Miriam Escalaya a._ Aci-uni

7/23/2019 Miriam Escalaya a._ Aci-uni

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DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADOCON RODILLO UTILIZANDO CONCEPTOS DECOMPACTACIÓN DE SUELOS

DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADOCON RODILLO UTILIZANDO CONCEPTOS DECOMPACTACIÓN DE SUELOS

Miriam R. EscalayaMiriam R. Escalaya AdvAdvíínculancula,, MScMSc..

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍÍAAFACULTAD DE INGENIERFACULTAD DE INGENIERÍÍA CIVILA CIVIL

SECCISECCIÓÓN DE POSTGRADON DE POSTGRADO

AMERICAN CONCRETE INSTITUTECapítulo de Estudiantes de la Universidad Nacional de Ingeniería

2, 3 y 4 de Mayo del 20072, 3 y 4 de Mayo del 20072, 3 y 4 de Mayo del 2007



El Concreto Compactado con Rodillo (CCR) es probablemente el másimportante desarrollo en la tecnología de presas en los últimos años,

ganando aceptación alrededor del mundo en un relativo corto tiempo

debido a su bajo costo, el cual es derivado en parte por su rápidomodo de construcción, a su bajo contenido de cemento y su condición

de asentamiento nulo.

En nuestro país la aplicación de esta teoría es mínima, por tal motivo,

la presente investigación se ha desarrollado con el objeto de dar a

conocer con más amplitud la tecnología y diseño de mezclas CCR

para presas, aplicando conceptos conocidos por ingenieros

geotécnicos, adaptándolos a esta metodología, lo que permitirá que

en el Perú se pueda desarrollar esta técnica al igual que otros países.



Puede ser considerado para trabajos en grandes rellenos, pavimentos,fundaciones masivas, bases de losas, ataguías, reparaciones deemergencia y protección superficial para presas y terraplenes. Perodonde mayor uso se le ha dado es en la construcción de presas, en lugardel concreto colocado convencionalmente.

La técnica de construcción con CCR ha hecho que las presasde CCR sean una alternativa económica y competitiva frente alas presas convencionales de concreto y las presas de tierra.

El Concreto Compactado con Rodillo se define como una mezcla decemento y agregados seleccionados, con un contenido de aguasuficientemente reducido para permitir su compactación con rodillo.

APLICACIONESAPLICACIONESAPLICACIONES

CONCEPTOCONCEPTOCONCEPTO



1. CARGANDO MEZCLA CCR 1. CARGANDO MEZCLA CCR



2. COLOCACI2. COLOCACIÓÓN DE MEZCLA CCR N DE MEZCLA CCR



3. ESPARCIDO DE MEZCLA CCR 3. ESPARCIDO DE MEZCLA CCR



4. COMPACTACI4. COMPACTACIÓÓN DE MEZCLA CCR N DE MEZCLA CCR



1 ARGENTINA

1 CHILE

1 BOLIVIA

2 COLOMBIA1 COSTA RICA

2 HONDURAS

1 GUYANA FRANCESA

29 BRASIL

36 USA

2 CANADA

6 MEXICO

9 AUSTRALIA

1 INDONESIA

1 ANGOLA

1 BURKINA FASO

45 CHINA42 JAPON

1 RUSIA

1 KAZAKHSTAN

1 KYRGYZSTN

1 MYANMAR

2 TAILANDIA

1 INDIA1 ARGELIA

1 ITALIA

2 RUMANIA

1 TURQUIA3 GRECIA

1 IRAN

1 ERITREA

9 MARRUECOS

6 FRANCIA

1 TUNEZ

1 PORTUGAL

21 ESPAÑA

3 JORDANIA

2 UAE

13 SUD AFRICA

1 REPUBLICA DOMINICANA

DESARROLLO DE LAS PRESAS CCRDESARROLLO DE LAS PRESAS CCR

PRESAS CCR CULMINADAS Y BAJO CONSTRUCCIÓN EN EL AÑO 2002 (DUNSTAN, 2003)

PRESAS CCR CULMINADASPRESAS CCR EN CONSTRUCCIÓN



251157 GRAN TOTAL

4519TOTAL3228TOTAL

21632

19612

EUROPAESPAÑAFRANCIAGRECIARUMANIA

9453TOTAL

29622111111

9520111000

AMÉRICA DEL SUR Y CENTRALBRASILMÉXICOHONDURASCOLOMBIACHILEARGENTINAGUYANA FRANCESAREPÚBLICA DOMINICANABOLIVIACOSTA RICA

3830TOTAL

362

282

AMÉRICA DEL NORTEUSACANADA

4542211111

2328110000

ASIACHINAJAPÓNTAILANDIAKYRGYZSTANTURQUÍAINDONESIAKAZAKHSTANRUSIA

60TOTAL2719TOTAL

321

000

SUBCONTINENTE INDIO Y MEDIOORIENTEJORDANIAUAE

IRÁN

98TOTAL98

OCEANÍA

AUSTRALIA13911111

11710000

AFRICA

SUD AFRICAMARRUECOSANGOLABURKINA-FASOERITREAALGERIA

TUNEZ

20021996PAÍS20021996PAÍS

PRESAS CCR CULMINADAS A FINES DEL AÑO 2002, COMPARADAS CON LA CULMINADAS HASTAEL AÑO 1996 (DUNSTAN, 2003)



PRESA RIALB (ESPAÑA, 2002) CONSTRUIDA CON CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO.LONGITUD DE CORONACIÓN: 595 m Y ALTURA SOBRE CIMIENTOS 101m



La presa de CCR considerada más grande es la Panchesshwar(310m) en la frontera de Nepal y La India, y en segundo lugar la

Presa de Longtan (216m).

A pesar que la construcción de presas CCR en el Perú no figura

en la relación dada por Dunstan en el año 2003, su empleo en

nuestro país se ha realizado de una manera muy limitada,

utilizándose CCR en las estructuras de cierre (presas y diques)

del reservorio Antacoto, proyecto Marcapomacocha - Marca III

en 1998, y en presas pequeñas pertenecientes a la minera

Yanacocha, en los años 2002 - 2003, en las que se utilizó para

su construcción el hardfill, considerado como un tipo de CCR de

muy bajo contenido de cemento.



FILOSOFFILOSOFÍ Í AS DE DISEAS DE DISEÑÑOO

La FILOSOFFILOSOFÍ Í A DE SUELOSA DE SUELOS considera al CCR como un sueloprocesado o un agregado enriquecido con cemento, cuyodiseño está basado en la relación humedad-densidad. Seaplican los principios de compactación desarrollados porProctor en 1930.

La FILOSOFFILOSOFÍ Í A DE CONCRETOA DE CONCRETO considera a la mezcla CCRcomo un verdadero concreto cuya resistencia y demás

propiedades siguen la relación agua-cemento establecida porAbrams en 1918.



Además de estas filosofías que han surgido al realizar los

diseños de mezclas del CCR, las mezclas CCR yconsecuentemente las presas, se han dividido en el pasado,según Dunstan (1994) en :

Presas CCR con alto contenido de pasta : contenido dematerial cementante > de 150 Kg/m3.

Presas CCR con contenido de pasta media : contenido dematerial cementante de 100 a 149 Kg/m3.

Presas CCR con bajo contenido de pasta : contenido dematerial cementante < a 99 Kg/m3, y

Presas Hardfill : material derivado del CCR con muy bajo

contenido de material cementante.



MATERIALES PARA MEZCLAS CCRMATERIALES PARA MEZCLAS CCR

1. MATERIALES AGLUTINANTES (CEMENTANTES).1. MATERIALES AGLUTINANTES (CEMENTANTES).--Cemento : Se utilizan principalmente los que tienen comocaracterística la baja generación de calor de hidratación.

Puzolana : Remplazo parcial de cemento para reducir la generacióndel calor, reducir costos.

2. AGREGADOS.2. AGREGADOS.-- La calidad querida de los agregados depende de

las propiedades deseadas del CCR, principalmente de su resistencia.

3. AGUA.3. AGUA.-- La mayoría de las mezclas de CCR requiere de 89 a 119Kg de agua por m3 para agregados de tamaño máximo mayor que 2pulg.

4. ADITIVOS.4. ADITIVOS.-- Son efectivos en mezclas CCR que contienen suficiente

agua para proveer una pasta más fluida.



PROPIEDADES DEL CCRPROPIEDADES DEL CCR

1. RESISTENCIA.1. RESISTENCIA.--Resistencia a la Compresión : La mezclas CCR con un bajo contenido depasta pueden alcanzar resistencias a la compresión de 50 a150 Kg/cm2, las

de contenido de pasta medio de 110 a 210 Kg/cm2 y las mezclas con altocontenido de pasta alcanzarán resistencias de 175 a 315 Kg/cm2.Resistencia a la Tensión : 10% al 15% de la resistencia a la compresión.Resistencia al Corte : Depende de su tensión por adherencia (cohesión) y

del ángulo de fricción interna.

2. M2. MÓÓDULO DE ELASTICIDAD.DULO DE ELASTICIDAD.-- Bajos. Conveniente para disminuir la

posibilidad de fisuras.

3. DEFORMACI3. DEFORMACIÓÓN.N.--Escurrimiento Plástico : Más alto de lo normal, siendo esto muy

beneficioso para concretos masivos.



Capacidad de Deformación por Tensión : Generalmente es baja porquecon frecuencia se usan contenidos bajos de cementos.

4. PROPIEDADES T4. PROPIEDADES TÉÉRMICAS.RMICAS.-- Tienen menor aumento de temperaturaque las mezclas normales de concreto masivo.

5. CAMBIOS DE VOLUMEN.5. CAMBIOS DE VOLUMEN.-- Se minimizan por el bajo contenido deagua.

6. PERMEABILIDAD.6. PERMEABILIDAD.-- El CCR será relativamente impermeable cuando lamezcla contenga suficiente pasta, mortero y una adecuada distribución delas partículas finas que minimicen el sistema de vacíos de aire.

7. DURABILIDAD.7. DURABILIDAD.-- Resistencia del CCR a la congelación y al deshielo hasido buena en el campo y laboratorio.

8. PESO UNITARIO.8. PESO UNITARIO.-- Son comunes pesos unitarios mayores que 2400Kg/m3.



20,23 %NP

Límites de Consistencia ASTM D 4318Límite LíquidoLímite Plástico

4,024 %2,796 %

Durabilidad con Sulfato de Sodio ASTM C 88Agregado GruesoAgregado Fino

17,40 %Abrasión de Los Ángeles ASTM C 131

2,680,65 %

Gravedad Específica y Absorción del Agregado Fino ASTM C 128

Gravedad EspecíficaAbsorción

2,690,81 %

Gravedad Específica y Absorción del Agregado Grueso ASTM C 127Gravedad EspecíficaAbsorción

Resultado de ensayoEnsayo de laboratorio

PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGREGADO UTILIZADO EN LA INVESTIGACIÓN

SELECCISELECCIÓÓN DE AGREGADOSN DE AGREGADOS

Los agregados usados en la investigación reunieron los requerimientosde calidad de la Norma ASTM C 33, aplicada para agregados deconcreto.



0

10

20

3040

50

60

7080

90

100

0.010 0.100 1.000 10.000 100.000

Diámetro de las Partículas m m

%

A c u m u

l a d o

q u e p a s a

GRANULOMETRÍA DE AGREGADOS UTILIZADA EN EL DISEÑO DEMEZCLAS CCR



SELECCISELECCIÓÓN DEL MATERIAL CEMENTANTEN DEL MATERIAL CEMENTANTE

Los tipos de cemento empleados en esta investigación fueron

el cemento Portland Tipo I (Sol) y el cemento Puzolánico

Tipo IP (Atlas), con la finalidad de analizar el comportamiento

de ambos a diferentes edades y evaluar la posibilidad de su

uso en mezclas CCR. Los porcentajes de cemento utilizados

fueron de 2, 3, 4 y 5 %, con respecto al peso seco de los

agregados.



DETERMINACIDETERMINACIÓÓN DEL CONTENIDO DE AGUAN DEL CONTENIDO DE AGUA

Para determinar el contenido de agua a utilizar, se realizó un

ensayo Proctor Modificado para cada una de las mezclas de

prueba, los puntos del contenido de humedad-peso unitario

seco se graficaron, y se trazó una curva uniforme a través de

ellos. El pico de esta curva dió el máximo peso unitario seco y

el óptimo contenido de humedad que se usó para determinar

la proporción de agua a emplear en cada una de las mezclas

de CCR.



MEZCLA DEL AGREGADO CON EL CEMENTO PARA LA EJECUCIÓN DEL ENSAYOPROCTOR MODIFICADO



APISONADO DEL MATERIALCON EL MARTILLOESTÁNDAR DE 10 Lb



OBTENCIÓN DEL PESO DEL

MOLDE CON LA MEZCLACOMPACTADA, DESPUÉS DEHABER SIDO ENRASADO



Sol 2% Sol 3% Sol 4% Sol 5%

2.18

2.19

2.20

2.21

2.22

2.232.24

2.25

2.26

2.27

2.28

3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0

Co ntenido de Humedad (%)

2.18

2.19

2.20

2.21

2.22

2.232.24

2.25

2.26

2.27

2.28

2.29

2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0

Contenido de Humedad (%)

Atlas 2% Atlas 3% Atlas 4% Atlas 5%

D e n s i d a d S e c

a ( g r / c m

3 )

D e n s i d a d S e c a ( g r / c m 3 )

CURVAS OBTENIDAS MEDIANTE LOS ENSAYOS PROCTOR MODIFICADOS REALIZADOS CON LASMEZCLAS DE AGREGADO Y DIFERENTES PROPORCIONES DE CEMENTO PORTLAND TIPO I YPUZOLÁNICO TIPO IP

DETERMINACIDETERMINACIÓÓN DE LA PROPORCIN DE LA PROPORCIÓÓN DE LOSN DE LOS



f cs

w

PPPPw++

=

Pt = Ps ( 1 + wi)

Peso Total del Agregado:

Peso del Material Cementante:

s f c Pn

PP100

=+

Óptimo Contenido de Humedad:

P = Pw + Ps + Pc + Pf

Peso de la Mezcla Después de la Compactación:

Pw = peso del agua, Ps=

peso seco de agregados, Pc=

peso del cemento,Pf = peso de la ceniza fina o puzolana

DETERMINACIDETERMINACIÓÓN DE LA PROPORCIN DE LA PROPORCIÓÓN DE LOSN DE LOSCOMPONENTES DE MEZCLACOMPONENTES DE MEZCLA



CANTIDAD DE MATERIAL A UTILIZAR EN CADA UNA DE LAS MEZCLAS CCR

145.28

147.55

148.68150.95

145.28

147.55

149.82

152.09

2224.6

2201.9

2179.22156.5

2224.6

2201.9

2179.2

2156.5

45.4

68.1

90.8113.5

45.4

68.1

90.8

113.5

2

3

45

2

3

4

5

SOL

SOL

SOLSOL

ATLAS

ATLAS

ATLAS

ATLAS

I

II

IIIIV

V

VI

VII

VIII

aguaagregadocemento

Cantidad de material por m3 de mezcla (Kg)Cemento

(% enpeso)Cemento

Tipo de

mezcla



DETERMINACIDETERMINACIÓÓN DEL NN DEL NÚÚMERO DE CAPAS YMERO DE CAPAS Y

DEL TIEMPO DE COMPACTACIDEL TIEMPO DE COMPACTACIÓÓNN

Para definir el número de capas y el tiempo de compactación,

se elaboraron probetas de 6 pulg. de diámetro por 12 pulg. dealtura, para una mezcla de prueba con 3% de cementoPortland Tipo I.

La compactación se realizó con un martillo eléctrico Hilti alcual se le adaptó en el extremo un disco plano de diámetroligeramente menor al de la probeta, ésta se efectuó en tres y

cuatro capas, utilizándose los tiempos de compactación de10, 15, 20 y 25 segundos para cada una de las capas.



MARTILLO ELÉCTRICO HILTIAL CUAL SE LE ADAPTÓ ENEL EXTREMO UN DISCO

PLANO DE DIÁMETROLIGERAMENTE MENOR AL DELA PROBETA



PUNTAJE DE APARIENCIA PARA PROBETAS DE CCR

La superficie del CCR es tan fina como la convencional superficie del concreto

La superficie del CCR es ligeramente porosa o ligeramente rugosaLa superficie del CCR es porosa

La superficie del CCR parece un panal

El CCR no está consolidado

5

43

2

0

DescripciónPuntaje



APARIENCIA DE PROBETAS DESPUÉS DE SU COMPACTACIÓN EN 3 CAPAS



APARIENCIA DE PROBETAS DESPUES DE SU COMPACTACIÓN EN 4 CAPAS



2.3212.3242.319

2.4752.470

5251516

2.3092.3182.299

2.4692.448

4201314

2.3012.2952.307

2.4442.457

4151112

2.3102.3112.309

2.4622.459

310

4

910

2.3262.3272.326

2.4782.477

42578

2.3092.3232.295

2.4742.444

42056

2.3142.3312.297

2.4832.447

31534

2.2932.2932.293

2.4422.442

310

3

12

Tiempo de

compact. por capa(seg)

Nºcapas

Promediodensidad

seca

gr/cm3

Densidadseca

gr/cm3

Densidadhúmeda

gr/cm3

Puntaje deapariencia

Características decompactación

Nº Probeta

DENSIDAD DE PROBETAS DE PRUEBA DESPUÉS DE LA COMPACTACIÓN YSU PUNTAJE DE APARIENCIA



15.4486.5853.9683.47310.924.1883.6253.831PARTÍCULASROTAS

0.00

13.35

13.83

9.35

13.27

26.46

23.74

0.00

15.22

17.78

15.84

16.79

23.55

10.83

0.00

18.82

14.57

15.86

15.81

24.29

10.65

0.00

17.38

12.43

15.67

17.07

22.81

14.66

0.00

15.39

12.55

10.28

16.44

27.13

18.22

0.00

18.58

15.34

14.90

15.98

23.74

11.46

0.00

17.56

14.93

16.26

16.67

23.19

11.39

0.00

18.89

13.19

15.22

17.42

18.56

16.72

0.00

18.89

14.16

15.90

16.63

20.74

13.68

1 1/2"

1"

3/4"

1/2"

3/8"

1/4"

Nro, 4

4 capas con25 seg de

compactación


compactación


compactación


compactación


compactación


compactación


compactación


compactación

sincompactar

% de muestra retenida en los tamices

Tamiz

RESUMEN DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL AGREGADO ANTES YDESPUÉS DE LA COMPACTACIÓN

* Las partículas rotas están definidas como la suma algebraica de los valores positivos de lasdiferencias entre las cantidades iniciales y finales retenidas en cada uno de los tamices, expresadocomo un porcentaje.



Considerando la apariencia de los especímenes, el mínimo porcentajede avería en los agregados y la densidad más próxima a la obtenida

en el Proctor Modificado, se eligió elaborar las probetas de CCR en 4capas y con 15 segundos de compactación por cada capa



PREPARACIPREPARACIÓÓN DE CILINDROS PARA ENSAYOS DEN DE CILINDROS PARA ENSAYOS DE

RESISTENCIA A LA COMPRESIRESISTENCIA A LA COMPRESIÓÓN Y MN Y MÓÓDULO DEDULO DEELASTICIDAD DEL CCRELASTICIDAD DEL CCR

Para permitir la evaluación de las proporciones de mezclas, seelaboraron probetas cilíndricas de 6 pulg. de diámetro y 12

pulg. de altura.

Las probetas se elaboraron en cuatro capas, cada capa

compactada con el martillo Hilti por un tiempo de 15 segundos.

Para cada edad de ensayo y para cada tipo de mezcla se

prepararon 3 cilindros CCR.



ELABORACIÓN DE PROBETAS

DE 6 PULG DE DIÁMETRO POR12 PULG DE ALTURA. LACOLOCACIÓN DE LA MUESTRASE REALIZÓ EN CUATROCAPAS Y SE COMPACTARON

UTILIZANDO UN MARTILLOHILTI CON UN TIEMPO DE 15SEGUNDOS POR CAPA



PARA LA COMPACTACIÓN DE

LA ÚLTIMA CAPA DE LAS

PROBETAS SE UTILIZÓ UN

COLLARÍN DE EXTENSIÓN DE2 PULG DE ALTURA



PESADO DE LAS PROBETAS

PARA EL CÁLCULO DEL PESO

UNITARIO DEL CCR



ENSAYO DE CONSISTENCIA VEBEREALIZADO CON CADA UNA DELAS MUESTRAS CCRINVESTIGADAS, SEGÚN NORMA

ASTM C 1170



APLICACIÓN DE LA CARGA YVIBRADO DE LA MESA VEBE. SE

OBSERVA EL ANILLO DE PASTAFORMADO EN EL BORDEINTERIOR DE LA OLLA

PREPARACIPREPARACIÓÓN DEN DE ESPECESPECÍÍMENESMENES PARA EL ENSAYOPARA EL ENSAYO



PREPARACIPREPARACIÓÓN DEN DE ESPECESPECÍ Í MENESMENES PARA EL ENSAYOPARA EL ENSAYO

DE DURABILIDADDE DURABILIDAD

ÁREA DE SUPERFICIE-------------------------------- =1.4

VOLUMEN

152 mm

1 5 2 m m

1 1 7 m m

102 mm

1 5 2 m m

ÁREA DE SUPERFICIE-------------------------------- =1.4

VOLUMEN

(a) (b)

TAMAÑO DE ESPECÍMENES PROPUESTOS PARA ENSAYOS DE DURABILIDAD (A) ESPÉCIMENESTÁNDAR DE ENSAYO DE DURABILIDAD (SUELO-CEMENTO); (B) ESPÉCIMEN PROPUESTO

PARA ENSAYO DE DURABILIDAD DE CCR (CHOI Y GROOM, 2001)



ESPECÍMENES PREPARADOS PARA EL ENSAYO DE DURABILIDAD CONGELAMIENTO-

DESHIELO



ENSAYOS DE RESISTENCIA A LA COMPRESIENSAYOS DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓÓNN



La resistencia a la compresión de las probetas elaboradas fueobtenida en concordancia con la norma ASTM C 39. En totalse ensayaron 136 probetas, a las edades de 7, 14, 28, 56, 90y 180 días.

La medida del módulo de elasticidad ha sido desarrollada entodos los especímenes que fueron elaborados para el ensayo

de resistencia a la compresión, en concordancia con la normaASTM C 469.

ENSAYOS DE RESISTENCIA A LA COMPRESIENSAYOS DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓÓNN

Y OBTENCIY OBTENCIÓÓN DEL MN DEL MÓÓDULO DE ELASTICIDADDULO DE ELASTICIDAD



COLOCACIÓN DE ANILLOS Y SENSORES EN LA PROBETA PARA MEDIR LA DEFORMACIÓN



ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN, SEGÚN NORMA ASTM C 39. SE OBSERVALA PRENSA Y LA PROBETA COLOCADA



EL ENSAYO DE RESISTENCIA AL DESGASTEEL ENSAYO DE RESISTENCIA AL DESGASTE



EL ENSAYO DE RESISTENCIA AL DESGASTEEL ENSAYO DE RESISTENCIA AL DESGASTE

POR CONGELAMIENTO/DESHIELOPOR CONGELAMIENTO/DESHIELO

El ensayo de resistencia al desgaste por

congelamiento/deshielo fue realizado en concordancia con lanorma ASTM D 560, sometiéndose al ensayo dosespecímenes por cada tipo y proporción de cemento.

La preparación de los especímenes para el ensayo dedurabilidad se realizó siguiendo la recomendación dada porChoi y Groom, 2001, que consistió en cortar en dos mitadesun cilindro estándar de 152 mm (6 pulg.) de diámetro por 304mm (12 pulg.) de altura, y entonces partir a lo largo la mitaddel cilindro.



ETAPA DE CONGELAMIENTO. LOS ESPECÍMENES SE COLOCARON EN UNA CONGELADORA A UNATEMPERATURA CONSTANTE DE -23º C POR UN TIEMPO DE 24 HORAS



ETAPA DE DESHIELO. LOS ESPECÍMENES SE COLOCARON EN LA CÁMARA HÚMEDA POR 23 HORAS



ESCOBILLADO DE ESPECÍMENES,

DESPUÉS DE SER RETIRADOS DE LACÁMARA HÚMEDA



EL ESCOBILLADO SEREALIZÓ EN ALGUNAS

OPORTUNIDADES

SOBRE UNA BALANZA

PARA VERIFICAR LA

PRESIÓN APLICADA



CONSISTENCIACONSISTENCIA



49504852

2345

Puzolánico Tipo IPPuzolánico Tipo IPPuzolánico Tipo IPPuzolánico Tipo IP

VVIVIIVIII

46514745

2345

Portland Tipo IPortland Tipo IPortland Tipo IPortland Tipo I

IIIIIIIV

Tiempo Vebe(segundos)

Cemento(% en peso)

Tipo de cementoMezcla

PESO UNITARIO

Los valores obtenidos son uniformes y la mayoría de ellos sonsuperiores a 2400 Kg/m3, es decir mayores a los valores típicos delconcreto convencional.

RESISTENCIA A LA COMPRESIRESISTENCIA A LA COMPRESIÓÓNN



0

20

40

60

80

100

120

140

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

Edad (dias)

R e s i s t e n c i a a l a C o m p r e s i ó n ( K g / c m

2 )

SOL 2% SOL 3% SOL 4% SOL 5%

0

20

40

60

80

100

120

140

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

Edad (dias)

ATLAS 2% ATLAS 3% ATLAS 4% ATLAS 5%

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE PROBETAS FABRICADAS CON DIFERENTES PROPORCIONESDE CEMENTO PORTLAND TIPO I Y PUZOLÁNICO TIPO IP

RELACIRELACIÓÓN ENTRE RESISTENCIA A LA COMPRESIN ENTRE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓÓN Y EL PESON Y EL PESOUNITARIOUNITARIO



0

20

40

60

80

100

120

140

2,400 2,410 2,420 2,430 2,440 2,450 2,460 2,470 2,480

Peso Unitario (gr/cm3)

R e s

i s t e n c i a

a

l a

C o m

p r e s i ó

n

( K g / c m 2 )


0

20

40

60

80

100

120

140

2,360 2,380 2,400 2,420 2,440 2,460 2,480

Peso Unitario (gr/cm3)

R e s

i s t e n c i a

a

l a

C o m

p r e s i ó n

( K g / c m 2 )


RELACIÓN ENTRE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y EL PESO UNITARIO EN PROBETASFABRICADAS CON DIFERENTES PROPORCIONES DE CEMENTO PORTLAND TIPO I YPUZOLÁNICO TIPO IP

RELACIRELACIÓÓN ENTRE RESISTENCIA A LA COMPRESIN ENTRE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓÓN, EDAD DE CURADON, EDAD DE CURADOY EL CONTENIDO DE CEMENTOY EL CONTENIDO DE CEMENTO



0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Edad (dias)

SOL 2% SOL 3% SOL 4% SOL 5

0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Edad (dias)


R e s

i s t e n c i a a l a C o m p r e s i ó n ( K g / c m 2 )

R e s i s

t e n c i a a l a C o m p r e s i ó n ( K g / c

m 2 )

VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN EN DIFERENTES EDADES DE CURADOPARA MEZCLAS ELABORADAS CON 2%, 3%, 4% Y 5% DE CEMENTO PORTLAND TIPO I Y

CEMENTO PUZOLÁNICO TIPO IP



RESISTENCIAS A LA COMPRESIÓN OBTENIDAS EN DIFERENTES EDADES DE CURADO PARAMEZCLAS ELABORADAS CON 2%, 3%, 4% Y 5% DE CEMENTO PORTLAND TIPO I Y CEMENTOPUZOLÁNICO TIPO IP

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

1 4 0

7

2 8

9 0

ATLAS2% SOL2% ATLAS3% SOL3% ATLAS4% SOL4% ATLAS5% SOL5%

d ía s

T i p o d e C e me n t o

R e s

i s t en ci a al a C om pr e si ó n

( K g / cm2 )

MMÓÓDULO DE ELASTICIDADDULO DE ELASTICIDAD



0

20

40

60

80

100

120

0, 0E +00 5, 0E -03 1, 0E -02 1, 5E -02 2, 0E -02 2, 5E -02 3, 0E -02 3, 5E -02 4, 0E -02Deformación Unitaria

1

1

)'.4,0(

'.4,0

ε ε

σ

−

−=

c

c f

c f E

Donde:Ec = módulo elástico estático (MPa)f’ c

= resistencia a la compresión última (MPa)ε = deformación axial (mm/mm)

ε 1 = 0,00005 (mm/mm)σ

1= esfuerzo correspondiente a ε

1

DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE PROBETA ENSAYADA A LOS 28 DIAS DE EDAD DE CURADO (5% DE CEMENTO SOL)



0,00E+00

5,00E+03

1,00E+04

1,50E+04

2,00E+04

2,50E+04

3,00E+04

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

Edad (dias)


0,00E+00

5,00E+03

1,00E+04

1,50E+04

2,00E+04

2,50E+04

3,00E+04

0 10 2 0 3 0 4 0 50 6 0 70 8 0 9 0 10 0 110 12 0 13 0 14 0 150 16 0 170 18 0 19 0

Edad (dias)


MÓDULOS DE ELASTICIDAD DE PROBETAS FABRICADAS CON DIFERENTES PROPORCIONES DECEMENTO PORTLAND TIPO I Y PUZOLÁNICO TIPO IP

RELACIRELACIÓÓN ENTRE EL MN ENTRE EL MÓÓDULO DE ELASTICIDAD, EDAD DEDULO DE ELASTICIDAD, EDAD DECURADO Y CONTENIDO DE CEMENTOCURADO Y CONTENIDO DE CEMENTO



0. 00E+00

5. 00E+03

1. 00 E+04

1. 50 E+04

2. 00E+04

2. 50E+04

3. 00E+04

0 2 0 4 0 6 0 8 0 10 0 12 0 14 0 16 0 18 0 2 0 0

Edad (dias)

SOL 2 % SOL 3 % SOL 4 % SOL 5 %

0.00E+00

5.00E+03

1.00E+04

1.50E+04

2.00E+04

2.50E+04

3.00E+04

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Edad (d ias)

A T LA S 2% A T LA S 3% A T LA S 4% A T LA S 5%

M ó d u l o d e E l a s t i c i d a d ( K g

/ c m 2 )

M ó d u l o d e E l a s t i c i d a d ( K g

/ c m 2 )

VARIACIÓN DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD EN DIFERENTES EDADES DE CURADO PARAMEZCLAS ELABORADAS CON 2%, 3%, 4% Y 5% DE CEMENTO PORTLAND TIPO I YCEMENTO PUZOLÁNICO TIPO IP



0 . 0 0 E +0 0

5 . 0 0 E +0 3

1. 0 0 E +0 4

1. 5 0 E +0 4

2 . 0 0 E +0 4

2 . 5 0 E +0 4

7

2 8

9 0

ATLAS2% SOL 2% ATLAS3% SOL3% ATLAS4 % SOL4% ATLAS5% SOL5%

E dad ( d ia s )

T i p o d e C e me n t o

M ó d u l o d e E l a s t i c i d a d ( K g / c m 2 )

MÓDULOS DE ELASTICIDAD OBTENIDOS EN DIFERENTES EDADES DE CURADO PARA MEZCLASELABORADAS CON 2%, 3%, 4% Y 5% DE CEMENTO PORTLAND TIPO I Y CEMENTO PUZOLÁNICO

TIPO IP

RELACIRELACIÓÓN ENTRE EL MN ENTRE EL MÓÓDULO DE ELASTICIDAD Y LA RESISTENCIA ADULO DE ELASTICIDAD Y LA RESISTENCIA ALA COMPRESILA COMPRESIÓÓNN



0

20

40

60

80

100

120

140

0 .00E+00 5. 00E+03 1 .00E+04 1 .50E+04 2. 00E+04 2 .50E+04 3 .00E+04

Módulo de El ast ic idad (Kg/ cm2)


0

20

40

60

80

100

120

140

0.00E+00 5.00E +03 1.00E+04 1.50E +04 2.00E+04 2.50E +04 3.00E +04

Módulo de Elast ic i dad (Kg/ cm2)

AT LAS 2% A T LA S 3% A T LAS 4% A T LA S 5%

R e s i s t e n c i a a l a C o m p r e s i ó n ( K g / c m 2 )

R e s i s t e n c i a a l a C o m p r e s i ó n ( K g / c m 2 )

RELACIÓN ENTRE EL MÓDULO DE ELASTICIDAD Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ENPROBETAS FABRICADAS CON DIFERENTES PROPORCIONES DE CEMENTO PÓRTLAND TIPO IY CEMENTO PUZOLÁNICO TIPO IP

ENSAYO DE RESISTENCIA AL DESGASTE PORENSAYO DE RESISTENCIA AL DESGASTE PORCONGELAMIENTO / DESHIELOCONGELAMIENTO / DESHIELO



4.7

1.81.30.5

2

345

Puzolánico Tipo IP

2.81.20.90.7

2345

Pórtland Tipo I

Pérdida totalpromedio (%)

Contenido de cemento(% en peso)

Tipo de cemento

14

6

14

8

Portland Cement Association

U.S. Bureau of Reclamation

Humedecimiento/secadoCongelamiento/deshielo

Máximos límites permisibles(% perdida en peso)Organismo

LÍMITES DE DURABILIDAD ACEPTABLES

RESULTADOS OBTENIDOS DESPUÉS DE LOS DOCE CICLOS DE CONGELAMIENTO/DESHIELO



ESPÉCIMEN ELABORADO

CON 2% DE CEMENTOPUZOLÁNICO TIPO IP(ATLAS). ESTEESPÉCIMEN ES EL QUEMOSTRÓ MAYORES

PERDIDAS

SELECCISELECCIÓÓN FINAL DE LA PROPORCIN FINAL DE LA PROPORCIÓÓN DE MEZCLAN DE MEZCLA



La selección de la proporción de mezcla de diseño está basada en dosconsideraciones separadas: resistencia y durabilidad. El más crítico delos dos criterios debe ser usado como la mezcla de diseño.

Debido a que las pérdidas en el ensayo de durabilidad son mucho másbajas que las máximas permisibles, el criterio de la resistencia a lacompresión será el usado para el diseño de mezclas. El contenido dematerial cementante de diseño inicial puede ser seleccionado basado

en la resistencia requerida de diseño. El contenido de materialcementante así obtenido puede ser incrementado para considerar lasdiferencias de condiciones de campo y laboratorio. Típicamente esrecomendado un incremento de 1-2% del contenido de material

cementante.

El diseño de mezclas inicial debe ser confirmado en el campo durantela construcción usando una sección de prueba de CCR, construida con

los agregados, el material cementante y los equipos a usar en el sitio.



En el desarrollo de la metodología de diseño de mezclas CCR hansurgido dos filosofías: la Filosofía de Suelos o Geotécnica y la Filosofíade Concreto, dependiendo del tratamiento que se le ha dado al



agregado.

La Filosofía de Suelos, considera al CCR como un agregadoenriquecido con cemento, compactado a su máxima densidad. Todos

los ensayos para el diseño y control de calidad de un proyecto de CCRpueden ser realizados utilizando equipos y procedimientos familiares ala ingeniería geotécnica. Este diseño de mezcla es consideradoadecuado para proyectos CCR de tamaño pequeño a medio, para los

cuales un gran presupuesto para ensayos, típicamente no es disponible.

La compactación de las mezclas CCR en el laboratorio debe realizarse

con un equipo adecuado, de tal manera que se obtenga la misma

densidad que se alcanzará con el equipo de campo, típicamente unrodillo vibratorio de 10 Ton. Para lograr este objetivo, en la presente

investigación, las probetas de CCR se elaboraron utilizando un martillo

Hilti, adaptándole en el extremo un disco plano de diámetro

ligeramente menor al de la probeta.

Las probetas de CCR se elaboraron compactando la mezcla en 4



capas con 15 segundos de compactación por capa, obteniéndose deeste modo probetas con densidades máximas cercanas a las delProctor Modificado, poca avería del agregado durante el proceso decompactación y una buena apariencia superficial.

Los pesos unitarios de las probetas de CCR son uniformes ysuperiores a 2400 Kg/m3, mayores a los valores típicos del concretoconvencional, debido a la poca cantidad de vacíos que son reducidos

por la gran compactación.

Los valores de tiempo VeBe encontrados en los ensayos de

consistencia son mayores a 45 segundos. Estos valores son típicos

en las mezclas con aproximación a suelos e indican la pocacantidad de agua presente en las mezclas.

La resistencia a la compresión del CCR se incrementa con el contenidode cemento y la edad de curado. Se ha verificado que las resistenciasdel CCR a edades avanzadas utilizando cemento Puzolánico Tipo IP



son similares a las alcanzadas con el cemento Portland Tipo I, lo quepermite proveer una mejor mezcla técnica y económicamente. Lasresistencias alcanzadas son suficientes para el diseño de presas

pequeñas. El valor del módulo aumenta a medida que el contenido de cemento y

la edad de curado se incrementa. Se ha verificado que los valores delmódulo de elasticidad de las mezclas CCR son mucho menores que losdesarrollados en mezclas de concreto convencional, variando entre5684 y 24200 Kg/cm2. Esto significa que las mezclas CCR son menosfrágiles y menos susceptibles al agrietamiento.

Los valores del módulo de elasticidad obtenidos en las diferentes

edades de curado servirán de base referencial para que en futuras

investigaciones se determinen propiedades particulares del CCR en

distintos proyectos; por ejemplo, la predicción de agrietamientos

producidos por los esfuerzos termales.

Las mezclas CCR examinadas en el ensayo de durabilidad ante el

congelamiento y deshielo, presentaron pérdidas más bajas a las

i ibl L lt d i di t é did d



permisibles. Los resultados indican que esta pérdida es menor cuandoel contenido de cemento en los especímenes se incrementa.

La selección de la proporción de mezcla de diseño está basada en dos

consideraciones separadas: resistencia y durabilidad. El más crítico de

los dos criterios debe ser usado para la mezcla de diseño. La condiciónde durabilidad dependerá de las condiciones extremas a las que estará

expuesta la obra.

Debido a que las pérdidas en el ensayo de durabilidad son mucho más

bajas que las máximas permisibles, en este caso particular

investigado, el criterio de resistencia a la compresión deberá ser usado

para el diseño de mezclas. El contenido de material cementante inicial

de diseño puede ser seleccionado de las curvas de resistencia a la

compresión versus tiempo, basado en la resistencia requerida de

diseño en las diferentes edades de la obra. El contenido de material

cementante así obtenido puede ser incrementado en 1 a 2 % para

considerar las diferencias de las condiciones de campo y laboratorio.

El diseño de mezcla inicial deberá ser confirmado en el campo, usandouna sección de prueba CCR construida con los agregados, el materialcementante y los equipos a utilizar en el sitio.



Los resultados de los ensayos indican que el diseño de mezclas y lapreparación de especímenes usando técnicas de compactación delaboratorio provee una alternativa viable para evaluar mezclas de CCR.

Es necesario reconocer que hay mucho por aprender acerca de lasmezclas de CCR, por lo que se requiere realizar más investigacionescon una cantidad mayor de especímenes y ensayos, a fin de una mejor

utilización y adaptación de esta nueva tecnología, lo que permitirá queel Perú se pueda desarrollar en esta técnica al igual que otros países,creando alternativas de solución a problemas relacionados a laconstrucción de nuevos pavimentos, nuevas presas y la rehabilitación

de las existentes,

Se espera que los resultados obtenidos en la presente investigación,orientada mediante ensayos de laboratorio, sea un aporte al

mejoramiento tecnológico de la construcción de presas en el Perú.

Miriam Escalaya a._ Aci-uni

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