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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO

AGREGADOS DEL SECTOR DE PIFO Y CEMENTO ARMADURO

ESPECIAL- LAFARGE.

TRABAJO DE GRADUACIÓN, PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

OPCIÓN ESTRUCTURAS

AUTOR:

CARRIÓN OCHOA ANDRÉS GONZALO

TUTOR:

ING. ELIECER WASHINGTON BENAVIDES ORBE

QUITO-ECUADOR

2014

ii

DEDICATORIA

A Dios por la vida

A mis padres, Gonzalo Carrión y Narciza Ochoa, por su apoyo incondicional en cada

una de las metas que me he propuesto alcanzar.

A mis hermanos, Andrea, Michelle y Michael por su apoyo en las buenas y malas.

iii

AGRADECIMIENTO

A mi tribunal de tesis, Ing. Washington Benavides, Ing. Ernesto Pro, Ing. Luis

Morales, por toda la asesoría, revisión y paciencia.

Y a todas las personas que de una u otra forma, colaboraron o participaron en la

realización de este trabajo de investigación.

iv

AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL

v

CERTIFICACIÓN

vi

INFORME SOBRE CULMINACIÓN DE TESIS

vii

RESULTADO DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN

viii

CONTENIDO

DEDICATORIA .......................................................................................................... ii

AGRADECIMIENTO ................................................................................................ iii

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

CERTIFICACIÓN ....................................................................................................... v

INFORME SOBRE CULMINACIÓN DE TESIS ..................................................... vi

RESULTADO DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN .............................................. vii

CONTENIDO ........................................................................................................... viii

LISTA DE TABLAS ................................................................................................. xii

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... xiv

LISTA DE FOTOGRAFÍAS ..................................................................................... xv

RESUMEN ................................................................................................................ xvi

ABSTRACT ............................................................................................................. xvii

CERTIFICADO ...................................................................................................... xviii

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

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

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

1.2. Objetivos ......................................................................................................... 3

1.2.1. Generales ................................................................................................ 3

1.2.2. Específico ................................................................................................ 3

1.3. Alcance ........................................................................................................... 4

CAPÍTULO II .............................................................................................................. 5

MARCO TEÓRICO ..................................................................................................... 5

2.1. Los hormigones de alta resistencia, requisitos ................................................ 5

2.2. Componentes del hormigón y sus cualidades físico-mecánicas ..................... 5

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

2.2.2. Los Agregados ........................................................................................ 6

2.2.3. El Agua de mezclado .............................................................................. 7

ix

2.2.4. Aditivos ................................................................................................... 7

2.2.4.1. Aditivos minerales ........................................................................... 7

2.2.4.2. Aditivos químicos ............................................................................ 8

2.3. Propiedades Físicas y Mecánicas del hormigón fresco .................................. 9

2.4. Propiedades Físicas y Mecánicas del hormigón endurecido ........................ 11

2.5. Comportamiento elástico e inelástico ........................................................... 14

2.6. Deformación ................................................................................................. 15

CAPÍTULO III ........................................................................................................... 17

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES PÉTREOS PARA

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA............................................................. 17

3.1. Selección de Materiales ................................................................................ 17

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

del sector de Pifo ................................................................................... 17

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

de Pifo ........................................................................................................... 19

3.2.1. Ensayos de abrasión .............................................................................. 20

3.2.2. Ensayos de colorimetría ........................................................................ 24

3.2.3. Densidad real (Peso Específico) ........................................................... 27

3.2.4. Capacidad de absorción ........................................................................ 31

3.2.5. Contenido de humedad ......................................................................... 35

3.2.6. Densidad aparente suelta y compactada ............................................... 39

3.2.7. Granulometrías ...................................................................................... 43

CAPÍTULO IV ........................................................................................................... 51

EL CEMENTO (INEN 490) ...................................................................................... 51

4.1. Propiedades Físicas y Mecánicas del cemento Selva Alegre........................ 51

4.1.1. Densidad del cemento ........................................................................... 51

4.1.2. Sanidad del cemento ............................................................................. 55

4.1.3. Superficie específica ............................................................................. 55

4.1.4. Consistencia normal .............................................................................. 57

x

4.1.5. Resistencia Cúbica de los morteros de cemento ................................... 59

4.1.6. Tiempo de fraguado del cemento .......................................................... 63

4.1.7. Contenido de aire .................................................................................. 65

CAPÍTULO V ............................................................................................................ 69

DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA ........................................................... 69

5.1. Análisis de la resistencia especificada del hormigón (f'c = 56 MPa) ........... 69

5.2. Análisis de la resistencia requerida según el ACI 318-08. ........................... 70

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

resistencia requerida. .................................................................................... 73

5.4. Cálculos de resistencias requeridas. .............................................................. 73

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

211.4R-98 y ACI 363.2R-98). .............................................................. 74

5.5. Mezclas de Prueba (Alternativas de mezclas) .............................................. 75

5.6. Probetas de 10 x 20 cm. ................................................................................ 84

5.7. Preparación de 9 probetas por alternativa con 3 dosificaciones .................. 85

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

probetas. ........................................................................................................ 94

5.9. Ensayos a la compresión de probetas a edades de 3, 7, y 28 días ................ 95

5.10. Análisis de resultados ................................................................................. 108

5.11. Selección de mejores resultados y/o nuevas mezclas de prueba................. 108

5.12. Validación de la investigación .................................................................... 108

CAPÍTULO VI ......................................................................................................... 109

MEZCLAS DEFINITIVAS ..................................................................................... 109

6.1. Diseño de mezclas definitivas (12 probetas por resistencia) ...................... 109

6.2. Ensayos de probetas .................................................................................... 111

6.2.1. Ensayo de las probetas a edades de 3, 7, 28 y 56 días. ....................... 111

6.3. Resultados de ensayos a compresión simple. ............................................. 112

6.4. Tratamiento Estadístico .............................................................................. 117

6.4.1. Desviaciones Estándar ........................................................................ 117

xi

6.5. Resistencias características. ........................................................................ 125

CAPÍTULO VII ....................................................................................................... 134

TABULACIONES Y GRÁFICOS .......................................................................... 134

CAPÍTULO VIII ...................................................................................................... 152

ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS ...................................................... 152

CAPÍTULO IX ......................................................................................................... 154

CONCLUSIONES FINALES .................................................................................. 154

RECOMENDACIONES .......................................................................................... 156

BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 157

ANEXOS ................................................................................................................. 159

NORMAS UTILIZADAS EN LA INVESTIGACIÓN ........................................... 161

xii

LISTA DE TABLAS

Tabla Nº 2.1 Tipos de aditivos químicos ..................................................................... 8

Tabla Nº 5.1 Factor de modificación para la desviación estándar de la muestra

cuando se dispone de menos de 30 ensayos. ...................................... 71

Tabla Nº 5.2 Resistencia promedio a la compresión requerida cuando hay datos

disponibles para establecer una desviación estándar de la muestra. .. 72

Tabla Nº 5.3 Resistencia promedio a la compresión requerida cuando no hay

datos disponibles para establecer una desviación estándar de la

muestra. .............................................................................................. 73

Tabla Nº 5.4 Información de las propiedades de los materiales. ............................... 75

Tabla Nº 5.5 Asentamiento recomendado para hormigón con y sin HRWR ............. 76

Tabla Nº 5.6 Tamaño máximo sugerido de agregado grueso .................................... 77

Tabla Nº 5.7 Volumen recomendado de agregado grueso por unidad de volumen

de hormigón. ....................................................................................... 78

Tabla Nº 5.8 Primera estimación del requerimiento de agua de mezclado y el

contenido de aire del hormigón fresco basado en el uso de arena

con 35% de vacios. ............................................................................. 79

Tabla Nº 5.9 W / C + P máxima recomendada para hormigones hechos sin

HRWR. ............................................................................................... 81

Tabla Nº 5.10 W / C + P máxima recomendada para hormigones hechos con

HRWR. ............................................................................................... 81

Tabla Nº 5.11 Cálculo del volumen de agregado fino ............................................... 83

Tabla Nº 5.12 Dosificación para 1 m3 de hormigón .................................................. 84

Tabla Nº 5.13 Porcentajes de microsílice .................................................................. 85

Tabla Nº 5.14 Cantidades de cemento y microsílice .................................................. 86

Tabla Nº 5.15 Resumen de cantidades para la 1ra

Dosificación ................................. 88

Tabla Nº 5.16 Resumen de cantidades para la 2da

Dosificación ................................ 91


Dosificación ................................. 93

Tabla Nº 5.18 Resistencia a la compresión y espesor máximo del mortero de

azufre. ................................................................................................. 94

xiii

Tabla Nº 5.19 Tolerancia de tiempo admisible para el ensayo de especímenes. ....... 95

Tabla Nº 5.20 Resumen de mezclas de prueba. ....................................................... 108

Tabla Nº 6.1 Resumen de cantidades para la mezcla definitiva............................... 111

Tabla Nº 6.2 Factor de modificación para la desviación estándar de la muestra ..... 129

Tabla Nº 7.1 Resumen de las Mezclas de Prueba y Definitivas. ............................. 135

xiv

LISTA DE FIGURAS

Figura Nº 2.1 Cono de Abrams. ................................................................................. 10

Figura Nº 2.2 Curvas esfuerzo – deformación de hormigones de diferentes

resistencias. .......................................................................................... 14

Figura Nº 3.1 Colorimetría ......................................................................................... 24

Figura Nº 6.1 Distribución Frecuente. ..................................................................... 118

Figura Nº 6.2 Curva de Distribución Normal. ......................................................... 118

Figura Nº 6.3 Puntos de Inflexión de la Curva de Distribución ............................... 119

Figura Nº 6.4 Distribución Estadística Normal ........................................................ 127

xv

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

Fotografía Nº 3.1 Ubicación de la cantera. ................................................................ 18

Fotografía Nº 3.2 Agregados de la cantera Construarenas......................................... 18

Fotografía Nº 5.1 Probetas de 10 x 20 cm. ................................................................ 85

Fotografía Nº 5.2 Aplicación del sistema de Capping como cabeceado en las

probetas. ..................................................................................................................... 94

xvi

RESUMEN


AGREGADOS DEL SECTOR DE PIFO Y CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-

LAFARGE.

La presente investigación tiene como objetivo fundamental el diseño y fabricación de

un hormigón con una resistencia requerida a la compresión f’cr = 65,7 MPa, teniendo

como base de partida una resistencia especificada (f’c = 56 MPa), utilizando

agregados del sector de Pifo y cemento Armaduro Especial-Lafarge. Se realizaron

previamente ensayos a los agregados a utilizarse, para conocer las diferentes

características de los mismos. A continuación se procedió al diseño de varias mezclas

de prueba, inicialmente analizando la influencia del tamaño máximo del agregado

grueso, y después determinando la inclusión en porcentajes diferentes de un aditivo

superplastificante y de microsílice como parte del material cementante, además del

cemento. Para los diseños se tomaron en cuenta las recomendaciones del comité ACI

211.4R-98.

Los especímenes fueron sometidos a ensayos de resistencia a la compresión simple a

edades de 3, 7 y 28 días, de cuyos resultados se seleccionaron los que más se

acercaban a la resistencia requerida objeto de esta investigación, con lo cual se pasó a

las mezclas definitivas.

De los reajustes respectivos, sobre todo a la microsílice y al superplastificante y los

ensayos a las probetas moldeadas para estas nuevas dosificaciones, se seleccionó la

mezcla definitiva óptima, con la cual se obtuvo 69,0 MPa a los 28 días.

DESCRIPTORES:

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA / CANTERA DE PIFO /

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGREGADOS / ENSAYOS DE

AGREGADOS / CEMENTO ARMADURO / DISEÑO DE MEZCLAS DE

HORMIGÓN / ADITIVO QUÍMICO Y MINERAL / RESISTENCIA A LA

COMPRESIÓN / CONTROL DE CALIDAD.

xvii

ABSTRACT

HIGH-STRENGTH CONCRETES USING AGGREGATES OF

THE SECTOR OF PIFO AND CEMENT ARMADURO SPECIAL-LAFARGE

This research has as main objective the design and manufacture of a concrete with a

strength required to compression f'cr = 65.7 MPa, taking as starting point a specified

resistance (f'c = 56 MPa), using aggregates of the sector of Pifo and cement

Armaduro special-Lafarge. Tests were previously made to the aggregates to be used

in order to know the different characteristics of the same. After that a design of

different texting mixtures was done. Then proceeded to the design of several trial

mixes, initially analyzing the influence of the maximum size of the coarse aggregate,

and after determining the inclusion in varying percentages of an additive

superplastificante and microsilica as part of the cementing material, in addition to the

cement. For the designs were taken into account the recommendations of the

committee ACI 211.4R-98.

The specimens were subjected to tests for resistance to the simple compression at

ages 3, 7 and 28 days, of whose results were selected that the closer to the required

strength object of this research, which is step to the final mixes.

Of the respective adjustments, especially to the microsilica and superplastificante and

essays to the molded pieces for these new dosages, selected the optimal final mix,

with which it was obtained 69.0 MPa at 28 days.

DESCRIPTORS:

HIGH-STRENGTH CONCRETES / QUARRY OF PIFO / PHYSICAL

PROPERTIES OF THE AGGREGATES / TESTS OF AGGREGATES / CEMENT

ARMADURO / DESIGN OF CONCRETE MIXTURES / CHEMICAL AND

MINERAL ADDITIVE / COMPRESSION RESISTANCE / QUALITY CONTROL.

xviii

CERTIFICADO

1

CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

1.1. Antecedentes

Los hormigones de alta resistencia han ido desarrollándose de una forma gradual a lo

largo de las etapas de la evolución del hormigón y con ello, se ha ido modificando

cada vez la definición de alta resistencia y sobre todo sus valores en cuanto a la

resistencia mecánica más importante de este material, la compresión.

Así, en la década de los 50, los hormigones con una resistencia a la compresión de

350 kg/cm2 a los 28 días eran considerados como de alta resistencia. En la década de

los 60 se empleó comercialmente, en Estados Unidos y Japón, hormigones con

resistencias a la compresión de 500 kg/cm2 a los 28 días.

Los hormigones ya se los utilizaba en forma comercial en la década de los 70 con

una resistencia a la compresión de 600 kg/cm2 a los 28 días. Para el año 2000 ya se

utiliza para hormigones vaciados en sitio con resistencias a la compresión de 1400

kg/cm2 a los 54 días.

Debido al notable desarrollo de la tecnología de los materiales, ha sido posible el

crecimiento de la utilización de los hormigones de alta resistencia, especialmente con

aditivos y adiciones.

La aplicación de hormigones de alta resistencia ha tenido y tiene una gran aceptación

en edificios de gran altura. En Chicago, donde es usual la construcción de edificios

de gran altura, debido al alto valor del suelo, y ante los peligros que pueden presentar

las estructuras metálicas frente a los incendios, se ha optado, en muchos de ellos, por

el empleo de los hormigones de alta resistencia inicial a fin de conseguir las

resistencias necesarias para disminuir secciones y pesos sobre las cimentaciones.

Este tipo de hormigón se ha utilizado para construir obras alrededor del mundo, tales

como:

El edificio TwoUnionSquare en Seattle en 1989

El edificio Bauer-Druck en Colonia, Alemania.

Puente Boknasunder en Olso, Noruega.

2

Túnel submarino del canal de la Mancha que une Francia e Inglaterra.

Water Tower Place, Chicago Illinoes en 1976.

Puente Confederación, Isla Príncipe Edward, Canadá.

Puente HappyHollow, en Tennesse, USA.

Puente Sagadahoc, Maine.

Puente SunshineSkyway, Florida.

Torres Petronas, Kuala Lumpur, Malasia.

Para este tipo de hormigón se usan relaciones agua/materiales cementicios bajas, por

lo tanto algunas propiedades del hormigón en estado fresco podrían verse afectadas

(la homogeneidad y la trabajabilidad), para evitar este tipo de complicaciones, es

necesario utilizar aditivos que mejoren las propiedades del hormigón.

Los tipos de aditivos que se utiliza para fabricar hormigón de alta resistencia, son los

superplastificantes, los mismos que son aditivos reductores de agua de alto rango.

El hormigón de alta resistencia es un hormigón especial, que para lograr resistencias

elevadas se pueden aplicar diferentes técnicas y una de ellas es utilizar adiciones de

microsílice.

En este tipo de hormigones, hay que destacar que además de la mayor resistencia a

la compresión que se puede obtener, también se ve mejorada su durabilidad en

comparación del hormigón convencional, así como la resistencia a la carbonatación,

al ataque de cloruros, entre otros.

3

1.2. Objetivos

1.2.1. Generales

Establecer la calidad necesaria de los agregados (ripio y arena) para elaborar un

hormigón de alta resistencia, en las características ya mencionadas.

Realizar mezclas con distintas proporciones de microsílice y superplastificante,

para ofrecer un estudio comparativo.

Definir las propiedades en estado fresco (trabajabilidad) y endurecido

(resistencia a la compresión) de los hormigones de alta resistencia.

1.2.2. Específico

Diseñar y elaborar un hormigón de alta resistencia para una resistencia requerida

a la compresión f’cr de 65,7 MPa, teniendo como base una resistencia

especificada f’c de 56 MPa, con la utilización de agregados del sector de Pifo y

cemento Armaduro Especial Lafarge.

4

1.3. Alcance

La investigación que se llevará a cabo, pretende aportar conocimientos sobre el

diseño de mezclas de hormigones de alta resistencia, estableciendo:

Agregados que cumplan con las especificaciones establecidas para el diseño de

mezclas.

La dosificación apropiada de aditivo superplastificante a través de la cual se

obtenga un hormigón con una consistencia blanda (6 a 9 cm de asentamiento) y

alta resistencia, sin que éste se vea afectado en algunas propiedades como son:

trabajabilidad, resistencia y durabilidad.

El diseño óptimo de mezcla de hormigón con una resistencia requerida a la

compresión que sea igual o superior a 65,7 MPa, teniendo como base una

resistencia especificada de 56 MPa.

Se realizarán pruebas con diferentes porcentajes de microsílice con el fin de observar

la variación del aumento de la resistencia a las edades de 3, 7 y 28 días.

Se desarrollará un diseño patrón con la mejor proporción de agregados, para después

diseñar el hormigón con aditivo tomando como base el hormigón patrón y finalmente

diseñar el hormigón con aditivo superplastificante más microsílice, adoptando como

referencia los diseños anteriores.

5

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1. Los hormigones de alta resistencia, requisitos

Para la fabricación de un hormigón de alta resistencia, una adecuada selección previa

de los materiales es muy importante, si se desean tener resultados favorables.

La selección de materiales para un hormigón de alta resistencia debe partir de un

objetivo fundamental.

- Conseguir resistencias máximas: Se puede llegar a fabricar hormigones con

relaciones extremadamente bajas de agua/materiales cementicios, por ende

emplear grandes cantidades de aditivo superplastificante. Pero es posible obtener

la misma resistencia, si los componentes de la mezcla son optimizados y así

obtener máximo rendimiento de los componentes y abaratar costos.

2.2. Componentes del hormigón y sus cualidades físico-mecánicas

Actualmente el hormigón ha sido definido como un sistema de cinco componentes:

cemento, agregados, agua, aditivos y adiciones, esta definición se ajusta

precisamente a los requerimientos de los hormigones de alta resistencia.

2.2.1. El Cemento

El cemento es un polvo finamente molido, compuesto principalmente por silicatos de

calcio y en menores proporciones por aluminatos de calcio. Pertenece a la clase de los

denominados aglomerantes hidráulicos que mezclados con agua se fraguan y endurecen

tanto expuestos al aire como sumergidos en el agua, por ser productos de hidratación

estable en todas las condiciones.1

En la elaboración del hormigón de alta resistencia es muy importante el cemento, ya

que de la finura, tipo y composición de éste, dependerá su interacción con el

superplastificante, que va a ser utilizado para darle fluidez a la mezcla y por lo

mismo trabajabilidad.

1 http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/2033/1/74T00175.pdf

6

La selección correcta de la combinación cemento-superplastificante es de suma

importancia, ya que una selección errónea puede ocasionar que no se alcance la

resistencia deseada, a pesar de aumentar el contenido de cemento o se disminuya la

relación a/c.

2.2.2. Los Agregados

Agregado Grueso

Para este tipo de hormigones, se deberá tener un adecuado control al tamaño, forma,

textura superficial, mineralogía y además, limpieza de los agregados, la cual es muy

importante. Se deberán realizar mezclas de prueba con agregados de 19 mm (3/4

pulg.) o menores y contenidos variables de cemento. “Muchos estudios han

demostrado que para una resistencia a la compresión alta con un alto contenido de

cemento y baja relación agua – cemento el tamaño máximo del agregado debe

mantenerse en el mínimo posible (12.5 mm ó 9.5 mm).”2

“Muchos estudios han demostrado que el ripio triturado produce resistencias

mayores que el ripio redondeado. Esto se debe a la trabazón mecánica que se

desarrolla con las partículas angulares. Sin embargo, se debe evitar una angularidad

excesiva debido al aumento en el requerimiento de agua y disminución de la

trabajabilidad a que esto conlleva”3.

En el hormigón de alta resistencia, el agregado grueso a ser utilizado, debe estar

limpio, es decir, libre de recubrimiento perjudicial de polvo. La remoción del polvo

es muy importante, pues afecta la cantidad de finos y consecuentemente la demanda

de agua del hormigón.

Agregado Fino

“Los hormigones de alta resistencia contienen generalmente tal cantidad de

materiales cementicios finos que la granulometría de los agregados utilizados es de

menor importancia comparado con el hormigón convencional. Sin embargo, a veces

resulta útil incrementar el módulo de finura.”4

2 http://www.icpa.org.ar/publico/files/hormigon_a_d.pdf



7

La arena con un módulo de finura (MF) igual a 3 es considerada como arena gruesa,

se ha demostrado que es óptima para producir una buena trabajabilidad y alta

resistencia a compresión en el hormigón.

Se recomienda que el agregado fino a ser utilizado, tenga una forma redondeada y

textura suave, ya que este tipo de material requiere menos agua de mezclado.

2.2.3. El Agua de mezclado

Es la cantidad de agua que requiere el hormigón por unidad de volumen, para que se

hidraten las partículas del cemento, y para proporcionar las condiciones de

manejabilidad adecuada que permitan la aplicación, y el acabado del mismo en el

lugar de colocación en estado fresco.5

La calidad del agua para el hormigón de alta resistencia será la misma utilizada en el

hormigón convencional. Se especifica que el agua sea potable.

2.2.4. Aditivos

Son materiales distintos de los agregados, cemento, agua, que se utilizan en la

fabricación de hormigón, pueden añadirse antes o durante el mezclado, con la

finalidad de modificar sus propiedades tales como resistencia, trabajabilidad,

durabilidad, etc. Los hay de dos tipos: aditivos minerales y aditivos químicos.

2.2.4.1. Aditivos minerales

Son materiales pulverizados que se adicionan antes o durante el proceso de mezclado

del hormigón, para mejorar algunas de las propiedades, sobre todo en estado

endurecido. En lo que se refiere a este tema, utilizaremos en la investigación la

microsílice.

El Comité 116 del American Concrete Institute define así a la microsílice como:

“Sílice no cristalina muy fina producida en los hornos de arco eléctrico como

subproducto de la producción de silicio elemental o aleaciones que contienen silicio;

también se conoce como vapores de sílice condensados”

“La microsílice es un compuesto mineral, de color grisáceo, formado por partículas

esféricas de SiO2 amorfas y de gran pureza (85 a 98%) y proporciones minoritarias

5 http://360gradosblog.com/index.php/importancia-del-agua-en-el-concreto/

8

de Fe2O3, Al2O3, CaO, MgO, Na2O y K2O. El tamaño de sus partículas está

comprendido entre 0,1 y 0,2 micras, presentando una superficie específica

aproximada de 20 m2/gramo y con una densidad de 2,2 T/m

3”6

En el hormigón la función de la microsílice, es doble, dado que actúa como relleno

físico o filler y como puzolana. Al ser tan finas las partículas de la microsílice, éstas

actúan como un filler llenando los espacios vacios en la pasta, aumentando la

compacidad de la mezcla, además ayuda a reducir la exudación en el hormigón

fresco.

Las partículas de la microsílice al reaccionar puzolánicamente con la cal, durante la

hidratación del cemento, forman los compuestos cementicios estables de silicato de

calcio hidratado (S-C-H), que ayudan a la obtención de una resistencia final más

elevada.

2.2.4.2. Aditivos químicos

Son sustancias químicas naturales o producidas que se agregan al hormigón antes o

durante el mezclado del mismo.

Tabla Nº 2.1 Tipos de aditivos químicos

TIPO CARACTERÍSTICA

A Reductor de agua

B Retardante

C Acelerante

D Reductor de agua y Retardante

E Reductor de agua y Acelerante

F Reductor de agua de alto rango

G Reductor de agua de alto rango y Retardante

Fuente: Norma ASTM C-494. Especificaciones para aditivos químicos para hormigón.

El tipo de aditivo de que se utilizará en la fabricación de mezclas de hormigón de alta

resistencia es aditivo superplastificante, que es de tipo A y F.

6 Martínez, D. Hormigón de Altas Prestaciones. Universidad Politécnica de Cartagena. p. 183.

9

Los aditivos superplastificantes pueden ser usados para tres funciones principales7:

Función superplastificante.

Dada una mezcla de hormigón con un asentamiento, relación agua/materiales

cementicios, y cantidad de cemento definidos, el aditivo se usa para incrementar la

trabajabilidad de la mezcla, sin cambiar otra característica de su diseño.

Función de reductor de agua

Dada una mezcla de hormigón con un asentamiento y cantidad de cemento definido,

el aditivo se utiliza para encontrar la cantidad de agua más aditivo, que producirá el

asentamiento deseado.

Función de reducir la cantidad de cemento

Dada una mezcla de hormigón con una relación agua/cemento, asentamiento y

cantidad de cemento definidos, el aditivo se utiliza para reducir la cantidad de agua,

manteniendo constante la relación agua/cemento, con la consiguiente reducción de la

cantidad de cemento.

2.3. Propiedades Físicas y Mecánicas del hormigón fresco

“El hormigón en estado fresco es realmente una suspensión concentrada de partículas

sólidas (agregados) en un líquido viscoso (pasta de cemento), la pasta de cemento a

su vez no es un fluido homogéneo y esta compuesta de partículas (granos de

cemento) en un líquido (agua).”8

Las principales propiedades del hormigón fresco son: trabajabilidad o docilidad,

consistencia, homogeneidad, densidad.

Trabajabilidad

“La trabajabilidad se puede definir como la cantidad de trabajo interno útil que se

requiere para producir una compactación adecuada de la mezcla”9

7 PORTUGAL BARRIGA PABLO., Tecnología del Concreto de Alto Desempeño, Capitulo 2, Pág.

79 8 PORTUGAL BARRIGA PABLO., Tecnología del Concreto de Alto Desempeño, Capitulo 4, Pág.

176 9 PORTUGAL BARRIGA PABLO., Tecnología del Concreto de Alto Desempeño, Capitulo 4, Pág.

190

10

La trabajabilidad depende, entre otros factores, de los siguientes10

:

De la cantidad de agua de amasado. Cuanto mayor sea ésta, mayor será la

docilidad.

De la granulometría de los áridos, siendo más dóciles los hormigones cuyo

contenido en arena es mayor.

La docilidad es mayor con áridos redondeados que con áridos procedentes de

machaqueo.

La docilidad aumenta con el contenido en cemento y con la finura de éste.

El empleo de un plastificante aumenta la docilidad del hormigón.

Consistencia

El ensayo más usado para determinar la consistencia de un hormigón es la prueba del

cono de Abrams.

El cono de Abrams es un molde de forma troncocónica que tiene una altura de 30 cm

(Figura 2.1) el cual es rellenado con el hormigón objeto de ensayo. La pérdida de

altura que experimenta la masa fresca del hormigón una vez desmoldada, expresada

en centímetros, da una medida de su consistencia.11

Figura Nº 2.1 Cono de Abrams.

Fuente: http://www.construmatica.com/construpedia/Archivo:Cono_de_Abrams.jpg

10

MONTOYA P., MESEGUER A., MORÁN F., Hormigón Armado, 14a edición, editorial Gustavo

Gili, Pág. 76 11


Gili, Pág. 75

11

Homogeneidad12

Es la cualidad por la cual los diferentes componentes del hormigón aparecen

regularmente distribuidos en toda la masa, de manera tal que dos muestras tomadas

de distintos lugares de la misma resulten prácticamente iguales. La homogeneidad se

consigue con un buen amasado y, para mantenerse, requiere un transporte cuidadoso

y una colocación adecuada.

La homogeneidad puede perderse por:

- Segregación que es la separación de los gruesos por una parte y los finos por

otra.

- Decantación que es cuando los granos gruesos caen al fondo y el mortero queda

en la superficie, cuando la mezcla es muy líquida.

Ambos fenómenos aumentan con el contenido de agua, con el tamaño máximo del

árido, con las vibraciones o sacudidas durante el transporte y con la puesta en obra

en caída libre.

Densidad13

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

medirse con el hormigón compactado o sin compactar. La densidad del hormigón

fresco compactado es una medida del grado de eficacia del método de compactación

empleado. Se mide en kg/m3.

2.4. Propiedades Físicas y Mecánicas del hormigón endurecido

Entre las propiedades del hormigón en estado endurecido podemos citar: resistencia a

la compresión, resistencia a la tracción, permeabilidad, durabilidad.

Resistencia a la compresión

En este tipo de hormigones, la resistencia a la compresión es tan importante como la

durabilidad; la importancia de la resistencia a la compresión radica en las funciones

estructurales de este material.

12


Gili, Pág. 77 13

http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/6203/mod_resource/content/1/Hormigon_02._Tipos_y_propied

ades.pdf

12

La resistencia a la compresión del hormigón se rige por la resistencia e interacción de

sus fases que lo componen.

La resistencia de la pasta hidratada y endurecida (matriz).

La resistencia de las partículas del agregado.

La resistencia de la interfase matriz – agregado.

“El hormigón es una masa endurecida que por su propia naturaleza es discontinua y

heterogénea. El cemento hidratado, es en si mismo una masa semi cristalina

discontinua, con un elevado grado de porosidad, que contiene agua libre y agua no

evaporable. Adicionalmente, esta agua libre al exudar y evaporarse, deja micro poros

y canales capilares continuos en el gel de cemento, los cuales se convierten

posteriormente en medios para el intercambio de humedad en el hormigón y el

ambiente que lo rodea.”14

La presencia de agregados incide en la heterogeneidad, por la diversidad de tamaños,

textura y geometría de las partículas. Esto hace que las partículas de agregado y la

pasta de cemento tengan una adherencia perfecta.

La característica de los hormigones con adiciones minerales es una mayor resistencia

en la interfase matriz – agregado.

El uso de microsílice densifica notablemente la zona interfacial, creando los

mecanismos de alta adherencia entre los agregados y las pasta cementicia.

Resistencia a la tracción15

La resistencia a la tracción de los hormigones de alta resistencia, se determina por la

prueba de flexión o la prueba de compresión diametral. Los resultados de ambas

indican que los factores que las relacionan con la resistencia a la compresión tienden

a incrementarse para altas resistencias del hormigón.

Dejar ha estudiado la interrelación entre la resistencia a la tracción indirecta y la

resistencia a la compresión del hormigón con resistencias superiores a 840 kg/cm2,

como conclusión ha determinado que para bajas resistencias a la tracción indirecta

14

PORTUGAL BARRIGA PABLO., Tecnología del Concreto de Alto Desempeño, Capitulo 5, Pág.

201 15


223

13

puede ser tan alta como el 10% de la resistencia en compresión, pero que en altas

resistencias puede reducirse al 5%.

Adicionalmente se ha encontrado que la resistencia a la tensión indirecta fue cerca

del 70% de la resistencia a la flexión.

Permeabilidad

La permeabilidad del hormigón, consiste en que éste pueda ser atravesado por un

fluido a causa de una diferencia de presión entre las dos superficies opuestas del

material.

La permeabilidad es importante con relación al hermetismo de las estructuras para

retener líquidos y otras estructuras, así como en lo que se refiere a la presión

hidrostática en las presas.16

En relación con su efecto sobre la permeabilidad, el empleo de la microsílice en las

mezclas proporciona una porosidad muy baja con un incremento de la

impermeabilidad del hormigón.

Este incremento es posible por la disminución en el número de poros de gran tamaño

en el sistema pasta – microsílice.

Durabilidad17

Según el comité 201 del ACI, la durabilidad del hormigón se define como su

resistencia a la acción del clima, a los ataques químicos, a la abrasión o cualquier

otro proceso de deterioro. De tal manera que un hormigón durable debe mantener su

forma original, su calidad y sus propiedades de servicio al estar expuesto a su medio

ambiente. Por lo tanto, la durabilidad depende del ambiente al que se exponga el

hormigón o de causas internas del hormigón mismo.

Las causas externas pueden ser físicas, químicas o mecánicas: se pueden deber al

intemperismo, a las temperaturas extremas, a la abrasión y al ataque de líquidos o

gases naturales o industriales. La extensión del daño producido por dichos agentes

dependerá en gran parte de la calidad del hormigón, aunque en condiciones extremas

cualquier hormigón se deteriora con el tiempo.

16


228 17


225

14

Las causas internas son las reacciones álcali-agregado, los cambios de volumen por

diferencias en las propiedades térmicas del agregado y la pasta de cemento y, la

permeabilidad del hormigón. Esta última determina en gran medida la vulnerabilidad

del hormigón a los factores extremos, de tal manera que, para ser durable, el

hormigón tiene que ser relativamente impermeable.

2.5. Comportamiento elástico e inelástico

El módulo de elasticidad o módulo de Young no es proporcional a la resistencia en

compresión, así que un alto valor de ésta, no significa un incremento similar en el

módulo. La deformación final antes de la falla en compresión uniaxial se incrementa

con un aumento en la resistencia. Pero la curva esfuerzo – deformación a menudo

tiende a ser lineal antes de tal falla.18

Figura Nº 2.2 Curvas esfuerzo – deformación de hormigones de diferentes

resistencias.

Fuente: ROMO, M., “Temas de Hormigón Armado”, Escuela Politécnica del Ejercito-Ecuador, pág.

17, Quito, (2008)

18

RIVVA LÓPEZ ENRIQUE., Concretos de Alta Resistencia, Capitulo 10, Pág. 34

15

Una de las ventajas de los hormigones de alta resistencia es que se alcanza altos

módulos de elasticidad, debido a que éste modulo se incrementa proporcionalmente

con la raíz cuadrada de la resistencia a la compresión, pero en este tipo de

hormigones la proporción puede resultar menor en relación con la correspondiente a

la de los hormigones convencionales.

Algunos investigadores, en relación con el valor medio del coeficiente 15000 del

ACI, para hormigones normales, dan para los hormigones de alta resistencia valores

del coeficiente de 14600 como máximo, con límite inferior de 13000.19

√ Ecuación 2.1

Donde:

Ec = Modulo de elasticidad del hormigón (kg/cm2)

f ’c = Resistencia a la compresión del hormigón (kg/cm2)

2.6. Deformación20

Las deformaciones pueden clasificarse en cuatro tipos: deformaciones elásticas,

deformaciones laterales, deformaciones plásticas, y deformaciones por contracción.

Deformaciones elásticas.

La curva esfuerzo – deformación para el hormigón no es una línea recta aun a niveles

normales de esfuerzo, ni son enteramente recuperables las deformaciones. Pero,

eliminando las deformaciones plásticas de esta consideración, la porción inferior de

la curva esfuerzo – deformación instantánea, que es relativamente recta, puede

llamarse elástica.

Deformaciones Laterales.

Cuando al hormigón se le comprime en una dirección, éste se expande en la

dirección transversal a la del esfuerzo aplicado. La relación entre la deformación

transversal y la longitudinal se conoce como relación de Poisson.

19

RIVVA LÓPEZ ENRIQUE., Concretos de Alta Resistencia, Capitulo 11, Pág. 39 20

http://www.construaprende.com/docs/tesis/293-concreto-presforzado?start=14

16

Deformaciones plásticas.

La plasticidad en el hormigón es definida como deformación dependiente del tiempo

que resulta de la presencia de un esfuerzo.

Se define al flujo plástico como la propiedad de muchos materiales mediante la cual

ellos continúan deformándose a través de lapsos considerables de tiempo bajo un

estado constante de esfuerzo o carga.

Deformaciones por contracción

La deformación más importante no dependiente de las cargas aplicadas, es la

contracción por secado y es considerada una de las principales causas de su

fisuración. Entre los parámetros no dependientes del hormigón que más afectan la

contracción por secado están la humedad relativa, la velocidad y duración del secado.

17

CAPÍTULO III

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES PÉTREOS PARA

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA

3.1. Selección de Materiales

Para la selección de los agregados que van a ser utilizados en nuestra investigación,

se visitó la cantera que pertenece a la empresa “Construarenas Cía. Ltda.”, donde el

agregado grueso que más se comercializa es el ripio de tamaño nominal de ¾ y 1

pulgada.

Esta cantera produce agregados a través de la explotación y trituración de roca

procedente de la zona, posee agregado grueso de diferentes tamaños nominales y

agregado fino triturado.

Con el objeto de realizar los ensayos se tomó una muestra de ripio con un número de

tamaño 67 y arena triturada.

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

sector de Pifo

La Cantera se encuentra ubicada en la provincia de Pichincha, en la jurisdicción de la

Parroquia Pifo, al Sur - Este de la ciudad de Quito, próxima a la Comunidad de Pifo,

a una cota de alrededor de 2830 msnm. El ingreso a la cantera se encuentra en la

carretera Pifo – Pintag en el km 2, sector Palugo.

Las coordenadas geográficas de la cantera son las siguientes:

0º 15' 15.99" S

78º 20' 09.10" O

18

Fotografía Nº 3.1 Ubicación de la cantera.

Fuente: Google Earth

Fotografía Nº 3.2 Agregados de la cantera Construarenas.

Fuente: El autor

19

El mineral que se explota en la cantera es roca andesítica, y como estéril se tienen

rocas sedimentarias y andesitas meteorizadas.

Reservas:

5'000.000 Ton.

La formación que existe en la cantera es Volcánicos Guambi (Pleistoceno); existen

dos coladas de andesitas contemporáneas a la deposición de parte de la Cangagua.

Los rasgos de flujo son muy evidentes en las fotografías aéreas, y el terreno irregular

de las lavas sobre el terreno plano, donde la Cangagua está sobre los Sedimentos

Chichi, es muy claro.21

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

de Pifo

Para el estudio de las propiedades físicas y mecánicas de los agregados del sector de

Pifo realizaremos los ensayos basándonos en las normas respectivas.

Ensayo Norma

Abrasión agregado grueso (ripio) NTE INEN 860 (ASTM C-131)

Colorimetría NTE INEN 855 (ASTM C-40)

Densidad real (Peso especifico) NTE INEN 856 y 857 (ASTM C-128 y

C-127)

Capacidad de absorción NTE INEN 856 y 857 (ASTM C-128 y

C-127)

Contenido de humedad NTE INEN 862 (ASTM C-566)

Densidad aparente suelta y compactada NTE INEN 858 (ASTM C-29)

Granulometría NTE INEN 696 (ASTM C-136, C-33, C-

125)

21

Recalde Chiluiza, E. (2007). Metodología de Planificación Minera a Corto Plazo y Diseño Minero a

Mediano Plazo en la Cantera Pifo. Escuela Superior Politécnica del Litoral. Guayaquil.

20

3.2.1. Ensayos de abrasión

La resistencia a la abrasión, desgaste, o dureza de un agregado, es una propiedad que

depende principalmente de las características de la roca madre. Este factor cobra

importancia cuando las partículas van a estar sometidas a un roce continuo como es

el caso de pisos y pavimentos, para lo cual los agregados que se utilizan deben estar

duros.22

Este ensayo consiste básicamente en colocar una cantidad especificada de agregado

dentro de un tambor cilíndrico de acero. Se añade una carga de esferas de acero y se

le aplica un número determinado de revoluciones. El impacto entre el agregado y las

esferas da por resultado la abrasión y los efectos se miden por la diferencia entre la

masa inicial de la muestra seca y la masa del material desgastado expresándolo como

porcentaje inicial.23

La resistencia a la abrasión nos indica si el agregado grueso a utilizar es el adecuado

para el diseño de mezcla.

El procedimiento para determinar el desgaste por abrasión de agregado grueso menor

a 1 ½” (37,5 mm) utilizando la máquina de los ángeles, se describe en la norma NTE

INEN 860:2011 (ASTM C-131).

22

http://es.scribd.com/doc/179012634/Ensayo-de-Abrasion-Del-Agregado-Grueso 23

http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r68102.PDF

21

NORMA: NTE INEN 860:2011 (ASTM-C131) Ensayo No:

ORIGEN: PIFO FECHA:

"A"

UNIDAD

g

g

g

%

g

g

%

-

Ensayo No:

FECHA:

"A"

UNIDAD

g

g

g

%

g

g

%

- 0,22COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD

2 de 4

15/05/2013




ENSAYO DE RESISTENCIA A LA ABRASIÓN

1 de 4

Pérdida después de 100 revoluciones

13/05/2013

Tipo de Graduación de la muestra:

CANTIDAD

0,25

27,28

1364,00

3636,00

6,70

335,00

4665,00

5000,00

DESCRIPCIÓN

Masa Inicial

Retenido en el tamiz No. 12 después de 100 revoluciones





COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD


DESCRIPCIÓN CANTIDAD

Masa Inicial 5000,00

Retenido en el tamiz No. 12 después de 500 revoluciones 3806,00

Pérdida después de 500 revoluciones 1194,00





22


ORIGEN: PIFO FECHA:

"A"

UNIDAD

g

g

g

%

g

g

%

-

Ensayo No:

FECHA:

"A"

UNIDAD

g

g

g

%

g

g

%

-






CANTIDAD






DESCRIPCIÓN

Masa Inicial






16/05/2013


CANTIDAD

0,18

21,30

1065,00

3935,00

3,92

196,00

4804,00

5000,00

DESCRIPCIÓN





3 de 4

4 de 4

17/05/2013

0,20COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD

23


ORIGEN: PIFO FECHA:

"B"

UNIDAD

g

g

g

%

g

g

%

-

Ensayo No:

FECHA:

"B"

UNIDAD

g

g

g

%

g

g

%

- 0,26COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD

2 de 2

29/05/2013





1 de 2


29/05/2013


CANTIDAD

0,31

26,68

1334,00

3666,00

8,32

416,00

4584,00

5000,00

DESCRIPCIÓN

Masa Inicial








DESCRIPCIÓN CANTIDAD








24

3.2.2. Ensayos de colorimetría

La presencia de impurezas orgánicas en los agregados, es perjudicial para los

hormigones, debido a que afectan a las propiedades de la mezcla, es decir, pueden

absorber parte del agua que se ha calculado y variar la relación agua/materiales

cementicios. También provoca que la interfase (zona entre el agregado y el cemento)

no se adhiera correctamente haciendo un hormigón menos resistente.24

El ensayo consiste en colocar al interior de unas botellas de vidrio transparentes un

determinado volumen de arena, añadiendo una solución de hidróxido de sodio al 3%

en un volumen mayor que el de la arena. Se agita vigorosamente la botella de manera

que se mezcle la solución con todas las partículas de arena, se deja reposar y

transcurridas 24 horas se puede saber el contenido orgánico por medio del patrón

colorimétrico.

El procedimiento para determinar el contenido de materia orgánica, se describe en la

norma NTE INEN 855:2010 (ASTM C-40).

Figura Nº 3.1 Colorimetría

Fuente: ASTM C-40 “Método de Ensayo Estándar para Impurezas Orgánicas en el Agregado Fino

para Concreto”

24

Guzmán Meza, L. (2008). Guía de laboratorio de materiales. Universidad de Santiago de Chile.

25


ORIGEN: PIFO FECHA:

Luego de 24 horas de realizado el ensayo de colorimetría en la arena procedente de la

mina de Pifo, se procede a verificar el color de la misma de acuerdo a la siguiente tabla

descriptiva:

Al revisar se verificó que la arena presenta un blanco claro a transparente, que según

el cuadro descriptivo, esta arena es de muy buena calidad ya que no presenta material

orgánico.

Observaciones:

Color blanco claro a transparente.




ENSAYO DE COLORIMETRÍA

1 de 1

27/05/2013

COLOR PROPIEDADES

Arena de muy mala calidad. Existe demasiada materia

orgánica, limos o arcillas. No se usa.

Amarillo pálido

Amarillo encendido

Café

Café Chocolate

Arena de muy buena calidad por no contener materia orgánica,

limos o arcillas Blanco claro a transparente

Arena con poca presencia de materia orgánica, limos o arcillas.

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.

Se considera de mala calidad

Tabla de descripción colorimetrica de la arena

26




ENSAYO DE COLORIMETRÍA

27

3.2.3. Densidad real (Peso Específico)

“La densidad es una propiedad física de los agregados y está definida por la relación

entre el peso y el volumen de una masa determinada, lo que significa que depende

directamente de las características del grano del agregado.

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

cantidad de agregado requerido para un volumen unitario de hormigón, debido a que

los poros interiores de las partículas de agregado van a ocupar un volumen dentro de

la masa de hormigón y además porque el agua se aloja dentro de los poros

saturables.”25

Para determinar el volumen de un agregado, se aplica el principio de Arquímedes.

“Todo cuerpo sumergido en un liquido recibe un empuje de abajo hacia arriba igual

al peso del volumen del liquido desalojado”.

El ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTE INEN 856:2010 (ASTM C-128)

para el agregado fino, y NTE INEN 857:2010 (ASTM C-127) para el agregado

grueso.

25

http://www.construaprende.com/docs/lab/335-practica-densidad-absorcion-agregados

28

NORMA: NTE INEN 857 Y 856 (ASTM-C127 Y 128) Ensayo No:

ORIGEN: PIFO FECHA:

2129,50 g

129,50 g

2000,00 g

1640,00 g

2816,00 g

1176,00 g

824,00 cm3

2,43 g/cm3

FECHA:

471,80 g

172,10 g

299,70 g

671,60 g

851,90 g

119,40 cm3

2,51 g/cm3

Volumen desalojado

Peso Específico

AGREGADO FINO

06/06/2013

Masa del Picnómetro + arena SSS

Masa del picnómetro vacío

Masa de arena en SSS

Masa del picnómetro calibrado

Masa de picnómetro + arena SSS + agua

Volumen desalojado

Peso Específico

Masa de canastilla + ripio, sumergido en agua

Masa de ripio en agua

ENSAYO DE DENSIDAD REAL DE LOS AGREGADOS

1 de 3

28/05/2013

AGREGADO GRUESO

Masa del recipiente + ripio en SSS

Masa de canastilla sumergida en agua




Masa del recipiente

Masa del ripio en SSS

29


ORIGEN: PIFO FECHA:

2129,50 g

129,50 g

2000,00 g

1646,00 g

2830,00 g

1184,00 g

816,00 cm3

2,45 g/cm3

FECHA:

472,40 g

172,10 g

300,30 g

671,60 g

852,90 g

119,00 cm3

2,52 g/cm3




Masa del recipiente





2 de 3

28/05/2013

AGREGADO GRUESO








Volumen desalojado

Peso Específico

Volumen desalojado

Peso Específico

AGREGADO FINO

06/06/2013

30


ORIGEN: PIFO FECHA:

2129,50 g

129,50 g

2000,00 g

1644,50 g

2829,00 g

1184,50 g

815,50 cm3

2,45 g/cm3

FECHA:

471,20 g

172,10 g

299,10 g

671,60 g

851,00 g

119,70 cm3

2,50 g/cm3




Masa del recipiente





3 de 3

28/05/2013

AGREGADO GRUESO








Volumen desalojado

Peso Específico

Volumen desalojado

Peso Específico

AGREGADO FINO

06/06/2013

31

3.2.4. Capacidad de absorción

“La absorción de los agregados se obtiene generalmente después de haber sometido

al material a una saturación durante 24 horas, cuando ésta termina se procede a secar

superficialmente el material, y por diferencias de masa se logra obtener el porcentaje

de absorción con relación a la masa seca del material.

La cantidad de agua absorbida estima la porosidad de las partículas de agregado.

Conocer la cantidad de agua que puede ser alojada por el agregado siempre resulta de

mucha utilidad, en ocasiones se emplea como un valor que se especifica para aprobar

o rechazar el agregado en una cierta aplicación.”26

Este ensayo se lo realiza en base a la norma NTE INEN 856:2010 y 857:2010

(ASTM C-128 y C-127) para el agregado fino y agregado grueso respectivamente.

26

http://www.elconstructorcivil.com/2010/12/la-absorcion-de-los-agregados.html

32


ORIGEN: PIFO FECHA:

2192,00 g

2141,90 g

192,00 g

50,10 g

1949,90 g

2,57 %

1498,40 g

1456,70 g

191,60 g

41,70 g

1265,10 g

3,30 %CAPACIDAD DE ABSORCIÓN

AGREGADO FINO

Masa de la arena en SSS + recipiente

Masa de la arena seca + recipiente

Masa del recipiente

Masa del agua

Masa de la arena seca




ENSAYO DE CAPACIDAD DE ABSORCIÓN

1 de 3

Masa del agua

Masa del ripio seco

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN

06/06/2013

AGREGADO GRUESO

Masa del ripio en SSS + recipiente

Masa del ripio seco + recipiente

Masa del recipiente

33


ORIGEN: PIFO FECHA:

2227,00 g

2175,40 g

227,00 g

51,60 g

1948,40 g

2,65 %

1348,20 g

1311,70 g

158,10 g

36,50 g

1153,60 g

3,16 %

Masa del agua

Masa del ripio seco


06/06/2013

AGREGADO GRUESO



Masa del recipiente





2 de 3


AGREGADO FINO



Masa del recipiente

Masa del agua


34


ORIGEN: PIFO FECHA:

2281,00 g

2234,70 g

281,00 g

46,30 g

1953,70 g

2,37 %

1466,60 g

1426,60 g

179,10 g

40,00 g

1247,50 g

3,21 %

Masa del agua

Masa del ripio seco


06/06/2013

AGREGADO GRUESO



Masa del recipiente





3 de 3


AGREGADO FINO



Masa del recipiente

Masa del agua


35

3.2.5. Contenido de humedad

“Los agregados tienen algún grado de humedad lo cual está directamente relacionado

con la porosidad de las partículas. La porosidad depende a su vez del tamaño de los

poros, su permeabilidad y la cantidad o volumen total de poros.

Las partículas de agregado pueden pasar por cuatro estados, los cuales se describen a

continuación:

Totalmente seco. Se logra mediante un secado al horno a 110ºC hasta que los

agregados tengan un peso constante. (generalmente 24 horas).

Parcialmente seco. Se logra mediante exposición al aire libre.

Saturado y Superficialmente seco. (SSS). En un estado límite en el que los

agregados tienen todos sus poros llenos de agua pero superficialmente se

encuentran secos. Este estado sólo se logra en el laboratorio.

Totalmente húmedo. Todos los agregados están llenos de agua y además

existe agua libre superficial.”27


27

http://www.construaprende.com/docs/lab/336-practica-contenido-humedad-agregados

36


ORIGEN: PIFO FECHA:

Nº

M Recipiente

+ Ripio

Húmedo (g)

M Recipiente

+ Ripio Seco

(g)

Masa del

Recipiente

(g)

Masa de

Agua (g)

Masa de

Ripio Seco

(g)

Porcentaje

de Humedad

(%)

1 2053,0 2049,5 242,5 3,5 1807,0 0,19

2 2833,0 2828,9 291,5 4,1 2537,4 0,16

3 2626,0 2618,0 236,3 8,0 2381,7 0,34

Promedio = 0,23

Nº

M Recipiente

+ Arena

Húmeda (g)

M Recipiente

+ Arena Seca

(g)

Masa del

Recipiente

(g)

Masa de

Agua (g)

Masa de

Arena

Seca (g)

Porcentaje

de Humedad

(%)

1 3810,0 3804,0 238,5 6,0 3565,5 0,17

2 3206,0 3197,7 292,9 8,3 2904,8 0,29

3 3960,0 3947,9 292,3 12,1 3655,6 0,33

Promedio = 0,26

RIPIO

ARENA

25/06/2013




ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD

1 de 3

37


ORIGEN: PIFO FECHA:

Nº

M Recipiente

+ Ripio

Húmedo (g)

M Recipiente

+ Ripio Seco

(g)

Masa del

Recipiente

(g)

Masa de

Agua (g)

Masa de

Ripio Seco

(g)

Porcentaje

de Humedad

(%)

1 868,2 867,9 132,5 0,3 735,4 0,04

2 837,3 837,0 134,1 0,3 702,9 0,04

3 955,6 955,2 131,2 0,4 824,0 0,05

Promedio = 0,04

Nº

M Recipiente

+ Arena

Húmeda (g)

M Recipiente

+ Arena Seca

(g)

Masa del

Recipiente

(g)

Masa de

Agua (g)

Masa de

Arena

Seca (g)

Porcentaje

de Humedad

(%)

1 566,9 566,6 128,5 0,3 438,1 0,07

2 561,3 561,1 134,1 0,2 427,0 0,05

3 660,0 659,7 133,6 0,3 526,1 0,06

Promedio = 0,06

03/09/2013

RIPIO

ARENA





2 de 3

38


ORIGEN: PIFO FECHA:

Nº

M Recipiente

+ Ripio

Húmedo (g)

M Recipiente

+ Ripio Seco

(g)

Masa del

Recipiente

(g)

Masa de

Agua (g)

Masa de

Ripio Seco

(g)

Porcentaje

de Humedad

(%)

1 1164,3 1163,1 290,4 1,2 872,7 0,14

2 1120,7 1119,6 235,7 1,1 883,9 0,12

3 1386,2 1385,0 291,8 1,2 1093,2 0,11

Promedio = 0,12

Nº

M Recipiente

+ Arena

Húmeda (g)

M Recipiente

+ Arena Seca

(g)

Masa del

Recipiente

(g)

Masa de

Agua (g)

Masa de

Arena

Seca (g)

Porcentaje

de Humedad

(%)

1 1445,3 1444,4 294,2 0,9 1150,2 0,08

2 2091,8 2090,6 286,4 1,2 1804,2 0,07

3 1930,2 1929,3 292,7 0,9 1636,6 0,05

Promedio = 0,07

01/11/2013

RIPIO

ARENA





3 de 3

39

3.2.6. Densidad aparente suelta y compactada

La densidad aparente se define como la relación entre el peso de una muestra de

agregado compuesta de varias partículas y el volumen que ocupan esas partículas

agrupadas dentro de un recipiente de volumen conocido.

Se denomina densidad aparente suelta la del material que se encuentra en estado

normal de reposo porque el volumen que ocupa es mayor y por lo tanto su densidad

es menor.

Se entiende por densidad aparente compactada el grado de acomodamiento de las

partículas del agregado cuando se ha sometido a compactación, ya que ésta mejora el

acomodamiento y aumenta la densidad.

Este factor es muy importante, porque con él se determinan los volúmenes absolutos

de agregados en el diseño de mezclas dado que las partículas del agregado van a

quedar confinadas dentro de la masa del hormigón.

El ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTE INEN 858:2010 (ASTM C-29).

40


ORIGEN: PIFO FECHA:

No VALOR UNIDAD No VALOR

1 1991,00 g 1 2930,00


1 5699 g 1 6160

2 5615 g 2 6053

3 5617 g 3 6161

PROMEDIO 5643,7 g PROMEDIO 6124,7

d. ap. Suelta 1,25 g/cm3 d. ap. Comp. 1,41

del ripio del ripio

FECHA:


1 1983,00 g 1 2924,00


1 6386 g 1 6720

2 6398 g 2 6700

3 6434 g 3 6660



de la arena de la arena

g

g

03/06/2013

UNIDAD

cm3

UNIDAD

g

g

g/cm3

MASA DEL RIPIO SUELTO +

RECIPIENTE

MASA DEL RIPIO COMPACTADO +

RECIPIENTE




AGREGADO GRUESO

MASA DEL RECIPIENTE VACIO VOLUMEN DEL RECIPIENTE

ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA

1 de 3

28/05/2013

cm3


RECIPIENTE


RECIPIENTE

g

AGREGADO FINO

g/cm3

UNIDAD

g

g

g


UNIDAD

41


ORIGEN: PIFO FECHA:


1 1991,00 g 1 2930,00


1 5828 g 1 6067

2 5798 g 2 6100

3 5737 g 3 6003



del ripio del ripio

FECHA:


1 1983,00 g 1 2924,00


1 6444 g 1 6734

2 6399 g 2 6776

3 6416 g 3 6650




AGREGADO FINO

g/cm3

UNIDAD

g

g

g


UNIDAD

cm3


RECIPIENTE


RECIPIENTE

g


RECIPIENTE


RECIPIENTE




AGREGADO GRUESO



2 de 3

28/05/2013

g

g

03/06/2013

UNIDAD

cm3

UNIDAD

g

g

g/cm3

42


ORIGEN: PIFO FECHA:


1 1991,00 g 1 2930,00


1 5860 g 1 5956

2 5813 g 2 6107

3 5846 g 3 6032



del ripio del ripio

FECHA:


1 1983,00 g 1 2924,00


1 6390 g 1 6700

2 6356 g 2 6631

3 6374 g 3 6655




AGREGADO FINO

g/cm3

UNIDAD

g

g

g


UNIDAD

cm3


RECIPIENTE


RECIPIENTE

g


RECIPIENTE


RECIPIENTE




AGREGADO GRUESO



3 de 3

28/05/2013

g

g

03/06/2013

UNIDAD

cm3

UNIDAD

g

g

g/cm3

43

3.2.7. Granulometrías

La importancia de la granulometría de los agregados es básica, ya que de éstos

dependerán las propiedades de los diferentes tipos de hormigones, mayor estabilidad

volumétrica, resistencia, y por esto conviene que los agregados ocupen la mayor

masa del hormigón, compatible con la trabajabilidad.

La granulometría de los agregados consiste en la distribución del tamaño de sus

partículas y ésta se determina haciendo pasar una muestra representativa de agregado

por una serie de tamices ordenados, de mayor a menor. Cada uno de estos pesos

retenidos se expresa como porcentaje (retenido) del peso total de la muestra. El

porcentaje acumulado que pasa, que será simplemente la diferencia entre 100 y el

porcentaje retenido acumulado.

Los resultados de un análisis granulométrico también se pueden representar

gráficamente lo cual a este gráfico se llama curva granulométrica. Estas gráficas se

representan por medio de dos ejes perpendiculares entre sí, horizontal y vertical, en

donde las ordenadas representan el porcentaje que pasa y en el eje de las abscisas la

abertura del tamiz cuya escala puede ser aritmética, logarítmica. Las curvas

granulométricas permiten visualizar mejor la distribución de tamaños dentro de una

masa de agregados, permitiendo conocer además que tan grueso o fino son éstos.28


28

http://www.arqhys.com/construccion/concreto-granulometria.html

44


FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y

MATEMÁTICA


ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO

NORMA: NTE INEN 696:2011 (ASTM-C136) Ensayo Nº: 1 de 3

ORIGEN: PIFO FECHA: 28/05/2013

Masa inicial de la muestra = 2000,0 g

TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LÍMITES

ESPECÍFICOS PARCIAL

(g)

ACUMULADO

(g)

3" 0,0 0,0 0,00 100,00

1 1/2" 0,0 0,0 0,00 100,00

1" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 – 100

3/4" 0,0 0,0 0,00 100,00 90 – 100

1/2" 1095,3 1095,3 54,87 45,13

3/8" 382,5 1477,8 74,04 25,96 20 – 55

No. 4 333,4 1811,2 90,74 9,26 0 – 10

No. 8 82,5 1893,7 94,87 5,13 0 – 5

No. 16 31,2 1924,9 96,44 3,56

BANDEJA 71,1 1996,0 100,00 0,00

MÓDULO DE FINURA =

MÓDULO DE FINURA = 6,56 T.N.M.= 3/4"

Observaciones:

El tamaño nominal del material se encuentra entre 3/4" a Nº 4. Por lo tanto los

valores de los límites inferior y superior corresponden al número de tamaño 67

según la norma NTE INEN 872

45



MATEMÁTICA






TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LÍMITES


(g)

ACUMULADO

(g)

3" 0,0 0,0 0,00 100,00

1 1/2" 0,0 0,0 0,00 100,00

1" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 – 100

3/4" 0,0 0,0 0,00 100,00 90 – 100

1/2" 1183,7 1183,7 59,38 40,62

3/8" 343,9 1527,6 76,63 23,37 20 – 55

No. 4 307,9 1835,5 92,07 7,93 0 – 10

No. 8 70,4 1905,9 95,61 4,39 0 – 5

No. 16 26,0 1931,9 96,91 3,09

BANDEJA 61,6 1993,5 100,00 0,00

MÓDULO DE FINURA =


Observaciones:




46



MATEMÁTICA






TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LÍMITES


(g)

ACUMULADO

(g)

3" 0,0 0,0 0,00 100,00

1 1/2" 0,0 0,0 0,00 100,00

1" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 – 100

3/4" 0,0 0,0 0,00 100,00 90 – 100

1/2" 1314,2 1314,2 65,94 34,06

3/8" 358,3 1672,5 83,91 16,09 20 – 55

No. 4 239,1 1911,6 95,91 4,09 0 – 10

No. 8 33,9 1945,5 97,61 2,39 0 – 5

No. 16 11,3 1956,8 98,18 1,82

BANDEJA 36,3 1993,1 100,00 0,00

MÓDULO DE FINURA =


Observaciones:




47



MATEMÁTICA


ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO




TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LÍMITES


(g)

ACUMULADO

(g)

3/8" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 – 100

No. 4 80,8 80,8 13,31 86,69 95 – 100

No. 8 117,3 198,1 32,64 67,36 80 – 100

No. 16 104,9 303,0 49,92 50,08 50 – 85

No. 30 90,8 393,8 64,88 35,12 25 – 60

No. 50 75,4 469,2 77,30 22,70 5 – 30

No. 100 63,4 532,6 87,74 12,26 0 – 10

No. 200 50,5 583,1 96,06 3,94 0 – 0

BANDEJA 23,9 607,0 100,00 0,00 -

MÓDULO DE FINURA =

MÓDULO DE FINURA = 3,26

48



MATEMÁTICA






TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LÍMITES


(g)

ACUMULADO

(g)

3/8" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 – 100

No. 4 82,6 82,6 13,36 86,64 95 – 100

No. 8 117,9 200,5 32,43 67,57 80 – 100

No. 16 110,4 310,9 50,28 49,72 50 – 85

No. 30 93,4 404,3 65,39 34,61 25 – 60

No. 50 76,1 480,4 77,70 22,30 5 – 30

No. 100 65,3 545,7 88,26 11,74 0 – 10

No. 200 45,6 591,3 95,63 4,37 0 – 0

BANDEJA 27,0 618,3 100,00 0,00 -

MÓDULO DE FINURA =


49



MATEMÁTICA






TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LÍMITES


(g)

ACUMULADO

(g)

3/8" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 – 100

No. 4 58,3 58,3 9,58 90,42 95 – 100

No. 8 110,1 168,4 27,68 72,32 80 – 100

No. 16 107,3 275,7 45,32 54,68 50 – 85

No. 30 98,1 373,8 61,45 38,55 25 – 60

No. 50 78,3 452,1 74,32 25,68 5 – 30

No. 100 67,2 519,3 85,37 14,63 0 – 10

No. 200 46,4 565,7 93,00 7,00 0 – 0

BANDEJA 42,6 608,3 100,00 0,00 -

MÓDULO DE FINURA =


50



MATEMÁTICA






TAMIZ

RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LÍMITES


(g)

ACUMULADO

(g)

3/8" 0,0 0,0 0,00 100,00 100 – 100

No. 4 43,5 43,5 6,83 93,17 95 – 100

No. 8 130,6 174,1 27,33 72,67 80 – 100

No. 16 128,7 302,8 47,54 52,46 50 – 85

No. 30 115,6 418,4 65,68 34,32 25 – 60

No. 50 103,4 521,8 81,92 18,08 5 – 30

No. 100 82,7 604,5 94,90 5,10 0 – 10

No. 200 19,8 624,3 98,01 1,99 0 – 0

BANDEJA 12,7 637,0 100,00 0,00 -

MÓDULO DE FINURA =


51

CAPÍTULO IV

EL CEMENTO (INEN 490)

4.1. Propiedades Físicas y Mecánicas del cemento Selva Alegre

Para la investigación se utilizará el cemento Portland Puzolánico Tipo IP

denominado ARMADURO que es un producto de LAFARGE CEMENTOS S.A.,

este cemento cumple con los requerimientos de la norma NTE INEN 490:2011

(ASTM C-595).

4.1.1. Densidad del cemento

La densidad del cemento se define como el peso de cemento por unidad de volumen

de los sólidos o partículas, excluyéndose el aire entre las partículas.

Para la determinación de la densidad del cemento usualmente se aplican dos

métodos: el método de Le-Chatelier y el método del picnómetro.

La norma utilizada para este ensayo es la NTE INEN 156:2009 (ASTM C-188).

52


ORIGEN: ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE FECHA:

158,90 g

458,90 g

300,00 g

749,30 g

525,80 g

104,25 cm3

2,88 g/cm3

0,60 cm3

322,60 g

18,70 cm3

377,10 g

3,01 g/cm3




ENSAYO DE DENSIDAD ABSOLUTA DEL CEMENTO

20/05/2013

1 de 3

DENSIDAD DEL CEMENTO

MÉTODO DEL PICNÓMETRO


Masa del picnómetro + cemento

Masa del cemento

Masa del picnómetro + cemento + gasolina

Masa del picnómetro + 500 cm3. de gasolina

Volumen de gasolina

MÉTODO DE LE-CHATELIER

Lectura inicial del frasco de lechatelier + gasolina

Masa del frasco + gasolina

Lectura final del frasco + cemento + gasolina

Masa final del frasco + cemento + gasolina


53



158,90 g

446,40 g

287,50 g

740,20 g

525,80 g

99,62 cm3

2,89 g/cm3

0,70 cm3

325,20 g

19,00 cm3

380,60 g

3,03 g/cm3











Masa del cemento



Volumen de gasolina





20/05/2013

2 de 3

54



158,90 g

423,90 g

265,00 g

723,30 g

525,80 g

91,99 cm3

2,88 g/cm3

0,60 cm3

322,60 g

18,00 cm3

374,80 g

3,00 g/cm3











Masa del cemento



Volumen de gasolina





20/05/2013

3 de 3

55

4.1.2. Sanidad del cemento

La sanidad se refiere a la habilidad de la pasta de cemento en mantener su volumen.

La cantidad excesiva de cal libre puede causar la falta de sanidad o la expansión

destructiva retardada.

4.1.3. Superficie específica

“La superficie específica (finura) de un cemento es función del grado de molienda

del mismo y está íntimamente ligada a su valor hidráulico. Puesto que la hidratación

de los granos de cemento ocurre desde la superficie hacia el interior, el área

superficial total de las partículas de cemento constituye el material de hidratación. La

importancia de la finura de un cemento radica en la influencia que tiene sobre la

velocidad de hidratación, la resistencia inicial y el calor generado.”29

Para determinar la finura del cemento se utilizó el método de la determinación de la

finura por tamizado seco.

El ensayo se realiza de acuerdo a lo descrito en la norma NTE INEN 489:1987

(ASTM C-184).

29


33

56

TEMA:

NORMA: FECHA:

(ASTM-C184) ENSAYO

HORA : 10:00:00

95,1

95,2

95,1

95,1Finura Prom.

50

50

F = finura del cemento expresado como el porcentaje que pasa a través del tamiz de

75 µm (No. 200),

Determinación de la finura del cemento; Resultados

Finura (%)




ENSAYO DE FINURA DEL CEMENTO POR TAMIZADO SECO



ESPECIAL-LAFARGE

NTE INEN 489:1987 21/05/2013

21/05/2013FECHA DE MUESTREO

FECHA DE ENSAYO

50

CÁLCULOS

FECHA DE FABRICACIÓN 16/05/2013

21/05/2013

Rs = Residuo de la muestra, retenido en el tamiz de 75 µm (No. 200), en gramos.

m = masa de la muestra de ensayo, en gramos

Retenido Tamiz

Nº 200 (g)

Masa Inicial

(g)Ensayo No

1

2

3

2,45

2,41

2,43

PORTLAND PUZOLÁNICO TIPO IP,

ARMADURO

Planta Lafarge S.A.

TIPO DE CEMENTO :

PROCEDENCIA

57

4.1.4. Consistencia normal

Es la cantidad de agua necesaria para que la pasta de cemento alcance una fluidez

óptima y una plasticidad ideal. Se utiliza principalmente para determinar el tiempo de

fraguado, la estabilidad de volumen, el calor de hidratación y la resistencia

mecánica.30

Para este ensayo se debe realizar lo descrito en la norma NTE INEN 157:2009

(ASTM C-187), se realizó el ensayo únicamente usando el aparato de Vicat.

30

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

58




DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA NORMAL.

MÉTODO DE VICAT.

TEMA: HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO

AGREGADOS DEL SECTOR DE PIFO Y CEMENTO

ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE

NORMA: NTE INEN 157:2009

FECHA: 22/05/2013

(ASTM-C187)

TIPO DE CEMENTO :

PORTLAND PUZOLÁNICO TIPO IP,

ARMADURO

PROCEDENCIA Planta Lafarge S.A.


FECHA DE MUESTREO 22/05/2013

FECHA DE ENSAYO 22/05/2013 HORA : 8:00:00

TEMPERATURA LABORATORIO : 21 º C

TEMPERATURA DEL AGUA DE MEZCLADO : 20 º C

CÁLCULOS

FORMULA:

Determinación de la consistencia Normal; Resultados

Nº PESO (g) AGUA

(g) AGUA (%)

PENETRACIÓN

(mm)

1 650 172,3 26,5 10

2 650 175,5 27,0 11

3 650 175,5 27,0 11

59

4.1.5. Resistencia Cúbica de los morteros de cemento

Se deben preparar y curar los especímenes de acuerdo con la norma NTE INEN

488:2009 (ASTM C-109), y con el uso de arena estándar.

El tipo de cemento y la finura del cemento influyen fundamentalmente en la

resistencia a la compresión.

La resistencia del cemento basada en ensayos en cubos de mortero, no se la puede

usar para el pronóstico de la resistencia del hormigón con un alto grado de precisión,

debido a las variables en las características de los agregados y procesos de mezclado.

60

TEMA:

NORMA: FECHA:

HORA : 8:00:00

22 º C

740 g 26,50%

2035 g 26,50%

340.0 g 27,00%

9 u 26,50%

106,5% ACEPTABLE

1 2 3 4 5 6 7 8

LADO A LADO B LADO C

mm mm mm g kg mm2 MPa

1 51 52 51 295 3540 2652 13,09

2 51 51 51 292 3501 2601 13,20

3 51 51 52 294 3470 2601 13,08

2618 13,12

NTE INEN 488:2009 10/06/2013




ENSAYO DEL CEMENTO HIDRÁULICO. DETERMINACIÓN DE LA

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE MORTEROS EN CUBOS DE 50 mm

DE ARISTA

HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO AGREGADOS

DEL SECTOR DE PIFO Y CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-

LAFARGE

(ASTM-C109)

ESPECIFICACIONES ENSAYO DE FLUJO EN CUBOS

TIPO DE CEMENTO : PORTLAND PUZOLÁNICO TIPO IP, ARMADURO



FECHA DE MUESTREO 10/06/2013

FECHA DE ENSAYO 10/06/2013

TEMPERATURA LABORATORIO :

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A LOS 3 DIAS

CEMENTO DIÁMETRO 1

ARENA NORMALIZADA DIÁMETRO 2

AGUA DIÁMETRO 3

No Cubos DIÁMETRO 4

SUMATORIA

13 DE JUNIO DEL 2013

CUBO

DIMENSIONES DEL CUBO

PESO

CARGA

DE

FALLA

AREA

RESISTENCIA

A LA

COMPRESIÓN

PROMEDIO

61

TEMA:

NORMA:

1 2 3 4 5 6 7 8



1 51 52 51 293 4785 2652 17,69

2 52 51 52 293 4824 2652 17,84

3 51 52 51 294 4576 2652 16,92

2652 17,48

1 2 3 4 5 6 7 8



1 51 51 52 293 7546 2601 28,45

2 52 50 51 294 7856 2600 29,63

3 51 51 51 293 7543 2601 28,44

2601 28,84



LAFARGE





RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE MORTEROS EN CUBOS DE 50 mm

DE ARISTA

NTE INEN 488:2009


17 DE JUNIO DEL 2013

CUBO


PESO

CARGA

DE

FALLA

AREARESISTENCIA A

LA COMPRESIÓN

(ASTM-C109)

PROMEDIO

PROMEDIO


8 DE JULIO DEL 2013

CUBO


PESO

CARGA

DE

FALLA

AREARESISTENCIA A

LA COMPRESIÓN

62

TEMA:

NORMA:

EDAD

3 13,12 13,00

7 17,48 20,00

28 28,84 25,00115,36 100

Requisitos de Resistencia NTE INEN 490:2011



LAFARGE

RESULTADOS OBTENIDOS

% Respecto a los 28 dias MPa MPa % Respecto a los 28 dias

52,50

69,94

52

80





RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE MORTEROS EN CUBOS DE 50 mm DE

ARISTA

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN PROMEDIO REQUERIDA (f’cr)

NTE INEN 488:2009

(ASTM-C109)

DIAS

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30

RES

ISTE

NC

IA A

LA

CO

MP

RES

IÓN

(M

Pa)

EDAD (días)

Curva Tiempo vs Resistencia

ARMADURO

INEN 490

63

4.1.6. Tiempo de fraguado del cemento

El objetivo del ensayo del tiempo de fraguado es la determinación del tiempo que

transcurre desde el momento de la adición del agua hasta cuando la pasta deja de

tener fluidez y de ser plástica llamado fraguado inicial y del tiempo requerido para

que la pasta adquiera un cierto grado de endurecimiento llamado fraguado final.

Para este ensayo se debe realizar lo especificado en la norma NTE INEN 158:2009

(ASTM C-191).

64

NORMA: NTE INEN 158:2009 (ASTM-C191) FECHA:

ORIGEN: ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE

1 2 3

% 26,5 27 27

mm 10,0 11,0 11,0

h : min 9:05:00 9:10:00 9:00:00

h : min 11:20:00 11:30:00 11:25:00

h : min 2:15:00 2:20:00 2:25:00

h : min 14:10:00 14:20:00 14:15:00

h : min 5:05:00 5:10:00 5:15:00



ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

ENSAYO

CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE

08/01/2014

ENSAYO DE TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO

Consistencia normal del cemento

Penetración de la aguja de Vicat

Tiempo de fraguado inicial del cemento

Hora final del fraguado del cemento

Tiempo de fraguado final del cemento

Hora inicial del ensayo

Hora inicial del fraguado del cemento

65

4.1.7. Contenido de aire

El aire en la cavidad de un mortero puede responder a efectos mecánicos, o por la

incorporación de aditivos aireantes. En relación con la resistencia, a mayor cantidad

de aire ocluido menor es la resistencia a la compresión del mortero.

66




CEMENTO HIDRÁULICO. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE

AIRE EN MORTEROS



ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE.

NORMA NTE-INEN 195:2009

(ASTM-C185)

TIPO DE CEMENTO : PORTLAND PUZOLÁNICO TIPO IP,

ARMADURO


FECHA DE ADQUISICIÓN 08/06/2013

FECHA DE REALIZACIÓN 13/06/2013

FECHA DE ENSAYO 13/06/2013 HORA

: 8:00:00



CEMENTO 350g DIÁMETRO 1 19,50%

ARENA NORMALIZADA 1400g DIÁMETRO 2 22,60%

AGUA 305g DIÁMETRO 3 20,00%

No Cubos 9 DIÁMETRO 4 22,00%

SUMATORIA 84,1% ACEPTABLE

En norma se debe producir un flujo 87 1/2% ± 7 1/2 %

CÁLCULOS

Masa del cilindro vacío: MC 696,1g

Masa del cilindro más mortero: MM 1526g

Masa del Mortero: W = MM- MC 829,9g

Relación A/C P 0,871

Donde: W= masa para 400 cm3 de mortero

P= Valor del porcentaje de agua de mezclado, basado en la masa de cemento utilizado

Contenido de aire, volumen (%) = 4,90 %

67





AIRE EN MORTEROS





(ASTM-C185)


ARMADURO





: 8:00:00



CEMENTO 350 g DIÁMETRO 1 21,00%


AGUA 310 g DIÁMETRO 3 22,90%

No Cubos 9 u DIÁMETRO 4 21,30%



CÁLCULOS


Masa del cilindro más mortero: MM 1526,0g






68





AIRE EN MORTEROS





(ASTM-C185)


ARMADURO





: 8:00:00



CEMENTO 350g DIÁMETRO 1 22,00%


AGUA 315g DIÁMETRO 3 21,90%

No Cubos 9u DIÁMETRO 4 21,92%



CÁLCULOS


Masa del cilindro más mortero: MM 1524g






69

CAPÍTULO V

DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA

5.1. Análisis de la resistencia especificada del hormigón (f'c = 56 MPa)

Los ingenieros utilizan la resistencia especificada (f’c) para diseñar cada estructura, y

especifican el hormigón que cumpla con el requerimiento de resistencia estipulado en

los documentos del contrato del proyecto. La mezcla de hormigón se diseña para

producir una resistencia promedio superior a la resistencia especificada de manera tal

que se pueda disminuir el riesgo de no cumplir la especificación de resistencia.

El ACI 318-08 establece que el nivel de resistencia a la compresión de una

determinada clase de hormigón debe considerarse satisfactorio si cumple los dos

requisitos siguientes:

a) El promedio aritmético de tres resultados consecutivos de resistencia es

mayor o igual que f’c.

b) Ningún ensayo individual (promedio de dos especímenes) cae por debajo de

f’c en más de 3,5 MPa cuando f’c es igual o menor que 35 MPa; o en más de

0,10 f’c, cuando f’c es mayor que 35 MPa.

Resulta importante comprender que una prueba individual que caiga por debajo de

f’c no necesariamente constituye un fracaso en el cumplimiento de los

requerimientos del trabajo.

Cuando el promedio de las pruebas de resistencia esté dentro de la resistencia

promedio exigida, f’c, la probabilidad de que las pruebas de resistencia individual

sean inferiores a la resistencia especificada, es de aproximadamente 10% y ello se

tiene en cuenta en los criterios de aceptación.

Cuando los resultados de las pruebas de resistencia, indican que el hormigón

suministrado no cumple con los requerimientos de la especificación, es importante

reconocer que la falla puede radicar en las pruebas, y no en el hormigón. Ello es

particularmente cierto si la fabricación, manejo, curado y pruebas de los cilindros no

se realizan en conformidad con los procedimientos estándar.31

31

http://www.imcyc.com/ct2006/junio06/PROBLEMAS.pdf

70

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

Según el Capítulo 5 del ACI 318-08 – Calidad del Concreto, Mezclado y Colocación.

Los requisitos para la dosificación del concreto se basan en la filosofía de que el

concreto debe tener una adecuada durabilidad y resistencia. Los criterios para la

aceptación del concreto se basan en la filosofía de que el Reglamento pretende

primordialmente proteger la seguridad pública.

Dosificación basada en la experiencia en obra o en mezclas de prueba o ambas

Para seleccionar una mezcla adecuada de concreto, hay que seguir tres pasos básicos.

El primero es determinar la desviación estándar de la muestra. El segundo determinar

la resistencia promedio a la compresión requerida. El tercer paso es la dosificación

de la mezc1a requerida para producir esa resistencia promedio, ya sea mediante

mezc1as de prueba o un adecuado registro de experiencias.

Desviación estándar de la muestra

Cuando una planta de concreto tenga un registro adecuado de 30 ensayos

consecutivos con materiales y condiciones similares a las esperadas, la desviación

estándar de la muestra, ss, se calcula a partir de dichos resultados de acuerdo con la

fórmula siguiente:

[∑

]

⁄

Donde:

Desviación estándar de la muestra, MPa.

Ensayo individual de resistencia

Promedio de n resultados de ensayos de resistencia.

Número de ensayos consecutivos de resistencia.

Cuando se emplean dos registros de ensayos para obtener los 30 ensayos mínimos, la

desviación estándar de la muestra empleada debe ser el promedio estadístico de los

valores calculados de cada registro de ensayos, de acuerdo con la siguiente fórmula:

71

[

]

⁄

Donde:

Promedio estadístico de la desviación estándar cuando se emplean dos

registros de ensayos para calcular la desviación estándar de la muestra.

Desviaciones estándar de la muestra calculadas de dos registros de

ensayos, 1 y 2, respectivamente.

Número de ensayos en cada registro de ensayos, respectivamente.

Cuando se dispone de menos de 30 ensayos, pero con un mínimo de 15, la desviación

estándar de la muestra ca1culada se incrementa por el factor indicado en la tabla Nº

5.1. Este procedimiento da como resultado una resistencia promedio requerida más

conservadora (mayor). Los factores de la tabla Nº 5.1 están basados en la

distribución de muestreo de la desviación estándar de la muestra y proporcionan una

protección (equivalente a la del registro de 30 ensayos) contra la posibilidad de que

la muestra reducida subestime la verdadera desviación estándar de la población.


cuando se dispone de menos de 30 ensayos.

Número de ensayos* Factor de modificación para la

desviación estándar de la muestra↑

Menos de 15 Emplee la tabla 5.3

15 1.16

20 1.08

25 1.03

30 o más 1.00

*Interpolar para un número de ensayos intermedios.

↑Desviación estándar de la muestra modificada, ss, para usar en la

determinación de la resistencia promedio requerida f’cr

Fuente: ACI 318-08, Capitulo 5, Numeral 5.3, pág. 71.

La desviación estándar de la muestra empleada en el cálculo de la resistencia

promedio requerida debe ser obtenida para condiciones “similares a las esperadas”.

Se considera que el concreto de los ensayos usados para determinar la desviación

estándar de la muestra es “similar” al requerido, cuando se hace con los mismos tipos

generales de materiales, en condiciones de control de calidad de materiales y

72

métodos de producción no más restrictivos que los del trabajo propuesto, y cuando su

resistencia especificada no se desvía más de 7 MPa del valor de f’c.

Resistencia promedio requerida

Una vez que se ha determinado la desviación estándar de la muestra, la resistencia

promedio a la compresión requerida, f’cr, debe ser la mayor de las obtenidas con las

ecuaciones (5-1) y (5-2) para un f’c de 35 MPa o menos, o bien el mayor valor

obtenido de las ecuaciones (5-1) y (5-3) para un f’c mayor a 35 MPa. La ecuación (5-

1) se basa en una probabilidad de 1 en 100 que los promedios de tres ensayos

consecutivos sean inferiores a la resistencia a la compresión f’c especificada. La

ecuación (5-2) se basa en una probabilidad similar, que un ensayo individual pueda

ser inferior a la resistencia a la compresión f’c especificada en más de 3.5 MPa. La

ecuación (5-3) se basa en la misma probabilidad 1 en 100 que un ensayo individual

puede ser inferior a 0.90 f’c.

Tabla Nº 5.2 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

Usar el mayor valor obtenido de las

ecuaciones (5-1) y (5-2)

(5-1)

(5-2)

Usar el mayor valor obtenido con las

ecuaciones (5-1) y (5-3)

(5-1)

(5-3)


Cuando una instalación productora de concreto no tenga registros de ensayos de

resistencia en obra para el cálculo de ss que se ajuste a los requisitos de la desviación

estándar antes mencionados, f’cr debe determinarse de la tabla Nº 5.3

73

Tabla Nº 5.3 Resistencia promedio a la compresión requerida cuando no hay

datos disponibles para establecer una desviación estándar de la muestra.

Resistencia especificada

a la compresión, MPa

Resistencia promedio requerida a la

compresión, MPa


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

resistencia requerida.

Normalmente el hormigón se proporciona de tal manera que los resultados de la

resistencia promedio requerida (f’cr) excedan a la resistencia especificada (f’c) en

una cantidad suficientemente alta para disminuir la probabilidad de resultados de

ensayos por debajo de la resistencia especificada.

Hay muchos factores que pueden influir en la variabilidad de los resultados de los

ensayos, incluyendo los materiales, dosificación, elaboración, supervisión, y las

condiciones ambientales.

Una de las causas de la variabilidad de la resistencia en hormigones de alta

resistencia, es que este tipo de hormigón es más difícil de ensayar en forma segura

que los hormigones convencionales.

Una varianza alta en los resultados de los ensayos deberá determinar una resistencia

promedio requerida más alta. Si la variabilidad es alta, la frecuencia de los resultados

de ensayos por debajo de la resistencia especificada puede ser inaceptablemente alta.

Una resistencia promedio requerida alta puede ser difícil de obtener cuando se

fabrican hormigones de alta resistencia debido a que las proporciones de la mezcla

pueden ya estar optimizadas.

5.4. Cálculos de resistencias requeridas.

En el diseño de mezclas de hormigón, el concepto de la resistencia requerida es

fundamental, por lo cual el ACI da a conocer su metodología para el cálculo.

74

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

211.4R-98 y ACI 363.2R-98).

Según el ACI 211.4R-98

La experiencia ha demostrado que la resistencia probada en condiciones de campo

ideales alcanza sólo el 90 por ciento de la resistencia medida por las pruebas

realizadas en condiciones de laboratorio. Asumir que el promedio de la resistencia de

producción en el campo del concreto será igual a la resistencia de un lote de ensayo

de laboratorio no es realista, ya que muchos factores pueden influir en la

variabilidad.

Cálculo de la resistencia requerida

Ajuste de la resistencia requerida (f’cr) para obtener la relación agua/material

cementante.

75

5.5. Mezclas de Prueba (Alternativas de mezclas)

Para la dosificación de las mezclas de hormigón, esta investigación se apoyará en el

comité ACI 211.4R-98; a continuación, se muestran los pasos del procedimiento del

diseño de mezclas de hormigón a seguir.

PASO I: Seleccionar el asentamiento y la resistencia requerida del hormigón.

PASO II: Seleccionar el tamaño máximo del agregado.

PASO III: Seleccionar el contenido óptimo de agregado grueso.

PASO IV: Estimar el agua de mezcla y el contenido de aire.

PASO V: Seleccionar la relación agua/materiales cementicios.

PASO VI: Cálculo del contenido de material cementicio.

PASO VII: Proporcionamiento de la mezcla básica solo con cemento portland

como material cementicio.

INFORMACIÓN DE LOS MATERIALES

Antes de realizar la dosificación de la mezcla de hormigón de alta resistencia es de

suma importancia conocer las propiedades de los materiales que componen el

hormigón, ya que estos resultados servirán para realizar una dosificación adecuada.

Tabla Nº 5.4 Información de las propiedades de los materiales.

MATERIAL DENSIDAD

REAL (g/cm3)

ABSORCIÓN

(%)

DENSIDAD

APARENTE COMP.

(g/cm3)

MÓDULO

DE

FINURA

Arena 2,51 3,22 1,61 3,20

Ripio 2,44 2,53 1,39 -

Cemento 3,01 - - -

Agua 1,00 - - -

Nota: Los parámetros de densidad real de la arena y ripio están en condición saturada

superficie seca.

Fuente: Autor.

76

PASO I: SELECCIONAR EL ASENTAMIENTO Y LA RESISTENCIA

REQUERIDA DEL HORMIGÓN.

Selección del asentamiento

En la tabla Nº 5.5 se muestran los valores recomendados para el asentamiento. Este

tipo de hormigones son producidos de una manera exitosa con la adición de un

superplastificante (HRWR), cuando no se tiene una medida inicial del asentamiento,

es recomendable uno de 25 a 50 mm antes de adicionar el superplastificante; con esto

se asegura que la cantidad de agua sea la adecuada en la mezcla y el

superplastificante funcione correctamente.

Tabla Nº 5.5 Asentamiento recomendado para hormigón con y sin HRWR

Hormigón elaborado con HRWR*

Asentamiento antes de añadir HRWR 25 a 50 mm

Hormigón elaborado sin HRWR

Asentamiento 50 a 100 mm

*Ajustar el asentamiento, al que se desea en el campo a través de la adición

de HRWR

Fuente: ACI 211.4R-98 “Guía para la selección de las proporciones de hormigón de alta resistencia

con cemento portland y cenizas volantes.”

Para el caso de la mezcla se selecciona un asentamiento de 2 pulgadas o 50 mm antes

de añadir el HRWR

Resistencia requerida del hormigón.

La resistencia especificada de la mezcla es de 56 MPa.

Para calcular la resistencia requerida (f’cr), se deben utilizar las formulas expuestas

en el capitulo 2 del ACI 211.4R-98.

Ecuaciones para el cálculo de la resistencia requerida.

Ecuación 5.1 (2.1 en ACI 211.4R-98)


Ecuación 5.3 ( .3 en ACI 11.4R 98)

77

s = Desviación estándar

Para el caso de la mezcla de prueba, no se tienen registros de ensayos de resistencia,

por lo tanto no se conoce la desviación estándar; entonces para calcular la resistencia

requerida se utilizará la ecuación 5.3

Cálculo de la resistencia requerida (f’cr)

PASO II: SELECCIONAR EL TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO.

El tamaño máximo recomendado para agregados grueso se indica en la tabla Nº 5.6

Tabla Nº 5.6 Tamaño máximo sugerido de agregado grueso

Resistencia Requerida

del hormigón, MPa

Tamaño máximo sugerido

de agregado grueso, mm

< 62,1 19 a 25

> 62,1 9,5 a 12,5*

*Cuando se usa HRWR y agregado grueso seleccionado, las resistencias a compresión del

hormigón en el rango de 62,1 a 82,7 MPa., pueden obtenerse usando agregados gruesos de

tamaño máximo nominal mayor que el recomendado, pero no mayor de 25 mm.



Tomando en cuenta que se tiene una resistencia requerida de 72,9 MPa.; por lo tanto

el tamaño máximo de agregado grueso sugerido esta en el rango de 9,5 a 12,5 mm, el

agregado grueso que se ha elegido para elaborar la mezcla es de 9,5 mm.

PASO III: SELECCIONAR EL CONTENIDO ÓPTIMO DE AGREGADO

GRUESO.

El volumen óptimo de agregado grueso se da en la tabla Nº 5.7, ya que el módulo de

finura de la arena esta en el rango establecido.

78

Tabla Nº 5.7 Volumen recomendado de agregado grueso por unidad de volumen

de hormigón.

*Los volúmenes de los agregados se basan en la condición de secados al horno descrito en la

norma ASTM C29 para unidad de peso de los agregados.



Para la mezcla, el agregado grueso a utilizar posee un tamaño nominal máximo de

12,5 mm, entonces se tiene que el volumen óptimo de agregado grueso es de 0.68

como fracción del peso unitario seco compactado del hormigón.

Cálculo del peso de agregado grueso para una unidad de volumen de hormigón.


(

)

Se notaba en el diseño original que había un exceso de agregado grueso y eso

producía falta de cohesividad a la mezcla. Por lo tanto se decidió sustituir cierto

porcentaje de agregado grueso.

10% menos de agregado grueso aumentado a fino.

PASO IV: ESTIMAR EL AGUA DE MEZCLA Y EL CONTENIDO DE AIRE.

La estimación de agua de mezclado y contenido de aire del hormigón fresco se indica

en la tabla Nº 5.8

Contenido óptimo total de agregado grueso de tamaño máximo nominal para

ser utilizado con arena con módulo de finura de 2,5 a 3,2

Tamaño máximo nominal, mm 9,5 12,5 19 25

El volumen* de agregado grueso secado al horno

como fracción del peso unitario compactado 0,65 0,68 0,72 0,75

79

Tabla Nº 5.8 Primera estimación del requerimiento de agua de mezclado y el

contenido de aire del hormigón fresco basado en el uso de arena con 35% de

vacios.

*Los valores indicados deben ser ajustados por arenas con 35% de vacios a otros utilizando

la ecuación 4-3.

^ Mezclas hechas con HRWR.



Debido a que la mezcla posee un tamaño máximo de 9,5 mm y se le agregará aditivo

HRWR y teniendo un asentamiento de 50 mm, por lo tanto se determina el primer

estimado de agua de mezclado de 183,9 kg/m3.

El contenido de aire atrapado es de 2,5%

Los valores dados en la tabla Nº 5.8 para el agua de mezclado necesaria son

aplicables cuando se utiliza un agregado fino que tiene un contenido de vacios de

35%.

Cálculo de contenido de vacios del agregado fino.


(

)

(

)

Asentamiento, mm

Agua de mezclado, kg/m³

Tamaño máximo de agregado grueso, mm

9,5 12,5 19 25

25 a 50 183,9 175,0 169,1 166,1

50 a 75 189,8 183,9 175,0 172,1

75 a 100 195,8 189,8 180,9 178,0

Contenido de

Aire

Atrapado*

Sin HRWR 3 2,5 2 1,5

Con HRWR^ 2,5 2,0 1,5 1,0

80

Cálculo del ajuste en la cantidad de agua de mezclado.


Cálculo de la cantidad de agua de mezclado final.

Ecuación 5.7

PASO V: SELECCIONAR LA RELACIÓN AGUA/MATERIALES

CEMENTICIOS

En las tablas Nº 5.9 y 5.10 se da la relación: agua / (cemento + puzolana) máxima

recomendada en función del tamaño máximo de agregado.

81

Tabla Nº 5.9 W / C + P máxima recomendada para hormigones hechos sin

HRWR.

Resistencia Promedio

f’cr*, MPa

w/(c+p)

Tamaño máximo del agregado grueso,

mm

9,5 12,5 19 25

48,3 28-días 0,42 0,41 0,40 0,39

56-días 0,46 0,45 0,44 0,43

55,2 28-días 0,35 0,34 0,33 0,33

56-días 0,38 0,37 0,36 0,35

62,1 28-días 0,30 0,29 0,29 0,28

56-días 0,33 0,32 0,31 0,30

68,9 28-días 0,26 0,26 0,25 0,25

56-días 0,29 0,28 0,27 0,26

* f’cr = f’c +1400



Tabla Nº 5.10 W / C + P máxima recomendada para hormigones hechos con

HRWR.

Resistencia Promedio

f’cr*, PSI

w/(c+p)

Tamaño máximo del agregado grueso,

mm

9,5 12,5 19 25

48,3 28-días 0,50 0,48 0,45 0,43

56-días 0,55 0,52 0,48 0,46

55,2 28-días 0,44 0,42 0,40 0,38

56-días 0,48 0,45 0,42 0,40

62,1 28-días 0,38 0,36 0,35 0,34

56-días 0,42 0,39 0,37 0,36

68,9 28-días 0,33 0,32 0,31 0,30

56-días 0,37 0,35 0,33 0,32

75,8 28-días 0,30 0,29 0,27 0,27

56-días 0,33 0,31 0,29 0,29

82,7 28-días 0,27 0,26 0,25 0,25

56-días 0,30 0,28 0,27 0,26

* f’cr = f’c +1400



82

En el caso de la mezcla de prueba, en la cual se usará aditivo superplastificante, para

determinar la relación agua/materiales cementicios máxima se utilizará la

tabla Nº 5.9, ya que la recomendación de la relación w/(c+p) es para agregados con

características diferentes a los nuestros; previamente se deberá ajustar la resistencia

requerida.

Ajuste de la resistencia requerida (f’cr) para obtener la W/(C+P) máxima.

(PSI) Ecuación 5.8

Considerando que para la mezcla, el tiempo para la realización del ensayo a

compresión será de 28 días, y el tamaño máximo de agregado grueso es de 9,5 mm;

y el valor de la resistencia requerida ajustada de 65,7 MPa, de la tabla Nº 5.9 se

obtiene por medio de interpolación una relación agua/materiales cementicios de 0,28.

PASO VI: CÁLCULO DEL CONTENIDO DE MATERIAL CEMENTICIO.

El peso del material cementicio se determinará dividiendo la cantidad de agua de

mezclado final entre la relación agua/material cementicio.

Cálculo del contenido de material cementicio.

Ecuación 5.9

PASO VII: PROPORCIONAMIENTO DE LA MEZCLA BÁSICA SOLO CON

CEMENTO PORTLAND COMO MATERIAL CEMENTICIO.

Para esta mezcla, el peso del cemento será igual al calculado en el paso VI.

Después de determinar los pesos por m3 de cemento, agregado grueso, agua, y

contenido de aire atrapado, y por el método de volúmenes absolutos calculamos el

contenido de arena.

83

Cálculo del volumen de cemento para la mezcla.

Cálculo del volumen de agregado grueso.

Cálculo del volumen de agua para la mezcla.

El contenido de aire atrapado es de 2,5%

Volumen de aire es igual a 0,025 m3

Tabla Nº 5.11 Cálculo del volumen de agregado fino

Descripción Cantidad Unidad

Volumen de cemento 0,224 m3

Volumen de agregado grueso 0,349 m3

Volumen de agua 0,188 m3

Volumen de aire 0,025 m3

Subtotal 0,785 m3

Volumen de agregado fino 1 – 0,785 = 0,215 m3

Fuente: Autor

84

Cálculo del peso de agregado fino

Tabla Nº 5.12 Dosificación para 1 m3 de hormigón

Material Peso(kg) Dosificación

Cemento 673,56 1.00

Agregado grueso 852,20 1,27

Agregado fino 539,00 0,80

Agua 188,00 0,28

Fuente: Autor

5.6. Probetas de 10 x 20 cm.

El uso de las probetas esta en función del tamaño del agregado grueso.

En nuestra investigación, utilizamos la probeta: 10 cm de diámetro y 20 cm de altura,

debido a que el tamaño nominal máximo del agregado es menor a 1” (25 mm). Estas

probetas cilíndricas son hechas de acero.

85

Fotografía Nº 5.1 Probetas de 10 x 20 cm.

Fuente: El autor

5.7. Preparación de 9 probetas por alternativa con 3 dosificaciones

Para determinar el diseño óptimo de la mezcla, se necesita fabricar varias mezclas de

prueba, que tengan diferentes contenidos de microsílice a las cuales se denominan

mezclas acompañantes.

Sobre la base de la mezcla diseñada en el apartado 5.5, se elabora las mezclas

reemplazando un porcentaje de cemento por microsílice.

Hay rangos de dosificación de las microsílices, los cuales sirven como guía para las

mezclas iníciales de prueba, independientemente de la información que se tenga,

pues es recomendable efectuarse mezclas de prueba antes de la aceptación de una

cierta marca.

Tabla Nº 5.13 Porcentajes de microsílice

Mezcla Acompañante Microsílice (%)

1 10

2 15

3 13

Fuente: Autor

86

Cemento = 673,56 kg/m3

Tabla Nº 5.14 Cantidades de cemento y microsílice

Mezcla

Acompañante Microsílice (%) Cemento (kg)

Microsílice

(kg)

1 10 606,21 67,36

2 15 572,53 101,03

3 13 586,00 87,56

Fuente: Autor

1ra

Dosificación

10% de Microsílice

Las proporciones de todos los materiales por m3 excepto la arena es la siguiente:

Cemento = 606,21/(3,01x1000) = 0,201 m3

Microsílice = 67,36/(2,24x1000) = 0,030 m3

Ag. Grueso = 852,20/(2,44x1000) = 0,349 m3

Agua = 188,00/1000 = 0,188 m3

Aire = 0,025 = 0,025 m3

Subtotal 0,793 m3

Ag. Fino = 1-0,793 = 0,207 m3

La cantidad de agregado fino por m3 será:

Ag. Fino = (0,207) x 2,51 x 1000 = 519,73 kg

Las proporciones de la mezcla en peso serán:


Microsílice = 67,36 kg/m3

Ag. Fino = 519,73 kg/m3

Ag. Grueso = 852,20 kg/m3

Agua = 188,00 kg/m3

Total = 2233,50 kg/m3

87

Proporciones de la mezcla de laboratorio

Volumen de hormigón a fabricar:

Diámetro de cilindro: 0,100 m Nº de cilindros: 9 unidades

Altura de cilindro: 0,200 m Desperdicio: 20 %

Volumen de cilindro: 0,00157 m³ Volumen total: 0,01696 m³

Proporciones de la mezcla

Cemento = 606,21 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 10,28 kg

Microsílice = 67,36 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 1,14 kg

Ag. Grueso = 852,20 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 14,46 kg

Ag. Fino = 519,73 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 8,82 kg

Agua = 188,00 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 3,19 kg

Ajuste por el contenido de agua de los agregados

Capacidad de Absorción (%): Agregado grueso: 2,53 %

Agregado fino: 3,22 %

Contenido de Humedad (%): Agregado grueso: 0,12 %


[

]

[

]

[

]

[

]

88

[

] [

]

[

] [

]

Cálculo del volumen de aditivo superplastificante Sikament-N 100

ADITIVO SIKAMENT-N 100: 4,0% DEL PESO DEL CEMENTO

Densidad del aditivo =

1,22 g/cm3

Peso del aditivo =

406,2 g 0,41 kg

Volumen del aditivo =

333,0 cm3 0,33 litros


Dosificación

Material Peso (kg)

Cemento 10,28

Microsílice 1,14

Agregado grueso 14,11

Agregado fino 8,54

Agua 3,82

Superplastificante 0,41

Fuente: Autor

89

2da

Dosificación

15% de Microsílice


Cemento = 572,53/(3,01x1000) = 0,190 m3

Microsílice = 101,03/(2,24x1000) = 0,045 m3

Ag. Grueso = 852,20/(2,44x1000) = 0,349 m3

Agua = 188,00/1000 = 0,188 m3

Aire = 0,025 = 0,025 m3

Subtotal 0,797 m3

Ag. Fino = 1-0,797 = 0,203 m3


Ag. Fino = (0,203) x 2,51 x 1000 = 510,09 kg




Ag. Fino = 510,09 kg/m3


Agua = 188,00 kg/m3

Total = 2223,86 kg/m3






90


Cemento = 572,53 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 9,71 kg


3 = 1,71 kg

Ag. Grueso = 852,20 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 14,46 kg

Ag. Fino = 510,09 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 8,65 kg

Agua = 188,00 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 3,19 kg






[

]

[

]

[

]

[

]

[

] [

]

[

] [

]

91




1,22 g/cm3

Peso del aditivo =

388,5 g 0,39 kg


318,4 cm3 0,32 litros

Tabla Nº 5.16 Resumen de cantidades para la 2da

Dosificación

Material Peso(kg)

Cemento 9,71

Microsílice 1,71


Agregado fino 8,38

Agua 3,81


Fuente: Autor

3ra

Dosificación

13% de Microsílice


Cemento = 586,00/(3,01x1000) = 0,195 m3

Microsílice = 87,56/(2,24x1000) = 0,039 m3

Ag. Grueso = 852,20/(2,44x1000) = 0,349 m3

Agua = 188,00/1000 = 0,188 m3

Aire = 0,025 = 0,025 m3

Subtotal 0,795 m3

Ag. Fino = 1-0,795 = 0,205 m3


Ag. Fino = (0,205) x 2,51 x 1000 = 513,95 kg

92




Ag. Fino = 513,95 kg/m3


Agua = 188,00 kg/m3

Total = 2227,72 kg/m3







Cemento = 586,00 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 9,94 kg


3 = 1,49 kg

Ag. Grueso = 852,20 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 14,46 kg

Ag. Fino = 513,95 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 8,72 kg

Agua = 188,00 kg/m3 x 0,01696 m

3 = 3,19 kg






[

]

[

]

93

[

]

[

]

[

] [

]

[

] [

]




1,22 g/cm3

Peso del aditivo =

387,7 g 0,39 kg


317,8 cm3 0,32 litros


Dosificación

Material Peso(kg)

Cemento 9,94

Microsílice 1,49


Agregado fino 8,44

Agua 3,81


Fuente: Autor

94

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

probetas.

Los extremos de los especímenes cilíndricos de hormigón endurecidos que no se

encuentran dentro de las tolerancias de ± 0,05 mm con respecto a su plano deben ser

cabeceados, cortados o pulidos para estar dentro de esa tolerancia. Cada una de las

capas de cabeceo debe tener el espesor que cumpla con lo indicado en la tabla Nº

5.18.

Se utilizó mortero de azufre, que es el material más usado para el cabeceo de los

especímenes de hormigón a ser ensayados, este material esta constituido por azufre y

piedra pómez como material de relleno.

Tabla Nº 5.18 Resistencia a la compresión y espesor máximo del mortero de

azufre.

Resistencia del

hormigón, en

MPa.

Resistencia mínima del

mortero de azufre.

Espesor máximo de cada

capa de cabeceo en cualquier

punto, en mm.

3,5 a 50 35 MPa o la del hormigón,

cualquiera que sea mayor. 8

Más de 50 No menor que la resistencia

del hormigón. 5

Fuente: http://www.revistacyt.com.mx/images/problemas/2008/pdf/SEPTIEMBRE.pdf

Fotografía Nº 5.2 Aplicación del sistema de Capping como cabeceado en las

probetas.

Fuente: El autor

95

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

Según la NTE INEN 1573:2010

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

húmedos utilizando cualquier método conveniente durante el período comprendido

entre la remoción de la cámara húmeda y el ensayo.

Todos los especímenes de ensayo para una edad de ensayo dada, deben romperse

dentro de las tolerancias de tiempo admisibles, señaladas en la tabla Nº 5.18:

Tabla Nº 5.19 Tolerancia de tiempo admisible para el ensayo de especímenes.

Edad de ensayo Tolerancia admisible

24 horas ± 0,5 h o 2,1%

3 días 2 horas o 2,8%



90 días 2 días o 2,2%

Fuente: NTE INEN 1573 (2010): Hormigón de cemento hidráulico. Determinación de la resistencia a

la compresión de especímenes cilíndricos de hormigón de cemento hidráulico.

96

MEZCLA DE PRUEBA Nº 1 (MP1-10%MIC)

Probetas con 10% de microsílice SIKAFUME y aditivo SIKAMENT-N100

(4,0% peso del cemento)

97

TEMA:

f'c = 56 MPa

RESISTENCIA REQUERIDA f'cr = 65,7 MPa

ELAB. ENSAYO (MPa) (%)

10,2

10,2

10,2

10,3

10,3

10,2

10,2

10,2

10,2

47,4 72,1




HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA (f'c = 56 MPa) UTILIZANDO


ESPECIAL-LAFARGE.

ENSAYO DE COMPRESIÓN EN PROBETAS DE PRUEBA A LOS 3 DIAS

NORMA NTE INEN 1573:2010 1R (ASTM-C39)

PROBETAS CON 10% MICROSÍLICE SIKAFUME Y ADITIVO SIKAMENT-N 100

(4,0% PESO DEL CEMENTO)

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-19 11/11/2013 14/11/2013 3 39465,4 81,71 47,4 72,1

PROMEDIO =

47,2 71,8

56-21 11/11/2013 14/11/2013 3 39645,0 81,71 47,6 72,5

56-20 11/11/2013 14/11/2013 3 39808,9 82,78

98

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,2

10,2

10,2

10,3

10,3

10,4

10,2

10,2

10,2

58,1 88,5



ESPECIAL-LAFARGE








CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-22 11/11/2013 18/11/2013 7 48820,4 81,71 58,6 89,2

PROMEDIO =

57,6 87,7

56-24 11/11/2013 18/11/2013 7 48498,6 81,71 58,2 88,7

56-23 11/11/2013 18/11/2013 7 49249,6 83,86

99

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,2

10,3

10,4

10,2

10,3

10,4

10,3

10,4

10,5

66,7 101,6



ESPECIAL-LAFARGE








CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-25 11/11/2013 09/12/2013 28 56930,8 83,32 67,0 102,1

PROMEDIO =

66,1 100,7

56-27 11/11/2013 09/12/2013 28 58001,5 84,95 67,0 102,0

56-26 11/11/2013 09/12/2013 28 56176,2 83,32

100




101

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,1

10,2

10,2

10,2

10,2

10,2

10,1

10,2

10,1

47,8 72,8



ESPECIAL-LAFARGE








CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-28 18/11/2013 21/11/2013 3 40023,6 81,18 48,3 73,6

PROMEDIO =

46,9 71,4

56-30 18/11/2013 21/11/2013 3 39590,3 80,65 48,1 73,3

56-29 18/11/2013 21/11/2013 3 39071,2 81,71

102

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,3

10,3

10,3

10,3

10,3

10,3

10,2

10,2

10,3

58,8 89,5



ESPECIAL-LAFARGE








CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-31 18/11/2013 25/11/2013 7 49900 83,32 58,7 89,5

PROMEDIO =

60,1 91,5

56-33 18/11/2013 25/11/2013 7 48210 82,25 57,5 87,6

56-32 18/11/2013 25/11/2013 7 51050 83,32

103

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,3

10,2

10,3

10,2

10,2

10,2

10,2

10,2

10,2

67,7 103,1



ESPECIAL-LAFARGE








CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-34 18/11/2013 16/12/2013 28 57660 82,78 68,3 104,0

PROMEDIO =

68,0 103,6

56-36 18/11/2013 16/12/2013 28 55560 81,71 66,7 101,6

56-35 18/11/2013 16/12/2013 28 56670 81,71

104




105

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,2

10,1

10,2

10,2

10,2

10,2

10,3

10,3

10,3

50,1 76,3



ESPECIAL-LAFARGE








CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-37 19/11/2013 22/11/2013 3 41720,4 81,18 50,4 76,8

PROMEDIO =

50,7 77,2

56-39 19/11/2013 22/11/2013 3 41816,2 83,32 49,2 75,0

56-38 19/11/2013 22/11/2013 3 42210,9 81,71

106

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,3

10,4

10,4

10,2

10,2

10,3

10,2

10,3

10,2

60,2 91,6



ESPECIAL-LAFARGE








CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-40 19/11/2013 26/11/2013 7 53640 84,40 62,3 94,9

PROMEDIO =

56,8 86,5

56-42 19/11/2013 26/11/2013 7 51440 82,25 61,3 93,4

56-41 19/11/2013 26/11/2013 7 47650 82,25

107

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,3

10,3

10,2

10,2

10,3

10,3

10,2

10,2

10,3

68,3 104,1



ESPECIAL-LAFARGE








CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-43 19/11/2013 17/12/2013 28 57520 82,78 68,1 103,8

PROMEDIO =

69,0 105,2

56-45 19/11/2013 17/12/2013 28 56900 82,25 67,8 103,3

56-44 19/11/2013 17/12/2013 28 58280 82,78

108

5.10. Análisis de resultados

Una vez fabricadas las probetas de 10 cm de diámetro y 20 cm de altura y luego del

curado apropiado según la norma NTE INEN 1576:2011, fueron sometidas a ensayos

de compresión simple, con la finalidad de determinar la influencia y efectividad de la

microsílice como adición en hormigón de alta resistencia en porcentajes del 10, 13 y

15%. Los resultados de dichos ensayos se detallan a continuación.

Tabla Nº 5.20 Resumen de mezclas de prueba.

Fuente: El autor

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

Habiendo concluido el análisis y la comparación de resultados obtenidos en esta fase,

se adoptó una dosificación con el 13% de microsílice, en la nueva mezcla este

porcentaje de microsílice se reemplaza en base al contenido de cemento, tal como lo

sugiere el ACI.

5.12. Validación de la investigación

Luego de seleccionar la mejor alternativa de mezcla, se procedió a elaborar la mezcla

definitiva, y con los resultados de esta mezcla se concluyó que era la dosificación

adecuada, capaz de cumplir los requerimientos de resistencia y condiciones de

trabajabilidad, necesarias para conseguir el hormigón de alta resistencia, objetivo

principal de nuestra investigación.

EDAD RESISTENCIA PROMEDIO REQUERIDA A LA COMPRESIÓN

(f'cr)

Días MP1-10%MIC MP2-15%MIC MP3-13%MIC

MPa % f'cr MPa % f'cr MPa % f'cr

3 47,4 72,1 47,8 72,8 50,1 76,3

7 58,1 88,5 58,8 89,5 60,2 91,6

28 66,7 101,6 67,7 103,1 68,3 104,1

109

CAPÍTULO VI

MEZCLAS DEFINITIVAS

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

Una vez determinada la mejor alternativa de mezcla, se realizó el diseño definitivo

con la dosificación al 13 % de microsílice y se fabricaran 12 cilindros para

ensayarlos a los 3, 7, 28 y 56 días (3 probetas por edad).

Las proporciones de la mezcla en peso fueron:



Ag. Fino = 513,95 kg/m3


Agua = 188,00 kg/m3

Total = 2227,72 kg/m3







Cemento = 586,00 kg/m3 x 0,02262 m

3 = 13,25 kg


3 = 1,98 kg

Ag. Grueso = 852,20 kg/m3 x 0,02262 m

3 = 19,28 kg

Ag. Fino = 513,95 kg/m3 x 0,02262 m

3 = 11,63 kg

Agua = 188,00 kg/m3 x 0,02262 m

3 = 4,25 kg

110






[

]

[

]

[

]

[

]

[

] [

]

[

] [

]




1,22 g/cm3

Peso del aditivo =

516,9 g 0,52 litros


423,7 cm3 0,42 litros

111

Tabla Nº 6.1 Resumen de cantidades para la mezcla definitiva

Material Peso(kg)

Cemento 13,25

Microsílice 1,98


Agregado fino 11,26

Agua 5,08


Fuente: Autor

6.2. Ensayos de probetas

Las probetas se ensayaron cumpliendo con la norma NTE INEN 1573:2010, para la

determinación de la resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de

hormigón de cemento hidráulico.

Los resultados de estos ensayos fueron utilizados como base para las siguientes

actividades: control de calidad de la dosificación del hormigón, operaciones de

mezclado y colocación; determinación del cumplimiento con las especificaciones,

control para evaluación de la efectividad de aditivos y usos similares.

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

Comúnmente la edad del ensayo final, ha sido determinada como aquella en que se

establecen los criterios de aceptación, por ejemplo 28 días. Sin embargo, los ensayos

pueden ejecutarse a cualquier edad, dependiendo todo de información técnica

requerida.

Los hormigones de alta resistencia son normalmente ensayados también a edades

posteriores a los 28 días, tales como los 56 ó 90 y al ser utilizados en elementos

estructurales de importancia, tales como columnas de edificios de gran altura, por lo

tanto, es recomendable obtener ventajas de la ganancia de resistencia en el largo

plazo, debida a la reacción de la microsílice con el hidróxido de calcio formado a

partir de la reacción química del cemento en presencia del agua.32

32

RIVVA LÓPEZ ENRIQUE., Concretos de Alta Resistencia, Capitulo 13, Pág. 58

112

6.3. Resultados de ensayos a compresión simple.

MEZCLA DEFINITIVA



113

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,3

10,2

10,2

10,1

10,2

10,2

10,3

10,2

10,3

53,7 81,8




ENSAYO DE COMPRESIÓN EN PROBETAS DEFINITIVAS A LOS 4 DIAS






ESPECIAL-LAFARGE

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-1D 12/12/2013 16/12/2013 4 44220 82,25 52,7 80,3

PROMEDIO =

56-2D 12/12/2013 16/12/2013 4 45350 81,18 54,8 83,4

56-3D 12/12/2013 16/12/2013 4 45260 82,78 53,6 81,7

114

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,4

10,4

10,4

10,2

10,3

10,3

10,2

10,1

10,1

60,2 91,7










ESPECIAL-LAFARGE

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-4D 12/12/2013 19/12/2013 7 52550 84,95 60,7 92,4

PROMEDIO =

56-5D 12/12/2013 19/12/2013 7 49890 82,78 59,1 90,0

56-6D 12/12/2013 19/12/2013 7 50110 80,65 60,9 92,8

115

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,1

10,1

10,2

10,3

10,2

10,1

10,1

10,2

10,2

69,0 105,1










ESPECIAL-LAFARGE

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-7D 12/12/2013 09/01/2014 28 55010 80,65 66,9 101,9

PROMEDIO =

56-8D 12/12/2013 09/01/2014 28 59800 81,71 71,8 109,3

56-9D 12/12/2013 09/01/2014 28 56630 81,18 68,4 104,2

116

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,1

10,2

10,1

10,2

10,3

10,2

10,1

10,2

10,2

75,7 115,3







ESPECIAL-LAFARGE




CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

80,65 76,1 115,9

56-11D 12/12/2013 06/02/2014 56 61890 82,25 73,8 112,4

56-10D 12/12/2013 06/02/2014 56 62550

81,18 77,1 117,5

PROMEDIO =

56-12D 12/12/2013 06/02/2014 56 63860

117

6.4. Tratamiento Estadístico

Siendo el hormigón un material preparado con componentes heterogéneos y estando

éstos sometidos a variaciones que no pueden ser totalmente controladas, no debe

limitarse su aceptabilidad sólo para aquellos hormigones en los que todos sus

ensayos arrojen valores iguales o superiores a las resistencias de diseño.

Por lo general la aceptabilidad del hormigón se basa en ensayos a los 28 días, pero

podría especificarse para cualquier otra edad, más temprana o más tardía. Los

ensayos que se realizan sobre las muestras de hormigón a otras edades, diferentes de

la especificada para la aceptación del hormigón, son útiles para conocer el desarrollo

de su resistencia en función del tiempo.

Ha sido necesario desarrollar un procedimiento de evaluación que permita establecer

los límites de aceptabilidad en función, no sólo de los resultados de los ensayos de

las probetas, sino de la posible regularidad de la producción del hormigón y de las

exigencias, derivadas del tipo de obra, sobre los límites mínimos de esa

aceptabilidad.

Este procedimiento, que ha sido recogido por el Comité 214 del ACI, aplica el

concepto estadístico de “Desviación Estándar” para normalizar las condiciones de

aceptabilidad de los hormigones.33

6.4.1. Desviaciones Estándar34

Contando con un cierto número de ensayos para una determinada clase de hormigón,

al ubicarlos en un gráfico sobre la correspondiente resistencia señalada en el eje

horizontal de la figura siguiente, se puede establecer que una determinada cantidad

de ensayos tienen resistencias menores que el valor promedio, mientras que otros

tienen valores mayores que el valor promedio.

33

http://www.inecyc.org.ec/documentos/notas_tecnicas/CONTROL_CALIDAD_HORMIGON.pdf 34

http://www.inecyc.org.ec/documentos/notas_tecnicas/CONTROL_CALIDAD_HORMIGON.pdf

118

Figura Nº 6.1 Distribución Frecuente.

Fuente: Notas Técnicas, Control de Calidad en el Hormigón, Control por Resistencia Parte I, pág. 9

Al gráfico anterior, de la Distribución Frecuente de los datos sobre resistencias,

puede superponerse una curva de la correspondiente Distribución Normal asumida

(Campana de Gauss) cuyo valor máximo corresponde al promedio de resistencias de

los ensayos.

Figura Nº 6.2 Curva de Distribución Normal.


119

Figura Nº 6.3 Puntos de Inflexión de la Curva de Distribución


Los puntos de inflexión de la Curva de Distribución Normal determinan el valor de

la Desviación Estándar (S).

El control debe hacerse con los resultados de por lo menos treinta ensayos (dos

probetas para cada ensayo).

La Desviación Estándar (S) se debe determinar aplicando esta ecuación del ACI 214

R

√∑

Donde:

n = Número de ensayos.

Xi = Valores de cada uno de los n ensayos (promedio de dos probetas).

= Promedio de los valores de los n ensayos.

Valores bajos de la Desviación Estándar determinan una buena regularidad en la

producción del hormigón, valores altos, por el contrario, se obtienen cuando la

resistencia del hormigón es irregular.

Para hormigones con la misma resistencia promedio, pero con resistencias más

variables, las curvas de distribución normal difieren entre si según el valor de su

desviación estándar.

120

DESVIACIÓN ESTÁNDAR



121

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,2

10,2

10,2

10,2

10,2

10,2

10,2

10,1

10,2

60,0 91,4





ENSAYO DE COMPRESIÓN EN PROBETAS A LOS 7 DIAS






ESPECIAL-LAFARGE

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-1E 14/01/2014 21/01/2014 7 48810 81,71 58,6 89,2

PROMEDIO =

56-2E 14/01/2014 21/01/2014 7 51080 81,71 61,3 93,4

56-3E 14/01/2014 21/01/2014 7 49780 81,18 60,1 91,6

122

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,2

10,3

10,3

10,1

10,2

10,2

10,1

10,2

10,2

10,3

10,1

10,2

10,2

10,2

10,3

10,2

10,2

10,1

10,3

10,1

10,1











ESPECIAL-LAFARGE

CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA

56-4E 14/01/2014 11/02/2014 28 59480 82,78 70,5 107,3

56-5E 14/01/2014 11/02/2014 28 56060 81,18 67,7 103,2

56-6E 14/01/2014 11/02/2014 28 56940 81,18 68,8 104,8

56-7E 14/01/2014 11/02/2014 28 59100 81,71 70,9 108,0

56-8E 14/01/2014 11/02/2014 28 58610 82,25 69,9 106,4

104,7

56-10E 14/01/2014 11/02/2014 28 56540 81,18 68,3 104,0

56-9E 14/01/2014 11/02/2014 28 56890 81,18 68,7

123

TEMA:

f'c = 56 MPa



10,2

10,2

10,3

10,3

10,3

10,2

10,2

10,2

10,2

10,3

10,1

10,3

10,2

10,1

10,1

10,1

10,1

10,1

10,3

10,3

10,2

10,2

10,1

10,2

68,9 105,02









CILINDRO

Nº

DIÁMETRO

(cm)

FECHA EDAD

(días)

CARGA

(kg)

ÁREA

(cm²)

RESISTENCIA



ESPECIAL-LAFARGE

56-11E 14/01/2014 11/02/2014 28 58090 82,25 69,3 105,5

56-12E 14/01/2014 11/02/2014 28 59250 82,78 70,2 106,9

56-13E 14/01/2014 11/02/2014 28 56540 81,71 67,9 103,4

56-14E 14/01/2014 11/02/2014 28 58950 82,25 70,3 107,1

56-15E 14/01/2014 11/02/2014 28 54630 80,65 66,4 101,2

56-16E 14/01/2014 11/02/2014 28 54060 80,12 66,2 100,8

107,4

56-18E 14/01/2014 11/02/2014 28 56900 81,18 68,7 104,7

PROMEDIO =

56-17E 14/01/2014 11/02/2014 28 59520 82,78 70,5

124




DETERMINACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR

Nº Xi Xi²

1 70,46 4964,62

2 67,72 4586,20

3 68,78 4731,32

4 70,93 5030,79

5 69,88 4883,56

6 68,72 4723,01

7 68,30 4665,08

8 69,26 4797,29

9 70,19 4926,30

10 67,86 4604,39

11 70,29 4940,38

12 66,43 4412,80

13 66,17 4378,53

14 70,51 4971,30

15 68,74 4724,67

Número de ensayo n = 15

Promedio de valores de Xi en n ensayo 68,95

Sumatoria de Xi² = 71340,24

Desviación Estándar = 1,47

125

6.5. Resistencias características.

“La resistencia a compresión simple es la característica mecánica más importante de

un hormigón. Su determinación se efectúa mediante el ensayo de probetas, según

métodos operatorios normalizados. Ahora bien, los valores de ensayo que

proporcionan las distintas probetas están más o menos dispersos, en forma variable

de una obra a otra, según el cuidado y rigor con que se fabrique el hormigón; y esta

circunstancia debe tenerse en cuenta al tratar de definir un hormigón por su

resistencia.

Dados n resultados obtenidos al ensayar a compresión simple n probetas cilíndricas

15 x 30 de un mismo hormigón, determinar un valor que sea representativo de la

serie y, por consiguiente, del propio hormigón.

Tradicionalmente se ha seguido el criterio de adoptar, para dicho valor, la media

aritmética fcm de los n valores de roturas, llamada resistencia media. Pero este valor

no refleja la verdadera calidad del hormigón en obra, al no tener en cuenta la

dispersión de la serie.

Si tenemos dos hormigones con la misma resistencia media, no cabe duda de que es

más fiable aquel que presenta menor dispersión. Por consiguiente, el coeficiente de

seguridad que se adopte en el cálculo debe ser mayor para el hormigón más disperso.

La conclusión que se extrae es que el adoptar la resistencia media como base de los

cálculos conduce a coeficientes de seguridad variables según la calidad de la

ejecución.

Para eliminar este inconveniente y conseguir que se trabaje con un coeficiente de

seguridad único, homogéneo en todos los casos, se ha adoptado el concepto de

resistencia característica del hormigón, que es una medida estadística que tiene en

cuenta no sólo el valor de la media aritmética fcm de las rotura de las diversas

probetas, sino también la deviación típica relativa o coeficiente de variación, δ, de la

serie de valores.”35

Se calculará el valor de la resistencia característica del hormigón, recomendada por

dos autores y la norma ecuatoriana, según Montoya – Meseguer – Morán, según

Oscar Padilla, y según el Código Ecuatoriano.

35


Gili, Pág. 85

126

Según el Método de Montoya-Meseguer-Morán

“Se define como resistencia característica, f’ck, del hormigón aquel valor que

presenta un grado de confianza del 95 por 100, es decir, que existe una probabilidad

de 0,95 de que se presenten valores individuales de resistencia de probetas más altos

que f’ck. De acuerdo con esta definición y admitiendo la hipótesis de distribución

estadística normal (figura Nº 6.3), la resistencia característica viene dada por la

expresión:”36

Donde f’cm es la resistencia media y δ el coeficiente de variación de la población de

resistencias:

∑

√

∑(

)

El concepto de resistencia característica se refiere, a la resistencia a compresión

medida sobre probetas cilíndricas 15 x 30 cm., de 28 días de edad, fabricadas,

conservadas y ensayadas según métodos normalizados; pero puede hacerse extensivo

a cualquier tipo de ensayo, clase de pobreta, modo de conservación y edad del

hormigón, ya que se trata de una definición de tipo estadístico.

36


Gili, Pág. 85

127

Figura Nº 6.4 Distribución Estadística Normal

Fuente: ROMO, M., “Temas de Hormigón Armado”, Escuela Politécnica del Ejercito-Ecuador, pág.

14, Quito, (2008)

Luego de haber calculado la resistencia característica, se obtendrán también los

valores de las resistencias características máxima, media y mínima.

á

í

Donde:

Resistencia característica.

s = Desviación estándar.

á

Resistencia característica máxima, media y mínima.

√∑

Donde:

s = Desviación estándar.

n = Numero de resultados de ensayos considerados.

128

NºRESISTENCIA

(MPa)f'ci - f'cm (f' ci - f' cm)² (f' ci - f' cm)/f' cm ((f' ci - f' cm)/(f' cm))²

1 70,5 1,51077 2,2824 0,0219 0,00048011

2 67,7 -1,22773 1,5073 -0,0178 0,00031707

3 68,8 -0,16468 0,0271 -0,0024 0,00000570

4 70,9 1,97878 3,9156 0,0287 0,00082364

5 69,9 0,93322 0,8709 0,0135 0,00018319

6 68,7 -0,22508 0,0507 -0,0033 0,00001066

7 68,3 -0,64788 0,4198 -0,0094 0,00008829

8 69,3 0,31321 0,0981 0,0045 0,00002063

9 70,2 1,23832 1,5334 0,0180 0,00032256

10 67,9 -1,09357 1,1959 -0,0159 0,00025156

11 70,3 1,33861 1,7919 0,0194 0,00037692

12 66,4 -2,52031 6,3520 -0,0366 0,00133613

13 66,2 -2,77881 7,7218 -0,0403 0,00162427

14 70,5 1,55816 2,4279 0,0226 0,00051070

15 68,7 -0,21300 0,0454 -0,0031 0,00000954

f'cm 68,9 Σ 30,2400 0,00636097

δ = 0,0206 n = 15 s = 1,4697

68,09 MPa

65,15 MPa

Cálculo de la resistencia caracteristica

f' ck = 66,62 MPaf' ck máx = f' ck + s =

f' ck mín = f' ck - s =




DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL HORMIGÓN

SEGÚN MONTOYA - MESEGUER - MORÁN

129

Según Norma Ecuatoriana

Este método se basa en las recomendaciones de la norma A.C.I. - 318 Capítulo 5 –

Calidad del Concreto, Mezclado y Colocación; mediante el cual la resistencia

característica se determina, siguiendo el procedimiento siguiente:

1. Si se tiene como mínimo 15 resultados de ensayos individuales

(recomendándose 30 resultados), se puede determinar la desviación estándar

a través de la siguiente ecuación:

√∑

Donde:

n = Número de ensayos considerados.

Resultados de ensayos individuales.

Promedio de los n resultados de ensayos considerados.

2. Si el número de resultados es menor a 30 ensayos individuales, se toma un

factor de mayoración de la desviación estándar de la tabla Nº 6.2 para poder

determinar la resistencia característica requerida.


Número de ensayos

considerados Factor de Mayoración k

15 1.16

20 1.08

25 1.03

30 o más 1.00


La resistencia característica se calcula con una de las siguientes ecuaciones,

debiéndose tomar el mayor valor:

Donde:

Resistencia característica

130

Resistencia especificada a la compresión

Desviación estándar

Factor de mayoración

131

Nº σi

1 70,5

2 67,7

3 68,8

4 70,9

5 69,9

6 68,7

7 68,3

8 69,3

9 70,2

10 67,9

11 70,3

12 66,4

13 66,2

14 70,5

15 68,7

σm 68,9 Σ

f' c = 56 MPa n = 15 s = 1,4697

58,28

54,37

58,28 MPa

(σi-σm)²

2,2824

1,5073

0,0271

3,9156

0,8709

0,0507

0,4198

0,0981

1,5334

-0,2130 0,0454

30,2400

1,1959

1,7919

6,3520

7,7218

2,4279

Cálculo de la resistencia caracteristica

k = 1,16(1) f' cr = f'c + 1,34k*s =

(2) f' cr = 0,90f'c + 2,33k*s =

(σi-σm)

1,5108

-1,2277

-0,1647

1,9788

Resistencia Característica =




SEGÚN NORMA ECUATORIANA

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL HORMIGÓN

-1,0936

1,3386

-2,5203

-2,7788

1,5582

0,9332

-0,2251

-0,6479

0,3132

1,2383

132

Según el método de Oscar Padilla.

Para determinar la resistencia característica en base al método propuesto por Oscar

Padilla se realiza lo siguiente:

Se ordenan de mayor a menor los valores de resistencia a la compresión obtenidos al

ensayar los cilindros, luego se divide el grupo de n ensayos en dos subgrupos de

igual número de ensayos, si el número de ensayos es impar, eliminamos el ensayo

intermedio para poder tener dos grupos de igual número de datos.

Determinamos el promedio de cada subgrupo, tomando en cuenta el concepto de

media aritmética. Una vez que se obtenga los dos valores se calcula la resistencia

característica con la siguiente ecuación:

Donde:

Resistencia característica.

Resistencia promedio del primer subgrupo

Resistencia promedio del segundo subgrupo

Igual que el método de Montoya-Meseguer-Morán, calculamos los valores de las

resistencias características máxima, media y mínima.

á

í

133

CILINDRO RESISTENCIA CILINDRO RESISTENCIA

Nº MPa Nº MPa

1 70,5 1 70,9

2 67,7 2 70,5

3 68,8 3 70,5

4 70,9 4 70,3

5 69,9 5 70,2

6 68,7 6 69,9

7 68,3 7 69,3

8 69,3 8 68,8

9 70,2 9 68,7

10 67,9 10 68,7

11 70,3 11 68,3

12 66,4 12 67,9

13 66,2 13 67,7

14 70,5 14 66,4

15 68,7 15 66,2

CILINDRO RESISTENCIA CILINDRO RESISTENCIA

Nº MPa Nº MPa

1 70,9 9 68,7

2 70,5 10 68,7

3 70,5 11 68,3

4 70,3 12 67,9

5 70,2 13 67,7

6 69,9 14 66,4

7 69,3 15 66,2




VALORES ORDENADOS

74,20 MPa

f' ck máx =

f' ck media =

f' ck mín =

Desviación Estándar (s) =

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL

HORMIGÓN

SEGÚN OSCAR PADILLA

1,47

74,20 MPa

72,73 MPa

70,22 MPa

67,71 MPa

72,73 MPaResistencia Característica (f' ck) =

f' cm1 =

f' cm2 =

134

CAPÍTULO VII

TABULACIONES Y GRÁFICOS

135

Tabla Nº 7.1 Resumen de las Mezclas de Prueba y Definitivas.

Mezcla

Dosificaciones Tam.

Max.

Rip.

(pulg)

Microsílice Aditivo Relación Agua /

Cementantes Asent.

(cm) Consistencia

Densidad

(T/m3)

Resistencia

Promedio

de

Compresión

(MPa) Cem. Rip. Are. Agua

SikaFume

(%)

Sikament

N100 (%) Inicial Final

Endurecido

(28 días)

Prueba 1,00 1,37 0,83 0,37 3/8 10 4,0 0,28 0,33 6 Blanda 2,24 66,7

Prueba 1,00 1,45 0,86 0,39 3/8 15 4,0 0,28 0,33 4 Plástica 2,29 67,7

Prueba 1,00 1,42 0,85 0,38 3/8 13 3,9 0,28 0,33 8 Blanda 2,27 68,3

Definitiva 1,00 1,42 0,85 0,38 3/8 13 3,9 0,28 0,33 10 Fluida 2,31 69,0

Desviación Estándar 1,00 1,42 0,85 0,38 3/8 13 3,2 0,28 0,33 6 Blanda 2,33 68,9

Fuente: Autor

136

TEMA:

RUBRO: UNIDAD: m³

FECHA: FEBRERO

2014

Unidad Cantidad Precio Unitario Subtotal

kg 336,21 $0,16 $52,42

m³ 0,47 $11,00 $5,21

m³ 0,74 $13,50 $10,00

m³ 0,20 $0,72 $0,14

$67,76

Nº $ / HoraRendimiento

(H /m³)Subtotal

1 3,38 2,00 $6,76

3 3,01 2,00 $18,06

$24,82

Nº Costo / HoraRendimiento

(H /m³)Subtotal

1 2,00 1,50 $3,00

Vibrador 1 1,80 0,85 $1,53

$1,24

$5,77

$98,36Total Costo Directo (A+B+C)

Herramienta menor (5,00% MO)

Subtotal Materiales

Subtotal Mano de Obra

Subtotal Equipo y Maquinaria

Descripcion

Concretera 1/2 saco

B. Mano de Obra

Descripción

Maestro mayor en ejecucion de obras civiles

Peón

C. Equipo y Maquinaria

Arena

Ripio

Agua de mezclado

Cemento




HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO AGREGADOS DEL

SECTOR DE PIFO Y CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE

Descripción

A. Materiales

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS

HORMIGÓN CONVENCIONAL

f'c = 21 MPa.

HORMIGÓN SIN ADICIONES

137

TEMA:

RUBRO: UNIDAD: m³

FECHA: FEBRERO

2014

Unidad Cantidad Precio Unitario Subtotal

kg 586,00 $0,16 $91,36

m³ 0,33 $11,00 $3,62

m³ 0,65 $13,50 $8,74

m³ 0,22 $0,72 $0,16

kg 87,56 $2,68 $234,85

L 15,32 $3,31 $50,73

m³ 40,00 $0,72 $28,80

$418,25

Nº $ / HoraRendimiento

(H /m³)Subtotal

1 3,38 2,00 $6,76

3 3,01 2,00 $18,06

$24,82

NºCosto /

Hora

Rendimiento

(H /m³)Subtotal

1 2,00 1,50 $3,00

Vibrador 1 1,80 0,85 $1,53

$1,24

$5,77

$448,85Total Costo Directo (A+B+C)

Agua de lavado de los agregados

Herramienta menor (5,00% MO)

Subtotal Materiales

Subtotal Mano de Obra

Subtotal Equipo y Maquinaria

Descripcion

Concretera 1/2 saco

B. Mano de Obra

Descripción

Maestro mayor en ejecucion de obras civiles

Peón

C. Equipo y Maquinaria

Cemento




HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO AGREGADOS DEL

SECTOR DE PIFO Y CEMENTO ARMADURO ESPECIAL-LAFARGE

Descripción

A. Materiales

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS

HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA

f'c = 56 MPa

HORMIGÓN CON ADICIONES MINERALES Y QUIMICAS

Arena

Ripio Nº 67

Agua de mezclado

Microsilice SikaFume

Sikament-N 100

138

f'c = 56 MPa

Resistencia Requerida f'cr = 65,7 MPa

EDAD

(días) MPa %

3 47,4 72,1

7 58,1 88,5

28 66,7 101,6




MEZCLAS DE PRUEBA



RESUMEN DE RESISTENCIAS

RESISTENCIA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30

Re

sist

en

cia

(MP

a)

Tiempo (Días)

Curva Resistencia (MPa) vs Tiempo

139

f'c = 56 MPa


EDAD

(días) MPa %

3 47,8 72,8

7 58,8 89,5

28 67,7 103,1




RESISTENCIA

MEZCLAS DE PRUEBA




0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30

Re

sist

en

cia

(MP

a)

Tiempo (Días)


140

f'c = 56 MPa


EDAD

(días) MPa %

3 50,1 76,3

7 60,2 91,6

28 68,3 104,1




MEZCLAS DE PRUEBA




RESISTENCIA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30

Re

sist

en

cia

(MP

a)

Tiempo (Días)


141

f'c = 56 MPa


EDAD

(días) MPa %

4 53,7 81,8

7 60,2 91,7

28 69,0 105,1

56 75,7 115,3


MEZCLAS DEFINITIVAS




RESISTENCIA



0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60

Re

sist

en

cia

(MP

a)

Tiempo (Días)


142

f'c = 56 MPa


EDAD

(días) MPa. %

7 60,0 91,4

28 68,9 105,0


RESISTENCIA







0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30

Re

sist

en

cia

(MP

a)

Tiempo (Días)


143

DENSIDADES DEL HORMIGÓN EN ESTADO FRESCO

f’c = 56 MPa (f’cr = 65,7 MPa)



EDAD = 4 DIAS

ø ø L L A V M δ HORMIGÓN

mm mm mm mm m² m³ kg kg/m³

103 200

102 199

102 200

101 200

102 199

102 200

103 200

102 200

103 199

2293,7

CILINDRO

56-1D 102,33 199,67 0,0082 3,773 2297,5

56-2D 101,67 199,67 0,0081 0,0016 3,764 2322,2

0,0016

2261,4

δ PROMEDIO HORMIGÓN =

56-3D 102,67 199,67 0,0083 0,0017 3,738

EDAD = 7 DIAS



104 200

104 200

104 200

102 200

103 200

103 199

102 200

101 200

101 200

2353,2

CILINDRO

56-4D 104,00 200,00

56-5D 102,67 199,67 0,0083 0,0017

0,0085 2329,6

3,721 2251,2

0,0017 3,958

2478,7


56-6D 101,33 200,00 0,0081 0,0016 3,998

EDAD = 28 DIAS



101 199

101 200

102 199

103 200

102 200

101 199

101 200

102 200

102 199

2312,4δ PROMEDIO HORMIGÓN =

CILINDRO

56-7D 101,33 199,33 0,0081 0,0016 3,740 2326,5

2292,9

56-9D 101,67 199,6667 0,0081 0,0016 3,757 2317,9

56-8D 102 199,67 0,0082 0,0016 3,741

144

EDAD = 56 DIAS



101 199

102 200

101 199

102 199

103 200

102 200

101 199

102 200

102 199

2310,4

0,0081

CILINDRO

56-10D 101,33 199,33 0,0081 0,0016 3,758 2337,7

56-11D 102,33 199,67 0,0082 0,0016 3,750 2283,5

3,738 2310,0


56-12D 101,67 199,33 0,0016

145

DENSIDADES DEL HORMIGÓN EN ESTADO ENDURECIDO

f’c = 56 MPa (f’cr = 65,7 MPa)


(4,0% peso del cemento).

EDAD = 3 DIAS



102 199

102 200

102 200

103 201

103 201

102 201

102 200

102 200

102 200

2303,6

2291,6


21 102 200 0,0082 0,0016

2290,5

20 102,67 201,00 0,0083 0,0017 3,875 2328,8

CILINDRO

19 102 199,67 0,0082 0,0016 3,737

3,745

EDAD = 7 DIAS



102 200

102 200

102 200

103 200

103 200

104 200

102 200

102 200

102 200

2295,1

CILINDRO

22 102 200 0,0082 0,0016

24 102 200 0,0082 0,0016 3,740 2288,5


3,729 2281,8

23 103,33 200 0,0084 0,0017 3,883 2315,1

EDAD = 28 DIAS



102 198

103 199

104 200

102 196

103 197

104 198

103 197

104 198

105 199

2238,5

27 104 198 0,0085 0,0017 3,710 2205,7


CILINDRO

25 103 199 0,0083 0,0017 3,740 2255,6

26 103 197 0,0083 0,0016 3,700 2254,1

146



EDAD = 3 DIAS



101 200

102 199

102 200

102 200

102 200

102 200

101 200

102 200

101 200

2278,4

30 101,33 200 0,0081 0,0016 3,703 2295,8


28 101,67 200 0,0081 0,0016 3,693 2278,4

29 102,00 200 0,0082 0,0016 3,695 2261,0

CILINDRO

EDAD = 7 DIAS



103 201

103 201

103 201

103 200

103 201

103 200

102 200

102 200

103 199

2280,5

CILINDRO

31 103,00 201 0,0083 0,0017 3,849 2298,2

32 103,00 200 0,0083 0,0017 3,819 2287,9

33 102,33 199,67 0,0082 0,0016 3,704 2255,5


EDAD = 28 DIAS



103 200

102 200

103 200

102 200

102 200

102 200

102 199

102 199

102 200

2287,1

CILINDRO

34 102,67 200 0,0083 0,0017 3,818 2306,0

35 102,00 200 0,0082 0,0016 3,716 2273,8

36 102,00 199,33 0,0082 0,0016 3,716 2281,4


147



EDAD = 3 DIAS



102 200

101 201

102 200

102 200

102 199

102 200

103 201

103 200

103 201

2291,2

CILINDRO

39 103,00 200,67 0,0083 0,0017 3,857 2306,8


37 101,67 200 0,0081 0,0016 3,712 2282,5

38 102,00 200 0,0082 0,0016 3,727 2284,4

EDAD = 7 DIAS



103 201

104 201

104 201

102 200

102 200

103 200

102 200

103 200

102 200

2270,2

42 102,33 200,00 0,0082 0,0016 3,738 2272,4


CILINDRO

40 103,67 201 0,0084 0,0017 3,850 2269,3

41 102,33 200 0,0082 0,0016 3,732 2268,8

EDAD = 28 DIAS



103 199

103 200

102 200

102 199

103 200

103 200

102 200

102 199

103 200

2267,4

45 102,33 199,67 0,0082 0,0016 3,732 2272,5


CILINDRO

43 102,67 200 0,0083 0,0017 3,747 2266,9

44 102,67 200 0,0083 0,0017 3,740 2262,6

148



EDAD = 4 DIAS



103 200

102 199

102 200

101 200

102 199

102 200

103 200

102 200

103 199

2284,3

56-3D 102,67 199,67 0,0083 0,0017 3,734 2259,0


CILINDRO

56-1D 102,33 200 0,0082 0,0016 3,758 2288,4

56-2D 101,67 200 0,0081 0,0016 3,737 2305,5

EDAD = 7 DIAS



104 200

104 200

104 200

102 200

103 200

103 199

102 200

101 200

101 200

2290,6

56-6D 101,33 200,00 0,0081 0,0016 3,694 2290,2


CILINDRO

56-4D 104,00 200 0,0085 0,0017 3,943 2320,8

56-5D 102,67 200 0,0083 0,0017 3,737 2260,8

EDAD = 28 DIAS



101 199

101 200

102 199

103 200

102 200

101 199

101 200

102 200

102 199

2309,5

56-9D 101,67 199,67 0,0081 0,0016 3,761 2320,3


56-7D 101,33 199 0,0081 0,0016 3,731 2320,9

56-8D 102,00 200 0,0082 0,0016 3,732 2287,4

CILINDRO

149

EDAD = 56 DIAS



101 199

102 200

101 199

102 199

103 200

102 200

101 199

102 200

102 199

2302,6

56-12D 101,67 199,33 0,0081 0,0016 3,742 2312,5


56-10D 101,33 199 0,0081 0,0016 3,729 2319,6

56-11D 102,33 200 0,0082 0,0016 3,737 2275,6

CILINDRO

150



EDAD = 7 DIAS



102 200

102 201

102 200

102 199

102 201

102 199

102 200

101 199

102 199

2274,6

56-3E 101,67 199,33 0,0081 0,0016 3,675 2271,1


56-1E 102,00 200 0,0082 0,0016 3,687 2252,3

56-2E 102,00 200 0,0082 0,0016 3,753 2300,3

CILINDRO

151

EDAD = 28 DIAS



102 200

103 199

103 200

101 201

102 201

102 201

101 200

102 199

102 200

103 201

101 201

102 199

102 199

102 200

103 201

102 200

102 199

101 200

103 201

101 200

101 200

102 200

102 200

103 201

103 201

103 201

102 199

102 201

102 200

102 201

103 200

101 200

103 201

102 199

101 201

101 199

101 200

101 200

101 200

103 200

103 201

102 199

102 199

101 199

102 201

2330,5

56-18E 101,67 199,67 0,0081 0,0016 3,738 2306,1


56-16E 101,00 200 0,0080 0,0016 3,865 2412,1

56-17E 102,67 200 0,0083 0,0017 3,867 2335,6

56-14E 102,33 200 0,0082 0,0016 3,856 2340,2

56-15E 101,33 200 0,0081 0,0016 3,726 2313,9

56-12E 102,67 200 0,0083 0,0017 3,883 2341,3

56-13E 102,00 201 0,0082 0,0016 3,747 2285,2

56-10E 101,67 200 0,0081 0,0016 3,886 2389,5

56-11E 102,33 200 0,0082 0,0016 3,737 2268,0

56-8E 102,33 200 0,0082 0,0016 3,860 2346,6

56-9E 101,67 200 0,0081 0,0016 3,770 2325,9

56-6E 101,67 200 0,0081 0,0016 3,735 2304,3

56-7E 102,00 200 0,0082 0,0016 3,745 2287,7

56-4E 102,67 200 0,0083 0,0017 3,845 2326,2

56-5E 101,67 201 0,0081 0,0016 3,874 2374,2

CILINDRO

152

CAPÍTULO VIII

ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS

1. Resistencia a la compresión

Datos:

El ACI 318-08 establece que el nivel de resistencia a la compresión de una

determinada clase de hormigón debe considerarse satisfactorio si cumple los dos

requisitos siguientes:

a) El promedio aritmético de tres resultados consecutivos de resistencia es

mayor o igual que f’c.

b) Ningún ensayo individual (promedio de dos especímenes) cae por debajo de

f’c en más de 3,5 MPa cuando f’c es igual o menor que 35 MPa; o en más de

0,10 f’c, cuando f’c es mayor que 35 MPa.

1er

Requisito a cumplir

El promedio aritmético experimental de tres resultados consecutivos de resistencia es

69,0 MPa, y para esta investigación se tiene una resistencia especificada de 56 MPa,

por lo tanto los resultados son satisfactorios.

2do

Requisito a cumplir

El ensayo con el resultado más bajo de resistencia fue 66,9 MPa, y esta por encima

del valor de 50,4 MPa, que corresponde al limite inferior, por lo tanto los resultados

obtenidos son validos.

153

2. Comparaciones de costos por metro cúbico de hormigón.

El costo del rubro hormigón de alta resistencia

calculado en el mes de febrero del 2014 fue de 448,85 USD.

Tomando el costo del rubro hormigón convencional , calculado a partir

de la dosificación propuesta en la tesis “Diseño de Hormigones con Fibras de

Polipropileno para Resistencias a la Compresión de 21 y 28 MPa con Agregados de

la Cantera de Pifo”. En lo que respecta a dosificaciones de prueba (sin fibra) para

21MPa, tiene un valor de 98,36 USD.

La variación significativa del precio del hormigón convencional de 98,36 dólares, al

de alta resistencia de 448,85 dólares, esta en la inclusión de aditivos químicos y

minerales.

En el caso del aditivo químico se utilizó el superplastificante Sikament N100, el

costo de éste, representa el 11,30 % del costo total de un metro cúbico de hormigón

de alta resistencia.

El aditivo mineral utilizado es la microsílice SikaFume, ésta tiene un costo que

representa el 52,32 % del costo total del metro cubico de hormigón de alta

resistencia.

154

CAPÍTULO IX

CONCLUSIONES FINALES

La dosificación en peso final óptima probada experimentalmente, para la

obtención de la resistencia requerida calculada de este hormigón (f’cr = 65,7

MPa), en base de la resistencia especificada (f’c = 56 MPa), con la utilización

de los agregados de Pifo, cemento Armaduro Especial-Lafarge, la utilización

de aditivos minerales (microsílice SikaFume) y de superplastificantes

(Sikament-N100), para 1m3 de hormigón, es la siguiente:

Agua = 224,72 kg

Cemento = 586,00 kg

Arena = 497,73 kg

Ripio = 831,71 kg

Microsílice = 87,56 kg

Superplastificante = 18,68 kg

El tamaño nominal máximo del ripio de Pifo fue de 1/2” y la arena tuvo un

módulo de finura de 3.20, acorde con las exigencias del ACI 211.4R-98.

Particular importancia se pudo establecer, al tratamiento que se dió a los

agregados grueso y fino. Se evidenció la necesidad de lavar rigurosamente a

estos materiales, antes de proceder a las mezclas.

Se cumplió con el objetivo principal de llegar a la resistencia requerida de

65,7 MPa, a los 28 días de ser ensayados los especímenes con la inclusión de

microsílice al 13%.

El agregado grueso de menor tamaño favorece en la producción de

hormigones más resistentes, ya que la concentración de los esfuerzos en las

partículas en menor.

Debido a que la relación a/c es muy baja y está al límite, es necesario

concentrarse en la selección cuidadosa del árido grueso a ser utilizado para

obtener los resultados deseados.

Los mejores resultados que se obtuvieron en la mezcla de todos los

componentes de este hormigón de alta resistencia, obedecieron a la

155

optimización en el orden de colocación de los componentes y sus porcentajes,

que fueron.

Secuencia y periodo de mezclado.

La utilización del aditivo superplastificante fue de gran ayuda, ya que

logramos alcanzar asentamientos de hasta 9 cm, los mismos que nos ayudaron

a que la mezcla tenga una buena fluidez y a la vez sea trabajable.

La fabricación de este tipo de hormigones es mucho más costosa que la del

hormigón convencional, debido a la inclusión de aditivos químicos,

minerales, y al aumento del cemento en la mezcla; pero su beneficio se ve

reflejado al obtener resistencias tempranas y tardías más altas, lo cual podría

ser aprovechado en el diseño estructural mediante la reducción de las

secciones de hormigón.

La utilización de la microsílice contribuye positivamente a la disminución de

las porosidades en el hormigón, por lo tanto éste es más durable y resistente.

La adición de la microsílice favorece a la mezcla a que tenga una buena

cohesividad, por ende a que sea manipulable y más fácil de compactarse en la

obra.

156

RECOMENDACIONES

A la hora de utilizar el procedimiento de diseño de mezclas de alta

resistencia, descrito por el comité ACI 211.4R-98, se debe de tener cuidado,

ya que sólo es una guía de diseño de mezclas de hormigón de alta resistencia,

por tal motivo se recomienda previamente realizar algunas pruebas a las

mezclas diseñadas con aquellas pautas, a fin de realizar los cambios

necesarios a la mezcla, ya sean a los agregados o al cemento.

Debido a la inclusión de microsílice en la mezcla, hay que tener sumo

cuidado con la mezcla, ya que esta adición acelera el fraguado y por lo tanto

se debe tener cuidado que el curado sea oportuno.

Al ensayar los cilindros a la compresión simple, se debe revisar el acabado

superficial de los mismos y refrentar los extremos de los especímenes con un

mortero de azufre y no utilizar almohadillas de neopreno para que no exista

variación de resultados.

Es recomendable curar los especímenes en cámara húmeda, o bajo agua a una

temperatura constante hasta la fecha que van a ser ensayados, ya que este tipo

de hormigones son muy susceptibles a los cambios de humedad y

temperatura.

Usar protección adecuada a la hora de preparar las mezclas, ya que la

microsílice puede ocasionar daños en la salud de los trabajadores.

Hay que tener cuidado con el tiempo de mezclado, la medición de

asentamientos y toma de muestras, colocación del hormigón, debido a que la

inclusión de los aditivos, provocan que el hormigón pierda su humedad muy

rápidamente.

Para el uso adecuado del aditivo es recomendable realizar pruebas para

conocer los efectos que éstos generan en la mezcla del hormigón y

particularmente con cada tipo de material.

Continuar con estas investigaciones, que fortalecen, no solamente los diseños

estructurales locales, sino que incentivaron el uso de este hormigón de alta

resistencia, en nuestro medio.

157

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159

ANEXOS

Anexo 1: Proceso de elaboración de la mezcla

160

Anexo 2: Ensayos de Probetas

161

NORMAS UTILIZADAS EN LA INVESTIGACIÓN

NTE INEN 0695 (2010): Áridos. Muestreo.

NTE INEN 0696 (2011): Áridos. Análisis granulométrico en los áridos, fino y

grueso.

NTE INEN 0855 (2010): Áridos. Determinación de impurezas orgánicas en el árido

fino para hormigón.

NTE INEN 0856 (2010): Áridos. Determinación de la densidad, densidad relativa

(gravedad específica) y absorción del árido fino.

NTE INEN 0857 (2010): Áridos. Determinación de la densidad, densidad relativa

(gravedad específica) y absorción del árido grueso.

NTE INEN 0858 (2010): Áridos. Determinación de la masa unitaria (peso

volumétrico) y el porcentaje de vacíos.

NTE INEN 0860 (2011): Áridos. Determinación del valor de la degradación del

árido grueso de partículas menores a 37,5 mm mediante el uso de la máquina de los

Ángeles.

NTE INEN 0862 (2011): Áridos para hormigón. Determinación del contenido total

de humedad.

NTE INEN 0872 (2011): Áridos para hormigón. Requisitos.

NTE INEN 0156 (2009): Cemento hidráulico. Determinación de la densidad.

NTE INEN 0157 (2009): Cemento hidráulico. Determinación de la consistencia

normal. Método de Vicat.

NTE INEN 0158 (2009): Cemento hidráulico. Determinación del tiempo de

fraguado. Método de Vicat.

NTE INEN 0195 (2009): Cemento hidráulico. Determinación del contenido de aire

en morteros.

NTE INEN 0488 (2009): Cemento hidráulico. Determinación de la resistencia a la

compresión de morteros en cubos de 50 mm de arista.

NTE INEN 0489 (1987): Cementos. Determinación de la finura por tamizado seco.

NTE INEN 0490 (2011): Cementos hidráulicos compuestos. Requisitos.

162

NTE INEN 1573 (2010): Hormigón de cemento hidráulico. Determinación de la

resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de hormigón de cemento

hidráulico.

NTE INEN 1578 (2010): Hormigón de cemento hidráulico. Determinación del

asentamiento.

NTE INEN 1855-2 (2002): Hormigones. Hormigón preparado en obra. Requisitos

NTE INEN 2649 (2012): Hormigón de cemento hidráulico. Refrentado de

especímenes cilíndricos para la determinación de la resistencia a la compresión.

ACI Comité 211 ACI 211.4R-98 Guide for Selecting Proportions for High-Strength

Concrete with Portland Cement and Fly Ash

ACI Comité 211 ACI 363.2R-98 Guide to Quality Control and Testing of High-

Strength Concrete

universidad central del ecuador facultad de … · informe sobre culminaciÓn de tesis ..... vi...

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