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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA CIVIL
ADOS V R E S E R S DERECHO ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS DENSIDADES DE MUESTRAS DE CONCRETO VIBRADO Y SIN VIBRAR CON LA UTILIZACIÓN DE ADITIVOS INCLUSORES DE AIRE.
Br. Bradley, Claudia Br. Coll, Adriana
ADOS V R E S E R S DERECHO ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS DENSIDADES DE MUESTRAS DE CONCRETO VIBRADO Y SIN VIBRAR CON LA UTILIZACIÓN DE ADITIVOS INCLUSORES DE AIRE.
RESUMEN Br. Bradley Valbuena, Claudia Andreina; Br. Coll Montero, Adriana Cristina. “ANALISIS COMPARATIVO DE LAS DENSIDADES DE MUESTRAS DE CONCRETO VIBRADO Y SIN VIBRAR CON LA UTILIZACION DE ADITIVOS INCLUSORES DE AIRE”. Tesis de grado para optar el título de Ingeniero Civil. Universidad Rafael Urdaneta. Maracaibo, Septiembre de 2004.
El concreto en la Ingeniería Civil es el material más utilizado tanto en edificaciones, vialidad, obras hidráulicas y otras donde se requiera elementos que soporten cargas verticales y horizontales. En su colocación se ha establecido como norma el efecto de compactación por vibración en todas sus presentaciones. En este estudio se probará como, con la utilización de productos químicos, llamados aditivos, se puede omitir ese proceso, teniendo en consideración los diferentes asentamientos de las mezclas de concreto a través de la utilización del ensayo con el cono de Abrams. Esto por supuesto, manteniendo las resistencias a la compresión requeridas en el diseño. Por otro lado, se investigará el resultado de los efectos causados en consecuencia de la utilización de aditivos Inclusotes de Aire, para disminuir el peso y por ende la densidad de los diferentes elementos estructurales. Al poder obtener elementos estructurales más livianos, se podrá reducir los costos en el uso del acero de refuerzo, debido a que las cargas actuantes son menores. Todos los análisis de los ensayos se compararán a través de gráficas que visiblemente son más apreciativas. Finalmente después de establecer las conclusiones respectivas, se formularán recomendaciones que aporten mejoramientos en el uso de las mezclas de concreto.
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DEDICATORIA Principalmente le dedico este trabajo a Dios, por no solo haberme dado la vida y unos padres excelentes sino también la fuerza de voluntad para alcanzar todas las metas que me he propuesto.
A mis Padres, Cruz María Valbuena y Andrés Bradley, por inculcarme los valores que hoy poseo, por permitirme aprender de ellos como padres y como personas, por todos los momentos felices, regaños, consejos y apoyo que me han dado a lo largo de mi vida y que me han ayudado a ser mejor persona cada día.
ADOS V R E S E R S O hacerme sentir que puedo contar con ellos A mis hermanos, DERECporHsiempre
en todo momento.
A mis hermanas, por ser también mis mejores amigas y alcahuetas y porque, a pesar de nuestras diferencias, las quiero mucho.
A mi cuñada, Lila, por ser como mi hermana mayor y por estar allí cuando la he necesitado.
A mi mejor amiga, Claudia, con la que he compartido tantas cosas buenas y malas desde hace tanto tiempo.
A mi compañera Adriana, por realizar este trabajo conmigo y por ser mi amiga.
A Vicente Foglio, por ser nuestro guía durante la realización de esta investigación y un amigo de ahora en adelante.
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A todos los que deje de nombrar que son muy especiales para mi y forman parte de mi vida, los que me han apoyado tanto en los buenos y malos momentos.
Claudia.
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DEDICATORIA A Dios todopoderoso, por ser mi guía en este camino y gracias a el hoy he culminado con bien.
A mis padres, por estar siempre allí, de alguna u otra forma apoyándome, gracias a ellos soy lo que soy, LOS QUIERO MUCHO.
A mis hermanos, Roer y Patty y a mi prima Iliana, que ha pesar de todo han estado ahí apoyándome en TODO ¡ Los Quiero!..
ADOS V R E S E R S HloOhe necesitado por eso ¡GRACIAS! Te quiero los momentos E más D enRqueEC A Krol@, mi mejor amiga, mi hermana que me ha brindado su apoyo en
mucho.
A mis amigos: Roy, Mónica, Gaby, Yoye, Jesica, María Elvira y Leonardo; por hacerme reír y ser los mejores amigos del mundo, gracias por todo su apoyo y por estar ají cuando más los necesito.
A Pilar, aunque ya no esta con nosotros fuiste como mi segunda madre y eso nunca va a cambiar.
A mi amiga y compañera de tesis, que a pesar de los inconvenientes que hemos pasado me ha sabido tener paciencia y de alguna u otra forma me ha apoyado en los momentos en que la he necesitado.
A Vicente, por aguantarme en todo momento gracias por tu incondicionalidad y apoyo, sin ti nada de esto hubiese sido posible.
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A la familia Fuenmayor Molina, por todo su apoyo y ayuda cuando más la necesitaba, y a la Ecn. Ada M. Pérez Msc., gracias por sus concejos y regaños, siempre fueron de gran ayuda para mi.
A una persona que no pudo verme llegar a mi meta pero que donde quiera que esté, yo sé que está conmigo y que nunca me dejará sola.
A todas aquellas personas que de alguna u otra forma han estado allí apoyándome siempre.
A ustedes MIL GRACIAS.
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Adriana.
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AGRADECIMIENTO A Dios, por darnos sabiduría e iluminar nuestros caminos.
A nuestros padres, por apoyarnos a lo largo de nuestra de nuestra carrera.
A Vicente Foglio, por su ayuda incondicional en la realización de este trabajo.
Ing. Roberto Angulo, por ser nuestro tutor y enseñarnos un poco de sus
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conocimientos.
Lic. Betilia Ramos, por ayudarnos y sabernos comprender.
A Tito Novoa, por su colaboración al facilitarnos las instalaciones, materiales e instrumentos de la concretera IZALCONCRETOS para realización de nuestros ensayos.
Al ing. Rafael Urdaneta, de la empresa Grace de Venezuela C.A., por donarnos los aditivos empleados para este estudio.
Claudia Bradley
Adriana Coll
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INDICE GENERAL
CONTENIDO
Pág.
HOJA DE JURADO EXAMINADOR..............................................................3 RESUMEN......................................................................................................4 DEDICATORIA...............................................................................................5 AGRADECIMIENTO.......................................................................................9 INDICE GENERAL........................................................................................10 INDICE DE ANEXOS.....................................................................................12
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INTRODUCCIÓN...........................................................................................13
CAPITULO I. EL PROBLEMA Planteamiento del Problema
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Formulación del Problema
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Justificación e Importancia de la Investigación
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Objetivos Objetivo General
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Objetivos Específicos
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Delimitación Espacial
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Temporal
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CAPITULO II. MARCO TEORICO Antecedentes
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Fundamentación Teórica
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Definición de Variables
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Definición de Términos Básicos
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CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO Tipo de Investigación
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Población
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Muestra
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Técnicas de Recolección de Datos
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Metodología del Diseño
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ADOS V R E S E R S ERECHdeOlos Resultados AnálisisD e Interpretación CAPÍTULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
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CONCLUSIONES
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RECOMENDACIONES
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BIBLIOGRAFÍA
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ANEXOS
113
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INDICE DE ANEXOS
FOTO
CONTENIDO
PAG
FOTO #1
Agregado Fino (Arena Blanca Lavada)
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FOTO #2
Agregado Grueso (Piedra de ½”)
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FOTO #3
Cemento
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FOTO #4
Ensayo Peso Unitario Suelto
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ADOS V R E S E R S ERECHO FOTOD #7 Peso del Agregado Grueso
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FOTO #8
Ensayo del Asentamiento por el Cono de Abrams
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FOTO #9
Ensayo del Picnómetro (Peso Específico)
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FOTO #5
Ensayo Peso Suelto y Compacto
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FOTO #6
Lavado de la Piedra ½”
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FOTO #10 Ensayo de Colorimetría
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FOTO #11 Encofrado Metálico para las Muestras
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FOTO #12 Ensayo con el Cono de Abrams
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FOTO #13 Método de Vibración Manual
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FOTO #14 Preparación de las Muestras
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FOTO #15 Muestras de Concreto Vibradas y sin Vibrar
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FOTO #16 Tanque de Curado de las Muestras
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FOTO #17 Ensayo de Resistencia a la Compresión
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FOTO #18 Aditivos Inclusotes de Aire (A) y (B)
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INTRODUCCIÓN
En el diseño estructural de la ingeniería civil, es muy importante tener en cuenta los parámetros de economía y tiempo de ejecución, siempre cubriendo las exigencias y normas requeridas. Por esta razón se hace imprescindible buscar nuevas metodologías que mejoren esos aspectos.
El diseño inicial de los elementos estructurales es clave en su desarrollo y realización, ya que en esta etapa se deciden los reglamentos que rigen toda edificación.
ADOS V R E S E R S Dentro del R ECdeHlaOconstrucción el concreto es, en sus DE mundo
diversas
variantes, el material de uso más extendido en zonas urbanas. Se estima, en general, que este material es el segundo en cantidad más utilizado por el hombre, después del agua.
Lo económico del material se debe a que las materias primas que emplean son relativamente abundantes en la naturaleza, y a las ventajas competitivas que ofrece frente a otros materiales de construcción.
El concreto se usa principalmente en elementos estructurales de edificaciones tales como columnas, vigas, losas, cerramientos, muros, pantallas, así como en pavimentos, pistas aéreas, zonas de estacionamiento, represas, acueductos, canales, túneles, adoquines, tanques, reservorios, barcos, defensas, y en otros múltiples usos.
En la industria de la construcción, al igual que todas las actividades productivas, ha reconocido la importancia de aplicar los criterios y prácticas de control de calidad tanto en beneficio del usuario de la obra como del constructor de la misma.
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El efecto de los aditivos sobre las propiedades del concreto depende, de manera muy importante, de las características del cemento empleado, dado que si no se utiliza correctamente puede producir efectos no esperados.
Por tales
razones, el uso de determinado aditivo solo puede ser convenido una vez concluidas las pruebas que demuestran su efectividad y economía.
En este investigación se va a trabajar con dos tipo de aditivos Inclusores de Aire de diferentes intensidades para así comparar cada uno de ellos por separado con el concreto sin su aplicación.
Uno de los procedimientos más importantes a la hora de la colocación del
ADOS V R E S E R S ERECHO cuando esta D en movimiento y endurece al quedar en reposo. En este ensayo se concreto es la compactación por vibración, donde se aprovecha la condición
tixotrópica del concreto en estado fresco, mediante la cual se hace menos viscoso
estudiará el efecto de este procedimiento y su comportamiento con los aditivos empleados.
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: A nivel mundial el concreto no es el único material que es emplea en la construcción puesto a que, con el avance de la tecnología, se ha implementado el uso de otros materiales y técnicas constructivas.
En Venezuela, el concreto es el medio constructivo más empleado debido a la alta resistencia a la compresión que este presenta, economía, mayor durabilidad y fácil manejo. Así como también el mejoramiento de los métodos y técnicas para producir un mejor concreto.
ADOS V R E S E R S este material seE RECHyaOque sus costos operativos y el nivel técnico de la D incrementa,
Por otra parte, a nivel regional, en la ciudad de Maracaibo la utilización de
mano de obra a utilizar son relativamente bajos. Por lo tanto este estudio se enfocará en materiales obtenidos y procesados en la zona.
Las características del concreto pueden variar en un grado considerable, mediante el control de sus partes.
Por consiguiente, para una estructura
específica, resulta económico utilizar un concreto que tenga las características exactas requeridas. Una de las propiedades más importantes del concreto es la densidad,
mientras más baja sea esta, menor será el peso del elemento
estructural y por ende reducción de las cargas actuantes, por esta razón se disminuyen los costos de su construcción.
Al momento de la colocación del concreto es necesario lograr una buena compactación del material. El método más empleado es a través la vibración la cual produce en el concreto la expulsión del aire contenido en este, mediante la movilidad de los elementos constituyentes y una aproximación entre ellos de forma tal que el volumen final sea menor que el volumen ocupado inicialmente. Hay que tener cierto cuidado al momento de la utilización de este método debido
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a que el exceso de vibrado puede producir segregación de los agregados que conforman el concreto, disminuyendo así, su capacidad de resistencia.
Con este método también se busca aumentar al máximo la densidad del concreto a través de la disminución de los espacios vacíos contenidos en el mismo.
En la actualidad, en base a estudios y pruebas realizadas, se ha incrementado el uso de un material, conocido como aditivo inclusor de aire, el cual introduce una gran cantidad de micro burbujas de aire que no están interconectadas y que se distribuyen uniformemente dentro de la masa de
ADOS V R E S E R S CHO E R E D los costos operacionales, generando así, mayor rendimiento del mismo.
concreto y modifican las propiedades del material tanto en estado fresco como endurecido. Utilizando este aditivo se puede reducir la densidad en el concreto y
El uso de los aditivos en el concreto está ampliamente extendido, aún cuando no siempre dicha utilización ha sido racional.
En primer término,
conviene recordar que un aditivo, cualquiera que éste sea, no mejora la calidad de un concreto mal dosificado.
La utilización de aditivos obliga en todos los casos a un control más cuidadoso durante la fabricación del concreto. Una cantidad excesiva de aditivo puede conducir a resultados catastróficos.
La influencia de los aditivos sobre el tiempo de fraguado, consistencia y otras propiedades de la pasta de cemento y el mortero y la influencia sobre la consistencia, tiempo de fraguado y la trabajabilidad del concreto siguen en general la misma tendencia.
Sin embargo, aún cuando la tendencia resulta
similar, el grado de variación suele ser muy diferente.
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En esta investigación se establece una comparación de las ventajas entre el mecanismo de vibración y la aplicación del aditivo inclusor de aire cumpliendo con las normas establecidas por COVENIN (Comité Venezolano de Normas Industriales), ASTM (American Society for Testing and Materials) y ASHTO (American Association of State Transportation and Highway Officials).
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FORMULACION DEL PROBLEMA: ¿Se pueden obtener menores densidades en muestras de concreto sin vibrar con la utilización de aditivos inclusores de aire en comparación con muestras de concreto vibrado a iguales resistencias?
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JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION: Esta investigación se basa en la determinación y comparación de las variaciones existentes en las densidades del concreto vibrado y sin vibrar con la utilización de diversos aditivos inclusores de aire a diferentes resistencias y asentamientos.
Por lo cual, la importancia de este estudio radica en que se pueden obtener iguales o mayores resistencias en concretos con aditivos inclusores de aire y con la utilización del método de vibración, con la diferencia de que, gracias al aditivo, existe una disminución significativa en las densidades y por
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consecuencia, en el peso específico del elemento estructural.
En la sociedad establecida en la ciudad de Maracaibo, se acostumbra a utilizar elementos estructurales de gran envergadura sin tomar en cuenta otros materiales que simplifican el desenvolvimiento de las personas.
En el caso de esta investigación, se busca reducir el tamaño de los elementos estructurales para la mejor utilización de los espacios.
La innovación de uso de estos aditivos, hace que el sistema constructivo sea contemporáneo y novedoso, a raíz del empleo de esta nueva tecnología constructiva.
Desde el punto de vista económico, es afectado en tres aspectos: 1. Los materiales utilizados para la elaboración del concreto. Con respecto a esto se puede decir que existe una clara disminución de cantidad de cemento el cual es el material más costoso, con una pequeña utilización de aditivo inclusor de aire. Al final la relación de costos disminuye considerablemente, más si es aplicada en grandes volúmenes de concreto.
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2. La influencia en la reducción de costos es sobre los equipos a utilizar. Aparentemente, los costos en equipos no disminuyen, pero cuando su aplicación es con elementos prefabricados, se refleja en gran medida en el transporte y la colocación de estos. 3. Para finalizar, el tercer aspecto afectado es con respecto a la mano de obra, por supuesto la colocación es más rápida y sencilla, en consecuencia la mano de obra especializada también se reduce.
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OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION:
Objetivo general: Analizar las densidades de muestras de concreto vibrado y sin vibrar a diferentes resistencias con la utilización de aditivos inclusores de aire.
Objetivos específicos: Determinar la variación de las densidades de muestras de concreto
ADOS V R E S E R S ECHO DER Comparar las densidades de muestras de concreto con el
vibrado y sin vibrar con el uso de aditivos inclusores de aire.
uso de
diferentes tipos de aditivos inclusores de aire.
Cotejar las ventajas arrojadas a través de la utilización de los aditivos inclusores de aire en el concreto.
Demostrar que la densidad en la muestra del concreto sin vibrar es menor a la del vibrado, con la utilización de los aditivos inclusores de aire obteniendo la resistencia requerida en el diseño.
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Delimitación de la Investigación Espacial Esta investigación se realizará en lasa instalaciones de la concretera IZALCONCRETOS, ubicada en el Corredor Vial Los Bucares. Maracaibo, Estado Zulia.
Temporal El inicio de esta investigación fue en el mes de Septiembre del año 2003 y culminará en el mes de Septiembre del año 2004.
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ANTECEDENTES En estudios realizados anteriormente, en el año 1986, los egresados Elsied León y Thaís Hernández, presentaron una investigación titulada Influencia de Aditivos Inclusores de Aire en Diferentes Porcentajes en Mezclas de Concreto, donde se pretendía determinar las características y la influencia del aditivo Inclusor de Aire en la trabajabilidad, resistencia y apariencia del mismo. Con esta investigación se llega a la conclusión de que el concreto sometido a la Inclusión de Aire presenta mejor acabado que el concreto exento de él, así como también de excelente manejabilidad, trabajabilidad y asentamiento en su
ADOS V R E S E R S ECHO R E D Posteriormente, los bachilleres Maria Eugenia Alvarado y Maria Daniela
estado fresco.
Ordóñez en el año 2001, presentaron una investigación con el título de Análisis de Mezclas de Concreto con o sin la Incorporación de Aire y Aditivos Retardadores con Resistencia de Concreto de 250 Kg/cm2 m evaluadas a los 28 días.
El objetivo fundamental de investigación fue determinar la cantidad de
aire a incorporar a la mezcla y medir la resistencia del diseño con o sin la incorporación de Aire y el aditivo retardador. A partir de esta investigación se llega a la conclusión que utilizándose pequeñas dosis de aditivo Inclusor de Aire se incrementa el asentamiento del concreto y se vuelve más trabajable, pero se ratifica la reducción de la resistencia a la compresión, ya que al mantener constante la relación agua-cemento se afecta la resistencia del concreto en la misma proporción del aumento de aire a incorporar. También se han realizado investigaciones acerca del concreto vibrado y sin vibrar, siendo una de ellas realizada en el año 2001 a cargo de la Bachiller Afaf Taj- El-Dine con el título Comparación entre los Resultados de Concreto con
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Rc de 180, 210 y 250 Kg/cm2 y Asentamientos de 4”, 5” y 6” con y sin vibración. En ésta se plantea la necesidad de elaborar diseño de mezclas de concreto a diferentes resistencias y asentamientos, con y sin la vibración, para posteriormente compararlos y analizar sus características.
En este estudio se
llega a la conclusión de que, el concreto a la resistencia de 210 y 250 Kg/cm2 con asentamiento de 6” y además sin vibración, reduce significativamente los costos y el tiempo de construcción en una obra civil. La última investigación realizada fue por los alumnos egresados Blanca Carrillo y Vicente Foglio, titulada Análisis comparativo entre el concreto vibrado y sin vibrar a diferentes resistencias con la utilización del aditivo
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incorporador de aire, que plantea el empleo del aditivo incorporador de aire en el concreto para la obtención de la resistencia requerida sin la utilización del método de vibrado.
En este trabajo se concluye que para los diseños de mezclas realizados con o sin vibración, el aditivo incorporador de aire, incrementa la resistencia a la compresión del concreto. Los valores alcanzados, aún sin vibración, superan en un margen considerable a la resistencia de diseño. Otro aspecto observado fue la disminución de la densidad en las muestras con aditivo incorporador de aire.
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FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA CONCRETO Es un material artificial utilizado en ingeniería que se obtiene mezclando cemento Portland, agua, algunos materiales bastos como la grava y otros refinados, y una pequeña cantidad de aire. El concreto es casi el único material de construcción que llega en bruto a la obra. Esta característica hace que sea muy útil en construcción, ya que puede moldearse de muchas formas. Presenta una amplia variedad de texturas y colores y se utiliza para construir muchos tipos de estructuras. Otras características favorables del concreto son su resistencia, su bajo
ADOS V R E S E R S puede soportar fuerzas HO elevadas. DEREdeCcompresión
costo y su larga duración. Si se mezcla con los materiales adecuados, el concreto
Propiedades del concreto La trabajabilidad Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto. Aunque la trabajabilidad resulta difícil de evaluar, en esencia, es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante se puede manejar, transportar y colocar con poca pérdida de homogeneidad. Una característica de la trabajabilidad que los ingenieros tratan a menudo de medir es la consistencia o fluidez.
La resistencia a la compresión Es una propiedad del concreto que, casi siempre, es motivo de preocupación. Por lo general, se determina por la resistencia final de un espécimen en compresión; pero, en ocasiones el criterio es la capacidad de flexión o de tensión. Como el concreto suele aumentar la resistencia en un período largo, la resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad. El concreto puede incrementar en forma significativa su resistencia de
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los 28 días, particularmente cuando el cemento se mezcla con ceniza fina. La proporción agua-cemento es la que tiene mayor influencia en la resistencia del concreto; cuanto mayor sea esta proporción, menor será la resistencia. Esta proporción puede disminuirse utilizando agregados para mayor resistencia.
La resistencia a la tensión Es menor que la resistencia a la compresión y, cualquiera que sea el tipo de prueba, tiene una correlación deficiente. La resistencia a la tensión (módulo de ruptura y no resistencia real), determinada en las pruebas de flexión, es de alrededor de 7√f´c para los concretos de alta resistencia y de 10√f´c para los concretos de mediana resistencia.
ADOS V R E S E R S CHO El módulo DERdeEelasticidad
El concreto de peso normal tiene un módulo de elasticidad de 2.000.000 a 6.000.000 psi, lo que depende a de la resistencia a la compresión. El módulo de elasticidad del concreto ligero es generalmente de 20 a 50% inferior que el de concreto de peso normal de igual resistencia. En trabajos importantes el módulo de elasticidad debe determinarse haciendo pruebas con el concreto en cuestión.
La durabilidad Es otra importante propiedad del concreto. El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgaste, a los cuales estará sometido en el servicio. La resistencia del concreto a esos daños puede mejorarse aumentando la impermeabilidad, al dejar pasar de 2 a 6% de aire inclusor de aire, o aplicando un revestimiento protector a la superficie.
La impermeabilidad Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla. El exceso de agua deja vacíos y cavidades después de la evaporación y, si están interconectados, el agua
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puede penetrar o atravesar el concreto. La inclusión de aire (burbujas diminutas) así como el curado cuidadoso por tiempo prolongado, suelen aumentar la impermeabilidad.
El cambio en volumen Es otra característica del concreto que se debe tener en cuenta. La expansión debida a las reacciones químicas entre los ingredientes del concreto puede ocasionar pandeo y la contracción al secarse puede ocasionar grietas. La contracción al secar puede reducirse, casi siempre, disminuyendo agua en la mezcla. Ahora bien, con menor cantidad de cemento o con un curado cuidadoso en húmedo, también se reduce la contracción. El que un cambio en el volumen
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dañe el concreto con frecuencia depende de las restricciones presentes.
El escurrimiento plástico
Es una deformación que ocurre con carga constante durante largo tiempo. La deformación del concreto continúa, pero con una rapidez que disminuye con el tiempo. Es, más o menos, proporcional al esfuerzo con cargas de trabajo y aumenta cuando se incrementa la proporción agua-cemento; disminuye cuando aumenta la humedad relativa.
La densidad La densidad en el concreto con arena y agregados normales es de unas 145lb/ft3. Puede ser un poco menor, si el tamaño máximo del agregado grueso es menor de 1½ in. Puede aumentarse con un agregado más denso; puede disminuirse utilizando un agregado más ligero, aumentando el contenido de aire o incorporando u aditivo espumante o de expansión.
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Leyes que rigen el comportamiento del Concreto Ley de Abrams La resistencia a la compresión de un concreto está en proporción inversa a la relación agua - cemento empleada. Esto significa que el concreto será mejor mientras menos agua se use en su preparación.
Ley del Cemento Mientras menos cemento se necesite para lograr una cierta resistencia, será mejor para todas las cualidades del concreto. Más cemento causa mayor retracción y agrietamiento. El consumo de cemento, además afecta directamente el costo.
ADOS V R E S E R S RECHO DlaETemperatura Ley de
Mientras más baja la temperatura del concreto fresco, será mejor para todas sus cualidades.
El calor aumenta la demanda de agua y acelera el
fraguado, por lo tanto el concreto será más difícil de compactar y posiblemente su resistencia será más baja.
Diseño de Mezclas Se conoce como diseño de mezcla, al procedimiento mediante el cual se calculan las cantidades que debe haber de todos y cada uno de los elementos que intervienen en la mezcla de concreto, para obtener de ése material el comportamiento deseado, tanto durante su estado plástico como después de endurecido en los aspectos de resistencia y durabilidad. Actualmente se utilizan seis métodos de diseño para mezclas de Concreto, los cuales son: •
Método de la ACI
•
Método de la AVPC
•
Método del Prof. Rafael Fernández
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•
Método del IMME
•
Método de la ASTM
•
Método Empírico
Mezclado del Concreto Todo concreto deberá mezclarse completamente, hasta que su apariencia sea uniforme, con todos sus materiales uniformemente distribuidos. Si el concreto se ha mezclado correctamente, las muestras tomadas de diferentes porciones de una revoltura tienen esencialmente el mismo peso unitario, proporción de aire, revenimiento y proporción de agregado grueso.
ADOS V R E S E R S HO También conocida como Consolidación del Concreto se define, al conjunto REC DE
Compactación del Concreto
de operaciones a través de las cuales se trata de reducir a un mínimo la cantidad
de espacios vacíos presentes en él, al momento de ser colocados, esto con el objeto de obtener una máxima densidad posible en el material.
Compactación Manual Esta se realiza normalmente con barras lisas que constituyen la herramienta primordial en la operación, aquí el procedimiento se realiza a través de golpeos sistemáticos del concreto ya colocado.
Compactación por Vibración Este procedimiento es el más utilizado en el ámbito de la ingeniería civil y consiste en producir una movilidad de los elementos constituyentes y una aproximación entre ellos de forma tal que el volumen final sea menor que el volumen ocupado antes de la vibración.
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Métodos del vibrado Vibrado interno por medio de vibradores de inmersión ó pervibradores Son quizás el medio más utilizado en obras de ingeniería civil. En estos casos el vibrado del concreto se efectúa introduciendo dentro de la masa un vibrador, que consiste en un tubo de diámetro externo variable entre 1 ½ y 4 pulgadas dentro del cual se mueve en forma excéntrica una determinada masa. Esta masa excéntrica es movida mediante un motor eléctrico a través de un eje, con lo cual se genera un movimiento oscilatorio de cierta amplitud y frecuencia el cual es transmitido a la masa del concreto.
ADOS V R E S E R S HOinterna como consecuencia de la licuefacción del plástico vea D reducida su C fricción ERE Esta vibración del concreto hace que su masa inicialmente en estado semi-
mortero.
Tabla # 1 Características de vibradores de inmersión. APLICACIÓN Concreto de consistencia plástica. Secciones delgadas. Fabricación de muestras de Laboratorio. Vibrado de elementos pretensados en zonas congestionadas. Concreto de consistencia plástica, muros delgados, columnas, vigas, pilotes prefabricados, losas delgadas, juntas de construcción. Concreto semi plástico menor de 3 pulg., construcción en general, muros, columnas, vigas, losas, pilotes, etc. Concreto en masa y estructural, asentamiento de 0 a 2 pulg. Depositado en grandes cantidades. Fundaciones grandes, pilares. Concreto en masa para presas de gravedad. Muros macizos.
GRUPO
I
DIÁMETRO (pulg.) (cm) ¾-1½ (2–4)
FRECUENCIA RECOMENDADA Vibración / min. (Hz)
RADIO DE ACCIÓN (cm)
RENDIMIENTO DE COMPACTACIÓ N (m³ / hr)
10000-15000 (170-250)
8-15
0.8-4
9000-13500 (150-225)
13-25
2.3-8
II
1¼-2½ (3-6)
III
2-3 ½ (5-9)
8000-12000 (130-200)
18-36
4.6-15
IV
3-6 (7.5-15)
7000-10500 (120-180)
30-51
11-31
V
5-7 (12.5-17.5)
5500-8500 (90-140)
40-61
19-38
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Revibrado Se dice que un concreto es revibrado cuando después de haber sido colocado y compactado y aún en estado plástico es sometido a vibración voluntaria o accidental.
Cuando se inicia el fraguado del cemento cualquier
perturbación no controlada puede dañar el concreto. La técnica del revibrado sólo debe emplearse en casos muy especiales y bajos procedimientos cuidadosamente diseñados en mezclas de prueba.
Curado del concreto Aunque en las mezclas normales de concreto se incorpora más que suficiente agua para la hidratación, el secado del concreto después del fraguado inicial
ADOS V R E S E R S O después que ha fraguado el concreto. Si operaciones que mejoran hidratación DEREClaH puede demorar o impedir la hidratación completa. El curado incluye todas las
se efectúa en forma correcta por un período suficientemente largo, el curado produce un concreto más fuerte e impermeable.
Los métodos pueden clasificarse como mantenimiento de un ambiente húmedo con la adición de agua, sellado de agua dentro del concreto y aquellos apresuran la hidratación.
Curado de la superficie El mantenimiento de un ambiente húmedo con la adición de agua es el más común de los procedimientos en las obras. Por lo general, las superficies de concreto expuestas se mantienen mojadas en forma continua por aspersión, inundación o con un recubrimiento de tierra, arena o sacos que se mantienen mojados.
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Concretos en Climas Cálidos Para colocar concreto en clima cálido se requiere una buena planificación. Las elevadas temperaturas aceleran el endurecimiento del concreto y se necesita más agua en la mezcla para obtener la misma consistencia. Si no se mantiene la misma relación agua-cemento, se reducirán las resistencias. La mayor proporción de agua significa también que la contracción durante el secado es mayor. En tiempo muy caliente, el concreto fresco puede ser plástico solamente una hora o menos antes de que se endurezca. El concreto hecho con cementos normales y resistentes a los sulfatos (tipos I, II, V) se deben curar en esta forma por lo menos de 7 a 14 días; los hechos con
ADOS V R E S E R S ECHO R E D alcance suficiente resistencia, como se determinará con cilindros de prueba.
cemento de bajo calor (tipo IV), por lo menos 21 días. El concreto hecho con cemento de alta resistencia rápida se debe mantener húmedo hasta que se
¿Cuando se deben tomar precauciones? La temperatura óptima del concreto fresco es usualmente inferior a la que puede obtenerse sin enfriamiento artificial en climas cálidos. Es conveniente que el concreto tenga una temperatura comprendida entre 50 y 60 grados F. Para las estructuras de concreto de gran masa, como las presas, se especifica que las temperaturas del concreto esté comprendida entre 40 y 50 grados F. En muchas especificaciones se estipula que el concreto, al colarse, debe tener una temperatura menor de 85 a 90 grados F. Los 90 grados es un límite práctico y razonable.
Pueden experimentarse dificultades con el concreto aun a temperaturas menores de 90 grados F.
La más severa es la combinación de tiempo seco
caliente y vientos fuertes, especialmente cuando se cuelan grandes losas que quedan expuestas.
33
Efectos de las elevadas temperaturas en el concreto: Si la temperatura del concreto fresco aumenta de 50 a 100 grados F., es necesaria una cantidad adicional de agua. Al aumentar la proporción de agua en el concreto sin aumentar la de cemento, resulta una relación agua-cemento mayor, lo que a su vez afecta en las propiedades del concreto endurecido y hay reducción de la resistencia. Además de reducir la resistencia y aumentar el agua necesaria en la mezcla, las elevadas temperaturas del concreto fresco producen otros efectos peligrosos.
El fraguado se acelera, las elevadas temperaturas aumentan la
rapidez del endurecimiento y acortan el tiempo dentro del cual el concreto puede
ADOS V R E S E R S ECHO R E D En tiempo caliente, la tendencia a formarse grietas aumenta tanto antes
acabarse y manejarse.
como después del endurecimiento. La rápida evaporación del agua del concreto caliente puede producir contracción por plasticidad, formándose grietas antes de que haya endurecido la superficie. El tiempo caliente también afecta la inclusión de aire en el concreto. A temperaturas elevadas es necesario aumentar la cantidad del aditivo inclusor de aire para producir una proporción de aire determinada. Debido a los efectos perjudiciales de las elevadas temperaturas, las operaciones en tiempo caliente se debe dedicar a mantener el concreto tan frío como sea posible.
Forma de enfriar los materiales para el concreto: El método más práctico de mantener bajas las temperaturas en el concreto es controlar la temperatura de sus materiales.
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La contribución de cada material a la temperatura de una mezcla para concreto está relacionada con la temperatura del mismo, con el calor específico y con la cantidad de los materiales usados. De los materiales del concreto, el agua es el más fácil de enfriar y es el más efectivo, para hacer bajar la temperatura del concreto. Deberá usarse el agua de una fuente fría. Deberá almacenarse en tanques que no queden directamente expuestos a los rayos del sol. Los tanques y tuberías que transporten el agua para la mezcla deberán enterrarse, aislarse, dárseles sombras, ó pintarse de blanco para mantener el agua a la temperatura más baja que sea posible.
ADOS V R E S E R S CHO DEdeRlaE almacenamiento planta.
En las obras de concreto de gran masa, a menudo se enfrían los agregados
regándolos con agua enfriada ó inyectando aire frío a través de los silos de
Preparativos para el colado: Antes de colar el concreto durante el clima cálido se pueden tomar ciertas precauciones que ayudan a disminuir la temperatura del concreto.
Las
mezcladoras, canaletas, bandas transportadoras, tolvas, tuberías de bombeo, y otros equipos para manejar el concreto pueden colocarse en la sombra, pintarse de blanco, ó cubrirse con arpillera húmeda para reducir el efecto del calor del sol. Los moldes, el acero de refuerzo, y la subrasante deberán regarse con agua fría, precisamente antes de colocar el concreto. Durante los períodos extremadamente calientes pueden mejorarse los resultados limitados las operaciones de colado a las horas de la tarde o de la noche, especialmente en los climas áridos.
Curado y protección: El curado y protección son más críticos en tiempo caliente que en los períodos mas frescos.
En tiempo caliente no puede considerarse los moldes 35
como un buen sustituto del curado; deberán aflojarse luego que pueda hacerse sin dañar el concreto. Luego se aplicará agua a las superficies superiores expuestas del concreto dejándola correr hacia abajo dentro de los moldes. Los moldes de madera deberán regarse con agua cuando están todavía en su lugar, ya que de otra manera pueden absorber parte del agua de mezcla. El agua que se vierta sobre las superficies planas de concreto en particular, no deberá estar mucho más fría que el concreto. De esta manera, el agrietamiento producido por los esfuerzos que crean los cambios de temperatura disminuirán al mínimo.
Aditivos: Los aditivos deberán usarse para complementar las propiedades básicas de
ADOS V R E S E R S O tiempo caliente y cuando se mantiene una En los raros CHdurante DEREcasos
una mezcla para concreto y no para reemplazar ninguno de sus ingredientes básicos.
inspección cuidadosa puede resultar benéfico un aditivo retardador para retrasar el fraguado.
CEMENTO Es una sustancia de polvo fino hecha de argamasa de yeso capaz de formar una pasta blanda al mezclarse con agua y que se endurece espontáneamente en contacto con el aire. Tiene diversas aplicaciones, como la obtención de concreto por la unión de arena y grava con cemento Portland (es el más usual), para pegar superficies de distintos materiales o para revestimientos de superficies a fin de protegerlas de la acción de sustancias químicas. El cemento se fragua o endurece por evaporación del líquido plastificante, como el agua, por transformación química interna, por hidratación o por el crecimiento de cristales entrelazados.
Cemento Pórtland Los cementos Pórtland se llaman hidráulicos porque fraguan y endurecen al reaccionar con el agua. Esta reacción se llama hidratación. Es una reacción
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química en la que se combina el cemento y el agua para formar una masa parecida a la de la piedra.
Tipos de Cemento Pórtland Los diferentes tipos de cemento Pórtland se fabrican para satisfacer ciertas propiedades físicas y químicas para objetos especiales. La ASTM describe cinco tipos de cemento Pórtland (los tipos son: I, II, III, IV, V), en la especificación C150. Las normas de la Canadian Standards Association (CSA) menciona cinco que son: normal, Moderado, de rápido endurecimiento, de bajo calor de hidratación y resistentes a los sulfatos, en la norma A5 de la CSA.
Tipo I ASTM, Normal CSA
ADOS V R E S E R S no se requieren lasR ECHOespeciales de los otros tipos. Se usa donde el DE propiedades Este tipo es para uso general. Es el adecuado para todos los usos en que
cemento o el concreto no está sujeto al ataque de factores específicos, como a los
sulfatos del suelo o del agua, o a elevaciones perjudiciales de temperatura, debido al calor generado de la hidratación. Dentro de sus usos se incluyen pavimentos y aceras, edificios de concreto reforzado, puentes, estructura para ferrocarriles, tanques y depósitos, alcantarillas, tuberías para agua, mampuestos, etc.
Tipo II ASTM, Moderado CSA: Se usa cuando sean necesarias precauciones contra el ataque moderado por los sulfatos, como en la estructuras de drenaje, donde las concentraciones de sulfatos en las aguas subterráneas sean más elevadas que lo normal, pero normalmente no muy graves.
Tipo III ASTM, de Rápido Endurecimiento CSA: Permite obtener con rapidez elevadas resistencias, usualmente en una semana o menos. Se usa cuando se tienen que retira los moldes lo más pronto sea posible, o cuando a estructura se debe en poner en servicio rápidamente.
Tipo IV ASTM, de bajo calor de hidratación CSA: Es para usarse donde el grado y la cantidad de calor generado se debe reducir al mínimo. El cemento del tipo IV adquiere resistencia más despacio que
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el cemento del tipo I o Normal. Sus propiedades son las necesarias para usarse en estructuras de concreto de gran masa, como las grandes presas de gravedad.
Tipo V ASTM, resistente a los sulfatos CSA: Se usa solamente en concreto sujeto al efecto intenso de los sulfatos. Se usa principalmente donde los suelos o el agua subterránea tenga una concentración elevada de sulfatos. Su resistencia aumenta más lentamente que en el cemento Tipo I o Normal.
Cementos con inclusores de aire En la especificación ASTM C175 se incluyen los tres tipos de cemento con inclusores de aire, con los nombres de Tipo IA, IIA y IIIA.
Corresponden en
ADOS V R E S E R S HO cantidades de materiales inclusores de aire C150; sin embargo, ECpequeñas DERtienen
composición a los Tipos I, II, III, respectivamente, de la especificación ASTM mezclados con la escoria durante la manufactura.
Estos cementos producen
concreto con mayor resistencia al efecto de la helada y a la descamación producida por las sustancias químicas aplicadas para la fusión de la nieve y el hielo.
Cementos para mampostería. Son mezclas de Cementos Pórtland, aditivos para incluir aire y materiales suplementarios, seleccionados por su facilidad de producir manejabilidad, plasticidad y de retener el agua a los morteros para mampostería.
Comparación de los Cementos Pórtland La mayoría de los cementos Tipo I o normal, tiene una composición de óxidos dentro de las variaciones mostradas en la siguiente tabla
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Tabla # 2 Óxidos que entran en la composición del Cemento Pórtland tipo I o normal. Óxido
Variación porcentaje
Cal, CaO
60-66
Sílice, SiO2
19-25
Alúmina, Al2O3
3-8
Hierro, Fe2O3
1-5
Magnesio, MgO
0-5
Trióxido de azufre, SO3
1-3
ADOS V R E S E R S DERECHO
En la siguiente tabla, se pueden observar la composición química usual y finura de cada uno de los tipos principales de cemento portland. Según los conocimientos actuales de la química del cemento, indican que estos compuestos tienen las siguientes propiedades: El silicato tricálcico endurece rápidamente y es el factor principal de fraguado inicial y del rápido endurecimiento. En general, la resistencia prematura del cemento es mayor al aumentar los porcentajes de C3S El silicato dicálcico endurece lentamente y contribuye en gran parte al aumento de resistencia a edades mayores de una semana El aluminato de tricálcico libera una gran cantidad de calor durante los primeros días de endurecimiento. También contribuye ligeramente a la resistencia temprana. El concreto que va a quedar en contacto con suelo o agua con concentraciones de sulfato moderadas debe hacerse con cemento que tenga menos del 8% de aluminato de tricálcico La formación de aluminoferrita tetracálcica reduce la temperatura de escorificación, ayudando, por tanto, a la fabricación del cemento. Se hidrata con relativa rapidez pero contribuye muy poco a la resistencia.
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Tabla # 3 Composición típica calculada y finura de los cementos Portland. Tipo de Cemento Portland ASTM
CSA
Finura, cm2 por g.
Composición, porcentaje C3S
C2S
C3A
C4AF
I
Normal
50
24
11
8
1800
II
Moderado
42
33
5
13
1800
III
De rápido endurecimiento.
60
13
9
8
2600
IV
De bajo calor de hidratación.
26
50
5
12
1900
V
Resistente a los sulfatos.
40
40
4
9
1900
Así mismo, en la siguiente tabla, podemos observar las resistencias relativas de los concretos hechos con diferentes tipos de cementos; el cemento del
ADOS V R E S E R S CHOcon curado húmedo hasta el momento en que ERlosEconcretos característicos Dpara
tipo I o normal, se usa como base para hacer la comparación. Estos valores son se prueban
Tabla # 4 Resistencia relativa aproximada del concreto según el tipo de cemento. Tipo de cemento portland ASTM
CSA
Porcentaje de la resistencia a la compresión del concreto, en relación con la obtenida con cemento tipo I o normal. 1 Día 7 Días 28 Días 3 meses
I
Normal
100
100
100
100
II
Moderado
75
85
90
100
III
De rápido endurecimiento
190
120
110
100
IV
De bajo calor de hidratación
55
55
75
100
V
Resistente a los sulfatos
65
75
85
100
Propiedades del Cemento Portland La mayor parte de las especificaciones para cemento Portland limitan la composición química y algunas propiedades físicas del cemento. El conocimiento de algunas propiedades es provechoso para interpretar los resultados de las pruebas del cemento.
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Finura La finura del cemento afecta la rapidez de la hidratación. Al aumentar la finura del cemento aumenta la rapidez a la que se hidrata el cemento, acelerando la adquisición de resistencia.
Firmeza. Es la cualidad que una pasta de cemento endurecida tiene al conservar su volumen después de haber fraguado.
Tiempo de fraguado Se efectúan pruebas para determinar si una pasta de cemento permanece
ADOS V R E S E R S O RECH operaciones D de E terminado. El período en el cual la mezcla permanece plástica
en estado plástico el tiempo suficiente como para permitir un colado sin difíciles generalmente depende más de la temperatura y del contenido de agua en la pasta que del tiempo de fraguado de cemento.
Falso fraguado Se pone en evidencia por una gran perdida de plasticidad, sin generar mucho calor poco después de haber mezclado el concreto. Si se mezcla mas si añadir agua, la plasticidad se puede recuperar.
Resistencia a la compresión. Es la obtenida en pruebas de cubos estándar de 2 pulgadas. Estos cubos se hacen y curan de la misma manera preescrita, usando una “arena estándar”.
Calor de hidratación Es el generado cuando reaccionan el cemento y el agua. La cantidad de calor generado depende principalmente de la composición química del cemento; a la tasa de generación de calor la afecta la finura y temperatura de curado, así como la composición química.
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Pérdida por ignición Se determina calentando una muestra de cemento de peso conocido al rojo vivo (de 900 a 1000 grados centígrados) hasta obtener un peso constante. Luego se determina la perdida de peso de la muestra.
Peso Específico. Generalmente es aproximadamente de 3.15. El cemento portland de escorias de altos hornos puede tener pesos específicos de aproximadamente 2.90. El peso específico de un cemento no indica la calidad del mismo; su uso principal es para el proyecto de mezclas.
AGUA
ADOS V R E S E R S DERECHO
Puede usarse agua cuyo comportamiento no se conozca para hacer concreto. Deben hacerse pruebas para tener la seguridad de que no se afecte desfavorablemente el tiempo de fraguado del cemento por las impurezas contenidas en el agua de la mezcla. Cuando son excesivas las impurezas contenidas en el agua de mezcla.
AGREGADOS Los agregados ocupan generalmente del 60 al 80% del volumen del concreto. Por tanto, sus características influyen en las propiedades del mismo. Los agregados también influyen en las proporciones de la mezcla para el concreto y la economía.
Deben consistir en partículas limpias, duras, resistentes y
durables, libres de sustancias químicas, recubrimientos de arcilla, o de otros materiales finos que puedan afectar la hidratación y la adherencia de la pasta de cemento. Los agregados más comunes son: la arena, grava, piedra triturada y escoria.
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Características de los Agregados: Resistencia al desgaste: Se usa con frecuencia como indicador general de la calidad de agregado. Esta característica es esencial cuando el agregado se va a usar en concreto sujeto a desgaste como en los pisos para servicio pesado.
Resistencia a la congelación y a la fusión: Una característica importante del concreto que va a quedar expuesto a la intemperie, la resistencia a la congelación y fusión de un agregado, está relacionada a su porosidad, absorción y estructura porosa.
ADOS V R E S E R S O EClosHagregados DERque Se considera tienen estabilidad química cuando no
Estabilidad química:
reaccionan químicamente con el cemento en forma peligrosa, ni sufren la influencia química de otras fuentes externas.
Agregados finos. Origen: Está constituido por arena de río, de mina o proveniente de piedras
trituradas; puede emplearse arena da mar siempre y cuando cumpla con estas especificaciones y se demuestre, en un laboratorio debidamente equipado que los porcentajes de sales presentes no afectan la calidad del concreto ni hacen incompatible la presencia de armaduras. Las arenas micaceas no son aceptables y deberán evitarse.
Granulometría. La granulometría del material se determinará según el método de ensayo para determinar la composición granulométrica de Agregados finos y gruesos (CCCA Ag 2).
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Tabla # 5 Granulometría del Agregado Fino Cedazo
Porcentaje que Pasa
3/8
(9.51 mm)
100
# 4
(4.76 mm)
85-100
# 8
(2, 38 mm)
60-95
# 16
(1.19 mm)
40-80
# 30
(0.595 mm)
20-60
# 50
(0.297 mm)
8-30
# 100
(0.149 mm)
2-10
Los porcentajes mínimos indicados para el material que pasa los cedazos # 50 y # 100 pueden reducirse a 5 y 0 respectivamente, si se usa el agregado para concretos que contengan mas de 300Kg de cemento por m2 de mezcla, o si se
ADOS V R E S E R S ERECHO Dseñalados. cedazos antes
usa un aditivo mineral aprobado para suplir la deficiencia de material en los El agregado no deberá tener más del 45% retenido entre cualesquiera dos cedazos consecutivos anteriormente indicado
Sustancias nocivas. Las arenas deben estar constituidas por granos limpios y duros, provenientes de minerales duros y estables.
Impurezas orgánicas. El agregado fino estará libre de cantidades nocivas de impurezas orgánicas. A excepción, se rechazaran aquellos agregados que al ser sometidos al ensayo para determinar las impurezas orgánicas, según el método de ensayo para la Determinación Cualitativa de Impurezas Orgánicas en Arenas para Concreto (Ensayo Colorimétrico). Un agregado fino que no pase el ensayo podrá ser usado siempre y cuando la decoloración se deba principalmente a pequeñas cantidades de carbón o lignito.
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Agregado Grueso: Es el agregado que es casi o totalmente retenido en el cedazo número 4
(4.76mm). Su dureza, resistencia y estado de limpieza (contaminación con arcilla) determinan en gran parte las resistencias del concreto y su tamaño máximo influye sobre la demanda de agua: mientras más grande menos agua.
Tipos de Agregados Gruesos: Calizas (piedra picada): 1. Semiangulosos (trabajabilidad mediana). 2. Rugosos y muy adherentes. 3. A veces monogranulares con polvo muy fino.
ADOS V R E S E R S HO REC(Silíceos): DE Cantos rodados
4. Resistencia del concreto buena, pero no excelente.
1. Redondeados (buena trabajabilidad). 2. Lisos o semilisos, adherencia mediana. 3. Resistencia promedio del concreto similar a las calizas. 4. Cuando está formado por granos duros de composición uniforme y tamaño máximo pequeño: alta resistencia.
5. Triturados: mayor adherencia menor trabajabilidad, en balance, similares a los no triturados.
Pizarras, Esquitos: 1. Muy angulosos, formas planas, muy poca trabajabilidad. 2. En general buena adherencia. 3. Bajas resistencias mecánicas de los concretos. 4. En general no adecuados. Materia prima para agregados livianos.
Granulometría. La granulometría del material se determinará según el Método de Ensayo para determinar la Composición Granulométrica de agregados finos y gruesos.
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Los agregados gruesos estarán gradados entre los límites especificados y deberán cumplir con los requisitos prescritos . La forma de los granos debe aproximarse lo más posible a la esfera en grava o al cubo en piedra triturada. El agregado que presente más del 25% en peso de sus granos, con formas tales que el cociente entre la dimensión máxima y la dimensión mínima sea mayor que 5, determinado de acuerdo para determinar el Cociente entre la Dimensión Máxima y la Dimensión Mínima en Agregados Gruesos para Concreto.
Sustancias Nocivas.
ADOS V R E S E R S DERECHO
La cantidad de sustancias nocivas en el agregado grueso no deberá exceder los límites indicados en la tabla.
Tabla # 6 Sustancias Nocivas en el Agregado Grueso Porcentaje Máximo referido al Determinación por el Método peso total de la muestra.
de Ensayo
Partículas Desmenuzadas
0.25
CCCA:
Ag
4
Partículas Blandas
5.0
CCCA:
Ag 12
Material más fino que el cedazo #200 Carbón y lignito: 1. donde la apariencia de la superficie del concreto sea importante: 2. todos los demás concretos:
1.0
CCCA:
Ag
5
CCCA:
Ag
7
0.5 1.0
El agregado grueso a usarse en concreto sujetos a frecuentes humedecimientos, exposiciones largas en una atmósfera húmeda o en contacto con suelo húmedo, no debe contener materiales que sean deletéreamente reactivos con los álcalis en el cemento, en una proporción tal que sea causa de expansiones excesivas del mortero o concreto.
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Desgaste. Con excepción de lo previsto para el agregado grueso, ensayo a desgaste según los Métodos de Ensayos CCCA: Ag 13 y CCCA: Ag 14, se aceptará una pérdida no mayor del 50%. Podrá usarse agregado grueso que tenga una pérdida al desgaste mayor del 50%, siempre que experimentalmente se demuestre la posibilidad de obtener concretos de resistencias adecuadas.
ADITIVOS Pueden utilizarse para controlar características específicas del concreto. Los tipos principales de aditivos incluyen aceleradores de fraguado, reductores de
ADOS V R E S E R S para mejorar la calidad HO y su uso debe ser recomendado. Ahora bien, DEREdelCconcreto
agua, inclusotes de aire e impermeabilizantes. En general, los aditivos son útiles algunos aditivos, si no se utilizan en la forma correcta, pueden producir efectos secundarios indeseables. Asimismo, los aditivos se deben utilizar de acuerdo a las recomendaciones de su fabricante.
Tipos de aditivos: Los aceleradores de fraguado: Se utilizan en tiempo muy frío, cuando se requiere demasiado tiempo para el fraguado natural del concreto. El cloruro de calcio es el mejor acelerador conocido, no obstante, no se recomienda para uso en concreto presforzado, en concreto que contiene metales incrustados disímiles, o en concreto reforzado en ambientes húmedos debido a la tendencia a provocar corrosión en el acero.
Los reductores de agua: Estos lubrican la mezcla. La mayor parte del agua en una mezcla normal de concreto se necesita para la trabajabilidad del concreto. La reducción en la cantidad de agua de una mezcla puede permitir ya sea una disminución en la proporción agua-cemento para un revenimiento y contenido de cemento dados o
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un aumento en el revenimiento por el mismo contenido agua-cemento y cemento. Con el mismo contenido de cemento pero menos agua, el concreto alcanza resistencia mayor.
Los impermeabilizantes químicos: Pueden agregarse a la mezcla de concreto, aunque a menudo se aplican como tratamiento de la superficie.
Los adherentes de polímeros: Usados para producir un concreto modificado con mejor resistencia a la abrasión, mejor resistencia al congelamiento y descongelamiento y una
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permeabilidad reducida.
Los agentes inclusores de aire: Incluyen o arrastran burbujas de aire diminutas en el concreto. Esto aumenta la resistencia del concreto a la congelación y la descongelación. Por ello, los agentes para inclusión de aire se utilizan bastante en el concreto expuesto. El inclusor de aire también afecta las propiedades del concreto fresco al incrementar la trabajabilidad.
Requisitos de comportamiento de los aditivos inclusores de aire Exudación: La exudación se calcula con un porcentaje de calidad de agua de mezclado en cada concreto. La cantidad neta de agua de mezclado es el agua que está en exceso de la contenida en los agregados de absorción. Resistencia a la compresión: La resistencia a la compresión a cualquier edad del concreto que contiene el aditivo, no debe ser menor del 90% de la de un concreto similar y misma edad. Resistencia a la flexión: La resistencia a la flexión a cualquier edad del concreto que contiene el aditivo, no debe ser menor del 90% de la de un concreto similar y misma edad.
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Resistencia a la adherencia: La resistencia a la adherencia a la edad de 28 días del concreto que contiene el aditivo no debe ser menor del 90% de la de un concreto similar y a la misma edad. Cambios de longitud: El cambio de longitud del concreto con aditivo, al secar, no debe ser mayor que 1.2 veces al de un concreto similar. Si el cambio de longitud del concreto después de 14 días de secado es menor de 0.030%, el aumento en el cambio de longitud del concreto que contiene el aditivo, al secar, no debe exceder en mas de 0.005 al del concreto.
Concreto con Inclusión de Aire El concreto con aire incluido se produce usando ya sea un cemento inclusor A diferencia S O D A V R SE Eque R de las cavidades provocadas por el aire, se queda atrapado en todos los S O H C E R E D concretos y que son principalmente función de las características del agregado, de aire o un aditivo inclusor de aire durante la mezcla de concreto.
las burbujas de aire introducidas intencionalmente son extremadamente pequeñas, pues sus diámetros oscilan aproximadamente de 1 a 3 milésimas de pulgada. Las burbujas se distribuyen uniformemente en toda la pasta (agua + cemento). Una yarda cúbica de concreto puede contener de 300.000 a 500.000 millones de burbujas, con una proporción de aire que varía de 4 a 6% en volumen y agregado con tamaño máximo de 1 ½ pulg.
Razones de su uso La durabilidad del concreto es mejorada con la utilización de incorporadores de aire. La permeabilidad del concreto a los líquidos es reducida por la mayoría de los aireantes, lo cual se refleja como un incremento de la resistencia al ataque de las sustancias agresivas. El uso de aditivos aireantes, aumenta la resistencia del concreto a los ciclos de congelamiento y descongelamiento, las diminutas burbujas de aire actúan como un recinto para absorber las expansiones del agua al congelarse.
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La presencia de microburbujas en el concreto incrementa la cohesión o estabilidad de la mezcla, por lo cual resulta beneficioso el uso de este tipo de aditivo, cuando exista deficiencia de tamaños finos en la arena. La cantidad de aire ocluido al concreto es pequeña,
(menos del 8% en
volumen) por lo tanto la densidad del concreto disminuye en cantidades relativamente bajas. Sin embargo, el rendimiento del concreto aumenta para un peso dado de sus componentes. La manejabilidad del concreto fresco se mejora en gran medida, mientras que la segregación y lo exudado se reducen o se eliminan.
ADOS V R E S E R S HO ECPara DEdeRaire. no tiene inclusión un coeficiente de cemento dado, los concretos con La impermeabilidad del concreto con aire incluido es superior a la del que
aire incluido generalmente tienen relaciones agua-cemento inferiores y, por tanto son más impermeables. Siempre que se desee impermeabilidad deberá usarse aire incluido. Existen numerosos factores que influyen en la cantidad de aire incluido al concreto, entre los cuales se encuentran:
Dosis del aditivo
Contenido de Cemento. Mientras sea menor éste, se obtendrá mayor contenido de aire. Superficie específica del cemento. A mayor superficie específica, menor será la cantidad de aire incorporado.
Contenido de arena. Mezclas con mayor cantidad de arena, resultan con mayor contenido de aire.
Tipo y condición de la mezcladora, la cantidad de concreto que se mezcla y la velocidad de mezclado. Las especificaciones y métodos para aprobar aditivos inclusores de aire son dadas en las normas A.S.T.M C-260 y C-233.
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Aditivos a emplear en esta Investigación Los aditivos Inclusores de Aire a emplear en esta investigación presentan las siguientes características: 1.
Aditivo A: Proporciona resistencia al hielo y al deshielo, control de
rendimiento, un mejor acabado en una completa gama de diseños de mezclas de hormigón, aumento de plasticidad y la trabajabilidad, reducción en la adición de agua a la mezcla. Mejora la colocación, la exudación, la contracción plástica y la segregación se minimiza. También a demostrado una notable capacidad para impartir resistencia a la acción de sulfatos, el mar y aguas alcalinas. 2. Aditivo B: Produce una hidratación más rápida y completa del cemento, reduce la cantidad de agua y mejora la trabajabilidad. Incrementa la durabilidad
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dándole al concreto resistencia al los ciclos de hielo y deshielo, resistencia a la acción de los sulfatos y también ayuda a facilitar su aplicación al concreto.
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DEFINICIÓN DE VARIABLES
Concreto En su forma más sencilla, el concreto está formado por dos componentes:
los agregados
y la pasta. Los agregados generalmente se clasifican en dos
grupos: finos y gruesos. Los agregados finos son las arenas naturales o las fabricadas, cuyos granos tienen aproximadamente menos de ¼ de pulgada; los agregados gruesos son los que tienen aproximadamente más de ¼ de pulgada. La pasta se compone de cemento, agua y algunas veces de aire incluido.
Aditivo Incorporador de Aire
ADOS V R E S E R S ECHO R E D hielo y deshielo, etc. Los aditivos incorporadores
de aire son utilizados para incrementar la
durabilidad del concreto a medios abrasivos e hidrataciones durante los ciclos de
El aire incluido aumenta considerablemente la resistencia del concreto a las peladuras que ocurren en su superficie, causadas por agentes químicos que remueven el hielo adherido. La trabajabilidad del concreto fresco es también incrementada significativamente y la segregación y exudación son reducidas a un mínimo.
Vibración La vibración afecta la proporción de aire incluido en el concreto, ya que
produce una reducción de ese aire. Deberá evitarse la vibración prolongada en el concreto. En la mayor parte de los concretos, la consolidación deseada debe obtenerse con una vibración de 5 a 15 segundos. El aire perdido durante el manejo y la vibración consiste principalmente de burbujas grandes, que usualmente son perjudiciales, desde el punto de vista de la resistencia. El tamaño promedio de los huecos se reduce y el coeficiente de separación permanece relativamente constante.
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DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS
Acabado (Terminado): Es el aspecto final que se le da a la superficie de
un concreto o mortero por medio de un tratamiento adecuado.
Acelerador: Aditivo que se le incorpora a la mezcla con el fin de acelerar el
fraguado.
Aditivos: Son aquellos productos químicos que se añaden en pequeña
proporción a los componentes principales de los morteros de concretos durante su mezclado, con el propósito de modificar algunas de las propiedades de las
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mezclas en estado fresco o endurecido.
Aditivo para concreto: Es el material que aparte del cemento, los
agregados y el agua empleados normalmente en la preparación de un mezcla, pueden añadirse antes o durante la confección de la misma.
Aire Atrapado: Es la cantidad de aire propia de una mezcla después de su
compactación.
Aire Incluido: Es la cantidad de aire contenido en una mezcla, cuya
inclusión se debe a un aditivo.
Agregados: Son fragmentos o granos pétreos cuyas finalidades especiales
son abaratar la mezcla y dotarla de ciertas características favorables, entre las cuales se destaca la reducción de la retracción plástica.
Agregados Saturados con Superficie Seca: es aquel que tiene los poros
permeables saturados de agua manteniendo su superficie libre de agua.
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Aglomerantes: Pueden definirse como aquellos materiales compuestos por
una o varias sustancias que tienen la propiedad de adherirse a otros.
Arena: Conjunto de partículas, generalmente de cuarzo, disgregadas de las
rocas. Su modulo de finura debe estar cerca de 2,75. No debe contener materia orgánica.
Asentamiento: El asentamiento es la prueba que se realiza para
determinar la cantidad de agua que debe contener un concreto, de acuerdo con la relación agua-cemento para una resistencia dada. El asentamiento se mide entonces, determinando la diferencia de altura entre la parte superior del cono y la
ADOS V R E S E R S ERECHO Calor D de Hidratación: Es la cantidad de calor liberado durante el proceso
altura media de la superficie de concreto.
de hidratación, debido a reacciones fisicoquímicas.
Cambio Intrínseco de volumen: Es la variación del volumen de un mortero
o concreto, debido a una causa que no sea una solicitación externa que provoque tensiones en el material.
Canto rodado: Agregado pétreo resultante de la desintegración y/o
abrasión natural de la roca.
Cemento: Es una especie de cal hidráulica perfeccionada. Contiene 4
componentes esenciales que son: Aluminato tri-cálcico que causa el fraguado, Silicato Di-cálcico que aporta las resistencias después de 28 días y Yeso que controla el fraguado.
Compactación: Es el proceso manual o mecánico que tiende a reducir el
volumen total de vacíos de una masa de mortero o de concreto fresco.
54
Concreto: Es la mezcla constituida por el cemento, agregados inertes
(finos y gruesos) y agua en proporciones adecuadas para obtener resistencias prefijadas.
Concreto Endurecido: Es el estado del concreto, cuya característica
básica es determinada mediante su comportamiento en el desarrollo de las Resistencias Mecánicas. La resistencia del diseño debe ser alcanzada por el concreto transcurridos los 28 días, luego de haberse realizado el mezclado del mismo, aún cuando se ha podido comprobar que el concreto adquiere resistencias mayores a medida que transcurre el tiempo.
ADOS V R E S E R S DERECHO
Concreto Fresco: Es el estado del concreto previo al comienzo del
fraguado.
Concreto Liviano: Es el concreto de peso específico menor de 2kg/dm3 .
Concreto Premezclado: Es el concreto dosificado en una planta y
transportado a obra generalmente por camiones mezcladores o agitadores.
Consistencia: Es el grado de fluidez de una determinada mezcla, de
acuerdo a un procedimiento prefijado.
Contenido de Aire: Es la diferencia entre el volumen aparente de la mezcla
y el resultante de la suma de la suma de los volúmenes absolutos de los componentes.
Contenido de Humedad: Es la cantidad de agua de un material expresada
como un porcentaje de su peso seco.
Cono de Abrams: Dispositivo cónico de 30 cm de alto con diámetro
superior de 10,2 cm e inferior de 20,3 cm para medir la consistencia del concreto
55
fresco. Se llena de concreto en 3 capas, cada una compactada con 25 golpes de una barra. Cuando se levanta el cono (lentamente), el concreto se acomoda bajo su propio peso.
Curado: Es modificar mediante riego, inmersión, suministro de vapor o de
calor, las condiciones del ambiente que rodea la pieza, o bien aislarla del exterior mediante recubrimientos que impidan la emigración del agua libre.
Dosificación: Es la proporción en peso o en volumen de los distintos
elementos integrantes de una mezcla.
ADOS V R E S E R S DERECHO
Durabilidad: Es la propiedad que tienen los morteros o concretos de resistir
la acción continua de agentes destructivos con los cuales han de estar en contacto.
Endurecimiento: Es el proceso de aumento de la resistencia mecánica
posterior al período de fraguado.
Escoria: Material no metálico que consiste esencialmente en silicatos y
aluminosilicatos de cal y que se producen simultáneamente con la obtención del hierro
Exudación: Separación de agua en la superficie de concreto fresco.
Fraguado: Es el proceso de endurecimiento de cemento, mortero y
concreto. Se llama fraguado inicial cuando cambia el estado plástico al sólido. Se determina por la aguja Vicat (en el cemento) y la aguja Proctor (en concreto). Fraguado inicial del concreto aprox. 3 horas, final 4-5 horas. Para medir el fraguado se pasa el concreto por una criba de 5 mm y se usa el mortero que pasa para el ensayo.
56
Granulometría: Datos acerca de la distribución de los tamaños de los
distintos agregados que se emplean en concreto. Se determinan por el análisis granulométrico usando tamices.
Granzón: Mezcla de proporciones variables de arena y grava que resulta
de la desintegración y/o abrasión natural de la roca o del procesamiento de conglomerados debidamente ligados.
Grava: Agregado pétreo retenido en el cedazo #4 (4.76mm) al cernir el
granzón.
ADOS V R E S E R S DERECHO
Hormigonado (vaciado): Consiste en la operación del llenado de los
moldes con concreto.
Inclusor de Aire compuesto: Es el aditivo que por su composición química
además de incorporar aire modifica algunas propiedades de la mezcla endurecida.
Inclusor de Aire Simple: Es el aditivo cuyo propósito exclusivo es
incorporar
aire
en
forma
de
burbujas
esferoidales
no
coalescentes
y
uniformemente distribuidas en la mezcla.
Mezcla: Es la cantidad de concreto preparada de una sola vez.
Módulo de finura: Es la suma de los porcentajes retenidos acumulados
(porcentaje más grueso) de una muestra de agregado, debida entre 100.
Peso Específico: Es el cociente del peso en el aire de un cierto volumen
de sólidos del agregado a una temperatura dada y el peso en el aire del mismo volumen de agua destilada a la misma temperatura.
57
Peso Específico Aparente: Es el cociente del peso en el aire de un cierto
volumen aparente de agregados a una cierta temperatura y de un volumen igual de agua destilada a la misma temperatura.
Peso Específico Saturado con Superficie Seca: Es el cociente del peso
en el aire de un cierto volumen de agregados saturados con superficie seca a una cierta temperatura y de un volumen de agua igual destilada a la misma temperatura.
Porcentaje de Absorción de un Agregado: Es el aumento de peso de un
agregado poroso seco, hasta lograr su condición de saturado con superficie seca
ADOS V R E S E R S ECHOde un Agregado: Es el cociente entre el peso de RHumedad DEde Porcentaje
debido a la penetración de agua en sus poros permeables.
agua evaporado por secado hasta peso constante de una muestra de agregado y el peso de la muestra de agregado seco.
Poros impermeables: Son aquellos que no pueden llenarse con un líquido
procedente del exterior.
Poros Permeables: Vacíos que pueden llenarse con un líquido,
generalmente agua, procedente del exterior.
Porosidad: Es el cociente entre el volumen de los poros y el volumen
aparente del cuerpo.
Porosidad Aparente: Es el cociente entre el volumen de poros permeable
del agregado y su volumen aparente.
Porosidad Real: Es el cociente entre el volumen total de poros
(permeables e impermeables) y el volumen aparente del cuerpo.
58
Relación Agua-Cemento: Es el cociente entre el peso del contenido de
agua libre de mezclado y el de cemento en una mezcla dada.
Segregación: Fenómeno de separación de lechada de cemento y
agregados. Produce espacios vacíos del concreto (cangrejeras), nidos de piedras, aspecto defectuoso y filtraciones.
Tamaño Máximo: Es la designación que corresponde a un agregado,
expresada por la abertura de los tamices límites, por los cuales pasa y queda retenido en su totalidad.
ADOS V R E S E R S HO ECcomo ERpasar Dpuede través del cual mínimo el 95% del agregado.
Tamaño Máximo Nominal: Es la abertura del tamiz de malla menor a
Tiempo de Fraguado: Es el tiempo requerido por una pasta fresca de
cemento y agua, de una cierta consistencia, para pasar de un grado arbitrario de rigidez a otro.
Trabajabilidad: Medida de concreto fresco que indica la facilidad de
deformación del mismo.
Vibrado del Concreto: Se realiza normalmente con vibradores de
inmersión. Es importante introducir el vibrador verticalmente con una distancia entre inmersiones de 25-30cm, y nunca menos de 6 cm del encofrado. La inmersión se hace en forma rápida, mientras se retira el vibrador lentamente dando tiempo para que se cierre el espacio vacío dejado en el concreto.
Volumen Aparente del Agregado: Es la suma del volumen de sólidos más
el volumen total de poros.
59
Volumen Sólido del Agregado: Es igual al volumen aparente menos el
volumen de poros permeables.
ADOS V R E S E R S DERECHO
60
TIPO DE INVESTIGACIÓN La investigación es del tipo Correlacional debido a existencias de diferentes tipos de variables que permiten establecer una comparación entre las ventajas y desventajas de la utilización de aditivos inclusores de aire con o sin vibración en el concreto. También se puede decir que es de tipo Experimental-Descriptiva ya que requiere la realización de ensayos con la finalidad de llevar a cabo los objetivos planteados y describir los procedimientos y elementos utilizados en la investigación.
ADOS V R E S E R S ECHO R E D La población comprende un total de 72 cilindros, de los cuales 24 cilindros
Población
se diseñaron sin aditivo, 24 cilindros se diseñaron con el aditivo inclusor de aire (A), 24 cilindros con el aditivo inclusor de aire (B), para poder examinar la variación de densidades.
Muestra La muestra utilizada para esta investigación consta de diseños de mezclas de concreto para 72 cilindros, añadiendo a una parte de ellos aditivos inclusores de aire, con asentamientos de 3”, 4” y 5” examinadas a una resistencia de 250 kg/cm2 , con o sin vibración.
Técnicas de Recolección de Datos La recolección de datos se basa en la búsqueda de información a través de libros, manuales de diseño para el concreto, trabajos de grado anteriormente realizados y demás fuentes de investigación, así como también la orientación profesional, con el objeto de conocer las normas y fundamentos teóricos a seguir en el estudio planteado.
62
Metodología de Diseño En esta investigación se procederá a preparar muestras cilíndricas de concreto con o sin vibración, con la utilización de dos tipos de aditivos inclusores de aire (A y B), para ser examinada a una resistencia de 250 kg/cm2 , a diferentes asentamientos (3”,4” y 5”) y edades de 3, 7, 14, y 28 días. Los cilindros quedaran distribuidos de la siguiente manera:
Tabla # 7 CILINDROS DE CONCRETO RESISTENCIA 250 Kg/cm2 No de Cilindros
Asentamiento (pulg)
Eval. A los Días
Vibrado
ADTIVO
1
3
3
2
3
3
ADOS V R E S E R S DERECHO S
N
3
S
S (A)
3
3
S
S (B)
4
3
3
N
N
5
3
3
N
S (A)
6
3
3
N
S (B)
7
3
7
S
N
8
3
7
S
S (A)
9
3
7
S
S (B)
10
3
7
N
N
11
3
7
N
S (A)
12
3
7
N
S (B)
13
3
14
S
N
14
3
14
S
S (A)
15
3
14
S
S (B)
16
3
14
N
N
17
3
14
N
S (A)
18
3
14
N
S (B)
19
3
28
S
N
20
3
28
S
S (A)
21
3
28
S
S (B)
22
3
28
N
N
23
3
28
N
S (A)
24
3
28
N
S (B)
63
25
4
3
S
N
26
4
3
S
S (A)
27
4
3
S
S (B)
28
4
3
N
N
29
4
3
N
S (A)
30
4
3
N
S (B)
31
4
7
S
N
32
4
7
S
S (A)
33
4
7
S
S (B)
34
4
7
N
N
35
4
7
N
S (A)
36
4
7
N
S (B)
ADOS V R E S E R S DERECHO 37
4
14
S
N
38
4
14
S
S (A)
39
4
14
S
S (B)
40
4
14
N
N
41
4
14
N
S (A)
42
4
14
N
S (B)
43
4
28
S
N
44
4
28
S
S (A)
45
4
28
S
S (B)
46
4
28
N
N
47
4
28
N
S (A)
48
4
28
N
S (B)
49
5
3
S
N
50
5
3
S
S (A)
51
5
3
S
S (B)
52
5
3
N
N
53
5
3
N
S (A)
54
5
3
N
S (B)
55
5
7
S
N
56
5
7
S
S (A)
57
5
7
S
S (B)
58
5
7
N
N
59
5
7
N
S (A)
60
5
7
N
S (B)
61
5
14
S
N
62
5
14
S
S (A)
64
63
5
14
S
S (B)
64
5
14
N
N
65
5
14
N
S (A)
66
5
14
N
S (B)
67
5
28
S
N
68
5
28
S
S (A)
69
5
28
S
S (B)
70
5
28
N
N
71
5
28
N
S (A)
72
5
28
N
S (B)
S = Si N = No
ADOS V R E S E R S CHO ER inclusores deD aire, queE permitirán realizar la comparación de densidades de dichas De esta manera se tendrán 72 muestras cilíndricas con o sin aditivos
muestras.
Componentes del Mortero de Concreto Se utilizarán como componentes para la elaboración de cilindros de concreto agregado fino y grueso, cemento Pórtland tipo I, agua y aditivos inclusores de aire.
Agregados El agregado fino a utilizar es arena lavada (de lago) y el agregado grueso es piedra de ½”. Luego de obtener estos agregados se procede a realizar todos los ensayos exigidos por la norma para determinar las propiedades físicas de dichos agregados.
Las normas que rigen estas pruebas son COVENIN y
C.C.C.A..
65
A continuación se procederá a describir los ensayos a realizar:
Método de ensayo para determinar la composición granulométrica de
agregados finos y gruesos. C.C.C.A.: Ag 2
Aparatos: 1. Balanza 2. Cedazos 3. Horno
Procedimiento:
ADOS V R E S E R S CHO RE DElos Ensamblar cedazos en orden de tamaños de abertura de crecientes,
1. Secar la muestra en el horno hasta peso constante a una temperatura de 110 ± 5°C. 2.
desde arriba hacia abajo y coloque la muestra en el cedazo superior. Agite los cedazos a mano o por medios mecánicos durante un período de tiempo suficiente, determinado por tanteo ó determinado por mediciones en la muestra de ensayo para cumplir con el criterio de cernido establecido en el párrafo siguiente. 3. Continuar el cernido durante un minuto, no pase más de 1% en peso del residuo por ningún cedazo. 4. Usualmente es satisfactorio el cernido al seco, solamente para ensayos de rutina de agregados de gradación normal.
Sin embargo, cuando se desea la
determinación exacta de la cantidad total que pasa el cedazo #200, primero ensaye la muestra de acuerdo con el Método de Ensayo para la Determinación por Lavado del Contenido de Materiales más Finos que el Cedazo #200 en Agregados Minerales (C.C.C.A.: Ag 5).
Cálculo: Calcule los porcentajes retenidos en cada tamiz en base al peso total de la muestra, incluyendo al material que pasa el tamiz #100. Cuando se conozca la
66
cantidad de material más fino que el tamiz #200, se calculan los porcentajes de material retenido y que pasa el tamiz #200 (C.C.C.A.: Ag 5).
Método de ensayo para determinar el peso específico y la absorción del agregado fino. C.C.C.A.: Ag 15
Aparatos: 1. Balanza. 2. Picnómetros. 3. Molde.
Procedimientos:
ADOS V R E S E R S CHO sobre una superficie plana, se agita o invierte ERelEpicnómetro Drueda capacidad. Se
1. Se introduce en el picnómetro una muestra del agregado fino saturado con
superficie seca y se llena con agua hasta aproximadamente el 90% de su para eliminar todas las burbujas de aire. Se ajusta la temperatura y si es necesario, sumergirlo en agua en circulación y llevar el nivel del agua en el picnómetro hasta su capacidad de calibración. Luego se determina el peso total del picnómetro con la muestra y el agua con aproximación de 0,1g. 2. Sacar el agregado fino del picnómetro, secarlo hasta peso constante, dejarlo enfriar hasta temperatura ambiente y pesarlo. 3. Determinar el peso del picnómetro lleno con agua hasta su capacidad de calibración.
Cálculo: 1. Peso Específico: = ﻻW1 / (Wa + W – Wp) Donde: = ﻻPeso Específico. W = Peso de la muestra saturada con superficie seca, en gramos.
67
W1 = Peso en el aire de la muestra secada al horno, en gramos. Wa = Peso del picnómetro lleno con agua, en gramos. Wp = Peso del picnómetro con la muestra y el agua hasta la marca de calibración, en gramos. 2. Peso Específico (saturado con superficie saca): ﻻs = W / (Wa + W – Wp) Donde: ﻻs = Peso Específico (saturado con superficie seca).
ADOS V R E S E R S DERECHO
3. Peso Específico Aparente:
ﻻa = W1 / (Wa + W1 - Wp)
Donde: ﻻa = Peso Específico Aparente.
4. Absorción: A = [(W – W1) / W1 ]*100 Donde: A = Absorción en porcentaje. Método de ensayo para determinar el peso específico y la absorción del agregado grueso. C.C.C.A.: Ag 16
Aparatos: 1. Balanza. 2. Recipiente para la muestra.
68
3. Dispositivos adecuados para suspender el recipiente para muestra en agua, desde el centro del platillo de la balanza.
Procedimiento: 1. Después de un lavado completo para eliminar el polvo y otras impurezas superficiales de las partículas, secar la muestra hasta peso constante; dejarla enfriar hasta temperatura ambiente, luego sumergir la muestra en agua a temperatura ambiente. 2. Sacar la muestra del agua y hacerla rodar sobre un paño grande absorbente hasta hacer desaparecer toda la película de agua visible. Secar
ADOS V R E S E R S DERECHO
separadamente las partículas más grandes. Obtener el peso de la muestra bajo la condición de saturación con superficie seca con aproximación de 0,5g. 3. Después de pesar, coloque la muestra saturada con superficie seca en el recipiente y determine su peso en agua. 4. secar la muestra hasta peso constante, dejar enfriar al aire a temperatura ambiente y pesar. Cálculo: 1. Peso Específico: = ﻻW1 / (W2 – W3) Donde: = ﻻPeso Específico. W1 = Peso en el aire de la muestra secada al horno, en gramos. W2 = Peso en el aire de la muestra saturada con superficie seca, en gramos. W3 = Peso en el agua de la muestra saturada, en gramos. 2. Peso específico (saturado con superficie seca):
69
ﻻs = W3 / (W2 – W3 ) Donde: ﻻs = Peso Específico (saturado con superficie seca). 3. Peso Específico Aparente: ﻻa = W1 / (W1 – W3) Donde: ﻻa = Peso Específico Aparente.
ADOS V R E S E R S DERECHO
4. Absorción:
A = [(W2 - W1) / W1]*100
Donde: A = Absorción en porcentaje.
Método de Ensayo para determinar el Peso Unitario Suelto y Compacto del agregado. C.C.C.A.: Ag 10 Aparatos: 1. Balanza. 2. Barra compactadora. 3. Recipiente.
Procedimiento (peso suelto): 1.-
El recipiente se llena con una pala hasta rebosar, descargando el
agregado desde una altura no mayor de 5 cm por encima de la parte superior del recipiente. El agregado sobrante se desecha con una reglilla.
70
2.- Se determina el peso neto del agregado en el recipiente; luego se obtiene el peso unitario suelto del agregado multiplicando el peso neto por el factor de calibración.
Procedimiento (peso compacto): 1.- Se llena la tercera parte del recipiente y se nivela la superficie con la mano. Se compacta la masa con la barra compactadora, mediante 25 golpes distribuidos uniformemente sobre la superficie.
Se llena hasta las dos terceras
partes del recipiente y de nuevo se compacta con 25 golpes como antes.
Luego
se llena el recipiente hasta rebosar, golpeándolo 25 veces con la barra compactadora. Nivelar con una rasero de modo que las partes sobresalientes de
ADOS V R E S E R S DERECHO
las piezas mayores del agregado grueso, compensen aproximadamente los vacíos mayores en la superficie que se halla por debajo de la parte superior del recipiente.
2.- Se determina el peso neto del agregado en el recipiente, luego se obtiene el peso unitario compacto multiplicando el peso neto por el factor de calibración.
Método de ensayo para la determinación cualitativa de impurezas orgánicas en arenas para concreto. C.C.C.A.: Ag 3
Aparatos: 1. 2 frascos de vidrio.
Procedimiento: 1. Se llena un frasco de vidrio con la muestra de arena, hasta un tercio de su altura. 2. Añadir una solución al 3% de hidróxido de sodio en agua, hasta que el volumen de la arena y el líquido, indicado después de agitar, sea igual a las 2/3 partes de su altura.
71
3. Tapar el frasco, agitarlo vigorosamente y luego dejarlo reposar durante 24 horas.
Determinación del valor del color: Procedimiento preferido: Al final del período de reposo, llene un frasco de vidrio claro de 350 cm3, hasta la cuarta parte de su altura, con una solución e referencia, fresca, del color patrón, preparada con una anterioridad no mayor de 2 horas.
Luego, compare el color del líquido que sobrenada la muestra de ensayo
con el de la solución de referencia del color patrón y anote si su color es más claro, más oscuro o igual al color patrón de referencia.
Haga la comparación de
colores poniendo los 2 frascos juntos y observando a través de ellos.
ADOS V R E S E R S ERECHO líquido sobreD la muestra de ensayo, se podrán usar 5 soluciones de color.
Procedimiento Alternativo: Para definir con más precisión el color del
Hidratante
Agua. El agua a ser utilizada proviene del sistema de abastecimiento del
laboratorio de IZALCONCRETOS.
Aditivos. Los aditivos inclusores de aire a utilizar son unos productos líquidos que al
ser añadidos al concreto cumplen con la finalidad de incluir aire para mejorar algunas propiedades del concreto. Con su utilización se desea observar la conducta de los mismos en el concreto vibrado y no vibrado a fin de promover su aplicación en futuras construcciones para hacerlas más livianas y minimizar sus costos. La dosificación para el aditivo (A) es 2 ml por cada 1Kg de cemento y para el aditivo (B) es de 0,50 ml por cada 1Kg de cemento.
72
Aglomerante El cemento a emplear es Portland Tipo I de la empresa Cementos CATATUMBO, que cumple con las normas establecidas por COVENIN 492 y NORVEN 28 cuyo peso específico es de 3.150 Kg/m3, según se indica en el empaque.
Diseño de mezclas El procedimiento para obtener las cantidades (pesos) de los diferentes materiales a utilizar en la elaboración de las mezclas es tomado del Diseño de Concreto por el Método de la Asociación Venezolana de Productores de Cemento (AVPC).
ADOS V R E S E R S Diseño de R deO Concreto por el Método de la Asociación ECH DE Mezcla
Venezolana de Productores de Cemento (AVPC).
Consideraciones Fundamentales: El método toma en cuenta las cuatro consideraciones fundamentales que debe reunir el concreto en sus estados inicial y final, las cuales son: resistencia, durabilidad, trabajabilidad y economía.
Procedimiento: 1. Elegir la relación agua-cemento (a/c) para obtener el concreto de las características requeridas. Estos valores se obtienen en la Tabla #8. 2. Seleccionar una consistencia adecuada. Los valores recomendados se obtienen en la Tabla #9. 3. Determinar el tamaño máximo nominal del agregado. Los límites de estos valores están comprendidos en la Tabla #9. 4. Obtener de los ensayos respectivos, los pesos específicos y granulometrías de los agregados, además del peso unitario seco y compacto del agregado grueso, para calcular con el módulo de Finura de los agregados, el volumen absoluto de un metro cúbico de agregado grueso compacto (bo).
73
bo = PUCAG + PUCAG x ABSAG PE AG Donde, bo = Volumen absoluto de un metro cúbico de agregado grueso compacto. PUCAG = Peso Unitario Compacto del Agregado Grueso. ABSAG = Absorción del Agregado Grueso. PEAG = Peso Específico del Agregado Grueso. 5. Obtener el valor de la relación b/bo en la tabla # 10, para obtener así el volumen absoluto del agregado grueso por metro cúbico de concreto. b = b/bo x bo
ADOS V R E S E R S ECHdeOun metro cúbico de agregado grueso compacto. DERabsoluto bo = Volumen
Donde,
b = Volumen absoluto del agregado grueso.
6. Determinar el contenido de agua de la mezcla para agregados saturados con superficie seca, y ajustarlo para la consistencia elegida. 7. Calcular la cantidad de cemento por metro cúbico, y determinar el volumen de la pasta de cemento (agua+cemento). c = a/ (a/c) Vcem =
c___ ____ PEc
V pc = V c + a Donde, c = Cemento. a = Agua. PEc = Peso Específico del cemento.
74
Vpc = Volumen pasta de cemento. Vc = Volumen del cemento. 8. Calcular el volumen absoluto de los agregados (fino y grueso) como diferencia entre un metro cúbico y el volumen de la pasta de cemento. Vabs = 1 m3 – Vpc Donde, Vabs = Volumen absoluto de los agregados (fino y grueso). Vpc = Volumen pasta de cemento. 9. Calcular el volumen absoluto de la arena por metro cúbico de concreto.
ADOS V R E S E R S DERECHO Donde, V arena = V abs – b
V arena = Volumen de la arena. Vabs = Volumen absoluto de los agregados (fino y grueso). b = Volumen absoluto del agregado grueso. 10. Se convierten los componentes del metro cúbico de concreto, calculados en volumen absoluto, en peso, multiplicando los volúmenes por su respectivo peso específico. 11. Confeccionar una mezcla patrón y determinar la consistencia por el ensayo del cono de Abrams. Ajustar las pequeñas diferencias que pudiesen presentarse en la consistencia o en la trabajabilidad. 12. Ajustar el diseño por humedad, tanto en los agregados como en el agua de amasado.
75
Ajuste por Humedad Wag corr = W a g + [ W ag x (%Hum/100)| Waf corr = W a f + [ W af x (%Hum/100)| a corr = a – (W ag corr – W ag) – ( W af corr – W af) Donde, Wag corr = Peso del agregado grueso corregido. Wag = Peso del agregado grueso. Waf corr = Peso del agregado fino corregido. Waf = Peso del agregado fino.
ADOS V R E S E R S DERECHO
a corr = Agua corregida. a = Agua.
76
TABLA # 8 Relaciones Agua- Cemento recomendadas Pilotes, muros
Recipientes,
Muros gruesos,
delgados,
tanques de agua,
estribos, fundaciones,
Condición a que está sometida la
elementos
cañerías a presión,
diques de secciones
estructura
livianos, vigas y
conductos
gruesas.
columnas de
cloacales, diques de
edificios al exterior
secciones delgadas
Extrema: 1.- En climas severos expuestos a la alteración y secados, congelación y deshielo, como a nivel de agua en las estructuras hidráulicas. 2.- Expuestas al contacto del agua de mar o aguas fuertemente sulfatadas, tanto en climas
ADOS V R E S E R S DERECHO
severos como moderados.
0,49
0,49
0,53
0,53
0,53
0,60
0,60
0,53
0,66
0,66
0,53
0,73
Severa:
3.- En climas severos expuestos a la lluvia,
nieve, congelación y deshielo, pero sin estar en contacto continuo con el agua. 4.- En climas moderados, expuestos,
expuestos a la alteración de humedecimientos y secados, como a nivel de agua de las estructuras hidráulicas
Moderada: 5.- En climas moderados, expuestos a la interperie, pero sin estar en continuo contacto con el agua. 6.- Concreto completamente sumergidos, pero protegidos de la congelación. Protegido: 7.- Están incluidos los elementos de las estructuras comunes, concreto debajo del terreno sin estar sujetos a la acción corrosiva de aguas subterráneas o de congelación y deshielo.
77
TABLA # 9 Consistencia y Tamaño Máximo del Agregado
TIPO DE CONSTRUCCIÓN
Consistencia medida por el
Tamaño Máximo del
Asentamiento del Cono
Agregado Grueso
Muros armados de fundación y 13,0
5,0
38(1 ½”)
concreto simple
10,0
2,5
51(2”)
Columnas de edificios
15,0
7,5
25(1”)
Losas, vigas y muros armados
15,0
7,5
25(1”)
cimientos Fundaciones, cajones y muros de
70(3”)
Estructuras de espesor grueso
7,5
2,5
5,0 DOS A V R E S E R S O H C DERE
Pavimentos
7,5
152(6”) 51(2”)
TABLA # 10 Volúmenes Compactados de Agregado Grueso por Unidad de Volumen de Concreto (b/bo) Módulo de Finura de la Arena
Tamaño máximo del Agregado Grueso (mm)
2,00
2,20
2,40
2,60
2,75
2,90
3,10
3,30
9,5 (3/8”)
0,54
0,52
0,50
0,47
0,45
0,42
0,39
0,35
12,7(1/2”)
0,61
0,59
0,57
0,55
0,53
0,51
0,48
0,45
19(3/4”)
0,68
0,67
0,65
0,63
0,62
0,60
0,58
0,55
25(1”)
0,72
0,70
0,69
0,67
0,66
0,65
0,63
0,60
38(1/2”)
0,76
0,75
0,73
0,72
0,71
0,70
0,68
0,66
51(2”)
0,79
0,78
0,76
0,75
0,74
0,73
0,71
0,70
76(3”)
0,82
0,81
0,80
0,79
0,78
0,77
0,76
0,75
152(6”)
0,87
0,87
0,86
0,85
0,84
0,83
0,82
0,81
Mezclado de Concreto Aparatos: 1. Mezcladora Mecánica Giratoria 2. Balde graduado
78
3. Cuchara de albañil 4. Balanza 5. Pala Manuales
Preparación para la Muestra de Concreto: Para hacer la muestra de concreto con el aditivo se seleccionó uno una máquina mecánica giratoria, ya que es la mejor manera para que el material quede totalmente homogéneo y así lograr un mejor manejo del material utilizado en las muestras cilíndricas. Para comenzar, en este caso, se utilizaba un balde graduado totalmente
ADOS V R E S E R S ERECHO agua, luego D se procede a pesar cada uno de los componentes en una balanza;
libre de impurezas, y así poder introducir la cantidad de agua requerida para la
mezcla, para las probetas con aditivo, se disuelve la cantidad necesaria en el después obtenerse los pesos necesarios de cada material se colocan dentro de la máquina giratoria por un tiempo estipulado de 4 minutos, al finalizar este proceso, se deja reposar la mezcla dentro de la tolva durante 2 minutos y se repite el proceso por otros 4 minutos más. Algunas muestra fueron vibradas manualmente; este método de vibración consiste en tres capas de un tercio de altura total del molde, a medida que se coloque cada capa se procederá a compactarla con una barra metálica con aproximadamente 25 golpes para así quedar uniformemente, así sucesivamente con las otras dos capas hasta llenar el molde, la última capa se coloca al ras del molde para luego así poder ser curada.
Curado de la Probeta Luego de pasada 24 horas, las muestras se desencofran para así llegar al curado de las mismas. El procedimiento a seguir es el siguiente:
79
Después de desencofradas las muestras cilíndricas se colocan en una piscina con agua potable por un tiempo determinado ya sean (3, 7, 14 y 28) días hasta que se requiera realizar la prueba.
La muestras que estén listas para
ensayar se sacan de la piscina 24 horas antes y se dejan secando al sol. Luego se procede a medir el diámetro de cada cilindro con un vernier y la altura con una cinta métrica, después de medida cada cilindro es pesado, inmediatamente se realiza el ensayo de la resistencia a la compresión.
Ensayo a Compresión de Probetas Cilíndricas de Concreto Las probetas se ensayan a las edades previstas con una tolerancia de más
ADOS V R E S E R S ECHO R E D Para nivelas las caras del cilindro se les coloca un material
de 12 horas a los 7 días y de más de dos días a los 28 días.
llamado
Capping, luego las probetas se colocan en la máquina de ensayo centradas y comprimidas. La resistencia a la compresión será el cociente entre la carga máxima y la sección media de la muestra.
Método para la medición del asentamiento con el cono de Abrams. C.C.C.A.: Con 3.
Aparatos: 1. Molde “Cono de Abrams” 2. Barra compactadora.
Procedimiento: 1. El molde se coloca sobre una superficie plana no absorbente, habiendo humedecido las áreas que estarán en contacto con el concreto; se le mantendrá inmóvil pisando las aletas. Seguidamente se llena vaciando el concreto en tres capas.
80
2. Cada capa se debe compactar dado 25 golpes con la barra compactadora distribuidos uniformemente en toda la sección. 3. El molde se llena por exceso antes de compactar la última capa. Luego se procede a enrasar utilizando una cuchara de albañilería o barra compactadora. 4. Después se retira el molde y con una regla o cinta métrica se mide la diferencia de altura. La medida obtenida representa el asentamiento de la mezcla.
ADOS V R E S E R S DERECHO
81
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS En esta investigación se busca disminuir la densidad de mezclas de concreto para así reducir el peso de los elementos estructurales, lo que ocasiona una minoración de las dimensiones y del acero de refuerzo en dichos elementos. Para lograr tal efecto se debe agregar un aditivo inclusor de aire en el concreto.
Su inclusión puede ser un posible sustituto al momento de la aplicación del método de vibrado, en donde el difícil acceso para ejecutar este procedimiento, hace necesario buscar un reemplazo. Por otro lado, se puede reducir considerablemente el costo operativo que genera este mecanismo en algunos
ADOS V R E S E R S DERECHO
elementos estructurales de gran envergadura, ya que este tipo de aditivo proporciona al concreto mayor manejabilidad a la hora de su colocación.
La proporción de los aditivos empleados para este estudio es del 8% máximo de aire incluido en la mezcla de concreto para así cumplir con las normas establecidas.
El análisis e interpretación de los resultados se basa en las 24 muestras obtenidas con la incorporación del aditivo inclusor de aire (A), 24 muestras con el aditivo inclusor de aire (B) y 24 muestras sin el aditivo, cada una de ellas con la opción o no del efecto vibratorio, a fin de comparar el efecto causado por la inclusión de aire sobre la resistencia y densidad del concreto.
A continuación, se reflejan los resultados tanto de las resistencias como de las densidades de las mezclas de concreto ensayadas, este reflejo se realizará sobre cuadros de barras y líneas para así poder hacer comparaciones gráficas.
83
ENSAYO DE IMPUREZAS ORGÁNICAS EN ARENAS PARA CONCRETOS
Tabla # 11 FECHA DE ENSAYO: 19/07/2004. TAMIZ
PIEDRA 1/2’’
ARENA BLANCA
1 ¾ ½
59,8
3/8
27,2
¼
7,2
N°4
4,6
N°8
3,8
99,7
3,6
84,0
3,5
55,3
N°100
3,2
6,9
N°200
2,8
1,3
PASA 200
-
-
ADOS V R E S E R S ECHO 3,7 DERN°16 98,1 N°10
N°20 N°30 N°40 N°50 N°60 N°80
NOTA:
El Módulo de Finura de la Arena resultó de 1,56% y la colorimetría
obtenida fue blanco amarillento.
84
Tabla # 12 ENSAYO DE PESO UNITARIO SUELTO AGREGADO
PROCEDENCIA
PESO UNITARIO S.
PIEDRA ½’’
ISLA DE TOAS
1.400 Kg/M3
ARENA BLANCA
LAGO DE MCBO.
1.471 Kg/M3
Tabla # 13 ENSAYO DE PESO UNITARIO COMPACTO AGREGADO
PROCEDENCIA
PESO UNITARIO C.
PIEDRA ½’’
ISLA DE TOAS
1.568 Kg/M3
ARENA BLANCA
LAGO DE MCBO.
1.652 Kg/M3
ADOS V R E S E R S ECHO R E D AGREGADO PROCEDENCIA PESO ESPECIFICO Tabla # 14 ENSAYO DE PESO ESPECIFICO
PIEDRA ½’’
ISLA DE TOAS
2.418 Kg/M3
ARENA BLANCA
LAGO DE MCBO.
2.602 Kg/M3
Tabla # 15 ENSAYO DE ABSORCIÓN AGREGADO
PROCEDENCIA
ABSORCIÓN
PIEDRA ½’’
ISLA DE TOAS
3,88 %
ARENA BLANCA
LAGO DE MCBO.
1,13 %
En general, podemos señalar que los agregados
cumplen con los
requerimientos indicados en las Normas COVENIN 277 y C.C.C.A Ag 100 para la aceptación o rechazo de agregados para concreto.
85
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO POR EL METODO DE LA AVPC RCC 250 Kg/cm2 , ASENTAMIENTO 3’’, TAMAÑO MÁXIMO ½”
Tabla # 16 Relación Agua- Cemento necesaria
0,5700
Cemento a usarse
Tipo I
Arena a usarse
Lago
Piedra a usarse
Piedra ½”
Módulo de Finura de la Arena
1,56 %
Peso Específico de la Arena
2.602 Kg/m3
Peso Específico de la Piedra
2.542 Kg/m3
Peso Específico del Cemento
3.150 Kg/m3
Peso seco y compacto de la piedra
1.511 Kg/m3
Absorción de la Piedra
1,95 %
ADOS V R E S E R S DERECHO bo = 1.511 + (1.511 x 0,0195) 2.542
0,6060 m3
De las Tablas resulta b/bo
0,7108
b= 0,7108x 0,6060
0,4307 m3
Agua requerida: 188 + (188 x 0,045)
196,46 lts/m3
Cemento requerido
344,67 Kg/m3
Volumen del cemento
0,1094 m3
Volumen absoluto del agua
0,1965 m3
Volumen Absoluto de la Pasta de Cemento
0,3059 m3
Volumen Absoluto de los Agregados
0,6941 m3
Volumen Absoluto de la Arena
0,2634 m3
Porcentaje de la Arena
37,95 %
Componentes por peso por m3 Cemento
344,67 Kg
Agua
196,46 lts
Arena
685,37 Kg
Piedra
1.094,84 Kg
Componentes por terceo = 2.321,34 Kg/m3
86
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO POR EL METODO DE LA AVPC RCC 250 Kg/cm2, ASENTAMIENTO 4’’, TAMAÑO MÁXIMO ½”
Tabla # 17 Relación Agua- Cemento necesaria
0,5700
Cemento a usarse
Tipo I
Arena a usarse
Lago
Piedra a usarse
Piedra ½”
Módulo de Finura de la Arena
1,56 %
Peso Específico de la Arena
2.602 Kg/m3
Peso Específico de la Piedra
2.542 Kg/m3
Peso Específico del Cemento
3.150 Kg/m3
Peso seco y compacto de la piedra
1.511 Kg/m3
Absorción de la Piedra
1,95 %
ADOS V R E S E R S DERECHO bo = 1.511 + (1.511 x 0,0195)
0,6060 m3
2.542
De las Tablas resulta b/bo
0,7108
b= 0,7108 x 0,6060
0,4307 m3
Agua requerida: 188 + (188 x 0,075)
202,10 lts/m3
Cemento requerido
354,56 Kg/m3
Volumen del cemento
0,1126 m3
Volumen absoluto del agua
0,2021 m3
Volumen Absoluto de la Pasta de Cemento
0,3147 m3
Volumen Absoluto de los Agregados
0,6853 m3
Volumen Absoluto de la Arena
0,2546 m3
Porcentaje de la Arena
37,16 %
Componentes por peso por m3 Cemento
354,56 Kg
Agua
202,10 lts
Arena
662,47 Kg
Piedra
1.094,84 Kg
Componentes por terceo = 2.313,97 Kg/m3
87
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO POR EL METODO DE LA AVPC RCC 250 Kg/cm2, ASENTAMIENTO 5’’, TAMAÑO MÁXIMO ½’’
Tabla # 18 Relación Agua- Cemento necesaria
0,5700
Cemento a usarse
Tipo I
Arena a usarse
Lago
Piedra a usarse
Piedra ½”
Módulo de Finura de la Arena
1,56 %
Peso Específico de la Arena
2.602 Kg/m3
Peso Específico de la Piedra
2.418 Kg/m3
Peso Específico del Cemento
3.150 Kg/m3
Peso seco y compacto de la piedra
1.568 Kg/m3
Absorción de la Piedra
3,88 %
ADOS V R E S E R S DERECHO bo = 1.568 + (1.568 x 0,0388)
0,6736 m3
2.418
De las Tablas resulta b/bo
0,6452
b= 0,6452 x 0,6736
0,4346 m3
Agua requerida: 188 + (188 x 0,10)
206,80 lts/m3
Cemento requerido
362,81 Kg/m3
Volumen del cemento
0,1152 m3
Volumen absoluto del agua
0,2068 m3
Volumen Absoluto de la Pasta de Cemento
0,3220 m3
Volumen Absoluto de los Agregados
0,6780 m3
Volumen Absoluto de la Arena
0,2434 m3
Porcentaje de la Arena
35,90 % 3
Componentes por peso por m Cemento
362,81 Kg
Agua
206,80 lts
Arena
633,33 Kg
Piedra
1.050,86 Kg
Componentes por terceo = 2.252,80 Kg/m3
88
Concreto sin Aditivo Inclusor de Aire con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 (Sin vibrar) Tabla # 19
4
Asentamiento (pulg) 3
Edad (Días) 3
Diámetro (cm) 15
Altura (cm) 30
Volumen (m3 ) 0,0053
Peso (Kgf) 12,000
Densidad (Kg/m3 ) 2264,15
Rcc (Kg/cm2 ) 127,32
10
3
7
15
30
0,0053
12,000
2264,15
181,82
16
3
14
15
30
0,0053
12,000
2264,15
232,94
22
3
28
15
30
0,0053
11,900
2245,28
252
28
4
3
15
30
0,0053
12,000
2264,15
132,04
34
4
7
15
30
0,0053
12,100
2283,02
190,43
40
4
14
15
30
0,0053
12,100
2283,02
223,33
46
4
52
5
58
5
64
5
70
5
N°
ADOS V R E S E R S DERECHO 28
15
30
0,0053
12,000
2264,15
258,58
3
15
30
0,0053
12,100
2283,02
150,33
7
15
30
0,0053
12,200
2301,89
216,92
14
15
30
0,0053
12,300
2320,75
242,52
28
15
30
0,0053
12,200
2301,89
271,62
Concreto sin Aditivo Inclusor de Aire con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 (Vibrado) Tabla # 20 1
Asentamiento (pulg) 3
Edad (Días) 3
Diámetro (cm) 15
Altura (cm) 30
Volumen (m3 ) 0,0053
Peso (Kgf) 12,000
Densidad (Kg/m3 ) 2264,15
Rcc (Kg/cm2 ) 145,24
7
3
7
15
30
0,0053
12,100
2283,02
207,67
13
3
14
15
30
0,0053
12,100
2283,02
235,96
19
3
28
15
30
0,0053
12,000
2264,15
259,53
25
4
3
15
30
0,0053
12,200
2301,89
145,43
31
4
7
15
30
0,0053
12,200
2301,89
195,59
37
4
14
15
30
0,0053
12,200
2301,89
235,96
43
4
28
15
30
0,0053
12,100
2283,02
265,19
49
5
3
15
30
0,0053
12,300
2320,75
180,69
55
5
7
15
30
0,0053
12,400
2339,62
223,92
61
5
14
15
30
0,0053
12,400
2339,62
245,96
67
5
28
15
30
0,0053
12,400
2339,62
274,26
N°
89
Concreto con Aditivo Inclusor de Aire (A) con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 (Sin vibrar) Tabla # 21 5
Asentamiento (pulg) 3
Edad (Días) 3
Diámetro (cm) 15
Altura (cm) 30
Volumen (m3 ) 0,0053
Peso (Kgf) 11,800
Densidad (Kg/m3 ) 2226.42
Rcc (Kg/cm2 ) 153,32
11
3
7
15
30
0,0053
11,800
2226.42
187,49
17
3
14
15
30
0,0053
11,900
2245,28
204,85
23
3
28
15
30
0,0053
11,800
2226.42
261,24
29
4
3
15
30
0,0053
11,900
2245,28
165,61
35
4
7
15
30
0,0053
12,000
2264,15
196,74
41
4
14
15
30
0,0053
11,900
2245,28
234,57
47
4
28
15
30
0,0053
11,900
2245,28
263,69
53
5
3
15
30
0,0053
12,000
2264,15
171,83
59
5
7
15
30
0,0053
12,100
2283,02
205,23
65
5
14
15
30
0,0053
12,100
2283,02
244,65
71
5
28
15
30
0,0053
12,000
2264,15
278,60
N°
ADOS V R E S E R S DERECHO
Concreto con Aditivo Inclusor de Aire (A) con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 (Vibrado) Tabla # 22 2
Asentamiento (pulg) 3
Edad (Días) 3
Diámetro (cm) 15
Altura (cm) 30
Volumen (m3 ) 0,0053
Peso (Kgf) 11,900
Densidad (Kg/m3 ) 2245,28
Rcc (Kg/cm2 ) 165,24
8
3
7
15
30
0,0053
11,900
2245,28
211,64
14
3
14
15
30
0,0053
12,000
2264,15
241,19
20
3
28
15
30
0,0053
11,900
2245,28
263,31
26
4
3
15
30
0,0053
12,000
2264,15
169,49
32
4
7
15
30
0,0053
12,100
2283,02
215,22
38
4
14
15
30
0,0053
12,100
2283,02
242,76
44
4
28
15
30
0,0053
12,000
2264,15
273,14
50
5
3
15
30
0,0053
12,100
2283,02
173,53
56
5
7
15
30
0,0053
12,200
2301,89
217,68
62
5
14
15
30
0,0053
12,200
2301,89
253,52
68
5
28
15
30
0,0053
12,100
2283,02
286,91
N°
90
Concreto con Aditivo Inclusor de Aire (B) con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 (Sin vibrar) Tabla # 23
6
Asentamiento (pulg) 3
Edad (Días) 3
Diámetro (cm) 15
Altura (cm) 30
Volumen (m3 ) 0,0053
Peso (Kgf) 11,800
Densidad (Kg/m3 ) 2226.42
Rcc (Kg/cm2 ) 149,20
12
3
7
15
30
0,0053
11,900
2245,28
197,30
18
3
14
15
30
0,0053
11,900
2245,28
220,12
24
3
28
15
30
0,0053
11,800
2226.42
252,55
30
4
3
15
30
0,0053
11,900
2245,28
154,86
36
4
7
15
30
0,0053
12,000
2264,15
205,98
42
4
14
15
30
0,0053
12,100
2283,02
221,62
48
4
54
5
60
5
66
5
72
5
N°
ADOS V R E S E R S DERECHO 28
15
30
0,0053
11,900
2245,28
253,13
3
15
30
0,0053
12,000
2264,15
173,35
7
15
30
0,0053
12,100
2283,02
210,51
14
15
30
0,0053
12,100
2283,02
227,48
28
15
30
0,0053
12,000
2264,15
259,73
Concreto con Aditivo Inclusor de Aire (B) con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 (Vibrado) Tabla # 24 3
Asentamiento (pulg) 3
Edad (Días) 3
Diámetro (cm) 15
Altura (cm) 30
Volumen (m3 ) 0,0053
Peso (Kgf) 11,900
Densidad (Kg/m3 ) 2245,28
Rcc (Kg/cm2 ) 161,84
9
3
7
15
30
0,0053
12,000
2264,15
201,69
15
3
14
15
30
0,0053
12,000
2264,15
232,94
21
3
28
15
30
0,0053
11,900
2245,28
264,07
27
4
3
15
30
0,0053
12,000
2264,15
174,47
33
4
7
15
30
0,0053
12,100
2283,02
211,64
39
4
14
15
30
0,0053
12,000
2264,15
242
45
4
28
15
30
0,0053
12,000
2264,15
285,78
51
5
3
15
30
0,0053
12,100
2283,02
183,15
57
5
7
15
30
0,0053
12,200
2301,89
225,91
63
5
14
15
30
0,0053
12,200
2301,89
251,07
69
5
28
15
30
0,0053
12,100
2283,02
295,96
N°
91
Concreto sin Aditivo Inclusor de Aire con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 y Asentamiento de 3”
ADOS V R E S E R S DERECHO Resistencia (Kg/cm2)
Edad (días)
Tabla # 25 Edad (días) 3 7 14 28
Rcc (Kg/cm2 ) Vibrado Sin Vibrar 145,24 127,32 207,67 181,82 235,96 232,94 259,53 252
92
Concreto sin Aditivo Inclusor de Aire con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 y Asentamiento de 4”
ADOS V R E S E R S DERECHO Resistencia (Kg/cm2)
Edad (días)
TABLA # 26 Edad (días) 3 7 14 28
Rcc (Kg/cm2 ) Vibrado Sin Vibrar 145,43 132,04 195,59 190,43 235,96 223,33 265,19 258,58
93
Concreto sin Aditivo Inclusor de Aire con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 y Asentamiento de 5”
ADOS V R E S E R S CHO ResistenciaDERE (Kg/cm2)
Edad (días)
Tabla #27 Edad (días) 3 7 14 28
Rcc (Kg/cm2 ) Vibrado Sin Vibrar 180,69 150,33 223,92 216,92 245,96 242,52 274,26 271,62
94
Concreto con Aditivo Inclusor de Aire (A) con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 y Asentamiento de 3”
ADOS V R E S E R S DERECHO Resistencia (Kg/cm2)
Edad (días)
Tabla # 28 Edad (días) 3 7 14 28
Rcc (Kg/cm2 ) Vibrado Sin Vibrar 165,24 153,32 211,64 187,49 241,19 204,85 263,31 261,24
95
Concreto con Aditivo Inclusor de Aire (A) con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 y Asentamiento de 4”
ADOS V R E S E R S DERECHO Resistencia (Kg/cm2)
Edad (días)
Tabla # 29 Edad (días) 3 7 14 28
Rcc (Kg/cm2 ) Vibrado Sin Vibrar 169,49 165,61 215,22 196,74 242,76 234,57 273,14 263,69
96
Concreto con Aditivo Inclusor de Aire (A) con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 y Asentamiento de 5”
ADOS V R E S E R S DERECHO
Resistencia (Kg/cm2)
Edad (dás)
Tabla # 30 Edad (días) 3 7 14 28
Rcc (Kg/cm2 ) Vibrado Sin Vibrar 173,53 171,83 217,68 205,23 253,52 244,65 286,91 278,60
97
Concreto con Aditivo Inclusor de Aire (B) con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 y Asentamiento de 3”
ADOS V R E S E R S DERECHO Resistencia (Kg/cm2)
Edad (días)
Tabla # 31 Edad (días) 3 7 14 28
Rcc (Kg/cm2 ) Vibrado Sin Vibrar 161,84 149,20 201,69 197,30 232,94 220,12 264,07 252,55
98
Concreto con Aditivo Inclusor de Aire (B) con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 y Asentamiento de 4”
Resistencia (Kg/cm2)
ADOS V R E S E R S DERECHO
Edad (días)
Tabla # 32 Edad (días) 3 7 14 28
Rcc (Kg/cm2 ) Vibrado Sin Vibrar 174,47 154,86 211,64 205,98 242 221,62 285,78 253,13
99
Concreto con Aditivo Inclusor de Aire (B) con Resistencia a la Compresión de 250 kg/cm2 y Asentamiento de 5”
ADOS V R E S E R S DERECHO Resistencia (Kg/cm2)
Edad (días)
Tabla # 33 Edad (días) 3 7 14 28
Rcc (Kg/cm2 ) Vibrado Sin Vibrar 183,15 173,35 225,91 210,51 251,07 227,48 295,96 259,73
100
Análisis de los Resultados Con los valores de resistencia obtenidos en los diseños de mezclas realizados, se puede apreciar que los asentamientos de 3, 4 y 5 pulgadas mantuvieron una relación diferencial entre el concreto vibrado y sin vibrar, observándose una tendencia de disminución de dicha relación en el ensayo practicado a las muestras de concreto a la edad de 28 días. También se puede notar un aumento de resistencia en los cilindros con aditivo Inclusor de Aire con respecto a las muestras sin aditivo, distinguiéndose un mayor incremento en las probetas con aditivo Inclusor de Aire (B) a la edad de 28 días.
ADOS V R E S E R S DERECHO
101
Densidad de concreto con Rc 250 kg/cm2 a los 3 días (Sin vibrar)
ADOS V R E S E R S DERECHO Densidad (kg/m3)
Asentamiento (pulg)
Tabla # 34 Aditivo (B) Aditivo (A) Sin Aditivo
Asent. 3” 2226.42 2226.42 2245.28
Densidad (kg/m3 ) Asent. 4” Asent. 5” 2245.28 2264.15 2245.28 2264.15 2264.15 2283.02
102
Densidad de concreto con Rc 250 kg/cm2 a los 3 días (Vibrado)
Densidad (Kg/m3)
ADOS V R E S E R S DERECHO
Asentamiento (pulg)
Tabla # 35 Aditivo (B) Aditivo (A) Sin Aditivo
Asent. 3” 2245.28 2245.28 2264.15
Densidad (kg/m3 ) Asent. 4” Asent. 5” 2264.15 2283.02 2264.15 2283.02 2301.89 2320.75
103
Densidad de concreto con Rc 250 kg/cm2 a los 7días (Sin vibrar)
ADOS V R E S E R S O Densidad DERECH (kg/m3)
Asentamiento (pulg)
Tabla # 36 Aditivo (B) Aditivo (A) Sin Aditivo
Asent. 3” 2245.28 2226.42 2264.15
Densidad (kg/m3 ) Asent. 4” Asent. 5” 2264.15 2264.15 2264.15 2283.02 2283.02 2301.89
104
Densidad de concreto con Rc 250 kg/cm2 a los 7días (Vibrado)
Densidad (Kg/m3)
ADOS V R E S E R S DERECHO
Asentamiento (pulg)
Tabla # 37 Aditivo (B) Aditivo (A) Sin Aditivo
Asent. 3” 2264.15 2245.28 2283.02
Densidad (kg/m3 ) Asent. 4” Asent. 5” 2283.02 2301.89 2283.02 2301.89 2301.89 2339.62
105
Densidad de concreto con Rc 250 kg/cm2 a los 14 días (Sin vibrar)
ADOS V R E S E R S O Densidad DERECH (kg/m3)
Asentamiento (pulg)
Tabla # 38 Aditivo (B) Aditivo (A) Sin Aditivo
Asent. 3” 2245.28 2245.28 2264.15
Densidad (kg/m3 ) Asent. 4” Asent. 5” 2264.15 2283.02 2264.15 2283.02 2283.02 2320.75
106
Densidad de concreto con Rc 250 kg/cm2 a los 14 días (Vibrado)
ADOS V R E S E R S DERECHO Densidad (kg/m3)
Asentamiento (pulg)
Tabla # 39 Aditivo (B) Aditivo (A) Sin Aditivo
Asent. 3” 2264.15 2264.15 2283.02
Densidad (kg/m3 ) Asent. 4” Asent. 5” 2283.02 2301.89 2283.02 2301.89 2301.89 2339.62
107
Densidad de concreto con Rc 250 kg/cm2 a los 28 días (Sin vibrar)
ADOS V R E S E R S Densidad RECHO D)E (kg/m 3
Asentamiento (pulg)
Tabla # 40 Aditivo (B) Aditivo (A) Sin Aditivo
Asent. 3” 2226.42 2226.42 2245.28
Densidad (kg/m3 ) Asent. 4” Asent. 5” 2245.28 2264.15 2245.28 2264.15 2264.15 2301.89
108
Densidad de concreto con Rc 250 kg/cm2 a los 28 días (Vibrado)
ADOS V R E S E R S DERECHO Densidad (kg/m3)
Asentamiento (pulg)
Tabla # 41 Aditivo (B) Aditivo (A) Sin Aditivo
Asent. 3” 2245.28 2245.28 2264.15
Densidad (kg/m3 ) Asent. 4” Asent. 5” 2264.15 2283.02 2264.15 2283.02 2283.02 2339.62
109
Análisis de los resultados Con respecto a la densidad, se observa para los diseños de mezclas realizados una tendencia de reducción en los datos obtenidos en las muestras con aditivo inclusor de Aire en comparación con los cilindros sin aditivo.
ADOS V R E S E R S DERECHO
110
CONCLUSIONES Finalizando todo este estudio a los ensayos referidos en los capítulos anteriores se pueden establecer las siguientes conclusiones: Se pudo observar que mientras mayor sea el asentamiento mayor será su peso y en consecuencia su densidad, esto debido a la minoración de los espacios vacíos y al aumento de agua en la mezcla de concreto. Se puede concluir que, a través de las muestras ensayadas que los aditivos Inclusores de aire incrementan la resistencia a la compresión a la edad de 28 días,
ADOS V R E S E R S DERECHO
en todos los asentamientos.
Como resultado se denotó, como el aditivo (B) proporcionó mayor resistencia a la compresión que el aditivo (A) a la edad de 28 días, incluso tomando en cuenta que el porcentaje de aire incluido fue igual en ambos. Aunque se observó que con el uso de los aditivos Inclusores de Aire la disminución de la densidad es en pequeña escala, es suficientemente valedera en grandes volúmenes de concreto para poder tomarse en cuenta como una variable económica en la construcción. En términos generales, el efecto inclusor de aire de los aditivos (A) y (B) tuvieron la misma tendencia con relación a la minoración de la densidad.
110
RECOMENDACIONES Se recomienda que se utilicen asentamientos de 3” cuando se requiera que el elemento estructural sea un poco más liviano, y que este lo permita, es decir, no es prudente utilizarlo en columnas o cualquier otro elemento estructural en donde el concreto no penetre adecuadamente al momento de su colocación. Es prudente el uso de aditivos Inclusores de Aire en donde sea necesario bajar el peso de elementos estructurales específicos. Para obtener una disminución considerable en el uso del acero de refuerzo,
ADOS V R E S E R S económico en su elaboración. DERECHO
se aconseja incorporar este aditivo, para conseguir en consecuencia un ahorro
Ambos aditivos Inclusores de Aire utilizados son recomendables para los fines de incremento de resistencia y disminución de densidades en elementos estructurales.
111
BIBLIOGRAFÍA Porrero, Salas Jiménez, Ramos, Grases, Velazco. Manual del Concreto. Editorial Sidetur. Caracas 1996.
Arnal, Eduardo. Concreto Armado. Ediciones Vega. Caracas 1984.
Pérez, Vicente. Materiales y Procedimientos de Construcción. Editorial Trillas. Caracas 2000. Hernández,
Sampieri,
Fernández,
Callado.
Metodología
ADOS V R E S E R S DERECHO
de
la
Investigación. Mc Graw Hill.
Ensayos de laboratorio y Especificaciones. Comité conjunto del concreto armado. Caracas 1976. Merritt, Frederich, Loftin, M. Ken. Manual del Ingeniero Civil Tomo I. editorial Ofeloma. México 1999. Proyecto y Control de Mezclas de Concreto. Editorial Limusa. México 1978.
112