UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE … · 6.1. Diseño de mezclas definitivas ... TABLA...

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO

AGREGADOS DEL SECTOR DE GUAYLLABAMBA Y CEMENTO CAMPEÓN

LAFARGE.

TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE:

INGENIERO CIVIL

OPCIÓN CAMINOS

AUTOR:

JAMI ABATA MYRIAM EUGENIA

TUTOR:

ING. ELIECER WASHINGTON BENAVIDES ORBE

QUITO – ECUADOR

2014

II

DEDICATORIA

El presente trabajo se la dedico en primer lugar, a ese ser supremo que ha estado, está y

estará en mi vida, Mi padre espiritual Dios, por ser mi fortaleza en los momentos más

difíciles en esta etapa de mi vida y gracias a él poder disfrutar de este objetivo

alcanzado.

A mi madre Natalia, por ser madre, amiga y apoyo moral en toda mi vida estudiantil,

gracias por todo madre hermosa, tú fuiste ese ángel terrenal, que con paciencia y

palabras sabias me alentaste a continuar en mis estudios. También a todos mis hermanos,

amigos que siempre estuvieron presentes con su apoyo moral, gracias a todos por sus

deseos sinceros, los cuales me ayudaron hasta esta etapa de mi vida y no me queda más

que decir un Dios le pague.

Myriam Jami A.

III

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios, mi madre y toda mi familia por ser las personas que siempre han

estado incondicionalmente conmigo, y aportaron con un granito de arena para terminar

lo que empecé.

También a mis amigos de la universidad que fueron mis confidentes durante todo este

tiempo y a todos aquellos con los cuales viví momentos de apuros y alegrías, a mis

amigas del colegio a la distancia, y cada uno de las personas que fueron participes de

forma directa e indirecta para la obtención de mi Título profesional.

Y como no agradecer a la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, y a todos los

ingenieros que fueron mis profesores que supieron impartir sus conocimientos y a las

personas del Laboratorio de Ensayo de Materiales, que permitieron e hicieron posible la

realización de mí tema de Tesis, gracias a todos en general.

Myriam Jami A.

IX

CONTENIDO

DEDICATORIA……..…………………………………………………………………..II

AGRADECIMIENTO…..………………………………………………………………III

RESUMEN………………………………………………………………………..….XVII

ABSTRACT…………………………………………………………………...……XVIII

CAPITULO I

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Antecedentes……………………………………………………………….. 1

1.2. Objetivos……………………………………………………………………. 2

1.2.1. Generales……………………………………………………………... 2

1.2.2. Específicos…………………………………………………………… 2

1.3. Alcance……………………………………………………………………… 3

CAPITULO II

2. MARCO TEÓRICO

2.1. Los hormigones de alta resistencia, requisitos……………………………… 3

2.2. Componentes del hormigón y sus cualidades físico-mecánicas…………….. 6

2.2.1. El Cemento…………………………………………………………... 6

2.2.1.1. Cemento campeón utilizado en las mezclas……….………… 7

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

2.2.3. El Agua de mezclado………………………………………………… 10

2.2.4. Aditivos……………………………………………………………… 11

2.2.4.1. Aditivos minerales……………………………………………. 11

2.2.4.1.1. Aditivo mineral usado en la mezcla………………….. 13

2.2.4.2. Aditivos químicos……………………………………………. 14

2.2.4.2.1. Aditivo químico usado en la mezcla………………….. 14

2.3. Propiedades Físicas y Mecánicas del hormigón fresco……………………... 15

2.4. Propiedades Físicas y Mecánicas del hormigón endurecido……………….. 16

X

2.5. Comportamiento elástico e inelástico………………………………………... 25

2.6. Deformación…………………………………………………………………. 28

CAPITULO III

3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES PÉTREOS PARA

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA

3.1. Selección de Materiales……………………………………………………… 29

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

sector de Guayllabamba………………………………………………… 29

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

Guayllabamba…………………………………………………………………33

3.2.1. Ensayos de abrasión….…………………………………………………33

3.2.2. Ensayos de colorimetría…….…………………………………………..37

3.2.3. Densidad real(Peso Específico)…….…………………………………..39

3.2.4. Capacidad de absorción……………….………………………………. 44

3.2.5. Contenido de humedad………………………………………………. 48

3.2.6. Densidad aparente suelta y compacta……………………………….… 55

3.2.7. Granulometrías…………………………………………………….….. 66

CAPITULO IV

4. EL CEMENTO (INEN 490)

4.1. Propiedades Físicas y Mecánicas del cemento Selva Alegre………………. 88

4.1.1. Densidad del cemento………………………………………………...89

4.1.2. Sanidad del cemento…………………………………………………..94

4.1.3. Superficie especifica…………………………………………………..95

4.1.4. Muestra patrón………………………………………………………...97

4.1.5. Consistencia normal…………………………………………………...98

XI

4.1.6. Resistencia Cubica de los morteros de cemento………………………100

4.1.7. Tiempo de fraguado del cemento……………………………………...102

4.1.8. Contenido de aire……………………………………………………...106

CAPITULO V

5. DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA

5.1. Análisis de la resistencia especificada del hormigón (f'c)…………………...109

5.2. Análisis de la resistencia requerida según el ACI 318-08…………………...110

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

requerida……………………………………………………………………..112

5.4. Cálculos de resistencias requeridas………………………………………….124

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

4R-98 y ACI363-2R-98)………………………………………….……..126

5.5. Mezclas de Prueba(Alternativas de mezclas)………………………………..127

5.6. Probetas de 10 x 20 cm………………………………………………………138

5.7. Preparación de 9 probetas por alternativa con 3 dosificaciones…………….139

5.7.1. Orden de mezclado de los materiales de hormigón…………………...157

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

probetas………………………………………………………………………161

5.9. Ensayos a la compresión de probetas a edades de 3, 7, y 28 días…………...165

5.10. Análisis de resultados

5.11. Selección de mejores resultados y/o nuevas mezclas de prueba……….190

5.12. Validación de la investigación…………………………………………192

CAPITULO VI

6. MEZCLAS DEFINITIVAS

6.1. Diseño de mezclas definitivas (12 probetas por resistencia)………………….193

6.2. Ensayos de probetas…………………………………………………………..199

6.2.1. Ensayo de las probetas a edades de 3, 7 y 28 días …………………….201

XII

6.3. Resultados de ensayos a compresión simple………………………………….201

6.4. Tratamiento Estadístico……………………………………………………….206

6.4.1. Desviaciones Estándar…………………………………………………208

6.5. Resistencias características………………………………………………...…217

CAPITULO VII

7. TABULACIONES Y GRÁFICOS……………………………………………….234

CAPITULO VIII

8. ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS………………………………….247

CAPITULO IX

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

9.1 Conclusiones………………………………………………………………………255

9.2 Recomendaciones…………………………………………………………………258

Bibliografía……………………………………………………………………………261

ANEXOS

ANEXO 1: ENSAYO DE CUBOS DE MORTERO DE AZUFRE……………….263

ANEXO 2: FOTOGRAFIAS…………...…………………………..……………….264

ANEXO 3: FICHA TÉCNICA CEMENTO CAMPEÓN LAFARGE…………….266

ANEXO 4: FICHA TÉCNICA MICROSÍLICE RHEOMAC SF100 BASF………267

ANEXO 5: FICHA TÉCNICA ADITIVO QUÍMICO SIKAMENT N-100………..268

XIII

LISTA DE TABLAS

TABLA 2.1: Fuentes Jiménez Montoya Pedro, García, Morán, Hormigón Armado,

pág.75……………………………………………………………………….…………..17

TABLA 2.2: Fuentes Jiménez Montoya Pedro, García, Morán, Hormigón Armado, pág.

54………………………………………………………………………………………..18

TABLA 2.3: Calculo del Módulo Elástico, en función figura 2.2……………….……..27

TABLA 3.1: Coordenadas de la Superficie de explotación “Mezcla Lista”…...………31

TABLA 3.2: Escala de colores para determinar el grado de contenido orgánico…..….38

TABLA 5.1: Fuente ACI 318-08, pág., 72…………..………………………………..110

TABLA 5.2: Fuente ACI 318-08, pág., 72……………………………………………111

TABLA 5.3; Resumen de datos para el diseño, propiedades físicas de elementos…...113

TABLA 5.4; Asentamiento para la mezcla……………..……………………………..114

TABLA 5.5; Tamaño nominal máximo del ripio……………..………………………114

TABLA 5.6; ACI 211.4R 93, volumen recomendado del agregado grueso……….…115

TABLA 5.7; ACI 211.4R 93, Estimación de mezcla de agua y aire fresco contenido..116

TABLA 5.8; ACI 211.4R 93, Relación w/(c + p) de hormigones con HRWR……….117

TABLA 5.9; Cantidades de cemento, ripio y agua hallados en los pasos 1 al 7…...…118

TABLA 5.10; Cantidades para el cálculo de la arena…………………………..……..119

TABLA 5.11; Cantidades de materiales al peso………………………………………119

TABLA 5.12: Dosificación pasó 12…………………………………………………..122

TABLA 5.13; Datos necesarios de los ensayos de laboratorio, para las mezclas…….128

TABLA 5.14; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 1………………………………………..134

TABLA 5.15; Base para el diseño de las opciones de mezclas de pruebas…………...134

TABLA 5.16; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 2…………………………………..……134

TABLA 5.17; Base para el diseño de las opciones de mezclas de pruebas…………...136

TABLA 5.18; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 3…………………………………….…137

TABLA 5.19; RESUMEN DE OPCIONES DE MEZCLA DE PRUEBAS………...137

TABLA 5.20; Requisitos para el moldeo por apisonado………………………….…..138

XIV

TABLA 5.21; Aparato para apisonado…………………………………………..……139

TABLA 5.22; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 1………………………….…………….140

TABLA 5.23; Cantidad de agua y aditivo para mezcla de prueba, Opción 1………...144


TABLA 5.25; Cantidades de Hormigón opción 2, 10% microsílice………………….146

TABLA 5.26; Cantidad de agua y aditivo para mezcla de prueba, Opción 2………..150


TABLA 5.28; Cantidades de Hormigón opción 3, 13% microsílice………………….153

TABLA 5.29; Cantidad de agua y aditivo para mezcla de prueba, Opción 3……..….156

TABLA 5.30; Proporciones, mortero de azufre……………………………...……….162

TABLA 5.31; Materiales usados en hormigones de alta resistencia (H.A.R)..…...….186

TABLA 5.32; Costo de los materiales, H.A.R………………………………………..187

TABLA 5.33; Costo de los materiales incluido el transporte, H.A.R………..……….187

TABLA 5.34; Cantidades para 1 mᶾ opción 1, 15 % Microsílice…………….……….188

TABLA 5.35; Costos Unitarios de los materiales………………………………….….188

TABLA 5.36; Costo de Materiales para 1 mᶾ de H.A.R, al 15% de Microsílice……...188

TABLA 5.37; Cantidades de Hormigón opción 2, 10% Microsílice……………….…189

TABLA 5.38; Costos Unitarios de los materiales……………………….…………….189


TABLA 5.40; Cantidades de Hormigón opción 3, 15% Microsílice………………….190

TABLA 5.41; Costos Unitarios de los materiales.……….............................................190


TABLA 5.43; Resistencias y porcentajes a los 28 días de edad...............................….191

TABLA 5.44; Selección de la mejor alternativa………………………………………192

TABLA 6.1; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 2……………………..…..………………193

TABLA 6.2; Cantidad de agua y aditivo mezcla definitiva………………..…………198

TABLA 6.3; Resultados de la Resistencia a la Compresión, Desviación Estándar…...209

TABLA 6.4; Tabla grado de aceptabilidad del Coeficiente de Variación…………….212

TABLA 6.5; Cuadro de resumen de resultados……………………...……………….213

TABLA 6.6; Datos de Distribución Normal…………………………………………..215

XV

TABLA 6.7: Resistencia característica, NEC…………………..……………………..228

TABLA 6.8: Factor de Modificación, para muestras menores a 30 ensayos…………229

TABLA 8.1: Resumen de ensayos a los 28 días, Muestras de Pruebas…………...…..247

TABLA 8.2: Resistencia y costos de acuerdo al % de Microsílice………………...…248

TABLA 8.3: Calificación Desviación Estándar, ACI C 363-2R-98…………………..250

TABLA 8.4: Resultados Desviación Estándar y Coeficiente de Variación…..………250

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 5.1; Probeta cilíndrica 10x20 cm………………………...…………………139

FIGURA 5.2; Planetaria…………………………………………………..…………..158

FIGURA 5.3; Concretará ¼ de saco…………………………………………….…….158

FIGURA 5.4; Toma de muestra, probeta 10x20 cm………………………………….161

FIGURA 5.5; Muestras sumergidas…………………..…………………..…………..161

FIGURA 5.6; Fabricación cubos de azufre…………………………………….……..163

FIGURA 5.7; Pulida cubos de azufre…………………………………..…………….164

FIGURA 5.8; Ensayo y falla morteros de azufre…..…………………………………164

FIGURA 5.9; Colocación de capping……………………………..………………….165

FIGURA 5.10; Preparación de Probetas, antes de ser ensayadas……….……………166

FIGURA 6.1; Curva Distribución Normal………………………………………...….214

FIGURA 6.2: Distribución Normal o de Gauss Resistencia Característica del

Hormigón…………………………………..…………………………………………..217

FIGURA 8.1: Cantidad de microsílice versus esfuerzo………………………………248

XVI

LISTA DE ECUACIONES

ECUACIÓN 6.1; Media Aritmética…………………………………………………..210

ECUACIÓN 6.2; Desviación Estándar……………………………………………….210

ECUACIÓN 6.3; Varianza……………………………………………………..……..211

ECUACIÓN 6.4; Coeficiente de Variación…………………………………………..212

ECUACIÓN 6.5; Valor máximo y mínimo………………………….……………….212

ECUACIÓN 6.6; Ecuación Matemática Campana de Gauss……………………..…..214

ECUACIÓN 6.7; Resistencia Característica, Montoya-Meseguer-Moran……...……219

ECUACIÓN 6.8: Media Aritmética.………………………………………..………..219

ECUACIÓN 6.9: Coeficiente de Variación…………………………………………..219

ECUACIÓN 6.10: Resistencia Característica, Oscar Padilla……...…………………222

ECUACIÓN 6.11: Resistencia Característica, Saliger……………………………….225

LISTA DE GRAFICAS

GRAFICA 5.1; Resistencia vs. % microsílice, 3 días de edad…………….…………180

GRAFICA 5.2; Resistencia vs. % microsílice, 7 días de edad………………….……181

GRAFICA 5.3; Resistencia vs. % microsílice, 28 días de edad…………..………….182

GRAFICA 6.1; Campana de Gauss……………………………………….………….216

GRAFICA 8.1: Comparación Mezcla Opción 2 (10% Microsilice) y Muestra

Definitiva………………………………………………………………………………..24

XVII

RESUMEN

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO

AGREGADOS DEL SECTOR DE GUAYLLABAMBA Y CEMENTO CAMPEÓN

LAFARGE.

La presente investigación, busca ir de la mano del desarrollo que va alcanzando la

ingeniería civil, con el paso del tiempo y en especial en el área de la construcción, donde

se involucran directamente los diversos tipos de hormigones, siendo nuestro caso en

particular los Hormigones de Alta Resistencia.

Se busca alcanzar un Hormigón de Alta Resistencia, que alcance una resistencia

requerida igual a 55.65 MPa (f ‘c = 46.00 MPa), haciendo el uso de materiales pétreos

de la mina de Guayllabamba y cemento Campeón, que son de uso común para la

elaboración de hormigones convencionales, con la novedad de que para poder alcanzar

los objetivos trazados se implementaran materiales nada tradicionales en el hormigón,

como son la microsílice y superplastificantes o superfluidificantes.

Se trabajó con diversos porcentajes de microsílice y superplastificante, y mejoramiento

de los agregados, produciendo muestras patrón, de prueba y por ultimo mezclas

definitivas que fueron seleccionadas, buscando lo más óptimo en lo técnico y

económico, teniendo finalmente como resultado, una mezcla de hormigón con el 10%

del aditivo mineral y un 2.30% de aditivo químico, y generando una resistencia que

supera más del 100% a los 28 días de su producción.

Se demostró el comportamiento óptimo de los agregados y del cemento CAMPEÓN

con miras a obtener este tipo de hormigón, teniendo como resultado una respuesta

favorable para la elaboración de los Hormigones de Alta Resistencia, haciendo el uso

de las normas ASTM, ACI (Internacionales) y NTE INEN (Nacionales).

“DESCRIPTORES: HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA / AGREGADOS

DEL SECTOR DE GUAYLLABAMBA / CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE) /

ADITIVOS QUÍMICOS Y MINERALES / DISEÑO DE HORMIGONES DE ALTA

RESISTENCIA / RESISTENCIA MECÁNICA DEL HORMIGÓN”.

XVIII

ABSTRACT

HIGH STRENGHT CONCRETE (f ' c = 46 MPa.) USING AGGREGATES FROM

GUAYLLABAMBA AND LAFARGE CHAMPION CEMENT.

This research seeks to development that is reaching civil engineering, through the time

and especially in the construction area, where various types of concrete are directly

involved, and in our particular case the High Strength Concrete.

It seeks to achieve a high strength concrete capable of a required strength equal to 55.65

MPa (f 'c= 46.00 MPa ), using stony materials of Guayllabamba Mine and Lafarge

Champion Cement, which are commonly used for the production of conventional

concrete, in order to reach the goals sought will be implement non-traditional materials

to make the concrete, such as microsilica and superplasticizers or superplastificants.

It worked with various percentages of microsilica and superplasticizer, and

improvement of the aggregates, producing pattern samples, tests and; finally, as a result

selected final mixes, looking for the best in technical and economic. Finally having as a

result, a mixture of concrete with 10% of the mineral additive and 2.30 % of the

chemical additive and generating resistance exceeding more than 100% after 28 days of

production.

The optimal behavior of aggregates and CHAMPION cement was demonstrated in order

to obtain this type of concrete, resulting in a favorable response to the development of

High Strength Concrete, using the ASTM, ACI (Internationals) and NTE INEN

(National) standards.

KEYWORDS: "HIGH STRENGTH CONCRETE / AGGREGATES FROM SECTOR

GUAYLLABAMBA/ CHAMPION CONCRETE (LAFARGE) / CHEMICAL AND

MINERAL ADDITIVES / DESIGN OF HIGH STRENGTH CONCRETE /

MECHANICAL STRENGTH CONCRETE".

XIX

CERTIFICADO

1

CAPITULO I

1. INTRODUCCIÓN

1.1 ANTECEDENTES1

Desde hace mucho tiempo y en todo el planeta, se ha hecho uso del hormigón para la

construcción de obras civiles de todo tipo, siendo el punto de partida los hormigones

comunes, para luego dar paso a los hormigones de alto desempeño, como cuenta la

historia.

El concreto fue usado por primera vez en Roma alrededor de la tercera centuria, antes de

Cristo. Estaba constituido por agregados unidos mediante un aglomerante conformado

por una mezcla de cal y ceniza volcánica. El uso de este material en la construcción pasó

al olvido con la caída del Imperio y no fue sino hasta mediados del siglo XVIII que su

uso se extendió nuevamente.

El primer registro del uso del concreto en los tiempos modernos, se remonta a 1760

cuando, en Inglaterra, John Smeaton descubrió, mientras proyectaba el faro Eddystone,

que una mezcla de caliza calcinada y arcilla daba lugar a un conglomerante hidráulico

resistente al agua. En 1824, Joseph Aspdin elaboró el cemento Portland, resultante de

una mezcla de arcilla y caliza calentado en un horno. En 1845 C. Johnson descubrió que

el mejor cemento provenía de las mezclas de arcilla y caliza, que eran calentadas en

exceso y se endurecia, siendo desechada por considerarse inútil, a la cual se la denomino

“Clinker”. Siendo así el cemento que se conoce hoy en día y por ende la base para los

distintos tipos de hormigones.

______________________________

1 DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO, tercera edición, Teodoro E. Harmsen.

DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO, duodécima edición, Arthur H. Nilson

Tesis “DISEÑO DE HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE AGREGADOS

ESPECIALES Y SU APLICACIÓN EN EDIFICACIONES” Universidad Técnica Particular de Loja

2

A partir de todos estos sucesos y con el paso del tiempo, aparecen los hormigones de

alta resistencia, siendo de uso exclusivo para la construcción de rascacielos, como

tenemos varios ejemplos “311 South Wacker Drive” en Chicago, Illinois, en Estados

Unidos iniciado a construirse en 1988, el “Sears Tower” en Estados Unidos, iniciado a

construirse en 1970, con estos precedentes se puede mencionar que los hormigones de

alta resistencia nacen de la mano, con las edificaciones de los edificios altos.

Así se llega en estas últimas décadas al uso de este tipo de hormigón para construcciones

convencionales como puentes, edificios, presforzados y otros, debido a su gran

capacidad de resistencia a la compresión, por tal razón, su evolución se ha dado de

manera paulatina a través del tiempo, buscando alcanzar mayores resistencias, a las

generadas en tiempos pasados, y para ser considerados hormigones de alta resistencia,

como por ejemplo en los años 50 se consideraban hormigones de alta resistencia, a

hormigones mayores a los 34 MPa, hoy en día los hormigones con resistencias mayores

a los 50 MPa, llegan a ser hormigones de alta resistencia y así este elemento estructural

ira en mira de desarrollo de acuerdo a los avances de la ingeniería civil.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 GENERAL

Diseñar Hormigón de Alta Resistencia de f ’c = 46.00 MPa, haciendo el uso de los

áridos de la Mina de Guayllabamba de la Provincia de Pichincha y del cemento

Campeón de Lafarge, que satisfaga con la Resistencia establecida, mediante sus

propiedades físicas y mecánicas de los materiales.

3

1.2.2 ESPECÍFICOS

Determinar la dosificación óptima para un Hormigón de Alta Resistencia de f ’c =

46 MPa, hasta alcanzar una resistencia requerida de f cr = 55.6 MPa, y así conocer

su comportamiento físico y mecánico en cada una de las etapas de ensayos de

Resistencia a la Compresión que estipulan en las normas pertinentes, utilizando los

agregados de Guayllabamba y Cemento Campeón de Lafarge.

Conocer a los materiales a utilizar para la elaboración de este hormigón, las mejoras

que se deben realizar e implementación de nuevos elementos no tradicionales para

éste, que permitan el cumplimiento de las condiciones que establece el ACI 211.4R

para el diseño de Hormigones de Alta Resistencia.

Observar el comportamiento del aditivo mineral y aditivo químico

(superplastificantes), al complementarse con los agregados, cemento y agua, por ser

indispensables en el diseño de los hormigones de alta resistencia.

Elaborar varios diseños que permitan alcanzar a los 28 días, una resistencia igual o

mayor a 55.65 MPa, y seleccionar la que mejor resultados proporciones, hasta

obtener una mezcla definitiva.

1.3 ALCANCE

Mediante la exposición del tema se trata de llegar a conocer, la capacidad que tienen los

materiales de las diferentes canteras de los alrededores de la provincia de Pichincha, que

son utilizados por personas particulares y entidades comerciales para la fabricación del

hormigón.

4

Con el propósito de obtener Hormigones de Alta Resistencia en nuestro caso, con los

materiales pétreos de Guayllabamba y cemento Campeón de Lafarge, encontrar el

diseño optimo y las mejoras que se deben realizar, así como el uso de aditivos químicos

y minerales necesarios, para llegar a la resistencia requerida, los mismos que se pondrán

al servicio de la colectividad que requiera de la información, de esta forma demostrando

que realizando las mejoras necesarias y utilizando elementos muy ajenos a los materiales

pétreos se pueden lograr alcanzar Hormigones de Alta Resistencia mayores a los 50 MPa

en nuestro país, en este caso un hormigón de 55.6 MPa que garanticen su aplicación en

las obras civiles que requieran de esta calidad de hormigón, para el funcionamiento

óptimo de la estructura a construirse.

CAPITULO II

2. MARCO TEÓRICO

2.1 LOS HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA, REQUISITOS

Los Hormigones de Alta Resistencia en la actualidad son materiales estructurales

necesario que van evolucionando con la ingeniería civil, con la creación de nuevos

proyectos en el área de la construcción, que están sometidas a grandes cargas y que con

un hormigón convencional no sería posible su funcionamiento de forma eficiente,

mientras que un Hormigón de Alta Resistencia debido a las grandes ventajas que ofrece,

es el más adecuado para este tipo de obras.

Es un hormigón que cumple con la combinación de desempeño especial y requisitos de

uniformidad, combinación que no puede ser rutinariamente conseguida usando

solamente los componentes tradicionales y las practicas normales de mezclado,

colocación y curado2

______________________ 2Instituto Ecuatoriano del Cemento y del Hormigón “Normas Técnicas”

http://www.construmatica.com/construpedia/Hormig%C3%B3n_de_Alta_Resistencia

http://www.construmatica.com/construpedia/Hormig%C3%B3n_de_Alta_Resistencia

5

Como anteriormente se menciona que un Hormigón de Alta Resistencia ofrece grandes

ventajas, éstas se indican a continuación:

Debido a su elevada resistencia a la compresión, permite reducir el tamaño de los

elementos estructurales, altamente comprimidas (muros o soportes), para vigas

pretensadas y solicitadas a flexión

Mayor durabilidad del hormigón por presentar mejores condiciones en:

impermeabilidad, resistencia a los sulfatos, resistencia a la abrasión y otros.

Las cargas resultantes para la cimentación, pueden ser menor, a causa de la

reducción de las secciones.

Una de las desventajas de este tipo de hormigón, es que requiere de mayores cuidados al

momento de la selección de los materiales en especial el material pétreo y al momento

de su fabricación, tiempo de mezclado, toma de muestras, protección y otros.

Los requisitos para Hormigones de Alta Resistencia, se orientan directamente a la

calidad de los materiales que se emplean para éste, como son, los agregados, cemento,

agua, aditivos y entre otros.

Agregados:

Agregado fino, básicamente debe estar libre de contenido orgánico, su módulo de

finura (FM) debe estar en el rango de [2.5 a 3.2] y ser una arena bien graduada.

Agregado grueso, debe ser suficientemente duro, libre de fisuras o planos débiles,

limpio y libre de recubrimientos superficiales, el agregado debe ser de tamaño

pequeño de preferencia a partir de una (1) pulgada para abajo, y bien graduada.

Cemento:

Cemento, se seleccionara el cemento adecuado para las necesidades o condiciones

particulares de la obra y tipo de hormigón.

Agua:

http://www.construmatica.com/construpedia/Abrasi%C3%B3n

6

El agua, a usar debe ser agua potable o que, analizada químicamente, demuestre no

contener sustancias que reaccionen negativamente con el cemento.

Aditivos:

Aditivos, los aditivos químicos deben ser superplastificantes para ayudar a la

trabajabilidad del hormigón debido a su relación a/c muy bajas y aditivos minerales

que ayuden a llegar a la resistencia establecida, en el caso que los materiales no

cumplan con los requisitos anteriormente mencionados.

Relación agua – material cementante (a/c + p):

Para alcanzar hormigones de alta resistencia se debe trabajar con la relación agua –

material cementante dentro de los rangos [0.2 – 0.50].

Para considerar un hormigón de alta resistencia, debe tener una resistencia mayor o

igual a 50 MPa.

2.2 COMPONENTES DEL HORMIGÓN Y SUS CUALIDADES FÍSICO-

MECÁNICAS

Al hablar de los componentes del hormigón se refiere a los elementos que permiten su

elaboración; como son el cemento, agregados, agua de mezclado y debido al tipo de

hormigón a diseñar, aditivos especiales. Adicionalmente, las características físico-

mecánicas del hormigón en sus dos estados.

2.2.1 EL CEMENTO

El cemento viene a formar la matriz del hormigón, que combinado con el agua forma la

pasta que cumple la función de adhesivo con los agregados.

La selección de los cementos a usarse en los hormigones de alta resistencia, es mucho

más rigurosa que en el caso de los hormigones convencionales. Diferentes cementos

Portland que cumplan con todas las normas y sean esencialmente similares, pueden

7

comportarse de una manera diferente cuando las relaciones agua/material cementante de

los hormigones en que se utilizan, son más bajas de lo usual.

Se ha comprobado también que el comportamiento de los cementos depende muy

estrechamente de su compatibilidad con los superplastificantes que se utilicen en las

mezclas con baja relación agua/material cementante.3

2.2.1.1 CEMENTO CAMPEÓN UTILIZADO EN LAS MEZCLAS4

Es un cemento Portland Tipo I (TI), que está formado por los siguientes elementos como

son: por Clinker, agua o sulfato de calcio, o ambos en cantidades moderadas sin exceder

los límites y por caliza que no debe ser mayor al 5,0% de la cantidad en masa.

Se llama a un cemento Tipo I, cuando es de uso común y se utiliza en obras donde no se

requiere de propiedades especiales. La resistencia de diseño se asume a los 28 días.5

Se debe puntualizar que el cemento a utilizarse es un Cemento Hidráulico de Moderada

Resistencia a los Sulfatos tipo MS (Moderada Resistencia a los Sulfatos) “CAMPEÓN

DE LAFARGE” que posee las siguientes características:

Cumple con los requerimientos de la norma NTE INEN 2380 y ASTM C 1157, que

en los capítulos siguientes se realizarán los ensayos necesarios para verificar el

cumplimiento de estas normas.

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

edades.

En condiciones normales se puede obtener resistencias a la compresión entre 30 y 40

MPa, a los 28 días de edad.

______________________________________

3Instituto Ecuatoriano del Cemento y del Hormigón “Normas Técnicas”

4Ficha Técnica “Campeón Lafarge Cementos S.A.”

5NTE INEN 152:2010 y notas Ing. Marco Garzón C.

8

FIGURA 2.1: Presentación comercial “CEMENTO CAMPEÓN”

FUENTE: Ficha Técnica “Campeón Lafarge Cementos S.A.”

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.

FIGURA 2.2: Requisitos Mecánicos

FUENTE: Ficha Técnica “Campeón Lafarge Cementos S.A.”

9

2.2.2 LOS AGREGADOS

Los agregados o áridos, se refiere al material pétreo utilizado para la elaboración de

hormigones, denomina la parte inerte, ocupando el mayor porcentaje en volumen dentro

de una mezcla de hormigón y además una de las grandes ventajas en comparación con

los otros elementos del hormigón, es que constituyen la parte más económica dentro de

éste.

De la experiencia obtenida dentro de la investigación, se conoce que los agregados son

parte fundamental al momento de alcanzar una resistencia para el hormigón y con mayor

razón para Hormigones de Alta resistencia, puesto que si tenemos un agregado con

buenas características físicas y mecánicas, ello facilita alcanzar la resistencia requerida,

por tal razón se debe seleccionar o mejorar el material para el uso en Hormigones de

Alta Resistencia.

Se tiene dos tipos de agregados: agregado grueso (ripio) y agregado fino (arena) en

función de su tamaño:

Agregado grueso: Se llama agregado grueso al material retenido en el tamiz #04

(4.75 mm), proveniente de la desintegración de las rocas.

El agregado grueso influye significativamente en la resistencia y las propiedades

estructurales sobre todo de los Hormigones de Alta Resistencia, por lo que es necesario

un ripio limpio, libre de fisuras y planos débiles, con una buena graduación y libres de

recubrimientos de superficie. Los agregados de menor tamaño arrojan mejores

resultados para las resistencias buscadas.6

Se tienen varios tipos de agregados de acuerdo al origen, forma y textura superficial.7

_________________________________

6Fuente ACI 211.4R

7http://www.monografias.com/trabajos55/agregados/agregados.shtml#ixzz2r9uLPDeZ

http://www.monografias.com/trabajos55/agregados/agregados.shtml#ixzz2r9uLPDeZ

10

Por naturaleza los agregados tienen forma irregularmente geométrica, compuestos

aleatoriamente por caras redondeadas y angularidades. De acuerdo a su forma los

agregados pueden ser:

Angular: Poca evidencia de desgaste en caras y bordes.

Sub angular: Evidencia de algo de desgaste en caras y bordes.

Sub redondeada: Considerable desgaste en caras y bordes.

Redondeada: Bordes casi eliminados.

Muy Redondeada: Sin caras ni bordes.

Para elegir el agregado grueso que se usara en los hormigones, se toma principalmente

los siguientes parámetros:

El uso que se dará al agregado.

Disponibilidad del agregado en el lugar de la elaboración del hormigón.

Transporte al lugar de la elaboración.

Agregado fino: Se llama agregado fino al material que pasa por el tamiz #04 (4.75

mm), proveniente de la desintegración natural de las rocas o también de la

trituración.

Para la producción de hormigones de alta resistencia, son factores significativos la forma

del agregado fino como su granulometría. La forma de la partícula y la textura de su

superficie, además su contenido orgánico, pueden tener tanta influencia a la compresión

del hormigón, como la tiene el agregado grueso.

Una de las principales características que debe tener la arena para la elaboración de

Hormigones de Alta Resistencia, su módulo de finura MF debe estar entre 2.5 a 3.2,

como lo indica la norma ACI 211.4R que de acuerdo a los ensayos pertinentes se deberá

verificar.

11

2.2.2 EL AGUA DE MEZCLADO

El agua de mezclado es una parte importante dentro de la pasta de hormigón, que viene a

ser la matriz donde se origina la calidad de éste. En función de la cantidad de agua que

se coloque en la mezcla, se puede tener un hormigón de muy buena, buena, moderada y

regular calidad del concreto.

El agua óptima para la mezcla de Hormigones de Alta Resistencia es la misma que se

utiliza para hormigones comunes, como es el agua potable, es decir el agua para el

mezclado es la misma que es apta para el consumo humano.

El agua de mezclado cumple dos funciones importantes, la primera permite la

hidratación del cemento y la segunda la trabajabilidad del concreto. La cantidad de agua

que requiere el cemento para su hidratación se encuentra alrededor de 25% al 30% de la

masa del cemento, pero con esta cantidad la mezcla no es manejable, para que la mezcla

empiece a ser trabajable, se requiere como mínimo una cantidad de agua del orden de

40% de la masa del cemento.8

2.2.4 ADITIVOS

Aditivos son componente de naturaleza orgánica o inorgánica, que al incorporar al

hormigón fresco mejoran y/o cambia algunas de sus características. En la actualidad el

uso de estos productos ha cobrado gran importancia y se los puede llamar como el

cuarto componente del hormigón, puesto que en la actualidad de acuerdo a las

necesidades que se tiene en la ejecución de obras, se hace muy común el uso de los

aditivos.

En el mercado nacional existe una multitud de aditivos, con el nombre de acelerantes,

retardantes, plastificantes, superplastificantes, aireantes, impermeabilizantes, etc.

_________________________________

8ftp://ftp.unicauca.edu.co/cuentas/geanrilo/docs/FIC%20y%20GEOTEC%20S

12

2.2.4.1 ADITIVOS MINERALES

Los aditivos minerales, más comúnmente conocidos como materiales cementosos, o

materiales cementantes suplementarios, son de origen natural o artificial, generados de

subproductos de procesos industriales, finamente pulverizados con características

cementantes, una de las características de estos aditivos es que son más finos que el

cemento Portland, por lo cual permite un mayor encaje entre los espacios

vacío generados entre las partículas de cemento, a esto se debe la principal función que

cumple dentro de los Hormigones de Alta Resistencia, como es generar o alcanzar

resistencias mayores a los 50 MPa.

Entre los principales tipos de aditivos minerales tenemos: 9

Materiales cementantes

Entre los materiales cementantes se incluyen los cementos naturales, las cales

hidráulicas, los cementos de escoria (mezclas de escoria de alto horno y cal) y escoria

granulada de alto horno.

Puzolanas

En la ASTM C 1 25, la puzolana se define “como un material silíceo o silicoaluminoso

que en sí posee poco o ningún valor cementante, pero que, en forma finamente dividida

y en presencia de humedad reacciona químicamente con hidróxido de calcio a

temperaturas ordinarias, para formar compuestos con propiedades cementantes”. Ciertas

cenizas volantes, vidrios volcánicos, tierras diatomáceas y algunos esquistos o arcillas,

ya sea que estén tratados con calor, o crudos, son ejemplos de materiales puzolánicos.

Materiales puzolánicos y cementantes

Ciertas cenizas volantes (normalmente producidas por la combustión de carbón sub-

bituminoso o lignita) tienen características cementantes limitadas, pero también se

combinan con la cal al igual que las puzolanas.

Otros aditivos minerales finamente divididos

13

Los aditivos minerales que no son ni cementantes ni puzolánicos, se han considerado

hace poco como relativamente inertes cuando se les agrega a mezclas de agua/cemento.

Entre estos aditivos se incluyen las arenas de cuarzo y las silíceas finamente divididas,

piedras de cal y calizas calcíticas y dolomíticas, granito y otros polvos de roca,

desperdicios de crisotilo (asbesto), cal dolomítica hidratada o con elevado contenido de

calcio, así como otros materiales.

Algunos materiales que se presentan de manera natural requieren calcinación para

desarrollar actividad puzolánica útil. Estos materiales frecuentemente se utilizan como

aditivos en estado crudo, en aplicaciones en las que no se logra o no se espera actividad

puzolánica.10

2.2.4.1.1 ADITIVO MINERAL USADO EN LA MEZCLA11

El aditivo mineral usado para la mezcla, es una microsílice o humo de sílice de la línea

distribuidora de BASF, un material de micro-llenado que físicamente llena los espacios

de cemento, todos por él.

Características:

Se encuentra dentro del grupo de aditivos minerales puzolanicos.

Disminuye la permeabilidad.

Reduce el tamaño y numero de capilaridad, evitando la entrada de contaminantes a la

pasta.

Maximiza la vida de uso del concreto, proporcionando una resistencia superior a

agentes patógenos ambientales destructivos.

Genera mayor resistencia y módulo de elasticidad.

_________________________________ 9 http://www.avingenieria.com/fp/microsilica.htm 10

http://www.avingenieria.com/fp/microsilica.htm 11

http://boletin-iccyc.com/files/files/Aditivos%20Minerales%20finamente%20divididos Ficha técnica de Basf “RHEOMAC SF100” microsílice

http://www.avingenieria.com/fp/microsilica.htm

14

2.2.4.2 ADITIVOS QUÍMICOS

Para el caso de Hormigones de Alta Resistencia este tipo de aditivos se los puede

considerar especiales, ya que su función principal a realizar es permitir la trabajabilidad

de un hormigón con una relación a/c muy baja, mencionado de acuerdo al ACI 211.4R

w/(c+p), siendo algo característico de estos hormigones en mención, por tal razón

denominados aditivos superplastificantes o superfluidificantes, en este tipo aumenta el

material cementante y en muchos casos también hay la presencia de un aditivo mineral

careciendo la cantidad de agua a un más.

Los aditivos químicos especiales para Hormigones de Alta Resistencia, a más de cumplir

la función indicada anteriormente, algunos tienen otras propiedades que dan al

hormigón, como por ejemplo son auto-compactantes, retardantes, ayudan a alcanzar

resistencias en la etapa inicial o final del hormigón, etc.

Se debe indicar que no todo aditivo químico tiene una compatibilidad directa con los

demás materiales que forman parte del concreto, esto está condicionado a las

características de los materiales, como es agregados, cemento y aditivo químico si el

caso lo presenta.

2.2.4.2.1 ADITIVO QUÍMICO USADO EN LA MEZCLA.

Después de haber realizado diversas mezclas con varios tipos de aditivos

superplastificantes como fueron de las casas comerciales Aditec, Basf y Sika de acuerdo

a los datos obtenidos, el más idóneo para nuestros materiales se consideró al aditivo de

la marca sika “SIKAMENT N-100”.

Son reductores de agua-plastificantes especiales en que el efecto aniónico se ha

multiplicado notablemente. A nivel mundial han significado un avance notable en la

Tecnología del Concreto, pues han permitido sobre todo el desarrollo de concretos de

muy alta resistencia.

15

En la actualidad existen los llamados de tercera generación, que cada vez introducen

mejoras adicionales en la modificación de las mezclas de concreto con reducciones de

agua que no se pensaba fueran posible de lograrse unos años atrás. Se aplican diluidos

en el agua de mezcla dentro del proceso de dosificación y producción del concreto, pero

también se pueden añadir a una mezcla normal en el sitio de obra un momento antes del

vaciado, produciendo resultados impresionantes en cuanto a la modificación de la

trabajabilidad.

Por ejemplo, para una mezcla convencional con un asentamiento del oren de 2” a 3”, el

añadirle superplastificante puede producir asentamientos del orden de 6” a 8” sin alterar

la relación Agua/Cemento.12

2.3. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL HORMIGÓN FRESCO

El hormigón fresco se le debe considerar, desde el momento que se ha finalizado la

mezcla de todos sus elementos a base de una fuerza mecánica hasta la colocación en un

molde u obra.

PROPIEDADES FÍSICAS DEL HORMIGÓN FRESCO

Propiedades físicas se refiere a una cualidad, una característica que logran cambiar la

materia sin alterar su composición. Las propiedades físicas más importantes del

hormigón fresco se citan a continuación:

Uniformidad

Cohesión

Trabajabilidad

Consistencia

Segregación

Densidad

______________________ 12

Notas de tipos de aditivos

16

HOMOGENEIDAD Y UNIFORMIDAD13

Homogeneidad: es la propiedad que tiene un hormigón para que sus componentes se

distribuyan regularmente en la masa (En una sola amasada).

Uniformidad: se le llama cuando la homogeneidad verificada se presenta en varias

amasadas.

Depende:

Buen amasado. (Uniforme)

Buen transporte. (En el tiempo previsto)

Buena puesta en obra. (Condiciones adecuadas para colocar el hormigón en sitio)

Se pierde la homogeneidad por tres causas:

Irregularidad en el amasado.

Exceso de agua.

Cantidad y tamaño máximo de los áridos gruesos.

Esto provoca:

Segregación: separación de los áridos gruesos y finos del mortero.

Decantación: los áridos gruesos van al fondo y los finos se quedan en la superficie.

COHESIÓN14

La cohesión es la acción y efecto de reunirse o adherirse, los agregados, pasta de

cemento y agua en la mezcla de hormigón, una masa plástica presenta una buena

cohesión, pero masas con segregación presentan mala cohesión; por consiguiente, la

cohesión depende también del grado de consistencia del hormigón fresco.

______________________________

13 Jiménez Montoya Pedro, García, Morán, Hormigón Armado, 14aedición, editorial Gustavo Gili, Pág.77

14 Seminario de graduación, Ing. Marco Garzón, pág. 23

17

TRABAJABILIDAD

Es la propiedad del hormigón a la manejabilidad. Es la capacidad de ser puesto en su

lugar de destino con los medios de compactación de que se dispone.

Principalmente se mide mediante el descenso en centímetros en el ensayo del cono de

Abrams, es decir este depende de la consistencia del hormigón.

Para conocer la trabajabilidad del hormigón, al momento de la mezcla, de forma

cuantitativamente se lo hace a través del cono de Abrams como indica la tabla 1.

Se debe indicar que la trabajabilidad en los Hormigones de Alta Resistencia, de acuerdo

a las mezclas realizadas en esta investigación, es igual que en un hormigón

convencional, esto se alcanza gracias al uso de los aditivos químicos como son los

superfluidificantes o superplastificantes.

TRABAJABILIDAD EN FUNCION DEL

ASENTAMIENTOS

ASENTAMIENTO OBSERVACION

pulg. cm

2 5 POCO TRABAJABLE

3 - 5 7,5 - 12,5 TRABAJABLE

> 6 15 MUY TRABAJABLE

TABLA 2.1: Fuentes Jiménez Montoya Pedro, García, Morán, Hormigón Armado, pág.75

CONSISTENCIA

Es la capacidad del hormigón fresco de deformarse en estado plastico, es decir en

función de su fluidez se tendrá mayor o menor facilidad a deformarse. La cohesión está

de acuerdo con el tipo de obra, en el que va hacer empleado el hormigón. Principalmente

se mide mediante el descenso en centímetros en el ensayo del cono de Abrams. En

nuestra localidad para la realización de este ensayo se debe seguir las especificaciones

de la NTE INEN 1578.

18

Consistencias

Asiento en

cono de

Abrams (cm)

Forma de compactacion

Seca 0 a 2 Vibrado energético en taller

Plástica 3 a 5 Vibrado energético en obra

Blanda 6 a 9 Vibrado o apisonado

Fluida 10 a 15 Picado con barra

Liquida ≥ 16 No apta para elementos resistentes

(HORMIGÓN SIN ADITIVO)

CONSISTENCIA Y FORMA DE COMPACTAR

TABLA 2.2: Fuentes Jiménez Montoya Pedro, García, Morán, Hormigón Armado, pág. 54

FIGURA 2.1: Molde para ensayo de asentamiento, Fuente NTE INEN 1578

SEGREGACIÓN15

Esta propiedad se define como la separación de los constituyentes de una mezcla

heterogénea de hormigón, de modo que su masa deja de ser uniforme.

Las causas de la segregación son básicas entre otras, la exageración de agua, una

incorrecta dosificación, la diferente densidad de los componentes y la diferencia de

tamaño de la partículas de los agregados, pudiendo controlarse con agregados bien

graduados y un cuidadoso manipuleo.

19

DENSIDAD16

Es la relación entre la masa del hormigón fresco y el volumen ocupado. Nos permite

conocer las cargas que ejercería el hormigón al momento de su colocación y

compactación sobre los encofrados, también se determina el porcentaje de pérdida de

masa una vez que haya endurecido. Se mide en kg/m3.

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HORMIGÓN FRESCO

Las propiedades mecánicas pueden definirse como aquellas que tienen que ver con el

comportamiento de un material bajo fuerzas aplicadas. Las propiedades mecánicas se

expresan en términos de cantidades que son funciones del esfuerzo o de la deformación

o ambas simultáneamente.17

Como lo descrito anteriormente, en el estado fresco que el hormigón se encuentra, este

no puede soportar ningún tipo de carga, por lo que no es posible tener alguna propiedad

mecánica en estado fresco o antes de su etapa de fraguado.

2.4 PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL HORMIGÓN

ENDURECIDO

Las características físicas de un hormigón endurecido dependen no solo de la propia

naturaleza de este sino, también, de su edad y de las condiciones de humedad y

temperatura a las que haya estado sometido.

PROPIEDADES FÍSICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO

Entre las propiedades físicas más sobresalientes de un hormigón endurecido se tiene los

siguientes:

_______________________________ 15

Seminario de graduación, Ing. Marco Garzón, pág. 24 16

Seminario de graduación, Ing. Marco Garzón, pág. 24

20

Densidad

Permeabilidad

Durabilidad

Variación de volumen

DENSIDAD18

Es la cantidad de peso por unidad de volumen (densidad = peso/volumen). Variará con

la clase de áridos y con la forma de colocación en obra.

Debido a que el hormigón es un material heterogéneo, compuesto por otros materiales, y

la existencia en el interior de poros, huecos, cavidades; nos referimos siempre al Peso

Específico Aparente (relación entre el peso y el volumen del material tal como se nos

presenta).

Teniendo una clasificación de hormigones por su peso específico:

Ligero 1200 – 2000 Kg/mᶾ

Pesado 2000 – 2800 Kg/mᶾ

Normal > 2800 Kg/mᶾ

PERMEABILIDAD18

La permeabilidad de un hormigón es la mayor o menor facilidad que presenta este a ser

atravesado por un fluido, y es consecuencia de la porosidad que posee la pasta hidratada

y los áridos, de la falta de compacidad adecuada.

Una forma de ocurrir el ingreso de agua en los hormigones son por capilaridad o por

presión que estos son sometidos.

Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con frecuencia,

reduciendo la cantidad de agua en la mezcla.

Se debe citar que por tal razón, los hormigones de alta resistencia mejora esta propiedad

física, porque sus diseños están basados en relaciones a/c muy bajas.

__________________________________

17 http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000155/lecciones/lec2/2_4.htm

18 Página web: Hormigones, Ingeniería de Edificaciones

21

DURABILIDAD

Expresa el comportamiento del hormigón para oponerse a la acción agresiva del medio

ambiente u otros factores como el desgaste, asegurando la vida útil durante y después del

periodo de construcción. La acción de la intemperie en el deterioro de las estructuras de

hormigón se debe en parte a la expansión y contracción constante en condiciones de

humedad y temperatura cambiantes.

Un hormigón durable conservará su forma, calidad y funcionalidad originales al estar

expuesto a su ambiente, pudiendo calificar a este como un hormigón de buena

durabilidad.

VARIACIÓN DE VOLUMEN19

La variación de volumen comprende las modificaciones que sufre el hormigón en su

volumen como su nombre lo indica, por dos causas muy importantes:

1. Retracción.

La retracción (disminución de volumen) se produce como consecuencia de la

evaporación del agua incorporada en la masa del hormigón.

Para elementos de hormigón en masa: 0.35 mm/m

Para elementos de hormigón armado: 0.25 mm/m

Si el hormigón ha sido amasado con gran exceso de agua, o con un cemento rápido de

gran finura, la retracción puede alcanzar valores mayores de los indicados anteriormente,

en un 25% de 0.35 mm/m y 0.25 mm/m, especialmente en las primeras edades.

Por el contrario, en hormigones muy secos la retracción calculada debe ser menor en un

25% de 0.35 mm/m y 0.25 mm/m, para tener una retracción dentro de los limites se debe

tomar precauciones a adoptar durante la puesta en obra del hormigón, rociado abundante

22

de los encofrados porosos a fin de evitar la desecación de la superficie y conservar las

obras el mayor tiempo posible bajo ambiente húmedo.

2. Entumecimiento

Se conoce como entumecimiento al aumento del volumen del hormigón que puede

deberse a materiales expansivos incluidos en la masa.

Las más conocidas son las expansiones producidas por la reacción álcaliagregado

(Alcali-sílice) que destruyen velozmente la estructura; y otras más lentas como el ataque

por sulfatos, la oxidación de los hierros de refuerzo o elementos férricos empotrados en

la masa del hormigón, y el efecto de congelación y deshielo.

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO20

Al hablar de las propiedades mecánicas del hormigón, son las reacciones, que tiene el

hormigón al ser sometido a fuerzas de diferente origen.

Entre las propiedades mecánicas fundamentales del hormigón endurecido son las

siguientes:

Resistencia a la Compresión

Resistencia a la Tracción

Módulo de Elasticidad

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

Es una de las propiedades mecánicas más importantes del hormigón y a la cual se utiliza

como base fundamental al momento de su diseño; y estructuralmente esta constituye la

parte aportante con la fuerzas de compresión a la cual están sometidos las diversas

estructuras, convirtiendo en una de las más importantes funciones dentro de estas.

23

Esta resistencia es hallada mediante una aplicación de cargas a probetas cilíndricas

estandarizadas, aplicados en cada uno de sus extremos, estas fuerzas aplicadas

comprimen a la probeta hasta alcanzar su máxima capacidad de compresión, hasta llegar

a la falla. De esta forma hallando la resistencia a la compresión del hormigón. Se mide

en MPa (Megapascales).

Para tener una buena resistencia esta depende de varios factores como:

La resistencia de los agregados

La resistencia de la pasta de cemento endurecido

La adherencia que se produce entre los agregados y la pasta de cemento endurecido

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN

La resistencia a la tracción es mucho más pequeña en relación a la de compresión, pero

tiene gran importancia en determinadas aplicaciones, también esta resistencia no están

necesaria dentro de los diseños estructurales un gran porcentaje es asumido por el acero,

este por sí solo no tiene la capacidad de soportar solicitaciones en forma de tracción, por

tal razón este siempre está acompañado del acero de refuerzo.

Pero esta resistencia es importante en el caso de fisuras, para conocer cuantitativamente,

se realiza mediante tres tipos de ensayos como son: por flexotraccion, hundimiento y por

ensayo directo de tracción axial.

a) FLEXOTRACCIÓN b) HUNDIMIENTO

_______________________________________ 19

TEMAS DE HORMIGÓN ARMADO, Marcelo Romo Proaño, M.Sc., ESPE 20

HORMIGÓN ARMADO, 14 edición, Pedro Montoya, Álvaro García, Francisco M.

Página web: Hormigones, Ingeniería de Edificaciones

24

b) ENSAYO DIRECTO DE TRACCIÓN AXIAL

MÓDULO DE ELASTICIDAD21

El módulo de elasticidad es una medida de rigidez, o de la resistencia del material, a

sufrir deformaciones. El hormigón es un material elasto-plástico y las tensiones no son

proporcionales a las deformaciones.

El módulo de elasticidad depende de la resistencia del hormigón, de su edad, de las

propiedades de los agregados y de las del cemento, de la velocidad de carga y de la

forma y tamaño de las probetas.

De acuerdo a lo dicho anteriormente para hormigones de alta resistencia esta propiedad

mecánica mejora, teniendo un mayor valor que los hormigones convencionales por tal

razón este tipo de hormigón se vuelve más frágil es decir no tiene facilidad para

deformase.

Para poder hallar su valor cuantitativo se realiza de dos formas en laboratorio y de

acuerdo a relaciones empíricas establecidas por varios autores.

En laboratorio mediante los ensayos realizados a una muestra cilíndrica, donde se aplica

las cargas, y en el mismo instante tomando sus deformaciones para cada aplicación de

carga. De esta forma consiguiendo una función lineal, entonces el módulo de elasticidad

vendrá a hacer la pendiente de esta función de la gráfica (Esfuerzo-deformaciones),

mediante la fórmula:

Recomendado por el ACI, adoptar como módulo de elasticidad la expresión

Ec =1000*f’c (Kg/cm²) pero debido al desarrollo de nuevas tecnologías, fue necesario

25

revaluar esta expresión para incluir su densidad (Wc) como una nueva variable. El ACI-

318 sec. 8.5.1 recomienda:

√

Donde:

Wc en Kg/cmᶾ y f’c y Ec en MPa

2.5 COMPORTAMIENTO ELÁSTICO E INELÁSTICO22

Para hablar del comportamiento elástico e inelástico de los hormigones de alta

resistencia, se debe basar de los hormigones comunes, pero como en todos los casos, se

gana en algo y de la misma manera se pierde, que se podría decir, de algunas

propiedades de este, como es, su módulo de elasticidad y capacidad a la deformación,

como los más relevantes.

COMPORTAMIENTO ELÁSTICO E INELÁSTICO

Para hablar del comportamiento elástico de este tipo de hormigón, lo más indicado es

hablar de su módulo de elasticidad, debido que esta propiedad mecánica está dentro de

los límites de elasticidad o también llamado límite de proporcionalidad (Lp). Para poder

entender su comportamiento elástico e inelástico nos basaremos en la figura 3.

Debemos entender que un hormigón con una resistencia mayor a 50 MPa, es

considerado un hormigón de alta resistencia, como se puede observar en la figura. Estos

hormigones tienen el mismo comportamiento lineal, que un hormigón común, pero para

poder deformarse este requiere de mayor esfuerzo para alcanzar una determinada

_______________________________

21 Hormigón Roberto Rochel (Tomo I).SI, paginas 15, 16.

22 Hormigón Roberto Rochel (Tomo I), SI, paginas 17, 18.

26

deformación, es decir que su módulo de elasticidad es proporcional a la resistencia que

posee el concreto, a mayor resistencia mayor será su módulo, mientras que su

deformación es inversamente proporcional a su módulo de elasticidad, luego de esta

etapa en el proceso número dos, su comportamiento inelástico es deficiente por el hecho

que a mayor oposición a su deformación, el material se vuelve más frágil que un

hormigón convencional, por tal razón si al realizar un nuevo ensayo al mismo espécimen

luego de su primera descarga, no tendrá la misma capacidad de recuperarse

parcialmente una parte de su deformación.

FIGURA 2.2: Curvas de esfuerzo vs. Deformación de compresión,

FUENTE: TEMAS DE HORMIGÓN ARMADO, Marcelo Romo Proaño, M.Sc., ESPE

Mediante un ejemplo realizado, donde se toma como base una misma deformación para

todas las tres resistencias se puede ver, tabla 3, que su comportamiento elástico mejora

notablemente, pero mientras que su capacidad a deformarse es menor.

27

TIPO DE

HORMIGÓN

RESISTENCIA

HORMIGÓN

(Kg/m²) PUNTO

ESFUERZO

(Kg/m²) PUNTO

DEFORMACIÓN

ESPECIFICA

(mm/mm)

MODULO

ELÁSTICO

(Kg/m²)x10^5

CONVENCIONAL 210 B 145 A 0,00085 1,71

420 C 203 A 0,00085 2,39

ALTA RESISTENCIA 630 D 268 A 0,00085 3,15

TABLA 2.3: Calculo del Módulo Elástico, en función figura 2.2

FIGURA 2.3: Curva esfuerzo-deformación a la compresión en hormigones alta

resistencia,

FUENTE: Diseño de Estructuras de Concreto, Nilson 12 ed, ESP.SI

“Las curvas de resistencia a la compresión que se muestra en las figura 2.3 ilustra

diferencias importantes en comparación con el concreto normal, incluyendo un mayor

módulo de elasticidad y un rango más extenso de respuesta lineal elástica; las

desventajas incluyen comportamiento frágil y una capacidad de deformación unitaria

ultima algo reducida. La resistencia bajo cargas sostenidas es una fracción mayor de la

resistencia estándar”.23

28

2.6 DEFORMACIÓN24

Las deformaciones en los hormigones de alta resistencia requieren de mayor esfuerzo,

que en un hormigón común, como se mencionó en el capítulo anterior para tener una

misma deformación en diferentes resistencia se ve, que la de 210, 420 y 630 Kg/cm²,

tienen su propio esfuerzo aplicado para alcanzar una misma deformación, que va de

forma ascendente respectivamente en aumento.

Entonces un hormigón de alta resistencia es menos deformable, de esta forma

cumpliendo con la condición (

)que la deformación es inversamente proporcional a

su módulo de elasticidad.

Mediante un ejemplo gráfico, como indica la figura 4, se puede constatar que un

hormigón de alta resistencia se opone más a hacer deformado.

FIGURA 2.4: Curvas esfuerzo – deformación, concretos con diferente resistencia a

compresión

FUENTE: Pagina web, Determinación propiedades mecánicas del concreto endurecido

_________________________

23 Diseño de Estructuras de Concreto, Nilson 12 ed, ESP.SI

TEMAS DE HORMIGÓN ARMADO, Marcelo Romo Proaño, M.Sc., ESPE

24Diseño de Estructuras de Concreto, Nilson 12 ed, ESP.SI

Página web: Determinación propiedades mecánicas del concreto endurecido

29

“De la figura 4, se deduce que para concretos con diferentes grados de resistencia; en

donde se aprecia también que al aumentar su resistencia a compresión el concreto tiende

a perder “ductilidad”, esto es, su forma de falla le vuelve más frágil, dado el aumento de

pendiente que exhiben consecutivamente las ramas descendente de dichas gráficas.”

CAPITULO III

3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES PÉTREOS PARA

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA

En este capítulo se hablará de los ensayos realizados en laboratorio, con cada uno de los

agregados de la mina de Guayllabamba, aplicando las normas técnicas ecuatorianas

INEN y ASTM para cada uno respectivamente.

3.1 SELECCIÓN DE MATERIALES

Para la selección de la mina que aporto con los materiales pétreos, se realizó en función

de la demanda comercial que tiene a los alrededores de la Provincia de Pichincha y

además con el interés de conocer la capacidad que este tiene para la fabricación de

Hormigones de Alta Resistencia como es, la mina de Guayllabamba,” Mezcla Lista” del

cantón Quito, Provincia de Pichincha, mediante sus propias características físicas y

mecánicas de los agregados.

3.1.1 UBICACIÓN, CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA Y EXPLOTACIÓN DE

LOS AGREGADOS DEL SECTOR DE GUAYLLABAMBA22

La mina que nos proveerá del material pétreo de “Mezcla Lista” se encuentra ubicado en

la provincia de Pichincha, cantón Quito, parroquia Guayllabamba, al noroeste de la

ciudad de Quito, teniendo como nudos principales para su ubicación, el puente de

Guayllabamba y la Hidroeléctrica privada de la compañía Hidalgo & Hidalgo .

30

UBICACIÓN:

Provincia: Pichincha

Cantón: Quito

Parroquia: Guayllabamba

Sector: Rio Guayllabamba, Panamericana Norte

Propiedad: Hormigonera “Mezcla Lista”

FIGURA 3.1: Vista de la superficie de la cantera “Mezcla Lista”

FUENTE: Google Earth Plus

CARACTERÍSTICAS DE LA MINA

Propietario Hormigonera Mezcla Lista, con un área de explotación igual a 46.500,00 m²,

con las siguientes coordenadas:

31

TABLA 3.1: Coordenadas de la Superficie de explotación “Mezcla Lista”

La producción de material pétreo se realiza de la siguiente manera, agregado grueso un

volumen de 4800 mᶾ y agregado fino con un volumen de 2700 mᶾ, cada mes, teniendo un

total en producción de 7500 mᶾ por mes.

EXPLOTACIÓN DE LA MINA

Para la obtención del material grueso (canto rodado), la forma de su extracción de este

material es mediante la excavación a cielo abierto, el cual es pasado por la triturado de

rocas, para posteriormente ser zarandado y sinfines todo el material menor de 2

pulgadas. El material fino (arena) es sustraído de las riveras del Rio Guayllabamba,

luego es lavado y depositado en montículos, antes de ser transportado, a la planta de

hormigón “Mezcla Lista” en Quito.

Características del frente de explotación y operación minera.- La mina tiene un solo

frente de explotación en el sector norte del área minera de donde el material es

trasladado con volquetes, aproximadamente un kilómetro hasta la trituradora. Por medio

de un sistema de cintas transportadoras es clasificado el material fino y el grueso; dicho

material grueso es triturado en tamaños de ¾”; 1”; 1¾”, dependiendo a los

requerimientos en obra.

__________________________

25 MÓDULO ESTÁTICO DE ELASTICIDAD DEL HORMIGÓN, EN BASE A SU RESISTENCIA A

LA COMPRESIÓN: f’c = 21 y 28 MPa, FABRICADO CON MATERIALES DE LA MINA DE

GUAYLLABAMBA-PICHINCHA Y CEMENTO SELVALEGRE

32

CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS

Geología Regional.- La zona de Guayllabamba atraviesa la depresión tectónica del

Valle de Guayllabamba y está limitada por fallas longitudinales de dirección principal, y

puede observarse en el Mapa Geológico Regional.

Las fallas marginales que limitan a la depresión tectónica del Valle de Guayllabamba, se

evidencian por el alineamiento de cambios en la topografía, en la formación de depósitos

de pie de monte, a más de afloramientos (vertientes) de agua. Además, como parte de los

fenómenos de acumulación en la zona deprimida merece una mención especial los

aportes efectuados por el volcán Cotopaxi con grandes flujos de lahar (flujos de lodo).

En la zona objeto del estudio, se encuentran materiales de origen volcánico

representados por lavas andesíticas, depósitos vulcano-sedimentarios (conocidos como

Cangahua); así como también, materiales producto de la erosión especialmente fluvial y

depósitos en lagunas.

Geomorfología

Esta zona consiste en su mayor parte de aglomerados y tobas aglomeraticás,

localizándose principalmente en el costado oriental. La base de los volcánicos

Guayllabamba está representada por aglomerados sueltos. Suprayaciendo al aglomerado,

se encuentra la ceniza aglomeraticás de color café amarillento, conteniendo bolsones y

lentes de aglomerados. Los volcánicos de Guayllabamba afloran en el margen derecho

del rio Guayllabamba; probablemente, éstos desaparecen debido a la erosión durante la

sedimentación de la Formación Chiche.

En las zonas de ladera y especialmente las zonas de planicie, han sido disecadas por

procesos fluviales, a más de cambios de nivel de base de los ríos relacionados a

fenómenos tectónicos, los cuales han acelerado el proceso, dando lugar a que las

vertientes tengan valles encañonados en forma de “V” con pendientes naturales

longitudinales fuertes, mayores al 10%.

En los sectores más elevados de esta unidad geomorfológica se presentan tobas, lapilli,

arenas finas y piroclastos en general pertenecientes a la formación Cangahua.

33

3.2 ESTUDIO DE LA PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LOS

AGREGADOS DEL SECTOR DE GUAYLLABAMBA

Es muy necesario y básico conocer las características de los agregados, antes de iniciar

con el diseño de un determinado tipo de hormigón, ya que en función de este se puede

garantizar si es o no es factible para el fin necesario, como es el uso del material pétreo

seleccionado para una respectiva mezcla de hormigón y con mayor razón se lo debe

tomar de forma seria para los hormigones de alta resistencia, ya requiere de una mejor

calidad de sus materiales.

A partir de los datos arrogados por los estudios de las propiedades físicas y mecánica de

los agregados, correspondiente a la mina de Guayllabamba, se realizaron los cálculos

pertinentes para el diseño de los hormigones de alta resistencia, haciendo la aplicación

de las respectivas normas para cada tipo de ensayo.

3.2.1 ENSAYOS DE ABRASIÓN23

El ensayo de abrasión se realiza exclusivamente al agregado grueso, esta es la prueba

que más se aplica para averiguar la calidad global estructural del agregado. Este nos

ayuda a determinar el desgaste, por abrasión, de las partículas gruesas, menores a 11/2”

(38 mm), utilizando la máquina de Los Ángeles.

Es un factor muy importante para el diseño de los hormigones de alta resistencia, si el

agregado presenta desgastes mínimos es una buena señal, para ser usado en la

elaboración de este tipo de hormigones.

Para saber la forma, a realizar el ensayo, se seguirá las indicaciones de NTE INEN 860 y

ASTM C 131, el agregado será sometido a 500 revoluciones con una velocidad

constante en la máquina de Los Ángeles, en su interior con un numero de esferas, que

dependerá del tamaño de las partículas del agregado y se tamizara el desgaste producido

34

en el tamiz Nro 12 cada 100 revoluciones hasta completar las 500 revoluciones. Con

más detalles se puede ver en las normas indicadas anteriormente.

NOTA: Se debe señalar que este ensayo lo realizamos, con el material previamente

lavado, porque de esta forma se usó en el diseño del hormigón.

___________________________

25 Tesis “Modulo Estático de Elasticidad del Hormigón, en base material de Guayllabamba” UCE,

capítulo 3. Y http://www.transelectric.com.ec/transelectric_portal/files/1.%20ge_lt_qui-pa.pdf

26http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/01/31-prueba-de-abrasion-los-angelesnb.html

35




LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS

ENSAYO DE ABRASIÓN DEL ÁRIDO GRUESO

NORMA: NTE INEN 860, ASTM C 131

ORIGEN MUESTRA: GUAYLLABAMBA FECHA: 25/04/2013

TAMAÑO NOMINAL: ½” TIPO GRADACION: B

TIPO DE GRADACIÓN: B

RETENIDO TAMIZ

(pulgadas)

MASA

(g) # DE

ESFERAS

½” 2500 ±10

11 3/8” 2500 ±10

TOTAL 5000 ±10

MUESTRA: 1

Observación:

No. 1

2.- Retenido en el tamiz No. 12 después de las 100 REVOLUCIONES (g) 4723,6

MUESTRA

1.- Masa inicial (g) 5000,0

3.- Pérdida después de 100 REVOLUCIONES (g) 276,4

4.- Pérdida después de 100 REVOLUCIONES (%) 5,53

5.- Retenido en el tamiz No. 12 después de las 500 REVOLUCIONES (g) 3880,3

6.- Pérdida después de 500 REVOLUCIONES (g) 1119,7

7.- Pérdida después de 500 REVOLUCIONES (%) 22,39

8.- Coeficiente de uniformidad (4/7) 0,25

36





ENSAYO DE ABRASIÓN DEL ÁRIDO GRUESO



TAMAÑO NOMINAL: ½” TIPO GRADACION: B

TIPO DE GRADACIÓN: B

RETENIDO TAMIZ

(pulgadas)

MASA

(g) # DE

ESFERAS

½” 2500 ±10

11 3/8” 2500 ±10

TOTAL 5000 ±10

MUESTRA: 2 FECHA: 16/04/2013

Observación:

No. 2

Coeficiente de uniformidad (4/7)

MUESTRA

5000,0

4660,0

340,0

6,8

3717,0

1283,0

25,66

0,27

Pérdida después de 100 REVOLUCIONES (g)

Pérdida después de 100 REVOLUCIONES (%)

Retenido en el tamiz No. 12 después de las 500 REVOLUCIONES (g)

Pérdida después de 500 REVOLUCIONES (g)

Pérdida después de 500 REVOLUCIONES (%)

3.-

4.-

5.-

6.-

7.-

8.-

1.- Masa inicial (g)

Retenido en el tamiz No. 12 después de las 100 REVOLUCIONES (g)2.-

37

3.2.2 ENSAYOS DE COLORIMETRÍA26

Se trata de un ensayo sencillo de realizar, pero al mismo tiempo muy importante para el

agregado fino, nos permite conocer el grado de contenido orgánico que posee, que en

función de una escala de colores se analizará, si la arena en estudio es o no apto para la

finalidad que se requiere.

En resumen la prueba consiste en colocar al interior de un recipiente de vidrio

transparente un determinado volumen de arena, añadiendo a continuación una solución

de hidróxido de sodio al 3% en volumen ligeramente mayor que el de la arena. Se tapa el

recipiente, se lo agita vigorosamente de forma tal que la solución se mezcle

completamente y se deja reposar. Al cabo de 24 horas se observa la intensidad de

coloración de la solución que está por encima de la arena.

______________________

26http://www.uca.edu.sv/mecanicaestructural/materias/materialesCostruccion/guiasLab/ensayoAgregados/

IMPUREZAS.pf

38

La escala de colores se divide en 5 figura, como se indica a continuación:

TABLA 3.2: Escala de colores para determinar el grado de contenido orgánico.

Para la realización del ensayo nos guiamos en la NTE INEN 855 y ASTM C 40,

arrogando un resultado visual Figura 1, pero para el tipo de hormigón que se diseñó, es

necesario como un factor de seguridad, que el agregado fino pase por un proceso de

limpieza (lavado), de esta forma evitamos afectar algunas propiedades del hormigón

como la resistencia, durabilidad y tiempo de fraguado.

FIGURA

1

2

3

4

5

Amarillo encendido

Café

Café chocolate

COLOR CARACTERÍSTICAS

Blanco claro a transparente

Amarillo pálido

Arena de muy buena calidad por no

contener materia orgánica, limo o arcilla

Arena de poca presencia de materia

orgánica, limos o arcilla. Se considera de

buena calidad.

Contiene materia orgánica en altas

cantidades. Puede usarse en hormigones

de baja resistencia.

Contiene materia orgánica en

concentraciones muy elevadas cantidades.

Se considera de mala calidad.

Arena de muy mala calidad. Existe

demasiada materia orgánica, limos o

arcilla. No se usa.

39





ENSAYO DE COLORIMETRÍA DEL ÁRIDO FINO



Observación:

FIGURA

1

CARACTERÍSTICAS

Blanco claro a transparente

Arena de muy buena calidad por no

contener materia orgánica, limo o arcilla

COLOR

40

3.2.3 DENSIDAD REAL (PESO ESPECÍFICO)

La densidad real se define como la relación que existe entre el peso de la masa del

material y el volumen que ocupa única y exclusivamente la masa sólida, excluyendo

todos los poros, saturables y no saturables.27

Se trata de una de las propiedades físicas del agregado grueso y fino, que interviene

directamente en el cálculo del diseño del hormigón de alta resistencia, pero en el campo

del hormigón y específicamente en el diseño de mezclas, el estado que nos interesa es la

densidad aparente, que se define como la relación que existe entre el peso del material y

el volumen que ocupan las partículas de ese material incluido todos los poros. Este

factor es importante para el diseño de mezclas porque con él se determina la cantidad de

agregado requerido para un volumen de hormigón.28

El cálculo de esta propiedad se realiza de acuerdo a las siguientes normas:

Para agregados grueso se utiliza la norma: NTE INEN 857 y ASTM C 127

Para agregado fino se utiliza la norma: NTE INEN 856 y ASTM C 128

A continuación se mostrarán los resultados obtenidos, en los ensayos del agregado fino y

agregado grueso con la aplicación, de las respectivas normas:


lavado, porque de esta forma se usó, para el diseño del hormigón.

__________________________________

27 http://ingevil.blogspot.com/2008/10/determinacin-de-la-densidad-nominal-y.html

28 http://civilgeeks.com/2011/12/08/caracterizas-fisicas-de-los-agregados/

http://civilgeeks.com/2011/12/08/caracterizas-fisicas-de-los-agregados/

41





ENSAYO DE DENSIDAD REAL (PESO ESPECÍFICO) AGREGADO GRUESO

NORMA: NTE INEN 857 y ASTM C 127

ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 21/05/2013

NÚMERO DE MUESTRA: 5 ENSAYO DE: MEZCLAS DE PRUEBA

Observación: La calidad de nuestra agregado grueso no era uniforme en todos los

tamaños, realizamos ensayos con dos tipo de material a nuestro criterio, para realizar un

promedio y con este dato trabajar, de esta forma llegamos a tener un dato más real del

agregado.

No.1 No. 2 No. 3 No. 4 No.5

g 293,0 241,0 227,6 292,4 200,3

g 2530,0 2711,0 3675,0 4110,0 3940,0

g 2237,0 2470,0 3447,4 3817,6 3739,7

g 1661,0 1661,0 1651,0 1651,0 1651,0

g 2905,0 3050,0 3682,0 3909,0 3830,0

g 1244 1389,0 2031 2258,0 2179

cm3

993,0 1081,0 1416,4 1559,6 1560,7

g/cm3

2,25 2,28 2,43 2,45 2,40

7.- Volumen desalojado (3-6)

8.- Densidad Global

DENSIDAD GLOBAL (PROMEDIO) 2,36

MUESTRA

DENSIDAD GLOBAL

2.- Masa del recipiente + ripio en sss

3.- Masa del ripio en sss

4.- Masa de la canastilla sumergida en el agua

5.- Masa de la canastilla + ripio sumerg. en agua

6.- Masa del ripio en el agua

PROCEDIMIENTO UNIDAD

1.- Masa del recipiente

42





ENSAYO DE DENSIDAD REAL (PESO ESPECÍFICO) AGREGADO GRUESO



NÚMERO DE MUESTRA: 6 ENSAYO DE: MEZCLAS DEFINITIVAS

Observación: Se realizaron ensayos a los agregados de tamaño de 3/8” y #4, ya que

adquirido la experiencia en las mezclas de prueba, se determinó que estos dos tamaños

ocupan un mayor volumen en comparación con los demás tamaños, con estos ensayos se

determinó cuál de las dos densidades promedios se usará, y teniendo mejores resultados

con las densidades de los ensayos de las mezclas de pruebas, ya que son datos más reales

del ripio.

No. 1 No. 2 No. 3 No. 4 No. 5 No. 6

g 139,0 134,0 134,0 133,0 129,0 138,0

g 1294,0 959,0 867,0 1185,0 771,0 1140,0

g 1155,0 825,0 733,0 1052,0 642,0 1002,0

g 1653,0 1655,0 1654,0 1655,0 1659,0 1658,0

g 2352,0 2150,0 2099,0 2283,0 2038,0 2257,0

g 699 495,0 445,0 628,0 379,0 599,0

cm3

456,0 330,0 288,0 424,0 263,0 403,0

g/cm3

2,53 2,50 2,55 2,48 2,44 2,49

6.- Masa del ripio en el agua

7.- Volumen desalojado (3-6)

8.- Densidad Global

DENSIDAD GLOBAL (PROMEDIO) 2,50

DENSIDAD GLOBAL

1.- Masa del recipiente

2.- Masa del recipiente + ripio en sss


4.- Masa de la canastilla sumergida en el agua

5.- Masa de la canastilla + ripio sumerg. en agua

⅜ #4

PROCEDIMIENTO UNIDADMUESTRA

43





ENSAYO DE DENSIDAD REAL (PESO ESPECÍFICO) AGREGADO FINO



NÚMERO DE MUESTRA: 6

Observación: Para el diseño de los hormigones de alta resistencia, se trabajó con los

promedios de todos los ensayos realizados.

No. 1 No. 2 No.3 No. 4 No. 5

g 172,1 172,9 169,1 170,2 171,3

g 670,3 671,1 657,9 651,3 680,4

g 427,7 434,6 489,6 470,8 442,4

g 255,6 261,7 320,5 300,6 271,1

g 826,4 831,1 859,3 833,4 850,4

cm3

99,5 101,7 119,1 118,5 101,1

g/cm3

2,57 2,57 2,69 2,54 2,68

6.- Volumen desalojado (4-(5-2))

7.- Densidad global

DENSIDAD GLOBAL ( PROMEDIO ) 2,61

MUESTRA

DENSIDAD GLOBAL

1.- Masa del Picnómetro

2.- Masa del Picnómetro + 500 cm3 de agua

3.- Masa del Picnómetro + arena sss

4.- Masa de la arena en sss

5.- Masa del Picnómetro + arena + agua


44

3.2.4 CAPACIDAD DE ABSORCIÓN

La capacidad de absorción es una propiedad física de los agregados, que establece la

cantidad de agua que puede absorber a su interior hasta saturarse totalmente, siendo un

factor muy importante dentro de la mezcla del hormigón, ya que se establece la cantidad

de agua que se requerirá dentro de este.

El ensayo se realizó en función de las normas siguientes para el agregado grueso y fino:

Para agregado grueso se utiliza la norma: NTE INEN 857 y ASTM C-127.

Para el agregado fino se utiliza la norma: NTE INEN 856 y ASTM C-128.

Para este ensayo, se deja el agregado saturándose en reposo en un tiempo de 24 horas,

luego se lo lleva al estado SSS (Saturado pero su Superficie esta Seca), con la ayuda de

una franela seca para el agregado grueso y el secado bajo el sol o al ambiente para el

agregado fino, luego pesamos una cantidad determinada como lo indica en las normas,

en estado SSS el agregado grueso y fino, y por ultimo lo llevamos al horno para su

secado, para luego también ser pesado.



45





ENSAYO DE CAPACIDAD DE ABSORCIÓN AGREGADO GRUESO


ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 27/05/2013 y 28/05/2013

NÚMERO DE MUESTRA: 5 ENSAYO DE: MEZCLAS DE PRUEBA

Observación: Como se puede observar se tiene un promedio de los 5 ensayos que

realizamos, y con el cual se trabajó las mezclas de prueba.

No. 1 No. 2 No.3 No. 4 No. 5

g 293,0 241,0 227,6 292,4 200,3

g 2530,0 2711,0 3675,0 4110,0 3940,0

g 2237,0 2470,0 3447,4 3817,6 3739,7

g 2420 2593 3567 3997 3832

g 2127 2352 3339 3705 3632

g 110 118 108 113 108

% 5,17 5,02 3,23 3,05 2,97

27/05/2013 28/05/2013


7.- Capacidad de absorción

CAPACIDAD DE ABSORCION (PROMEDIO) 3,89

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN

1.- Masa del Recipiente

2.- Masa del Recipiente + ripio en sss


4.- Masa del recipiente + ripio seco

5.- Masa del ripio seco

6.- Masa de agua

46





ENSAYO DE CAPACIDAD DE ABSORCIÓN AGREGADO GRUESO



NÚMERO DE MUESTRA: 6 ENSAYO DE: MEZCLAS DEFINITIVAS

Observación: Para las mezclas definitivas se trabajó con esta capacidad de absorción,

por ser un promedio más favorable de los 6 ensayos realizados.

No. 1 No. 2 No.3 No. 4 No. 5 No. 6

g 139,0 134,0 134,0 133,0 129,0 138,0

g 1294,0 959,0 867,0 1185,0 771,0 1140,0

g 1155,0 825,0 733,0 1052,0 642,0 1002,0

g 1262,0 933,0 850,1 1148,4 748,4 1103,3

g 1123 799 716 1015 619 965

g 32 26 17 37 23 37

% 2,85 3,25 2,36 3,60 3,65 3,80

3,18

MUESTRA


4.- Masa del recipiente + ripio seco

5.- Masa del ripio seco

6.- Masa de agua


CAPACIDAD DE ABSORCION (PROMEDIO)


CAPACIDAD DE ABSORCIÓN1.- Masa del Recipiente

2.- Masa del Recipiente + ripio en sss

47





ENSAYO DE CAPACIDAD DE ABSORCIÓN AGREGADO FINO


ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 27/05/2013 y 28/05/2013



realizamos, y con el cual se trabajaron las mezclas de prueba y muestras definitivas.

No. 1 No. 2 No.3 No. 4 No. 5

g 134,0 129,1 128,5 130,2 128,2

g 445,1 534,3 619,2 490,8 545,2

g 311,1 405,2 490,7 360,6 409,9

g 440,5 528,5 611,3 484,9 532,4

g 306,5 399,4 482,8 354,7 404,2

g 4,60 5,80 7,90 5,90 5,70

% 1,50 1,45 1,64 1,66 1,41

MUESTRA

27/05/2013 28/05/2013

4.- Masa del recipiente + arena seca

5.- Masa de la arena seca

6.- Masa de agua


CAPACIDAD DE ABSORCION (PROMEDIO) 1,53

1.- Masa del Recipiente

2.- Masa del Recipiente + arena en sss

3.- Masa de la arena en sss

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN


48

3.2.5 CONTENIDO DE HUMEDAD

El contenido de humedad se trata de determinar los poros que poseen los agregados, los

cuales pueden estar llenos de agua, en su estado natural, tal cual como se va a usar en la

mezcla, por esta razón toma un papel muy importante en la dosificación de las mezclas,

aportando con cantidad de agua.

Este ensayo se realiza a vísperas de la fabricación de la mezcla, es recomendable un día

antes del mezclado del hormigón, para hacer el respectivo cálculo del agua de

corrección.

El método consiste en pesar las muestras en estado natural y luego en estado seco, el

secado se hace mediante un horno a 110 °C por 24 horas, que elimina en su totalidad la

presencia de humedad; de esta forma, determinamos un porcentaje de humedad total.

Este grado de humedad será directamente proporcional a la porosidad.

La norma para la realización del contenido de humedad a aplicar es, NTE INEN 856 –

857 y ASTM C-566.



49





ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD AGREGADO GRUESO

NORMA: NTE INEN 856 y ASTM C-566




realizamos, y con el cual se trabajaron las mezclas del hormigón.

No. 1 No. 2 No.3

g 234,5 234,5 234,5

g 845,9 1257,3 1456,6

g 843,3 1253,4 1452,4

% 0,308 0,311 0,289

Masa recipiente + muestra

Masa recipiente + muestra seca

Contenido de humedad

Masa recipiente

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)

MUESTRA

CONTENIDO DE HUMEDAD

0,303

UNIDADPROCEDIMIENTO

50











No. 1 No. 2 No.3

g 213,4 213,4 213,4

Masa recipiente + muestra g 783,6 851,6 1361,7

Masa recipiente + muestra seca g 781,9 849,5 1358,3

Contenido de humedad % 0,217 0,247 0,250

PROCEDIMIENTO


Masa recipiente

CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 0,238

UNIDADMUESTRA

51











No. 1 No. 2 No.3

g 267,89 267,89 267,89





Masa recipiente



52





ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD AGREGADO FINO






No. 1 No. 2 No.3

g 125,7 125,7 125,7

g 492,4 542,8 528,4

g 491,6 541,9 527,6

% 0,163 0,166 0,152



Masa recipiente





53











No. 1 No. 2 No.3

g 125,7 125,7 125,7

g 369,7 563,2 539,6

g 369,3 562,6 539,1

% 0,108 0,107 0,093







Masa recipiente

54









PROCEDIMIENTO UNIDAD MUESTRA

No. 1 No. 2 No.3


Masa recipiente g 125,7 125,7 125,7







55

3.2.6 DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTA

Se define a la densidad aparente suelta o compactada como el peso de una unidad de

volumen de los agregados que incluye su espacio poroso.

De acuerdo al valor de la densidad aparente se puede estipular el contenido de

porosidad, pero este estará ligado directamente de las características propias del material

como se puede ver en un ejemplo a continuación:

FIGURA 3.1: Relación entre Densidad Aparente (DA) g/cmᶾ y Porosidad (%)

FUENTE:http://www.exactas.unlpam.edu.ar/academica/catedras/edafologia/practicos/d

ensidad.htm

Según la figura 3.1, se puede decir que a mayor densidad aparente menor será su

porcentaje de porosidad.

Uno de los ensayos importantes que influye directamente con su valor en las mezclas de

hormigón, es la densidad máxima aparente de los agregados.

DENSIDAD APARENTE MÁXIMA DE LOS AGREGADOS28

En este ensayo intervienen el agregado fino (arena) y grueso (ripio), este valor nos

permite conocer las proporciones del agregado fino y grueso que intervendrán en la

mezcla de hormigón; se trata de mezclar en porcentajes establecidas, hasta alcanzar una

densidad aparente máxima versus el porcentaje de arena y ripio que originó la densidad

aparente máxima, luego se procede a calcular la densidad optimo del agregado, consiste

____________________________

28http://www.buenastareas.com/ensayos/Masa-Unitaria-Suelta/4154538.html

Seminario de graduación, Ing. Marco Garzón, pág. 24

56

en disminuir el 4 % del agregado fino y complementariamente aumentar el 4% de

agregado grueso, con respecto a la densidad máxima de los agregados. Con la mezcla de

densidad óptima se obtiene mayor cantidad de vacíos a ser llenados con pasta de

cemento y agua, lo cual permite al hormigón un mayor anexo, resistencia y

trabajabilidad.

Gracias a este dato además de determinar la cantidad agregado en una mezcla, también

determina la cantidad de vacíos que existe en una unidad de volumen de hormigón y este

vacío será ocupado por la matriz (pasta) del hormigón, cuando se dosifica por el método

de laboratorio.

La norma respectiva para la realización del ensayo es la NTE INEN 858 y ASTM C 29.

Los resultados hallados, se presenta a continuación:



57





ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA DE LOS AGREGADOS




Observación:

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

1.- 5635,0 g 1.- 6025,0 g

2.- 5644,0 g 2.- 6046,0 g

3.- 5660,0 g 3.- 6048,0 g

PROMEDIO: 5646,33 g PROMEDIO: 6039,67 g

δ APARENTE SUELTA DEL RIPIO : 1,24 g. / c.c. δ APARENTE COMPAC. DEL RIPIO : 1,38 g. / c.c.

DENSIDAD APARENTE COMPACTADADENSIDAD APARENTE SUELTA

Volumen de recipiente: 2934 c.c.

AGREGADO GRUESO

1995 g. Masa recipiente vacío:

Masa del arena suelto + recipiente: Masa del arena compactado + recipiente:

1.- 6540,0 g 1.- 6824,0 g

2.- 6628,0 g 2.- 6800,0 g

3.- 6567,0 g 3.- 6792,0 g


δ APARENTE SUELTA ARENA : 1,56 g. / c.c. δ APARENTE COMPAC. ARENA : 1,64 g. / c.c.

AGREGADO FINO

Masa recipiente vacío: 1995 g. Volumen de recipiente: 2934 c.c.

DENSIDAD APARENTE SUELTA DENSIDAD APARENTE COMPACTADA

58









Observación:


1.- 5599,0 g 1.- 5930,0 g

2.- 5637,0 g 2.- 5974,0 g

3.- 5639,0 g 3.- 5969,0 g


δ APARENTE SUELTA DEL RIPIO : 1,24 g. / c.c. δ APARENTE COMPAC. DEL RIPIO :1,35 g. / c.c.

AGREGADO GRUESO




1.- 6484,0 g 1.- 6731,0 g

2.- 6501,0 g 2.- 6731,0 g

3.- 6489,0 g 3.- 6704,0 g



AGREGADO FINO



59









Observación:


1.- 5645,0 g 1.- 6054,0 g

2.- 5620,0 g 2.- 6056,0 g

3.- 5675,0 g 3.- 6071,0 g


δ APARENTE SUELTA DEL RIPIO : 1,24 g. / c.c. δ APARENTE COMPAC. DEL RIPIO :1,39 g. / c.c.

AGREGADO GRUESO




1.- 6560,0 g 1.- 6786,0 g

2.- 6439,0 g 2.- 6778,0 g

3.- 6481,0 g 3.- 6709,0 g



AGREGADO FINO



60





ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE COMPACTADA MÁXIMA DE LOS AGREGADO




DENSIDADES APARENTES (Kg/dmᶾ) PORCENTAJES (%)

RIPIO ARENA

DA. MÁXIMO 1,71 60 40

DA. ÓPTIMO 1,68 64 36

Observación:

MASA DEL RECIPIENTE VACIO :1995 g. VOLUMEN DE RECIPIENTE : 2934 c.c.

RIPIO ARENA RIPIO ARENA

100 0 20,0 0,0 0,0 5989 6045 6017 4,02 1,37

90 10 20,0 2,2 2,2 6440 6468 6454 4,5 1,52

80 20 20,0 5,0 2,8 6553 6552 6553 4,6 1,55

75 25 20,0 6,7 1,7 6745 6722 6734 4,7 1,62

70 30 20,0 8,6 1,9 6802 6844 6823 4,8 1,65

65 35 20,0 10,8 2,2 6876 6912 6894 4,9 1,67

60 40 20,0 13,3 2,6 7014 6996 7005 5,0 1,71

55 45 20,0 16,4 3,0 6996 6988 6992 5,0 1,70

50 50 20,0 20,0 3,6 6989 6995 6992 5,0 1,70

45 55 20,0 24,4 4,4 6990 6985 6988 5,0 1,70

40 60 20,0 30,0 5,6 6967 6962 6965 5,0 1,69

35 65 20,0 37,1 7,1 0 0 0 0,0 0,00

30 70 20,0 46,7 9,5 0 0 0 0,0 0,00

20 80 20,0 80,0 33,3 0 0 0 0,0 0,00

10 90 20,0 180,0 100,0 0 0 0 0,0 0,00

PROMEDIO

(g)

DENSIDAD ÓPTIMO DE LOS AGREGADOS

MEZCLA

( % )

MASA

( Kg. )

AÑADIR

ARENA

( Kg. )

MASA DEL

RECIPIENTE + MEZCLA

(g)

( Kg )

MASA DE LA

MEZCLA

( Kg. )

DENSIDAD

APART.

( Kg./dm3 )

61









Observación:

1,37

1,52 1,55

1,62 1,65

1,67

1,71 1,70 1,70 1,70 60; 1,69

1,30

1,35

1,40

1,45

1,50

1,55

1,60

1,65

1,70

1,75

1,80

0 10 20 30 40 50 60 70

DEN

SID

AD

ES A

PAR

ENTE

S (

Kg

/dm

ᶾ)

(%) DE ARENA

DENSIDAD APARENTE MAXIMA DE LOS AGREGADOS MUESTRA 1

DENSIDAD APARENTE MAXIMA

62










RIPIO ARENA

DA. MÁXIMO 1,70 55 45

DA. ÓPTIMO 1,67 59 41

Observación:



100 0 20,0 0,0 0,0 5970 5923 5947 3,95 1,35

90 10 20,0 2,2 2,2 6153 6142 6148 4,2 1,42

80 20 20,0 5,0 2,8 6452 6489 6471 4,5 1,53

75 25 20,0 6,7 1,7 6600 6604 6602 4,6 1,57

70 30 20,0 8,6 1,9 6698 6736 6717 4,7 1,61

65 35 20,0 10,8 2,2 6722 6757 6740 4,7 1,62

60 40 20,0 13,3 2,6 6873 6868 6871 4,9 1,66

55 45 20,0 16,4 3,0 6972 6972 6972 5,0 1,70

50 50 20,0 20,0 3,6 6866 6897 6882 4,9 1,67

45 55 20,0 24,4 4,4 6745 6787 6766 4,8 1,63

40 60 20,0 30,0 5,6 0 0 0 0,0 0,00

35 65 20,0 37,1 7,1 0 0 0 0,0 0,00

30 70 20,0 46,7 9,5 0 0 0 0,0 0,00

20 80 20,0 80,0 33,3 0 0 0 0,0 0,00

10 90 20,0 180,0 100,0 0 0 0 0,0 0,00

MASA DE LA

MEZCLA

( Kg. )

DENSIDAD

APART.

( Kg./dm3 )


MEZCLA

( % )

MASA

( Kg. )

AÑADIR

ARENA

( Kg. )

MASA DEL

RECIPIENTE + MEZCLA

(g)

( Kg )

PROMEDIO

(g)

63









Observación:

1,35

1,42

1,53

1,57

1,61 1,62

1,66

1,70 1,67

1,63

1,30

1,35

1,40

1,45

1,50

1,55

1,60

1,65

1,70

1,75

1,80

0 10 20 30 40 50 60 70

DEN

SID

AD

ES A

PAR

ENTE

S (

Kg

/dm

ᶾ)

(%) DE ARENA

DENSIDAD APARENTE MÁXIMA DE LOS AGREGADOS MUESTRA 2

64










RIPIO ARENA

DA. MÁXIMO 1,71 60 40

DA. ÓPTIMO 1,68 64 36

Observación:



100 0 20,0 0,0 0,0 6146 6136 6141 4,15 1,41

90 10 20,0 2,2 2,2 6435 6408 6422 4,4 1,51

80 20 20,0 5,0 2,8 6681 6704 6693 4,7 1,60

75 25 20,0 6,7 1,7 6744 6789 6767 4,8 1,63

70 30 20,0 8,6 1,9 6851 6867 6859 4,9 1,66

65 35 20,0 10,8 2,2 6875 6909 6892 4,9 1,67

60 40 20,0 13,3 2,6 7029 6982 7006 5,0 1,71

55 45 20,0 16,4 3,0 6944 6946 6945 5,0 1,69

50 50 20,0 20,0 3,6 6904 6943 6924 4,9 1,68

45 55 20,0 24,4 4,4 0 0 0 0,0 0,00

40 60 20,0 30,0 5,6 0 0 0 0,0 0,00

35 65 20,0 37,1 7,1 0 0 0 0,0 0,00

30 70 20,0 46,7 9,5 0 0 0 0,0 0,00

20 80 20,0 80,0 33,3 0 0 0 0,0 0,00

10 90 20,0 180,0 100,0 0 0 0 0,0 0,00

MASA DE LA

MEZCLA

( Kg. )

DENSIDAD

APART.

( Kg./dm3 )


MEZCLA

( % )

MASA

( Kg. )

AÑADIR

ARENA

( Kg. )

MASA DEL

RECIPIENTE + MEZCLA

(g)

( Kg )

PROMEDIO

(g)

65









Observación:

1,41

1,51

1,60

1,63

1,66 1,67

1,71 1,69 1,68

1,30

1,35

1,40

1,45

1,50

1,55

1,60

1,65

1,70

1,75

1,80

0 10 20 30 40 50 60 70

DEN

SID

AD

ES A

PAR

ENTE

S (

Kg

/dm

ᶾ)

(%) DE ARENA

DENSIDAD APARENTE MÁXIMA DE LOS AGREGADOS MUESTRA 3

DENSIDAD APARENTE MÁXIMA

66

3.2.7 GRANULOMETRÍAS29

La granulometría de los agregados nos permite conocer las cantidades, en que están

presentes partículas de ciertos tamaños en el material. Para decir que un material tiene

una buena granulometría esta debe ser un material bien graduado, establecidos mediante

unos límites en normas para el agregado fino y grueso.

Es necesario poseer un agregado con una buena granulometría, porque éste interviene en

la composición del hormigón, tiene directa relación con la distribución de las partículas

que constituyen cada uno de los agregados. Los vacíos o espacios que se forman dentro

de la masa de hormigón debido a la variedad de tamaños de los agregados, intervienen

en la docilidad de la mezcla; ya que, para obtener un hormigón de buena calidad,

debemos tener una variedad de tamaños en los diferentes agregados de la mezcla, ya

que, si no cumplen con ciertas consideraciones granulométricas, los espacios vacíos

deberán llenarse con pasta haciendo un hormigón costoso, es decir de este factor

depende la cantidad de pasta cemento y agua a emplearse en el hormigón.

La distribución de los tamaños de las partículas se realiza mediante el empleo de mallas

de aberturas cuadradas, la prueba consiste en hacer pasar la muestra a través de dichas

mallas y se determina el porcentaje de material que se retiene en cada una, para saber el

número de tamices a usarse estará de acuerdo al agregado; es decir para el agregado

grueso y agregado fino.

Además, de conocer la granulometría en este ensayo se conoce el tamaño nominal

máximo (TNM) que es exclusivamente para el agregado grueso y módulo de finura

(MF) para el agregado grueso y fino.

____________________________

29http://es.scribd.com/doc/7539254/Laboratorio-N#ENSAYO-DE-CALIDAD-DE-LOS-AGREGADOS

http://es.scribd.com/doc/7539254/Laboratorio-N#ENSAYO-DE-CALIDAD-DE

67

Los tamices a usarse para el agregado grueso tenemos los siguientes: 2”, 11/2”, 1”, ½”,

3/8”, N°4, y bandeja, la determinación del TNM dependerá de dos cosas, donde se

empleara el hormigón en obra y el tipo de hormigón a realizar, y el MF se calcula

sumando los porcentajes acumulados retenidos de la Serie de Tyler y dividiendo para

100, como son:

Serie de Tyler: 6”, 3”, 11/2”, ¾”, 3/8”, N°4, N°8, N°16, N°30, N°50 y N°100.

Los tamices a usarse para el agregado fino tenemos los siguientes: 3/8", N°4, N°8, N°16,

N°30, N°50, N°100 y bandeja, el MF se calcula al igual que el agregado grueso con la

Serie de Tyler.

El MF, es un indicador de la finura de un agregado: cuanto mayor sea el módulo de

finura, más grueso es el agregado. Las normas a utilizar para este ensayo son NTE INEN

696 y ASTM C 136.

Los resultados del agregado en estudios se presentan a continuación, donde se presenta

ensayos tal cual su granulometría y ensayos donde se corrige la granulometría, por la

razón que para, hormigones de alta resistencia es necesario que el agregado posea una

buena granulometría que se encuentre dentro de los límites.



68





ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO




Observación: La grafica del ensayo uno, en función de la granulometría se puede

observar que tiende a ser fino, si usaríamos tal cual como estaba el material, no sería

muy útil para el hormigón a diseñar, por esta razón posteriormente se procede a corregir

la curva granulométrica.

12682 g.

PARCIAL ACUMULADO

3/4 " 0 0 0 100 100 - 100

1/2 " 613 613 5 95 90 - 100

3/8 " 1929 2542 20 80 40 - 70

N º. 4 7197 9739 77 23 0 - 15

N º. 8 2345 12084 95 5 0 - 15

BANDEJA 598 12682 100 0

M.F. = 5,97 T.N.M. = 1/2 "

Masa inicial :

TAMIZRETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICADOS

69

GRAFICA MUESTRA: 1

70









Observación: Granulometría sin ajuste.

10918 g.

PARCIAL ACUMULADO

3/4 " 0 0 0 100 100 - 100

1/2 " 897 897 8 92 90 - 100

3/8 " 1816 2713 25 75 40 - 70

N º. 4 5972 8685 80 20 0 - 15

N º. 8 1624 10309 94 6 0 - 15

BANDEJA 609 10918 100 0

M.F. = 6,07 T.N.M. = 1/2 "

Masa inicial :

TAMIZRETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICADOS

71

GRAFICA MUESTRA: 2

72









Observación: Granulometría ajustada.

11200 g.

PARCIAL ACUMULADO

3/4 " 0 0 0 100 100 - 100

1/2 " 560 560 5 95 90 - 100

3/8 " 4788 5348 48 52 40 - 70

N º. 4 4974 10323 92 8 0 - 15

N º. 8 439 10762 96 4 0 - 15

BANDEJA 439 11200 100 0

M.F. = 6,41 T.N.M. = 1/2 "

Masa inicial :

TAMIZRETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICADOS

73

GRAFICA MUESTRA: 3

74










11766 g.

PARCIAL ACUMULADO

3/4 " 0 0 0 100 100 - 100

1/2 " 591 591 5 95 90 - 100

3/8 " 5053 5644 48 52 40 - 70

N º. 4 5250 10894 93 7 0 - 15

N º. 8 436 11330 96 4 0 - 15

BANDEJA 436 11766 100 0

M.F. = 6,42 T.N.M. = 1/2 "

Masa inicial :

TAMIZRETENIDO %

RETENID

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICADOS

75

GRAFICA MUESTRA: 4

76










12323,00 g.

PARCIAL ACUMULADO

3/4 " 0 0 0 100 100 - 100

1/2 " 616 616 5 95 90 - 100

3/8 " 5268 5884 48 52 40 - 70

N º. 4 5473 11357 92 8 0 - 15

N º. 8 483 11840 96 4 0 - 15

BANDEJA 483 12323 100 0

M.F. = 6,41 T.N.M. = 1/2 "

Masa inicial :

TAMIZRETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICADOS

77

GRAFICA MUESTRA: 5

78





ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO




Observación: Granulometría no ajustada.

394,00 g.

PARCIAL ACUMULADO

3/8 " 0 0 0 100 100 - 100

N º. 4 4,4 4,4 1 99 95 - 100

N º. 8 123,5 127,9 32 68 80 - 100

N º. 16 86,9 214,8 55 45 50 - 85

N º. 30 58,1 272,9 69 31 25 - 60

N º. 50 50,7 323,6 82 18 5 - 30

N º. 100 44,7 368,3 93 7 0 - 10

N º. 200 24,3 392,6 100 0 0 - 0

BANDEJA 1,4 394,0 100 0

M.F. = 3,33

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICADOS

GRANULOMETRIA NO AJUSTADA

Masa inicial :

TAMIZ

79

GRAFICA MUESTRA: 1

80









Observación: Granulometría no ajustada.

384,20 g.

PARCIAL ACUMULADO

3/8 " 0 0 0,0 100,0 100 - 100

N º. 4 24,1 24,1 6,3 93,7 95 - 100

N º. 8 113,0 137,1 35,7 64,3 80 - 100

N º. 16 71,4 208,5 54,3 45,7 50 - 85

N º. 30 51,7 260,2 67,7 32,3 25 - 60

N º. 50 49,1 309,3 80,5 19,5 5 - 30

N º. 100 44,2 353,5 92,0 8,0 0 - 10

N º. 200 24,1 377,6 98,3 1,7 0 - 0

BANDEJA 6,6 384,2 100,0 0,0

M.F. = 3,36

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICADOS

GRANULOMETRIA NO AJUSTADA

Masa inicial :

TAMIZ

81

GRAFICA MUESTRA: 2

82










274,40 g.

PARCIAL ACUMULADO

3/8 " 0 0 0 100 100 - 100

N º. 4 1,4 1,4 1 99 95 - 100

N º. 8 34,3 35,7 13 87 80 - 100

N º. 16 78,5 114,2 42 58 50 - 85

N º. 30 55,4 169,6 62 38 25 - 60

N º. 50 44,8 214,4 78 22 5 - 30

N º. 100 40,6 255 93 7 0 - 10

N º. 200 18,1 273,1 100 0 0 - 0

BANDEJA 1,3 274,4 100 0

M.F. = 2,88

%

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICADOS

GRANULOMETRIA AJUSTADA

Masa inicial :

TAMIZRETENIDO

83

GRAFICA MUESTRA: 3

84










286,80 g.

PARCIAL ACUMULADO

3/8 " 0 0 0 100 100 - 100

N º. 4 3,1 3,1 1 99 95 - 100

N º. 8 36,5 39,6 14 86 80 - 100

N º. 16 80,3 119,9 42 58 50 - 85

N º. 30 54,4 174,3 61 39 25 - 60

N º. 50 47,1 221,4 77 23 5 - 30

N º. 100 40,7 262,1 91 9 0 - 10

N º. 200 22,8 284,9 99 1 0 - 0

BANDEJA 1,9 286,8 100 0

M.F. = 2,86

TAMIZRETENIDO

Masa inicial :

%

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICADOS


85

GRAFICA MUESTRA: 4

86










254,90 g.

PARCIAL ACUMULADO

3/8 " 0 0 0 100 100 - 100

N º. 4 5 5 2 98 95 - 100

N º. 8 34,1 39,1 15 85 80 - 100

N º. 16 71,7 110,8 43 57 50 - 85

N º. 30 51,7 162,5 64 36 25 - 60

N º. 50 37,9 200,4 79 21 5 - 30

N º. 100 36,3 236,7 93 7 0 - 10

N º. 200 17,3 254 100 0 0 - 0

BANDEJA 0,9 254,9 100 0

M.F. = 2,96

TAMIZRETENIDO

Masa inicial :

%

RETENIDO

%

PASA

LIMITES

ESPECIFICADOS


87

GRAFICA MUESTRA: 5

88

CAPITULO IV

4. EL CEMENTO (INEN 490)

El cemento es un aglomerante que permite la unión de todos los elementos del

hormigón, reacciona con el agua formando una pasta pegante, por esta razón antes de

hacer el uso del cemento, debe ser sometido a ensayos que garantice su calidad, previo al

uso en las mezclas de morteros y hormigones, con más razón para hormigones de alta

resistencia, con esto se conoce si cumple o no, con las condiciones técnicas dadas en

fabrica, y que se encuentre en estado óptimo para su empleo.

4.1 PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL CEMENTO CAMPEÓN

Las propiedades físicas y mecánicas, complementan a las químicas, del cemento para de

esta manera, conocer las bondades del cemento antes de su uso, para nuestras

necesidades poniendo mayor énfasis en las propiedades físicas y mecánicas del

cemento.30

El cemento ensayado, y que se utilizó para la fabricación de un hormigón de alta

resistencia igual a una f ’cr = 55. 6 MPa, es el cemento CAMPEÓN, una línea nueva de

LAFARGE CEMENTO S.A., siendo la razón por la cual se eligió, siendo un producto

que tiene una edad temprana en el mercado de la construcción, y también para medir su

capacidad al momento de ser utilizado en hormigones de alta resistencia, cabe indicar

que este cemento no es de exclusivo uso dentro de esta área de hormigones, de acuerdo a

su ficha técnica este cemento se caracteriza por ser de moderada resistencia a los

sulfatos Tipo MS (Moderada Resistencia).

_____________________________________

30DISEÑO DE HORMIGONES DE ALTO DESEMPEÑO, ESPE, Facultad de Ingeniería Civil, Andrea

Imbaquingo.

89

4.1.1 DENSIDAD DEL CEMENTO Y MICROSÍLICE 31

Como sabemos al momento de diseñar hormigones, es muy necesario conocer la

densidad real del cemento, por ser un dato que interviene directamente en el diseño.

La densidad real del cemento es una propiedad física, siendo la relación entre la masa y

su volumen.

Para determinar la densidad del cemento, se procede de dos formas mediante el Método

de Le-Chatelier y el Método del Picnómetro, teniendo como reactivo común, la gasolina,

por ser un elemento que no fragua con el cemento. Se debe tomar la muestra tal cual

como llega de fábrica para que no se vea afectado por agentes externos.

Además debido al tipo de hormigón a diseñar es necesaria la utilización de la

microsílice, también realizando los ensayos de densidad para la microsílice, siguiendo el

mismo procedimiento que la del cemento, de esta forma se verifico la densidad expuesta

en la ficha técnica de la microsilice.

Para realizar este ensayo y sus cálculos respectivos nos guiamos en la norma NTE INEN

156 y ASTM C 188.

Teniendo los siguientes resultados:

______________________________

31 NTE INEN 156:2009 y notas Ing. Marco Garzón C.

90





ENSAYO DE DENSIDAD DEL CEMENTO


MATERIAL: CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)

NÚMERO DE MUESTRAS: 3 FECHA: 14/05/2013

Observación: Para el diseño de los hormigones de alta resistencia se utilizó el promedio

de las densidades realizado por este método, por ser datos más confiables y semejantes a

la ficha técnica.

No. 1 No. 2 No.3

cm3

0,60 0,10 0,10

g 325,60 326,70 325,30

cm3

18,00 18,00 19,60

g 377,90 380,40 381,20

g/cm3

3,01 3,00 2,875.- Densidad del cemento

DENSIDAD ABSOLUTA DEL CEMENTO

(PROMEDIO)g/cm3 2,96

MUESTRA

PESO UNITARIO SUELTO

1.- Lectura inicial del frasco + gasolina

2.- Masa inicial del frasco + gasolina

3.- Lectura final del frasco + gasolina + cemento

4.- Masa final del frasco + gasolina + cemento

PROCEDIMIENTO

CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)

UNIDAD

MÉTODO DE LECHATELIER

91





ENSAYO DE DENSIDAD DEL CEMENTO




Observación:

No. 1 No. 2 No. 3

g 152,40 153,20 153,00

g 248,70 255,20 261,00

g 96,30 102,00 108,00

g 589,70 595,30 603,00

g 521,40 521,90 521,20

g/cm3

0,74 0,74 0,74

g 28,00 28,60 26,20

cm3

37,94 38,78 35,58

g 2,54 2,63 3,04

DENSIDAD ABSOLUTA DEL CEMENTO

(PROMEDIO)g/cm3 2,73

5.- Masa del picnómetro + 500 cc de gasolina

6.- Densidad de la gasolina

7.- Masa del cemento en gasolina

8.- Volumen de la gasolina

9.- Determinación de la densidad del cemento


1.- Masa del picnometro vacío

2.- Masa del picnómetro + cemento

3.- Masa del cemento

4.- Masa del picnómetro + cemento + gasolina

MÉTODO DEL PICNOMETRO



92





ENSAYO DE DENSIDAD ABSOLUTA DE LA MICROSÍLICE


MATERIAL: MICROSÍLICE RHEOMAC SF 100 (BASF)


MÉTODO DE LECHATELIER

MICROSÍLICE RHEOMAC SF 100 (BASF)


No. 1 No. 2 No.3


1.- Lectura inicial del frasco + gasolina cm3 0,30 0,60 0,60

2.- Masa inicial del frasco + gasolina g 321,90 322,60 323,20

3.- Lectura final del frasco + gasolina + microsilice cm3 19,40 19,30 19,40

4.- Masa final del frasco + gasolina + microsilice g 362,60 363,60 363,70

5.- Densidad de la microsilice g/cm3 2,13 2,19 2,15

DENSIDAD ABSOLUTA DE LA

MICROSILICE (PROMEDIO) g/cm3 2,16

Observación:

93





ENSAYO DE DENSIDAD ABSOLUTA DE LA MICROSÍLICE


MATERIAL: MICROSÍLICE RHEOMAC SF 100 (BASF)


MÉTODO DEL PICNÓMETRO

MICROSÍLICE RHEOMAC SF 100 (BASF)


No. 1 No. 2 No. 3


1.- Masa del picnometro vacío g 174,50 174,20 174,20

2.- Masa del picnómetro + microsilice g 231,60 236,90 249,30

3.- Masa de la microsilice g 57,10 62,70 75,10

4.- Masa del picnómetro + microsilice + gasolina g 578,10 582,50 591,40

5.- Masa del picnómetro + 500 cc de gasolina g 539,70 540,80 541,90

6.- Densidad de la gasolina g/cm3 0,73 0,73 0,74

7.- Masa de la microsilice en gasolina g 18,70 21,00 25,60

8.- Volumen de la gasolina cm3 25,60 28,64 34,81

9.- Determinación de la densidad de la microsilice g 2,23 2,19 2,16

DENSIDAD ABSOLUTA DE LA

MICROSILICE (PROMEDIO) g/cm3 2,19

Observación: Para el diseño de nuestro hormigón se toma como dato valedero, a la

densidad encontrada por el método del picnómetro, por ser el más cercano a la ficha

técnica del producto.

94

4.1.2 SANIDAD DEL CEMENTO

La sanidad es una propiedad física del cemento, que consiste en verificar que no se

producirán expansiones o contracciones dañinas en el cemento endurecido, ya que éstas

provocarían la destrucción del concreto. La no-sanidad del cemento se atribuye a la

presencia de magnesia o de cal libre en cantidades excesivas. La cal o la magnesia

hidratadas desarrollan con el tiempo fuerzas expansivas que afectan la pasta

endurecida. Como el fenómeno toma tiempo en caso de que las sustancias mencionadas

se encuentren en cantidades excesivas, se realiza normalmente una prueba acelerada,

que consiste en someter barras de pasta de cemento a un curado en autoclave, en

este aparato se mantiene vapor de agua a presión, con lo que se acelera la hidratación

y la generación de productos sólidos.32

La norma aplicable para el ensayo de autoclave es la NTE INEN 200, la cual indica con

mayor detalle la forma de su realización.

De acuerdo a la norma NTE INEN 490:210, Tabla 2. Requisitos físicos, nuestro cemento

de MS (Moderada Resistencia a los Sulfatos), debe cumplir con lo siguiente:

Expansiones en autoclave, % máximo: 0.80

Contracción en autoclave, % máximo: 0.20

______________________________________

32 http://www.elconstructorcivil.com/2011/01/sanidad-del-cemento.html

95

4.1.3 SUPERFICIE ESPECÍFICA

La superficie especifica en el cemento, se comprende a la finura de éste, siendo la

propiedad física que se define como, el área superficial de las partículas contenidas en la

unidad de masa que se mide en cm²/g o m²/Kg.

Teniendo como principio, que cada vez que una partícula de cemento se fracciona,

aumenta la superficie específica, entonces entre más fina sea la partícula de cemento es

mayor su superficie especifica.

De la finura de cemento se puede tener ventajas y desventajas como por ejemplo:

Una ventaja, entre mayor finura, el cemento tiene mayor resistencia.

Una desventaja, a mayor finura, tiene mayor calor de hidratación.

Para determinar la finura del cemento se realiza mediante NTE INEN 957, donde una

muestra de cemento es sometida a un tamizado normalizado mediante lavado a presión

constante, sobre un tamiz de 45 µm (No. 325) calibrado. La finura del cemento se

expresa en porcentaje corregido del material que pasa el tamiz 45 µm.

96





ENSAYO DE SUPERFICIE ESPECÍFICA DEL CEMENTO

NORMA: NTE INEN 957 y ASTM C



Observación:

# Muestra

Masa

inicial

(g)

N° de Tamiz

Presión

aplicado

(kPa)

Masa final

(g)

1 1,0000 325 0,0015

2 1,0000 325 0,0015

3 1,0000 325 0,0015

0,0015


69 ± 2

PROMEDIO

CALCULOS

Factor de corrección de tamiz, C = 31,2 %

Residuo de la muestra ensayada, Rs = 0,0015 g

Residuo corregido, Rc = 0,20 %

Cantidad pasante corregida, F =

Cantidad pasante corregida, F = 99,80 %

Residuo corregido, Rc =)100(* CRs

Rc100

97

4.1.4 MUESTRA PATRÓN33

Es un ensayo que consiste en la utilización de una muestra patrón de superficie

conocida de cemento, empleada primero para la calibración del Permeabilímetro de

Blaine, para luego de su calibración determinar la finura de una nuestra de cemento en

términos de superficie específica, como se expresa en la siguiente ecuación:

√

√

ECUACIÓN 4.1: Superficie Específica

Donde:

S: Superficie especifica de la muestra en ensayo en cm²/g.

Sp: Superficie especifica de la muestra patrón en cm²/g.

Tp: Intervalo de tiempo en segundos, para que baje el menisco del líquido en el

manómetro de la segunda a la tercera marca, durante la calibración de la muestra patrón

en segundos.

T: Intervalo de tiempo en segundos, para que baje el menisco del líquido en el

manómetro de la segunda a la tercera marca, durante el ensayo de la muestra en

segundos.

Aparato Blaine está compuesto por:

Celda de permeabilidad

Disco perforado

Embolo

Papel filtro

Manómetro

__________________________ 33

http://www7.uc.cl/sw_educ/construccion/materiales/html/lab_m/cemento5.html

98

4.1.5 CONSISTENCIA NORMAL34

La consistencia normal se aplica a los cementos hidráulicos empleados en la fabricación

de morteros y hormigones. Su principio se basa en la resistencia que tiene la pasta de

cemento a la penetración de la varilla del aparato Vicat en un tiempo normalizado.

El ensayo consiste en encontrar el porcentaje de agua, para una masa de cemento igual a

650 gramos, que permita la penetración al soltar la aguja Vicat de 10 mm ± 1 mm en un

tiempo de 30 segundos, entonces la pasta está en su consistencia normal.

La forma de mezclado se realiza de acuerdo a la norma NTE INEN 155, también se debe

indicar que la mezcla preparada debe ser colocado de forma rápida en el aparato Vicat,

para la determinación de la consistencia normal.

Es importante encontrar el porcentaje de agua que permita la consistencia normal, por

ser la base para un siguiente ensayo como es el tiempo de fraguado del cemento.

Los procedimientos, equipos, materiales y cálculos necesarios para este ensayo nos

guiamos en la NTE INEN 157 y ASTM C 187.

Teniendo como resultados los siguientes datos.

_______________________________

34 NTE INEN 157, y notas Ing. Marco Garzón C.

99





ENSAYO DE CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO




Observación:

% ml

1 650,00 26,00 169 8

2 650,00 27,00 176 9

3 650,00 28,00 182 10

4 650,00 28,00 182 10

5 650,00 28,5 185,3 11

Materiales

cemento

(g)

agua# Muestra

Penetración

aguja Vicat

(mm)


Tiempo

Penetración

(s)

30

CALCULO DE LA CONSISTENCIA NORMAL

Donde:

C = Consistencia normal

ma = Masa del agua

mc= Masa del cemento

C (%)= 28 %

100*(%)mc

maC

100

4.1.6 RESISTENCIA CUBICA DE LOS MORTEROS DE CEMENTO

Es una propiedad física, que permite conocer la capacidad de soportar, cargas de

compresión de un determinado cemento, siendo necesario la fabricación de muestras en

forma de cubos, de una mezcla compuesta por cemento, arena normalizada (arena de

Ottawa) y agua.

En función de este se puede determinar el cumplimiento con las especificaciones

técnicas, expuestas por los fabricantes de una marca de cemento. El ensayo consiste en

realizar cubos prismáticos de 50 mm, de un amasado de cemento, arena normalizada y

agua, y para posteriormente ser ensayado a una edad determinada normalizada y calcular

su resistencia a la compresión.

Para determinar los días de ensayo de las muestras, se deberá guiar en la norma

correspondiente, siendo para nuestro cemento la NTE INEN 2380, en la que nos indica

que, se ensayara a los 3 y 7dias de edad, permitiendo realizar comparaciones con la ficha

técnica dada, y sacar conclusiones.

Los procedimientos, equipos, materiales y cálculos necesarios para este ensayo nos

guiamos en la NTE INEN 488.


Resistencia a la

Compresión

(MPa)

Tipo

MS

3 días 11

7 días 18

101





ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE MORTEROS DEL CEMENTO




Observación:

Número de especímenes: 6

MATERIAL UNIDAD CANTIDAD

Cemento g 500,0

Arena normalizada g 1375,0

Agua cm3 242,0

MUESTRAEDAD

(dias)

a

(cm)

b

(cm)

ÁREA

(cm2)

ALTURA

(cm)

P

(Kg)

ESFUERZO

(Mpa)

1 3 5,15 5,15 26,52 5,1 3490,00 13,41

2 3 5,10 5,10 26,01 5,1 3940,00 15,44

3 3 5,10 5,10 26,01 5,1 3400,00 13,33

Promedio 14,06

1 7 5,20 5,10 26,52 5,10 4660,00 17,91

2 7 5,10 5,20 26,52 5,00 4530,00 17,41

3 7 5,10 5,10 26,01 5,00 4480,00 17,56

Promedio 17,63


102

4.1.7 TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO 35

El tiempo de fraguado es un parámetro en el que se determina el tiempo en que

reacciona, el cemento con el agua, para producir dos tipos de fraguados principales y un

tercero denominado falso fraguado en casos especiales, teniendo así; fraguado inicial,

fraguado final y falso fraguado; estos parámetros nos permite conocer la calidad del

cemento.

El fraguado inicial, es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial del cemento

con el agua y el instante en el cual la penetración medida o calculada es de 25 mm.

En el campo de trabajo el fraguado inicial es el tiempo que permite al hormigón ser

transportado y ser colocado en obra, considerado el más importante por lo

mencionado anteriormente, además teniendo que cumplir unos rangos establecidos

en la NTE INEN 2380, para cementos tipo MS.

El fraguado final, es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial del cemento con

el agua y el instante en el cual la aguja no deja huella circular completa en la

superficie de la pasta.

Falso fraguado, es cuando la pasta de cemento, sufre un endurecimiento prematuro

que en raras ocasiones se presenta en un tiempo de 2 a 3 minutos, es decir esta fuera

de los rangos normalizados.

Para realizar el ensayo se hizo el uso de la pasta de cemento, del ensayo de consistencia

normal.

Los procedimientos, equipos, materiales y cálculos necesarios, para los ensayos, nos

guiaremos en la NTE INEN 158.


_______________________________ 35

NTE INEN 1588

103





ENSAYO DE TIEMPO DE FRAGUADO MÉTODO DE VICAT DEL CEMENTO




Observación:

Hora de inicio : 09:45 a.m

Hora de finalización: 15:30 p.m.

N°

LECTURA

TIEMPO

(min)

PENETRACIÓN

(mm)

1 95 40,0

2 110 40,0

3 137 40,0

4 174 35,0

5 204 25,0

6 345 0,5


LECTURATIEMPO

(min)

PENETRACIÓN

(mm)

5,00 204 25

Tiempo de Fraguado Inicial

(min)

104





ENSAYO DE TIEMPO DE FRAGUADO MÉTODO DE VICAT DEL CEMENTO




Hora de inicio : 09:03 a.m.

Hora de finalización : 12: 57 p.m.

N°

LECTURA

TIEMPO

(min)

PENETRACIÓN

(mm)

1 40 40

2 100 40

3 110 40

4 120 40

5 130 38

6 140 38

7 150 38

8 160 38

9 170 37

10 180 37

11 190 36

12 200 35

13 210 35

14 220 29

15 225 22


105

Observación:

TFI (min)

E 220

H 225

C 29

D 22

223

DATOS

TIEMPO DE FRAGUADO

NOMENCLATURA

TFI: TIEMPO DE FRAGUADO INICIAL

E: Tiempo en minutos de la ultima penetracion mayor a 25 mm

H: Tiempo en minutos de la primera penetracion menor a 25 mm

C: Lectura de penetracion al tiempo E

D: Lectura de penetracion al tiempo H

106

4.1.8 CONTENIDO DE AIRE

El propósito de este método de ensayo es determinar si el cemento que va a ser ensayado

cumple con los requisitos de las especificaciones aplicables para el tipo de cemento

hidráulico para el cual se hace el ensayo, en cuanto a los requisitos de contenido de aire

incorporado.36

El método de ensayo consiste en preparar un mortero con arena normalizada (Ottawa,

1400 g) y cemento (350 g), utilizando un contenido de agua, que permita una fluidez en

los rangos de 87 ½ % ± 7 ½ , luego de haber conseguido el flujo requerido, el mortero

está listo para el siguiente paso, llenar el recipiente de 400 ml en tres capas con 20

golpes por cada una de las capas, determinar la masa contenida en el recipiente de 400

ml. Calculamos el contenido de aire a partir de los datos obtenidos de acuerdo a la NTE

INEN 195 .

Es importante indicar que el contenido de aire del cemento es índice del contenido de

aire que posiblemente estará presente en los hormigones por ser un elemento importante

en la elaboración de hormigones.

De acuerdo a la NTE INEN 490, que también es aplicable para los cementos de la NTE

INEN 2380, el contenido de aire en morteros de cemento hidráulicos, debe estar en un %

máximo de 12 % con respecto a su volumen.

Los procedimientos, equipos, materiales y cálculos necesarios, para los ensayos, nos

guiaremos en la NTE INEN 158.


______________________________

36 NORMA TECNICA GUATEMALTECA, NTG 41003 h3

107





ENSAYO DE CONTENIDO DE AIRE DEL CEMENTO




Observación

MATERIAL UNIDAD CANTIDAD

Cemento g 350,0

Arena normalizada g 1400,0

Agua ml 323,0

#MEDICIÓN

(cm)

1 20

2 23

3 23

4 21

SUMATORIA 87

FLUJO DEL CEMENTO

PROCEDIMIENTO UNIDAD CANTIDAD

Masa del recipiente g 692,8

Masa del recipiente + contenido g 1516,8

Masa del mortero W g 824,0

Valor del % de agua de mezclado P g 92,29


CALCULO CONTENIDO DE AIRE

Contenido de aire, volumen (%)

Contenido de aire, volumen (%) 4,36 %

)42000(

)7.182(*100

P

PW

108





ABRASIÓN

(%)COLORIMETRÍA

DENSIDAD

Dsss

(g/cmᶾ)

DENSIDAD

APARENTE

SUELTA

(g/cmᶾ)

DENSIDAD

APARENTE

COMPACTA

(g/cmᶾ)

DENSIDAD

APARENTE

MÁXIMA DE

LOS

AGREGADOS

(g/cmᶾ)

DENSIDAD

OPTIMO DE

LOS

AGREGADOS

(g/cmᶾ)

CAPACIDAD

DE

ABSORCIÓN

(%)

CONTENIDO

DE

HUMEDAD

(%)

MODULO

DE

FINURA

TAMAÑO

NOMINAL

1 2,57 1,56 1,64 1,71 1,68 1,50 0,11 2,96

2 2,57 1,53 1,61 1,70 1,67 1,64 0,12 2,86

3 2,69 1,53 1,62 1,71 1,68 1,45 0,10 2,88

------ 2,61 1,54 1,62 1,71 1,68 1,53 0,11 2,90 ------

1 22,39 2,40 1,24 1,38 1,71 1,68 2,65 0,36 6,41 1/2"

2 25,66 2,43 1,24 1,35 1,70 1,67 3,65 0,39 6,42 1/2"

3 ------ 2,25 1,24 1,39 1,71 1,68 3,25 0,45 6,41 1/2"

24,03 ------ 2,36 1,24 1,37 1,71 1,68 3,18 0,40 6,41 1/2"

DÍASRESISTENCIA

(MPa)DÍAS

RESISTENCIA

(MPa)ml %

1 3,01 99,8 204 3 14,06 7 17,63 182 28 4,36

2 3 ------ 223 ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------

3 2,87 ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------

2,96 99,80 214 3 14,06 7 17,63 182,00 28,00 4,36

MICROSÍLICERHEOMAC SF100

(BASF)1 2,19 ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------

2,19 ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------

FIGURA 1

------

------ ------

CONSISTENCIA NORMALRESISTENCIA CUBICA CONTENIDO

DE AIRE

(%)

CAMPEÓN

(LAFARGE)CEMENTO

MARCAMATERIAL

PROMEDIO

DENSIDAD

REAL

(g/cmᶾ)

SUPERFICIE

ESPECÍFICA

(%)

CUADRO DE RESUMEN DE ENSAYOS REALIZADOS

PROMEDIO

PROMEDIO

NÚMERO

DE

ENSAYO

PROMEDIO

PROPIEDADES

NÚMERO

DE

ENSAYO

PROCEDENCIAMATERIAL

TIEMPO DE

FRAGUADO

MÉTODO DE

VICAT (min)

AGREGADO

FINO

AGREGADO

GRUESO

CANTERA DE

GUAYLLABAMBA

CANTERA DE

GUAYLLABAMBA

109

CAPITULO V

5. DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA

El diseño de las mezclas de pruebas, sé realizo en función de las características propias

del agregado, cemento y aditivos, indicando que para los agregados se realizó un previo

tratamiento, el cual consistió en un lavado para la arena y ripio; y los demás elementos

garantizando que se encuentran en óptimo estado.

5.1 ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA ESPECIFICADA DEL HORMIGÓN (f’c)

Para determinar la resistencia especifica (f’c), está en función del criterio del profesional

que está a cargo de un diseño estructural, se analiza en función del tipo de estructura en

la que intervendrá el hormigón.

Se podría definir que la resistencia específica, es la resistencia a compresión del

hormigón con la cual está presente en una estructura, soportando cargas de diferentes

clases, como por ejemplo carga viva (L) y carga muerta (D). Como sabemos la

resistencia especifica es el punto de partida, para los distintos diseños de las estructuras

de hormigón armado, por este motivo es un parámetro de diseño muy importante dentro

del campo de la ingeniería civil. Un claro ejemplo, a citar es la presencia de la

resistencia específica del hormigón en las recomendaciones técnicas en los planos

estructurales de un proyecto.

Pero no es la necesaria para poder soportar las cargas reales que están presentes en una

estructura, de esta forma se llega, a la necesidad de adquirir una resistencia que requiere

de forma general una edificación, a la cual se la denomina resistencia requerida (f’cr).

Entonces el valor de la resistencia específica siempre será de menor valor que la

resistencia requerida (f’cr). Para nuestro caso especial de hormigones de alta resistencia

los valores a tomar como f’c serán valores mayores a 46 MPa.37

__________________________ 37

http://www.inecyc.org.ec/documentos/notas_tecnicas/CONTROL_CALIDAD_HORMIGON_%20II.pdf

110

5.2 ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA REQUERIDA SEGÚN EL ACI 318-08.38

Como se indicó anteriormente la raíz para el análisis de la resistencia requerida (f’cr) es

la resistencia especifica (f’c) del hormigón. Para establecer la resistencia requerida, se

realiza mediante las ecuaciones del ACI 318S-08, indicando como parámetros

principales a la resistencia especifica (f’c) del hormigón y la desviación estándar (Ss).

El cálculo de f’cr, se ve condicionado al número de registro de ensayos que se posea,

indicando lo siguiente:

Cuando se tenga registros de ensayos, menor o igual a 30 especímenes, se aplicara

las ecuaciones que están en función de (f’c) y (Ss), que son usadas en planta de

concreto que tienen registros de ensayos de menos de 12 meses de edad; para lo cual

se aplica la tabla 5.3.2.1 del ACI 318-08:

TABLA 5.1: Fuente ACI 318-08, pág., 72

Y en el caso que no se cumpla la condición anterior, es decir, no tienen los

suficientes registro de ensayos se aplicaran las ecuaciones de la tabla 5.3.2.2 del ACI

318-08:

f 'cr = f 'c + 2,33Ss - 3,5 (5-2)

f 'cr = f 'c + 1,34Ss (5-1)

f 'cr = 0,90f 'c + 2,33Ss (5-2)

Usar el mayor valor obtenido de las

ecuaciones (5-1) y (5-3)

f ' c ≤ 35

f ' c > 35

RESISTENCIA PROMEDIO A LA COMPRESIÓN REQUERIDA

CUANDO HAY DATOS DISPONIBLES PARA ESTABLECER

UNA DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE LA MUESTRA

Resistencia especificada a

la Compresión, Mpa

Resistencia promedio requerida a la

Compresión, Mpa

f 'cr = f 'c + 1,34Ss (5-1)

Usar el mayor valor obtenido de las

ecuaciones (5-1) y (5-2)

111

TABLA 5.2: Fuente ACI 318-08, pág., 72

En nuestro caso se aplicara las ecuaciones de la tabla 5.3.2.2, ya que nosotros no

poseemos anotaciones de ningún tipo de ensayos y estas ecuaciones están en función de

la resistencia especifica (f’c) mayor a los 35 MPa, siendo el único dato disponible y al

no tener ninguna experiencia con el hormigón preparado con los agregados de

Guayllabamba y cemento Campeón Lafarge, estamos obligados al uso de la siguiente

ecuación:

Mediante la ecuación anterior se llega a determinar nuestra resistencia requerida, para el

diseño del hormigón de alta resistencia.

El análisis de la resistencia requerida está en función de los registros de ensayo y

también de forma directa para los dos casos, de la resistencia requerida como se puede

ver en las tablas 5.3.2.1 y 5.3.2.2 respectivamente, por tal razón son parámetros que se

deben tomar en cuenta para el desarrollo del tema.

_________________________

38 INSTITUTO ECUATORIANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO – INECYC, CONTROL DE

CALIDAD EN EL HORMIGÓN, PARTE II

f 'cr = f 'c + 8,3

f 'cr =1,10 f 'c + 5,0f 'c > 35

21≤ f 'c ≤ 35


CUANDO NO HAY DATOS DISPONIBLES PARA ESTABLECER


Resistencia especificada a

la Compresión, Mpa


Compresión, Mpa

f 'cr = f 'c + 7,0f 'c < 21

112

5.3 DISEÑO DE DOSIFICACIÓN PARA MEZCLAS DE PRUEBA EN

FUNCIÓN DE LA RESISTENCIA REQUERIDA (f 'cr)

En este capítulo se hablara del diseño del hormigón, en función de la resistencia

requerida, haciendo el uso del ACI 211.4R 93, ya que al calcular la resistencia nos

presenta datos mayores a 50 MPa, considerados hormigones de alta resistencia.

Para lo cual se debe seguir un número de pasos, considerando los siguientes pasos:

PASO 1: RECOPILACIÓN DE TODOS LOS DATOS NECESARIOS PARA EL

DISEÑO

PASO 2: SELECCIÓN DE LA CONSISTENCIA DE LA MEZCLA

(ASENTAMIENTO).

PASO 3: SELECCIÓN TAMAÑO MÁXIMO AGREGADO GRUESO (RIPIO)

PASO 4: DETERMINAR EL PESO DEL AGREGADO GRUESO (RIPIO)

PASO 5: ESTIMACIÓN MEZCLA DE AGUA Y CONTENIDO DE AIRE

PASO 6: SELECCIÓN RELACION AGUA/MATERIAL CEMENTANTE

PASO 7: CALCULAR LA CANTIDAD DE MATERIAL CEMENTANTE

PASO 8: CALCULAR PROPORCIONES DE LA MEZCLA AL VOLUMEN

PASO 9: CALCULAR PROPORCIONES DE LA MEZCLA AL PESO

PASO 10: DOSIFICACIÓN

PASO 11: PROPORCIONES DE LA MEZCLA CON MICROSILICE

PASO 12: PROPORCIONES Y DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA AL PESO

PASO 13:CANTIDADES PARA MEZCLAS DE PRUEBAS

PASO 14: CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS

113

PASO 1: RECOPILACIÓN DE TODOS LOS DATOS NECESARIOS PARA EL

DISEÑO

En este paso se presentan todos los datos numérico de los materiales como se verá en la

tabla 5.3.1, que corresponde a los ensayos realizados en laboratorio, de los siguientes

elementos; agregado grueso, agregado fino, cemento, microsílice con sus respectivas

propiedades físicas y además el valor de la resistencia especifica con su respectiva

resistencia requerida para el cálculo del diseño.

Resistencia requerida (f’cr), se debe aclarar que la ecuación aplicada para el cálculo de

f’cr, se realizó el recomendado por el ACI 211.4R 93, que se explicara en el capítulo 5.4.

TABLA 5.3; Resumen de datos para el diseño, propiedades físicas de los elementos.

FUENTE: Datos recopilados, ensayos realizados capítulos 4 y 5.

Donde:

Dsss: Densidad del material saturado pero su Superficie está Seca

ap: densidades aparentes

MPa

RESISTENCIA ESPECIFICA (f'c): 46,00

MPa psi MPa psi

RESISTENCIA REQUERIDA (f'cr): 55,6 8064,22 55,65 8071,84

Ec.1 donde f 'c en MPa ACI 318-08

Ec.2 donde f 'c en MPa ACI 211.4R

DATOS: MATERIAL Dsss (g/cmᶾ) δ ap.c. (g/cmᶾ) % de Abs. % de Hum. M.F.

Arena 2,61 1,63 1,53 0,13 2,87

Ripio 2,36 1,37 4,89 0,30 6,41

CEMENTO : 2,96 g / cm 3 MICROSILICE : 2,19 g / cm 3

ADITIVO : 800 ml / saco

% MICROSIL: 20 %

Ec. 1 Ec. 2

114

PASO 2: SELECCIÓN DE LA CONSISTENCIA DE LA MEZCLA

(ASENTAMIENTO).

Para la selección del asentamiento de la mezcla de hormigón, dependerá si se emplea o

no aditivo, para nuestro caso de las muestras patrón se toma en cuenta, un asentamiento

sin aditivo HRWR (aditivo reductor de agua de alto rango) como se indica en la tabla

5.3.2, realizando el uso de la tabla 4.3.1 (ACI 211.4R 93).

TABLA 5.4; Asentamiento para la mezcla

FUENTE: ACI 211.4R 93, tabla 4.3.1

PASO 3: SELECCIÓN TAMAÑO MÁXIMO AGREGADO GRUESO (RIPIO)

La selección del tamaño máximo del agregado grueso estará, sujeta a las características

del proyecto a realizar, como son los espaciamientos entre el acero en las estructuras de

una obra. Para lo cual nos guiaremos en tabla 5.3.3.

TABLA 5.5; Tamaño nominal máximo del ripio

FUENTE: ACI 211.4R 93, tabla 4.3.2, tamaño máximo del agregado grueso.

Unidad

Caida 2 - 4 pulg

Caida 5,08 - 10,16 cm

pulg

Hormigón sin HRWR (aditivo)

2 Caida selecionado

psi MPa pulg cm pul cm

< 9000 < 62,05 3/4" 1,91 a 1" 2,54

> 9000 > 62,05 3/8" 0,95 a 1/2" 1,27

pulg

Resistencia del

hormigón requeridoÁrido grueso sugerido en tamaño máximo

T.N.M seleccionado 1/2"

115

Además de lo mencionado anteriormente, también un parámetro más para la selección

del tamaño nominal del agregado, es la resistencia a la cual se desea llegar, siendo

nuestro caso menor a los 62,05 MPa, entonces tomando el único parámetro en las

condiciones que se presenta en obra.

PASO 4: DETERMINAR EL PESO DEL AGREGADO GRUESO (RIPIO)

Para determinar el peso del agregado grueso, depende del tamaño nominal máximo

elegido anteriormente y de acuerdo a la tabla 4.3.3 (ACI 211.4R 93), se tomara el

volumen fraccional del ripio, luego de éste, se hará el cálculo del peso del agregado

grueso como se indicara a continuación:

TABLA 5.6; ACI 211.4R 93, volumen recomendado del agregado grueso

FUENTE: ACI 211.4R 93

PASO 5: ESTIMACIÓN MEZCLA DE AGUA Y CONTENIDO DE AIRE

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

Contenido de agregado grueso para el T.N.M y usarse con arena de MF de 2,5 a3,2

Volumen fraccional del ripio

T.M.N

0,65 0,68 0,72 0,75

ydᶾ

δ apa.rip = 85,45 lb/ftᶾ

27 ydᶾ a ftᶾ

1568,81 lbs.

FACTOR ARIDO GRUESO 0,68

FACTOR CONVERSIÓN:

116

El porcentaje de vacíos, se calculara en función del agregado fino, de acuerdo a este dato

se deberá determinar si se requiere o no de un ajuste de agua por el contenido de aire, si

se tiene un valor menor a 35% no requiere de un ajuste y si se tiene un valor mayor a

35% es necesario realizar un ajuste, como se indica a continuación:

Luego de haber realizado el ajuste se procederá a determinar la mezcla de agua

necesaria, que se encuentra en función del tamaño máximo del agregado grueso de la

tabla 4.3.4 del ACI 211.4R 93, como se indica a continuación:

TABLA 5.7; ACI 211.4R 93, Estimación de mezcla de agua y aire fresco contenido.

% VACIOS AGREGADO FINO

PORCENTAJE DE VACIOS=

δ apa.arena= 101,66 lb/ftᶾ

62,40 g/cmᶾ a lb/ftᶾ

PORCENTAJE DE VACIOS (V % )= 37,58 %

AJUSTE AGUA

MEZCLA AGUA AJUSTE=

% F. AGUA

0 0

35 8

70 16

MEZCLA AGUA AJUSTADA = 20,64 lb/ydᶾ

FACTOR CONVERSIÓN:

REALIZAR AJUSTE >

35%

FACTOR AGUA (VARIACIÓN)

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

3,0 % 2,5 % 2,0 % 1,5 %

2,5 % 2,0 % 1,5 % 1,0 %

ASENTAMIENTO

pulg

MEZCLA DE AGUA ( lb / yd 3 )

T.M.N. - AGREGADO ; pulg

SIN HWRW

CON HWRW

117

PASO 6: SELECCIÓN RELACIÓN AGUA/MATERIAL CEMENTANTE

Para la selección de la relación agua/ material cementante se encuentra ligado a dos

parámetros como son la resistencia requerida en la tabla 4.3.5 (b) y del tamaño nominal

del ripio; en el caso que no se tenga un valor exacto de la resistencia requerida de la

tabla, se procederá a la interpolación, de esta forma hallando la relación a/(c + p).

TABLA 5.8; ACI 211.4R 93, Relación w/(c + p) de hormigones con HRWR

PASO 7: CALCULAR LA CANTIDAD DE MATERIAL CEMENTANTE

MEZCLA DE AGUA= 295 lb/ydᶾ

TOTAL AGUA = MEZCLA AGUA AJUSTADA + MEZCLA DE AGUA

TOTAL AGUA= 315,64 lb/ydᶾ

RESISTENCIA REQUERIDA f'cr

8071,84 psi

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 - - - -

f cr

psi

w / ( c + p )

T.M.N. - AGREGADO ; pulg

RELACIÓN w/(c + p) = 0,34

118

Para calcular la cantidad de material cementante se utilizará como dato el agua total de

la mezcla y la relación w/(c + p), hallados anteriormente y mediante la ecuación para el

cálculo de la cantidad de agua, se halla el material cementante.

Datos:

TOTAL AGUA = 315,64 lb/ydᶾ

w/(c + p) = 0,34

PASO 8: CALCULAR PROPORCIONES DE LA MEZCLA AL VOLUMEN

Luego de haber determinado las cantidades del cemento, agregado grueso y agua, a

continuación se encontrará la proporción de arena, para lo cual se debe tomar en cuenta

el contenido de aire atrapado, mencionado en la tabla 4.3.4 del ACI 211.4R 93, sin

HRWR.

Cantidades encontradas:

MATERIAL CANTIDAD UNIDAD

CEMENTO 928,35 lb

RIPIO 1568,81 lb

AGUA 315,64 lb

TABLA 5.9; Cantidades de cemento, ripio y agua hallados en los pasos 1 al 7.

Para determinar la arena a la tabla 5.3.4 se debe introducir el contenido de aire atrapado

como se indica a continuación, donde los valores expresados en masa de deberán

dosificar al volumen haciendo el uso de la densidad del material en estado SSS (saturado

MASA CEMENTO =

MASA CEMENTO = 928,35 lb

119

pero su Superficie está Seca), para cual se hace un factor de conversión de g/cmᶾ a lb/ftᶾ

igual a Fc= 62.40.


CEMENTO 5,03 ftᶾ

RIPIO 10,66 ftᶾ

AGUA 5,06 ftᶾ

AIRE 0,68 ftᶾ

VOLUMEN

TOTAL 21,43 ftᶾ

ARENA 5,58 ftᶾ

TABLA 5.10; Cantidades para el cálculo de la arena

Calculo tipo ejemplo cemento = cemento/(Dsss*Fc) = ftᶾ

Cemento = 928.35/(2.96*62.40) = 5.03 ftᶾ

CALCULO DE LA CANTIDAD DE ARENA

Cantidad de arena=

Cantidad de arena= 5.58 ftᶾ

Donde: La cantidad 27 de acuerdo al método de volumen absoluto, considera que la

arena se calculara para producir 27 ftᶾ de hormigón.

PASO 9: CALCULAR PROPORCIONES DE LA MEZCLA AL PESO

Ayudándonos de la tabla 5.3.5 se calcula las proporciones de la mezcla al peso, haciendo

uso de la densidad de los materiales en estado SSS, como se verá a continuación:


CEMENTO 928,61 lb

RIPIO 1569,08 lb

AGUA 315,59 lb

ARENA 907,53 lb

TABLA 5.11; Cantidades de materiales al peso

120

Calculo tipo ejemplo del cemento = cemento*Dsss*Fc = lb

Cemento = 928.35*2.96*62.40 = 928.61 lb

PASO 10: DOSIFICACIÓN

MATERIAL DOSIFICACIÓN

CEMENTO 1,00

RIPIO 1,69

AGUA 0,34

ARENA 0,98

Tomando como base al cemento se realiza el cálculo de la dosificación como se

muestra a continuación:

Calculo tipo ejemplo del ripio = masa ripio/ (masa cemento)

Cemento = 1569.08 / 928.61 = 1.69

PASO 11: PROPORCIONES DE LA MEZCLA CON MICROSILICE

Para saber el porcentaje de microsílice, se hará de acuerdo a las indicaciones de las

fichas técnicas del material, para determinar la cantidad de microsílice se sacara el

porcentaje en masa y restar al total del cemento, y entonces la suma del cemento más

la microsílice se igual al cemento de la tabla 5.3.6.

PASO 12: PROPORCIONES Y DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA AL

VOLUMEN

PORCENTAJE MICROSILICE = 15 %

TOTAL (lb)

928,61

MICROSILICE (lb)CEMENTO (lb)MATERIAL

CEMENTO+MICROSILICE 789,32 139,29

121

En función de la tabla del paso 11, se calculara el cemento y microsílice al volumen de

la misma forma que se realizó en el paso 8, haciendo uso de la densidad del material en

estado SSS. Donde la dosificación sufrirá una variación, debido que la microsílice tiene

una densidad diferente a la del cemento volviendo a realizar el cálculo de la arena, como

se indica a continuación:

Para el cálculo de la arena se procederá de la misma forma del paso 8, luego hecho esta

corrección se procederá a calcular las respectivas dosificaciones.

CANTIDADES MEZCLA AL PESO


CEMENTO 789,32 lb

MICROSILICE 139,29 lb

RIPIO 1569,08 lb

AGUA 315,59 lb

ARENA 864,35 lb

DOSIFICACIÓN MEZCLA

TOTAL (ftᶾ )

5,30


CEMENTO 4,28 ftᶾ

MICROSILICE 1,02 ftᶾ

RIPIO 10,66 ftᶾ

AGUA 5,06 ftᶾ

AIRE 0,68

VOLUMEN

TOTAL21,69

ARENA 5,31 ftᶾ

MATERIAL CEMENTO (ftᶾ ) MICROSILICE (ftᶾ )

CEMENTO+MICROSILICE 4,28 1,02

122


AGUA 0,34

CEMENTO 1,00

ARENA 0,93

RIPIO 1,69

PASO 13:CANTIDADES PARA MEZCLAS DE PRUEBAS

Para determinar las cantidades para las mezclas de prueba se realizara en función de la

dosificación encontrada en el paso 12, y de acuerdo a experiencias obtenidas en el

laboratorio se sabe que para realizar una probeta de 10.2 x 20.0 cm, se requiere de 2 Kg

de ripio y como se trata de nueve probetas se requiere un total de 18 Kg para la muestra,

tomando como base para determinar la dosificación al peso; realizando el cálculo de la

siguiente forma:


AGUA 0,34

CEMENTO 1,00

ARENA 0,93

RIPIO 1,69

TABLA 5.12: Dosificación pasó 12

# DE MUESTRAS = 9

CANTIDAD DE RIPIO = 18 Kg

MATERIAL CANTIDAD (Kg) DOSIFICAC.

AGUA 3,62 0,34

CEMENTO 8,521,00

MICROSILICE 2,13

ARENA 9,92 0,93

RIPIO 18,00 1,69

123

Ejemplo tipo: Agua

Cantidad de agua = (Dosificación Agua * Cantidad ripio)/ Dosificación ripio = Kg

Cantidad de agua = (0.34 * 18)/ 1.69 = 3.62 Kg

Para el cemento, microsílice, arena y ripio se procederá de la misma forma, como indica

el ejemplo tipo.

PASO 14: CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS

Para tener las cantidades reales que se hará uso en una mezcla se deberá realizar la

corrección por humedad de los agregados, provocada por la humedad natural a la que se

encuentra expuesto el material en almacenamiento.

124

Como se puede ver los valores afectados por el contenido de humedad, son la arena y el

ripio.

5.4 CÁLCULOS DE RESISTENCIA REQUERIDA.

Para el cálculo de la resistencia requerida se debe tomar en cuenta las ecuaciones del

ACI 318-08 y ACI 211.4R 98, y en base a sus características, seleccionar la que mejor,

resultados arroje, para nuestro diseño.

Primera ecuación ACI 318-08 igual a:

CORRECCION POR HUMEDAD

ARENA = 9,87 Kg

AGUA = -0,07 Kg

RIPIO = 17,68 Kg

AGUA = -0,32 Kg

0,39 Kg

266 ml

CORRECION =

ADITIVO =

EC. 1: Tabla 5.3.2.2 ACI 318-08

125

Donde f’c en MPa y f’cr igual a MPa

Segunda ecuación ACI 211.4R 98 igual a:

Donde f’c en psi, para lo cual es necesario transformarlo en unidades igual a la ecuación

número uno y además en el capítulo 2 del ACI 211.4R 98, hace mención lo siguiente “la

ecuación (2-3) da como resultado la resistencia requerida mayor que la ecuación de la

tabla 5.3.2.2 del ACI 318-08”, además es recomendable calcular el 0.90 de la resistencia

requerida ya en condiciones de campo ideales alcanza solo el 90% de la fuerza en

comparación a las condiciones de laboratorio.

EC. 2: (2-3) ACI 211.4R 93

EC. 2: (2-3) ACI 211.4R 98

126

Al calcular la resistencia requerida por la ecuación uno y dos respectivamente se tiene

los siguientes resultados:

Como se puede observar la variación en los valores con la Ec.1 y Ec.2, son cifras

despreciables, por lo cual para el diseño se hará uso de la Ec.2 como lo recomienda el

ACI 211.4R 98 y el criterio que recomienda el ACI 318-08, seleccionar entre varias la

que mayores resultados arroje.

5.4.1 MÉTODO DEL VOLUMEN ABSOLUTO (EN CONCORDANCIA CON

COMITÉS ACI 211-4R-98 Y ACI 363-2R-98)

El método del volumen absoluto consiste, en la selección de las proporciones de

agregado grueso, agua y cemento en unidades de masa, siguiendo los procedimientos del

ACI 211.4R 98, quedando como incógnita la cantidad de agregado fino, para lo cual es

necesario que todos los elementos nombrados anteriormente, deban ser expresados en

unidad de volumen, mediante las densidades de cada uno de los elementos, incluyendo

el aire contenido en todo el volumen total de la mezcla, sumamos los volúmenes de

ripio, agua, cemento y aire; siendo la cantidad de arena, la diferencia del volumen total

de la mezcla menos los volúmenes de ripio, agua, cemento y aire.

MPa


MPa psi MPa psi




Ec. 1 Ec. 2

127

5.5 MEZCLAS DE PRUEBA (ALTERNATIVAS DE MEZCLAS)

Luego de haber realizado varias mezclas de prueba, haciendo el uso de los agregados de

Guayllabamba, cemento Campeón (Lafarge), y aditivos, se llegó finalmente a establecer

alternativas que nos permitió, alcanzar la resistencia requerida igual o mayor a 55.65

MPa; se debe indicar que se trabajó con varios aditivos químicos de diferentes casas

comerciales como fueron Ademix, Basf (Glenium 3000N y Rheobuild 1000) y Sika

(Sika Men N-100) y también aditivos minerales (microsílice) de Basf (Rheomac SF100)

y Sika (Sika Fume).

La selección de los aditivos con los cuales se trabajó en estas mezclas, se tomó en

función de los mejores resultados obtenidos con cada uno de ellos, eligiendo los

siguientes, aditivo químico de Sika “Sika Ment N-100” y aditivo mineral de Basf

“Rheomac SF100”.

En las opciones de mezcla, se tiene como factor común, el porcentaje de microsílice,

estableciendo las siguientes opciones:

Primera opción: Cemento con el 15 % de microsílice

Segunda opción: Cemento con el 10% de microsílice

Tercera opción: Cemento con el 13% de microsílice

Para la realización de las tres opciones de mezcla, se hace el uso de los datos obtenidos

en los ensayos de laboratorio, que se presentan en la tabla 5.13.

128

MATERIAL

PROPIEDADES

DENSIDAD

Dsss

(g/cmᶾ)

DENSIDAD

APARENTE

SUELTA

(g/cmᶾ)

DENSIDAD

APARENTE

COMPACTA

(g/cmᶾ)

CAPACIDAD

DE

ABSORCIÓN

(%)

CONTENIDO

DE

HUMEDAD

(%)

AGREGADO

FINO

2,57 1,56 1,64 1,50 0,11

2,57 1,53 1,61 1,64 0,12

2,69 1,53 1,62 1,45 0,10

PROMEDIO 2,61 1,54 1,62 1,53 0,11

AGREGADO

GRUESO

2,40 1,24 1,38 2,65 0,36

2,43 1,24 1,35 3,65 0,39

2,25 1,24 1,39 3,25 0,45

PROMEDIO 2,36 1,24 1,37 3,18 0,40

MATERIAL

DENSIDAD

REAL

(g/cmᶾ)

CEMENTO

3,01

3

2,87

PROMEDIO 2,96

MICROSÍLICE 2,19

PROMEDIO 2,19

TABLA 5.13; Datos necesarios de los ensayos de laboratorio, para las mezclas.

PRIMERA OPCIÓN: CEMENTO CON EL 15 % DE MICROSÍLICE

Para familiarizarnos a los cálculos que estamos acostumbrados, se realizará para un

metro cubico de hormigón, en esta primera opción de mezcla se explicara paso a paso:

129

Datos:

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

MATERIAL Dsss δ ap.c. % de Abs. % de Hum.

UNIDAD gr. / cm3 gr. / cm

3 % %

ARENA 2,61 1,63 1,53 0,13

RIPIO 2,36 1,37 3,89 0,30

CEMENTO 2,96 ADITIVOS

MICROSILICE 2,19 % MICROSÍLICE 15

% ADITIVO 3

RESISTENCIA DEL HORMIGÓN A DISEÑAR

Selección del asentamiento

Hormigón sin HRWR (aditivo) Unidad

Caída 5,08 - 10,16 cm

Asentamiento seleccionado 5,08 cm

MPa


MPa psi MPa psi




Ec. 1 Ec. 2

130

Selección del tamaño nominal máximo del ripio

Volumen recomendado del ripio

Contenido de agregado grueso para el T.N.M y usarse con arena de MF de 2,5 a3,2

T.M.N (mm) 9,53 12,70 19,05 25,40

Volumen fraccional del ripio 0,65 0,68 0,72 0,75

FACTOR ARIDO GRUESO 0,68 mᶾ

δ apa.rip = 1.37 g/cmᶾ

FACTOR CONVERSIÓN: 1000 g/cmᶾ a Kg/mᶾ

Contenido de aire y determinación del agua de mezcla

(

)

psi MPa mm mm

< 9000 < 62,05 19,05 a 25,4

> 9000 > 62,05 9,53 a 12,7

mm

Resistencia del hormigón

requerido

Árido grueso sugerido en

tamaño máximo

T.N.M seleccionado 12,70

131

(

)

El contenido de aire es mayor a 35%, se realizará el ajuste (%V>35; ajuste de agua).

ASENTAMIENTO

cm

MEZCLA DE AGUA ( Kg / m3 )

T.M.N. - AGREGADO ; mm

9,53 12,70 19,05 25,40

2,54 a 5,08 184,30 175,38 169,44 166,47

5,08 a 7,62 190,25 184,30 175,38 172,41

7,62 a 10,16 196,19 190,25 181,33 178,36

SIN HWRW 3,0 % 2,5 % 2,0 % 1,5 %

CON HWRW 2,5 % 2,0 % 1,5 % 1,0 %

MEZCLA DE AGUA= 175,384 Kg /m3

TOTAL AGUA = MEZCLA AGUA AJUSTADA + MEZCLA DE AGUA

TOTAL AGUA= 187,66 Kg /m3

Selección de la relación w/ (c + p)

g/cmᶾ

% F. AGUA (Kg/mᶾ)

0 0

35 4,76

70 9,51

FACTOR AGUA (VARIACIÓN)

132

Cantidad de cemento para la mezcla

Cantidades de los materiales para un mᶾ de hormigón

Tabla 5.5.2; Base para el diseño de las opciones de mezclas

RESISTENCIA REQUERIDA f'cr

55,65 MPa

9,53 12,70 19,05 25,40

48,26 28 días 0,42 0,41 0,40 0,39

55,16 28 días 0,35 0,34 0,33 0,33

62,05 28 días 0,30 0,29 0,29 0,28

68,95 28 días 0,26 0,26 0,25 0,25

75,84 28 días - - - -

82,74 28 días - - - -

RELACIÓN w/(c + p) = 0,34

f cr

MPa

w / ( c + p )

T.M.N. - AGREGADO ; mm

MATERIAL CANTIDADES UNIDAD

CEMENTO 551,94 Kg

RIPIO 931,6 Kg

AGUA 187,66 Kg

MATERIALES ENCONTRADOS

133

La cantidad de arena es igual a: 1 mᶾ - VOLUMEN TOTAL = 1 - 0.79= 0.21 mᶾ

DOSIFICACIÓN AL PESO


CEMENTO 551,94 Kg

RIPIO 931,60 Kg

AGUA 187,66 Kg

ARENA 537,994 Kg

Cantidades de material con microsílice al 15%, para un mᶾ de hormigón y

dosificaciones.

CANTIDADES AL PESO

MATERIAL CEMENTANTE CEMENTO

(Kg)

MICROSILICE

(Kg) TOTAL

(Kg)

CEMENTO + MICROSILICE 469,15 82,79 551,94

CANTIDADES AL VOLUMEN


(mᶾ) MICROSILICE

(mᶾ)

TOTAL

(mᶾ)



CEMENTO 0,19 mᶾ

RIPIO 0,39 mᶾ

AGUA 0,19 mᶾ

AIRE 0,025 mᶾ

VOLUMEN

TOTAL0,79 mᶾ

ARENA 0,21 mᶾ

DOSIFICACIÓN AL VOMULEN

134



CEMENTO 0,16 mᶾ

MICROSILICE 0,04 mᶾ

RIPIO 0,39 mᶾ

AGUA 0,19 mᶾ

AIRE 0,025 mᶾ VOLUMEN

TOTAL 0,804 mᶾ

ARENA 0,196 mᶾ

DOSIFICACIÓN AL PESO DOSIFICACIÓN


CEMENTO 469,15 Kg 1

MICROSILICE 82,79 Kg

AGUA 187,66 Kg 0,34

RIPIO 931,60 Kg 1,69

ARENA 512,33 Kg 0,93

Tabla 5.14; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 1

SEGUNDA OPCIÓN: CEMENTO CON EL 10 % DE MICROSÍLICE

Para determinar la segunda opción se tomara la tabla 5.15, base para las tres opciones de

mezclas.

TABLA 5.15; Base para el diseño de las opciones de mezclas de pruebas


CEMENTO 551,94 Kg

RIPIO 931,6 Kg

AGUA 187,66 Kg


135

Cantidades de material con microsílice al 10%, para un mᶾ de hormigón y

dosificaciones.

CANTIDADES AL PESO


(Kg)

MICROSILICE

(Kg) TOTAL

(Kg)




(mᶾ) MICROSILICE

(m ᶾ) TOTAL

(mᶾ)




CEMENTO 0,168 mᶾ


RIPIO 0,39 mᶾ

AGUA 0,19 mᶾ


TOTAL 0,800 mᶾ

ARENA 0,200 mᶾ



AGUA 187,66 Kg 0,34

CEMENTO 496,75 Kg 1

MICROSÍLICE 55,19 Kg

ARENA 520,88 Kg 0,94

RIPIO 931,60 Kg 1,69

TABLA 5.16; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 2

136

TERCERA OPCIÓN: CEMENTO CON EL 13 % DE MICROSÍLICE

Para determinar la tercera opción se tomara la tabla 5.5.2, base para las tres opciones de

mezclas.

TABLA 5.17; Base para el diseño de las opciones de mezclas de pruebas

CANTIDADES AL PESO


(Kg)

MICROSILICE

(Kg) TOTAL

(Kg)




(mᶾ) MICROSILICE

(m ᶾ) TOTAL

(mᶾ)




CEMENTO 0,162 mᶾ


RIPIO 0,39 mᶾ

AGUA 0,19 mᶾ


TOTAL 0,802 mᶾ

ARENA 0,198 mᶾ


CEMENTO 551,94 Kg

RIPIO 931,6 Kg

AGUA 187,66 Kg


137



AGUA 187,66 Kg 0,34

CEMENTO 480,19 Kg 1


ARENA 515,75 Kg 0,93

RIPIO 931,6 Kg 1,69


CUADRO DE RESUMEN DE LAS OPCIONES DE MEZCLAS DE PRUEBA

%

MICROSILICE

OPCION 1

15%

OPCION 2

10%

OPCION 3

13% UNIDAD DOSIFICACIÓN

MATERIAL CANTIDAD CANTIDAD CANTIDAD

CEMENTO 469,15 496,75 480,19 Kg 1

MICROSILICE 82,79 55,19 71,75 Kg

AGUA 187,66 187,66 187,66 Kg 0,34

RIPIO 931,60 931,60 931,60 Kg 1,69

ARENA 512,33 520,88 515,75 Kg 0,93

TABLA 5.19; RESUMEN DE OPCIONES DE MEZCLA DE PRUEBAS

Las cantidades halladas de cemento, microsílice, agua, ripio y arena, son para un

volumen de hormigón, igual a un metro cubico (1 mᶾ).

138

5.6 PROBETAS DE 10 X 20 CMS

Las probetas de 10x20 cm, son las recomendadas para los ensayos de resistencia a la

compresión simple de hormigones de alta resistencia, como lo menciona el ACI 211.4R

93 capítulo 3 y ACI 363.2R 98 capitulo 4, por las siguientes consideraciones:

Es compatible con la capacidad de carga de la máquina de ensayo.

No excede en la capacidad de la máquina de prueba disponible, al momento de

aplicar la carga.

El tamaño de la probeta de 10x20 cm, también se encuentra sujeto al tamaño máximo de

los agregados, como señala el capítulo 5 del ASTM C172 04. Por esta razón, son

compatibles para los hormigones de alta resistencia debido al tamaño de los agregados

que se emplea para su fabricación.

Se recomienda, cuando se hace el uso de este tamaño de cilindros, se debe tomar como

mínimo 3 muestras por edad de la misma muestra de concreto, como lo indica el ACI

318 – 08, capítulo 5.6.2.4.

De acuerdo a la dimensión de cilindro seleccionado, se debe hacer el uso de los equipos

adecuados para la toma de muestras:

REQUISITOS PARA EL MOLDEO POR APISONADO

TIPO Y TAMAÑO DE LA PROBETA

N° DE CAPAS N° DE GOLPES

POR CAPA

CILINDRO 2 25

DIÁMETRO 100 mm

TABLA 5.20; Requisitos para el moldeo por apisonado

FUENTE: ASTM C 31 -03, Llenado de probetas

139

DIMENSIONES DE LA VARILLA

DIÁMETRO DEL CILINDRO

(mm)

DIÁMETRO

DEL PISÓN

(mm)

LONGITUD

DEL PISÓN

(mm)

< 150 10 300

TABLA 5.21; Aparato para apisonado

FUENTE: ASTM C 31 -03, Llenado de probetas

FIGURA 5.1; Probeta cilíndrica de 10x20 cm

5.7 PREPARACIÓN DE 9 PROBETAS POR ALTERNATIVA CON 3

DOSIFICACIONES

Para la preparación de las mezclas de pruebas con las tres alternativas propuestas, se

hará en función de los diseños establecidos en el capítulo 5.5, de estás se extraer las

cantidades, para las nueve probetas, a fabricar.

140

Para establecer las cantidades, se tendrá como valor conocido la cantidad de agregado

grueso (ripio), para el volumen de una probeta de 10x20 cm (1.57 cmᶾ). Este parámetro,

viene de las diversas experiencias obtenidas en laboratorio.

PRIMERA OPCIÓN: CEMENTO CON EL 15 % DE MICROSÍLICE

En la primera opción se realizará todos los cálculos tipo, que se aplicaran también a la

opción dos y uno, salve cuando se requiere una explicación adicional, que se presente

para las siguientes opciones uno y dos, respectivamente.

DOSIFICACIÓN AL PESO; 1 mᶾ DE HORMIGÓN DOSIFICACIÓN


AGUA 187,66 Kg 0,34

CEMENTO 469,15 Kg 1


ARENA 512,33 Kg 0,93

RIPIO 931,6 Kg 1,69


En función de la tabla 5.5.3, se encuentra las cantidades para nueve probetas.

# CILIND. DE PRUEB. : 9 #

RIPIO IMPUESTO : 18,00 Kg

141

MATERIAL M. DE PRUEBA DOSIFICACIÓN

AGUA 3,62 0,34

CEMENTO 9,05 1,00

MICROSILICE 1,60

ARENA 9,91 0,93

RIPIO 18,00 1,69

CALCULO TIPO:

85% DE CEMENTO = 10.65*0.85 = 9.05 Kg

15% DE MICROSILICE = 10.65*0.15 = 1.60 Kg

Para las opciones 1 y 2, se procederá de la misma forma, en la determinación de las

cantidades de material para las 9 probetas, de acuerdo al cálculo tipo.

142

Luego de haber obtenido las cantidades de material, para nueve probetas, el

siguiente paso es la corrección por humedad de los agregados:

Datos:

MATERIAL % de Absor. % de Hum.

UNIDAD % %

ARENA 1,53 0,13

RIPIO 4,89 0,30

(

)

(

)

ARENA = 9,77 Kg

(

)

(

)

AGUA = -0,14 Kg

(

)

143

(

)

RIPIO = 17,21 Kg

(

)

(

)

AGUA = -0,79 Kg

AGUA DE CORRECCIÓN = AGUA (ARENA) + AGUA (RIPIO)

CORRECION = 0,93 Kg

Cantidades de materiales y aditivo SIKAMENT N-100; ya realizado la

corrección por humedad.

MEZCLA CORREGIDA OPCIÓN 1

MATERIAL CANTIDAD UNIDAD DOSIFICACIÓN

AGUA 3,62 Kg 0,34

CEMENTO 9,05 Kg 1,00

MICROSILICE 1,60 Kg

ARENA 9,77 Kg 0,92

RIPIO 17,21 Kg 1,62

144

Cantidad de aditivo para la mezcla: Para saber la cantidad de aditivo, nos basaremos

en las indicaciones de la ficha técnica del aditivo.

ADITIVO : 870 ml / saco*

* Los 870 ml para una cantidad de 50 Kg, (saco de cemento)

ADITIVOMEZCLA-PRUEBA = 185 ml

Para el uso del aditivo, se descontara de la cantidad de agua de corrección igual 0.93 Kg

(930 ml) y queda como agua de corrección (930-185=750 ml), como se explica en la

tabla 5.5.7, a continuación:

TOTAL AGUA MEZCLADO; 9 PROBETAS

AGUA

DISEÑO AGUA

CORRECCIÓN ADITIVO TOTAL

(Kg)

3,62 0,93

3,62 0,75 0,185 4,56

4,37 0,185 4,56

AGUA A MEDIR ADITIVO A MEDIR

TABLA 5.23; Cantidad de agua y aditivo para mezcla de prueba, Opción 1

145

MEZCLA DE PRUEBA OPCIÓN 1

CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), MICROSILICE RHEOMAC SF100,

ADITIVO SIKA MEN N100 Y AGREGADOS DE GUAYLLABAMBA

f `c = 46 MPa f 'cr = 55,65 MPa

% MICROSILICE = 15

9

ADITIVO: 185 ml

ADITIVO: 2,15 %

# DE MEUSTRAS:

ARENA : 9,77 - 9,77

RIPIO : 17,21 - 17,21

CEMENTO : 9,05 - 9,05

MICROSILICE : 1,60 - 1,60

UNIDAD : Kg MEZCLA AGUA DE CORRECCIÓN TOTAL

AGUA : 3,62 0,75 4,37

146

SEGUNDA OPCIÓN: CEMENTO CON EL 10 % DE MICROSÍLICE



AGUA 187,66 Kg 0,34

CEMENTO 496,75 Kg 1


ARENA 520,88 Kg 0,94

RIPIO 931,60 Kg 1,69


Para encontrar la dosificación con el 10% de microsílice, se realizará una variación, a las

cantidades de cemento y microsílice de la tabla 5.5.4, que consiste en lo siguiente:

El porcentaje de microsílice hallada no se descontara de la masa total de cemento,

manteniéndola constante.

Entonces el material cementante, será igual al 100% de cemento más el 10% de

microsílice.

Las cantidades de material para un metro cubico de hormigón se tiene a continuación,

tabla 5.25.


MATERIAL CANTIDADES 10%

MATERIAL

CANTIDAD

TOTAL UNIDAD

AGUA 187,66 187,66 Kg 0,31

CEMENTO 496,75 55,19 551,94 Kg 1,00

MICROSÍLICE 55,19 55,19 Kg

ARENA 520,88 520,88 Kg 0,94

RIPIO 931,60 931,6 Kg 1,69

TABLA 5.25; Cantidades de Hormigón opción 2, 10% microsílice

147

En función de la tabla 5.5.8 (Cantidad Total), se encuentra las cantidades para

nueve probetas.




AGUA 3,62 0,31

CEMENTO 10,65 1,00

MICROSILICE 1,07

ARENA 9,91 0,93

RIPIO 18,00 1,69



Datos:


UNIDAD % %

ARENA 1,53 0,13

RIPIO 3,89 0,30

(

)

(

)

ARENA = 9,77 Kg

148

(

)

(

)

AGUA = -0,14 Kg

(

)

(

)

RIPIO = 17,38 Kg

(

)

(

)

AGUA = -0,62 Kg


149

CORRECION = 0,76 Kg




MATERIAL CANTIDAD UNIDAD DOSIFICAC.

AGUA 3,62 Kg 0,31


MICROSILICE 1,07 Kg

ARENA 9,77 Kg 0,83

RIPIO 17,38 Kg 1,48

Cantidad de aditivo para la mezcla: Para saber la cantidad de aditivo, se debe basar





150





AGUA

DISEÑO AGUA


(Kg)

3,62 0,76

3,62 0,56 0,20 4,38

4,18 0,20 4,38


Tabla 5.26; Cantidad de agua y aditivo para mezcla de prueba, Opción 2

151




f `c = 46 MPa f 'cr = 55,65 MPa

% MICROSILICE = 10

9

ADITIVO: 198 ml

ADITIVO: 2,3 %

# DE MEUSTRAS:

ARENA : 9,77 - 9,77

RIPIO : 17,38 - 17,38

CEMENTO : 10,65 - 10,65



AGUA : 3,62 0,56 4,18

152

TERCERA OPCIÓN: CEMENTO CON EL 13 % DE MICROSÍLICE



AGUA 187,66 Kg 0,34

CEMENTO 480,19 Kg 1


ARENA 515,75 Kg 0,93

RIPIO 931,6 Kg 1,69


Para encontrar la dosificación con el 13% de microsílice, se realizara una variación, a las

cantidades de cemento y microsílice de la tabla 5.5.5, que consiste en lo siguiente:

Las cantidades de material para un metro cubico de hormigón se tiene a continuación,

tabla 5.5.10.

153



MATERIAL

CANTIDAD

TOTAL UNIDAD

AGUA 187,66 24,40 212,06 Kg 0,34

CEMENTO 480,19 71,75 542,61 Kg 1,00

MICROSÍLICE 71,75 9,33 81,08 Kg

ARENA 520,88 520,88 Kg 0,94

RIPIO 931,60 931,60 Kg 1,69

TABLA 5.28; Cantidades de Hormigón opción 3, 13% microsílice

En función de la tabla 5.5.10 (Cantidad Total), se encuentra las cantidades,

para nueve probetas.




AGUA 4,09 0,34

CEMENTO 10,47 1,00

MICROSILICE 1,56

ARENA 9,91 0,93

RIPIO 18,00 1,69



154

Datos:


UNIDAD % %

ARENA 1,53 0,13

RIPIO 3,89 0,30

(

)

(

)

ARENA = 9,77 Kg

(

)

(

)

AGUA = -0,14 Kg

(

)

(

)

155

RIPIO = 17,38 Kg

(

)

(

)

AGUA = -0,62 Kg


CORRECION = 0,76 Kg





AGUA 4,09 Kg 0,34


MICROSILICE 1,56 Kg

ARENA 9,77 Kg 0,81

RIPIO 17,38 Kg 1,44

156










AGUA

DISEÑO AGUA


(Kg)

4,09 0,76

4,09 0,63 0,13 4,85

4,72 0,13 4,85


TABLA 5.29; Cantidad de agua y aditivo para mezcla de prueba, Opción 3

157




5.7.1 ORDEN DE MEZCLADO DE LOS MATERIALES DE HORMIGÓN

El orden de mezclado, no siempre será, de la misma forma que estamos acostumbrados,

debido que dependerá de dos cosas importantes; de acuerdo a nuestra experiencia

obtenida en esta investigación, depende de lo siguiente:

Equipo a utilizar para la mezcla

Materiales del hormigón

f `c = 46 MPa f 'cr = 55,65 MPa

% MICROSILICE = 13

9

ADITIVO: 130 ml

ADITIVO: 1,50 %

# DE MEUSTRAS:

ARENA : 9,77 - 9,77

RIPIO : 17,38 - 17,38

CEMENTO : 10,47 - 10,47



AGUA : 4,09 0,63 4,72

158

EQUIPO A UTILIZAR PARA LA MEZCLA

De acuerdo al equipo que se va a utilizar, también varía la forma del orden de mezclado,

en vista que no todos los equipos tienen una misma característica, lo cual afecta la

eficiencia, en el mezclado del hormigón.

Un ejemplo claro, a nivel de laboratorio, es al comparar una planetaria y una concretara

de ¼ de saco.

Estos dos elementos son diferentes en su geometría, eje de giro, manipulación del

equipo, entre otras características. Como se ve en las figuras.

FIGURA 5.2; Planetaria FIGURA 5.3; Concretará ¼ de saco

El equipo utilizado para las mezclas de prueba y definitivas, fue la concretera de ¼ de

saco.

MATERIALES DEL HORMIGÓN

Al hacer el uso de un aditivo mineral como es la microsílice en nuestro caso, hace que el

orden de colocación de los materiales sea diferente, a lo que normalmente se realiza.

Nuestro hormigón está compuesto de los siguientes materiales: agua, cemento,

microsílice y agregados.

El orden de colocación fue el siguiente, en el equipo de mezclado (concretera de ¼ de

saco):

159

1. Toda la masa de microsílice.

2. Toda la masa de la arena

3. Toda la masa de ripio

4. El 75% del agua y aditivo

5. Dejamos por un minuto que se mezcle

6. Toda la masa de cemento

7. El 25% de agua restante de agua y aditivo

El tiempo empleado para la mezcla a partir de paso número 7, aproximadamente es de 3

minutos.

Al respetar este orden, se obtuvo una mezcla homogénea de todos los materiales, por

ende, se obtuvo un hormigón, trabajable y con una cohesión aceptable.

5.7.2 CURADO DE LAS PROBETAS

Como lo estipulan las diversas normas e información, el curado inicial, es muy

importante para las muestras de ensayo a la compresión durante las 48 horas primeras, y

en especial para los hormigones de alta resistencia que posee humo de sílice

160

(microsílice), ya este genera grandes temperatura de hidratación, por lo cual es necesario

un curado que sea de forma rápida y adecuada.39

De acuerdo a la norma ASTM C 31, el curado inicial para muestras de hormigón mayor

o igual que 40 MPa, se recomienda temperatura iniciales de curado, que debe

encontrarse entre (20 y 26 °C), de esta forma permite ganar con facilidad la resistencia

para la cual está un hormigón considerado a los 28 días.

De igual forma, presenta las diversas opciones de curado, como se escribe a

continuación:

(1) Las probetas con tapas plásticas pueden ser sumergidas inmediatamente en agua

saturada con hidróxido de calcio;

(2) Almacenarse en estructuras o cajas de madera adecuadas;

(3) Colocarse en pozos de arena húmeda;

(4) Cubrirse con tapas plásticas removibles;

(5) Colocarse dentro de bolsas de polietileno o

(6) Cubrirse con láminas de plástico o placas no absorbentes, si se toman las

precauciones para evitar el secado y se emplean arpilleras húmedas, la arpillera no debe

estar en contacto con las superficies de hormigón.

La inmersión en agua saturada con hidróxido de calcio puede ser el método más fácil

para mantener la temperatura adecuada de almacenamiento. Cuando las probetas deben

ser sumergidas en agua saturada con hidróxido de calcio, no deben emplearse moldes de

cartón u otros moldes que puedan expandirse al ser sumergidos en agua. Los resultados

de los ensayos de resistencia a temprana edad pueden ser menores si se almacenan a (16

ºC) y mayores si se almacenan a (27 ºC). Por otra parte, a edades mayores, los

resultados pueden ser menores para temperaturas más altas de almacenamiento inicial.40

______________________________

39 ACI 363-2R-98, Capitulo 4.5.4; Campo de manipulación y curado

40 ASTM C 31, Capitulo 10; Curado

*ARPILLERA.- TEJIDO FUERTE Y BASTO DE YUTE

161

CURADO DE PROBETAS DE MEZCLAS DE PRUEBA Y DEFINITIVAS

Para realizar el curado de nuestras probetas, se tomó la opción uno, que considera el

ASTM C 31, haciendo el uso del hidróxido de calcio (cal pura).

La cal pura al ser sumergida en el agua, esta tiene una propiedad física llamada apagado,

en este proceso físico genera un desprendimiento de calor denominado exotérmica,

generando una temperatura al agua, a la vez la cal evita que el calcio que poseen las

probetas sean extraídas por el agua, al estar sumergidas totalmente, sin importan el

tiempo; para nuestro caso hasta los 28 y 56 días.

Curado: Luego de haber concluido el mezclado y tomas de muestras. Figura 5.4.

FIGURA 5.4; Toma de muestra, probeta 10x20 cm

1. Se dejó fraguar como mínimo 2 horas, para luego sumergirlo en el agua, con el

3% de cal, las muestras son sumergidos con los moldes metálicos.

2. Al día siguiente se desencofro y luego vuelven a estar sumergido con cal (3%),

dentro de la cámara de curado.

FIGURA 5.5; Muestras sumergidas

162

5.8 DISEÑO Y APLICACIÓN DEL SISTEMA DE CAPPING COMO

CABECEADO EN LAS PROBETAS

El diseño y aplicación del sistema de capping, consiste en nivelar la superficie de una

muestra, que va a hacer ensayada a compresión, por ejemplo bloques de mampostería,

ladrillos, cubos y cilindros de hormigón, como los casos más comunes; con el objetivo

de proporcionar una transmisión uniforme de la fuerza, aplicada por una máquina de

ensayo.41

De acuerdo al ACI 211.4R 98 y ACI 363.2R 98, exponen que para los hormigones de

alta resistencia, el espesor del recubrimiento, en el cabeceado de las probetas cilíndricas,

deben ser tan delgado como sea posible, en el rango 1/16 de pulgada (2 mm) a 1/8 de

pulgada (3 mm).

DISEÑO DEL CAPPING

Para determinar el tipo de capping a diseñar y su dosificación, se consideró los

materiales disponibles en el lugar de ensayo de los especímenes, para nuestro caso,

tenemos un mortero formado por arena molida de piedra pómez y azufre, realizándose el

capping con las siguientes proporciones:

DOSIFICACIÓN DEL

MORTERO DE AZUFRE


AZUFRE 3 PIEDRA

PÓMEZ 1

TABLA 5.25; Proporciones, mortero de azufre

FUENTE: Laboratorio de Ensayo de Materiales, UCE.

_________________________

41 Validación de refrentado con pasta de cemento en el ensayo de compresión de bloques de hormigones,

Tesis Universidad Particular de Loja, Hualpa Jimmy.

163

Antes de hacer su uso, en las muestras de hormigón, se debe realizar la comprobación o

validación del mortero de azufre, para considerar si es o no aceptable éste.

Este ensayo se realizó mediante la fabricación de moldes cúbicos de mortero de azufre,

de la NTE INEN 488, y para luego ser sometido a cargas de compresión.

FIGURA 5.6; Fabricación cubos de azufre

Antes de ser llevado a la máquina de ensayo, su superficie debe ser pulida, permitiendo

nivelar el área que entrará en contacto con la carga, como se muestra en la figura 5.7.

164

FIGURA 5.7; Pulida cubos de azufre

FIGURA 5.8; Ensayo y falla morteros de azufre.

De acuerdo a los datos obtenidos, se establecerá la validez o no, del diseño, con lo que

se establecerá modificaciones de la dosificación del mortero en sus elementos, hasta

alcanzar la condición, que su resistencia a la compresión de los cubos sea mayor o igual

a los 120%, de la resistencia del hormigón a hacer ensayado con el mortero de azufre.

Los ensayos a la compresión de los cubos de capping, se anexaran.

APLICACIÓN DEL CAPPING

La aplicación del capping, se debe hacer de forma meticulosa, mediante un molde

metálico; realizando lo siguiente:

165

Extraer de la cámara de curado, las muestras a ser ensayadas.

Secarlos a temperatura ambiente, en un tiempo mínimo de 2 horas.

Llevarlos al cuarto de capping, cubrir la superficie inferior y superior con aceite

quemado.

Y realizar los pasos que se ve en la figura 5.9.

FIGURA 5.9; Colocación de capping

5.9 ENSAYOS A LA COMPRESIÓN DE PROBETAS A EDADES DE 3, 7, Y 28

DÍAS

Antes de ser llevado a la máquina de compresión, las muestras cilíndricas se las

sometieron a una previa preparación:

1. Retirar las muestras que se encuentran sumergido, de la cámara de curado.

2. Dejarlos reposar a temperatura ambiente, permitiendo el secado de las muestras

cilíndricas.

3. Toma de datos (peso y dimensiones) de los cilindros.

4. Una vez secadas las muestras, colocamos el capping, para ser ensayados en la

maquina universal.

166

FIGURA 5.10; Preparación de Probetas, antes de ser ensayadas

En la presentación de resultados se indica HORA DE MEZCLADO, se entiende desde el

momento que se tiene preparado todos los materiales hasta el instante que el hormigón

es puesto en los moldes metálicos y nivelado.

A continuación se presentan los resultados obtenidos.

167





ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 1

OPCIÓN 1: CEMENTO CON EL 15% DE MICROSÍLICE

# DE MUESTRAS TOTAL: 9 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3

EDAD Y FECHA, ENSYADO: 3 DÍAS; QUITO, 18 DE OCTUBRE DEL 2013

f `c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,72

10,47

1,56 INICIAL FINAL

9,77

17,38

ADITIVO: 130 ml

ADITIVO: 1,50 %FECHA DE MEZCLADO: QUITO, 15 DE OCTUBRE 2013

ASENTAMIENTO

(cm)

HORA

CURADO

INICIAL

TEMPERATURA

°C

INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA

21 8:30

HORA DE MEZCLADO

(a.m)

9:10 5,50 12:10RIPIO :

DOSIFICACIÓN

0,34

1

1

0,92

1,62

CEMENTO :

MICROSILICE :

ARENA :

UNIDAD : Kg

AGUA :

Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO

10,30 20,2

10,40 20,2

10,30 20,2

10,20 20,0

10,20 20,010,30 20,1

10,20 20,1

10,20 20,110,30 20,1

CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,

AGREGADO GUAYLLABAMBA

24543,80

23762,30

23556,00

10,30

10,20

10,20

ALTURA

(cm)

20,20

20,00

20,10

3870,00

3725,00

3734,00

1 83,32 30,03

29,64

3 81,71 29,39

2 81,71

RESISTENCIA

(MPa)MUESTRA

AREA

(cm²)

PESO DEL

HORMIGÓN

SECO

(gr)

CARGA

(Kg)

DIAMETRO

(cm)

168









f `c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,72

10,47

1,56 INICIAL FINAL

9,77

17,38

ADITIVO: 130 ml


ASENTAMIENTO

(cm)

HORA

CURADO

INICIAL

TEMPERATURA

°C


21 8:30

HORA DE MEZCLADO

(a.m)

9:10 5,50 12:10RIPIO :

DOSIFICACIÓN

0,34

1

1

0,92

1,62

CEMENTO :

MICROSILICE :

ARENA :

UNIDAD : Kg

AGUA :


10,20 20,10

10,30 20,00

10,30 20,00

10,30 20,10

10,50 20,2010,40 20,20

10,40 20,10

10,40 20,2010,40 20,20



DIAMETRO

(cm)

ALTURA

(cm)

10,30

10,40

10,40

20,00

20,20

20,20

3737,00

3839,00

3848,00

33075,80

34168,80

34196,10

2,00 84,95 41,00

3,00 84,95 41,03

PESO DEL

HORMIGÓN

SECO

(gr)

CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

(MPa)

1,00 83,32 40,46

MUESTRAAREA

(cm²)

169








EDAD Y FECHA, ENSYADO: 28 DÍAS; QUITO, 11 DE NOVIEMBRE DEL 2013

f `c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,72

10,47

1,56 INICIAL FINAL

9,77

17,38

ADITIVO: 130 ml


ASENTAMIENTO

(cm)

HORA

CURADO

INICIAL

TEMPERATURA

°C


21 8:30

HORA DE MEZCLADO

(a.m)

9:10 5,50 12:10RIPIO :

DOSIFICACIÓN

0,34

1

1

0,92

1,62

CEMENTO :

MICROSILICE :

ARENA :

UNIDAD : Kg

AGUA :


10,20 20,00

10,20 20,10

10,20 20,00

10,30 20,10

10,30 20,0010,20 20,10

10,30 20,10

10,20 20,2010,20 20,10

1 81,71 59,58

2 83,32 63,33

3 81,71 60,05

10,20

10,30

10,20

20,00

20,10

20,10

3730,00

3732,00

3855,00

47762,90

51761,80

48134,60

MUESTRAAREA

(cm²)

PESO DEL

HORMIGÓN

SECO

(gr)

CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

(MPa)



DIAMETRO

(cm)

ALTURA

(cm)

170









f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,18

10,65

1,07 INICIAL FINAL

9,77

17,38

ADITIVO: 198 ml


ARENA : 0,8318 7:51 8:23 5,00 11:30

RIPIO : 1,48

UNIDAD : Kg DOSIFICACIÓN INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA

AGUA : 0,31TEMPERATURA

°C

HORA DE MEZCLADO

(a.m)ASENTAMIENTO

(cm)

HORA

CURADO

INICIAL

CEMENTO : 1

MICROSILICE : 1


10,30 20,10

10,40 20,10

10,40 20,10

10,40 20,00

10,30 20,1010,40 20,00

10,30 20,20

10,40 20,1010,30 20,10



DIAMETRO

(cm)

ALTURA

(cm)

10,40

10,40

10,30

20,10

20,00

20,10

3901,00

3818,00

3932,00

32092,20

30891,00

31172,70

2 84,95 37,07

3 83,32 38,14

PESO DEL

HORMIGÓN

SECO

(gr)

CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

(MPa)

1 84,95 38,51

MUESTRAAREA

(cm²)

171









f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,18

10,65

1,07 INICIAL FINAL

9,77

17,38

ADITIVO: 198 ml


ARENA : 0,8318 7:51 8:23 5,00 11:30

RIPIO : 1,48



°C

HORA DE MEZCLADO

(a.m)ASENTAMIENTO

(cm)

HORA

CURADO

INICIAL

CEMENTO : 1

MICROSILICE : 1


10,20 20,00

10,20 20,10

10,30 20,10

10,20 20,00

10,30 20,0010,20 20,00

10,20 20,00

10,30 20,1010,20 20,10



DIAMETRO

(cm)

ALTURA

(cm)

10,20

10,20

10,20

20,10

20,00

20,10

3800,00

3798,00

3816,00

39594,30

40505,80

39192,20

2 81,71 50,53

3 81,71 48,89

PESO DEL

HORMIGÓN

SECO

(gr)

CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

(MPa)

1 81,71 49,39

MUESTRAAREA

(cm²)

172









f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,18

10,65

1,07 INICIAL FINAL

9,77

17,38

ADITIVO: 198 ml


ARENA : 0,8318 7:51 8:23 5,00 11:30

RIPIO : 1,48



°C

HORA DE MEZCLADO

(a.m)ASENTAMIENTO

(cm)

HORA

CURADO

INICIAL

CEMENTO : 1

MICROSILICE : 1


10,20 20,00

10,20 20,00

10,20 20,10

10,30 20,10

10,30 20,1010,30 20,10

10,30 20,10

10,30 20,2010,20 20,10

1 81,71 64,59

2 83,32 63,39

3 83,32 61,83

10,20

10,30

10,30

20,00

20,10

20,10

3840,00

3927,00

3922,00

51777,30

51815,90

50537,00

MUESTRAAREA

(cm²)

PESO DEL

HORMIGÓN

SECO

(gr)

CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

(MPa)



DIAMETRO

(cm)

ALTURA

(cm)

173









f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,72

10,47

1,56 INICIAL FINAL

9,77

17,38

ADITIVO: 130 ml

ADITIVO: 1,50 %FECHA DE MEZCLADO: QUITO , 22 DE OCTUBRE DEL 2013

ARENA : 0,8119 9:40 10:10 5,00 12:35

RIPIO : 1,44



°C

HORA DE MEZCLADO

(a.m)ASENTAMIENTO

(cm)

HORA

CURADO

INICIAL

CEMENTO : 1

MICROSILICE : 1


10,40 20,10

10,40 20,10

10,40 20,10

10,30 20,20

10,30 20,1010,20 20,10

10,20 20,10

10,20 20,1010,20 20,10



DIAMETRO

(cm)

ALTURA

(cm)

10,40

10,30

10,20

20,10

20,10

20,10

3846,00

3726,00

3668,00

23663,10

22231,00

21953,30

2 83,32 27,20

1 84,95

3 81,71 27,39

28,40

PESO DEL

HORMIGÓN

SECO

(gr)

CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

(MPa)MUESTRA

AREA

(cm²)

174









f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,72

10,47

1,56 INICIAL FINAL

9,77

17,38

ADITIVO: 130 ml


ARENA : 0,8119 9:40 10:10 5,00 12:35

RIPIO : 1,44



°C

HORA DE MEZCLADO

(a.m)ASENTAMIENTO

(cm)

HORA

CURADO

INICIAL

CEMENTO : 1

MICROSILICE : 1


10,30 20,10

10,20 20,00

10,20 20,00

10,20 20,00

10,20 20,0010,20 20,00

10,20 10,20 19,80

10,20 19,9010,10 19,90

10,20

20,00

20,00

19,90

3736,00

3728,00

3709,00

32127,40

30898,90

31327,20



DIAMETRO

(cm)

ALTURA

(cm)

10,20

2 81,71 38,55

3 81,71 39,08

1 81,71 40,08

AREA

(cm²)

PESO DEL

HORMIGÓN

SECO

(gr)

CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

(MPa)MUESTRA

175









f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,72

10,47

1,56 INICIAL FINAL

9,77

17,38

ADITIVO: 130 ml


ARENA : 0,8119 9:40 10:10 5,00 12:35

RIPIO : 1,44



°C

HORA DE MEZCLADO

(a.m)ASENTAMIENTO

(cm)

HORA

CURADO

INICIAL

CEMENTO : 1

MICROSILICE : 1


10,30 20,20

10,30 20,20

10,30 20,10

10,30 20,20

10,30 20,1010,30 20,20

10,20 20,00

10,20 20,1010,20 20,20

46992,70

48697,80

45820,30

10,30

10,30

10,20

20,20

20,20

20,10

3850,00

3849,00

3733,00

1 83,32 57,49

2 83,32 59,58

3 81,71 57,16

MUESTRAAREA

(cm²)

PESO DEL

HORMIGÓN

SECO

(gr)

CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

(MPa)



DIAMETRO

(cm)

ALTURA

(cm)

176





DENSIDAD DEL HORMIGÓN MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 1


# DE MUESTRAS TOTAL: 9

f `c = 46,00 MPa

f 'cr = 55,65 MPa

FECHAS DE ENSAYO :

3 DIAS : QUITO , 18 DE OCTUBRE DEL 2013


28 DIAS : QUITO , 11 DE NOVIEMBRE DEL 2013

1 10,30 20,20 83,32 1683,12 3714 3870 2,21 2,30

2 10,20 20,00 81,71 1634,26 3694 3725 2,26 2,28

3 10,20 20,10 81,71 1642,43 3702 3734 2,25 2,27

Ʃ : 2,24 2,28

1 10,30 20,00 83,32 1666,46 3715 3737 2,23 2,24

2 10,40 20,20 84,95 1715,96 3709 3839 2,16 2,24

3 10,40 20,20 84,95 1715,96 3846 3848 2,24 2,24

Ʃ : 2,21 2,24

1 10,20 20,00 81,71 1634,26 3817 3730 2,34 2,28

2 10,30 20,10 83,32 1674,79 3694 3732 2,21 2,23

3 10,20 20,10 81,71 1642,43 3794 3855 2,31 2,35

Ʃ : 2,29 2,29

3

7

28

DENSIDAD H.

SECO

( gr. / cm3 )

DENSIDAD

H. FRESCO

( gr. / cm3 )

PESO H.

SECO

( gr. )

PESO H.

FRESCO

( gr. )

VOLUMEN

( cm3 )

AREA

(cm2)

ALTURA

(cm)

DIAMETRO

(cm)

EDAD

(dias)MUESTRA

177








f `c = 46,00 MPa

f 'cr = 55,65 MPa

FECHAS DE ENSAYO :




1 10,30 20,10 83,32 1674,79 3884 3901,00 2,32 2,33

2 10,40 20,10 84,95 1707,47 3801 3818,00 2,23 2,24

3 10,40 20,10 84,95 1707,47 3905 3932,00 2,29 2,30

Ʃ : 2,28 2,29

1 10,20 20,00 81,71 1634,26 4508 3800,00 2,76 2,33

2 10,20 20,10 81,71 1642,43 3765 3798,00 2,29 2,31

3 10,30 20,00 83,32 1666,46 3793 3816,00 2,28 2,29

Ʃ : 2,44 2,31

1 10,20 20,00 81,71 1634,26 3805 3840,00 2,33 2,35

2 10,20 20,00 81,71 1634,26 3890 3927,00 2,38 2,4

3 10,20 20,10 81,71 1642,43 3887 3922,00 2,37 2,39

Ʃ : 2,36 2,38

28

PESO H.

SECO

( gr. )

DENSIDAD

H. FRESCO

( gr. / cm3 )

DENSIDAD

H. SECO

( gr. / cm3 )

3

7

DIAMETRO

(cm)

ALTURA

(cm)

AREA

(cm2)

VOLUMEN

( cm3 )

PESO H.

FRESCO

( gr. )

MUESTRAEDAD

(dias)

178








f `c = 46,00 MPa

f 'cr = 55,65 MPa

FECHAS DE ENSAYO :




1 10,30 20,10 83,32 1674,79 3824 3846,00 2,28 2,30

2 10,40 20,10 84,95 1707,47 3808 3726,00 2,23 2,18

3 10,40 20,10 84,95 1707,47 3649 3668,00 2,14 2,15

Ʃ : 2,22 2,21

1 10,20 20,00 81,71 1634,26 3707 3736,00 2,27 2,29

2 10,20 20,10 81,71 1642,43 3703 3728,00 2,25 2,27

3 10,30 20,00 83,32 1666,46 3676 3709,00 2,21 2,23

Ʃ : 2,24 2,26

1 10,20 20,00 81,71 1634,26 3815 3850,00 2,33 2,36

2 10,20 20,00 81,71 1634,26 3802 3849,00 2,33 2,36

3 10,20 20,10 81,71 1642,43 3692 3733,00 2,25 2,27

Ʃ : 2,30 2,33

MUESTRAEDAD

(dias)

3

7

28

VOLUMEN

( cm3 )

PESO H.

FRESCO

( gr. )

PESO H.

SECO

( gr. )

DENSIDAD

H. FRESCO

( gr. / cm3 )

DENSIDAD

H. SECO

( gr. / cm3 )

DIAMETRO

(cm)

ALTURA

(cm)

AREA

(cm2)

179

5.10 ANÁLISIS DE RESULTADOS

El análisis de los resultados, se hizo estableciendo dos puntos de vista, el técnico y

económico, así adentrándonos en la realidad en el campo de la ingeniería civil, ya que

estos dos factores son los patrones, para la ejecución de un proyecto dentro del área, en

este caso será para determinar cual, es la mejor opción de diseño del hormigón de alta

resistencia.

180

CUADROS COMPARATIVOS DE RESISTENCIA POR OPCIONES,

A LA EDAD DE 3 DÍAS

GRAFICA 5.1; Resistencia vs. % microsílice, 3 días de edad

f ´cr (MPa)

OPCIÓN

MICROSÍLICE

49,71PROMEDIO 29,69 53,35 37,91 65,45 27,66



EDAD

(DÍAS)

3

55,65

OPCIÓN N°03

13%

RESISTENCIA

(MPa)%

27,39 49,22

10%

RESISTENCIA

(MPa)%

66,49

64,00

38,14 65,8529,39

%

OPCIÓN N°01

15%

55,65

52,813

30,03

2 29,64

MUESTRARESISTENCIA

(MPa)

57,92

OPCIÓN N°02

53,26 37,07 27,20 48,88

1 53,96 38,51 28,40 51,03

181




f ´cr (MPa)

OPCIÓN

MICROSÍLICE

39,24 70,51PROMEDIO 40,83 73,37 49,60 85,64

69,27

3 41,03 73,73 48,89 84,41 39,08 70,22

2 41,00 73,67 50,53 87,24 38,55

RESISTENCIA

(MPa)%

7

1 40,46 72,70 49,39 85,27 40,08 72,02

OPCIÓN N°02 OPCIÓN N°03

15% 10% 13%

MUESTRARESISTENCIA

(MPa)%

RESISTENCIA

(MPa)%



EDAD

(DÍAS)

55,65 57,92 55,65

OPCIÓN N°01

182




f ´cr (MPa)

OPCIÓN

MICROSÍLICE

109,24 58,08 104,36PROMEDIO 60,99 107,48 63,27

106,75 57,16 102,71

57,49 103,31

2 63,33 113,80 63,39 109,44 59,58 107,0628

1 59,58 107,06 64,59 111,52

3 60,05 107,91 61,83

13%

MUESTRARESISTENCIA

(MPa)%

RESISTENCIA

(MPa)%

RESISTENCIA

(MPa)%



EDAD

(DÍAS)

55,65 57,92 55,65

OPCIÓN N°01 OPCIÓN N°02 OPCIÓN N°03

15% 10%

183

Al observar las gráficas 5.1, 5.2 y 5.3, es notorio que a los 3, 7 y 28 días, una de las

opciones establecidas, prevalece con su resistencia en comparación con otra de las

dos opciones.

Si observamos la mejor opción, por el lado técnico, la que mejor resistencia alcanza

en cada una de la edades es la del 10% de microsílice, pudiendo ser está considerada

como la mezcla definitiva.

De acuerdo a las gráficas el orden de las opciones a elegir, en función de los

resultados obtenidos quedaría de esta forma; en primer lugar la opción 2 con 10% de

microsílice, en segundo lugar la opción 1 con el 15% de microsílice y en tercer lugar

la opción 3 con el 13% de microsílice.

Al ver los resultados a los 28 días de edad, se tiene que todos alcanzan y sobre pasan el

100%, del f´cr = 55.65 MPa considerado para el diseño del hormigón de alta resistencia.

También por el lado económico iría de la mano la opción 2, con el 10% de microsílice,

ya que contiene la menor cantidad de este material, se debe a que su costo es elevado en

comparación con el cemento. Lo cual veremos en el análisis económico.

184

CUADROS COMPARATIVOS DE RESISTENCIA POR OPCIONES

f ´cr (MPa)

OPCIÓN

MICROSÍLICE

106,75 57,16 102,71

PROMEDIO 60,99 107,48 63,27 109,24 58,08 104,36

57,49 103,31

2 63,33 113,80 63,39 109,44 59,58 107,0628

1 59,58 107,06 64,59 111,52

3 60,05 107,91 61,83

84,41 39,08 70,22

PROMEDIO 40,83 73,37 49,60 85,64 39,24 70,51

40,08 72,02

2 41,00 73,67 50,53 87,24 38,55 69,277

1 40,46 72,70 49,39 85,27

3 41,03 73,73 48,89

65,85 27,39 49,22

PROMEDIO 29,69 53,35 37,91 65,45 27,66 49,71

28,40 51,03

2 29,64 53,26 37,07 64,00 27,20 48,883

1 30,03 53,96 38,51 66,49

3 29,39 52,81 38,14

13%

MUESTRARESISTENCIA

(MPa)%

RESISTENCIA

(MPa)%

RESISTENCIA

(MPa)%



EDAD

(DÍAS)

55,65 57,92 55,65


15% 10%

185

GRÁFICO COMPARATIVO DE RESISTENCIA POR OPCIONES Y EDADES

29,69

40,83

60,99

37,91

49,60

63,27

27,66

39,24

58,08

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30

RE

SIS

TE

NC

IA E

N (

MP

a)

EDAD (DÍAS )

OPCIÓN 1 (15% MICROSÍLICE)



186

Al realizar la gráfica comparativa de resistencia por opciones, se puede observar

claramente que la opción, que entrega mejores resultado y gana mayor resistencia a los

28 días, es del 10% de microsílice, luego la del 13% de microsílice y por último la del

15% de microsílice.

Para poder tener un pronóstico que se alcanzará la resistencia deseada antes de los 28

días, en el rango de los 3 a 7 días se debe tener un porcentaje mayor al 70%, con este

porcentaje garantizamos que se llegara al f¨cr.

Se puede ver en la gráfica, que en los primeros 7 días se ganan mayor resistencia, en

comparación de los 7 a los 28 días, con esto se puede considerar que nuestro hormigón,

es un hormigón de resistencia inicial.

ANÁLISIS ECONÓMICO DE CADA UNO DE LAS PROPUESTA DE DISEÑO

Para determinar el costo económico de las opciones de mezclas, se debe tomar en cuenta

que esta clase de hormigón, como son los hormigones de alta resistencia, se hace en las

plantas de producción de hormigón (Hormigoneras), ya que su elaboración necesita ser

supervisado y controlado por personal técnico calificado, y se podría decir que son de

uso exclusivo para proyectos civiles de gran importancia, por esta razón se realizó un

análisis de costos, a la parte de los materiales empleados en su elaboración.

MATERIALES USADOS EN LOS H.A.R.

MATERIALES PROVEEDOR PRODUCTO PRESENTACIÓN

CEMENTO LAFARGE S.A. CAMPEÓN 50 Kg

MICROSÍLICE BASF RHEOMAC SF100 20 Kg

AGREGADO GRUESO MEZCLA-LISTA RIPIO VARIADO

AGREGADO FINO MEZCLA-LISTA ARENA VARIADO

AGUA EPMAPS-QUITO AGUA VARIADO

ADITIVO SIKA S.A. SIKAMENT N-100 10 Kg

TABLA 5.31; Materiales usados en hormigones de alta resistencia (H.A.R)

187

A continuación se presenta los precios de los materiales y transporte de los mismos, el

transporte comprende, desde los distribuidores hasta la planta de producción del

hormigón (Mezcla-Lista). Además el costo de los agregados, abarca la explotación y

transporte.

COSTO DE LOS MATERIALES

MATERIAL CANTIDAD UNIDAD COSTO ($) FUENTE

CEMENTO 50 Kg 7,70 DISTR. SAN LUIS

TRANPORTE CEM. 1 SACOS 0,34 DISTR. SAN LUIS

MICROSÍLICE 20 Kg 41,22 BASF

TRANPORTE MICRO. 1 SACOS 0,34 BASF

AGREGADO GRUESO 1 mᶾ 15,00 MEZCLA-LISTA

AGREGADO FINO 1 mᶾ 14,00 MEZCLA-LISTA

AGUA 1 mᶾ 0,25 EPMAPS-QUITO

ADITIVO 10 Kg 37,15 SIKA S.A

TRANPORTE ADIT. 1 CANECAS 0,50 SIKA S.A

TABLA 5.32; Costo de los materiales, H.A.R.

COSTO DE LOS MATERIALES INCLUIDO EL TRANSPORTE



MICROSÍLICE MICRO. 20 Kg 41,56 BASF





TABLA 5.33; Costo de los materiales incluido el transporte, H.A.R.

188




ANÁLISIS DE COSTOS OPCIÓN 1, MICROSÍLICE 15 %



AGUA 187,66 Kg 0,34

CEMENTO 469,15 Kg 1


ARENA 512,33 Kg 0,93

RIPIO 931,6 Kg 1,69

TABLA 5.34; Cantidades para 1 mᶾ opción 1, 15 % Microsílice

COSTO UNITARIO DE LOS MATERIALES INCLUIDO EL TRANSPORTE








TABLA 5.35; Costos Unitarios de los materiales

MATERIALES PARA UN METRO CUBICO DE HORMIGÓN

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD C. UNITARIO TOTAL

A B C = A x B

CEMENTO Kg 469,15 0,16 75,40

MICROSÍLICE Kg 82,79 2,08 172,02

AGREGADO FINO mᶾ 0,20 14,00 2,80

AGREGADO GRUESO mᶾ 0,39 15,00 5,92

AGUA mᶾ 0,19 0,77 0,14

ADITIVO Kg 9,60 3,77 36,14

COSTO TOTAL DIRECTO ($) 292,43

TABLA 5.36; Costo de Materiales para 1 mᶾ de H.A.R, al 15% de Microsílice

189







MATERIAL

CANTIDAD

TOTAL UNIDAD

AGUA 187,66 187,66 Kg 0,31

CEMENTO 496,75 55,19 551,94 Kg 1,00

MICROSÍLICE 55,19 55,19 Kg

ARENA 520,88 520,88 Kg 0,94

RIPIO 931,60 931,6 Kg 1,69

TABLA 5.37; Cantidades de Hormigón opción 2, 10% Microsílice












A B C = A x B

CEMENTO Kg 551,94 0,16 88,71




AGUA mᶾ 0,19 0,77 0,14

ADITIVO Kg 10,26 3,77 38,63



190







MATERIAL

CANTIDAD

TOTAL UNIDAD

AGUA 187,66 24,40 212,06 Kg 0,34

CEMENTO 480,19 71,75 542,61 Kg 1,00

MICROSÍLICE 71,75 9,33 81,08 Kg

ARENA 520,88 520,88 Kg 0,94

RIPIO 931,60 931,60 Kg 1,69

TABLA 5.40; Cantidades de Hormigón opción 3, 15% Microsílice












A B C = A x B

CEMENTO Kg 542,61 0,16 87,21




AGUA mᶾ 0,21 0,77 0,16

ADITIVO Kg 6,74 3,77 25,36



191

5.11 SELECCIÓN DE MEJORES RESULTADOS Y/O NUEVAS MEZCLAS DE

PRUEBA

De acuerdo a lo expuesto en el capítulo 5.10, la mejor alternativa a seleccionar,

considerando lo técnico y económico, es la alternativa con el 10% microsílice mas

cemento.

Se debe indicar que, para elegir la mejor alternativa de diseño, de un hormigón de alta

resistencia, nos fijamos la resistencia adquirida a los 28 días de su elaboración, siendo

este un parámetro importante para el diseño del mismo.

TABLA 5.43; Resistencias y porcentajes a los 28 días de edad

La opción elegida es la que se indica en tabla 5.44, a continuación:

f ´cr (MPa)

OPCIÓN

MICROSÍLICE

109,24 58,08 104,36PROMEDIO 60,99 107,48 63,27

106,75 57,16 102,71

57,49 103,31

2 63,33 113,80 63,39 109,44 59,58 107,0628

1 59,58 107,06 64,59 111,52

3 60,05 107,91 61,83

13%

MUESTRARESISTENCIA

(MPa)%

RESISTENCIA

(MPa)%

RESISTENCIA

(MPa)%



EDAD

(DÍAS)

55,65 57,92 55,65


15% 10%

192


RIPIO IMPUESTO : 18 Kg

f ćr 57,92 MPa

OPCIÓN 10% DE MICROSÍLICE

MATERIAL CANTIDAD

(Kg) DOSIFICACIÓN RESISTENCIA

28 DÍAS

AGUA 3,62 0,31 MPa %

CEMENTO 10,65 1

63,27 109,24 MICROSILICE 1,07

ARENA 9,91 0,93

RIPIO 18 1,69

TABLA 5.44; Selección de la mejor alternativa.

5.12 VALIDACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

Para hacer la validación de la investigación, primero se debe indicar a donde se quiere

llegar con esta investigación, se estableció, diseñar un hormigón de alta resistencia de

fćr = 55.65 MPa, haciendo el uso de normas nacionales (NTE INEN, NEC) e

internacionales (ASTM, ACI) a fines con el tema, haciendo el uso de las normas se

realizó la fabricación del hormigón en condiciones de laboratorio (condiciones

controladas), lo cual nos permitió alcanzar la resistencia mencionada anteriormente, de

esta forma los diseños establecidos (3 opciones) son aptos para su realización en el

momento que se lo requiera.

También en función de los resultados obtenidos en los ensayos, se debe dar por valido la

investigación ya que se alcanzó el f ćr, a los 28 días de edad, con los materiales

adquiridos.

193

CAPITULO VI

6. MEZCLAS DEFINITIVAS

6.1 DISEÑO DE MEZCLAS DEFINITIVAS (12 PROBETAS POR RESISTENCIA)

Para tomar el diseño definitivo para la realización de las 12 probetas que se ensayaron a

los 3, 7, 28 y 56 días, como lo recomienda el ACI 211.4R-98 en el caso de hormigones

de alta resistencia y en un número de 3 muestras por edad como lo menciona el ACI

318-08 (Probetas 10x20 cm), se basó primero en las varias muestras de prueba

realizadas, para luego de estas, seleccionar las tres mejores alternativas y por ultimo de

las tres, seleccionar una única alternativa, con la que mejor resultados se obtuvieron.

Se debe explicar que el ensayo a los 56 días, se realiza con el objeto de conocer, como

reacciona el hormigón al momento de ganar resistencia, pasado los 28 días (parámetro

de diseño).

Con todo lo dicho anteriormente el diseño definitivo corresponde a la opción del

material cementante con el 10% de microsílice, el diseño partirá de la tabla 6.1,

dosificación para un metro cubico (1 mᶾ) de hormigón.



AGUA 187,66 Kg 0,34

CEMENTO 496,75 Kg 1


ARENA 520,88 Kg 0,94

RIPIO 931,60 Kg 1,69


194

En función de la tabla 6.1 (Dosificación), se encuentra las cantidades para doce

probetas.




AGUA 4,83 0,34

CEMENTO 12,78 1,00

MICROSILICE 1,42

ARENA 13,35 0,94

RIPIO 24,00 1,69

Pero como se explicó en el capítulo 5.5, se devolverá el cemento descontado, del

porcentaje de la microsílice, generando una nueva relación w/(c + p), conservando la

cantidad de agua con el nuevo material cementante, quedando de la siguiente forma:




AGUA 4,83 0,31

CEMENTO 14,20 1,00

MICROSILICE 1,42

ARENA 13,35 0,94

RIPIO 24,00 1,69

195

Luego de haber obtenido las cantidades de material, para doce probetas, el


Para las muestras definitivas se realizó un mejoramiento del agregado grueso, por tal

razón se hicieron, nuevos ensayos de capacidad de absorción:

# DE

MUESTRAS

CAPACIDAD

DE

ABSORCIÓN

1 3,29

2 5,63

3 5,57

4 3,65

5 3,80

PROMEDIO 4,39

Datos:


UNIDAD % %

ARENA 1,53 0,13

RIPIO 4,39 0,30

(

)

(

)

ARENA = 13.17 Kg

(

)

196

(

)

AGUA = -0,18 Kg

(

)

(

)

RIPIO = 23.06 Kg

(

)

(

)

AGUA = -0,94 Kg


CORRECION = 1,12 Kg

197





AGUA 4,83 Kg 0,31


MICROSILICE 1,42 Kg

ARENA 13,17 Kg 0,84

RIPIO 23,06 Kg 1,48






198


(1120 ml) y queda como agua de corrección (1120-264 = 856 ml), como se explica en la

tabla 6.1, a continuación:


AGUA

DISEÑO AGUA


(Kg)

4,83 1,12 5,95

4,83 0,856 0,264 5,95

5,686 0,264 5,95


TABLA 6.2; Cantidad de agua y aditivo mezcla definitiva

199

MEZCLA DEFINITIVA

CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKA MEN N100 Y

AGREGADOS DE GUAYLLABAMBA

6.2 ENSAYOS DE PROBETAS

Los ensayos son usados como una base para el control de calidad de las operaciones de

proporcionamiento, mezclado y colocación del concreto; determinación de concordancia

con las especificaciones; control para la evaluación de la efectividad de los aditivos y

usos similares.42

f `c = 46 MPa f 'cr = 55,65 MPa

% MICROSILICE = 10

12

ADITIVO: 264 ml

ADITIVO: 2,30 %

# DE MEUSTRAS:

MEZCLA DEFINITIVA

ARENA : 13,17 - 13,17

RIPIO : 23,06 - 23,06

CEMENTO : 14,20 - 14,20



AGUA : 4,83 0,86 5,69

200

Luego de la fabricación y curado del hormigón, por último tenemos la tercera etapa que

se trata de los ensayo, para la cual tenemos que seguir normas correspondientes al tema,

para el correcto desempeño de estos, a diferentes edades.

Las muestras cilíndricas son sometidas a ensayos de compresión hasta llegar a la rotura,

determinando la máxima capacidad de carga, luego por cálculos se conocerá la

resistencia del hormigón dividiendo la carga para la superficie de aplicación.

Para conocer el número de probetas que se ensayaron, nos regimos a lo establecido en la

norma ACI 318-08, que dice el número de muestras a ensayar, está en función de sus

dimensiones. Si se hace el uso de 10x20 cm, ensayar como mínimo tres muestras por

edad.

Cuando se ensayan muestras de hormigón de alta resistencia, el impacto a la ruptura de

los cilindros tiene mayor intensidad, que los cilindros de resistencia normal. Como una

precaución de seguridad, es recomendado que las máquinas de ensayo estén equipadas

con defensas protectoras contra los fragmentos. Además las muestras son cubiertas por

una cinta adhesiva, que evitaria la dispersión de los fragmentos de hormigón a sus

alrededores.43

____________________________

42 ASTM C 39 “Método de Ensayo Estándar para Esfuerzo de Compresión en Especímenes Cilíndricos de

Concreto”

43 ASTM C 39 “Método de Ensayo Estándar para Esfuerzo de Compresión en Especímenes Cilíndricos de

Concreto”

201

6.2.1 ENSAYO DE LAS PROBETAS A EDADES DE 3, 7 Y 28 DÍAS

Las edades para los ensayos se considera de acuerdo al tipo de hormigón, para los

hormigones de alta resistencia los días considerados son a los 3, 7, 28 días, como lo

indica el ACI 211.4R-98, siendo los 28 días tiempo en el cual alcanzara la resistencia

establecida, igual que los hormigones convencionales.

Además de los 3, 7, 28 días el ACI 211.4R-98 en el capítulo 2.1, se pueden ensayar a los

56 y 91 días para conocer la resistencia, que ganan pasado los 28 días de edad.

6.3 RESULTADOS DE ENSAYOS A COMPRESIÓN SIMPLE.

202





ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DEFINITIVAS

OPCIÓN: CEMENTO CON EL 10% DE MICROSÍLICE


EDAD Y FECHA, ENSAYADO: 3 DÍAS; QUITO, 14 DE NOVIEMBRE DEL 2013

f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,83

14,20

1,42 INICIAL FINAL

13,17

23,06

ADITIVO: 264 ml

ADITIVO: 2,30 %

5,50 12:25RIPIO : 1,48

FECHA DE MEZCLADO: QUITO, 21 DE OCTUBRE DEL 2013

ARENA : 0,8421 9:42 10:30

CEMENTO : 1


TEMPERATURA

°C

HORA DE MEZCLADO

(a.m)ASENTAMIENTO

(cm)HORA CURADO

INICIALMICROSILICE : 1

AGUA : 0,31

UNIDAD : Kg DOSIFICACIÓN


10,30 20,00

10,20 20,20

10,20 20,00

10,30 20,00

10,40 20,10

10,40 20,00

10,20 20,20

10,20 20,1010,20 20,10

42,93 72,41PROMEDIO

72,85

42,70 72,02

3 10,20 81,71 20,10 34391,20 42,90 72,36

2 10,40 84,95 20,00 35585,60

ALTURA

(cm)CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

(MPa)%

1 10,20 81,71 20,10 34621,50 43,19



MUESTRA

DIAMETRO

(cm)AREA

(cm²)

203









f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,83

14,20

1,42 INICIAL FINAL

13,17

23,06

ADITIVO: 264 ml

ADITIVO: 2,30 %

5,50 12:25RIPIO : 1,48


ARENA : 0,8421 9:42 10:30

CEMENTO : 1


TEMPERATURA

°C

HORA DE MEZCLADO

(a.m)ASENTAMIENTO

(cm)HORA CURADO


AGUA : 0,31



10,30 20,10

10,30 20,10

10,30 20,10

10,30 20,10

10,40 20,20

10,30 20,00

10,30 20,00

10,30 20,10

10,20 20,00

55,14 93,00

53,31 89,92

PROMEDIO

3 10,30 83,32 20,00 43578,70

57,05 96,21

2 10,30 83,32 20,10 45000,30 55,05 92,85

1 10,30 83,32 20,10 46628,70



MUESTRA

DIAMETRO

(cm) AREA

(cm²)

ALTURA

(cm) CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

(MPa)%

204








EDAD Y FECHA, ENSYADO: 28 DÍAS; QUITO, 09 DE DICIEMBRE DEL 2013

f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,83

14,20

1,42 INICIAL FINAL

13,17

23,06

ADITIVO: 264 ml

ADITIVO: 2,30 %

5,50 12:25RIPIO : 1,48


ARENA : 0,8421 9:42 10:30

CEMENTO : 1


TEMPERATURA

°C

HORA DE MEZCLADO

(a.m)ASENTAMIENTO

(cm)HORA CURADO


AGUA : 0,31



10,20 20,10

10,30 20,00

10,20 20,00

10,30 20,00

10,20 20,20

10,20 20,00

10,30 20,00

10,30 20,0010,20 20,20

71,48 120,56

71,06 119,85

PROMEDIO

3 10,30 83,32 20,10 58082,11

69,48 117,19

2 10,20 81,71 20,10 59244,57 73,91 124,65



MUESTRA

DIAMETRO

(cm)AREA

(cm²)

ALTURA

(cm)CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

(MPa)%

1 10,20 81,71 20,00 55696,01

205








EDAD Y FECHA, ENSYADO: 56 DÍAS; QUITO, 09 DE ENERO DEL 2014

f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa

MEZCLA

4,83

14,20

1,42 INICIAL FINAL

13,17

23,06

ADITIVO: 264 ml

ADITIVO: 2,30 %

5,50 12:25RIPIO : 1,48


ARENA : 0,8421 9:42 10:30

CEMENTO : 1


TEMPERATURA

°C

HORA DE MEZCLADO

(a.m)ASENTAMIENTO

(cm)HORA CURADO


AGUA : 0,31



10,30 20,10

10,30 20,00

10,20 20,00

10,30 20,00

10,20 20,20

10,30 20,00

10,30 20,00

10,30 20,00

10,20 20,20

73,04 123,19

70,24 118,46

PROMEDIO

3 10,30 83,32 20,10 57410,00

73,55 124,05

2 10,30 83,32 20,10 61570,00 75,32 127,04

1 10,30 83,32 20,00 60120,00



MUESTRA

DIAMETRO

(cm) AREA

(cm²)

ALTURA

(cm) CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

(MPa)%

206

6.4 TRATAMIENTO ESTADÍSTICO

El tratamiento estadístico de datos, está constituido por acciones que consisten en la

aplicación de operaciones matemáticas, sobre el conjunto de los datos observados,

obteniendo como resultado otro conjunto, cuyos elementos son números que representan

diversas propiedades.44

Los métodos estadísticos constituyen una valiosa herramienta para evaluar los resultados

de los ensayos de resistencia. Es importante que los técnicos del hormigón, comprendan

el lenguaje básico de la estadística y que sean capaces de emplear esta herramienta de

forma efectiva para evaluar los resultados de ensayos.

Hablando en particular, para nuestro caso se trata de la evaluación de las pruebas de

resistencia del concreto u hormigón, generados en laboratorio de una misma mezcla, con

lo que se busca dar un tratamiento estadístico y así sacar las conclusiones pertinentes.

Para determinar las características de la resistencia del hormigón, se puede estimar con

una exactitud razonable solo cuando se lleva a cabo un número suficiente de pruebas,

estrictamente de acuerdo con las prácticas estándares y métodos de ensayo.45

Se busca determinar la desviación estándar, con lo que se considera normalmente el uso

como mínimo de 30 ensayos consecutivos sobre materiales representativos. Si la

cantidad de ensayos disponibles es menor que 30, pero mayor o igual que 15, esto

proporciona el aumento proporcional de la desviación estándar calculada a medida que

el número de ensayos consecutivos disminuye de 29 a 15.46

________________________

44 http://mercedes-agora.blogspot.com/2012/01/tratamiento-estadistico-de-los-datos.html

45ACI C 214R-02, Evaluación de los resultados de las pruebas de resistencia de hormigón

46 Materiales y calidad del hormigón, Capitulo 2.

http://mercedes-agora.blogspot.com/2012/01/tratamiento-estadistico-de-los-datos.html

207

El tratamiento estadístico, para este caso se hará con un número de 15 muestras, a una

edad de 28 días, es decir con las resistencia establecidas del diseño definitivo (f‘cr),

además de acuerdo al ACI C 214.R-02 hace mención, que una mezcla, es similar si su

resistencia nominal está dentro de los 6.9 MPa.

En la versión de ACI 214 1977 (aprobada de nuevo en 1989), los valores numéricos de

la desviación estándar se relacionan con las evaluaciones de la calidad de la obra

representada. Una desviación estándar de menos de 2,8 MPa (400 psi) representa un

excelente grado de control, mientras que una desviación estándar mayor que 5 MPa (700

psi) representa un control deficiente. En el caso de concreto de alta resistencia, la

definición de categorías de control de calidad basado en la dispersión absoluta puede ser

engañosa, ya que las desviaciones estándar superiores a 5 MPa (700 psi) no son raros

durante 70 MPa (10.000 psi) de concreto en proyectos bien controlados.

Para las comparaciones prácticas, el coeficiente de variación es más útil para la

medición de la dispersión de resistencias a la compresión, especialmente para hormigón

de alta resistencia. El coeficiente de variación es la desviación estándar expresada como

un porcentaje de la resistencia media. Anderson (1985) y Cook (1989) han sugerido que

el coeficiente de variación puede utilizar porque este valor se ve menos afectada por la

magnitud de las ventajas obtenidas y es más útil para comparar el grado de control para

una amplia gama de niveles de resistencia.47

_____________________________

47ACI C 363.2R-98 “Guía para el Control y Verificación de la Calidad del Hormigón de Alta Resistencia”

208

6.4.1 DESVIACIONES ESTÁNDAR

Esta medida nos permite determinar el promedio aritmético de fluctuación de los datos

respecto a su punto central o media. La desviación estándar nos da como resultado un

valor numérico que representa el promedio de diferencia que hay entre los datos y la

media.48

Los datos a estudiar es la resistencia a la compresión simple, por ser la característica

mecánica más importante de un hormigón. La resistencia hallada se trata de un hormigón

de alta resistencia, mediante ensayos de compresión simple en especímenes de 10x20 cm

a los 28 días, los valores de ensayo que proporcionan las distintas probetas, son más o

menos dispersos, en forma variable de una espécimen a otra, según el cuidado y rigor

con que se fabrica el hormigón y se hace el ensayo; y en esta circunstancia, debe tenerse

en cuenta al tratar de definir un cierto hormigón para su resistencia.

49

Para tener un criterio de selección de la resistencia de compresión simple (Esfuerzo), se

hará el estudio de este por varios métodos, el método recomendado por el ACI C 214.R-

02.

Teniendo el siguiente cuadro de resultados, a los que se aplicara la desviación estándar.

______________________________

48http://www.monografias.com/trabajos89/desviacion-estandar/desviacion-estandar.shtml#ixzz2wu3jCJhv

49 HORMIGÓN ARMADO. Montoya-Meseguer-Moran. Pág. 99

http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos89/desviacion-estandar/desviacion-estandar.shtml#ixzz2wu3jCJhv

209

CUADRO DE RESULTADOS


NÚMERO

DE

MUESTRA (n)

EDAD

( DÍAS )

CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

REQUERIDA

"f'cr"

(MPa)

1

28

55695,54 68,14

2 55396,86 69,11

3 58049,56 71,02

4 58891,45 72,05

5 56365,78 68,96

6 55140,35 68,79

7 59578,04 72,89

8 58074,08 71,05

9 55990,02 69,85

10 56792,42 69,15

11 55276,62 68,96

12 58750,25 71,86

13 58401,83 70,08

14 57543,47 69,05

15 56382,13 68,98

TABLA 6.3; Resultados de la Resistencia a la Compresión, Desviación Estándar

DESVIACIÓN ESTÁNDAR, ACI C 214.R-02 (EVALUACIÓN DE LOS

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE RESISTENCIA DE HORMIGÓN)

Aplicable para el análisis de otros resultados de ensayo comunes al concreto, incluyendo

resistencia a la flexión, el asentamiento, contenido de aire y la densidad.50

______________________________

50ACI C 214R-02, Evaluación de los resultados de las pruebas de resistencia de hormigón, pág.02

210

Calculo de MEDIA ARITMÉTICA ( ), con los datos de f’cr, tabla 6.2

∑

∑

ECUACIÓN 6.1; Media Aritmética

FUENTE: ACI 214.R-02, pág. 5

Calculo DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s), en función de y f’cr

√∑

√

ECUACIÓN 6.2; Desviación Estándar


70,00 MPa

211

ECUACIÓN 6.3; Varianza

FUENTE: http://www.disfrutalasmatematicas.com/datos/desviacion-estandar.html

Calculo del COEFICIENTE DE VARIACIÓN

Para poder determinar el grado de aceptabilidad del Coeficiente de Variación, se hará en

función de la siguiente tabla 6.3:

n

RESISTENCIA

REQUERIDA

(MPa)

MEDIA

ARITMÉTICA

(MPa) (MPa)

1 68,14 3,44

2 69,11 0,78

3 71,02 1,05

4 72,05 4,22

5 68,96 1,07

6 68,79 1,45

7 72,89 8,38

8 71,05 1,11

9 69,85 0,02

10 69,15 0,72

11 68,96 1,07

12 71,86 3,47

13 70,08 0,01

14 69,05 0,89

15 68,98 1,03

28,73

CUADRO DE DESVIACIÓN ESTÁNDAR

70,00

Σ =

1,43 MPa

1,92 MPa =

∑

http://www.disfrutalasmatematicas.com/datos/desviacion-estandar.html

212

ESTANDARES DE CONTROL DE HORMIGÓN

VARIABLE GLOBAL

CLASES DE OPERACIÓN

COEFICIENTE DE VARIACIÓN PARA DIFERENTES

NORMAS DE CONTROL, %

EXCELENTE MUY

BUENO BUENO POBRE MALO

PRUEBAS DE CONSTRUCCIÓN < 3 3 a 4 4 a 5 5 a 6 > 6

LOTES DE PRUEBA DE

LABORATORIO < 2 2 a 3 3 a 4 4 a 5 > 5

f 'c > 34,5 MPa

TABLA 6.4; Tabla grado de aceptabilidad del Coeficiente de Variación

FUENTE: ACI C 214.R-02, pág. 6

ECUACIÓN 6.4; Coeficiente de Variación


V= 2,93 %

De acuerdo a la tabla 6.3, el coeficiente de variación, en la clase de lotes de prueba de

laboratorio se considera MUY BUENO.

Para conocer los valores máximos y mínimos aceptables, se hará en función de la media

aritmética y la desviación estándar.

ECUACIÓN 6.5; Valor máximo y mínimo

FUENTE: http://www.disfrutalasmatematicas.com/datos/desviacion-estandar.html

http://www.disfrutalasmatematicas.com/datos/desviacion-estandar.html

213

TABLA 6.5; Cuadro de resumen de resultados

Para verificar la calidad de los resultados es necesaria la realización de la gráfica de la

Campana de Gauss, con esto teniendo una distribución normal o de Gauss, que de

acuerdo a su forma también nos ayuda a conocer la calidad de control de la mezcla, con

los datos obtenidos en los ensayos.

Cuando hay un buen control, los valores de la prueba de resistencia tenderán a agruparse

cerca del valor medio, es decir, el histograma de los resultados de la prueba es alto y

estrecho y en el caso que los resultados de resistencia aumente o disminuyan

considerablemente, la curva de la distribución normal se hace más baja y más ancha,

como se ve en la figura 6.1.51

_________________________

51ACI C 214R-02, Evaluación de los resultados de las pruebas de resistencia de hormigón

DENOMINACIÓN VALOR UNIDADES OBSERVACIÓN

MEDIA ARITMÉTICA 70,00 MPa

DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s) 1,43 MPa

VALOR MÁXIMO (Xmax) 71,43 MPa

VALORES MÍNIMO (Xmin) 68,56 MPa

COEFICIENTE DE VARIACIÓN (V) 2,05 % MUY BUENO

VARIANZA 1,92 MPa

RESUMEN DE RESULTADOS

( )

214

FIGURA 6.1; Curva Distribución Normal


√

(

)

ECUACIÓN 6.6; Ecuación Matemática Campana de Gauss

FUENTE: http://www.ditutor.com/distribucion_normal/campana_gauss.html

215




DISTRIBUCIÓN NORMAL O DE GAUSS

# DE MUESTRAS TOTAL: 15 MEDIA ARITMÉTICA: 70.00 MPa

DESVIACIÓN ESTÁNDAR: 1.43 MPa

CUADRO DE DISTRIBUCIÓN NORMAL O DE GAUSS

n RESISTENCIA

REQUERIDA Xi

(MPa)

y y (%)

1 68,14

0,278

1,679 0,432 0,1203 12,03

2 69,11 0,383 0,826 0,2300 23,00

3 71,02 0,511 0,775 0,2157 21,57

4 72,05 2,056 0,358 0,0996 9,96

5 68,96 0,523 0,770 0,2144 21,44

6 68,79 0,709 0,702 0,1954 19,54

7 72,89 4,081 0,130 0,0362 3,62

8 71,05 0,541 0,763 0,2124 21,24

9 69,85 0,010 0,995 0,2770 27,70

10 69,15 0,349 0,840 0,2339 23,39

11 68,96 0,523 0,770 0,2144 21,44

12 71,86 1,693 0,429 0,1194 11,94

13 70,08 0,003 0,998 0,2780 27,80

14 69,05 0,436 0,804 0,2239 22,39

15 68,98 0,503 0,778 0,2166 21,66

TABLA 6.6; Datos de Distribución Normal

DENOMINACIÓN VALOR UNIDADES

NÚMERO DE MUESTRAS 15



(

)

√

(

)

216




GRÁFICO DE LA CAMPANA DE GAUSS

√

(

)

GRAFICA 6.1; Campana de Gauss

Observación: Se puede ver que la gráfica, no tiene una buena apariencia, debido a la

falta de datos suficientes.

6.5 RESISTENCIAS CARACTERÍSTICAS52

0

5

10

15

20

25

30

67 68 69 70 71 72 73

DIS

TRIB

UC

IÓN

NO

RM

AL

(%)

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (MPa)

CAMPANA DE GAUSS

217

La resistencia característica (fck), es el valor representativo de una mezcla de hormigón,

no se puede considerar a la media aritmética como el valor que represente a un conjunto

de muestras, no da una idea precisa de la homogeneidad de la calidad del hormigón. Por

esta razón se hace la aplicación de métodos para llegar a conocer la resistencia a la

compresión más representativa denominada Resistencia Característica.

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 el de adoptar la resistencia media como base de los

cálculos que conducen a coeficientes de seguridad variables según la calidad de la

ejecución.

FIGURA 6.2: Distribución Normal o de Gauss Resistencia Característica del Hormigón

_______________________

52 http://www.inti.gob.ar/cirsoc/pdf/area200/tomo_I_mun/cap3.pdf

Para realizar el cálculo de la resistencia característica, se debe tener como mínimo de 15

ensayos por mezcla de hormigón, se hará el uso de los datos usados en la desviación

estándar (Tabla 6.2) y (Tabla 6.4).

218



NÚMERO

DE

MUESTRA (n)

EDAD

( DÍAS )

CARGA

(Kg)

RESISTENCIA

REQUERIDA

"f'cr"

(MPa)

1

28

55695,54 68,14

2 55396,86 69,11

3 58049,56 71,02

4 58891,45 72,05

5 56365,78 68,96

6 55140,35 68,79

7 59578,04 72,89

8 58074,08 71,05

9 55990,02 69,85

10 56792,42 69,15

11 55276,62 68,96

12 58750,25 71,86

13 58401,83 70,08

14 57543,47 69,05

15 56382,13 68,98

TABLA 6.3; Resultados de la Resistencia a la Compresión, Desviación Estándar

TABLA 6.5; Cuadro de resumen de resultados

DENOMINACIÓN VALOR UNIDADES OBSERVACIÓN



VALOR MÁXIMO (Xmax) 71,43 MPa

VALORES MÍNIMO (Xmin) 68,56 MPa

COEFICIENTE DE VARIACIÓN (V) 2,05 % MUY BUENO

VARIANZA 1,92 MPa


( )

219

SEGÚN MONTOYA-MESEGUER-MORAN

La Resistencia Característica de rotura a la compresión para una determinada clase de

hormigón, se define como el valor estadístico de la resistencia, que corresponde a la

probabilidad que el noventa y cinco por ciento (95%) de todos los resultados de ensayo

de la población supere dicho valor y un cinco por ciento (5%) puedan tener resistencias

inferiores a la especificada, lo que da lugar a que la resistencia media de las muestras

(fm) siempre sea mayor que la resistencia característica.50

La resistencia característica se halla mediante la ecuación:

ECUACIÓN 6.7; Resistencia Característica, Montoya-Meseguer-Moran

Donde:

(Depende del control

ejercida en la preparación del hormigón)

∑

√

∑ (

)

ECUACIÓN 6.8: Media Aritmética ECUACIÓN 6.9: Coeficiente de Variación

220




RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL HORMIGÓN


# DE MUESTRAS TOTAL: 15 EDAD DE LA MUESTRA: 28 DÍAS



n RESISTENCIA

REQUERIDA Xi

(MPa)

1 68,14 0,000703

0,0198

2 69,11 0,000160

3 71,02 0,000214

4 72,05 0,000861

5 68,96 0,000219

6 68,79 0,000297

7 72,89 0,001709

8 71,05 0,000227

9 69,85 0,000004

10 69,15 0,000146

11 68,96 0,000219

12 71,86 0,000709

13 70,08 0,000001

14 69,05 0,000183

15 68,98 0,000211

Σ = 0,0059


NÚMERO DE MUESTRAS 15


(ADIMENSIONAL)

221









NÚMERO DE MUESTRAS (n) 15 -----

MEDIA ARITMÉTICA (f'cm) 70,00 MPa


RESISTENCIA CARACTERÍSTICA (f'ck) 67,73 MPa

VALOR MÁXIMO (f’ck- máx.) 69,16 MPa

VALORES MÍNIMO (f’ck-min) 66,30 MPa

COEFICIENTE DE VARIACIÓN (V) 2,05 %

OSCAR PADILLA

222

Para determinar la resistencia característica del hormigón, se debe ordenar los datos de

forma descendente de mayor a menor, luego de haberlos ordenado se forma dos grupos,

los cuales tienen que ser de numero par, si es el caso contrario es decir impar, se

eliminara el valor intermedio, para convertir a los dos grupos en números pares.

Luego de formar los dos grupos de datos de la resistencia a la compresión, se

determinara de cada uno de ellos la media aritmética, que nos servirá para la ecuación de

la resistencia característica según Oscar Padilla.

ECUACIÓN 6.10: Resistencia Característica, Oscar Padilla

Donde:

f ’ck : Resistencia Característica

f ’cm1 : Media Aritmética de resistencia a la compresión primer grupo

f ’cm2 : Media Aritmética de resistencia a la compresión segundo grupo

Como segundo paso se determinara los valores mínimo y máximo, en función de la

resistencia característica y desviación estándar.

223





SEGÚN OSCAR PADILLA


CUADRO DE RESULTADOS SEGÚN OSCAR PADILLA

VALORES GENERALES

ORDENADOS GRUPO 1 GRUPO 2

n RESISTENCIA

REQUERIDA

Xi (MPa)

n1

RESISTENCIA

REQUERIDA

Xi1 (MPa) n2

RESISTENCIA

REQUERIDA

Xi2 (MPa)

1 72,89 1 72,89 8 69,11

2 72,05 2 72,05 9 69,05

3 71,86 3 71,86 10 68,98

4 71,05 4 71,05 11 68,96

5 71,02 5 71,02 12 68,96

6 70,08 6 70,08 13 68,79

7 69,85 7 69,85 14 68,14

8 69,15

9 69,11

10 69,05

11 68,98

12 68,96

13 68,96

14 68,79

15 68,14 f'cm1= 71,26 f'cm2 = 68,86

224





SEGÚN OSCAR PADILLA








VALOR MÁXIMO (fck-máx.) 75,09 MPa

VALORES MÍNIMO (fck-min.) 72,23 MPa


225

SEGÚN SALIGER

Este método consiste en sumar todos los resultados de los ensayos realizados y

determinar la media aritmética general y adoptar el 75% de esta media aritmética, para

determinar la resistencia característica se aplica la siguiente expresión.

ECUACIÓN 6.11: Resistencia Característica, Saliger

Donde:

f ’ck : Resistencia Característica del Hormigón

f ‘cm : Resistencia promedio general.

Luego de haber encontrado la resistencia característica, se procederá al cálculo de los

valores mínimo y máximo, en función de la desviación estándar.

226





SEGÚN SALIGER



SEGÚN SALIGER

n

RESISTENCIA

REQUERIDA

Xi (MPa)

1 68,14

2 69,11

3 71,02

4 72,05

5 68,96

6 68,79

7 72,89

8 71,05

9 69,85

10 69,15

11 68,96

12 71,86

13 70,08

14 69,05

15 68,98

f 'cm = 70,00

227





SEGÚN SALIGER








VALOR MÁXIMO (fck-max) 53,93 MPa

VALORES MÍNIMO (fck-min) 51,06 MPa


228

SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCION (NEC 2011)

Para determinar la resistencia característica mediante el NEC, esta recomienda tener un

registro de al menos 30 ensayos o en caso contrario como mínimo 15 ensayos

individuales, y con estos determinar la desviación estándar (s).

Se debe indicar que esta norma se deriva del ACI C 318-08 “Requisitos de Reglamento

para Concreto Estructural”, mediante este misma norma se determina la resistencia

media requerida del hormigón para su diseño, con ecuaciones presentes en el código.

Para determinar la resistencia característica se hace en función de la resistencia

especificada y la desviación estándar (s).

Se hace el uso de las ecuaciones de la tabla 6.6, para hormigones mayores a 35 MPa

como se ve a continuación:


CUANDO HAY DATOS DISPONIBLES PARA ESTABLECER


Resistencia especificada

a la Compresión,

f'c ( MPa)


Compresión, f'cr (MPa)

≤ 35

f 'cr = f 'c + 1,34s

f 'cr = f 'c + 2,33s - 3,5

> 35

f 'cr = f 'c + 1,34s

f 'cr = 0,90f 'c + 2,33s

TABLA 6.7: Resistencia característica, NEC

FUENTE: NEC capítulo 4 pág. 25 y ACI C 318-08, capitulo 5 pág. 72

Cuando se dispone de menos de 30 ensayos, como es el caso, pero con un mínimo de 15,

la desviación estándar de la muestra calculada se incrementa por el factor indicado en la

229

tabla 6.8 (Factor de Modificación), permitiéndonos tener como resultado una resistencia

más conservadora (mayor).54

FACTORES DE MODIFICACIÓN PARA LA DESVIACIÓN

ESTÁNDAR DE LA MUESTRA CUANDO SE DIPONE DE MENOS

DE 30 ENSAYOS

# DE ENSAYOS FACTOR DE MODIFICACIÓN (k)

Menos de 15 ------------------

15 1,16

20 1,08

25 1,03

30 o mas 1,00

TABLA 6.8: Factor de Modificación, para muestras menores a 30 ensayos.

FUENTE: NEC capítulo 4 pág. 26 y ACI C 318-08, capitulo 5 pág. 71

Entonces con lo expuesto anteriormente se tiene las ecuaciones para determinar la

resistencia característica de la siguiente forma:


CUANDO HAY DATOS DISPONIBLES PARA ESTABLECER UNA

DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE LA MUESTRA

Resistencia especificada

a la Compresión, f'c (

MPa)


Compresión, f'cr (MPa)

> 35

f 'kc = f 'c + 1,34 k s

f 'kc = 0,90f 'c + 2,33 k s

Datos:

f ‘cr = Resistencia requerida (MPa)

f ’c = Resistencia especificada ( Se obtendrá en función del f ‘cr)

s = Desviación estándar

k = Factor de modificación (Se obtiene de la tabla 6.6)

___________________________

54 ACI C 318-08 “Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural”, capitulo 5 pág. 71

Calculo DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s), en función de y f’cr

230

√∑

√

ECUACIÓN 6.2; Desviación Estándar


Donde:

Xi : Ensayos individuales de probetas cilíndricas

: Media Aritmética

n : Numero de datos ensayados

s : Desviación Estándar

Calculo de la resistencia especificada (f ‘c).

Donde:

f ‘cr = 55.65 MPa*

*El diseño se realizó para el f ‘cr igual a 55.65 MPa, pero este sufrió una variación al

momento del cálculo para las mezclas de prueba que consistió en el aumento de un

porcentaje de cemento lo que vario la relación w/(c + m) y la resistencia vario de forma

ascendente.

f ‘cr = 59.29 MPa (Resistencia a usar para determinar resistencia especificada)

231





SEGÚN NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN


CUADRO DE DESVIACIÓN ESTÁNDAR

n RESISTENCIA

REQUERIDA

(MPa)

MEDIA

ARITMÉTICA

(MPa) (MPa)

DESVIACIÓN

ESTÁNDAR

(s) MPa

1 68,14

70,00

3,44

1,43

2 69,11 0,78

3 71,02 1,05

4 72,05 4,22

5 68,96 1,07

6 68,79 1,45

7 72,89 8,38

8 71,05 1,11

9 69,85 0,02

10 69,15 0,72

11 68,96 1,07

12 71,86 3,47

13 70,08 0,01

14 69,05 0,89

15 68,98 1,03

Σ = 28,73

232





SEGÚN NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN



DENOMINACIÓN VALOR UNIDAD

# DE DATOS (n) 15,00 15 ----

DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s) 1,43 1,43 MPa

FACTOR DE MODIFICACIÓN (k) 1,16 1,16 ----

RESISTENCIA ESPECIFICADA (f 'c) f 'c = f 'cr - 9,65 49,64 MPa

RESISTENCIA CARACTERÍSTICA (f 'kc)

f 'k c = f 'c + 1,34 k s 51,86 MPa

f 'k c = 0,90f 'c + 2,33 k s 48,55 MPa

RESISTENCIA CARACTERÍSTICA

SELECCIONADA (f 'kc) f 'k c = f 'c + 1,34 k s 51,86 MPa

233





RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS



MÉTODO VALOR UNIDAD

MONTOYA-MESEGUER-MORAN 67,73 MPa

OSCAR PADILLA 73,66 MPa

SALIGER 52,50 MPa

NEC 2011 51,86 MPa

234

CAPITULO VII

7. TABULACIONES Y GRÁFICOS

En este capítulo se realizará, las tabulaciones y gráficos de los resultados obtenidos de

las mezclas de prueba, mezcla definitiva, además se presentara dos mezclas patrón que

fueron raíz para llegar a las mezclas de prueba y por ende las mezclas definitivas. El

orden de la presentación será:

MEZCLAS PATRÓN

MEZCLAS DE PRUEBA

MEZCLA DEFINITIVA

COSTO DE LOS MATERIALES

235




ENSAYOS DE COMPRESIÓN MEZCLA PATRÓN NUMERO 1, MICROSÍLICE AL 10%

MUESTRA EDAD DIAMETRO

(cm)

ALTURA

(cm)

CARGA

(kg)

AREA

(cm2)

ESFUERZO

MPa

ESFUERZO

% FECHA DÍAS

1

22/08/2013

3 10,20 20,00 18937,80 81,71 23,62 42,19

2 3 10,30 20,00 20291,10 83,32 24,82 44,33

3 3 10,10 20,00 18333,90 80,12 23,33 41,65

Promedio : 23,93 42,72

1

26/08/2013

7 10,30 20,00 26563,00 83,32 32,50 58,03

2 7 10,30 20,00 23222,70 83,32 28,41 50,73

3 7 10,30 20,00 24357,30 83,32 29,80 53,21

Promedio : 30,24 53,99

1

16/09/2013

28 10,30 20,00 35308,50 83,32 43,20 77,14

2 28 10,30 20,00 36662,90 83,32 44,85 80,10

3 28 10,30 20,00 40471,30 83,32 49,51 88,41

Promedio : 45,85 81,88

Observación: Muestra patrón no valida, mezcla inicial que nos sirvió de pauta, para alcanzar nuestro objetivo

ESPECIFICADA f 'c REQUERIDA f 'cr NTE INEN ASTM C # FORMA DIMENSIONES CEMENTO AGREGADOS ADITIVO MICROSÍLICE

46,00 MPa 55,65 MPa 1573:2010 39 9 CILÍNDRICA 10x20 cm CAMPEÓN LAFARGE GUAYLLABAMBA Rheobuild 1000 RHEOMAC SF100

D A T O S G E N E R A L E S

NORMAS APLICADAS MUESTRA MATERIALESRESISTENCIA

236




ENSAYOS DE COMPRESIÓN MEZCLA PATRÓN NUMERO 2, MICROSÍLICE AL 15%


(cm)

ALTURA

(cm)

CARGA

(Kg)

AREA

(cm²) ESFUERZO

MPa

ESFUERZO

% FECHA DÍAS 1

23/08/2013

3 10,20 20,00 13771,90 81,71 17,18 30,68

2 3 10,30 20,00 13479,70 83,32 16,49 29,45

3 3 10,40 20,00 13853,70 84,95 16,62 29,69

Promedio : 16,77 29,94

1

27/08/2013

7 10,30 20,00 17944,40 83,32 21,95 39,20

2 7 10,20 20,00 16997,70 81,71 21,20 37,87

3 7 10,30 20,00 15747,10 83,32 19,26 34,40

Promedio : 20,81 37,16

1

17/09/2013

28 10,30 20,00 30379,30 83,32 37,17 66,37

2 28 10,30 20,00 28887,70 83,32 35,34 63,11

3 28 10,30 20,00 32779,20 83,32 40,10 71,61

Promedio : 37,54 67,03

Observación: Muestra patrón no valida, mezcla inicial que nos sirvió de pauta, para alcanzar nuestro objetivo.


46,00 MPa 55,65 MPa 1573:2010 39 9 CILÍNDRICA 10x20 cm CAMPEÓN LAFARGE GUAYLLABAMBA Rheobuild 1000 RHEOMAC SF100

D A T O S G E N E R A L E S

NORMAS APLICADAS MUESTRA MATERIALESRESISTENCIA

237




ENSAYOS DE COMPRESIÓN MEZCLA DE PRUEBA OPCIÓN 1


(cm)

ALTURA

(cm)

CARGA

(Kg)

AREA

(cm²)

ESFUERZO

MPa

ESFUERZO

% FECHA DÍAS

1

18/10/2013

3 10,30 20,20 24543,80 83,32 30,03 54,44

2 3 10,20 20,00 23762,30 81,71 29,64 53,74

3 3 10,20 20,10 23556,00 81,71 29,39 53,27

Promedio : 29,69 53,82

1

22/10/2013

7 10,30 20,00 33075,80 83,32 40,46 73,36

2 7 10,40 20,20 34168,80 84,95 41,00 74,33

3 7 10,40 20,20 34196,10 84,95 41,03 74,39

Promedio : 40,83 74,03

1

18/11/2013

28 10,20 20,00 47762,90 81,71 59,58 108,02

2 28 10,30 20,10 51761,80 83,32 63,33 114,80

3 28 10,20 20,10 48134,60 81,71 60,05 108,86

Promedio : 60,99 110,56


46,00 MPa 55,65 MPa 1573:2010 39 9 CILÍNDRICA 10x20 cm CAMPEÓN LAFARGE GUAYLLABAMBA SIKAMENT N100 RHEOMAC SF100

D A T O S G E N E R A L E S M E Z C L A D E P R U E B A O P C I Ó N 1 M I C R O S Í L I C E 15%

RESISTENCIA NORMAS APLICADAS MUESTRA MATERIALES

238




GRÁFICO DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN, MEZCLA DE PRUEBA OPCIÓN 1

GRÁFICO DE BARRAS ESFUERZO VS. TIEMPO

29,69

40,83

60,99

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

0 5 10 15 20 25 30ES

FU

ER

ZO

(M

Pa)

EDAD (DIAS)

RESISTENCIA VS. TIEMPO

ESFUERZO

239






(cm)

ALTURA

(cm)

CARGA

(Kg)

AREA

(cm²) ESFUERZO

MPa

ESFUERZO

% FECHA DÍAS

1

24/10/2013

3 10,40 20,10 32092,20 84,95 38,51 64,95

2 3 10,40 20,00 30891,00 84,95 37,07 62,52

3 3 10,30 20,10 31172,70 83,32 38,14 64,32

Promedio : 37,91 63,93

1

28/10/2013

7 10,30 20,00 39594,30 83,32 48,44 81,70

2 7 10,30 20,00 40505,80 83,32 49,55 83,58

3 7 10,30 20,00 39192,20 83,32 47,95 80,87

Promedio : 48,65 82,05

1

18/11/2013

28 10,20 20,00 51777,30 81,71 64,59 108,94

2 28 10,30 20,10 51815,90 83,32 63,39 106,92

3 28 10,30 20,10 50537,00 83,32 61,83 104,28

Promedio : 63,27 106,71





240






37,91

48,65 63,27

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

0 5 10 15 20 25 30

ES

FU

ER

ZO

(M

Pa)

EDAD (DIAS)


ESFUERZO

241






(cm)

ALTURA

(cm)

CARGA

(Kg)

AREA

(cm²) ESFUERZO

MPa

ESFUERZO

% FECHA DÍAS

1

25/10/2013

3 10,40 20,10 23663,10 84,95 28,40 51,48

2 3 10,30 20,10 22231,00 83,32 27,20 49,31

3 3 10,20 20,10 21953,30 81,71 27,39 49,65

Promedio : 27,66 50,14

1

29/10/2013

7 10,20 20,00 32127,40 81,71 40,08 72,66

2 7 10,20 20,00 30898,90 81,71 38,55 69,88

3 7 10,20 19,90 31327,20 81,71 39,08 70,85

Promedio : 39,24 71,13

1

19/11/2013

28 10,30 20,20 46992,70 83,32 57,49 104,23

2 28 10,30 20,20 48697,80 83,32 59,58 108,01

3 28 10,20 20,10 45820,30 81,71 57,16 103,63

Promedio : 58,08 105,29





242






27,66

39,24

58,08

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

0 5 10 15 20 25 30

ES

FU

ER

ZO

(M

Pa)

EDAD (DIAS)


ESFUERZO

50,14 %

71,13 %

105,29 %

27,66

39,24

58,08

0

10

20

30

40

50

60

70

0

20

40

60

80

100

120

0 3 7 28

ESFUERZO (%)

ESFUERZO (MPa)

243




ENSAYOS DE COMPRESIÓN MEZCLA DEFINITIVAS


(cm)

ALTURA

(cm)

CARGA

(Kg)

AREA

(cm²) ESFUERZO

MPa

ESFUERZO

% FECHA DÍAS

1 14/11/2013 3 10,20 20,10 34621,50 81,71 43,19 72,85

2 3 10,40 20,00 35585,60 84,95 42,70 72,02

3 3 10,20 20,10 34391,20 81,71 42,90 72,36

Promedio : 42,93 72,41

1 18/11/2013 7 10,30 20,10 46628,70 83,32 57,05 96,21

2 7 10,30 20,10 45000,30 83,32 55,05 92,85

3 7 10,30 20,00 43578,70 83,32 53,31 89,92

Promedio : 55,14 93,00

1 09/12/2013 28 10,20 20,00 55696,01 81,71 69,48 117,19

2 28 10,20 20,10 59244,57 81,71 73,91 124,65

3 28 10,30 20,10 58082,11 83,32 71,06 119,85

Promedio : 71,48 120,56



D A T O S G E N E R A L E S M E Z C L A D E F I N I T I V A, M I C R O S Í L I C E 10 %


- 244 -




GRÁFICO DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN, MEZCLA DEFINITIVA


42,93

55,14 71,48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30

ES

FU

ER

ZO

(M

Pa

)

TIEMPO (DIAS)

ESFUERZO VS. TIEMPO

ESFUERZO

72,41 %

93 %

120,56 %

42,93

55,14

71,48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

20

40

60

80

100

120

140

0 3 7 28

ESFUERZO %

ESFUERZO MPa

245




ANÁLISIS DE COSTOS DE MATERIALES PARA 1 M3 DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA, TODAS LAS OPCIONES

CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), MICROSÍLICE RHEOMAC SF100 (BASF ),

ADITIVO SIKAMENT N100 (SIKA) Y AGREGADO DE GUAYLLABAMBA (PROVINCIA DE PICHINCHA)

RESISTENCIA REQUERIDA (f 'cr) 55,65 MPa 59,29 MPa 55,65 MPa

OPCIÓN NUMERO 1 NUMERO 2 NUMERO 3

% MICROSÍLICE 15% 10% 13%

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD COSTO

1 Mᶾ ($) CANTIDAD

COSTO

1 Mᶾ ($) CANTIDAD

COSTO

1 Mᶾ ($)

CEMENTO Kg 469,15 75,40 551,94 88,71 542,61 87,21

MICROSÍLICE Kg 82,79 172,02 55,19 114,67 81,08 168,47

AGREGADO FINO mᶾ 0,20 2,80 0,20 2,79 0,20 2,80

AGREGADO GRUESO mᶾ 0,39 5,92 0,39 5,85 0,39 5,85

AGUA mᶾ 0,19 0,14 0,19 0,14 0,21 0,16

ADITIVO Kg 9,60 36,14 10,26 38,63 6,74 25,36

COSTO DIRECTO TOTAL Σ = 292,43 Σ = 250,80 Σ = 289,85

246




GRÁFICO DE BARRAS COSTOS DE MATERILES POR OPCIONES

220

230

240

250

260

270

280

290

300

MICROSÍLICE' 15% 'MICROSÍLICE 10% 'MICROSÍLICE 13%

$ 292,43

$ 250,80

$ 289,85

COSTO TOTAL VS. % MICROSÍLICE

COSTO TOTAL ($)

247

CAPITULO VIII

8. ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS

Para realizar el análisis de resultados obtenidos, se toma en cuenta lo siguiente; muestras

de prueba, muestra definitiva, desviación estándar, costos de materiales y datos varios.

OPCIÓN NÚMERO 1 NÚMERO 2 NÚMERO 3


RESISTENCIA (MPa) EDAD

(DÍAS)

ESFUERZO

(MPa)

ESFUERZO

(MPa)

ESFUERZO

(MPa) ESPECIFICADA REQUERIDA

46,00 55,65 28 60,99 63,27 58,08

TABLA 8.1: Resumen de ensayos a los 28 días, Muestras de Pruebas

En la tabla 8.1 se ve el orden de resultados, que de acuerdo al valor de su resistencia a la

compresión tiene el siguiente orden; teniendo en primer lugar opción # 1 con el 10% ,

segundo lugar la opción 2 con el 15% y tercer lugar la opción 2 con el 13% de

microsílice.

Se puede observar en la tabla 8.1, entre las tres opciones, la que mayor resistencia

obtiene a los 28 días, es la opción número uno, con un porcentaje menor de microsílice

que las otras dos opciones. Lo que nos ayuda a determinar que la cantidad de microsílice

no es sinónimo de ganar mayor resistencia en el hormigón, este componente también

dependerá de la compatibilidad que tendrá con los demás materiales (agregados,

cemento y aditivo químico).

Como se dijo anteriormente si realizamos una gráfica % de microsílice versus resistencia

aportante en la mezcla de un hormigón, se tendrá puntos de inflexión y un punto

248

máximo, que dependerán de la microsílice y de los materiales con los cuales se está

trabajando (figura 8.1).

FIGURA 8.1: Cantidad de microsílice versus esfuerzo

FUENTE: Andrade Silvia-Paramo Arturo-Rodríguez Fausto “Dosificación de H.A.R, pág.146

Para seleccionar el diseño definitivo, se realizó en función de las tres mezclas de

prueba, optando como la mejor la opción número uno, sin dejar de lado a las dos

opciones restantes ya que todas alcanzan y sobre pasan la resistencia requerida planteada

en el diseño (f ’cr = 55.65 MPa) y además para su selección se tomó en cuenta dos

parámetros importantes, la parte técnica y económica.

OPCIÓN NUMERO 1 NUMERO 2 NUMERO 3


RESISTECIA REQUERIDA A LOS 28 DÍAS 60,99 MPa 63,27 MPa 58,08 MPa

COSTO TOTAL PARA 1 Mᶾ DE HORMIGÓN $ 292,43 $ 250,80 $ 289,85

TABLA 8.2: Resistencia y costos de acuerdo al % de Microsílice

En la tabla 8.2, se presenta claramente que la mezcla con el 10% de microsílice, se apega

a lo más óptimo en el área técnica y económica, estableciendo la garantía que la mejor

opción para establecer como mezcla definitiva, es la mezcla número 2.

52

54

56

58

60

62

64

0 5 10 15 20

ES

FU

ER

ZO

MP

a

% MICROSILICE

CURVA ESFUERZO VS. CANTIDAD DE MICROSILICE

CURVA ESFUERZO VS.CANTIDAD DEMICROSILICE

249

Si nos apegamos solo a la parte económica, el orden de las opciones a elegir es en el

siguiente orden: 10% ($250.80), 13 % ($289.85) y 15% ($ 292.43) de microsílice.,

habiendo una mínima variación entre el 13 y 15 %, en el costo por metro cubico de

hormigón.

EDAD

MEZCLA

DE

PRUEBA

MEZCLA

DEFINITIVA

DÍAS ESFUERZO (MPa)

0 0 0

3 37,91 42,93

7 48,65 55,14

28 63,27 71,48

GRAFICA 8.1: Comparación Mezcla Opción 2 (10% Microsilice) y Muestra Definitiva

Si comparamos la opción número dos de las mezclas de prueba y la mezcla definitiva, la

curva de la mezcla definitiva se levanta paralelamente sobre la curva de la mezcla de

prueba 2, lo que nos demuestra que tiene mayor resistencia a la compresión, esto se

debe a que se realizó un mejoramiento de los agregados, poniendo mayor énfasis al

agregado grueso.

Al realizar el cálculo de la desviación estándar para conocer la escala de calidad

obtenida en los ensayos de las muestras, que a la vez nos demuestra el grado de control

puesto en el mezclado, curado y toma de muestras para el caso de laboratorio. Como se

ve a continuación:

OPCION 2

DEFINITIVA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30

MEZCLA PRUEBA VS. DEFINITIVA

MEZCLA DE PRUEBA MEZCLA DEFINITIVA

250

CALIFICACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR,

SEGÚN EL ACI C363-2R-98

DESVIACIÓN ESTÁNDAR CALIFICACIÓN

< 2,80 MPa EXCELENTE

> 5,00 MPa DEFICIENTE

TABLA 8.3: Calificación Desviación Estándar, ACI C 363-2R-98

FUENTE: ACI C 363-2R-98, CAP. 5.1.

ESTANDARES DE CONTROL DE HORMIGÓN

VARIABLE GLOBAL

CLASES DE OPERACIÓN

COEFICIENTE DE VARIACIÓN PARA DIFERENTES

NORMAS DE CONTROL, %

EXCELENTE MUY

BUENO BUENO POBRE MALO

PRUEBAS DE CONSTRUCCIÓN < 3 3 a 4 4 a 5 5 a 6 > 6

LOTES DE PRUEBA DE

LABORATORIO < 2 2 a 3 3 a 4 4 a 5 > 5

f 'c > 34,5 MPa

TABLA 6.4; Tabla grado de aceptabilidad del Coeficiente de Variación


RESULTADOS OBTENIDOS



TABLA 8.4: Resultados Desviación Estándar y Coeficiente de Variación

251

En la tabla 8.4, se tiene la desviación estándar igual a 1.43 MPa, que de acuerdo a la

tabla 8.3, se encuentra dentro del rango de EXCELENTE, y un coeficiente de variación

de 2.05 %, que de acuerdo a los estándares de control, es considerado como MUY

BUENO, estos resultados nos demuestra que, el mezclado, curado, tomas y ensayos de

las muestra, se consideraron las indicaciones de las normas aplicables al tema, y así

pudiendo decir que se realizó, en condiciones controladas de laboratorio.

ANÁLISIS DE COSTOS DIRECTOS, PARA UN HORMIGÓN

CONVENCIONAL Y UN HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA

El análisis se realizará para un hormigón convencional de f’c = 21 MPa y un hormigón

de alta resistencia f’c = 46 MPa (f’cr = 55.65 MPa), que se presenta a continuación, el

análisis de cada uno de ellos:

252




ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS

RUBRO: Hormigón Simple f'c = 210 Kg/cm2 Unidad : m3

EQUIPO Y HERRAMIENTA Número Costo/Hora Rendimiento Subtotal

DESCRIPCIÓN

Herramienta menor 5%MO 1,45

Homigonera 1 3,00 1,00 3,00

Bomba de hormigon 1 2,00 1,00 2,00

Vibrador 1 2,50 1,00 2,50

SUMA A= 8,95

MATERIALES Unidad Cantidad C. Unitario Subtotal

DESCRIPCIÓN

Aditivo Kg 4,00 3,77 15,08

Agua m3 0,19 0,77 0,15

Agregado fino m3 0,29 14,00 4,06

Agregado grueso m3 0,39 15,00 5,85

Cemento Campeón sacos 6,34 8,03 50,91

SUMA B = 76,05

MANO DE OBRA Número S.R.H. Rendimiento Subtotal

DESCRIPCIÓN

Albañil 2 3,05 1,00 6,10

Peón 6 3,01 1,00 18,06

Maestro mayor 1 3,28 1,00 3,28

Inspector de obra 1 3,28 0,50 1,64

SUMA C = 29,08

COSTO DIRECTO TOTAL (A+B+C) 114,08

253




ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS

RUBRO: Hormigón Simple f'c = 46 Kg/cm2 Unidad : m3

EQUIPO Y HERRAMIENTA Número Costo/Hora Rendimiento Subtotal

DESCRIPCIÓN

Herramienta menor 5%MO 1,45

Homigonera 1 1,00 1,00 3,00

Bomba de hormigon 1 1,00 1,00 2,00

Vibrador 1 1,00 1,00 2,50

SUMA A = 8,95

MATERIALES Unidad Cantidad C. Unitario Subtotal

DESCRIPCIÓN

Aditivo Kg 10,26 3,77 38,68

Microsílice Kg 55,04 2,08 114,48

Agua m3 0,19 0,77 0,15

Agregado fino m3 0,20 14,00 2,81

Agregado grueso m3 0,39 15,00 5,85

Cemento Campeón sacos 11,04 8,03 88,65

SUMA B = 250,62

MANO DE OBRA Número S.R.H. Rendimiento Subtotal

DESCRIPCIÓN

Albañil 2 3,05 1,00 6,10

Peón 6 3,01 1,00 18,06

Maestro mayor 1 3,28 1,00 3,28

Inspector de obra 1 3,28 0,50 1,64

SUMA C = 29,08

COSTO DIRECTO TOTAL (A+B+C) 288,65

254




CUADRO COMPARATIVO DE COSTOS DIRECTOS


RESISTENCIA ESPECIFICADA (A) f' c = 21,00 MPa (B) f' c = 46,00 MPa

MATERIALES

DESCRIPCIÓN Unidad Cantidad DOSIFICACIÓN Cantidad DOSIFICACIÓN

Aditivo Kg ---- 0,58

10,26 0,34

Agua m3 0,20 0,19

Agregado fino m3 0,29 2,29 0,20 0,94

Agregado grueso m3 0,39 2,98 0,39 1,69

Cemento Campeón sacos 6,34 1,00 11,04 1,00

Microsílice Kg ----- ---- 55,04

COSTO TOTAL ($) = 60,97 250,62

MANO DE OBRA

COSTO TOTAL ($) = 29,08 29,08

EQUIPO Y MAQUINARIA

COSTO TOTAL ($) = 8,95 8,95

COSTO TOTAL DIRECTO ($) = 99,00 288,65

DIFERENCIA EN COSTO $ (A-B) = 189,65

255

Como se observa en el cuadro comparativo de costos directos, es evidente la

diferencia de costo, para elaborar un hormigón convencional a comparación de un

hormigón de alto desempeño, los factores que ocasionan está gran diferencia, son los

materiales empleados en la fabricación del hormigón.

Se observa en APU, que los valores de la mano de obra y, equipos y herramientas,

sus valores son constantes; tanto para el hormigón de f’c = 21.00 MPa y f’c = 46.00

MPa.

CAPITULO IX

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

9.1 CONCLUSIONES

1. Mediante esta investigación se demostró que es posible la producción de los

Hormigones de Alta Resistencia en nuestro país, con un f’cr = 55.65 MPa (f’c =

46.00 MPa) utilizando los agregados de Guayllabamba, siempre y cuando los

agregados cumplan características especiales para esta clase de hormigón y cemento

Campeón, microsílice y superfluidificantes como aditivo químico, y a la vez un

control de calidad adecuado en cada una de sus etapas.

2. Para la elaboración de los Hormigones de Alta Resistencia, en particular el agregado

grueso debe cumplir como característica especial que su abrasión debe ser igual o

menor al 25% de desgaste de su masa total.

3. Los agregados con cuales se trabajó de la mina de Guayllabamba (Mezcla Lista), son

óptimos para la elaboración de los hormigones de alta resistencia, previo un

256

tratamiento antes de su uso; que consiste en el lavado de éstos y selección de

materiales porosos, planos débiles, etc., de forma muy cuidadosa.

4. El porcentaje de microsílice presente, depende de las características de los demás

componentes del hormigón, es decir éste no tiene un patrón definido para las

mezclas, sino estará en función de la compatibilidad que tenga con todos los

elementos del hormigón.

5. En lo económico la microsílice, es un material que influye directamente en el costo

del hormigón de alta resistencia, estableciendo que la cantidad de microsílice es

proporcional a la elevación de su costo, como se demostró en el análisis de costos

entres las tres opciones de mezcla de prueba.

6. Para llegar a conocer la mezcla más óptima, se realizaron varias opciones de mezclas

con lo cual se adquirió experiencia y se fue conociendo el comportamiento de cada

uno de los agregados.

7. Para llegar a la obtención de un hormigón de alta resistencia, queda demostrados que

se debe utilizar un agregado grueso con un tamaño nominal de ½ de pulgada y que

sea de graduación buena y también el uso de los materiales cementantes (cemento y

microsílice) en buena calidad.

8. La microsílice de Basf, el cemento Campeón de Lafarge son materiales cementantes

que reaccionan favorablemente, pese a no ser materiales de la misma marca, lo cual

expresa que no es necesario utilizar materiales de una misma línea. A la vez la

utilización del aditivo químico de Sika es excelente para la reducción de agua que

provoca el material cementante, mencionado anteriormente.

257

9. La dosificación final óptima para la obtención de una resistencia requerida a la

compresión de f’cr = 55.65 MPa, partiendo de una resistencia especifica de f’c =

46.00 MPa, con agregados de Guayllabamba y cemento Campeón de Lafarge, fué

de:

MATERIALES PARA 1 Mᶾ DE HORMIGÓN f'cr = 55,65 MPa (f'c = 46,00 MPa)

CEMENTO + 10% DE MICROSÍLICE DOSIFICACIÓN


AGUA AGUA POTABLE 187,66 Kg 0,34

CEMENTO CAMPEÓN-LAFARGE 496,75 Kg 1

MICROSÍLICE RHEOMAC SF100-BASF 55,19 Kg

ARENA MEZCLA LISTA 520,88 Kg 0,94

RIPIO MEZCLA LISTA 931,6 Kg 1,69

ADITIVO SIKAMENT N-100

2,3 % CON RELACIÓN AL MATERIAL

CEMENTANTE

10. Se concluye que para tener, mayor éxito en el estudio estadístico de los ensayos de

los especímenes de las mezclas, se debe tener mayor número de registros de

ensayos como lo indica el ACI 214-R-02 y ACI 318-08, ya que nos permite conocer

con mayor realidad la desviación estándar, siendo este una herramienta estadística,

que nos permite conocer el control de calidad de los hormigones.

11. Después de haber realizado el análisis de las mezclas de prueba con su respectivo

análisis de costos, se determina como mezcla definitiva la ya indicada, por ser la más

económica, es decir tiene menor porcentaje de microsílice en comparación con las

otras mezclas y por tener mayor resistencia a los 28 días de su fabricación; se

concede como mezcla definitiva a la mezcla con una proporción del 10% de

microsílice.

12. Al realizar el análisis de precios unitarios (APU), para un hormigón de f’c = 21.00

MPa y f’cr = 55.65 MPa (f’c = 46.00 MPa), es notorio una gran diferencia en el

258

costo por metro cubico; entre un hormigón de alta resistencia de $ 288.65 / mᶾ y un

concreto convencional de $ 99.00 / mᶾ, teniendo una diferencia de costo igual a $

1789.65 / mᶾ, que significaría que su costo se doblega él uno en comparación del

otro.

13. Los factos influyentes en gran porcentaje para el costo elevado de los hormigones de

alta resistencia en comparación con un hormigón convencional, son los materiales

empleados para cada uno de ellos, mientras que la mano de obra y los equipos

empleados son constantes, en los dos casos.

14. El orden de mezclado optimo fué; primero se coloca la microsílice, la arena, el ripio

con el 75% de líquido (aditivo + agua) debido a la finura del material cementante,

permitiendo que se sature totalmente, mezclar por un tiempo de 2 minutos hasta

tener una mezcla saturada en su totalidad y luego el cemento y por último el 25% de

ciento del líquido, este orden de mezclado evita la formación de grumos de la masa,

que no permite la saturación homogénea de los materiales en la mezcla.

15. También se comprobó que el curado de los hormigones, juega un papel muy

importante, al momento de ganar resistencia y con mayor razón para hormigones de

alta resistencia.

9.2 RECOMENDACIONES

1. Antes de la elaboración de los hormigones de alta resistencia, debemos empezar por

la selección de los materiales, empezando con los agregados, éstos no deben tener

contenido orgánico, e impurezas de la intemperie, ya que estos ocupan un papel

importante para la fabricación de esta clase de hormigones.

259

2. Es recomendable que los agregados pasen por un lavado previo y selección de los

materiales que presenten características no favorables, tales como contenido

orgánico, libre de fisuras y libres de recubrimiento de superficie, que puedan afectar

la eficiencia en la resistencia del hormigón.

3. Para conocer las proporciones de los aditivos químicos y aditivos minerales que

intervienen en las mezclas, nos debemos guiar en las fichas técnicas de cada uno de

ellos, se debe indicar que son valores recomendables, dependerá de las

características de los componentes del hormigón.

4. Para la fabricación de un hormigón de alta resistencia, se debe hacer el uso del

equipo adecuado y colocación de los materiales en un orden adecuado, ya que el

mezclado nos es igual a la de los hormigones convencionales.

5. La toma de muestras en cada una de las mezclas, se debe realizar de acuerdo a las

normas, y además el curado debe ser lo más temprano posible, recomendando de

acuerdo a la experiencia adquirida en esta investigación, dejar fraguar como tiempo

mínimo dos horas o más y luego sumergirlos totalmente con cal pura, la cual evita la

extracción del calcio y así no se modifican las propiedades físicas y químicas propias

de la mezcla.

6. Se debe y es necesario continuar con los estudios de los hormigones de alta

resistencia en la parte teórica y práctica, por estar en constante evolución, puesto que

la actual investigación cubre solo la parte de diseño, quedando otras áreas de éste

inconclusas como por ejemplo el módulo de elasticidad, módulo de rotura,

deformaciones, como las más comunes.

7. Al realizar los ensayo a la compresión de las muestras, deben ser cubiertos con

envolturas adecuadas, evitando la expulsión de partículas a sus alrededores, y así no

causar daños, de los objetos que se encuentren a los alrededores de la máquina de

ensayo.

260

8. Para realizar el diseño de cualquier clase de hormigón, se deben realizar previamente

los ensayos de todos los materiales, de esta forma permitiendo trabajar con

resultados reales y confiables de sus propiedades físicas de todos los componentes

del hormigón.

261

BIBLIOGRAFÍA

1) MONTOYA, Pedro; MESEGUER, Álvaro; MORAN, Francisco. Hormigón

Armado. 14ª edición. Barcelona: Editorial Gustavo Gili S.A., 2000. p. 75-102.

2) HARMSEN, E. Teodoro. Diseño de Estructuras de Concreto Armado. 3ra

edición. Pontificia Universidad Católica del Perú. Fondo Editorial, 2002.

3) NILSON, H. Arthur. Diseño de Estructuras de Concreto Armado. 20va

edición.

Editora Emma Ariza H, 1999.

4) ROCHEL AWAD, Roberto. Hormigón Reforzado. Primera parte NRS -98.

5) HERRERÍA, Sofía y VILLEGAS, Fausto. Módulos De Elasticidad Y Curvas De

Esfuerzo Deformación, En Base a la Compresión del Hormigón a 21, 28, 35

MPa, Sangolqui “Tesis Escuela Politécnica del Ejercito”, 2008.

6) IMBAQUINGO, Andrea. Diseño de Hormigones de Alto Desempeño, Sangolqui

“Tesis Escuela Politécnica del Ejercito” S/F.

7) REYES, David Alejandro. Diseño de Hormigones de Alta Resistencia con el Uso

de Agregados Especiales y su Aplicación en Edificaciones, Loja “Tesis

Universidad Técnica Particular de Loja”, 2010.

8) ALDANA, Rafael. Estudio Experimental de Resistencias a Compresión del

Hormigón: Correlación entre Resultados de Probetas Cúbicas y Probetas

Cilíndricas. Santiago de Chile. “Tesis Universidad de Chile”, 2008.

9) Materiales. Calidad del Hormigón, Capitulo 3, Actualización para el Código

2002. ASTM C 1157.

10) ASTM C 31, Práctica Normalizada para la Preparación y Curado en Obra de las

Probetas para Ensayo del Hormigón.

11) ASTM C 39, Método de Ensayo Estándar para Esfuerzo de Compresión en

Especímenes Cilíndricos de Concreto

12) ASTM C 172, Práctica Normalizada para el Muestreo de la Mezcla de Hormigón

Fresco.

13) ACI 318S-08, Requisito de Reglamento para Concreto Estructural y Comentario.

262

14) ACI 363-2R-98, Guía para el Control de Calidad y Pruebas de Concreto de Alta

Resistencia

15) ACI 211-4R-98, Guía para la Selección de Proporciones de Alta Resistencia de

Hormigón con Cemento Portland y Cenizas Volante

16) ACI 214-R-02, Evaluación de los Resultados de las Pruebas de Resistencia de

Hormigón

17) INSTITUTO ECUATORIANO DEL CEMENTO Y EL HORMIGÓN,

Hormigones de Alto Desempeño, I Parte.

18) INSTITUTO ECUATORIANO DEL CEMENTO Y EL HORMIGÓN, Control

de Calidad en el Hormigón, II Parte.

19) Hormigones de Altas Prestaciones, Basf Construction Chemicals España, S.L.

Admixture Systems

263

ANEXOS

ANEXO 1





ENSAYO DE COMPRESIÓN A LOS CUBOS DE AZUFRE, CAPPING

NORMA: NTE INEN 2649:12

MATERIAL: MORTERO DE AZUFRE (AZUFRE Y PIEDRA POMEZ)

MUESTRAS: 6 FECHA: 25/11/2013

RESITENCIA MÁXIMO = 76,34 MPa

MUESTRA EDAD

(HORAS)

a

(cm)

b

(cm)

ÁREA

(cm2)

ALTURA

(cm)

P

(kg)

ESFUERZO (Mpa)

%

1 16 5,10 5,15 26,27 5,1 21656,3 84,05 110,1

2 16 5,20 5,10 26,52 5,1 18765,4 72,13 94,5

3 16 5,20 5,15 26,78 5,0 20885,6 79,50 104,1

4 16 5,15 5,15 26,52 5,0 20047,3 77,05 100,9

5 16 5,10 5,20 26,52 5,1 21083,5 81,04 106,2

6 16 5,10 5,10 26,01 5,0 13293,7 52,10 68,2

80,41 105,33

Observación: Los valores en rojo, no son tomados en cuenta por estar demasiados

dispersos a los otros ensayos

264

ANEXO 2

FOTOGRAFIAS

FOTOGRAFIA 1: Mezclado del Hormigón

FOTOGRAFIA 2: Materiales Hormigón (Cemento, microsílice, arena, ripio, agua y aditivo)

265

FOTOGRAFIA 3: Toma de muestras 10x20 cm

FOTOGRAFIA 4: Primeras 24 horas de curado.

266

ANEXO 3

FICHA TÉCNICA CEMENTO CAMPEÓN LAFARGE

267

ANEXO 4

FICHA TÉCNICA MICROSÍLICE RHEOMAC SF100 BASF

268

ANEXO 5

FICHA TÉCNICA ADITIVO QUÍMICO SIKAMENT N-100

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