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Resistencia y Docilidad de los Hormigones Premezclados en Función del Tiempo Desarrollo Experimental

Autores: María Soledad Gómez Lorenzini Profesor Adjunto, Sergio Vidal Arcos - Profesor Auxiliar Facultad de Ingeniería Escuela de Construcción Civil Pontificia Universidad Católica de Chile emails: [email protected], [email protected] Fecha de recepción : 07//04/05 Fecha de aceptación : 27/04/05

Últimamente, en el sector construcción, la industria del hormigón premezclado ha crecido de manera impor tante. Considerando este merecimiento, el presente trabajo pretende analizar el grado de cumplimiento de los hormigones en función del tiempo, estimando 2 parámetros, la docilidad medida por medio del cono Abrams y la resistencia mínima individual. Para esto se consideraron 2.615 muestras tomadas durante un año, realizando el análisis de cumplimiento cada media hora, según grado de hormigón, porcentaje de fracción defectuosa, asentamiento de cono teórico de diseño del hormigón y por estación climática. En el presente estudio fue posible establecer que el grado de cumplimiento de la docilidad determinada mediante el ensayo de asentamiento de cono y la resistencia a compresión, varían según el tiempo de extracción de la muestra a par tir de la hora de confección del hormigón y en forma más significativa después de las 2 horas.

Abstract

Resumen

Strength and Slump of Ready Mixed Concrete According to Time Lately in building sector, the ready mixed concrete industr y has grown in a considerable way. Considering this merit, this work seeks to analyze the accomplishment grade of concrete according to time, taking into account 2 parameters; slump measured through the Abrams cone and individual minimum strength. For this purpose, 2.615 samples taken out during the a year were considered, carrying out the accomplishment test every half an hour, in accordance with the concrete grade, faulty fraction percentage, design slump of concrete and season. In this study it was possible establish that accomplishment grade of slump determined through the slump test and strength to compression, var y according to the taking out time of sample since the manufacture hour of concrete and in a more significant way after 2 hours. Keywords: Ready Mixed Concrete, Strength, Slump.

Palabras clave: Hormigón premezclado, resistencia, docilidad.

INTRODUCCIÓN Dentro de las transformaciones relevantes que ha experimentado el área de la construcción en materia de gestión de procesos se encuentra la tendencia a su industrialización. En este campo, uno de

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los sectores que registra mayores avances es el del hormigón premezclado. Hoy por hoy es difícil encontrar obras donde se confeccione el hormigón in situ, bien por problemas de espacio físico para la instalación de plantas, betoneras y lugares de acopio de áridos como por

razones de aseguramiento de la calidad de los hormigones. Como se puede observar en el Gráfico Nº 1, el despacho de hormigón premezclado ha aumentado en los últimos 5 años, en Chile, cerca de un 50%. Este

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Grafico Nº 1: Despacho Mensual de Hormigón Premezclado en Chile

Donde el factor k 2, se determina de la siguiente manera: Tabla Nº 2: Factor k2 en MPa Fracción defectuosa aceptada, % 5 10 20

H5 0,6 0,9 1,4

Grado del Hormigón H20 o H10 H15 superior 1,2 1,9 2,5 1,7 2,6 3,5 2,7 4,1 5,5

Cabe destacar que los criterios antes mencionados son válidos solo si entre las par tes, proveedor de hormigón y compraFuente: Cámara Chilena de la Construcción. dor, se ha establecido que se considerará para la fabricación, control y evaluación significativo crecimiento hace impor tan- realiza el ajuste de docilidad previo al de la resistencia de los hormigones la te conocer el grado de cumplimiento que inicio de la descarga. normativa chilena vigente. presentan dos parámetros fundamentales para la aceptación o rechazo, como lo son Respecto de la docilidad mediante el II. METODOLOGÍA la resistencia especificada y la docilidad asentamiento de cono, la norma NCh 170 mediante el asentamiento de cono de los –Hormigón Requisitos Generales– con- Este estudio contrasta los resultados obhormigones. templa las siguientes tolerancias: tenidos para el asentamiento de cono de El presente trabajo tiene como objetivo Tabla Nº 1: Tolerancias en el Control del Asentamiento de Cono de Abrams analizar el grado de cumplimiento de la Asentamiento de cono Tolerancia docilidad mediante el asentamiento de cm cm cono y la resistencia a compresión de ≤2 1 3 a 9 2 los hormigones premezclados, para lo ≥ 10 3 cual se han considerado 2.615 muestras, durante doce meses. Para la resistencia mecánica a la compresión, existe la norma NCh 1998 I. EXIGENCIAS NORMATIVAS – Evaluación Estadística de la Resistencia Mecánica – la cual establece que tanto la La norma chilena NCh 1934 –Hormigón evaluación por grupos de muestras conPreparado en Central Hormigonera– indisecutivas (cuando se tienen más de 10), ca que el tiempo máximo de transpor te y como el total de estas, deben cumplir una entrega, desde la hora de carga y hasta el resistencia individual por muestra mayor fin de la descarga del camión, es de 2 hoa la resistencia característica menos un ras, salvo que las par tes acuerden otros factor definido según el grado de hormiperíodos. El proveedor de hormigones gón y la fracción defectuosa aceptada, debe asegurar, a la vez, el cumplimiento es decir: de la docilidad pactada por un lapso de 30 minutos, contados desde la llegada del fi ≥ fc + k2 camión a obra o desde que su operador

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hormigón fresco con el asentamiento de cono teórico de diseño de cada hormigón confeccionado en planta, considerando las tolerancias indicadas en la NCh 170. Asumiendo que los hormigones presentan una pérdida de docilidad a medida que aumenta el tiempo entre la hora de confección y la de ensayo, se efectúa un análisis de los resultados agrupando las muestras según intervalos de 30 minutos. Para el caso de la resistencia a la compresión se comparan los resultados de cada muestra con la exigencia de resistencia mínima individual establecida por la NCh 1998, considerando la resistencia especificada para el hormigón y su fracción defectuosa.

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Tabla Nº 3: Cantidad de Muestras por Intervalo de Tiempo Intervalo de tiempo, minutos 0 - 30 31 - 60 61 - 90 91 - 120 Mayor a 120

Cantidad de muestras 141 966 965 414 129

DECON UC. Esta selección es coherente con el objetivo de la investigación, cual es tener una visión global de la industria del Hormigón Premezclado y no de cada planta hormigonera.

III. ANÁLISIS DE RESULTADOS

1.- Resistencia y docilidad, asentamiento El estudio analiza el grado de cumplimiende cono, de los hormigones considerando to de las muestras de hormigón conforme el total de muestras a los siguientes criterios: 1. Resistencia y docilidad, asentamiento de cono, de los hormigones considerando el total de muestras. 2. Resistencia y docilidad, asentamiento de cono, de los hormigones con 10% de fracción defectuosa. 3. Docilidad, asentamiento de cono, de los hormigones grado H20 y H30 (Resistencia especificada de 20 MPa y 30 MPa, respectivamente). 4. Resistencia de los hormigones grado H20 y H30 (Resistencia especificada de 20 MPa y 30 MPa, respectivamente). 5. Docilidad, asentamiento de cono, de los hormigones por estación, para el período marzo-agosto y septiembrefebrero. 6. Resistencia de los hormigones por estación, período mar zo-agosto y septiembre-febrero. 7. Docilidad para asentamientos de cono entre rangos 3-9 cm y mayor a 10 cm. 8. Resistencia de los hormigones de fracción defectuosa 5%, 10% y 20%. Este estudio no contempla el análisis estadístico de muestras consecutivas ni para el total de muestras, debido a que se estudia solo una par te de las muestras de hormigón premezclado, correspondientes a aquellas controladas por

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A par tir de la aplicación de la metodología recién expuesta y basándose en el análisis y evaluación de la totalidad de las muestras extraídas durante un año, es posible adver tir que existe una correlación directa entre el tiempo transcurrido desde la carga y despacho del camión en la planta hasta la toma de la muestra (durante la descarga) y la variación de asentamiento de cono y resistencia. Con respecto al asentamiento de cono se observa que durante los primeros 30 minutos es esperable obtener del orden de un 2% de los resultados establecidos por las tolerancias de la NCh 170. Luego de dicho tiempo, la cantidad de resultados fuera de las tolerancias exigidas se incrementa a razón de un 1% por cada media hora hasta llegar a un 7% cuando se exceden las 2 horas desde la salida de planta del camión.

Gráfico Nº 2: Grado de Cumplimiento de Resistencia y Asentamiento de Cono para Hormigones Premezclados para el Total de Muestras

2.- Resistencia y docilidad, asentamiento de cono, de los hormigones con 10% de fracción defectuosa Igual análisis –Gráfico Nº 3– pero aplicado solo a los hormigones con un 10% de fracción defectuosa (nivel de confianza del 90%), que representan un 77% del total de las muestras, permite visualizar la tendencia a obtener un 2% de hormigones con resistencia menor a la mínima individual exigida por la normativa. Para los asentamientos de cono se mantiene la tendencia que indica que el cumplimiento de dicho asentamiento disminuye a razón de un 1% por cada media hora luego de transcurrida la toma de muestra.

Según se aprecia en el Gráfico Nº 2, referido a resistencias, transcurridos entre 0 y 120 minutos desde el despacho del hormigón es esperable obtener del orden de un 2% de resultados por debajo de los límites aceptados en la normativa. Sobre las 2 horas es dable conseguir del orden de un 3% de Gráfico Nº 3: Grado de Cumplimiento de Resistencia y Asentamiento de Cono para Horresultados con resistencia individual menor migones Premezclados con 10% de Fracción a la determinada por la NCh 1998. Defectuosa

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3.- Docilidad, asentamiento de cono, de hormigones grado H20 y H30 (Resistencia especificada de 20 MPa y 30 MPa, respectivamente)

de la resistencia se incrementa a razón de un 0,5% por cada media hora.

El mismo análisis –representado en el Gráfico Nº 4– se aplicó, considerando la resistencia especificada, a los hormigoGráfico Nº 6: Grado de Cumplimiento de Asentanes grado H20 y H30, debido a que repremiento de Cono para Hormigones por Estación sentan el 38% y 30%, respectivamente, del total de hormigones muestreados. Gráfico Nº 5: Grado de Cumplimiento de Resis- 6.- Resistencia de los hormigones, tencia para Hormigones Premezclados Grado por estación, período marzo-agosto y H20 y H30 septiembre-febrero En este caso es posible visualizar que el grado de cumplimiento del asentamiento es 5.- Docilidad, asentamiento de cono, de Los análisis relativos al cumplimiento de del orden de un 97%, existiendo para el gra- los hormigones, por estación, período las resistencias según la estacionalidad do H20 dos intervalos (entre 0 y 30 y entre marzo-agosto y septiembre-febrero revelaron, por su par te, un mayor por91 y 120 minutos), lo que presenta grados de cumplimiento del orden de un 93%. Replicado el mismo análisis en los centaje de cumplimiento en la resistencia asentamientos de cono de hormigones, mínima individual para los hormigones siguiendo una distinción por estación controlados durante el período marzo y climática, se puede observar que duran- agosto. En dicho semestre y durante las te el período más caluroso, septiembre- 2 primeras horas prácticamente la totafebrero que concentra cerca de un 52% lidad de los hormigones cumplen con la de las muestras, existe una disminución resistencia mínima individual. En cambio, impor tante, de los parámetros estudia- a lo largo del período septiembre-febrero, dos, respecto del período de menores cerca de un 2% de los hormigones no Gráfico Nº 4: Grado de Cumplimiento de Asentemperaturas, marzo-agosto. Si el ensa- cumplen con la resistencia mínima indivitamiento de Cono para Hormigones Premezclayo se efectúa con posterioridad a las 2 dual. Para hormigones muestreados luego dos Grado H20 y H30 horas desde el momento del despacho del de 2 horas desde su salida de planta, el 4.- Resistencia de los hormigones grado camión de la planta, es posible obtener incumplimiento de la resistencia mínima H20 y H30 (Resistencia especificada de hasta cerca de un 10% de resultados de individual es similar, manteniéndose del 20 MPa y 30 MPa, respectivamente) asentamiento fuera de las tolerancias orden de un 2% para ambos períodos del año. exigidas en la normativa. El estudio del cumplimiento de la resistencia de hormigones grado H20 y H30 Los ensayos de asentamiento de cono de revela que prácticamente en todos los hormigones muestreados entre los 60 y 91 intervalos de tiempo se tiene un porcenminutos arrojan resultados similares. taje de cumplimiento mayor al 98%. Solo los hormigones grado H20 con tiempo de Cabe mencionar que al efectuar este anáensayo mayor a 2 horas, desde su salida lisis solo se consideraron los resultados de planta, exhiben un 3% de resultados obtenidos; las dosificaciones de los disde resistencia por debajo de la mínima tintos hormigones y los posibles usos de estipulada por la NCh 1998. Además, se aditivos no fueron contemplados. Gráfico Nº 7: Grado de Cumplimiento de Resisdistingue que el grado de incumplimiento tencia para Hormigones por Estación

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7.- Docilidad para asentamientos de cono entre rangos 3 - 9 cm y mayor a 10 cm Si se replica el análisis agrupando las muestras de acuerdo con las tolerancias indicadas en la Tabla Nº 1, se constata que durante las 2 primeras horas el grado de cumplimiento de asentamiento de cono es similar para ambos grupos de muestras. Este resultado varía, sin embargo, con posterioridad a este tiempo. En el caso de los hormigones con un asentamiento de cono mayor o igual a 10 cm. se aprecia una fuer te disminución en el grado de cumplimiento de la docilidad.

Gráfico N° 8: Grado de Cumplimiento de Asentamiento de Cono

8.- Resistencia de los hormigones de fracción defectuosa 5%, 10% y 20% Al efectuar el análisis por fracción defectuosa de los hormigones se obtiene que en todos los casos el grado de incumplimiento de la resistencia mínima individual es menor o igual al 5%. Luego de las 2 horas este porcentaje aumenta

hasta aproximarse al 12% (para fracción defectuosa de un 5%).

a las 2 horas el cumplimiento de la resistencia mínima individual se eleva sobre el 98%. IV. CONCLUSIONES • Los hormigones de un 10% de fracción defectuosa, incluso sobre las 2 horas, Los resultados obtenidos a partir de los presentan un 98% de cumplimiento de análisis realizados permiten concluir que: la resistencia mínima individual. • Los hormigones grados H20 y H30 Docilidad, determinada mediante el enmantienen el porcentaje de cumplisayo de asentamiento de cono. miento indicado previamente. Solo se aprecia una disminución del porcentaje • En general, el cumplimiento del asenpara los hormigones H20 en muestras tamiento de cono disminuye a razón de tomadas después de 2 horas. un 1% por cada media hora transcurrida • Los hormigones confeccionados en el después de la confección del hormigón. periodo marzo-agosto tienen un cum• Los hormigones muestreados durante plimiento mayor de resistencia respeclas 2 primeras horas alcanzan resulto del semestre septiembre-febrero, tados similares de cumplimiento del cuando las muestras son extraídas asentamiento de cono, porcentaje que hasta las 2 horas. Después de dicho se eleva luego de este plazo en el caso plazo, el grado de incumplimiento es de los hormigones con asentamientos igual para ambos períodos. de cono teóricos mayores o iguales a 10 cm. El grado de incumplimiento de Finalmente se puede concluir que la doeste parámetro es superior al 10%. • El grado de incumplimiento del asenta- cilidad determinada mediante el ensayo miento de cono varía según el grado de de asentamiento de cono y la resistencia hormigón, H20 y H30, siendo mayor la a compresión varían según el tiempo de variación en los hormigones H20 para extracción de la muestra a par tir de la hora de confección del hormigón y en los diferentes intervalos de tiempo. • El asentamiento de cono no refleja un forma más significativa después de las cambio considerable por estaciones, 2 horas. cuando la muestra es tomada en el período de 2 horas. Esta mantención puede encontrar una explicación probable en las modificaciones que llevan a cabo las empresas de premezclado, las cuales varían las dosificaciones según la época del año, principalmente a partir del uso distintos tipos de aditivos.

BIBLIOGRAFÍA: 1. NCh 170 Of. 85 – Hormigón Requisitos Generales. 2. NCh 1934 Of. 92 – Hormigón Preparado en Central Hormigonera. 3. NCh 1998 Of. 89 – Evaluación Estadística de Hormigones.

Resistencia a la compresión. Gráfico Nº 9: Grado de Cumplimiento de Asentamiento de Cono Según Nivel de Confianza

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• Se puede concluir que para las muestras extraídas en períodos inferiores

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