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ANÁLISIS Y DESCRIPCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE CONCRETOS EN OBRA DE CINCO PROYECTOS DE VIVIENDA EN COLOMBIA
PROYECTO DE GRADO
ÁLVARO ELIÉCER ORTIZ CANGREJO
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA - FAEDIS PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C., JULIO DE 2015
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ANÁLISIS Y DESCRIPCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE CONCRETOS EN OBRA DE CINCO PROYECTOS DE VIVIENDA EN COLOMBIA
ÁLVARO ELIÉCER ORTIZ CANGREJO CÓDIGO: 7300998
Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero Civil
Director: Ing. CÉSAR AUGUSTO PÁEZ SÁNCHEZ
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA - FAEDIS PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C., JULIO DE 2015
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ANÁLISIS Y DESCRIPCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE CONCRETOS EN OBRA DE CINCO (5) PROYECTOS DE VIVIENDA EN COLOMBIA
Nota de Aceptación ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________
___________________________ Firma del presidente del jurado
___________________________ Firma del jurado
___________________________ Firma del jurado
Bogotá D.C., Julio de 2015
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DEDICATORIA
La presentación de este trabajo de investigación lo dedico a Dios que es nuestro padre creador de todo lo que poseemos y a mi padre, José Álvaro Ortiz y a mi madre, Dionisia Inés Cangrejo. Ya que por su compromiso como pareja me dieron la vida, la orientación adecuada y los consejos, los cuales me formaron como persona, enseñándome los derechos y deberes como ciudadano así como la responsabilidad y cumplimiento ante los compromisos adquiridos los cuales se deben desarrollar con ética y moralidad.
También quiero dedicar esta investigación a Adriana María Nova Reyes por su apoyo incondicional en el trascurso de la carrera, paciencia y tolerancia las cuales me generaron gran entusiasmo y fortaleza para continuar con el objetivo de la carrea. Gracias mi vida por tu apoyo. Te Amo.
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AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer a los profesores que con su dedicación, esfuerzo y disponibilidad me orientaron el camino del conocimiento y me motivaron cada día a seguir adelante en las metas propuestas en el transcurso de la carrera.
A la Empresa D.P.C. Ingenieros por creer en mis habilidades y darme la oportunidad de ejercer un cargo en el equipo de trabajo de la empresa.
Al Consorcio Interventoría FONADE 006, el cual me dio la oportunidad de desarrollar el trabajo de grado en 5 de los proyectos en los cuales se realiza la interventoría técnica de la construcción de viviendas.
A la universidad Militar Nueva Granada, facultad de Ingeniería Civil en especial a la Directora del programa Ingeniera, Carol Eugenia Arévalo. Ya que fue la orientadora principal en el transcurso de la carrera de ingeniería civil.
A Ingeniero Cesar Augusto Páez Sánchez quien dirigió este trabajo aportando sus conocimientos y orientándome en el desarrollo de la investigación, gracias ingeniero por prestarme sus servicios profesionales al desarrollo de esta investigación.
A todos mis compañeros de estudio y compañeros de trabajo los cuales me brindaron su experiencia como profesionales y sus conocimientos así como su apoyo moral en el transcurso de la carrera.
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RESUMEN
Se analizó la producción de concretos en cinco proyectos de vivienda en Colombia con el fin de identificar los variables que intervienen en la resistencia final del concreto preparado en cinco proyectos de vivienda de interés prioritario en Colombia, este objetivo sustentado en diferentes estudios como los adelantados por Chan, Solís y Moreno (2003), que demuestran que algunas características de los materiales evidencian cierta influencia sobre la resistencia final del concreto, así como las investigaciones de Minor y Milanes (2001) quienes identificaron como causas de la deficiencia del concreto, la falta de un diseño adecuado de mezcla, el mal manejo de materias primas y el exceso de agua en las mezclas como procesos primordiales que inciden en la calidad final de una estructura.
La identificación de estas variables se realizó a partir del análisis de diseño de mezclas y el ensayo de especímenes donde se determinó la resistencia a la flexión a partir de ensayos en vigas y la resistencia a la compresión a partir de ensayos en cilindros siguiendo en los dos casos la normatividad exigida para cada caso. Se encontró que las variables que mayor incidencia presentan sobre la resistencia tanto a la flexión como a la compresión son la textura para el caso de las características de los materiales y la relación agua- Cemento para el caso de la dosificación.
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TABLA DE CONTENIDO 1.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...................................................................... 1
2.
OBJETIVOS .................................................................................................................. 2 2.1.
Objetivo General ..................................................................................................... 2
2.2.
Objetivos Específicos .............................................................................................. 2
3.
JUSTIFICACIÓN .......................................................................................................... 3
4.
DELIMITACIÓN ........................................................................................................... 5
5.
4.1.
Geográfica ............................................................................................................... 5
4.2.
Cronológica ............................................................................................................. 5
4.3.
Conceptual ............................................................................................................... 5
Metodología ................................................................................................................... 6 5.1.
Tipo de Estudio ....................................................................................................... 6
5.2.
Diseño de investigación ........................................................................................... 6
5.3.
Muestra .................................................................................................................... 6
5.4.
Instrumentos ............................................................................................................ 6
5.5.
Procedimiento .......................................................................................................... 7
5.5.1.
Fase 1: Origen, características y almacenamiento de materiales. .................... 7
5.5.2.
Fase 2: Elaboración de especímenes y experimentación de resistencias. ........ 7
5.6.
Diagrama de Flujo del Procedimiento. .................................................................... 9
6.
Resultados Esperados ................................................................................................... 11
7.
Marco Teórico y Estado del Arte ................................................................................. 12 7.1.
Generalidades del Concreto................................................................................... 12
7.2.
Dosificación y Mezcla del Concreto. .................................................................... 15
7.3.
Los Agregados. ...................................................................................................... 16
7.3.1. 7.4.
Influencia de los agregados sobre la manejabilidad y resistencia del concreto. 17
El Proceso de Instalación y Manejabilidad de la Mezcla ..................................... 18
7.4.1.
Asentamiento.................................................................................................. 18
7.4.2.
Curado del concreto. ...................................................................................... 20
7.4.3.
Resistencia a la compresión. .......................................................................... 21
7.5.
Definición de los Defectos Superficiales del Concreto ......................................... 21
7.5.1.
Hormiguero. ................................................................................................... 21
viii
7.5.2.
Variación del Color. ....................................................................................... 21
7.5.3.
Fuga de lechada. ............................................................................................. 22
7.5.4.
Transparencia del agregado............................................................................ 22
7.5.5.
Burbuja. .......................................................................................................... 22
7.5.6.
Líneas entre capas. ......................................................................................... 22
7.5.7.
Grieta por asentamiento. ................................................................................ 22
7.5.8.
Rebaba ............................................................................................................ 22
7.5.9.
Desalineamiento. ............................................................................................ 23
7.5.10. 8.
Descascaramiento ....................................................................................... 23
Descripción de los Proyectos a Analizar ...................................................................... 24 8.1.
Proyecto Altos de Satías (1) .................................................................................. 24
8.2.
Proyecto el Porvenir (2) ........................................................................................ 24
8.3.
Proyecto Urbanización Makatoa 2 (3) ................................................................... 24
8.4.
Proyecto Urbanización las Guacamayas (4) .......................................................... 24
8.5.
Proyecto Urbanización las Playitas (5).................................................................. 25
9.
Procedimiento .............................................................................................................. 26 9.1.
10.
Calidad del Concreto en Obra ............................................................................... 27
9.1.1.
Asentamiento del concreto. ............................................................................ 27
9.1.2.
Herramientas para la toma de asentamiento................................................... 28
9.1.3.
Toma de cilindros. .......................................................................................... 29
9.1.4.
Herramientas para la toma de cilindros. ......................................................... 30
9.1.5.
Toma de vigas ................................................................................................ 31
9.1.6.
Herramientas para la toma de vigas ............................................................... 31
Resultados ................................................................................................................. 33
10.1.
Proyectos Altos de Satías (1) ............................................................................. 33
10.1.1.
Análisis del diseño de mezclas proyecto 1. ................................................ 34
10.1.2.
Proporciones ............................................................................................... 35
10.1.3.
Recolección de datos .................................................................................. 35
10.2.
Proyectos El Porvenir (2) ................................................................................... 37
10.2.1.
Análisis del diseño de mezclas proyecto 2. ................................................ 38
10.2.2.
Proporciones (2) ......................................................................................... 40
10.2.3.
Recolección de datos (2) ............................................................................ 40
10.3.
Proyectos Urbanización Makatoa 2 (3) ............................................................. 42
ix
10.3.1.
Análisis del diseño de mezclas proyecto 3. ................................................ 43
10.3.2.
Proporciones (3) ......................................................................................... 44
10.3.3.
Recolección de datos (3) ............................................................................ 44
10.4.
Proyectos Urbanización las Guacamayas (4)..................................................... 46
10.4.1.
Análisis del diseño de mezclas proyecto 4. ................................................ 47
10.4.2.
Proporciones. .............................................................................................. 49
10.4.3.
Recolección de datos .................................................................................. 49
10.5.
Proyectos las Playitas (5) ................................................................................... 51
10.5.1.
Análisis del diseño de mezclas proyecto 4. ................................................ 52
10.5.2.
Proporciones ............................................................................................... 54
10.5.3.
Recolección de datos .................................................................................. 54
11.
Resultados ................................................................................................................. 56
12.
Análisis de Resultados .............................................................................................. 58
12.1.
Caracterización de los Materiales ...................................................................... 58
12.2.
Descripción de la Dosificación ......................................................................... 60
12.3.
Resistencia a la Compresión y a la Flexión ....................................................... 61
13.
Conclusiones y Recomendaciones ............................................................................ 67
13.1.
Conclusiones ...................................................................................................... 67
13.2.
Recomendaciones .............................................................................................. 68
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LISTA DE TABLAS
Pág. Tabla 1: Categoría, Características y Almacenamiento de Material.......................................7 Tabla 2: Categoría, Elaboración de especímenes y Experimentación de Resistencia. ...........8 Tabla 3: Categorías, Diagrama de Flujo del Procedimiento. ..................................................9 Tabla 4: Diámetro de la varilla y Número de Golpes por Capa. ...........................................29 Tabla 5: Caracterización de los Materiales Proyecto (1). .....................................................34 Tabla 6: Análisis del diseño de mezclas (1)..........................................................................34 Tabla 7: Proporciones (1)......................................................................................................35 Tabla 8: Proporción en Volumen, Dosificado en Balde Raso ..............................................36 Tabla 9: Caracterización de los materiales (2) ......................................................................38 Tabla 10: Análisis del diseño de mezcla (2) .........................................................................39 Tabla 11: Proporciones (2)....................................................................................................40 Tabla 12: Proporción en volumen dosificado en balde Raso. ...............................................41 Tabla 13: Caracterización de los Materiales (3) ...................................................................43 Tabla 14: Análisis del Diseño de la Mezcla (3) ....................................................................43 Tabla 15: Proporciones .........................................................................................................44 Tabla 16: Proporción en Volumen Dosificado en balde Raso ..............................................45 Tabla 17: Caracterización de los Materiales (4) ...................................................................47 Tabla 18: Análisis del diseño de la Mezcla ..........................................................................48 Tabla 19: Proporciones (4)....................................................................................................49 Tabla 20: Proporción en Volumen Dosificado en Balde Raso .............................................50 Tabla 21: Caracterización de los Materiales .........................................................................52
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Tabla 22: Análisis del diseño de la Mezcla (5) .....................................................................53 Tabla 23 Proporciones ..........................................................................................................54 Tabla 24: Proporción en Volumen, Dosificado en Balde Raso. ...........................................55 Tabla 25: Resumen del Análisis de los Agregados. ..............................................................56 Tabla 26: Resultados de Ensayos ..........................................................................................57 Tabla 27: Resistencia con Relación a la Cantidad de Cemento y MF. .................................62 Tabla 28: Resistencia a la Compresión con Relación a la Cantidad de Agua ......................63 Tabla 29: Resistencia a la Flexión con Relación a la Cantidad de Agua ..............................64 Tabla 30: Matriz de Resultados ............................................................................................65 Tabla 31: Matriz de Análisis de Resultados. ........................................................................66
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LISTA DE IMÁGENES Pág. Imagen 1: Cono de Abrams. .................................................................................................18 Imagen 2: Asentamientos más Usuales.................................................................................19 Imagen 3: Ensayo de Asentamiento con el Cono de Abrams NTC 396 (ASTM C143) ......28 Imagen 4: Toma de cilindros NTC 673 (ASTM C31). .........................................................30 Imagen 5: Curado de cilindros y Viguetas. ...........................................................................31 Imagen 6: Toma de Vigas para Ensayo de Flexión NTC 2871 ............................................32 Imagen 7: Localización geográfica del municipio de Algeciras. ..........................................33 Imagen 8: Mampostería Estructural. .....................................................................................33 Imagen 9: Preparación del concreto (1) ................................................................................37 Imagen 10: Localización Geográfica del Municipio de Suaza .............................................37 Imagen 11: Sistema Outinord. ..............................................................................................38 Imagen 12: Preparación del concreto en obra (2) .................................................................41 Imagen 13: Localización geográfica del municipio de Granada. .........................................42 Imagen 14: Sistema constructivo Mampostería Estructural .................................................42 Imagen 15: Preparación del Concreto ...................................................................................46 Imagen 16: Localización geográfica del municipio del Municipio de Tame .......................46 Imagen 17: Sistema constructivo Mampostería Tradicional ................................................47 Imagen 18: Preparación del Concreto (4) .............................................................................50 Imagen 19: Localización geográfica del municipio de Arauca ............................................51 Imagen 20: Sistema Constructivo Mixto, Outinord y Mampostería. ....................................52 Imagen 21: Preparación del Concreto (5) .............................................................................55
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LISTA DE GRAFICAS
Pág. Grafica 1: Resistencia con Relación Cantidad de Agua vs Módulo de Rotura ....................62 Grafica 2: Grafica Relación de Agua con la Resistencia a la Compresión ...........................63 Grafica 3: Grafica Relación de Agua con la Resistencia a la Flexión ..................................64
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LISTAS ESPECIALES
Anexos Pág. Anexo 1: Diseño de Mezclas Proyecto Altos de Satías .......................................................73 Anexo 2: Diseño de Mezcla Proyecto el Porvenir ................................................................81 Anexo 3: Diseño de Mezclas Proyecto Makatoa 2 .............................................................107 Anexo 4: Diseño de Mezclas Proyecto las Guacamayas ....................................................118 Anexo 5: Diseño de Mezclas Proyecto las Playitas ............................................................129 Anexo 6: Resultado de Ensayos ..........................................................................................139
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INTRODUCCIÓN
La presente investigación tiene como objetivo general analizar y describir la producción de concretos en obra mediante ensayos de especímenes para identificar los variables que intervienen en la resistencia final del concreto preparado en cinco proyectos de vivienda en Colombia. Al respecto se han realizado investigaciones en Colombia y el mundo que demuestran que variables relacionados con las características de los materiales así como variables relacionadas con los diseños de mezclas y manejabilidad interfieren de manera significativa en la resistencia final de los concretos fabricados en obra, al respecto es importante citar a Chan, Solís y Moreno (2003) quienes realizaron investigaciones demostrando que las características de los materiales tienen cierta influencia sobre la resistencia final del concreto, especialmente sobre la resistencia a la compresión.
Se tomó una muestra de cinco (5) proyectos de vivienda de interés prioritario en Colombia y se describieron y analizaron en estas los siguientes aspectos: 1. Características de los materiales, 2. Proceso de dosificación, 3. La manejabilidad: Fraguado y curado de las muestras, con el objetivo de identificar las variables que intervienen en la resistencia final del concreto a fin de garantizar la calidad de la construcción; lo anteriormente mencionado se investigó desde un método cuantitativo, utilizando un diseño de estudio de caso desde una mirada descriptiva de los fenómenos, se realizaron ensayos para determinar la resistencia a la compresión y a la flexión pero estos no determinan un carácter experimental para la presente investigación.
Se analiza y se logra establecer la incidencia de variables relacionadas con los materiales, la dosificación y los procesos de fraguado y curado sobre la resistencia final del concreto fabricado en obra, en términos generales se logra contrastar lo planteado en la teoría, aunque es importante mencionar que se presentaron limitaciones debido al diseño que es meramente descriptivo y no experimental, la presente investigación significa un aporte importante en el tema de la resistencia final del concreto, lo que contribuye a la calidad de las construcciones y a la identificación de los posibles errores en la fabricación del concreto.
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En la ejecución de proyectos de obras civiles o de construcción, la materia prima utilizada es el concreto hidráulico el cual debe cumplir con unas especificaciones de construcción. Estos concretos deben cumplir unas características mínimas según las norma de sismo resistencia NSR -10 y las NTC. La cual hace referencia a la calidad del producto en su resistencia y durabilidad.
En torno al uso del concreto se desarrolla una problemática relacionada con la calidad en el manejo e instalación del mismo, la cual es un factor importante a la hora de definir la calidad y estabilidad de un proyecto, se conoce que es indispensable que todo proceso constructivo implementado para un determinado proyecto cumpla las especificaciones indicadas por la norma, al respecto Investigaciones recientes citadas por Civilgeeks (2011) han evidenciado una divergencia entre las especificaciones técnicas que se establecen en planos o códigos y la realidad de los concretos elaborados en obras menores trayendo consigo dificultades en la calidad de las obras.
Minor y Milanés ( 2001) identifican como causas de la deficiencia del concreto la falta de un diseño adecuado de mezcla, el mal manejo de materias primas y el exceso de agua en las mezclas, lo que convierte a estos procesos en aspectos primordiales para determinar la calidad final de una estructura; este argumento justifica la necesidad de analizar estos procesos para identificar la calidad final del producto, esta calidad a grandes rasgos se relaciona con la necesidad de evitar el número de daños y solicitudes de reparación en aquellas estructuras que no cumplen con las especificaciones de los concreto que la norma establece, esto implica a largo plazo gastos adicionales al propietario o inversionista de la obra e implicaciones de tipo legal para las constructoras.
Bajo este contexto, se plantea el siguiente problema: “El concreto durable, debe estar acorde al diseño, el mortero debe estar en estrecho contacto con el agregado grueso, que se va a unir. El concreto debe ser hidratado tan pronto como sea posible, en su posición final, además las dosificaciones se deben hacer estrictamente como se platea en el diseño de la mezcla”
De acuerdo con esta situación, el interrogante principal del proyecto propuesto se define como: ¿Cuál es la influencia de los procesos de producción del concreto en obra sobre la resistencia final del diseño de la mezcla?
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2. OBJETIVOS
2.1.Objetivo General
Analizar y describir la producción de concretos en obra mediante ensayos de especímenes para identificar los variables que intervienen en la resistencia final del concreto preparado en cinco proyectos de vivienda en Colombia.
2.2.Objetivos Específicos
Identificar las características, fuentes de producción y condiciones de almacenamiento de los materiales para la producción del concreto con el propósito de determinar los factores previos que intervienen en la resistencia final del producto.
Describir el proceso de dosificación de los materiales que conforman el concreto teniendo en cuenta el método de dosificación utilizado en los proyectos con el propósito de establecer el impacto de estas variables sobre la resistencia final del producto.
Describir las características del proceso del vaciado y curado de las muestras de concreto fresco de acuerdo a las condiciones de asentamiento establecidas en los diseños de las mezclas con el propósito de identificar condiciones óptimas para estos procesos.
Determinar la resistencia del concreto a la compresión y flexión utilizando los métodos establecidos en la norma NSR - 10 con el fin de realizar la comparación con los diseños de mezclas.
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3. JUSTIFICACIÓN
Con el fin de optimizar costos en las obras se hace un diseño mezclas y se prepara el concreto en el sitio a utilizar, este diseño de mezclas debe cumplir con unas características o especificaciones dadas por el profesional que realiza el diseño de la mezcla.
En algunas ocasiones los diseños no son los adecuados, además no son preparados por personal calificado, no se utiliza bien la dosificación de los materiales y aditivos que se utilizan en la fabricación según las especificaciones dadas en el diseño de la mezcla.
Por esta razón, es muy importante la elaboración y cumplimiento de un plan de control de calidad para el concreto y los materiales que lo componen, con el fin de poder garantizar las propiedades del concreto en estado endurecido y garantizar que se cumpla con las especificaciones dadas previamente definidas, al menor costo posible.
Según la norma NSR-10, el control de calidad se puede definir como el conjunto de operaciones y decisiones que se toman con el propósito de cumplir el objeto de un contrato, y de cierta forma, comprobar el cumplimiento de los requisitos exigidos, para ello se debe verificar los procedimientos que tienen que ver con las Normas Técnicas Colombianas y con el Código Sismo Resistente.
Es indispensable el compromiso del profesional responsable y del personal de la mano de obra el adecuado uso de los materiales al igual que el cliente o inversionista a la hora de comprar los materiales. El personal encargado para la preparación del concreto debe ser previamente instruido o técnicamente capacitado para esta labor.
Luego de tener estipulado el diseño y el personal capacitado para la fabricación de la mezcla se deben tener en cuenta los pasos para la colocación del concreto el cual “se deben controlar todos los factores que puedan segregar o separar los agregados de la mezcla”. Es recomendable para evitar la segregación tener en cuenta los siguientes pasos:
Según la cementera de concretos ARGOS 2012, determina que se debe tener en cuenta el asentamiento del concreto a la hora del vibrado, vaciar el concreto a una altura no mayor de 1,2 m. La superficie debe estar húmeda y libre de aguas estancadas.
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La calidad en la instalación de un concreto es un factor importante a la hora de definir la estabilidad de un proyecto, es indispensable que todo proceso constructivo implementado para un determinado proyecto cumpla las especificaciones indicadas por la norma.
El cumplimiento de las especificaciones en el diseño de mezcla, la dosificación de materiales y la colocación de concretos son proceso vitales para determinar la calidad final de una estructura, de acuerdo a investigaciones se ha demostrado mayor número de daños y solicitud de reparaciones en aquellas estructuras que no cumplen con las especificaciones que la norma establece, esto implica a largo plazo, gastos adicionales al propietario o inversionista de la obra e implicaciones de tipo legal para las constructoras.
Esta investigación genera un impacto importante ya que al analizar la calidad final del proceso de manejo de concretos se puede concientizar a los constructores respecto a la importancia de cumplir con las especificaciones que la norma establece, permitirá además demostrar que en el proceso de contratación se hacen gastos innecesarios ya que se deben comprar concretos con mayor resistencia a la necesaria para poder cumplir con las resistencias mínima esperadas.
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4. DELIMITACIÓN
4.1. Geográfica
El trabajo se desarrolló en cinco (5) obras diferentes, en la república de Colombia, las cuales se encuentras en tres (3) departamentos diferentes como son: Huila, Arauca y Meta.
4.2. Cronológica
La investigación en campo tuvo una duración de 360 horas en 6 meses.
4.3. Conceptual
El desarrollo de esta investigación se determinó por las siguientes categorías conceptuales:
Diseño de mezclas: Este tema incluye las subcategorías desde la definición de la resistencia, agregados, dosificación y asentamiento del concreto.
Manejabilidad y dosificación: Incluye las siguientes subcategorías: Tiempo de vaciado, Fraguado inicial, Proceso de transporte y aspectos previos al vaciado para la toma de especímenes.
Calidad del Producto: Este tema incluye las siguientes subcategorías: Resistencia a la Compresión y Resistencia a la Flexión.
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5. METODOLOGÍA
5.1. Tipo de Estudio
Esta investigación es de enfoque cuantitativo, ya que analiza y describe el proceso de producción de concretos en cinco proyectos de vivienda en Colombia, identificando las variables que intervienen en la resistencia final del concreto preparado en obra. Este objetivo requiere la medición de variables implicadas en el proceso de producción y la resistencia del concreto a la compresión y a la flexión y por esta razón requiere un enfoque cuantitativo.
Así mismo por sus características es una investigación de tipo descriptiva ya que sus objetivos se encaminan a la descripción de proceso de producción de concreto sin pretender alguna demostración experimental, ya que busca identificar y especificar las variables que intervienen en la resistencia final del concreto. Es importante aclarar que el objetivo de esta investigación es recoger información conjunta sobre las variables referidas para determinar su intervención en la resistencia del concreto mas no indicar la relación entre estas o comprobar si cada variable aumenta o disminuye la resistencia la resistencia del concreto. (Sampieri. R, Collado. C, Batista P, 2010).
5.2. Diseño de investigación
El diseño de investigación es no experimental ya que se estudiaron los diseños de mezclas como se presentaron en su ambiente considerado natural para posteriormente analizarlas, sin manipular las variables para obtener información de los efectos de unas sobre otras. 5.3. Muestra
Muestreo por conveniencia se seleccionaron cinco obras de vivienda ubicadas en el centro del país en climas cálidos los cuales oscilan entre 24 y 30 ºC.
5.4.Instrumentos Cono de Abrams Cilindros o Camisas Encofrado para vigas de Ensayos Concretos a Analizar
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5.5. Procedimiento 5.5.1. Fase 1: Origen, características y almacenamiento de materiales.
Descripción y Ubicación de los proyectos de Vivienda en Obra. Revisión de los Diseños de Mezclas.
Identificación del origen del material y las condiciones de almacenamiento a través de proceso de interventoría.
Verificación de la granulometría de los materiales pétreos a través de pruebas por Tamizado. Tabla 1: Categoría, Características y Almacenamiento de Material. Categorías
Sub - Categorías Tamaño del Agregado: TM y TN
Características de los materiales
Módulo de Finura Textura del Material
Fuentes de Producción
Rio Planta Almacenamiento del Cemento
Almacenamiento de Material Almacenamiento de los Agregados Pétreos Fuente: Elaboración propia.
5.5.2. Fase 2: Elaboración de especímenes y experimentación de resistencias.
Identificar los métodos para la dosificación de las mezclas en cada uno de las obras y diseños de mezclas.
Elaboración de ocho (8) especímenes por cada proyecto de obra para un total de 40 especímenes en los cuales se determinara la resistencia a la compresión. Y seis (6) vigas por cada proyecto para un total de treinta (30) vigas en las cuales se determinara la resistencia a la flexión.
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Identificar y describir las condiciones de vaciado del concreto en los especímenes.
Desmolde de los cilindros a las 24 (+/- 8) horas de edad.
Realizar curado del concreto de acuerdo a lo expuesto en el diseño de Mezclas.
Realizar ensayos de compresión a los 7, 14 y 28 días de edad.
Realizar ensayos de flexión a los 14 y 28 días de edad.
Tabla 2: Categoría, Elaboración de especímenes y Experimentación de Resistencia. Categorías
Sub - Categorías Determinación por Masa Dosificación Relación Agua - Cemento Determinación por Volumen Asentamiento Vaciado
Curado
Procedimiento de Fundición de Especímenes Tiempo de Desmolde Inmersión en Agua
Flexión Compresión Fuente: Elaboración propia. Resistencia
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5.6. Diagrama de Flujo del Procedimiento. Tabla 3: Categorías, Diagrama de Flujo del Procedimiento.
Nº
ACTIVIDAD
1
INICIO
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Gestión inicial de Información: Descripción y Ubicación de los proyectos de Vivienda en Obra, Revisión de los Diseños de Mezclas
3
Recolección de Datos: Identificación del origen del material y las condiciones de almacenamiento. Verificación de la granulometría de los materiales pétreos
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Dosificación: Identificar los métodos para la dosificación de las mezclas en cada uno de las obras y diseños de mezclas.
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Elaboración: de 8 especímenes por cada proyecto de obra para un total de 40 y 3 vigas por cada proyecto para un total de 15.
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Desmolde de los cilindros
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Vaciado: Identificar y describir las condiciones de vaciado del concreto en los especímenes.
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Curado: Del concreto de acuerdo a lo expuesto en el diseño de Mezclas
DETALLE
RESPONSABLE
Estudiante Investigador Ejecución de pruebas por tamizado para la identificación de las características de los materiales, ejecución de interventoría para comprobar las fuentes de producción y almacenamiento de los agregados. Se identifican los métodos de dosificación ya sean por masa o por volumen. Se toma el cono, se llena en tres capas iguales las cuales se deben compactar por 25 golpes según las norma. El desmoldado se realizará a las veinticuatro (24) horas de edad de la mezcla
Estudiante Investigador
Estudiante Investigador
Estudiante Investigador
Estudiante Investigador
Estudiante Investigador
Estudiante Investigador
10
Nº
9
ACTIVIDAD
DETALLE
Ensayos: De resistencia a la flexión y a la compresión
Las probetas se someten a una fuerza axial con el fin de determinar su resistencia a la compresión. Las vigas son sometidas a un esfuerzo el cual genera una deformación a flexión en la viga.
Estudiante Investigador
Determinar los resultados de la investigación.
Estudiante investigador y Asesor
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11
FIN
Análisis de Resultados
Fuente: Elaboración propia.
RESPONSABLE
Estudiante investigador y Asesor
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6. RESULTADOS ESPERADOS
Se espera que los resultados se puedan establecer para cada uno de las fases y objetivos del proyecto así:
Se espera identificar las características de los materiales que componen el concreto así: Tipo de material pétreo, formas de los agregados y granulometría, esto con el objetivo de identificar si se cumple con lo expuesto en la norma y realizar la descripción de las diferencias entre las características establecidas en los diseños y las encontradas en obra. Se comparan aquí las divergencias encontradas entre distintos tipos de materiales entre las obras realizando énfasis en los resultados de resistencia.
También se espera identificar el origen de los materiales o fuentes de producción, se conoce que los materiales que provienen de la planta pueden generar mayor efectividad por lo tanto se espera que los diseños de mezcla realizados con productos de planta puedan aproximarse de manera más efectiva a la resistencia deseada.
El almacenamiento puede ser una variable importante, se pretende realizar interventoría a los proceso de almacenamiento, describiéndolos de manera que se pueda establecer si estos están acorde o no con las características exigidas por la norma. Describir la dosificación de cada uno de los materiales de acuerdo al método utilizado, comparando distintos métodos entre proyectos y analizando los resultados de estos en relación a la resistencia.
Describir los procesos de curado y vaciado de las muestras experimentales de acuerdo al diseño de las mezclas en cada uno de los proyectos analizados, en términos del curado se pretende describir el tiempo de desmolde y la inmersión en el agua, en términos del vaciado se describirán los procedimientos de asentamiento y de fundición.
Finalmente se determinaran mediante toma de muestra para análisis en laboratorio la resistencia a la comprensión y a la flexión, y aunque los objetivos plantean una situación no experimental de carácter descriptivo, el propósito es establecer un análisis que permita acercarse al establecimiento de conclusiones para analizar la resistencia que arroja cada diseño en cada proyecto.
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7. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE
7.1. Generalidades del Concreto
El concreto es un material obtenido mediante una mezcla cuidadosa de cemento, arena, grava (u otro agregado) y agua (Nilson, 2001), esta mezcla después de realizada se endurece en formaletas con la forma y las dimensiones adecuadas. Por otra parte para Rivva (2000) define el concreto resaltando que se trata de un producto artificial compuesto de un medio ligante denominado pasta, dentro del cual se encuentran embebidas partículas de un medio ligado denominado agregado; La pasta es el resultado de la combinación entre el agua y el cemento, el agregado es referido por el autor como la fase discontinua del concreto ya que las partículas no se encuentran unidas, existen a su vez los agregados finos y los agregados gruesos. El concreto en algunos casos se mezcla con aditivos según el uso o las condiciones de instalación, se caracteriza por ser un compuesto que presenta una gran resistencia a la compresión lo cual es considerado como uno de los mejores materiales en la construcción de proyectos de infraestructura pues proporciona seguridad y estabilidad a las estructuras.
La pasta que está conformada por el cemento y el agua interactúan químicamente para unir las partículas de agregado y formar una masa sólida, Rivva (2000) identifica como elementos fundamentales de la pasta los siguientes: 1. El gel que es el producto resultante de la reacción química al hidratar el cemento, 2. Los poros que se incluyen en la pasta, 3. El cemento no hidratado (Si hay) y 4. Los cristales de Hidróxido de Calcio que pudiesen formarse durante la hidratación del cemento. Un proceso primordial para lograr un concreto de calidad es el de hidratación, al respecto Nilson (2001) explica que se debe agregar agua adicional a la requerida para realizar la mezcla, ya que es esta da a la mezcla la trabajabilidad adecuada para llenar las formaletas y rodear el acero de refuerzo embebido antes que inicie el endurecimiento. Se conoce que se pueden obtener concretos en un alto rango de propiedades, estos rangos altos se obtienen al ajustar apropiadamente las proporciones de los materiales que lo constituyen así: 1. Utilizando cementos especiales (Cementos de alta resistencia inicial) 2. Agregados especiales (Que pueden ser ligeros o pesados) 3. Aditivos (Plastificantes y agentes incorporadores de aire, micro sílice o cenizas volantes) y 4. Mediante métodos especiales de curado (Por ejemplo curado al vapor).
Sánchez de Guzmán (2001) menciona que el principal componente del concreto es el cemento portland el cual ocupa entre el 7% y el 15% del volumen de la mezcla y tiene propiedades de adherencia y cohesión que proveen buena resistencia a la compresión. El segundo componente del concreto son los agregados los cuales ocupan entre el 59% y 76% del volumen de la mezcla, son materiales inertes naturales o artificiales de forma granular los cuales son seleccionados granulométricamente con el fin de separar las arenas de las gravas. El tercer componente es el Agua el cual ocupa entre el 14% y el 18% del volumen de la
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mezcla he hidrata el cemento portland por medio de reacciones químicas. Adicionalmente el concreto contiene alguna cantidad de aire atrapado entre el 1% y el 3% del volumen de la mezcla, también puede contener aire incluido intencionalmente entre el 1% y el 7% del volumen de la mezcla los cuales se logran con el uso de aditivos o con cementos que tengan agentes inclusores de aire.
Las propiedades mencionadas en el párrafo anterior dependen de las proporciones de la mezcla, el cuidado con el cual se mezclan los materiales constitutivos y las condiciones de humedad y temperatura, el concreto es uno de los materiales de mayor utilidad en Colombia, al respecto se conoce que Fabricar concreto de buenas características y con las normas de calidad puede considerarse como una actividad simple, pero no lo es, aunque se pueden obtener algunos beneficios económicos con oferta de bajo precio y calidad, esta diferencia se evidencia con el paso del tiempo en la seguridad de la obra y el prestigio de quien construye. Aragón (2001) relaciona la calidad del concreto con la calidad del material, el almacenamiento, y la providencia de los mismos así como determinar la dureza, pureza y tamaño de los componentes de la mezcla.
Es importante para la presente investigación tener en cuenta las características del concreto; estas se dividen en características estructurales y físicas. La principal característica estructural del hormigón es resistir muy bien los esfuerzos de compresión. Sin embargo, tanto su resistencia a tracción como al esfuerzo cortante son relativamente bajas, por lo cual se debe utilizar en situaciones donde las solicitaciones por tracción o cortante sean muy bajas. Para determinar la resistencia se preparan ensayos mecánicos (ensayos de rotura) sobre probetas de hormigón.
Para superar este inconveniente, se "arma" el hormigón introduciendo barras de acero, conocido como hormigón armado, o concreto reforzado, permitiendo soportar los esfuerzos cortantes y de tracción con las barras de acero. Es usual, además, disponer barras de acero reforzando zonas o elementos fundamentalmente comprimidos, como es el caso de los pilares. Los intentos de compensar las deficiencias del hormigón a tracción y cortante originaron el desarrollo de una nueva técnica constructiva a principios del siglo XX, la del hormigón armado. Así, introduciendo antes del fraguado alambres de alta resistencia tensados en el hormigón, este queda comprimido al fraguar, con lo cual las tracciones que surgirían para resistir las acciones externas, se convierten en descompresiones de las partes previamente comprimidas, resultando muy ventajoso en muchos casos. Para el pretensado se utilizan aceros de muy alto límite elástico, dado que el fenómeno denominado fluencia lenta anularía las ventajas del pretensado. Posteriormente se investigó la conveniencia de introducir tensiones en el acero de manera deliberada y previa al fraguado del hormigón de la pieza estructural, desarrollándose las técnicas del hormigón pretensado y el hormigón pos tensado.
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Los aditivos permiten obtener hormigones de alta resistencia; la inclusión de monómeros y adiciones para hormigón aportan múltiples mejoras en las propiedades del hormigón. Cuando se proyecta un elemento de hormigón armado se establecen las dimensiones, el tipo de hormigón, la cantidad, calidad, aditivos, adiciones y disposición del acero que hay que aportar en función de los esfuerzos que deberá resistir cada elemento. Un diseño racional, la adecuada dosificación, mezcla, colocación, consolidación, acabado y curado, hacen del hormigón un material idóneo para ser utilizado en construcción, por ser resistente, durable, incombustible, casi impermeable, y por requerir escaso mantenimiento. Como puede ser moldeado fácilmente en amplia variedad de formas y adquirir variadas texturas y colores, se utiliza en multitud de aplicaciones.
Las principales características físicas del hormigón, en valores aproximados, son: Densidad: en torno a 2350 kg/m³.
Resistencia a compresión: de 150 a 500 kg/cm² (15 a 50 Mpa.) para el hormigón ordinario. Existen hormigones especiales de alta resistencia que alcanzan hasta 2000 kg/cm² (200 Mpa.).
Resistencia a tracción: proporcionalmente baja, es del orden de un décimo de la resistencia a compresión y, generalmente, poco significativa en el cálculo global.
Tiempo de fraguado: dos horas, aproximadamente, variando en función de la temperatura y la humedad del ambiente exterior.
Tiempo de endurecimiento: progresivo, dependiendo de la temperatura, humedad y otros parámetros. De 24 a 48 horas, adquiere la mitad de la resistencia máxima; en una semana 3/4 partes, y en 4 semanas prácticamente la resistencia total de cálculo.
Dado que el hormigón se dilata y contrae en magnitudes semejantes al acero, pues tienen similar coeficiente de dilatación térmico, resulta muy útil su uso simultáneo en obras de construcción; además, el hormigón protege al acero de la oxidación al recubrirlo.
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7.2. Dosificación y Mezcla del Concreto.
Nilson (2001) indica que la dosificación debe garantizar que el concreto resultante tenga una resistencia adecuada, una manejabilidad apropiada a la hora del vaciado y un bajo costo, en el último caso se requiere el uso de la mínima cantidad de cemento (el material más costoso) que asegure las propiedades adecuadas para el concreto, lo anterior es expuesto a su vez por Gutiérrez (2003) quien expresa que el diseño de mezclas de concreto tiene por objeto encontrar la dosificación más económica de cemento, agregado grueso y arena para producir un material con la resistencia, manejabilidad, impermeabilidad y durabilidad requeridos por el diseño de la estructura y por el método constructivo a utilizar. Es importante aclarar que mientras menor sea la gradación de los agregados (menor sea el volumen de vacíos) menor será la pasta de cemento necesaria para llenar estos vacíos.
Respecto al agua, se conoce que a medida que se adiciona, la plasticidad y la fluidez de la mezcla aumentan (Mejora la manejabilidad). Sin embargo la resistencia disminuye, debido al mayor volumen de vacíos creados por el agua libre; para lograr una reducción del agua libre y lograr la manejabilidad se debe agregar cemento: La relación Agua – Cemento es el factor principal que controla la resistencia del concreto.
La relación agua-cemento tiene una influencia decisiva sobre la resistencia a la compresión del concreto. En relación a este tipo de resistencia se conoce que se utiliza como criterio de calidad del concreto, este tipo de resistencia se calcula dividiendo la carga máxima soportada por el espécimen por el área de la sección transversal del mismo Torrado y Porras (2009), como lo expresa Gutiérrez (2003) la resistencia a la compresión simple es la característica mecánica más importante del concreto; se expresa en términos de esfuerzo en kg/cm². O en (PSI.) 1 PSI. = 0.073 kg/cm². O en Mega Pascales. 10.195 kg/cm². = 1 Mpa. Para medir la resistencia a la compresión, se elabora una determinada cantidad de cilindros teniendo en cuenta las muestras que se vayan a realizar, los cuales son los testigos de las mezclas que se están preparando.
La influencia de la relación agua- cemento sobre la resistencia a la tensión (esta se mide a través de la resistencia nominal a flexión o módulo de rotura) es pronunciada pero menor que el efecto sobre la resistencia a la compresión, esto ocurre por la relación de vacíos pero también ocurre ya que depende de la resistencia de adherencia entre el agregado grueso y el mortero de cemento (Pasta de cemento más agregados finos). Por otra parte en experimentos realizados por la Universidad de Cornell se determinó que la resistencia de adherencia se ve poco afectada por la relación agua- Cemento.
Se analizarán para la presente investigación dos métodos de dosificación, el primer método es el del uso de las granulometrías completas de la arena y del agregado grueso, este
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se basa en el principio que para obtener un buen concreto es primordial obtener una buena granulometría de la mezcla entre arena y grava, si se logra una óptima relación entre estos agregados se obtendrá una porosidad mínima y por consiguiente se requerirá una menor cuantía de cemento; el segundo método de dosificación muy importante es el método del ACI que utiliza el asentamiento en conexión con un conjunto de indicadores para lograr un estimativo de las proporciones que pueden resultar deseadas.
El propósito principal del mezclado es producir una mezcla íntima entre el cemento, el agua, los agregados finos y gruesos y los posibles aditivos para así lograr una consistencia uniforme. Para realizar la elaboración de la mezcla se debe contar con el personal preparado para este fin, no se deben rotar los obreros para la preparación de la mezcla. Este personal o cuadrilla debe mantenerse de tal manera que los obreros desarrollen las habilidades necesarias para obtener una buena calidad de concreto. Teniendo en cuenta este personal se procede a la elaboración del concreto el cual inicia con la tabla de dosificación para la cual se deben considerar Cuatro (4) variables importantes que son: 1. La relación agua – cemento, 2. Contenido del cemento (Relación Cemento Agregado), 3. Distribución granulométrica de los agregados y 4. Consistencia de la mezcla fresca. Posterior a este proceso se debe tener en cuenta la dosificación y mezclado del concreto. La dosificación es el proceso de medida por peso o por volumen de los ingredientes del concreto y su introducción en la batidora; como tercer paso se debe tener en cuenta el tiempo de mezclado el cual debe ser un tiempo mínimo para producir un concreto de composición uniforme y de resistencia satisfactoria, este tiempo varía de acuerdo a las revoluciones de la maquina mezcladora, este constituiría principalmente el criterio de mezclado adecuado.
7.3. Los Agregados. Rivva (2000) plantea la siguiente definición de agregado: Conjunto de partículas inorgánicas de origen natural o artificial de las cuales se establecen unas dimensiones que se contemplan en la norma NTP 400.011; Se conoce que para concretos estructurales comunes los agregados ocupan aproximadamente entre el 70 y el 75% del volumen de la masa endurecida, el resto está conformado por la pasta de cemento no endurecida, agua no combinada (es decir, agua no utilizada en la hidratación del cemento) y vacíos de aire (Nilson , 2001, Pág. 30). Neville clasifica los agregados según su tamaño en dos grupos: 1. Los agregados finos y 2. los agregados gruesos o grava, los primeros son arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partículas que van de 5 mm hasta 60 um, los segundos son aquellas partículas que son mayores a 5 mm y hasta 125 mm ( como se citó en Chan, Solís & Romel, 2006).
De acuerdo a su peso Alatorre y Uribe (1998) clasifican los agregados como ligero, normal y pesado, estas diferencias determinan concretos con cierta variedad en el peso unitario la cual es una característica básica del material. Mientras más densamente pueda empaquetarse el agregado, mejor será el refuerzo, la resistencia a la intemperie y la economía
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del concreto, de esta manera es muy importante el proceso de gradación del tamaño de las partículas en los agregados para producir el empaquetamiento compacto.
Chan, Solís & Romel, (2006) plantean en relación a la influencia de los agregados sobre las propiedades del concreto fresco, se conoce que la absorción es la propiedad que más influye en la consistencia del concreto ya que las partículas absorben agua directamente en la mezcladora, se conoce además que entre mayor sea la superficie de agregado para cubrir con pasta menor fluidez se tendrá. Alaejos y Fernández (1996) expresan que una óptima consistencia y manejabilidad se obtiene con la combinación de índices bajos de absorción y un coeficiente bueno de forma (Partículas redondas). En relación a la forma se evidencia que esta tiene una forma sobre la trabajabilidad del concreto fresco, son cuatro las tipos de formas así: 1. Esférica, 2. Prismática, 3. Tabular y 4. Irregular, de todas estas la que mayor problema tiene es la pieza plana y alargada (Tabular Alargada).
7.3.1. Influencia de los agregados sobre la manejabilidad y resistencia del concreto. Aguilar, Rodríguez y Sermeño (2009) afirman que puede existir una relación con la demanda del agua de mezclado, afectando la hidratación del cemento y la generación de calor en el concreto, los autores citan a la Confederación de electricidad de México la cual establece que las características que las características que afectan el requerimiento de agua son: 1. Granulometría, 2. Limpieza, 3 Sanidad, 4. Forma de las partículas, 5. Textura superficial y 6. Tamaño Máximo; Las características mencionadas anteriormente deben tomarse en cuenta a la hora de definir la proporción de la mezcla, puesto que la mezcla se puede ver afectada al perder agua absorbida por los agregados o al adicionar agua que pueda contener agregados. Lo anteriormente dicho de acuerdo a Aguilar Et al. Puede cambiar la relación Agua- cemento y por lo tanto afectar la resistencia del concreto. Respecto a la relación Agua – Cemento es importante anotar que Solís, y Moreno (2008) determinaron que la relación agua- cemento es la principal fuente de varianza tanto sobre la velocidad como sobre la resistencia del concreto.
Chan et al (2003) Coinciden que para lograr un concreto óptimo se debe procurar una estructura de agregados con la forma y secuencia de tamaños adecuados, esto con el objetivo de que se acomoden lo más densamente posible. Determinan estos autores que la trabajabilidad del concreto se ve afectada por diversas características de los agregados como: la absorción, la forma de las partículas, la textura, el tamaño y la granulometría.
Chan, Solís & Romel, (2006) plantean en relación a la influencia de los agregados sobre las propiedades del concreto fresco, se conoce que la absorción es la propiedad que más influye en la consistencia del concreto ya que las partículas absorben agua directamente en la mezcladora, se conoce además que entre mayor sea la superficie de agregado para cubrir
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con pasta menor fluidez se tendrá. Alaejos y Fernández (1996) expresan que una óptima consistencia y manejabilidad se obtiene con la combinación de índices bajos de absorción y un coeficiente bueno de forma (Partículas redondas). En relación a la forma se evidencia que esta tiene una forma sobre la trabajabilidad del concreto fresco, son cuatro las tipos de formas así: 1. Esférica, 2. Prismática, 3. Tabular y 4. Irregular, de todas estas la que mayor problema tiene es la pieza plana y alargada (Tabular Alargada).
7.4. El Proceso de Instalación y Manejabilidad de la Mezcla
7.4.1. Asentamiento. ARGOS de Colombia 2012, El asentamiento es una medida de la consistencia del concreto, que se refiere al grado de fluidez de la mezcla, decir que indica que tan seca o fluida está cuando se encuentra en estado plástico y no constituye por sí mismo una medida directa de la trabajabilidad.
Las características del cono de Abrams se presentan en la figura 1 y el método de ensayo que esta descrito en la norma NTC 396 en términos generales consiste en lo siguiente:
Imagen 1: Cono de Abrams.
Fuente: Argos 2012. http://360gradosblog.com/wp-content/uploads/2012/07/control-calidad.pdf
Se coloca el molde sobre una superficie horizontal, plana y no absorbente, presionando con los pies las agarraderas para que no se salga el concreto por la parte inferior del molde. Enseguida, se llena el cono en tres capas cada una de aproximadamente igual volumen, apisonándose cada capa con 25 golpes dados con una varilla de 16 mm de diámetro, 60 cm de longitud y con al menos uno de sus extremos redondeado. La introducción de la varilla se debe hacer en diferentes sitios de la superficie y hasta una profundidad tal que penetre ligeramente en la capa inferior con el objeto que la compactación se distribuya uniformemente sobre la sección transversal.
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Al terminar la tercera capa, se enrasa la superficie, bien sea con la varilla o con un palustre. Se retira la mezcla que haya caído al suelo en la zona adyacente a la base del molde y el cono se levanta cuidadosamente en dirección vertical, sin movimientos laterales o de torsión y sin tocar la mezcla con el molde cuando éste se ha separado del concreto.
Una vez retirado el molde, la muestra sufre un asentamiento (y de aquí el nombre del ensayo) el cual se mide inmediatamente como diferencia entre la altura del molde y la altura medida sobre el centro de la base superior del espécimen. El ensayo de asentamiento está ampliamente difundido en nuestro medio debido a la facilidad y rapidez con que se realiza. Sin embargo, no se puede aplicar en algunos casos, tales como concretos muy secos con asentamiento inferior a 10 cm.
Imagen 2: Asentamientos más Usuales.
Fuente: Constructor civil 2005, Revenimientos más usuales del concreto, www.elconstructorcivil.com
Para determinar la relación Agua – Cemento por resistencia del concreto según el código colombiano de construcciones sismo resistente, Decreto 1400, para un valor de resistencia a la compresión de 280 kg/cm², se obtiene un valor de relación de A/C de 0,42. Para la resistencia de diseño F´cr = 365,5 Kg/cm² y según cuadro relación entre la resistencia a la compresión y algunos valores de la relación, utilizo una A/C = 0,33 Según la NSR-10, Cuando la determinación es por Durabilidad, la relación agua/cemento, teniendo en cuenta los requisitos de durabilidad es de 0,36% la relación A/C.
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7.4.2. Curado del concreto.
Aguilar Et. Al (2009) definen el curado como el mantenimiento de los contenidos de humedad y de temperatura satisfactorios durante un tiempo definido después de su colocación, los mismos autores reconocen que en la medida que la reacción de hidratación se desarrolle y complete, influirá en la resistencia, durabilidad y en la densidad del concreto. El término curado es utilizado para describir el proceso natural por medio del cual el cemento hidráulico madura y desarrolla propiedades mecánicas típicas del material en estado endurecido, se utiliza para describir las acciones tomadas por el constructor para mantener el concreto húmedo y dentro de un rango de temperatura adecuada, de tal manera que se promueva la hidratación del cemento. Solís, R & Moreno, E. (2005), se observan para el presente caso dos sentidos: el 1. Que hace referencia al tiempo de curado del concreto que hace referencia al lapso de tiempo en que se desarrollan las reacciones químicas del agua con el cemento (Sin realizar acción alguna) el 2. Hace referencia a aquel tiempo donde se desarrollan acciones específicas para mantener condiciones favorables de humedad y temperatura, entre estas acciones se encuentran: aplicar agua, Cubrirlo del medio ambiente, calentarlo entre otras.
Mather (1987) citado por Solís (2005) comprobó que debido a que las reacciones de hidratación del cemento solo se dan en un ambiente interno de saturación los expertos en tecnología del concreto recomiendan realizar acciones de curado de los elementos del concreto, especialmente lo que hace referencia al suministro de humedad, esto con el fin de obtener el mejor desempeño posible y de alcanzar beneficios a nivel económico. Nilson (2001) plantea que el curado tiene una implicación importante sobre la resistencia final del concreto dependiendo esta de forma importante de las condiciones de humedad y temperatura (Curado) durante los períodos iniciales de colocación (La primera semana); respecto a lo anterior es importante considerar que la presente investigación se realizará en cinco obras de clima cálido, en referencia a esto la norma ACI plantea que el clima extremo puede provocar problemas durante el mezclado, transporte y colocación del concreto, para el caso del clima cálido la preocupación es que el agua del concreto se evapore rápidamente y que una parte significativa del cemento no se hidrate y por lo tanto no aporte resistencia al material siendo este muy poroso, los planteamientos anteriores se evidencian a través de experimentos donde se ha determinado que alrededor del 30% de la resistencia o más puede perderse por secado prematuro del concreto.
Para evitar los daños planteados anteriormente el concreto debe protegerse de la perdida de humedad como ya se había mencionado al menos por siete días y en trabajo más complejos hasta por 14 días, el curado se puede lograr manteniendo continuamente húmedas las superficies expuestas mediante rociado, empozamiento, recubrimiento con láminas de plástico o mediante la aplicación mediante componentes sellantes que usados de manera adecuada, forman membranas retardantes de la evaporación.
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7.4.3. Resistencia a la compresión.
La resistencia a la compresión mide la calidad del concreto de una manera sencilla, rápida, eficaz y es empleada con frecuencia en los cálculos para el diseño de las estructuras. Esta propiedad cambia significativamente con la variación de algunos parámetros, tales como: la relación, el tamaño máximo del agregado, las condiciones de humedad y temperatura durante el curado, la edad del concreto y la velocidad de carga, entre otros. Aguilar et. Al (2009) afirman que: “La resistencia a la compresión se relaciona inversamente con la relación agua-cemento. Para un concreto plenamente compactado fabricado con agregados limpios y sanos, la resistencia y otras propiedades deseables del concreto, bajo condiciones de trabajo dadas, están gobernadas por la cantidad de agua de mezclado que se utiliza por unidad de cemento”. Las afirmaciones establecidas por estos autores dan cuenta de la importancia de los procesos de curado.
7.5. Definición de los Defectos Superficiales del Concreto
Para efectos de unificar la denominación de los defectos en las superficies de concreto, y con el fin de ser objetivos en la valoración de su calidad, se presenta la definición de cada uno de los defectos estudiados.
7.5.1. Hormiguero.
Exposición del agregado grueso y vacíos irregulares en la superficie de concreto cuando el mortero presente en la mezcla no logra cubrir todo el espacio alrededor de los agregados.
7.5.2. Variación del Color.
Vetas de color presentes en la superficie del concreto. Pueden presentarse debido a deficiencias en la mezcla o manifestarse en forma de manchas, humedad, ensuciamiento, oxidación, eflorescencias o contaminación.
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7.5.3. Fuga de lechada.
Mancha blancuzca en forma de reguero de agua que se presenta en el concreto por el exceso de agua en la lechada.
7.5.4. Transparencia del agregado.
Apariencia moteada en la superficie, originada por deficiencias en el mortero, donde el agregado se encuentra cubierto por una delgada película de lechada que permite verlo a través de ella.
7.5.5. Burbuja.
Pequeña cavidad o poro creado a partir de la acumulación de burbujas de aire y de agua atrapadas entre la cara de la formaleta y el concreto.
7.5.6. Líneas entre capas.
Líneas horizontales presentes en la superficie del concreto, que indican la frontera entre distintos tiempos de colocación, aún en un mismo vaciado. 7.5.7. Grieta por asentamiento.
Grieta superficial que ocurre por el desarrollo de esfuerzos en el concreto. La aparición de fisuras en la superficie puede ser un hecho normal debido al comportamiento del concreto como material estructural. Por lo tanto, sólo se consideran como defectos aquellas que, por su tamaño, afecten la apariencia del concreto y brinden un aspecto inseguro a la estructura. 7.5.8. Rebaba
Proyección delgada y lineal de concreto que se presenta entre los espacios y uniones de formaletas cuando parte del mortero presente en la mezcla logra pasar a través de éstas.
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7.5.9. Desalineamiento.
Cambio abrupto en la alineación o las dimensiones de los elementos de concreto a causa del desplazamiento de una formaleta con respecto a la adyacente.
7.5.10. Descascaramiento
Eliminación accidental de la superficie provocada por la adherencia del concreto al encofrado.
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8. DESCRIPCIÓN DE LOS PROYECTOS A ANALIZAR
Los proyectos a analizar se encuentran en la Colombia en los departamentos de: Huila, Meta y Arauca.
8.1. Proyecto Altos de Satías (1)
Proyecto en el Departamento del Huila ubicado en el municipio de Algeciras, en el cual se desarrollara Diseño y construcción de 50 viviendas de interés prioritario, en el proyecto denominado “Juan feliz Londoño”, bajo la tipología de unifamiliar, así como el desarrollo de todas las obras relacionadas con el proyecto. El método constructivo será en mampostería estructural y las vías se realizaran en pavimento rígido.
8.2. Proyecto el Porvenir (2)
Proyecto en el Departamento del Huila ubicado en el municipio de Suaza. Diseño y construcción de 100 viviendas de interés prioritario, en el proyecto denominado “El Porvenir”, bajo la tipología de vivienda unifamiliar, así como el desarrollo de todas las obras relacionadas con el proyecto, El método constructivo será en sistema outinord.
8.3. Proyecto Urbanización Makatoa 2 (3)
Proyecto en el Departamento del Meta: Diseño y construcción de 180 viviendas de interés prioritario, en el proyecto denominado “Makatoa 2”, bajo la tipología de vivienda unifamiliar, así como el desarrollo de todas las obras relacionadas con el proyecto. El método constructivo será en mampostería estructural el cual su método de confinamiento consiste en instalar unos refuerzos en las celdas de los bloques las cuales se rellenan de concreto conformando un sistema monolítico, además se instala un refuerzo horizontal según el criterio del diseñador estructural, estos refuerzos se instalan con el fin de dar resistencia a las fuerzas de tensión y resistir los esfuerzos de compresión y cortante a los que se pueda ver sometida la mampostería.
8.4. Proyecto Urbanización las Guacamayas (4) Proyecto en el Departamento de Arauca, ubicado en el municipio de Tame, el cual consiste en la elaboración de los diseños y la construcción de 180 viviendas de interés prioritario, en el proyecto denominado “Urbanización las Guacamayas”, bajo la tipología de
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unifamiliar, así como el desarrollo de todas las obras relacionadas con el proyecto. Este proyecto se construirá en mampostería tradicional y estructura en concreto armado, las vías se construirán en pavimento flexible.
8.5. Proyecto Urbanización las Playitas (5)
Proyecto en el Departamento de Arauca, ubicado en el municipio de Arauca, el cual consiste en la elaboración de los diseños y la construcción de 640 viviendas de interés prioritario, en el proyecto denominado “Las Playitas”, bajo la tipología de multifamiliar, así como el desarrollo de todas las obras relacionadas con el proyecto. Este proyecto se construirá en el sistema outinord, estructura en concreto reforzado, las vías se construirán en pavimento flexible.
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9. PROCEDIMIENTO
El desarrollo del trabajo se llevó a cabo en con cinco proyectos de vivienda de interés prioritario (VIP) ubicados en diferentes departamentos en Colombia.
El gobierno nacional entre el 2013 y 2015 entregará cien mil viviendas (100.000) gratis, programa con el cual se estima un beneficio para la población más pobre del país y de otros grupos de poblaciones vulnerables; el programa favorecerá directamente la creación de empleo y la reducción de los niveles de pobreza.
Según los estudios realizados, el programa está dirigido a las familias que hacen parte de la Red Unidos y a otros sectores vulnerables; beneficiando directamente a los colombianos inscritos en el SISBEN nivel uno, a las mujeres cabeza de hogar y la población de la tercera edad, que no cuenta con ingresos suficientes para lograr el cierre financiero que implican otras modalidades de asignación de subsidios.
La Nación a través del Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio constituyó con una fiduciaria, el patrimonio autónomo matriz a través del cual contratará la ejecución de las obras y la ejecución de las interventorías necesarias para el programa de vivienda gratuita.
La interventoría está constituida por cinco (5) fábricas las cuales tienen alcance en todo el territorio nacional y cuyos criterios de distribución como aspectos técnicos, de georreferenciación y de economía tanto logística como operativa, criterios de desempeño, calidad y cumplimiento por parte del interventor contratado.
Estos proyectos se encuentran ubicados en Colombia en los departamentos del Huila, Meta y Arauca. Los proyectos del Huila se encuentran ubicados uno en el municipio de Algeciras, Proyecto Altos de Satías (1), el otro en el municipio de el Suaza proyecto urbanización el Porvenir (2), Meta, En el municipio de Granada proyecto Urbanización Makatoa II (3), y los proyectos de Arauca están ubicados en el municipio de Tame, Urbanización la Guacamayas (4) y en el municipio de Arauca el proyecto denominado Las Playitas (5).
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9.1. Calidad del Concreto en Obra
Para determinar la calidad del concreto se realizaron los ensayos recomendados en las Normas de Sismo Resistencia NSR - 10 Titulo C, Capitulo 5. Con el fin de determinar la resistencia a la compresión y a la flexión del concreto diseñado se toman las probetas necesarias para la resistencia a la compresión de acuerdo a la Norma Técnica Colombiana NTC 673 y la resistencia a la flexión según las NTC 2871 y la NTC 396 (ASTM C143) para la toma de asentamiento del concreto.
La NSR 10 en el Titulo C, C.5.6.2.4 determina que el ensayo de resistencia del concreto debe ser el promedio de las resistencias de al menos dos (2) probetas de 150 por 300 mm o de al menos tres (3) probetas de 100 por 200 mm tomadas de la misma muestra de concreto y ensayadas a los 28 días o a la edad establecida para la determinación del f’c.
La toma de muestras y curado se realizó de acuerdo a las normas NTC 550 (ASTM C31) donde se especifica el procedimiento detallado para la toma de especímenes a ensayar. Estos especímenes son ensayados de acuerdo a la Norma Técnica Colombiana NTC 673 (ASTM C39).
Teniendo en cuenta las recomendaciones de la NSR - 10, NTC y la ASTM, se procedió a la toma de los especímenes para los ensayos de flexión y compresión del concreto preparado en obra.
9.1.1. Asentamiento del concreto.
Se hizo el ensayo de asentamiento del concreto con el fin de determinar el asentamiento estimado en el diseño de la mezcla el cual para este diseño es de 3’’.
La NTC 396 cita que el asentamiento consiste en tomar el cono de Abrams, este molde deberá tener la forma de la superficie lateral de un cono truncado con una base de 8 pulgadas (200 mm) de diámetro y la parte superior de 4 pulgadas (100 mm) de diámetro, con una altura de 12 pulgadas (300 mm). Colocarse en una superficie plana la cual no sea absorbente, con los pies se hace presión en los estribos o agarraderas del cono con el fin de evitar el desplazamiento de este hacia arriba y se salga el concreto por la parte inferior del cono.
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9.1.2. Herramientas para la toma de asentamiento.
Cono de Abrams Varilla de 5/8” de diámetro y 24” de largo, certificada. Cuchara o palustre Cinta métrica
Según la NTC 396 determina que el llenado se hace en tres capas de igual volumen, la primera capa se llena a una profundidad de 7 cm. La segunda capa se llena a una altura de 16 cm y la tercera hasta el borde superior del cono. Estas capas se deben apisonar 25 veces con una varilla lisa de diámetro de 16 mm. (5/8 In.), y 600 mm. (24 In.), de longitud con el extremo de apisonamiento redondeado en forma semiesférica. Este apisonado debe ser uniforme de tal manera que garantice una compactación homogénea, este apisonado de la segunda y tercera capa se debe hacer de tal manera que la varilla penetre la capa anterior 25 mm. (1 In.), y varillar desde cerca del perímetro y continuar progresivamente en forma espiral hacia el centro del molde.
Después de realizar el apisonamiento en la última capa, es necesario alisarse a ras la superficie, esto se puede hacer pasando la varilla por el borde del molde; luego, se quita la mezcla que cayó al suelo alrededor de la base del molde, dejando limpia la zona aledaña, cuidadosamente procedemos a retirar el cono en dirección vertical en un sólo movimiento sin giros ni movimientos horizontales en un tiempo de 5 s. ± 2.
Se mide la diferencia de altura entre el molde y el concreto fresco asentado, valor que será determinante de la consistencia del concreto ensayado. El procedimiento para la toma asentamiento no debe durar más de 15 min. Imagen 3: Ensayo de Asentamiento con el Cono de Abrams NTC 396 (ASTM C143)
, Fuente: Elaboración Propia
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9.1.3. Toma de cilindros. Para el ensayo de resistencia a la compresión se toma una muestra de 8 cilindros los cuales serán ensayados a los 7, 14 y 28 días de edad, se dejarán dos (2) testigos, Los especímenes para los ensayos de resistencia a la flexión y compresión se realizan con los moldes que cumplen las características estimadas en la siguiente tabla:
Tabla 4: Diámetro de la varilla y Número de Golpes por Capa.
Diámetro del cilindro en mm (In)
Cilindros Diámetro de la varilla en mm (In)
Número de golpes por capa
10 (3/8) 16 (5/8) 16 (5/8) 16 (5/8)
25 25 50 75
50 (2) a < 150 (6) 150 (6) 200 (8) 250 (10)
Vigas y Prismas Área de la superficie superior de la muestra en cm² (In²)
Diámetro de la varilla en mm (In.)
Número de golpes por capa
160 (25) o menos
10 (3/8)
25
165 (26) a 310 (49)
10 (3/8)
1 por cada 7 cm² (1 In².) de área
320 (50) o mas
16 (5/8)
1 por cada 14 cm² (2 In².) de área
Cilindros de Creep Horizontal Diámetro del Cilindro Diámetro de la varilla en Número de golpes en mm (In.) mm (In.) por capa 150 (6)
16 (5/8)
50 en total, 25 a lo largo de ambos lados del eje
Tomado de: I.N.V. E – 402 – 07
La NTC 550 (ASTM C31) determina que los especímenes deben ser cilindros de concreto vaciado y fraguado en posición vertical, de altura igual a dos veces el diámetro, siendo el espécimen estándar de 15 cm. (6 In) ×30 cm. (12 In), o de 10 cm. (4 In) × 20 cm. (8 In.), para agregado de tamaño máximo que no excede las 2”, antes de iniciar la toma de las muestras es recomendable utilizar un material (desmoldante) que aísle el concreto de los moldes para evitar la adherencia del concreto y humedecer las herramientas a utilizar antes de iniciar con la toma de las muestras.
30
9.1.4. Herramientas para la toma de cilindros.
Carretilla Pala Cuchara o palustre Moldes cilíndricos de 15 cm (6 In.), de diámetro por 30 cm. (12 In.), de altura. Varilla de 16 mm. (5/8 In.), de diámetro y 60 cm. (24 In.), de largo, certificada. Mazo de caucho de 0,25 kg.
Los moldes se deben colocar sobre una superficie nivelada, libre de vibración y limpia, lo más cerca posible al sitio de almacenamiento donde serán fraguados. Para la toma de los cilindros se debe tomar el concreto de la mitad de la cochada, se toma en una carretilla una determinada cantidad de concreto de tal manera que este alcance para la toma de los cilindros, antes de iniciar con el vaciado de los cilindros se debe homogenizar la mezcla con una pala o palustre. El proceso de vaciado de hace en tres capas de igual volumen las cuales se deben compactar 25 veces con una varilla lisa de diámetro de 16 mm. (5/8 In.), y 60 cm. (24 In.), de longitud con el extremo de apisonamiento redondeado en forma semiesférica. La segunda y tercera capa se debe apisonar de tal manera que la varilla penetre la capa anterior 25 mm. (1 In.), y varillar desde cerca del perímetro y continuar en forma espiral hacia el centro del molde. Después de compactar cada capa se debe golpear de 10 a 15 veces con un mazo de goma con el fin de hacer salir las burbujas de aire que puedan estar atrapadas, finalmente enrase el molde con la varilla de compactación y retire el exceso de concreto del cilindro, por último, con una llana mejore el acabado el cual debe ser liso y bien acabado.
Imagen 4: Toma de cilindros NTC 673 (ASTM C31).
Fuente: Elaboración propia
Es muy importante tomar nota en una planilla donde identifica los especímenes con la información correcta respecto a la fecha de fundida, tipo de mezcla y lugar de colocación.
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Luego de 24 horas. ± 8 se procede a desmoldar las muestras y a marcarlas en la cara circular de la probeta las anotaciones de la planilla de identificación del molde y luego deben pasar a curado el cual consiste en sumergir las muestra en agua con cal antes de 30 minutos después de ser retirado el molde.
Imagen 5: Curado de cilindros y Viguetas.
Fuente: Elaboración propia
9.1.5. Toma de vigas
Se toma 6 vigas las cuales se ensayaran a los 14 y 28 días, se dejarán dos (2) testigos. Estas probetas son fundidas después de realizar el ensayo de asentamiento del concreto y curadas con los mismos métodos de los cilindros.
9.1.6. Herramientas para la toma de vigas
Carretilla Pala Cuchara o palustre Moldes rectangulares de 15 cm. X 15 cm. x 60 cm. Varilla de 16 mm. (5/8 In.), de diámetro y 60 cm. (24 In.), de largo, certificada. Mazo de caucho de 0,25 kg.
La NTC 550 (ASTM C31) Para el ensayo de flexión se específica las medias mínimas para la toma de las vigas como se menciona en la tabla 4. El procedimiento para esta toma según la norma se debe llenar el molde en 2 capas de volumen igual, distribuir el concreto en el encofrado y proceder a compactarlo con una varilla lisa de diámetro de 16 mm. (5/8 In.), y 60 cm. (24 In.), de longitud con el extremo de apisonamiento redondeado en forma semiesférica. La segunda capa se debe apisonar de tal manera que la varilla penetre la capa
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anterior 25 mm. (1 In.), y varillar desde cerca del perímetro hacia el centro del molde. Después de compactar cada capa se debe golpear de 10 a 15 veces con un mazo de goma de 0,25 kg. Con el fin de hacer salir las burbujas de aire que puedan estar atrapadas, finalmente enrase el molde con la varilla de compactación y retire el exceso de concreto, por último con una llana mejore el acabado el cual debe ser plano y uniforme.
Luego de 24 horas ± 8 se procede a desmoldar las muestras y a marcarlas identificando el número de la muestra y en qué actividad de la obra se utilizó el concreto y luego deben pasar a curado, el cual consiste en sumergir las muestra en agua con cal antes de 30 minutos después de ser retirado el molde.
Imagen 6: Toma de Vigas para Ensayo de Flexión NTC 2871
Fuente: Elaboración Propia.
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10. RESULTADOS
10.1. Proyectos Altos de Satías (1) Imagen 7: Localización geográfica del municipio de Algeciras.
Tomado de: Google (2015).http://www.algeciras-huila.gov.co/
Proyecto en el Departamento del Huila ubicado en el municipio de Algeciras, en el cual se desarrollará el diseño y construcción de 50 viviendas de interés prioritario, en el proyecto denominado “Altos de Satías”, bajo la tipología de vivienda unifamiliar, así como el desarrollo de todas las obras relacionadas con el proyecto. El método constructivo será en mampostería estructural el cual su método de confinamiento consiste en instalar unos refuerzos en las celdas de los bloques las cuales se rellenan de concreto conformando un sistema monolítico, además se instala un refuerzo horizontal según el criterio del diseñador estructural, estos refuerzos se instalan con el fin de dar resistencia a las fuerzas de tensión y resistir los esfuerzos de compresión y cortante a los que se pueda ver sometida la mampostería. Imagen 8: Mampostería Estructural.
Fuente: Elaboración Propia
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La caracterización de los materiales se hizo teniendo en cuenta los ensayos de clasificación, masa unitaria, desgaste en la máquina de los ángeles y peso específico y absorción.
10.1.1.
Análisis del diseño de mezclas proyecto 1.
Tabla 5: Caracterización de los Materiales Proyecto (1).
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Característica Tamaño Máximo TM Tamaño Máximo Nominal TN Módulo de Finura MF Contenido de Materia Orgánica MO % de Absorción Peso Específico Aparente Seco Paso Unitario Seco Suelto Kg/m³ Paso Unitario Seco Compactado Kg/m³ % de Humedad Peso Específico gr/cm³ Tomado de: Diseño de mezclas y adaptado
Arena 3/8'' 3/8'' 2,61 0,0 1,66 2,38 1.090 1.220 4,1
Grava 2'' ¾'' 0,63
Cemento
1.280 1.520 0,9 2,5
Tabla 6: Análisis del diseño de mezclas (1).
ANÁLISIS DEL DISEÑO Asentamiento
3 In.
Contenido de aire
1,20%
Contenido de agua
170
Resistencia de diseño
21 Mpa.
Relación Agua Cemento
0,43
Teniendo en cuenta que la colocación del concreto es manual se debe tener un asentamiento entre 2 In. y 4 In.. El contenido de aire, es el natural atrapado por el tamaño del agregado. Este es el volumen estimado por cada m³ para un asentamiento de 3 In. 210 kg/cm². O 3.000 PSI. Estimación de relación agua cemento para la resistencia del diseño.
Tomado de: Diseño de mezclas y adaptado
Para este proyecto se diseñó un concreto de resistencia a la compresión de 210 kg/cm². (3.000 PSI.), y un asentamiento de tres pulgadas (3 In) elaborado con cemento Cemex y materia pétreo de la mina Campoalegre, esta mina se abastece del Rio Neiva. El
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Laboratorio Qenconcreto Ingenieros S.A.S. Realiza la caracterización y el diseño de la mezcla para el proyecto Altos de Satías.
La característica principal de este material es que es un material tomado directamente de la fuente y utilizado para fabricar concreto sin ningún tratamiento en planta, lo cual los paramentos del material son cantos rodados.
Este diseño de mezcla se realiza con material mixto de río, el cual según el tamizado que realiza el laboratorio se determina un 64,5% de grava (piedra) y un 35,5% de arena.
Para este diseño de mezcla se determinó la siguiente dosificación según lo presentado en las memorias del diseño del concreto.
10.1.2. Proporciones Tabla 7: Proporciones (1). Proporción en Volumen Cemento
Arena
Grava
Agua
1
1,4
2,6
0,43
Proporción por Peso kg/m³ Cemento
Arena
Grava
Agua
395
554
1028
170
Proporción en Litros/Bulto 50 kg. Cemento
Arena
Grava
Agua
1
70
130
22
Tomado de: Diseño de mezclas, proyecto Altos de Satías
10.1.3.
Recolección de datos
Los materiales utilizados en este diseño de mezcla se extraen del rio Neiva de la mina Campoalegre, este material se extrae de las playas del río, es rico en material granular, esta granulometría varía entre 25,4 mm y 2,61 mm, este material es libre de materia orgánica y su contenido de arcilla es mínimo ya que por la escorrentía de las aguas son desplazados.
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El material es transportado en volquetas desde la mina hasta la obra, en la obra es almacenado al aire libre, no hay un debido control de almacenamiento ya que está expuesto a los cambios climáticos. El cemento llega a la obra por pedido desde Popayán, llega a la obra entre 100 y 150 sacos semanales. El almacenamiento se hace en bodega, esta bodega hace parte del campamento de obra.
El cemento se almacena sobre estibas de madera las cuales son cubiertas por un polietileno, sobre este se sobreponen uno sobre otro hasta una cantidad de 12 sacos con el fin de evitar la compactación de bodega, luego se cubren totalmente con polietileno. Este cemento se gasta de acuerdo a su tiempo de llegada, con el fin de minimizar el tiempo de almacenamiento y no perder la calidad del material.
La preparación del concreto se realiza de forma manual, se utiliza una mezcladora con capacidad para 1,5 bultos de cemento, la dosificación se hace por volumen el cual se determina por medio de baldes negros los cuales son utilizados en las obras. La proporción se mide de acuerdo a la cantidad de baldes de cemento que tiene un bulto de 50 kilogramos, Un bulto de 50 kg, contiene 4 baldes de cemento, para una proporción en volumen teniendo en cuenta que el material es mixto de rio tendríamos que proporcionar 16 baldes de material (4*4 = 16 baldes).
Tabla 8: Proporción en Volumen, Dosificado en Balde Raso Proporción en Volumen, Dosificado en Balde Raso Cemento
Arena
Grava
Agua
1Bto 50 kg. = 4
1,4*4 = 5,6
2,6*4 = 10,4
0,43*4 = 1,72
Tomado del diseño de mezclas y adaptado
Se obtiene una proporción en volumen de 1:1,40:2,60, estas proporciones en relación al agregado mixto seria 1:4, es decir que por cada parte de cemento (1) se debe proporcionar cuatro (4) de agregado mixto.
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Imagen 9: Preparación del concreto (1)
Fuente: Elaboración propia
Hay que tener en cuenta que la proporción del agua varía de acuerdo a la humedad del material ya que este se encuentra a la intemperie. FLESION
10.2. Proyectos El Porvenir (2)
Imagen 10: Localización Geográfica del Municipio de Suaza
Tomado de: Google (2015).http://www.suaza-huila.gov.co/
Proyecto en el Departamento del Huila: Diseño y construcción de 100 viviendas de interés prioritario, en el proyecto denominado “El Porvenir”, bajo la tipología de vivienda unifamiliar, así como el desarrollo de todas las obras relacionadas con el proyecto, El método constructivo será en sistema outinord. Este consiste en construir una estructura monolítica en pantallas de concreto de 8 cm de espesor las cuales están reforzadas con malla electrosoldada,
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estas se amarran a unos bastones que están anclados a las vigas de cimentación los cuales están previstos de acuerdo a los diseños estructurales establecidos, además lleva en las zonas de vanos de puertas y ventana unos refuerzos adicionales con el fin de brindar un reforzamiento en las áreas de cortantes y momentos donde más puede sufrir esfuerzos la estructura, estos refuerzos se instalan con el fin de dar resistencia a las fuerzas de tensión y resistir los esfuerzos de compresión y cortante a los que se pueda ver sometida la estructura. Las vías se construirán en pavimento rígido de acuerdo a los diseños presentados.
Imagen 11: Sistema Outinord.
Fuente: Elaboración Propia
La caracterización de los materiales se hizo teniendo en cuenta los ensayos de clasificación, masa unitaria, desgaste en la máquina de los ángeles y peso específico y absorción. 10.2.1. Análisis del diseño de mezclas proyecto 2. Tabla 9: Caracterización de los materiales (2) CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Característica Tamaño Máximo TM Tamaño Máximo Nominal TN Módulo de Finura MF Contenido de Materia Orgánica MO % de Absorción Peso Específico Aparente Seco Paso Unitario Seco Suelto gr/cm³ Paso Unitario Seco Compactado gr/cm³ % de Humedad Peso Específico gr/cm³ Tomado de: Diseño de mezclas y adaptado
Arena
Grava
3/8” #4 3,52 0,0 1,65 2,57 1,416 1,695
3/4'' 1/2'' 1,26 2,74 1,47 1,63 0,9
Cemento
Aditivo Sikafluid
3,1
-
39
Tabla 10: Análisis del diseño de mezcla (2) ANÁLISIS DEL DISEÑO Teniendo en cuenta la consistencia el asentamiento es de 2 In.
Asentamiento
2 In.
Contenido de aire
2,50%
El contenido de aire, es el natural atrapado por el tamaño del agregado.
Contenido de agua
200 lts
Este es el volumen estimado por cada m³ para un asentamiento de 3''.
Resistencia
21 Mpa.
La resistencia estimada a la compresión a los 28 días
Relación Agua Cemento
0,45
Estimación de relación agua cemento para la resistencia del diseño.
Relación Aditivo
-
-
Tomado de: Diseño de mezclas y adaptado
Para este proyecto se diseñó un concreto con resistencia a la compresión de 3000 psi, un asentamiento de dos pulgadas (2 In.), elaborado con cemento Cemex y material pétreo de la planta FERPER, esta planta trituradora comercializa material en el Huila, el triturado se extrae del río Páez y la arena del río Guachiros de Pitalito. El Laboratorio Suelos, concretos y Asfaltos LTDA “SUCOAS LTDA” realiza la caracterización y el diseño de la mezcla para el proyecto el porvenir ubicada en el municipio de Suaza en el departamento del Huila.
La característica principal de este material es que es un material de planta el cual ha sido sometido a un tratamiento de fragmentación de roca por eso los parámentos del material son cantos fragmentados.
Este diseño de mezcla se realiza con material de planta para el cual se utilizará una gravilla de ½ In. En un 55% y arena de planta en un 45%. Para este diseño de mezcla se determinó la siguiente dosificación:
40
10.2.2. Proporciones (2) Tabla 11: Proporciones (2) Proporción en Volumen Cemento 1
Cemento 444
Arena 2
Grava 2,4
Agua 0,45
Proporción por Peso kg/m³. Arena Grava Agua 758 926 200
Aditivo -
Aditivo -
Proporción en Litros/Bulto 50 kg. Cemento Arena Grava Agua Aditivo 1 64 86,4 16,2 Tomado de: Diseño de mezclas y adaptado
10.2.3. Recolección de datos (2) Los materiales a utilizar en este diseño de mezcla son provenientes de la planta Ferper, este material es libre de materia orgánica y su contenido de arcilla es mínimo ya que es un material certificado y tratado en una planta trituradora.
El material es transportado en volquetas desde la planta hasta la obra, en la obra es almacenado al aire libre, no hay un debido control de almacenamiento ya que está expuesto a los cambios climáticos el almacenamiento es al aire libre. El cemento tipo uno diamante llega a la obra por pedido desde Popayán, llega a la obra entre 200 y 300 sacos semanales. El almacenamiento se hace en bodega.
El cemento diamante se almacena sobre estibas de madera las cuales son cubiertas por un polietileno, sobre este se sobreponen uno sobre otro hasta una cantidad de 10 sacos con el fin de evitar la compactación de bodega, luego se cubren totalmente con polietileno. Este cemento se gasta de acuerdo a su tiempo de llegada, con el fin de minimizar el tiempo de almacenamiento y no perder la calidad del material.
La preparación del concreto se realizó de forma manual, se utilizó una mezcladora con capacidad para 1,5 bultos de cemento, la dosificación se hace por volumen el cual se determina por medio de baldes negros los cuales son utilizados en las obras. La proporción se mide de acuerdo a la cantidad de baldes de cemento que tiene un bulto de 50 kg. Un bulto
41
de 50 kg. Contiene 4 baldes de cemento, para una proporción en volumen tendríamos que proporcionar 9,6 balde de arena, 8 de grava 1,8 baldes de agua.
Tabla 12: Proporción en volumen dosificado en balde Raso. Proporción en Volumen, Dosificado en Balde Raso Cemento
Arena
Grava
Agua
1Bto 50 kg = 2,4*4 = 2*4 = 8 0,45*4 = 1,8 4 9,6 Tomado del diseño de mezclas y adaptado
Aditivo -
Como la mezcladora es de 1,5 bultos la dosificación para la bachada es la siguiente: Cemento = 1,5 Bulto de 50kg = 6 baldes Arena = 2 *6 = 12 baldes Grava = 2,5* 6 = 15 baldes Agua = 0,45 *6 = 2,7 baldes
Se obtiene una proporción en volumen de 1:2:2,4. Estas proporciones en relación a los agregado seria 1 de cemento, 2 partes de arena, y 2,4 partes de triturado.
Imagen 12: Preparación del concreto en obra (2)
Fuente: Elaboración propia
Para la preparación del concreto hay que tener en cuenta que la proporción del agua varía de acuerdo a la humedad del material ya que el material está expuesto al medio ambiente.
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10.3. Proyectos Urbanización Makatoa 2 (3) Imagen 13: Localización geográfica del municipio de Granada.
Tomado de: Google (2015). http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Colombia_-_Meta__Granada.svg
Proyecto en el Departamento del Meta: Diseño y construcción de 180 viviendas de interés prioritario, en el proyecto denominado “Makatoa II”, bajo la tipología de vivienda unifamiliar, así como el desarrollo de todas las obras relacionadas con el proyecto. El método constructivo será en mampostería estructural el cual su método de confinamiento consiste en instalar unos refuerzos en las celdas de los bloques las cuales se rellenan de concreto conformando un sistema monolítico, además se instala un refuerzo horizontal según el criterio del diseñador estructural, estos refuerzos se instalan con el fin de dar resistencia a las fuerzas de tensión y resistir los esfuerzos de compresión y cortante a los que se pueda ver sometida la mampostería.
Imagen 14: Sistema constructivo Mampostería Estructural
Fuente: Elaboración Propia
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La caracterización de los materiales se hizo teniendo en cuenta los ensayos de clasificación granulométrica, determinación de la masa unitaria, peso específico, densidad y absorción.
10.3.1. Análisis del diseño de mezclas proyecto 3. Tabla 13: Caracterización de los Materiales (3) CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Característica
Arena Grava Cemento
Tamaño Máximo TM
3/8''
3/4''
Tamaño Máximo Nominal TN
#4
1/2''
Módulo de Finura MF
3,1
-
Contenido de Materia Orgánica MO
0,0
-
% de Absorción
1,133
0,99
Peso Específico Aparente Seco
2,537 2,746
Paso Unitario Seco Suelto gr/cm³
1,26
Paso Unitario Seco Compactado gr/m³
1,535 1,536
% de Humedad
1,1
Peso Específico gr/cm³
Aditivo Sikafluid
1,435 0,06 3,14
-
Tomado del diseño de mezclas y adaptado
Tabla 14: Análisis del Diseño de la Mezcla (3) ANÁLISIS DEL DISEÑO Asentamiento
2 In.
Teniendo en cuenta que la colocación del concreto es manual se debe tener un asentamiento entre 2 In. Y 4 In.
Contenido de aire
2,0 %
El contenido de aire, es el natural atrapado por el tamaño del agregado.
Contenido de agua
210
Este es el volumen estimado por cada m³ para un asentamiento de 2 In.
Resistencia
21 Mpa.
Relación Agua Cemento
0,53
Relación Aditivo
-
La resistencia estimada a la compresión a los 28 días Estimación de relación agua cemento para la resistencia del diseño. -
Tomado de: Diseño de mezclas y adaptado
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Para este proyecto se diseñó un concreto con resistencia a la compresión de 210 kg/cm². A los 28 días, un asentamiento de 2 pulgadas (2 in.) Elaborado con cemento portland tipo 1 maraca Cemex sacos de 50 kg y material pétreo de la planta Alcaraván el cual se extrae del Río Ariari, esta planta trituradora comercializa material en el departamento del Meta. El Laboratorio INGLAB Ingenieros consultores S.A.S. Realizó la caracterización y el diseño de la mezcla para el proyecto Makatoa 2 ubicada en el municipio de Granada.
La característica principal de este material es que es un material de planta el cual ha sido sometido a un tratamiento de fragmentación de roca por eso los paramentos del material son cantos fragmentados.
Este diseño de mezcla se realiza con material de planta para el cual se utilizará una gravilla de ½ In. En un 55% y arena de planta en un 55%. Para este diseño de mezcla se determinó la siguiente dosificación:
10.3.2. Proporciones (3) Tabla 15: Proporciones Proporción en Volumen Cemento 1
Cemento 372,4
Arena 2,25
Grava 2,5
Agua 0,50
Proporción por Peso kg/m³. Arena Grava Agua 737,8 1075,3 197
Aditivo -
Aditivo -
Proporción en Litros/Bulto 50 kg. Cemento Arena Grava Agua Aditivo 1 81 90 18 Tomado de: Diseño de mezclas y adaptado
10.3.3. Recolección de datos (3)
Los materiales a utilizar en este diseño de mezcla son provenientes de la cantera el Alcaraván, este material es libre de materia orgánica y su contenido de arcilla es mínimo ya es un material certificado y tratado en una planta trituradora.
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El material es transportado en volquetas desde la planta hasta la obra, en la obra es almacenado al aire libre, no hay un debido control de almacenamiento ya que está expuesto a los cambios climáticos el almacenamiento es al aire libre. El cemento llega a la obra por pedido desde Boyacá, llega a la obra entre 250 y 300 sacos semanales. El almacenamiento se hace en bodega la cual hace parte del campamento de obra.
El cemento se almacena sobre estibas de madera las cuales son cubiertas por un polietileno, sobre este se sobreponen uno sobre otro hasta una cantidad de 12 sacos con el fin de evitar la compactación de bodega, luego se cubren totalmente con polietileno. Este cemento se gasta de acuerdo a su tiempo de llegada, con el fin de minimizar el tiempo de almacenamiento y no perder la calidad del material.
La preparación del concreto se realiza de forma manual, se utiliza una mezcladora con capacidad para 1,5 bultos de cemento, la dosificación se hace por volumen el cual se determina por medio de baldes negros los cuales son utilizados en las obras. La proporción se mide de acuerdo a la cantidad de baldes de cemento que tiene un bulto de 50 kilogramos, Un bulto de 50 kg, contiene 4 baldes de cemento, para una proporción en volumen tendríamos que proporcionar 8,8 baldes de arena, 6,72 baldes de material grava y 2,2 baldes de agua.
Tabla 16: Proporción en Volumen Dosificado en balde Raso Proporción en Volumen, Dosificado en Balde Raso Cemento
Arena
Grava
Agua
Aditivo
1Bto 50 kg = 4
2,25*4 = 9
2,5*4 = 10
0,50*4 = 2
-
Tomado del diseño de mezclas y adaptado
Como la mezcladora es de 1,5 bultos la dosificación para la bachada es la siguiente:
Cemento = 1,5 Bulto de 50 kg = 6 baldes Arena = 2,25 *6 = 13,5 baldes Grava = 2,5 * 6 = 15 baldes Agua = 0,50 *6 = 3 baldes
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Imagen 15: Preparación del Concreto
Fuente: Elaboración propia
Hay que tener en cuenta que la proporción del agua varía de acuerdo a la humedad del material ya que este se encuentra expuesto a los cambios climáticos.
10.4. Proyectos Urbanización las Guacamayas (4) Imagen 16: Localización geográfica del Municipio de Tame
Tomado de: Google (2015). http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Colombia_-_Meta__Granada.svg
Proyecto en el Departamento de Arauca: Diseño y construcción de 160 viviendas de interés prioritario, en el proyecto denominado “Urbanización las Guacamayas”, bajo la tipología de vivienda unifamiliar, así como el desarrollo de todas las obras relacionadas con el proyecto. El método constructivo será en mampostería tradicional aporticado, el cual consiste en confinar los muros en el sentido vertical a una altura la cual se determina por el espesor del muro siendo esta distancia 25 veces el espesor del muro (viga), los
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confinamientos horizontales se deben hacer en todos los vanos de puertas y ventana o cada 35 veces el espesor del muro (columnetas).
Estos confinamientos deben ser en concreto reforzado y deben formar un diafragma con la cimentación, columnetas y vidas de amarre. Los refuerzos en acero son los estipulados en la NSR-10 Titulo E, estructuras para casas de uno y 2 pisos.
Imagen 17: Sistema constructivo Mampostería Tradicional
Fuente: Elaboración Propia
La caracterización de los materiales se hizo teniendo en cuenta los ensayos de clasificación granulométrica, determinación de la masa unitaria, peso específico, densidad, absorción y desgaste en la máquina de los ángeles.
10.4.1. Análisis del diseño de mezclas proyecto 4. Tabla 17: Caracterización de los Materiales (4) CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Característica Tamaño Máximo TM Tamaño Máximo Nominal TN Módulo de Finura MF Contenido de Materia Orgánica MO % de Absorción Peso Específico Aparente Seco Paso Unitario Seco Suelto g/cm³ Paso Unitario Seco Compactado gr/cm³ % de Humedad Peso Específico gr/cm³ Tomado del diseño de mezclas y adaptado
Arena Grava Cemento 1/2'' # 30 2,33 0,0 0,26 2,64 1,66 1,76 -
Aditivo Sikafluid
3/4'' 1/2'' 1,08 2,63 1,38 1,56 3,0
-
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Tabla 18: Análisis del diseño de la Mezcla ANÁLISIS DEL DISEÑO Asentamiento
3 In.
Teniendo en cuenta que la colocación del concreto es manual se debe tener un asentamiento entre 2 In. y 4 In.
Contenido de aire
2,0 %
El contenido de aire, es el natural atrapado por el tamaño del agregado.
Contenido de agua
210
Este es el volumen estimado por cada m³ para un asentamiento de 3''.
Resistencia
21 Mpa.
Relación Agua Cemento
0,56
Relación Aditivo
-
La resistencia estimada a la compresión Estimación de relación agua cemento para la resistencia del diseño. -
Tomado de: Diseño de mezclas y adaptado
Para este proyecto se diseñó un concreto con resistencia a la compresión de 3000 PSI a los 28 días, un asentamiento de tres pulgadas (3 in) elaborado con cemento tipo 1 y material pétreo triturado de la planta Miko y la arena se extrae del rio Tocaima.
La planta trituradora comercializa material en Arauca y se encuentra ubicada en Bucaramanga. El Laboratorio INCONS INGENIERÍA LTDA realiza la caracterización y el diseño de la mezcla para el proyecto urbanización las Playitas del municipio de Tame.
La característica principal de este material como lo es la grava es que es un material de planta el cual ha sido sometido a un tratamiento de fragmentación de roca por eso los paramentos del material son cantos fragmentados.
Este diseño de mezcla se realiza con material de planta para el cual se utilizará una gravilla de 1/2” en un 45% y arena del río Tocaima en un 55%.
Para este diseño de mezcla se determinó la siguiente dosificación:
49
10.4.2. Proporciones. Tabla 19: Proporciones (4) Proporción en Volumen Cemento 1
Cemento 375
Arena 2,25
Grava 2,25
Agua 0,56
Proporción por Peso Kg/m³ Arena Grava Agua 964 789 210
Aditivo -
Aditivo -
Proporción en Litros/Bulto 50 Kg Cemento Arena Grava Agua Aditivo 1 81 81 28 Tomado de: Diseño de mezclas y adaptado
10.4.3. Recolección de datos
Los materiales utilizados en este diseño como la gravilla de mezcla son provenientes de la trituradora Miko y la arena proviene del río Tocaima. Este material es libre de materia orgánica y su contenido de arcilla es mínimo ya que es un material certificado y tratado en una planta trituradora.
El material es transportado en volquetas de doble troque desde la planta hasta la obra, en la obra es almacenado al aire libre, no hay un debido control de almacenamiento ya que está expuesto a los cambios climáticos, el almacenamiento es al aire libre. El cemento llega a la obra por pedido desde Boyacá, llega a la obra entre 250 y 300 sacos por cada pedido. El almacenamiento se hace en bodega la cual hace parte del campamento de obra.
El cemento se almacena sobre estibas de madera las cuales son cubiertas por un polietileno, sobre este se sobreponen uno sobre otro hasta una cantidad de 12 sacos con el fin de evitar la compactación de bodega, luego se cubren totalmente con polietileno. Este cemento se gasta de acuerdo a su tiempo de llegada o la duración de almacenamiento, con el fin de minimizar el tiempo de almacenamiento y no perder la calidad del material.
La preparación del concreto se realiza de forma manual, se utiliza una mezcladora con capacidad para 1 bultos de cemento de 50 kg, la dosificación se hace por volumen el cual
50
se determina por medio de baldes negros los cuales son utilizados en las obras. La proporción se mide de acuerdo a la cantidad de baldes de cemento que tiene un bulto de 50 kilogramos.
Un bulto de 50 kg, contiene 4 baldes de cemento, para una proporción en volumen tendríamos que proporcionar 9 baldes de arena, 9 baldes de material grava y 2,24 baldes de agua.
Tabla 20: Proporción en Volumen Dosificado en Balde Raso Proporción en Volumen, Dosificado en Balde Raso Cemento
Arena
Grava
1Bto 50 kg. = 2,25*4 = 9 2,25*4 = 9 4 Tomado del diseño de mezclas y adaptado
Agua
Aditivo
0,56*4 = 2,24
-
Imagen 18: Preparación del Concreto (4)
Fuente: Elaboración propia
Hay que tener en cuenta que la proporción del agua varía de acuerdo a la humedad del material ya que estos se encuentran en zonas abiertas.
51
10.5. Proyectos las Playitas (5) Imagen 19: Localización geográfica del municipio de Arauca
Tomado de: Google (2015). http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Colombia_-_Arauca__Arauca.svg
Proyecto en el Departamento Arauca: Diseño y construcción de 640 soluciones de vivienda de interés prioritario, en el proyecto denominado “Las Playitas”, bajo la tipología de vivienda multifamiliar, así como el desarrollo de todas las obras relacionadas con el proyecto.
El método constructivo será en sistema outinord para la estructura y mampostería estructural para antepechos y divisiones de espacios o áreas sociales. Este consiste en construir una estructura monolítica en pantallas de concreto de 8 cm de espesor las cuales están reforzadas con malla electrosoldada, estas se amarran a unos bastones que están anclados a las vigas de cimentación los cuales están previstos de acuerdo a los diseños estructurales establecidos, además lleva en las zonas de vanos de puertas y ventana unos refuerzos adicionales con el fin de brindar un reforzamiento en las áreas de cortantes y momentos donde más puede sufrir esfuerzos la estructura.
Estos refuerzos se instalan con el fin de dar resistencia a las fuerzas de tención y resistir los esfuerzos de compresión y cortante a los que se pueda ver sometida la estructura. Los antepechos y muros divisorios son confinados por medio de dovelas y grafiles. Las vías se construirán en pavimento flexible y los bordillos en concreto prefabricado.
52
Imagen 20: Sistema Constructivo Mixto, Outinord y Mampostería.
Fuente: Elaboración Propia
La caracterización de los materiales se hizo teniendo en cuenta los ensayos de clasificación, masa unitaria, desgaste en la máquina de los ángeles y peso específico y absorción. 10.5.1. Análisis del diseño de mezclas proyecto 4. Tabla 21: Caracterización de los Materiales CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Característica Tamaño Máximo TM Tamaño Máximo Nominal TN Módulo de Finura MF Contenido de Materia Orgánica MO % de Absorción Peso Específico Aparente Seco Paso Unitario Seco Suelto gr/cm³. Paso Unitario Seco Compactado gr/m³. % de Humedad Peso Específico gr/cm³. Tomado del diseño de mezclas y adaptado
Arena Grava Cemento 1/2'' #4 2,02 0,0 1,42 2,60 1,49 1,62 -
Aditivo Sikafluid
3/4'' 1/2'' 1,09 2,56 1,40 1,58 3,0
-
53
Tabla 22: Análisis del diseño de la Mezcla (5)
Asentamiento
ANÁLISIS DEL DISEÑO Teniendo en cuenta la consistencia ya que es 3 In fluida se debe tener un asentamiento entre 3'' y 8''. Para concreto bombeado.
Contenido de aire
1,0%
Contenido de agua
200 lts
Este es el volumen estimado por cada m³ para un asentamiento de 3 In.
Resistencia
21 Mpa.
La resistencia estimada es de 21 Mpa a los 28 días.
Relación Agua Cemento Relación Aditivo
0,44 -
El contenido de aire, es el natural atrapado por el tamaño del agregado.
Estimación de relación agua cemento para la resistencia del diseño. -
Tomado de: Diseño de mezclas y adaptado
Para este proyecto se diseñó un concreto con resistencia a la compresión de 28 Mpa, un asentamiento de tres pulgadas (3 in) elaborado con cemento Cemex y material pétreo de planta traído de Saravena y arena del río Arauca. El Laboratorio Diseño y Construcción del Llano S.A.S. Realiza la caracterización y el diseño de la mezcla para el proyecto las Playitas ubicado en el municipio de Arauca.
La característica principal de este material es que es un material de planta el cual ha sido sometido a un tratamiento de fragmentación de roca por eso los paramentos del material son cantos fragmentados.
Este diseño de mezcla se realiza con material de planta para el cual se utilizará una gravilla de ½” en un 60% y arena de río en un 40%.
Para este diseño de mezcla se determinó la siguiente dosificación:
54
10.5.2. Proporciones Tabla 23 Proporciones
Cemento 1
Proporción en Volumen Arena Grava Agua 1,76 2,63 0,44
Aditivo -
Cemento 455
Proporción por Peso Kg/m³ Arena Grava Agua 660 991 200
Aditivo -
Proporción en Litros/Bulto 42,5 Kg Cemento Arena Grava Agua Aditivo 1 53,85 80,48 18,62 Tomado de: Diseño de mezclas y adaptado
10.5.3. Recolección de datos Los materiales a utilizar en este diseño de mezcla son provenientes de la planta de Saravena, este material es libre de materia orgánica y su contenido de arcilla es mínimo ya es un material certificado y tratado en una planta trituradora.
El material es transportado en volquetas desde la planta hasta la obra, en la obra es almacenado al aire libre, no hay un debido control de almacenamiento ya que está expuesto a los cambios climáticos el almacenamiento es al aire libre. El cemento llega a la obra por pedido desde Sogamoso Boyacá, llega a la obra entre 250 y 300 sacos semanales. El almacenamiento se hace en bodega.
El cemento se almacena sobre estibas de madera las cuales son cubiertas por un polietileno, sobre este se sobreponen uno sobre otro hasta una cantidad de 12 sacos con el fin de evitar la compactación de bodega, luego se cubren totalmente con polietileno. Este cemento se gasta de acuerdo a su tiempo de llegada, con el fin de minimizar el tiempo de almacenamiento y no perder la calidad del material.
La preparación del concreto se realiza de forma manual, se utiliza una mezcladora con capacidad para 3 bultos de cemento, la dosificación se hace por volumen, la cual se hace por medio de baldes negros o rozos. Como el bulto de cemento es de 42,5 kg, tenemos que cada bulto de cemento tiene 3,35 baldes de cemento por lo tanto la dosificación por bulto quedaría de la siguiente mera:
55
Tabla 24: Proporción en Volumen, Dosificado en Balde Raso. Proporción en Volumen, Dosificado en Balde Raso Cemento
Arena
Grava
Agua
Aditivo
1 Bto 42,5 kg. = 3,4
1,76*3,4 = 6
2,63*3,4 = 9
0,44*3,4 = 1,5
-
Tomado del diseño de mezclas y adaptado
Como la mezcladora es de 3 bultos, se debe proporcionar por cada bachada una proporción en volumen de:
Cemento = 3 Bulto de 40,5 kg = 10,2 baldes Arena = 1,76 *10,2 = 18 baldes Grava = 2,63 * 10,2 = 27 baldes Agua = 0,44 *10,2 = 4,5 baldes
Se obtiene una proporción en peso de 455 kg. De cemento, 660 kg. De arena, 991 kg. De gravilla y 200 kg. De agua.
Imagen 21: Preparación del Concreto (5)
Fuente: Elaboración propia
Hay que tener en cuenta que la proporción del agua varía de acuerdo a la humedad del material ya que está expuesto al medio ambiente.
56
11. RESULTADOS Tabla 25: Resumen del Análisis de los Agregados. Resumen del Análisis de Agregados Mezcla
Agregado Arena Grava Cemento Agua Aditivo
Fuente
Ríos Suaza Rio Páez 1 Diamante Algeciras Acueducto Río Arena Guachiros Grava Rio Páez 2 Cemento Cemex Suaza Agua Acueducto Aditivo Arena Río Ariari Grava Río Ariari 3 Cemento Cemex Granada Agua Acueducto Aditivo Río Arena Tocaima Grava Planta Miko 4 Cemento Argos Tame Agua Acueducto Aditivo Arena Río Arauca Planta Grava Saravena 5 Cemento Cemex Arauca Agua Acueducto Aditivo Fuente: Elaboración propia.
3/8" 3/8" -
3/8" 3/4" -
2,61 -
Textura del material Rodados Rodados -
3/8"
#4
2,61
Triturado
758
3/4" 3/8" 3/4" -
1/2" #4 1/2" -
3,1 -
Triturado Triturado Triturado -
926 444 200 737,8 1075,3 372,4 197
1/2"
# 30
2,33
Rodados
964
3/4" 1/2"
1/2" #4
2,02
Triturado Rodados
789 375 210 660
3/4"
1/2"
-
Triturado
991
-
-
-
-
455 200 -
Tamaño Tamaño Modulo (TM) (TN) (MF)
Cantidad de material en kg/m³. 554 1028 395 170 -
57
Tabla 26: Resultados de Ensayos Resultados de Ensayos Mezcla
Relación A/C
1 0,43 Algeciras 2 0,45 Suaza 3 0,53 Granada 4 0,56 Tame 5 0,44 Arauca Fuente: Elaboración propia.
Slump
F'c Diseño (28 días) kg/cm².
F'c Obtenida (28 días) PSI
MR Obtenida (28 días) kg/cm²
3"
210
2848
38,6
2"
210
3432
34,8
2"
210
3795
41,8
3"
210
2421,32
33,21
3"
210
3253
34,65
58
12. ANÁLISIS DE RESULTADOS
12.1. Caracterización de los Materiales
En el cuadro de resumen se observa respecto al tamaño máximo para la grava una constante que para el caso es ¾ ” para todos los proyectos y 3/8” para el proyecto número 1, respecto a esta variable se indica un tamaño máximo constante(3/4”)para todos los proyectos y una variabilidad baja ya que sólo un proyecto muestra diversidad respecto al tamaño máximo, de acuerdo Sánchez (2002) el tamaño de la grava debe encontrarse entre 3/8” y 1 Pulgada, lo que significa que no existen datos importantes en estos proyectos que de acuerdo a la teoría puedan sugerir una influencia del tamaño de la grava en la resistencia a la compresión salvo para el proyecto 1, en el cual la resistencia a la compresión fue de 2.848 PSI. A los 28 días, se sugiere esta resistencia como baja, ya que en el diseño de mezclas se determinó una resistencia de 3.000 PSI. No se obtiene así en este proyecto la resistencia a la compresión esperada encontrándose un 5% por debajo de lo planteado en el diseño. Un fenómeno similar se observó respecto al tamaño máximo de la arena el cual es constante para tres de los proyectos con un tamaño de 3/8”, sin embargo para los proyectos 4 y 5 el tamaño máximo de la arena fue de ½”, al respecto Kosmatka y Panarese ( como se citó en Chan, Solís y Moreno, 2003) afirman que la granulometría y el tamaño máximo del agregado afectan las porciones relativas de los agregados, así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad, la economía y la durabilidad del concreto. Cuando los agregados son muy gruesos pueden producir mezclas muy rígidas mientras que aquellos agregados que no poseen una gran deficiencia o exceso de algún tamaño y tienen una curva granulométrica suave, producirán resultados más satisfactorios en las propiedades del concreto fresco.
Respecto al módulo de finura (MF) se evidencian hallazgos interesantes si se tienen en cuenta las consideraciones de Uribe (1991) quien determinó que el módulo de finura aceptable debe estar entre 2.2 y 3.1, de acuerdo a los resultados el proyecto número 5 se encontraría por debajo de lo esperado con un módulo de finura de 2.02, el proyecto numero 2 estaría sobre estos valores con un MF de 3.52, el proyecto número 3 estaría en el límite máximo esperado que es de 3.1 MF y sólo los proyectos número 1 y 4 estarían en los valores esperados de acuerdo a la teoría citada en el marco teórico. Respecto a esta variable es interesante anotar que el módulo de finura no es el único determinante de la resistencia final, las condiciones desfavorables de finura que refiere el autor aplican claramente para los siguientes casos así: el caso de las obra número dos (2) aplica a las MF mayores a 3.1 (Arena Gruesa) las cuales tienden a ser mezclas poco trabajables con poca cohesión entre sus componentes que requieren mayor cantidad de cemento y efectivamente para esta mezcla se utilizaron 444 kg de cemento Portland siendo esta la obra que ocupó el segundo lugar en demanda de cemento para su mezcla con un buen resultado para la resistencia a la compresión.
59
Cuando el módulo de finura es menor a 2.2 puede ocurrir que los concretos sean pastosos y se requiera mayor consumo de cemento y agua para una resistencia determinada y mayor probabilidad de agrietamiento, este principio se comprueba claramente en el proyecto de obra número cinco (5) con un módulo de finura de 2.02 que requirió la mayor cantidad de cemento (455 kg.), con buenos resultados en la resistencia a la compresión. Las obras que cumplen los estándares para los módulos de finura muestran resistencias menores a las esperadas lo que puede indicar que el MF no es un factor que determina por si solo la resistencia así como lo indica el autor cuando explica que algunas arenas pueden tener módulos de finura aceptables pero carecen de alguna clase granulométrica.
Otro hallazgo interesante respecto al módulo de finura se puede evidenciar desde lo que propone Gutiérrez (2003) quien divide los tipos de arena así: Las arenas finas que van de 0.5 a 1.5 mm las arenas medias que van de 1.5 a 2.5 mm y las arenas gruesas que van de 2.5 a 3.5 mm. Constatando con lo investigado por Uribe el módulo de finura deseable correspondería al de las arenas gruesas que van de 2.5 a 3.5 mm. Lo anterior fue posible identificarlo en la presente investigación ya que a mayor grado de finura menor resistencia a la compresión, exceptuando al proyecto número cinco (5) que se ubicó en la clasificación de arenas medias pero que requirió una gran cantidad de cemento.
Se analizaron dos tipos de material: Canto rodado y triturado, al respecto los proyectos que utilizaron canto rodado ya sea en su totalidad o en un 50% presentaron la resistencia a la compresión más baja en relación a la esperada. Los proyectos dos y tres (2 y 3) utilizaron material triturado y presentaron una resistencia a la compresión superior a la esperada. El proyecto número uno (1) utilizó canto rodado para los dos agregados presentando una resistencia a la compresión por debajo de lo esperado; en el proyecto número cuatro (4) se utilizó canto rodado para el caso de la arena presentando la resistencia a la compresión más baja de todos los proyectos (2421,32). El proyecto número cinco utilizo canto rodado y triturado sin resultados negativos para la resistencia a la compresión. De acuerdo a lo expresado por Chan, Solís y Moreno (2.003) la textura superficial de los agregados es principalmente responsable de la adherencia, la roca triturada produce una adherencia superior comparada con la grava de canto rodado, citan estos autores una investigación de Ozturan y Cecen donde se encontró que los trabajos realizados con agregados triturados resistieron más que los de canto rodado, se hizo referencia específicamente a la resistencia a la compresión.
La causa principal de la baja resistencia para los agregados de canto rodado pudo ser atribuida a la superficie lisa de estos agregados. Lo anteriormente mencionado se puede constatar claramente en la presente investigación ya que los dos proyectos donde se usaron cantos rodados evidenciaron la menor resistencia a la compresión en el grupo de proyectos, estando está en un nivel inferior al esperado.
60
12.2. Descripción de la Dosificación
Las dosificaciones de los concretos se hizo con el fin de determinar las proporciones de agregados ya sea en peso o en volumen como se menciona en el ACI 211.1. Esta dosificación se realizó con el fin de obtener mezclas que garanticen un concreto manejable, resistente y durable. La relación agua cemento (A/C) es la proporción que más interviene en la resistencia del concreto así como la relación cemento agregados pétreos, como lo menciona Sánchez (2.001) el cemento varía entre el 7% y el 15% en la dosificación del concreto.
El mejor método para determinar la dosificación de los agregados del concreto es la determinación del agregado por peso ya que si se determina esta dosificación por volumen existe la incertidumbre de no conocer cuánto volumen ocupa en realidad la arena la cual en su estado húmedo está sujeta a sufrir grandes cambios de volumen. Estos cambios de volumen en la arena hacen que la determinación por volumen en el momento de la dosificación no sea la más aconsejable.
Para la dosificación de los concretos en análisis, se determinó la dosificación por volumen para todos los proyectos.
Se puede evidenciar en los resultados que los agregados en el proyecto 4 presenta una mayor cantidad de agregado fino cuando según el método ACI 211.1. Determina un mayor porcentaje de agregado grueso en el diseño del concreto. Además este proyecto presentó el diseño con menos cantidad de cemento 375 kg. También se pudo evidenciar que teniendo un diseño con mayor proporción de arena, es evidente que el método de dosificación no favoreció los resultados esperados. Los proyectos número uno (1- A/C : 0.43) y cuatro (4- A/C: 0.56 ) se alejan del parámetro establecido por el ACI 211 para la relación agua- cemento que es de 0.45 a 0.50, al respecto el proyecto número cuatro (4) presento la menor resistencia a la compresión y a la flexión dentro del grupo de proyectos, se logra evidenciar que en este proyecto se agregó una proporción superior de agua en relación a la de cemento; en el caso del proyecto número uno (1) se observó una resistencia a la compresión más baja de lo esperado, en este proyecto la cantidad de agua adicionada fue la menor dentro del grupo de proyectos. Los proyectos cinco (5) y dos (2) presentan las cantidades de cemento más altas y las puntuaciones más altas en la resistencia a la compresión, de los cinco proyectos analizados solo el proyecto número dos (2) se encuentra en el rango que establece el ACI 211 que es de 0.45 a 0.50 con un rango en el límite que es de 0.45, este proyecto presentó una resistencia a la compresión esperada, lo anterior es coherente con la teoría ya que como lo expresa Gutiérrez (2003).
61
12.3. Resistencia a la Compresión y a la Flexión
Respecto a la resistencia a la compresión tres (3) de los cinco (5) proyectos cumplieron con la resistencia que se propuso en el diseño de mezclas, dos de los diseños presentan resistencia a la compresión por debajo de lo esperado, cabe para el presente caso centrarse en las características que evidencian estos proyectos así: El proyecto número uno (1) evidenció una resistencia menor a la esperada con una resistencia a la compresión de 2.848 PSI. Y el proyecto número cuatro (4) con un resistencia a la compresión de 2.421,32 PSI. Al respecto Aguilar et. Al (2009) afirma que: “La resistencia a la compresión se relaciona inversamente con la relación agua-cemento. Para un concreto plenamente compactado fabricado con agregados limpios y sanos, la resistencia y otras propiedades deseables del concreto, bajo condiciones de trabajo dadas, están gobernadas por la cantidad de agua de mezclado que se utiliza por unidad de cemento”. Se revisa la relación agua cemento y se logra constatar esta característica en los proyectos cuyas resistencias a la compresión se encuentran bajas.
La resistencia a la flexión en el proyecto número tres (3) fue la mayor al igual que la resistencia a la compresión, seguida por el proyecto número 2, hay que destacar que estos dos diseños se realizaron con menor asentamiento 2”. Presentando una resistencia a la compresión mayor a la resistencia proyectada y una resistencia a la flexión que aumenta con relación a la resistencia a la compresión. Podemos determinar que la resistencia a la flexión es directamente proporcional a la resistencia a la compresión,
Teniendo en cuenta que los diseños de las mezclas tienen una resistencia de diseño a los 28 días de 3.000 PSI. Se pudo determinar que los materiales utilizados presentan características diferentes ya que las proporciones tanto del cemento como de los agregados pétreos es muy variable en todos los diseños.
Las variables que intervienen en la resistencia del concreto según los resultados de ensayos son las siguientes:
Las variables que intervienen en la resistencia del concreto se pueden evidenciar que: La relación agua-cemento nos determina una mayor resistencia tanto la compresión como a la flexión, Otra variable que interviene en la resistencia es la granulometría de los materiales ya que a mayor finura menor resistencia a la compresión.
El concreto con un tamaño nominal en el agregado fino menor fue el que monos resistencia presento, esto comprueba que la arena demasiado fina no es recomendable en la utilización de los concretos.
62
Otra variable que intervino en la resistencia fue el módulo de finura del agregado fino, el cual se encuentra para este mismo diseño del proyecto 4 en un 2,33, en el proyecto 5, se evidencia que el módulo de finura es de 2,02 y se logró cumplir con la resistencia de diseño pero al analizar la cantidad de cemento nos damos cuenta que tenemos 455 kg/m³. A diferencia del proyecto 4 con 375 kg/m³. Teniendo en cuenta los proyectos del 1 al 5 se puede determinar que los diseños con menor tamaño en el módulo de finura, la proporción de cemento es mayor.
Tabla 27: Resistencia con Relación a la Cantidad de Cemento y MF.
Proyecto
Módulo (MF)
Cemento kg/m³.
F'c. Obtenida (28 días) PSI.
MR. Obtenida (28 días) kg/cm².
5
2,02
455
3253
34,65
4
2,33
375
2421,32
33,21
1
2,61
395
2848
38,6
2
2,61
444
3432
34,8
3
3,1
372,4
3795
34,65
Fuente: Elaboración propia
Grafica 1: Resistencia con Relación Cantidad de Agua vs Módulo de Rotura
Fuente: Elaboración propia
63
Teniendo en cuenta la textura del material, esta variable influye en la resistencia pero no es representativa. Se evidenció que los diseños con agregados de cantos rodados presentaron una baja resistencia a la flexión y a la compresión, pero en el caso del proyecto 2 tenemos un canto rodado en la arena y una buena resistencia del concreto a los 28 días.
Tabla 28: Resistencia a la Compresión con Relación a la Cantidad de Agua
F'c Obtenida (28 días) PSI.
MR. Obtenida (28 días) kg/cm².
Proyecto
Agua
Cemento kg/m³.
5
200
455
3253
34,65
4
210
375
2421,32
33,21
1
170
395
2848
38,6
2
200
444
3432
34,8
3
197
372,4
3795
34,65
Fuente: Elaboración propia
Grafica 2: Grafica Relación de Agua con la Resistencia a la Compresión
Fuente: Elaboración propia
64
Tabla 29: Resistencia a la Flexión con Relación a la Cantidad de Agua
Proyecto
Agua
Cemento kg/m³
5 4 1 2 3
200
455
3253
MR Obtenida (28 días) kg/cm² 34,65
210
375
2421,32
33,21
170
395
2848
38,6
200
444
3432
34,8
3795
34,65
197 372,4 Fuente: Elaboración propia
F'c Obtenida (28 días) PSI
Grafica 3: Grafica Relación de Agua con la Resistencia a la Flexión
Fuente: Elaboración propia
65
Tabla 30: Matriz de Resultados Matriz de Resultados Tamaño del Módulo de Finura Agregado 1 ( Grava) (Arena) Los proyectos que presentaron mayor grado No se logra evidenciar de finura evidenciaron una relación directa mayor resistencia a la del tamaño de la grava compresión en con la resistencia a la comparación a los Resistencia a compresión, todos los proyectos que presentaron proyectos cumplen un menor grado de finura. la En los casos donde el Compresión con lo establecido para el tamaño de la módulo de finura fue (F'c) grava incluso aquellos menor o mayor a lo que presentan baja recomendado mayor resistencia a la cantidad de cemento se compresión. requirió para lograr la resistencia a la compresión deseada.
No se logra identificar el impacto del tamaño de la grava sobre la resistencia la flexión Resistencia a del concreto ya que todos los proyectos la Flexión cumplieron con los parámetros establecidos para el tamaño de la grava.
Fuente: Elaboración propia
Los dos (2) proyectos que presentaron mayor grado de finura evidenciaron menor resistencia a la flexión, la resistencia a la compresión y a la flexión presentan una correlación lo que indica que existe coherencia en este resultado.
Textura del Material
Se demostró que el uso de material de canto rodado influyo sobre la resistencia a la comprensión de los proyectos donde se utilizó. Los proyectos donde se usó material triturado presentaron una resistencia a la compresión por encima de lo esperado.
A partir de los resultados no es posible establecer una relación directa entre el textura del material y la resistencia a la flexión, ya que la textura de canto rodado que mostro resultados bajos para la F'c no mostro resultados bajos para el módulo de rotura, dos de los proyectos que usaron textura de canto rodado para la arena presentaron baja resistencia a la flexión sin embargo esto se atribuye a la relación entre los dos tipos de resistencia y no a la textura del material.
66
Tabla 31: Matriz de Análisis de Resultados. Matriz de Análisis de Resultado. Relación A /C Se logró evidenciar que los proyectos con mayor cantidad de cemento presentaron la mejor resistencia a la compresión, Excepto cuando la relación agua – cemento está por debajo de la mínima requerida y establecida por el ACI 211 ( 0.45 a 0.50) los Resistencia a proyectos que más se alejan de la Compresión este rango ya sea en niveles superiores e inferiores presentaron los niveles más bajos de resistencia a la compresión, en general se puede evidenciar que la dificultad se ubicó en el manejo del agua y su relación con el cemento. Se logró evidenciar que los proyectos con mayor cantidad de Resistencia a agua presentaron la menor resistencia a la flexión, aun cuando la Flexión estos proyectos presentaron las cantidades de cemento más altas. Fuente: Elaboración propia
Asentamiento
Los proyectos dos y tres (2 y 3) según el diseño de mezclas tienen un asentamiento de dos pulgadas (2"), en los ensayos se pudo evidenciar que fueron los proyectos que mayor resistencia a la compresión obtuvieron. Los proyectos restantes (1, 4 y 5) según el diseño de mezclas tienen un asentamiento de tres pulgadas (3"), sin embargo dos de estos proyectos presentaron baja resistencia a la compresión, considerándose así que para este caso no existe una relación directa entre resistencia a la compresión baja y asentamiento.
No se obtienen datos que respalden que el asentamiento presente alguna influencia sobre la resistencia a la flexión
67
13. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
13.1. Conclusiones
Con respeto a las condiciones de almacenamiento de los materiales se concluye que estos deben estar protegidos de los cambios climáticos en lo posible almacenarse en zonas cubiertas, así como aislarse totalmente de las superficies húmedas, evitando la contaminación en el caso de los agregados pétreos y el endurecimiento en el caso del cemento.
Respecto a las características de los materiales una variable que presentó una incidencia importante sobre la resistencia final del concreto en obra fue la textura del material, se logró establecer que los dos proyectos donde se usaron material tipo canto rodado mostraron una resistencia a la compresión por debajo de lo esperado. Respecto al tamaño de los agregados no se observó en la presente investigación un hallazgo que impacte, salvo que para el caso del tamaño de la arena y de la grava, la teoría aplicó en los proyectos donde se evidenció variabilidad. Respecto al módulo de finura no fue fácil establecer una relación directa ya que como lo indica la teoría el módulo de finura por sí sólo no determina la resistencia final, sin embargo se puede observar que cuando los módulos de finura se ubicaron por debajo y sobre los valores esperados requirieron mayor cantidad de cemento.
Se pudo concluir que es recomendable tener en cuenta los procesos de dosificación por peso a diferencia del volumen, ya que los materiales en su estado húmedo como es el caso de la arena al estar húmeda o saturada, su peso aumenta hasta en un 30% en algunos casos. Así como lo menciona el ACI 211.1, si la dosificación se hace por peso se obtiene mejores resultados en la resistencia y una dosificación más precisa.
La realización de las muestras o especímenes para los ensayos de laboratorio son el mejor método para determinar la calidad del concreto preparado en obra, por eso se deben seguir minuciosamente los métodos recomendados en las normas como son las NSR. NTC y la ASTM, ya que de unas buenas muestras se puede determinar una buena calidad de un concreto.
En los diseños de las mezclas, aunque para todos se especificó una misma resistencia a la compresión de diseño estos resultados fueron muy variables, por lo cual se pudo concluir que la procedencia de los materiales no era la más recomendada para la elaboración de concretos. Así como se pudo concluir que la resistencia a la flexión del concreto está altamente relacionada con las resistencia a la compresión, lo cual pudimos evidenciar que a mayor resistencia a la compresión mayor resistencia a la flexión.
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Se pudo concluir con esta investigación, que no siempre a mayor cantidad de cemento mayor resistencia, ya que hay características de los agregados pétreos que hacen que las partículas de cemento las compacte mejor, también se pudo concluir que la relación aguacemento nos determina el asentamiento del concreto o la manejabilidad de la mezcla. Cabe también mencionar que la resistencia a la flexión y compresión está relacionada con el tamaño del agregado y la relación del cemento con el agregado.
Otra variable importante fue la dosificación, que para el caso de los proyectos se realizó de acuerdo al volumen, para lo cual se puedo encontrar hallazgos interesantes así: No presentó la resistencia a la compresión más alta el proyecto que mayor cantidad de cemento requirió, interesante es observar que el proyecto que mayor resistencia a la compresión presentó fue el que menor cantidad de cemento requirió en el diseño de mezclas, esto contrasta las teorías planteadas donde se indica que lo importante al hacer referencia a la resistencia es la dosificación. En relación al agua el único hallazgo interesante es que para los dos casos donde la resistencia a la compresión fue baja se utilizó un nivel de agua 30 ml por debajo de la constante para todos los proyectos y 10 ml por encima de la constante, la hipótesis en relación a la cantidad de agua podría ser que el proyecto que uso menos agua, la falta de agua podría presentar una incidencia sobre la resistencia.
13.2. Recomendaciones
Para la realización de investigaciones futuras sobre el tema se recomienda hacer una preparación de concretos en obra, donde se realicen los métodos de dosificación por volumen y por peso con el fin de establecer una mayo conclusión en la influencia de estos métodos de dosificación en la residencia del material.
Es recomendable complementar la investigación, analizando los métodos de colocación del concreto en los encofrados y haciendo un proceso de fraguado con las mismas condiciones del concreto instalado en la obra.
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Anexo 1: Diseño de Mezclas Proyecto Altos de Satías
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76
77
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Anexo 2: Diseño de mezcla Proyecto el Porvenir
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Anexo 3: Diseño de mezclas Proyecto Makatoa 2
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Anexo 4: Diseño de Mezclas Proyecto las Guacamayas
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Anexo 5: Diseño de Mezclas Proyecto las Playitas
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133
134
135
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138
139 Anexo 6: Resultado de Ensayos CONTROL DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS Proyecto: Altos de Satías Localización: Municipio de Algeciras Tipo de Ensayo: Ensayo de resistencia a la compresión de cilindros
Material: Concreto simple Tipo de Vivienda: Unifamiliar
7 7 14 14
Resistencia Obtenida PSI 1.573 1.590 2.370 2.332
Resistencia de Diseño PSI 3.000 3.000 3.000 3.000
Compresión
28
2.896
Compresión
28 -
# de Muestra
Asentamiento
Fecha de Toma
Fecha de Rotura
Tipo de ensayo
Edad
1 2 3 4
3" 3" 3" 3"
30/04/2015 30/04/2015 30/04/2015 30/04/2015
07/05/2015 07/05/2015 14/05/2015 14/05/2015
Compresión Compresión Compresión Compresión
5
3"
30/04/2015
28/05/2015
6
3"
30/04/2015
28/05/2015
7 8
3" 3"
30/04/2015 30/04/2015
testigos testigos
% % Obtenido Esperado 52,4 53,0 79,0 77,7
100 100 100 100
3.000
96,5
100
2.848
3.000
94,9
100
-
-
-
-
Observaciones Resistencia baja Resistencia baja Resistencia baja Resistencia baja No se obtuvo la resistencia esperada No se obtuvo la resistencia esperada
140 CONTROL DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS Proyecto: Altos de Satías Localización: Municipio de Algeciras Tipo de Ensayo: Ensayo de resistencia a la Flexión de vigas
Material: Concreto simple Tipo de Vivienda: Unifamiliar
# de Muestra
Asentamiento
Fecha de Toma
Fecha de Rotura
Tipo de ensayo
Edad
Módulo de Rotura Kg/cm²
Módulo de Rotura Mpa
1 2 3 4 5 6
3" 3" 3" 3" 3" 3"
30/04/2015 30/04/2015 30/04/2015 30/04/2015 -
14/05/2015 14/05/2015 28/05/2015 28/05/2015 testigos testigos
Flexión Flexión Flexión Flexión -
14 14 28 28 -
36,4 36,1 38,6 38,0 -
3,64 36,1 38,6 38,0 -
% % Obtenido Esperado
Observaciones
141 CONTROL DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS Proyecto: El Porvenir Localización: Municipio de Suaza Tipo de Ensayo: Ensayo de resistencia a la compresión de cilindros
Material: Concreto simple Tipo de Vivienda: Unifamiliar
# de Muestra
Asentamiento
Fecha de Toma
Fecha de Rotura
Tipo de ensayo
Edad
Resistencia Obtenida PSI
Resistencia de Diseño PSI
328 329 330 331 332 333 -
2" 2" 2" 2" 2" 2" -
28/03/2015 28/03/2015 28/03/2015 28/03/2015 28/03/2015 28/03/2015 -
4/04/2015 4/04/2015 11/04/2015 11/04/2015 25/04/2015 25/04/2015 -
Compresión Compresión Compresión Compresión Compresión Compresión -
7 7 14 14 28 28 -
1.723 1.836 2.909 3.299 3.336 3.432 -
3.000 3.000 3.000 3.000 3.000 3.000 -
% % Obtenido Esperado 57,4 61,2 97,0 110,0 111,2 114,4 -
100 100 100 100 100 100 -
Observaciones Buena Buena Buena Buena Ok Ok -
142 CONTROL DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS Proyecto: El Porvenir Localización: Municipio de Suaza Tipo de Ensayo: Ensayo de resistencia a la Flexión de vigas
Material: Concreto simple Tipo de Vivienda: Unifamiliar
# de Muestra
Asentamiento
Fecha de Toma
Fecha de Rotura
Tipo de ensayo
Edad
Módulo de Rotura Kg/cm²
Módulo de Rotura Mpa
1 2 3 4 5 6
2" 2" 2" 2" 2" 2"
28/03/2015 28/03/2015 28/03/2015 28/03/2015 28/03/2015 28/03/2015
11/04/2015 11/04/2015 25/04/2015 25/04/2015 Testigos Testigos
Flexión Flexión Flexión Flexión -
14 14 28 28 -
33,5 37,2 34,3 34,8 -
3,29 3,65 3,43 3,48 -
% % Obtenido Esperado -
-
Observaciones
143 CONTROL DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS Proyecto: Makatoa II Localización: Municipio de Granada Tipo de Ensayo: Ensayo de resistencia a la compresión de cilindros
# de Muestra
Asentamiento
Fecha de Toma
Fecha de Rotura
Tipo de ensayo
CL1 CL2 CL3 CL4 CL5 CL6 CL7 CL8
2" 2" 2" 2" 2" 2" 2" 2"
14/04/2015 14/04/2015 14/04/2015 14/04/2015 14/04/2015 14/04/2015 14/04/2015 14/04/2015
21/04/2015 21/04/2015 28/04/2015 28/04/2015 12/05/2015 12/05/2015 testigos testigos
Compresión Compresión Compresión Compresión Compresión Compresión
Edad 7 7 14 14 28 28 -
Material: Concreto simple Tipo de Vivienda: Unifamiliar
Resistencia Obtenida PSI
Resistencia de Diseño PSI
1872 1895 2555 2583 3207 3795
3000 3000 3000 3000 3000 3000
% % Obtenido Esperado 62,4 63,2 85,2 86,1 106,9 126,5
100 100 100 100 100 100
Observaciones Ok Ok Ok Ok Ok Ok
144 CONTROL DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS Proyecto: Makatoa II Localización: Municipio de Granada Tipo de Ensayo: Ensayo de resistencia a la Flexión de Vigas
# de Muestra
Asentamiento
Fecha de Toma
Fecha de Rotura
Tipo de ensayo
Edad
1 2 3 4 5 6
2" 2" 2" 2" 2" 2"
14/04/2015 14/04/2015 14/04/2015 14/04/2015 14/04/2015 14/04/2015
28/04/2015 28/04/2015 12/05/2015 12/05/2015 testigos testigos
Flexión Flexión Flexión Flexión -
14 14 28 28 -
Módulo de Rotura Kg/cm² 33,34 36,8 38,6 41,8
Material: Concreto simple Tipo de Vivienda: Unifamiliar Módulo de Rotura Mpa 3,27 3,60 3,71 4,10 -
% % Obtenido Esperado -
-
Observaciones
145 CONTROL DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS Proyecto: Las Guacamayas Localización: Municipio de Tame Tipo de Ensayo: Ensayo de resistencia a la compresión de cilindros
# de Muestra
Asentamiento
Fecha de Toma
Fecha de Rotura
Tipo de ensayo
1 2 3 4 5 6 7 8
3" 3" 3" 3" 3" 3" 3" 3"
01/05/2015 01/05/2015 01/05/2015 01/05/2015 01/05/2015 01/05/2015 01/05/2015 01/05/2015
08/05/2015 08/05/2015 15/05/2015 15/05/2015 29/05/2015 29/05/2015 testigos testigos
Compresión Compresión Compresión Compresión Compresión Compresión
Material: Concreto simple Tipo de Vivienda: Multifamiliar
Edad
Resistencia Obtenida PSI
Resistencia de Diseño PSI
7 7 14 14 28 28 -
1079,59 1097,66 1883,69 1910,71 2398,64 2421,32 -
3000 3000 3000 3000 3000 3000 -
% % Obtenido Esperado 36,0 36,6 62,8 63,7 80,0 80,7 -
100 100 100 100 100 100 -
Observaciones Resistencia Baja Resistencia Baja Resistencia Baja Resistencia Baja Resistencia Baja Resistencia Baja
146 CONTROL DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS Proyecto: Las Guacamayas Localización: Municipio de Tame Tipo de Ensayo: Ensayo de resistencia a la Flexión de vigas
# de Asentamiento Muestra 1 2 3 4 5 6
3" 3" 3" 3" 3" 3"
Material: Concreto simple Tipo de Vivienda: Multifamiliar
Fecha de Toma
Fecha de Rotura
Tipo de ensayo
Edad
Módulo de Rotura Kg/cm²
Módulo de Rotura Mpa
1/05/15 1/05/15 1/05/15 1/05/15 1/05/15 1/05/15
15/05/15 15/05/15 29/05/15 29/05/15 testigos testigos
Flexión Flexión Flexión Flexión -
14 14 28 28 -
28,51 30,50 31,20 33,21 -
2,8 2,9 3,1 3,4 -
% % Obtenido Esperado -
-
Observaciones
147 CONTROL DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS Proyecto: Las Payitas
Material: Concreto simple
Localización: Municipio de Tame Tipo de Ensayo: Ensayo de resistencia a la Compresión cilindros
# de Muestra
Asentamiento
Fecha de Toma
Fecha de Rotura
Tipo de ensayo
1 2 3 4 5 6 7 8
3" 3" 3" 3" 3" 3" 3" 3"
14/05/2015 14/05/2015 14/05/2015 14/05/2015 14/05/2015 14/05/2015 14/05/2015 14/05/2015
21/05/2015 21/05/2015 28/05/2015 28/05/2015 11/05/20215 11/05/20215 testigos testigos
Compresión Compresión Compresión Compresión Compresión Compresión -
Edad 7 7 14 14 28 28 -
Tipo de Vivienda: Multifamiliar
Resistencia Obtenida PSI
Resistencia de Diseño PSI
2.412,63 2.285,06 2.563,77 2.604,69 3.253 3.253
3000 3000 3000 3000 3000 3000
-
-
% % Obtenido Esperado 80,4 76,2 85,5 80,2 108,33 108,33 -
Observaciones
100 100 100 100 100 100 -
148 CONTROL DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS Proyecto: Las Playitas
Localización: Municipio de Arauca
Tipo de Ensayo: Ensayo de resistencia a la Flexión de vigas
# de Muestra
Asentamiento
1
3"
2
3"
3
3"
4
3"
5 6
Fecha de Toma
Fecha de Rotura
Tipo de ensayo
Material: Concreto simple Tipo de Vivienda: Unifamiliar
Edad
Módulo de Rotura Kg/cm²
Módulo de Rotura Mpa
Resistencia de Diseño
% Esperado
14/05/2015 28/05/2015 14/05/2015 28/05/2015 14/05/2015 11/05/20215
Flexión Flexión
14
30,09
2,9
-
-
14
31,95
3,1
-
-
Flexión
28
34,55
3,4
-
-
Flexión
28
34,83
3,4
-
-
3"
14/05/2015 11/05/20215 14/05/2015 testigos
-
-
-
-
-
3"
14/05/2015
-
-
-
-
-
testigos
Observaciones