a esperar dichas probetas.

Una manera de ir verificando la resistencia del hormigón es ensayar a distintas

edades ya que ello nos ayudara a establecer si cumple o no la resistencia requerida.

Figura 5-2 Sistema Capping en

Cabezales de Probeta.

134




QUITO-ECUADOR

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO AGREGADOS DEL SECTOR DE AMBUQUI Y

CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE.

RESULTADO A LA COMPRESIÓN MEZCLA DE PRUEBA

Primera Alternativa

f’c = 48 MPa

Fecha: 20 de agosto de 2013 Norma: NTE INEN 1573:2010 1R (ASTM C-39)

Muestra Fecha Fecha Edad Diámetro

Área de Carga

Resistencia

Promedio Porcentaje

% # de de Cilindro Compresión

Mezcla Ensayo Días cm cm2 kg Mpa

1 20/08/2013 23/08/2013

3

10.3 83.32 30534 37.4

39.1 67.76 2 20/08/2013 23/08/2013 10.3 83.32 33442.8 40.9

3 20/08/2013 23/08/2013 10.2 81.71 31299.6 39

4 20/08/2013 27/08/2013

7

10.3 83.32 46513.8 56.9

57.57 99.77 5 20/08/2013 27/08/2013 10.3 83.32 48180.5 58.9

6 20/08/2013 27/08/2013 10.3 83.32 46521.4 56.9

7 20/08/2013 17/09/2013

28

10.1 80.12 47011.9 59.8

61.77 107.05 8 20/08/2013 17/09/2013 10.2 81.71 49586.4 61.9

9 20/08/2013 17/09/2013 10.3 83.32 51974.6 63.6

Asentamiento: 6,5 cm

135




QUITO-ECUADOR




Segunda Alternativa

f’c = 48 MPa



Área de Carga

Resistencia

Promedio Porcentaje



1 20/08/2013 23/08/2013

3

10.3 83.32 31701.9 38.8

37.03 64.18 2 20/08/2013 23/08/2013 10.3 83.32 28344.2 34.7

3 20/08/2013 23/08/2013 10.2 81.71 30101.6 37.6

4 20/08/2013 27/08/2013

7

10.3 83.32 45394.9 55.5

54.53 94.51 5 20/08/2013 27/08/2013 10.2 81.71 41279.8 51.5

6 20/08/2013 27/08/2013 10.3 83.32 46287.7 56.6

7 20/08/2013 17/09/2013

28

10.2 81.71 52009.4 64.9

64.87 112.43 8 20/08/2013 17/09/2013 10.2 81.71 53127.8 66.3

9 20/08/2013 17/09/2013 10.2 81.71 50793.8 63.4


136




QUITO-ECUADOR




Tercera Alternativa

f’c = 48 MPa



Área de Carga

Resistencia

Promedio Porcentaje



1 20/08/2013 23/08/2013

3

10.2 81.71 33021.2 41.2

39.93 69.2 2 20/08/2013 23/08/2013 10.2 81.71 30712.5 38.3

3 20/08/2013 23/08/2013 10.2 81.71 32275.7 40.3

4 20/08/2013 27/08/2013

7

10.3 83.32 45529.0 55.7

54.77 94.92 5 20/08/2013 27/08/2013 10.3 83.32 45042.4 55.1

6 20/08/2013 27/08/2013 10.3 83.32 43716.7 53.5

7 20/08/2013 17/09/2013

28

10.3 83.32 49433.5 60.5

60.93 105.6 8 20/08/2013 17/09/2013 10.2 81.71 53135.5 66.3

9 20/08/2013 17/09/2013 10.2 81.71 44889.2 56


137

Curva resistencia del hormigón en función del tiempo.

Primera alternativa

Segunda alternativa

138

Tercera Alternativa

139

Curva Comparativa

140

5.10. Análisis de resultados.

Los resultados de este estudio es el proceso que se obtuvo desde el diseño de la

mezcla, la elaboración y finalmente el análisis de estos resultados.

En relación a la resistencia requerida con que se diseñó y se esperaba, los resultados

son positivos en el caso de las tres alternativas de diseño ya que las tres superan la

resistencia a los 28 días del 100 % de la resistencia requerida.

En la primera alternativa el porcentaje es 107,05 %,

La segunda alternativa es de 112,43 % y

La tercera alternativa es de105, 6 %.

5.11. Selección de los mejores resultados y/o nuevas mezclas de prueba.

Una vez realizado el análisis de resultados, la mejor selección de resultados permitirá

desarrollar el tema de hormigones de alta resistencia, con el diseño adecuado de la

mezcla en proporción de cada uno de los materiales y que sea lo más económico sin

olvidar la calidad de hormigón sea excelente.

Para este estudio, según los resultados obtenidos la mejor alternativa es la Primera

alternativa, si nos basamos en la trabajabilidad y comportamiento del hormigón

fresco es mejor, y pensando en realizar en mayor cantidad esta alternativa es la

mejor.

Entonces el diseño de la mezcla es:

Primera Alternativa.

Manteniendo la relación agua/cemento se añadió 0,16 litros de agua y 0, 50 kg de

cemento.

Dosificación:

Agua 0,32

Cemento 1,00

Arena 0,90

Ripio 2,01

141

Aditivo 0,48 % de la cantidad de cemento.

5.12. Validación de la Investigación.

Los resultados que se obtuvieron de las mezclas de prueba se llegan a establecer los

siguientes argumentos:

Los agregados tienen un excelente desempeño gracias a las proporciones indicadas

anteriormente y con la ayuda de un aditivo químico reductor de agua de alto rango

(superfluidificante), la resistencia requerida con la que fue diseñada la mezcla

cumple más del 100% a los 28 días, sin la necesidad de utilizar aditivo mineral.

Como se mencionó en cada alternativa de mezcla se agregó pasta agua y cemento

porque el hormigón requería de pasta, el hormigón tuvo muy buena trabajabilidad y

es manejable pasa el ser humano.

Las proporciones de materiales fueron considerados para mantener un hormigón

económico y no sea perjudicial al momento de realizar hormigón en grandes

cantidades.

142

CAPITULO VI

6. MEZCLAS DEFINITIVAS.

Una vez validado las mezclas de prueba y la investigación se procede a realizar las

mezclas definitivas con la mejor alternativa de diseño de la mezcla.

6.1. Diseño de mezclas definitivas.

El diseño para la mezcla definitiva está conformado por la siguiente dosificación

realizado todos los ajustes que se observó en la mezcla de prueba.

Para el tratamiento estadístico la necesidad de tener más cilindros, por ese motivo se

realizará 30 cilindros en las mezclas definitivas.

La dosificación es la siguiente:

Primera alternativa.

La dosificación a escoger es la del diseño original del método ACI 211-4r-98.





Cilindros kg ripio

6 15

12 X



Agua 0,32

Cemento 1,00

Arena 0,90

Ripio 2,01

Aditivo 0,5%

143


Agua

Cemento

Arena

Aditivo

Material Dosificación Cantidades para 12

cilindros (kg)

Agua 0,32 4,78

Cemento 1,00 14,93

Arena 0,90 13,43

Ripio 2,01 30,00

Aditivo (0,5%) 74,65 ml

144






Ripio = 0,54 %

Arena = 0,61 %

145

Agregando la misma proporción de pasta y manteniendo la relación agua/cemento de

la primera alternativa.

Se agregó agua 0,21 litros y cemento 0,67 kg

Agua 5,52 litros

Cemento 15,60 kg

Arena 13,37 kg

Ripio 29,53 kg

Aditivo 74,65 ml.

Mezcla definitiva


Cantidades


Contenido



Agua 0,32 4,78 0,53 5,31

Cemento 1,00 14,93 14,93

Arena 0,90 13,43 1,05 0,61 -0,06 13,37

Ripio 2,01 30,00 2,19 0,54 -0,47 29,53

Aditivo

(%) 0,50 74,65 ml 74,65 ml

146

6.2. Ensayo de probetas.

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

Para verificar el crecimiento de la resistencia del hormigón y el comportamiento del

curado de las probetas el ensayo a compresión del hormigón es indispensable sobre

todo si se trata de mezclas definitivas, por eso las edades a ensayar son 3, 7, 28 y 56

días.

A los 3 días nos indica la resistencia inicial del hormigón, a los 7 días hay que

verificar si la curva de tiempo resistencia sigue creciendo, a los 28 días debe alcanzar

la resistencia al 100 % ± 5 % y a los 56 días indica cuanto más sigue aumentando la

resistencia luego de alcanzar su resistencia requerida.

6.3. Resultados de ensayos a compresión simple.

Los resultados ayudaran a comprender la evolución del crecimiento del hormigón a

distintas edades.

147

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS QUITO-ECUADOR

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO AGREGADOS DEL SECTOR DE AMBUQUI Y CEMENTO

ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE.


Mezcla Definitiva

f’c = 48 MPa

Fecha: 23 de septiembre de 2013 Norma: NTE INEN 1573:2010 1R (ASTM C-39)


Área de Carga

Resistencia

Promedio Porcentaje

% # De de Cilindro Compresión


1 23/09/2013 26/09/2013

3

10,2 81,71 37958,8 47,4

47,83 82,89 2 23/09/2013 26/09/2013 10,3 83,32 38844,8 47,5

3 23/09/2013 26/09/2013 10,2 81,71 38940,0 48,6

4 23/09/2013 30/09/2013

7

10,3 83,32 42913,5 52,5

52,9 91,68 5 23/09/2013 30/09/2013 10,2 81,71 42670,7 53,2

6 23/09/2013 30/09/2013 10,3 83,32 43356,7 53

7 23/09/2013 21/10/2013

28

10,2 81,71 48961,8 61,1

60,9 105,55 8 23/09/2013 21/10/2013 10,2 81,71 49130,6 61,3

9 23/09/2013 21/10/2013 10,3 83,32 49272,3 60,3

10 23/09/2013 18/11/2013

56

10,2 81,71 53064,27 66,2

65,97 114,33 11 23/09/2013 18/11/2013 10,3 83,32 54355,05 66,5

12 23/09/2013 18/11/2013 10,3 83,32 53292,47 65,2


148

6.4. Tratamiento Estadístico.

El hormigón por ser un material elaborado con materiales heterogéneos y al realizar

los ensayos sometidos a variaciones, no se puede controlar.

La aceptabilidad del hormigón no debe solo basarse en los ensayos que arrojen

valores iguales o superiores a la resistencia requerida o de diseño.

Se ha generalizado la aceptabilidad del hormigón a la edad de 28 días, sin embargo a

cualquier edad también se puede aceptar la resistencia del hormigón para conocer el

desarrollo de su resistencia.

Se ha desarrollado un procedimiento de evaluación que determina los límites de

aceptación del hormigón, este procedimiento establece que no solo de los ensayos de

las probetas, sino que de regularidad a la producción del hormigón.

Este procedimiento ha sido recogido del código ACI 214, que aplica el concepto de

la Desviación Estándar.

6.4.1. Desviación Estándar.

“La desviación estándar es la medida más generalmente reconocido de dispersión de

los datos de prueba individuales a partir de su media. Una estimación de la población

σ desviación estándar es la desviación estándar de la muestra s. La población está

compuesta de todos los datos posibles, a menudo considerados como un número

infinito de puntos de datos. La muestra es una parte de la población, que consta de

una cantidad finita de datos. La desviación estándar de la muestra se obtiene por la

ecuación. (3-2a), o por su equivalente algebraico, la ecuación. (3-2b). Esta última

ecuación es preferible para los propósitos de cálculo, porque es más simple y

minimiza los errores de redondeo. Al utilizar el software de hoja de cálculo, es

importante asegurarse de que la fórmula de la desviación estándar de la muestra se

utiliza para calcular s.

149

que es equivalente a

Donde s es la desviación estándar de la muestra, n es el número de resultados de las

pruebas de resistencia en el expediente, X es la media, o, resultado promedio de las

pruebas de fuerza, y ΣX es la suma de los resultados de las pruebas de resistencia. Al

considerar dos registros separados de mezclas de concreto con resultados de las

pruebas fuerzas similares, a menudo es necesario para determinar la desviación

estándar de la media estadística, también denominado la desviación estándar

combinada. La desviación estándar de la media estadística de los dos registros se

calcula como se muestra en la ecuación. (3-3).

Donde s es la desviación estadística promedio estándar o desviación estándar

combinada, determinada a partir de dos registros, SA y SB son las desviaciones

estándar de Registro A y B del Registro, respectivamente, y nA y nB son el número de

pruebas en el expediente de A y B Record, respectivamente.”11

Una vez claro el concepto de la desviación estándar, hay que determinar la

desviación con un lote de 15 probetas a los 28 días de fraguado.

Resistencia de las probetas a los 28 días de fraguado.

Probeta Resistencia

MPa

1 63,54

2 62,97

3 60,10

4 63,40

5 63,10

6 62,91

7 63,33

8 64,00

11

ACI 214R-02, Desviación estándar, pág 214R-5

150

9 63,33

10 62,08

11 63,66

12 61,17

13 63,63

14 60,04

15 62,62

Calculo de la desviación Estándar

# Xi X Xi^2 X^2

1 63,54

62,65

4037,32

3924,5871

2 62,97 3965,26

3 60,10 3612,03

4 63,40 4019,37

5 63,10 3981,61

6 62,91 3957,65

7 63,33 4010,73

8 64,00 4095,87

9 63,33 4011,16

10 62,08 3853,88

11 63,66 4052,55

12 61,17 3741,72

13 63,63 4048,42

14 60,04 3604,82

15 62,62 3921,32

∑ 58913,71

151

6.5. Resistencias Características.

“La resistencia a la compresión simple, es la característica mecánica más importante

de un hormigón. Su determinación se efectúa mediante el ensayo de probetas

estándar de 150x300 mm. Los valores de ensayo que proporcionan las distintas

probetas, son más o menos dispersos, en forma variable de una obra a otra, según el

cuidado y rigor con que se fabrica el hormigón; y en esta circunstancia, debe tenerse

en cuenta al tratar de definir un cierto hormigón para su resistencia.

Tradicionalmente se ha seguido el criterio de adoptar, para dicho valor, la media

aritmética f´cm de los n valores de roturas, llamada resistencia media. Pero, este

valor, no refleja la verdadera calidad en obra, al no tener en cuenta la dispersión de la

serie.

Si tenemos dos hormigones con la misma resistencia media, no cabe duda de que es

más fiable aquel que representa menor dispersión. Por consiguiente, el coeficiente de

seguridad que se adopte en el cálculo debe ser mayor para hormigón más disperso.

La conclusión que se extrae es que el de adoptar la resistencia media como base de

los cálculos conduce a coeficientes de seguridad variables según la calidad de la

ejecución.

Para eliminar este inconveniente y conseguir que se trabaje con un coeficiente de

seguridad único, homogéneo en todos los casos, se ha adoptado modernamente el

concepto de resistencia característica del hormigón, que es una medida estadística

que tiene en cuenta no solo el valor de la media aritmética f´cm de las roturas de las

diversas probetas, sino también la desviación típica o coeficiente de variación, δ, de

la serie de valores.”12

SEGÚN MONTOYA – MESEGUER – MORAN

Se define como resistencia característica del hormigón, f’ck, aquella que presenta un

nivel de confianza de 95 por 100; es decir, que existe una probabilidad de 0,95 de

que se presenten valores individuales de resistencia (medida por rotura de probetas)

más altos que f’ck.

12

MONTOYA JIMENEZ P. Hormigón Armado Tomo 1. Quinta Edición: 1971: Pág. 99

152

Supuesta una distribución normal (gaussina) de la población constituidas por la

resistencia de infinitas probetas sacadas de un mismo hormigón, la resistencia

característica f’ck, viene ligada a la resistencia media f’cm por la relación fig. 6.1

Siendo:

δ el coeficiente de variación de la población (desviación típica dividida por la media

aritmética).

= Resistencia característica.

= Resistencia media.

La comprobación de que el hormigón realizado en obra tiene una resistencia

característica no menor de la especificada en proyecto, se efectúa mediante la rotura

de unas cuantas probetas.

Figura 6-1 Campana de Gauss

153

Coeficiente de variación de población de resistencias

Determinar los límites inferior y superior de resistencia utilizamos la desviación

estándar de la siguiente manera:

154




DETERMINACIÓN DE LE RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL HORMIGÓN.

MONTOYA – MESEGUER – MORAN

N°

Resistencia

f'c Factor

MPa

1 63,54 0,0036821

2 62,97 0,0013345

3 60,10 0,0104950

4 63,40 0,0030994

5 63,10 0,0018690

6 62,91 0,0010855

7 63,33 0,0028182

8 64,00 0,0055742

9 63,33 0,0028321

10 62,08 0,0023364

11 63,66 0,0041757

12 61,17 0,0060873

13 63,63 0,0040420

14 60,04 0,0107421

15 62,62 0,0001076

0,0602810

Promedio (f'cm) = 62,65 MPa

N° de muestras = 15

Coef. Variac. (δ) = 6,03 %

Desv. Estand. = 1,79

f'ck máx = 58,24 MPa

f'ck = 56,45 MPa

f'ck mín = 54,66 MPa

155

Según Oscar Padilla

Este método, es para determinar la resistencia característica, y consiste en ordenar de

mayor a menor los valores de las resistencias efectivas obtenidas al ensayar los

cilindros de hormigón.

Luego de ordenar los valores y teniendo el número total de ensayos, se procede a

dividirlos en dos subgrupos, si el número de ensayos es impar, se eliminara el ensayo

intermedio para poder tener de igual forma dos grupos de igual número de datos de

resistencia.

De cada subgrupo se selecciona el valor promedio mediante la aplicación de la media

aritmética. Una vez que se tenga los dos valores se obtiene la resistencia

características, que según el autor propone.

Dónde:

f´cm1 = Promedio de resistencia del primer subgrupo.

f´cm2 = Promedio de resistencia del segundo subgrupo.

Obtenida la resistencia característica, procedemos a determinar los límites inferior y

superior utilizamos la desviación estándar de la siguiente manera:

156





OSCAR PADILLA

N°

Resistencia f'c

MPa

1 63,54

12 61,17

9 63,33

5 63,10

8 64,00

3 60,10

14 60,04

11 63,66

4 63,40

7 63,33

2 62,97

6 62,91

15 62,62

13 63,63

10 62,08

Subgrupo 1

Subgrupo 2

N°

f'c

N°

f'c

MPa

MPa

1 63,54

4 63,40

12 61,17

7 63,33

9 63,33

2 62,97

5 63,10

6 62,91

3 60,10

15 62,62

14 60,04

13 63,63

11 63,66

10 62,08

f'cm1 = 62,13

f'cm2 = 62,99

f'ck máx = 63,07 MPa Desviacón Estándar = 1,79

f'ck = 61,28 MPa


157

SEGÚN SALIGER

Saliger propone encontrar la resistencia promedio del total de ensayos realizados,

mediante la aplicación de la media aritmética, y adoptar el 75% de dicho promedio

de estos n valores.

El autor propone la siguiente expresión para el cálculo de la resistencia característica:

Dónde:

f´ck = Resistencia característica.

f´cm = Resistencia promedio.

Obtenida la resistencia característica, procedemos a determinar los límites inferior y

superior utilizamos la desviación estándar de la siguiente manera:

158





SALIGER

N°

Resistencia f'c

MPa

1 63,54

2 62,97

3 60,10

4 63,40

5 63,10

6 62,91

7 63,33

8 64,00

9 63,33

10 62,08

11 63,66

12 61,17

13 63,63

14 60,04

15 62,62

f'cm 62,66


Desviación estand. = 1,79 MPa

f'ck máx = 48,78 MPa

f'ck = 46,99 MPa


159

Según norma ecuatoriana (nec 2011)

Este método se basa en las recomendaciones de la norma A.C.I.-301

(Especificaciones para Hormigón Estructural); mediante el cual la resistencia

característica se determina, siguiendo el procedimiento siguiente:

a) Si se tiene como mínimo 15 resultados de ensayos individuales

(recomendándose 30 resultados o más), se puede determinar la desviación

estándar a través de la siguiente ecuación:

Dónde:

n = Número de ensayos considerados

σ1= Resultado de ensayos individuales

σ m= Promedio de los n resultados de ensayos considerados.

b) Si el número de resultados es menor a 30 ensayos individuales, se toma un

factor de mayoración de la desviación estándar, para poder determinar la

resistencia característica requerida.

Tabla 6.1 Factor de Corrección (k).

Número de Ensayos Factor de Corrección

Menos de 15 N.A.

15 1.16

20 1.08

25 1.03

30 o más 1.00

FUENTE: N.E.C, Norma Ecuatoriana de la Construcción 2011. Capítulo 4, Pág. 26 Año 2013.

La Norma Ecuatoriana de la Construcción, propone la siguiente expresión para el

cálculo de la Resistencia Característica, cuando la Resistencia Especifica es ≥

35MPa:

160

Dónde:

fć = Resistencia especificada a la compresión.

fć = Resistencia Característica.

k = Factor de mayoración, y se obtiene de la tabla

s = Desviación estándar calculada.

Se debe tomar el mayor valor de los fćr de las dos ecuaciones consideradas.

N° Resistencia f'ci

MPa

1 63,54

2 62,97

3 60,10

4 63,40

5 63,10

6 62,91

7 63,33

8 64,00

9 63,33

10 62,08

11 63,66

12 61,17

13 63,63

14 60,04

15 62,62

f'cm 62,66


f'c = 48,00 MPa

Desviación estand. = 1,79 MPa

k = 1,16

f'cr 1 = 50,78 MPa

f'cr 2 = 52,84 MPa

161

Resumen de resistencia característica.

Tabla 6.1 Resumen Resistencia Característica.

Autor

Resistencia

Característica

MPa

Montoya - Mesenguer -

Moran 56,45

Oscar Padilla 61,28

Saliger 46,99

Norma Ecuatoriana 52,84

162

CAPITULO VII

7. TABULACIONES Y GRAFICOS

Los resultados de la mezcla definitiva es importante y mucho mejor su resistencia y

su gráfico, a continuación la tabla de resistencia y el grafico de resistencia.

163






Mezcla Definitiva f’c = 48 MPa

Fecha: 23 de septiembre de 2013 Norma: NTE INEN 1573:2010 1R (ASTM C-39)


Área de Carga

Resistencia

Promedio Porcentaje

% # De de Cilindro Compresión


1 23/09/2013 26/09/2013

3

10,2 81,71 37958,8 47,4

47,83 82,89 2 23/09/2013 26/09/2013 10,3 83,32 38844,8 47,5

3 23/09/2013 26/09/2013 10,2 81,71 38940,0 48,6

4 23/09/2013 30/09/2013

7

10,3 83,32 42913,5 52,5

52,9 91,68 5 23/09/2013 30/09/2013 10,2 81,71 42670,7 53,2

6 23/09/2013 30/09/2013 10,3 83,32 43356,7 53

7 23/09/2013 21/10/2013

28

10,2 81,71 48961,8 61,1

60,9 105,55 8 23/09/2013 21/10/2013 10,2 81,71 49130,6 61,3

9 23/09/2013 21/10/2013 10,3 83,32 49272,3 60,3

10 23/09/2013 18/11/2013

56

10,2 81,71 53064,27 66,2

65,97 114,33 11 23/09/2013 18/11/2013 10,3 83,32 54355,05 66,5

12 23/09/2013 18/11/2013 10,3 83,32 53292,47 65,2

Asentamiento: 7,5 cm.

164





Curva Tiempo vs Resistencia

Mezcla Definitiva f’c = 48 MPa

165

CAPITULO VIII

8. ANALISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS.

Una vez realizado todos los ensayos de compresión simple del hormigón y encontrado la

resistencia requerida, es necesario realizar un análisis desde los agregados del hormigón

y la resistencia.

La dosificación parámetro importante para procesar hormigón es fundamental, por ese

motivo en esta investigación, se consideró la dosificación de la mezcla definitiva que

cumple con la resistencia requerida f’cr en 105,55 % a los 28 días. Dicho esto, la

dosificación definitiva es.

La cantidad de materiales para la mezcla definitiva y agregando pasta, las cantidades

finales quedaron asi:

Se agregó agua 0,21 litros y cemento 0,67 kg

Agua 4,48 litros

Cemento 14,00 kg

Arena 29,89 kg

Ripio 65,96 kg

Aditivo 66,67 ml.


Agua 0,32

Cemento 1,00

Arena 0,90

Ripio 2,01

Aditivo 0,5%

166

Preparación del hormigón.

Durante el proceso de elaboración de hormigón, la mezcla definitiva presentó los

siguientes aspectos físicos:

Asentamiento: 7,5 cm.

Buena Manejabilidad.

Resultado de resistencia requerida.

Resistencia requerida calculada.

f’cr = 57,7 MPa.

Resistencia requerida en obra:

Ensayo Edad

(días)

Resultado

(MPa)

Resistencia a compresión

Simple

28 60,90

Con los resultados anteriores se puede establecer, que la resistencia requerida

experimental del hormigón cumple con la resistencia requerida calculada para el diseño.

La resistencia requerida de ensayo está entre los límites permitidos de la resistencia

requerida calculada, es decir, para que en este caso no exceda el 10%, lo cual que es

permitido, considerando adicionalmente las condiciones de economía de la mezcla.

167

CAPITULO IX

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones.

1. Los agregados de la Cantera Ramírez de Ambuquí, analizados en esta

investigación cumplen con las propiedades físico – mecánicas para la

elaboración de hormigones de alta resistencia.

2. El diseño de hormigones de alta resistencia propuesto por el ACI y el

desarrollado en esta investigación es una guía para producción de hormigones en

masa.

3. La resistencia requerida del hormigón es un dato fundamental para realizar el

diseño de mezclas, a fin determinar la dosificación adecuada, ya que ello permite

obtener en obra la resistencia especificada.

4. El aditivo utilizado en este estudio es Glenium 3000 NS, el cual es un aditivo

químico hiperfluidificante, con el cual se alcanzó una resistencia de 65MPa a los

28 días de edad, sin la necesidad de utilizar ningún aditivo mineral para alcanzar

la resistencia antes mencionada.

5. El hormigón fabricado con la primera alternativa detallado en este estudio, tiene

un mejor comportamiento tanto en hormigón fresco y endurecido, es manejable y

dócil para manipularlo, mientras que en el fraguado tiende a crecer a un ritmo

considerable y no acelerado o lento como las otras alternativas.

6. Al agregar pasta en la mezcla definitiva ayuda a no tener una mayor segregación

de los agregados, sin afectar en gran medida la resistencia final del hormigón.

7. La resistencia que se obtiene luego de 28 días es por lo general el 100%, pero

luego de los 56 días se comprobó que la resistencia se incrementó en un 14% de

la resistencia esperada, su valor es 65,97 MPa, en comparación con los 57,7

MPa.

8. El tamaño de los agregados influye en la dosificación final de la mezcla, lo que

es importante diseñar para un tamaño nominal bajo que en este estudio fue de

3/8’’.

9. El cemento ARMADURO especial, respondió satisfactoriamente en todas las

etapas de esta investigación.

168

10. La elaboración de los hormigones de alta resistencia es muy sensible en el

manejo de todos los materiales.

11. La dosificación final empleada para f’cr = 60,9 MPa es:

MATERIALES DOSIFICACIÓN ASENTAMIENTO

AGUA 0,32

7,5 cm

CEMENTO 1,00

ARENA 0,90

RIPIO 2,01

ADITIVO (%)

GLENIUM 3000 NS

0,50

169

Recomendaciones.

1. Realizar correctamente los ensayos en la determinación de las propiedades físicas

y mecánicas de los agregados, porque es un factor determinante para el diseño de

mezclas.

2. El diseño de mezcla realizarlo correctamente y siguiendo los pasos que indica el

código ACI 211-4R.

3. Procurar utilizar cemento recién fabricado para no tener inconvenientes al

momento de realizar la mezcla de hormigón y no altere la resistencia que se

espera.

4. Los agregados deben estar libre de cualquier tipo de impurezas, ya que ello

afecta en la elaboración del hormigón y altera su resistencia.

5. El aditivo utilizado en este estudio es fundamental en la resistencia del hormigón

por eso es recomendable su uso.

6. Realizar todos los ensayos de los agregados y del cemento como indica la NTE

INEN, para no tener valores erróneos y lograr materiales de buena calidad.

170

BIBLIOGRAFÍA.

1. BASF, Construction Chemical South America, Guía de Productos, Aditivo

Glenium 3000 NS, disponible en: www.southamerica.basf-cc.com.

2. CAMANIERO, Raúl. Dosificación de Mezclas. Quito, 2006

3. INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIÓN, Normas Técnicas

Ecuatorianas,

4. IMBAQUINGO CHAMORRO, Andrea. DISEÑO DE HORMIGÓN DE ALTO

DESEMPEÑO. Sangolquí: Tesis,Escuela Politécnica del Ejército, 2012.

5. MONTOYA, Pedro Jiménez, Hormigón Armado. Barcelona: Gustavo Gili, 2001.

6. SANCHEZ DE GUZMAN, Diego. Tecnología del concreto y del Mortero.

BRADAR EDITORES LTDA, 5 Edición. Santafé de Bogotá D.C – Colombia,

2001.

http://www.southamerica.basf-cc.com/

171

REFERENCIAS.

1. http://civilgeeks.com/2012/10/04/tesis-adaptacion-del-metodo-de-diseno-de-

mezclas-de-concreto-segun-aci-211-1-utilizando-los-tipos-de-cemento-astm-c-

1157-tipo-gu-y-astm-c-1157-tipo-he/

2. http://www.buenastareas.com/ensayos/Alta-Resistencia-Del-

Concreto/3270825.html

3. http://www.imcyc.com/revista/2000/dic2000/resistencia.htm

4. http://elconcreto.blogspot.com/2009/01/propiedades-fisicas-y-mecanicas-

del.html

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

6. http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/TECNOLOGIA%207.htm

7. http://personales.upv.es/fbardisa/Pdf/Consistencia%20del%20hormig%C3%B3n.

PDF

8. http://www.construaprende.com/docs/lab/330-practica-resistencia-abrasion-

agregados

9. http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/drnetaT3.htm

10. http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/drealT3.htm

11. http://www.construmatica.com/construpedia/Resistencia_Caracter%C3%ADstica

_del_Hormig%C3%B3n

12. http://www.carreteros.org/normativa/ehe/apartados/39.htm

ANEXOS

http://www.carreteros.org/normativa/ehe/apartados/39.htm

172

Anexo 1 Ficha técnica del cemento

174

Anexo 2. Ficha técnica del aditivo.

176

NORMAS UTILIZADAS EN LA INVESTIGACIÓN.

NORMAS TECNICAS ECUATORIANAS

ÁRIDOS.

1. NTE INEN 0969:2011. Áridos. Análisis granulométrico en los áridos, fino y

grueso.

2. NTE INEN 0855:2010. Áridos. Determinación de las impurezas orgánicas en el

árido fino para hormigón.

3. NTE INEN 0856:2010. Áridos. Determinación de la densidad, densidad relativa

(Gravedad Específica) y absorción del árido fino.

4. NTE INEN 0857:2010. Áridos. Determinación de la densidad, densidad relativa

(Gravedad Específica) y absorción del árido grueso.

5. NTE INEN 0858:2010. Áridos. Determinación de la masa unitaria (peso

volumétrico) y el porcentaje de vacíos.

6. NTE INEN 0860:2011. Áridos. Determinación del valor de la degradación del

árido grueso de partículas menores a 37,5 mm mediante el uso de la máquina de

los ángeles.

7. NTE INEN 0862:2011. Áridos para hormigón. Determinación del contenido total

de humedad.

CEMENTO

1. NTE INEN 0156:2009. Cemento hidráulico. Determinación de la densidad.

2. NTE INEN 0957:2012. Cemento hidráulico. Determinación de la finura mediante

el tamiz de 45 μm (No. 325).

3. NTE INEN 0157:2009. Cemento hidráulico. Determinación de la consistencia

normal. Método de Vicat.

177

4. NTE INEN 0488:2009. Cemento hidráulico. Determinación de la resistencia a la

compresión de morteros en cubos de 50 mm de arista.

5. NTE INEN 0158:2009. Cemento hidráulico. Determinación del tiempo de

fraguado. Método de Vicat.

6. NTE INEN 0195:2009. Cemento hidráulico. Determinación del contenido de aire

en morteros.

CODIGOS ACI

1. ACI 318S-08. Requisitos de reglamento para concreto estructural y cementario.

2. ACI 363R-97. State-of-the-Art Report on High-Strength Concrete.

3. ACI 214R-02. Evaluation of Strength Test Results of Concrete.

4. ACI 211.4R-98. Guide for selecting proportions for High-Strength Concrete with

Portland cement and Fly Ash.

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