UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL REGIÓN XALAPA

“Influencia del método de dosificación de mezclas de concretó en la resistencia a la compresión: ACI y Elaborado en obra”

TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO CIVIL PRESENTA

Antonio Arcos Hernández DIRECTOR

DR. Miguel Ángel Baltazar Zamora Xalapa Enríquez Veracruz

2008

DEDICATORIAS:

El presente trabajo lo dedico:

A Dios que gracias a el aprendí que la vida está llena de metas y que solo pueden ser culminadas con la ayuda de todas la personas que nos rodean, pero sobre todo con fe, voluntad y amor a dios. Te agradezco señor por iluminar mis pasos en los momentos de soledad y depresión, también te doy gracias porque me has dejado compartir momentos de felicidad en compañía de mi familia y amigos. Y sobre todo me has prestado vida gracias diosito.

A María del Carmen Hernández Torres gracias mamá porque a pesar de los tropiezos en mi camino, donde siempre estuviste para decirme como se levanta uno, jamás me perdiste la confianza y hoy he culminado una meta mas en mi vida, sabes bien que siempre te he admirado no solo por ser mi madre, si no porque he visto la mujer que eres, porque a pesar de las limitaciones que alguna vez tuvimos, siempre me demostraste que no se vale decir no puedo, y como la mujer sabia que eres siempre has tenido razón. Te amo mami aunque no te lo diga tanto como cuando era más pequeño, pero no olvides que en todos mis logros esta gran parte de ti, te quiero mucho mami.

A Alejandra Teresa Arcos Hernández, hermanita tú siempre has estado conmigo, te acuerdas cuando fuimos niños que de cosas vivimos no, te amo mucho y gracias por ayudarme siempre en todo. Tu eres la niñita que yo tenía que cuidar sin embargo tú eras la que me cuidaba, te quiero mucho y te agradezco todo lo que me has dado, también a ti te pertenece este logro. Te amo y sabes no le digas a nadie pero tú eres la pequeña que más quiero.

A Salvador Arcos Hernández chava sabes bien que te quiero mucho y que siempre has sido mi ejemplo, no quiero ser como tú, es imposible, eres único, sabes desde

niños me enseñaste tanto, siempre resolvías mis dudas, nunca me dijiste que no se. Te extrañaba cuando no estábamos juntos, gracias chavita porque tú eres de esas personas que es un orgullo ser su amigo, su hermano, su pariente, te amo chavita.

A Don Paulino Y Doña Teresa saben los quiero mucho y los extraño, pero sé que siempre están cerca de mí, ustedes me enseñaron a disfrutar, a cuidar, a soñar, les doy las gracias por que se que me han ayudado, abuelos los amo mucho y gracias por cuidarme.

A Nayeli Lozada Domínguez gracias por brindarme siempre tu apoyo, sobra decir todo lo que yo te quiero, tu bien lo sabes, aunque a veces no lo diga, eres una persona muy especial para mí y ahora que por fin he logrado esto. Quiero que disfrutes a mi lado y compartas conmigo la felicidad que siento. Te amo mucho gracias nayelin.

A mis amigos gracias no hay cosa más importante para un ser humano como lo son los amigos, nunca acabaría de nombrar a todos, quizá conviví mas con unos que otros pero siempre me demostraron cariño, siempre me apoyaron, me guiaron, me cuidaron a todos les agradezco su apoyo. Que de cosas vivimos y también que de cosas sufrimos, pero las cosas que más nos cuestan son las que más disfrutamos, gracias amigos.

AGRADECIMIENTOS A Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Veracruzana, por darme la oportunidad de pertenecer a esta gran institución de lo cual me siento muy orgulloso, misma que me brido la ayuda y las herramientas que me serán útiles en la vida profesional.

Al Dr. Miguel Ángel Baltazar Zamora, por brindarme su apoyo y colaboración para la culminación de este trabajo, gracias por sus consejos que me ayudaron a desarrollar de manera exitosa mi trabajo. Así como la información que me brindo para la realización de mi trabajo.

Al Dr. Demetrio Nieves Mendoza, por dedicarme parte de su tiempo en la revisión de mi tesis y por su ayuda.

Al Ing. Arturo Ortiz Cédano, gracias por su ayuda en la revisión de mi trabajo y de su apoyo incondicional.

ÍNDICE INTRODUCCIÓN CAPITULO 1. FUNDAMENTOS DE CONCRETO HIDRÁULICO. 1.1 Concreto……………………………………………………………………

5

1.1.1 Cemento Portland…………………………………………………... 8 1.1.1.1 Tipos de Cemento……………………………………………… 9 1.1.2 Agua de mezclado.…...…………………………………………….

10

1.1.3 Agregados…………………………………………………………….

11

1.1.4 Aditivos………………………………………………………………..

12

1.2 Tipos de concreto………………………………………………………..

13

1.2.1 Concreto simple……………………………………………………..

14

1.2.2 Concreto reforzado…………………………………………………. 14 1.3 Proporcionamiento de mezclas de concreto……………………….. 14 1.3.1 Elección de las características de la mezcla…………………… 21 1.3.2 Relación entre la relación agua-cemento y la resistencia…..

22

1.3.3 Características físicas de los agregados……………………….. 22 1.3.4 Revenimiento y contenido de agua…………………………….. 22

2.1 Métodos de dosificación de mezclas de concreto…………………. 25 2.1.1 Método del ACI para concreto ligero……………………………. 26 2.1.2 Método utilizado en campo 1:2:3……………………………….. 27 2.2 Elaboración de especímenes………………………………………….. 28 2.2.1 Características físicas de los agregados……………………….. 29 2.2.2 Dosificación de las mezclas método del ACI para …………concreto ligero……………………………………………………… 2.2.3 Dosificación de las mezclas método de campo 1:2:3……….

30 33

2.2.4 Colado de especímenes……………………………………………. 35 2.2.5 Etapa de curado……………………………………………………… 39

2.3 Propiedades mecánicas…………………………………………………. 40 2.3.1 Preparación y cabeceo………………………………………...…… 41 2.3.2 Ensaye de Cilindros…………………………………………………

43

CAPITULO 2. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL.

CAPITULO 3. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS. 3.1 Resultados de especímenes del método del ACI para concreto ……ligero……………………………………………………………………….. 3.2 Resultados de especímenes del método de campo 1:2:3……….

46 49

3.3 Comparación de resultados método del ACI y de campo 1:2:3..

52

CAPITULO 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 4.1 Conclusiones………………………………………………………………

56

4.2 Recomendaciones………………………………………………………..

57

BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………….. 58

INTRODUCCION

INTRODUCCION No cabe duda que la invención del concreto, ha constituido un paso importante para la construcción en general, sin embargo la dosificación de este ha sido tema de conversación y discusión en el ámbito ingenieril.

Existen diferentes formas de dosificar una mezcla de concreto, por ejemplo métodos empíricos, proporciones arbitrarias, métodos basados en observación y cierta experiencia. Sin embargo, no quiere decir que se deban ocupar como recetas de cocina. La dosificación, surge por la necesidad de emplear concreto con diferentes resistencias a utilizar en los diferentes elementos de una construcción, ya que no se utilizara el mismo concreto para una columna de un edificio, que el que se usara para el castillo de una casa habitación ya que ambos están sometidos a cargas muy diferentes.

En México los métodos utilizados para la dosificación, son métodos en su mayoría de origen extranjero, sin embargo, la dosificación utilizada en el país no siempre se basa en el cálculo de las mezclas necesarias en la construcción. Esto es por la magnitud de la obra por ejemplo se le da tan poca importancia a la construcción de una casa habitación por parte del propietario dejando al criterio del albañil la selección de ello.

Esto trae consigo diferentes consecuencias ya que el propietario confía totalmente en los conocimientos que el albañil puede tener, sin embargo no toman en cuenta algo tan importante como es la prevención y supervisión.

Las diferentes consecuencias por dar tan poco interés a estos puntos, son variadas pero primordialmente se afecta la vida útil, la calidad de los elementos construidos, al no considerar todo esto se pierde dinero y lo que es más grave, vidas humanas.

-2-

INTRODUCCION

Por lo anterior, se considera conveniente que la dosificación, que se utiliza para la mayoría de las casas habitación, se le dé la importancia que tiene, ya que son miles de personas las que utilizan un proceso con poco control de calidad.

La utilización de métodos inadecuados en la dosificación del concreto y la carencia de control han motivado a la realización de el presente trabajo recepcional. Estructurado en tres capítulos, en los cuales se muestra la diferencia entre tener control y tomar en cuenta diferentes factores para dosificar, en el trabajo se utilizan dos métodos diferentes, para dosificar, uno a base de cálculos y supervisión. Mientras que por otro lado el utilizado por los albañiles en la mayoría de las casas.

El primer capítulo, se refiere a las generalidades, en cuanto a los componentes del concreto y las diferentes formas de dosificarlo, en el segundo se aborda la metodología experimental, en la que se mostró la forma de dosificar, así como la forma en que se realizaron los especímenes a utilizar, y finalmente en el tercer capítulo, se muestran los resultados obtenidos, así como algunas conclusiones y recomendaciones para dosificar.

-3-

CAPITULO 1. FUNDAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

CAPITULO 1

FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

1.1 CONCRETO.

Contrariamente a la impresión que uno podría llevarse al mirar el ambiente hecho por el hombre en el siglo xx, el concreto es un material de construcción relativamente reciente. Sólo se ha convertido en un material de construcción establecido durante el último siglo. ¿cómo se desarrolló el concreto?, ¿qué factores alimentaron su progreso?, y ¿cuáles fueron algunos de sus puntos cruciales?

Desde el inicio de la historia, el hombre ha buscado materiales para pegar piedras y ladrillos en paredes. Los asirios y babilonios utilizaron materiales bituminosos en sus muros; los egipcios utilizaron morteros de cal y yeso en la construcción de la Pirámide de Keops y en otras estructuras.

Los morteros romanos han tenido una muy buena reputación debido a la durabilidad de sus estructuras. Los acueductos y el Coliseo lo confirman. Dichos morteros se hacían de cal mezclada con una roca volcánica llamada puzolana, hallada cerca del Monte Vesubio. Esto formaba un material firme, cementante, que endurecía bajo el agua. Los romanos no sabían por qué el mortero de puzolana era superior al de cal, pero desplegaron una gran habilidad en prepararlo y utilizarlo. La marcada duración de estas estructuras se debe en parte a este mortero de cal y sílice y en parte al clima favorable en la zona. [17]

El primer paso para llegar a los morteros de los tiempos modernos fue la manufactura y uso de cales hidráulicas.

Durante la reconstrucción del faro de Eddystone en 1756, John Smeaton (1724 1792) observó que el mortero de cal ordinaria no se endurecería bajo el agua, por lo que no sería lo suficientemente durable para resistir las olas y descubrió que el mejor mortero provenía de las calizas con el más alto porcentaje de arcilla. Smeaton tuvo así la primera noción de los tiempos modernos acerca de los elementos que -5-

CAPITULO 1

FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

incrementan la resistencia de los morteros de cal y le permiten endurecerse bajo el agua. En la historia de la ingeniería civil el faro de Eddystone es un punto decisivo, "John Smeaton, uno de los grandes ingenieros del siglo dieciocho, logró un triunfo al construir el faro de Eddystone en Inglaterra. Los faros anteriores en este punto habían sido destruidos por las tormentas y el sitio estaba expuesto a la extrema fuerza del mar. Pero Smeaton utilizó un sistema en la construcción de su cantería. Él bloqueó las piedras unas en otras y para fundirlo y para el material de junta utilizó una mezcla de la cal viva, arcilla, arena y escoria de hierro machacada – concreto, eso es. Esto ocurrió en 1774. Es el primer uso del concreto desde el período romano. Es la base sobre la que se ha construido nuestro conocimiento de los morteros hidráulicos. [17]

Figura 1.-El faro de Eddystone.

El siguiente hombre en extender notablemente nuestro conocimiento de los morteros fue el eminente ingeniero francés J. L. Vicat (1786 - 1861). Las calizas que proporcionaban cementos hidráulicos, concluyó Vicat, contenían sílice, alúmina, manganeso, magnesia e hierro, de una quinta a una cuarta parte del total. No podía -6-

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FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

existir mortero hidráulico sin sílice y toda cal digna de ese nombre contenía algo de arcilla, compuesta por sílice y alúmina. [17]

La construcción de canales como el de Erie y otros creó la necesidad de cemento. El primer cemento natural fabricado en los Estados Unidos provenía de una roca de cemento natural descubierta en 1818 cerca a Chittenango, Condado de Madison, Nueva York, por Canvass White, un ingeniero en el Canal de Erie. [16]

A principios de la década de 1830 la industria americana de cemento natural estaba en su infancia, los constructores tenían que importar de Inglaterra cemento natural o el nuevo cemento Pórtland.

El 15 de diciembre de 1824, Joseph Aspdin (1779 - 1855), un albañil inglés, registró una patente para la manufactura de un cemento nuevo y mejorado. Lo llamó cemento "portland" porque su color se parecía al de las piedras de la Isla de Portland. El promovió la idea y su hijo William Aspdin (1816 - 1864) se hizo cargo de su fabricación. [16]

El cemento Pórtland comenzó a fabricarse de forma industrial en Europa hacia 1850. Su primer uso extensivo fue en la construcción del sistema de alcantarillado de Londres entre 1859 y 1867, un proyecto que incrementó enormemente la popularidad del cemento portland. [15]

La fabricación del cemento portland en los Estados Unidos comenzó en la década de 1870. La primera planta exitosa quedaba en Coplay, Pennsylvania, fundada por David O. Saylor en 1871. Su cemento se usó en la construcción de los rompeolas de Eads/Jetties. [16]

Los primeros fabricantes americanos tuvieron dificultades debido a la competencia extranjera, pues los ingenieros preferían un cemento con reputación, pero gradualmente el cemento doméstico desarrolló la suya propia. -7-

CAPITULO 1

FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

Aunque el principal uso del cemento era en morteros para pegar ladrillos y piedras en la construcción de puentes, pilas, contrafuertes, fundaciones y muros, los ingenieros a veces usaban una mezcla de cemento, arena y piedra que los franceses llamaban "béton" y los americanos "concrete". [17]

El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes. Agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua. [1]

Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. [1]

Como los agregados constituyen aproximadamente del 60 al 75 por ciento del volumen total del concreto, su selección es importante. Los agregados deben consistir en partículas con resistencia adecuada así como resistencia a condiciones de exposición a la intemperie y no deben contener materiales que pudieran causar deterioro del concreto.

La calidad del concreto depende en gran medida de la calidad de la pasta. En un concreto

elaborado

adecuadamente,

cada

partícula

de

agregado

está

completamente cubierta con pasta y también todos los espacios entre partículas de agregado.

1.1.1 Cemento Portland. -8-

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FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

Los cementos Pórtland son cementos hidráulicos compuestos principalmente de silicatos de calcio hidráulicos. Los cementos hidráulicos fraguan y endurecen al reaccionar químicamente con el agua. Durante esta reacción, llamada hidratación, el cemento se combina con agua para formar una pasta de aspecto similar a una roca. Cuando la pasta (cemento y agua) se agrega a los agregados (arena y grava, piedra triturada u otro material granular) actúa como adhesivo y une a todas las partículas de agregado para formar así al concreto, el material de construcción más versátil y de mayor uso en el mundo.

La hidratación comienza tan pronto como el cemento entra en contacto con el agua. Cada partícula de cemento forma un aumento sobre su superficie mismo que gradualmente se extiende hasta enlazarse con el aumento de otras partículas de cemento o hasta que se adhiere a las sustancias adyacentes.

1.1.1.1 Tipos de Cemento.

Se fabrican diversos tipos de cemento portland para satisfacer diferentes necesidades químicas y físicas, para propósitos específicos.

Cementos de la norma 414-ONNCCE-1999.

NMX-C-414-ONNCCE-1999 (VIGENTE) CPO 30, CPO 30R, CPC 30 y CPC 30R EQUIVALENTE AL (TIPO I) Cualquier cemento que cumpla con la característica especial BCH y/o RS equivalente al (TIPO II) CPO 40, CPO 40R y CPC 40 R EQUIVALENTE AL (TIPO III) Cualquier cemento que cumpla con la característica especial BCH equivalente al (TIPO IV)

-9-

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FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

Cualquier cemento que cumpla con la característica especial RS equivalente al (TIPO V) Donde: CPO: Cemento Pórtland Ordinario CPC: Cemento Pórtland Compuesto Así también para: RS: Resistente a los Sulfatos BRA: Baja reactividad Álcali agregado BCH: Bajo Calor de Hidratación Tabla 1.-Tipos de cementos. 1.1.2 Agua de mezclado.

Como regla general, el agua de mezclado debe ser potable. Sin contener impurezas que puedan afectar la calidad del concreto. No debe tener ningún tipo de sabor o contener limo u otras materias orgánicas en suspensión. Aguas muy duras pueden contener elevados concentraciones de sulfatos. Pozos de agua de regiones áridas pueden

contener

sales

disueltas

dañinas.

Si

es

cuestionable,

el

agua5debe5ser5químicamente-analizada.

Las impurezas excesivas en el agua no sólo pueden afectar el tiempo de fraguado y la resistencia del concreto, sino también pueden ser causa de eflorescencia, manchado, corrosión del refuerzo, inestabilidad volumétrica y una menor durabilidad. Por consiguiente se pueden fijar ciertos límites opcionales en el contenido de cloruros, sulfatos, álcalis y sólidos en el agua o se pueden desarrollar ensayes adecuados para determinar el efecto que la impureza provoque sobre ciertas propiedades. Algunas impurezas pueden tener un efecto mínimo sobre la resistencia y el tiempo de fraguado, pero pueden afectar de manera adversa a la durabilidad y a algunas otras propiedades. Análisis típicos de suministros de agua a ciudades y de agua de mar, partes por millón. Análisis No.

Productos químicos

1

2

3

4

5

6

Agua de mar'

- 10 -

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FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

Sílice (Si02) Hierro (Fe) Calcio (Ca). . Magnesio (Mg)

2.4 0.1 5.8 1.4

0.0 0.0 15.3 5.5

6.5 0.0 29.5 7.6

9.4 0.2 96.0 27.0

22.0 0.1 3.0 2.4

3.0 0.0 1.3 0.3

50-480 260-1410 219012,200 70-550

Sodio (Na)

1.7

16.1

2.3

183.0

215.0

1.4

Potasio (K) Bicarbonato. (HC03) Sulfato (004)

0.7

0.0

1.6

18.0

9.8

0.2

14.0

35.8

122.0

334.0

549.0

4.1

9.7

59.9

5.3 121.0

11.0

2.6

Cloruro (CI)

2.0

3.0

1.4

280.0

22.0

1.0

Nitrato (N03) Sólidos disueltos totales

0.5

0.0

1.6

0.2

0.5

0.0

580-2810 396020,000 -

31.0

250.0

125.0

983.0

564.0

19.0

35.000

-

Tabla 2.-análisis típicos de suministro de agua. [1] 1.1.3 Agregados.

La importancia de utilizar el tipo y la calidad adecuados de agregados, no debe ser subestimada pues los agregados finos y gruesos ocupan comúnmente de 60% a 75% del volumen del concreto (70% a 85% en peso), e influyen notablemente en las propiedades del concreto recién mezclados y endurecidos, en las proporciones de la mezcla, en la economía. Los agregados finos comúnmente consisten en arena natural o piedra triturada siendo la mayoría de sus partículas menores que 5 mm. Los agregados gruesos consisten en una grava o una combinación de gravas o agregado triturado cuyas partículas sean predominantemente mayores que 5 mm y generalmente entre 9.5 mm y 38 mm.* Algunos depósitos naturales de agregado, a veces llamados gravas de mina, consisten en grava y arena que pueden ser utilizadas en el concreto luego de un tratamiento mínimo.

- 11 -

CAPITULO 1

FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

Figura 2.-obtención del agregado grueso.

La grava y la arena naturales, usualmente se excavan o se dragan de alguna mina, río, lago o lecho marino. El agregado triturado se produce triturando roca de cantera, piedra bola, guijarros, o grava de gran tamaño. La escoria de alto horno enfriada al aire y triturada también se utiliza como agregado grueso o fino. Normalmente los agregados se lavan y se gradúan en la planta. Se puede esperar cierta variación en el tipo, calidad, limpieza, granulometría, contenido de humedad así como en otras propiedades. Cerca de la mitad de los agregados gruesos empleados en el concreto de cemento portland en los Estados Unidos de Norteamérica son gravas; la mayor parte del resto son piedras trituradas. [2]

1.1.4 Aditivos.

Los aditivos son aquellos ingredientes del concreto además del cemento Pórtland, del agua y de los agregados que se agregan a la mezcla inmediatamente antes del mezclado o durante el mismo. Por su función, se les puede clasificar a los aditivos como:

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FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

1. Aditivos inclusores de aire. 2. Aditivos reductores de agua. 3. Aditivos retardantes. 4. Aditivos acelerantes. 5. Superplastificantes. 6. Aditivos minerales finamente divididos. 7. Aditivos diversos, para mejorar la trabajabilidad, la adherencia, a prueba de humedad, impermeabilizantes, para lechadeado, formadores de gas, colorantes, inhibidores de la corrosión, y ayudas para bombeo.

El concreto debe ser trabajable, capaz de dársele acabados, fuerte, durable, impermeable y resistente al desgaste. Estas cualidades frecuentemente se pueden obtener de una manera fácil y económica seleccionando los materiales adecuados sin que se tenga que recurrir a los aditivos (excepto los aditivos inclusores de aire cuando son necesarios).

Las principales razones del empleo de los aditivos son:

1. Para reducir el costo de la construcción de concreto. 2. Para obtener algunas propiedades en el concreto de manera más efectiva que por otros medios. 3. Para asegurar la calidad del concreto durante las etapas de mezclado, transporte, colocación, y curado en condiciones ambientales adversas. 4. Para superar ciertas eventualidades durante las operaciones de colado.

A pesar de estas consideraciones, se debe tener presente que ningún aditivo de ningún tipo ni en cualquier cantidad se podrá considerar como sustituto de una práctica correcta de colado.

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FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

La efectividad del aditivo depende de factores tales como el tipo, marca y cantidad de cemento; el contenido de agua, la forma, granulometría y proporciones de los agregados; el tiempo de mezclado; el revenimiento; y las temperaturas del concreto y del aire.

1.2 TIPOS DE CONCRETO.

Los concretos han transformando

la industria de la construcción alrededor del

mundo. Conocer las características y las mejores prácticas para su uso, con ello construiremos obras más resistentes, más durables, económicas, estéticas y sustentables. Se usa en todo tipo de construcciones, desde vivienda hasta conjuntos de edificios para oficinas y complejos comerciales. A pesar del uso común del concreto, pocas personas están conscientes de las consideraciones involucradas en el diseño de un concreto resistente, durable y de alta calidad. [15]

El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento Pórtland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua.

Existe una gran variedad de concretos como lo son el concreto simple y el concreto reforzado, así como los conocidos como concretos de tipos especiales. [14]

1.2.1 Concreto simple.

La pasta está compuesta de cemento Pórtland, agua y aire atrapado o aire incluido intencionalmente. Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al 40 por ciento del volumen total del concreto. El volumen absoluto del cemento está comprendido usualmente entre el 7 y el 15 por ciento y el agua entre el 14 y el 21 por ciento. El contenido de aire en concretos con aire incluido puede llegar hasta el 8 por ciento del volumen del concreto, dependiendo del tamaño máximo del agregado grueso. - 14 -

CAPITULO 1

FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

1.2.2 Concreto reforzado.

Es un material con buenas características de resistencia ante esfuerzos de compresión. Sin embargo, tanto su resistencia a flexión como al esfuerzo cortante son relativamente bajas, por lo cual se debe utilizar en situaciones donde las solicitaciones

por

flexión

o

cortante

sean

muy

bajas.

Para superar este inconveniente, se utilizan varillas de acero, conocido como concreto armado, o concreto reforzado, permitiendo soportar los esfuerzos cortantes y de tracción con las varillas de acero. Es usual, además, disponer varillas de acero reforzando en zonas o elementos que estarán sometidos a gran carga, como es el caso de los pilares. Los intentos de compensar las deficiencias del concreto a flexión y cortante originaron el desarrollo de una nueva técnica constructiva a principios delsiglo-XX,-la-del-concreto-armado.

1.3 PROPORCIONAMIENTO DE MEZCLAS DE CONCRETO.

El objetivo al diseñar una mezcla de concreto, consiste en determinar la combinación más práctica y económica de los materiales con los que se dispone, para producir un concreto que satisfaga los requisitos de comportamiento bajo las condiciones particulares de uso. Para lograr tal objetivo, una mezcla de concreto bien proporcionada deberá poseer las propiedades siguientes: 1. En el concreto fresco, trabajabilidad aceptable 2. En el concreto endurecido, durabilidad, resistencia y presentación uniforme 3. Economía

La comprensión de los principios básicos del diseño de mezclas es tan importante - 15 -

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FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

como la realización de los cálculos mismos. Solamente con una selección adecuada de los materiales y de las características de la mezcla así como con un proporcionamiento adecuado se pueden obtener las propiedades anteriores al producir un concreto.

Antes de efectuar el proporcionamiento de una mezcla, se seleccionan sus características en base al uso que se espera dar al concreto, a las condiciones de exposición, al tamaño y forma de los miembros, y a las propiedades físicas del concreto (tales como la resistencia), que se requieran para la estructura. Una vez que estas características se han elegido, la mezcla se puede proporcionar a partir de datos de campo o de laboratorio. [5]

Como la mayor parte de las propiedades que se busca obtener en el concreto endurecido, dependen fundamentalmente de la calidad de la pasta de cemento, el primer paso para proporcionar una mezcla de concreto es la selección de una relación agua-cemento acorde con la durabilidad y resistencia requerida: Las mezclas de concreto deberán mantenerse lo mas sencillas posible, pues un número excesivo de ingredientes, a menudo provocan que la mezcla de concreto sea difícil de controlar.

La resistencia a la compresión es el parámetro que se usa para definir la calidad del concreto empleada universalmente. A pesar de ser una característica importante, otras propiedades tales como la durabilidad, la permeabilidad, y la resistencia al desgaste pueden tener igual o mayor importancia.

Dentro del rango normal de resistencias empleadas en la construcción con concreto, la resistencia a la compresión se relaciona inversamente con la relación aguacemento:

Para un concreto plenamente compactado fabricado con agregados limpios y sanos, la resistencia y otras propiedades deseables del concreto, bajo condiciones de - 16 -

CAPITULO 1

FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

trabajo dadas, están gobernadas por la cantidad de agua de mezclado que se utiliza por unidad de cemento.

Aún cuando las autoridades en la materia coinciden en que la relación entre el agua y el cemento tiene una influencia fundamental en la resistencia del concreto. La importancia de la cantidad de agua sobre la resistencia es el parámetro, tal como se señala en el párrafo anterior, propuesto por Abrams. Muchos tecnólogos del concreto prefieren usar la relación agua-cemento, pues la resistencia y otras propiedades deseables en el concreto se relacionan casi linealmente con este índice. Un parámetro mas racional es la densidad relativa de la pasta de cemento, la cual también se relaciona linealmente con la resistencia.

La resistencia de la pasta de cemento en el concreto depende de la calidad y cantidad de los componentes reactivos y del grado al cual se completa la reacción de hidratación. El concreto se vuelve más resistente con el tiempo, siempre y cuando exista humedad disponible y se tenga una temperatura favorable. Por lo tanto, la resistencia a cualquier edad particular también depende del grado de hidratación que alcance el cemento. La importancia de un curado puntual y completo se reconoce fácilmente a partir de este análisis. [1]

La diferencia en la resistencia para una relación agua-cemento dada puede ser resultado de cambios en el tamaño de agregado, granulometría, textura superficial, forma, resistencia, y rigidez; de la diferencia en los tipos y fuentes del cemento; del contenido de aire incluido; de la presencia de aditivos; y de la duración del período de curado. [1]

La resistencia a la compresión especificada a los 28 días f'c, una clase individual de concreto, es la resistencia que se espera sea igualada o sobrepasada por el promedio de cualquier conjunto de tres ensayes de resistencia consecutivos, sin que ningún ensaye individual promedio de dos cilindros) quede debajo de más de 35 kg/cm de la resistencia especificada cuando los especímenes hayan sido curados en - 17 -

CAPITULO 1

FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

condiciones de laboratorio. [1]

La resistencia promedio debe igualar a la resistencia especificada más una tolerancia que responde a las variaciones en los materiales; a las variaciones en los métodos de mezclado, transporte y colocación del concreto; y a las variaciones en la elaboración, curado y ensaye de los especimenes cilíndricos de concreto.

La resistencia promedio, misma que es mayor que f'c se denomina f'cr; y es la resistencia que se requiere para el diseño de la mezcla.

La relación agua-cemento es sencillamente el peso del agua, dividido entre el peso del cemento. La relación agua-cemento que se elija para el diseño de la mezcla, debe ser el menor valor requerido para cubrir las consideraciones de exposición de diseño.

La Tabla 3 sirve como guía para escoger la relación agua-cemento adecuada para diversas condiciones de exposición.

La relación agua-cemento deberá elegirse con base en la resistencia a compresión del concreto.

En tales casos la relación agua-cemento y las proporciones de la mezcla para la resistencia requerida deberán basarse en datos de campo adecuados o en mezclas de prueba hechas con los materiales con los que verdaderamente se va a trabajar para determinar la relación entre la relación agua-cemento y la resistencia.

Condición de exposición Concreto que se pretende sea hermético: expuesto a agua dulce

Relación agua/cemento máxima (en peso) 0.50

- 18 -

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FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

expuesto a agua salobre o agua de mar.

0.45

Concreto expuesto a congelación y deshielo en condición húmeda: a. guarniciones, cunetas, guardarrieles. b. otros elementos c. En presencia de productos químicos descongelantes

0.45 0.50

como protección contra la corrosión del concreto reforzado expuesto a sales descongelantes, aguas salobres, agua de mar, o a roció preveniente de estas fuentes

0.45

0.40

Tabla 3.-Relaciones agua-cemento máximas para diversas condiciones de exposición.

Los métodos de proporcionamiento han evolucionado desde el arbitrario método volumétrico (1:2:3 - cemento arena: agregado grueso), de principios de siglo, hasta los métodos actuales de peso y de volumen absoluto descritos en la práctica estándar para el proporcionamiento de mezclas de concreto del Comité 211 del Instituto Americano del Concreto. Los métodos de proporcionamiento por peso son muy simples y rápidos para estimar las proporciones de las mezclas, utilizando un peso supuesto o conocido del concreto por unidad de volumen. Un método más exacto, el del volumen absoluto, involucra el uso de los valores de la densidad de todos los componentes para calcular el volumen absoluto que cada componente ocupará en la unidad de volumen de concreto. Una mezcla de concreto se puede dosificar a partir de experiencias de campo (datos estadísticos), o de mezclas de prueba de concreto.

Cualquier diseño de mezclas que se encuentre en uso o que haya sido usado previamente, podrá ser empleado en un nuevo proyecto, si los datos de los ensayes de resistencia y las desviaciones estándar demuestran que las mezclas son - 19 -

CAPITULO 1

FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

aceptables. Los datos estadísticos deberán representar a los mismos materiales, proporciones, y condiciones de colado que serán empleados en el nuevo proyecto.

Los datos usados para el proporcionamiento, también deberán provenir de un concreto con un f’c dentro de 70 kg/cm2 de la resistencia requerida para el trabajo propuesto. Asimismo, los datos deberán representar al menos 30 ensayes consecutivos o dos grupos de ensayes consecutivos que totalicen al menos 30 ensayes (un ensaye es la resistencia promedio de dos cilindros tomados de una misma muestra). Si sólo se dispone de 15 a 29 ensayes consecutivos, se puede obtener una desviación estándar ajustada, multiplicando la desviación estándar (S) por los 15 a 29 ensayes y por un factor de modificación. Los datos deberán representar 45 días de ensayes o más. [5]

Cuando no se dispone de registros de campo, o cuando éstos son insuficientes para elaborar un proporcionamiento con los métodos de experiencia de campo, las proporciones elegidas para el concreto deberán estar basadas en mezclas de prueba.

Las mezclas de prueba deberán usar los mismos materiales propuestos para la obra. Se deberán elaborar tres mezclas con tres distintas relaciones agua-cemento, o contenidos de cemento para producir un rango de resistencias que se encuentren cercanas a f'cr. Las mezclas de prueba deberán tener un revenimiento y un contenido de aire dentro de 2 cm. y 0.5 %, respectivamente, del máximo permitido. Se deberá, fabricar tres cilindros por relación agua-cemento, mismos que se curarán, conforme a la norma Preparación y Curado de Especímenes de Concreto para Ensayo en Laboratorio ASTM C 192. A los 28 días o a la edad de ensaye designada, se determinará la resistencia a compresión del concreto ensayando los cilindros a compresión.

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CAPITULO 1

FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

Los resultados obtenidos se grafican para producir una curva de resistencia contra relación" agua-cemento, que se utiliza para obtener el proporcionamiento de una mezcla.

El proceso descrito anteriormente, es uno de los utilizados en la dosificación de las mezclas de concreto, pero de igual forma podemos mencionar algunos otros para proporcionar los ingredientes del concreto, incluyendo:

Asignación arbitraria (1:2:3), volumétrica Relación de vacíos Módulo de finura Área superficial de los agregados Contenido de cemento

Cualquiera de estos métodos puede producir de manera aproximada la misma mezcla

final

luego

que

se

hayan

practicado

en

el

campo

los

ajustes

correspondientes. El mejor enfoque, es elegir las dosificaciones, basándose en las anteriores experiencias y en datos confiables de ensayes con una relación ya establecida entre la resistencia y la relación agua-cemento, en los materiales que se van a usar para producir el concreto. Las mezclas pueden ser de volumen relativamente pequeño hechas con precisión de laboratorio o mezclas de gran volumen fabricadas durante el transcurso de una producción normal de concreto. A menudo es necesario el uso de ambas para lograr una mezcla satisfactoria para la obra. [1]

Se deberán seleccionar primero los siguientes parámetros: resistencia requerida, contenido de cemento mínimo o relación agua-cemento máxima, tamaño máximo de agregado, contenido de aire, y revenimiento deseado. Entonces, se elaboran las mezclas de prueba variando las cantidades relativas de agregados fino y grueso así como otros ingredientes. Las proporciones de la mezcla adecuada se seleccionan tomando como base las consideraciones de trabajabilidad y de economía. - 21 -

CAPITULO 1

FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

Cuando la calidad de la mezcla de concreto ha sido especificada por la relación agua-cemento, el procedimiento de mezcla de prueba consiste esencialmente en combinar una pasta (agua, cemento, y por lo general, un aditivo inclusor de aire), de proporciones correctas con las cantidades necesarias de agregados fino y grueso para producir el revenimiento y la trabajabilidad requeridos.

Después se calculan las cantidades por metro cúbico, se deberá usar muestras representativas de cemento, agua, agregados, y aditivos. Para simplificar los cálculos y eliminar errores causados por las variaciones en los contenidos de humedad de los agregados, los agregados deberán ser humedecidos y luego secados hasta una condición saturada y superficialmente seca y colocados en recipientes cubiertos para conservarlos en esta condición hasta que sean usados. Se deberán determinar los contenidos de humedad de los agregados y conforme a éstos se corregirán los pesos de los materiales para la mezcla.

En la publicación ACI 211.1 se ilustran los métodos para el proporcionamiento de mezclas de concreto por peso Y por volumen. El método volumétrico es más exacto.

1.3.1 Elección de las características de la mezcla.

Un factor a tomar en cuenta en la dosificación de mezclas de concreto sin duda es aquel que involucra todas las características que debe cumplir nuestro concreto por ejemplo en base al uso que se propone dar al concreto esto quiere decir para que tipo de elementos o estructuras utilizaremos el concreto que queremos dosificar, a las condiciones de exposición, al tamaño y forma de lo miembros, y a las propiedades físicas del concreto (tales como la resistencia), que se requieren para la estructura.

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CAPITULO 1

FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

Por lo anterior debemos tomar en cuenta los puntos mencionados, ya que estos nos proporcionan información más específica del tipo de concreto que necesitaremos.

1.3.2 Relación entre la relación agua-cemento y la resistencia. La relación agua-cemento, también conocida como razón agua/cemento, en el área de la ingeniería civil, a/c, es uno de los parámetros más importantes de la tecnología del concreto, pues determina la resistencia final. Expresa la íntima relación que existe entre el peso del agua utilizada en la mezcla y el peso del cemento. Como es matemáticamente una razón, debe usarse un signo de división (barra: / ) y nunca un guión. Dado que el peso del agua utilizada siempre es menor que el peso del cemento, el valor resultante es menor que la unidad. Una relación agua/cemento baja conduce a un concreto de mayor resistencia que una relación agua/cemento alta. Pero entre más alta esta relación, el concreto se vuelve más trabajable.

1.3.3 Características físicas de los agregados. Los agregados de calidad deben cumplir ciertas reglas para darles un uso ingenieril optimo: deben consistir en partículas durables, limpias, duras, resistentes y libres de productos químicos absorbidos, recubrimientos de arcilla y otros materiales finos que pudieran afectar la hidratación y la adherencia de la pasta del cemento. Las partículas de agregado que sean desmenuzables o susceptibles de resquebrajarse son indeseables. Los agregados que contengan cantidades apreciables de esquistos* o de otras rocas esquistosas, de materiales suaves y porosos, deberán evitarse, puesto que tiene baja resistencia al intemperismo y pueden ser causa de defectos en la superficie tales como erupciones.

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CAPITULO 1

FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

1.3.4 Revenimiento y contenido de agua. El propósito de la prueba de revenimiento es determinar la consistencia del concreto. Esta es una medida de la fluidez o trabajabilidad relativa de la mezcla. El revenimiento no mide el contenido de agua o la trabajabilidad del concreto. Es verdad que el incremento o disminución en el contenido de agua causará el correspondiente aumento o disminución en el revenimiento del concreto, siempre y cuando todos los otros materiales y condiciones permanezcan constantes. Sin embargo, muchos factores pueden causar que el revenimiento del concreto cambie sin que cambie el contenido de agua. [1]

_____________________ 1 * Esquisto.-Mineral en forma de lámina, producto de la presión de capas superiores sobre capas de arcilla del subsuelo, es ejemplo más representativo es la pizarra.

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CAPITULO 2. METODOLOGIA EXPERIMENTAL

2.1 MÉTODOS DE DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO. Proporcionar o diseñar una mezcla de concreto consiste en determinar las cantidades relativas de materiales que hay que emplear en la mezcla para obtener un concreto adecuado para un uso determinado. El proporcionamiento puede ser: Puramente empírico (proporciones arbitrarias) basado en observación y cierta experiencia (no es adecuado). Puede estar basado en consideraciones puramente teóricas (método de proporcionamiento basado en relaciones vacíos- cemento o vacíos morteros) (no es adecuado). Método empírico directo respaldado por principios y consideraciones técnicas (método de tanteos recomendado en la actualidad). Este ultimo método, consiste en proporcionar y hacer masada de prueba, basadas en un control de la relación agua-cemento y tomando en cuenta los factores que afectan al concreto resultante (cemento, graduación y propiedades del agregado, etc.). [1] A continuación se mencionan algunas características así como ciertos cálculos que deben tomarse en cuenta al dosificar una mezcla de concreto. •

La resistencia y durabilidad (calidad) del concreto esta principalmente relacionada con la relación agua-cemento de la pasta y con la granulometría y tipo de partículas del agregado. Pero además del requisito de trabajabilidad de un concreto afecta la relación agua-cemento y la proporción relativa de agregados gruesos y finos a usarse.

•

Una vez determinada la resistencia y trabajabilidad requeridas, los datos de relación agua-cemento y la cantidad aproximada de agua para alcanzar la trabajabilidad requerida, se toman en cuenta, dependiendo del tipo y tamaño del agregado.

•

Luego se calcula el cemento, los agregados (el % de arena se toma con su modulo de Finura y tamaño máximo del agregado).

•

Se calculan entonces por volumen absoluto o volumen de sólidos, las cantidades de material necesarios. -1-

Dosificación a utilizar en la metodología experimental.

El proporcionamiento consistirá en dos mezclas con métodos de dosificación diferentes:

El primer método, del ACI para concreto ligero será en base a las características de los agregados y con las recomendaciones pertinentes. Esto quiere decir que se diseñara la mezcla en base a cálculos y tomando en cuenta diferentes factores que puedan afectar la calidad del concreto tales como el contenido de agua, las características de los agregados por mencionar algunos.

La mezcla dos o método de campo “1:2:3” será un método puramente empírico esto es que se manejara, la dosificación que se maneja en el concreto de las losas por albañiles, se utilizara la mezcla más usual entre ellos.

Se harán 18 cilindros, 9 para cada dosificación de los cuales se obtendrá la resistencia a la compresión, en diferentes fechas 7, 14, y 28 días, en cada fecha se ensayara 3 cilindros de cada mezcla.

2.1.1 Método del ACI para concreto ligero.

Proporcionamiento de la mezcla de concreto por el método ACI calculado para una resistencia a compresión de 200 kg/cm².

Este método consiste en tomar en cuenta el volumen que ocupan los agregados tanto fino como grueso, multiplicando el volumen que ocupa cada agregado por su peso volumétrico seco suelto. [7]

La suma de los volúmenes brutos de los agregados en 1 m³ de concreto fluctúa entre 1.1 y 1.22 m³. En este caso se requieren 1.19m³, y se emplean 0.60m³ de cada tamaño. -2-

Tomando en cuenta la resistencia que se desea alcanzar, se debe utilizar una cantidad de cemento dependiendo las características deseadas.

La relación agua/cemento que se utilizara, indicara los litros de agua necesarios para la mezcla y obtención de la resistencia deseada.

Se calcula entonces los volúmenes de los componentes de la mezcla con la relación de los datos anteriores empezando por el del cemento, dividiendo los kilogramos a utilizar entre 3.15 y multiplicándolo por 1000, obtendremos el volumen de cemento en la mezcla.

Se deben obtener los volúmenes restantes el del agua, y la de los agregados fino y grueso.

Se tienen que hacer correcciones para compensar el contenido de agua, debido a la humedad existente en los agregados. En el tipo de agregados suele ser mínima y en las condiciones de obra suele perderse parcial o totalmente. Los pesos de los agregados secos en la mezcla deberán ser aumentados para compensar la cantidad de agua que es absorbida y contenida en la superficie de cada partícula y la que existe entre las partículas.

El agua absorbida no forma parte del agua de mezclado, y deberá agregarse más agua, a fin de compensar el agua que será absorbida tanto por la grava como por la arena. [2]

2.1.2 Método utilizado en campo 1:2:3.

El proporcionamiento que se utilizara para la realización de la segunda mezcla, será con las características utilizadas en obra para colar losas y trabes de concreto, esto es realizar un concreto, con la cantidad de material que el albañil cree la justa. -3-

Se realiza un sondeo para conocer los proporcionamientos utilizados en obras pequeñas como lo son las casa habitación en su mayoría, cabe mencionar que la base del proporcionamiento de un albañil es un bulto de cemento de 50 kg.

En base a lo siguiente se deben calcular las cantidades que se utilizaran pero siempre guardando la relación entre todos los componentes del concreto.

2.2 ELABORACIÓN DE ESPECÍMENES.

Para elaborar los cilindros que nos servirán para conocer la resistencia que va alcanzando el concreto conforme pasan los días, deben elaborarse tomando en cuenta todos los factores que pudieran afectar su resistencia.

El concreto que se pretende diseñar tendrá que cumplir con las siguientes características:

-La mezcla de diseño es para la losa de una casa habitación.

-Las condiciones de exposición serán, las del clima común de la ciudad de Xalapa, que es un clima muy húmedo con variaciones diarias extremas en cuanto a la temperatura.

-El tamaño común utilizado de las losas es de 10 cm. De espesor.

- La resistencia a comprensión f'c= 200kg/cm2. A los 28 días usando cemento tipo 1.

Por las características de exposición y resistencia que debe cumplir el concreto que se desea obtener se obtuvo una relación agua/cemento de 0.50.

-4-

En el caso de la realización de los cilindros por el método del ACI se debe tomar en cuenta las características físicas de los agregados esto quiere decir conocer con qué tipo de agregados estamos trabajando.

Para la elaboración de los especímenes 18 en total nueve para cada método se siguió conforme a la norma Preparación y Curado de Especímenes de Concreto para Ensayo en Laboratorio ASTM C-192.

2.2.1 Características físicas de los agregados.

Los agregados utilizados en ambas mezclas son los utilizados en la región.

El agregado grueso del banco de la joya con un color rojizo y con un poco de partículas finas.

Se realizaron las pruebas necesarias para una buena dosificación en el método 1 o ACI por pesos y características.

Se realizaron las pruebas en laboratorio a fin de conocer bien las características de los agregados.

Las características del agregado grueso son: Característica Absorción Densidad relativa Humedad PVSS PVSC

Valor 18.26% 1940 kg/cm3. 5.53% 748.5 kg/cm3. 883.23 kg/cm3 -5-

Tabla 4.-Caracteristicas del agregado grueso. El agregado fino o arena del banco de coatepec tiene las siguientes características: Característica Valor Absorción 6.16% Densidad relativa 2080 kg/cm3. Humedad 10.7% PVSS 849.06 kg/cm3. PVSC 981.13 kg/cm3 Tabla 5.-Caracteristicas del agregado fino.

2.2.2 Dosificación de la mezcla método ACI para concretos ligeros.

Proporcionamiento de la mezcla de concreto por el método ACI calculado para una resistencia a compresión de 200 kg/cm².

Los volúmenes brutos de los agregados en este caso serán de 0.60m³ de cada tamaño.

Entonces con un contenido de 350kg/m³ para obtener un concreto de las características deseadas, obtenemos:

El peso volumétrico seco suelto de la grava y la arena es de 748.5 y 849.06 kg/m³, respectivamente.

Ahora empleando 0.60 m³ de cada agregado:

Grava=748.5 kg/m³ *0.60 m³=449.1kg

Arena=849.06 kg/m³ *0.60 m³=509.44kg

-6-

Cemento=350 kg.

Como se utilizara una relación agua/cemento de 0.50 el contenido de agua deberá ser:

Agua=175kg

La densidad del concreto será aproximadamente de 1483.5kg/m³.

Calculemos entonces los volúmenes de los componentes de la mezcla.

Volumen absoluto de cemento.

350/3.15*1000=0.111m³.

Volumen del agua.

175/1000=0.175m³.

El volumen de los agregados será:

1-(0.111+0.175)=0.714m³. De agregado.

Los factores de densidad relativa son:

Agregado fino

509.44/0.357*1000=1.43m³.

Agregado grueso -7-

449.1/0.357*1000=1.26m³.

El proporcionamiento para 1 metro cúbico de concreto con una resistencia de 200 kg/cm² será el siguiente:

Material Cantidad Grava 449.1kg. Arena 509.44kg. Agua 175kg. Cemento 350kg. Tabla 6.-Proporcionamiento para 1 m³ resistencia 200kg/cm². Con los contenidos de humedad de los agregados previamente indicados, las proporciones de agregados para la mezcla, cambian a:

Agregado grueso (5.53% humedad)=449.1*1.055=473.80kg

Agregado fino (10.7% humedad)=509.44*1.107=563.95kg

El agregado grueso contribuye con una humedad de 5.53% y absorbe 18.26% por lo tanto se debe agregar 12.73% más de agua para el agregado grueso.

Mientras que el agregado fino tiene una humedad de 10.7% y absorbe un 6.16% por lo tanto se debe restar un 4.54% de agua.

La cantidad de agua para un metro cúbico ya corregido:

175+ (473.80*0.1273)-(563.95*0.045)=210 Kg. de agua.

-8-

El proporcionamiento para 1 metro cúbico de concreto con una resistencia de 200 kg/cm2 ya corregido será el siguiente:

Material Cantidad Grava 473.80kg. Arena 563.95kg. Agua 210kg. Cemento 350kg. Tabla 7.-Proporcionamiento para 1 m³ resistencia 200kg/cm² Corregido. Se harán cilindros con el proporcionamiento y se obtendrán los resultados de la resistencia a la compresión a los 7, 14 y 28 días. Se colaron 9 cilindros para ensayar 3 en cada edad. Proporcionamiento para 12 cilindros (0.064m3) será. Material Cantidad Grava 30.32kg. Arena 36.09kg. Agua 13.44kg. Cemento 22.4kg. Tabla 8.-Proporcionamiento para 12 cilindros resistencia 200kg/cm².

` Fig.3.-Pesado de los materiales según el proporcionamiento. 2.2.3 Dosificación de la mezcla método de campo 1:2:3. -9-

Este proporcionamiento es el utilizado en las losas y trabes hechas por los albañiles sin un control adecuado. Después de preguntar a varios albañiles su criterio y proporcionamiento en el concreto para una losa de 10 cm. el proporcionamiento utilizado es el siguiente: Material Cantidad Grava 5 latas. Arena 5 latas. Agua La que pida. Cemento 50kg. Tabla 9.-Proporcionamiento puramente empírico. La conversión de estos datos nos proporcionara una mezcla con las siguientes cantidades:

Material Cantidad Grava 81.2kg. Arena 92.1kg. Agua La que pida. Cemento 50kg. Tabla 10.-Proporcionamiento puramente empírico en kg.

El proporcionamiento que se utilizara para este método será el de la mitad de un bulto de cemento de 50 kg. Por lo tanto la mezcla será:

Material Cantidad Grava 2.5 latas=40.6kg.aprox. Arena 2.5 latas=45.6kg.aprox. Agua La que pida. Cemento 25kg. Tabla 11.-Proporcionamiento puramente empírico.

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A modo de utilizar la dosificación lo más semejante a la utilizada se midieron los agregados finos y gruesos en proporción en latas y se resumen en la tabla mostrada.

Material Cantidad Grava 2.5 latas=40.6kg.aprox. Arena 2.5 latas=45.6kg.aprox. Agua La que pida. Cemento 25kg. Tabla 12.-Proporcionamiento puramente empírico utilizado.

Fig.4.-Pesado de los materiales con latas como se usa en campo. 2.2.4 Colado de especímenes.

Se llevo a cabo el colado de los especímenes

siguiendo los pasos que a

continuación se enumeran:

1.-Se pesaron los materiales según el método del ACI para concreto ligero. 2.-Se limpiaron los moldes para colar, de cualquier impureza o residuo de concreto. 3.-Posteriormente se apretaron los tornillos de los moldes con el fin de cerrarlos y evitar derrame del concreto. - 11 -

4.-Se lubricaron con aceite para facilitar el desmolde.

Fig.5.- Cierre de los moldes para evitar derrame de concreto. Preparación de la mezcla. • Se coloco el agregado fino y se mezclo con el cemento hasta obtener un color grisáceo en toda la mezcla. • Se prosiguió agregando a la arena y el cemento el agregado grueso, se mezclo perfectamente. • Por último se agrego el agua en la cantidad específica según el método, buscando obtener una mezcla homogénea y trabajable.

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Fig.6.-Preparación de los moldes y mezclado del agregado Fino con cemento Pórtland.

Fig.7.-Agregado de la grava en la mezcla previamente hecha con la arena y el cemento Pórtland.

Fig.8.-se agrego el agua a la mezcla.

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Fig.9.-Se revuelve constantemente la mezcla a modo de evitar el fraguado así como aprovechar la trabajabilidad de la mezcla con el agregado del agua. Una vez que la mezcla alcanzo la homogeneidad, trabajabilidad y consistencia se prosiguió a llenar los moldes de los cilindros de dimensiones de 15 cm. de ancho por 30 cm. de largo. Los moldes ya lubricados se llenaron con el concreto en tres capas de igual espesor, y se apisona con la varilla pisón punta de bala cada capa, a razón de 25 golpes cada una. Todo esto debe hacerse de preferencia apoyado en un lugar bien nivelado.

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Fig.10.-Llenado de los cilindros en tres capas.

Fig.11.-apisonado de las capas de concreto. La capa inferior se apisona en toda su altura sin golpear el fondo y las capas superiores, se apisonan de modo que la varilla penetre aproximadamente 2 cm. en la capa subyacente. Después de apisonar se recomienda golpear suavemente los costados de los moldes para cerrar los vacíos dejados por la varilla punta de bala.

El concreto se enrasa superficialmente con la varilla pisón con un movimiento de aserrado. No se permite golpear la superficie del concreto, finalmente se alisa.

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Fig.12.-cilindros enrasados de concreto. Colados los cilindros se esperaron 24 horas para ser desmoldados.

2.2.5 Etapa de curado

Al día siguiente cumplidas las 24 horas se desmoldaron los cilindros y se procedió a marcar indeleblemente, y así reconocer perfectamente los cilindros de cada mezcla.

Fig.13.-marcado de cilindros.

Fig.14.-curado de los cilindros.

- 16 -

Inmediatamente después de haber sido desmoldados los cilindros pasaron a la etapa de curado sumergidos bajo el agua esperando la fecha para verificar su resistencia alcanzada esto se hizo a los 7, 14, y 28 días.

2.3 PROPIEDADES MECÁNICAS (RESISTENCIA).

La resistencia a la compresión se puede definir como la máxima resistencia medida de un espécimen de concreto o de mortero a carga axial. Generalmente se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (Kg/cm²) a una edad de 28 días se le designa con el símbolo f’c. Para determinar la resistencia a la compresión, se realizan pruebas a especímenes de mortero o de concreto. [17] La resistencia del concreto a la compresión es una propiedad física fundamental, y es frecuentemente empleada en los cálculos para diseño de puente, de edificios y otras estructuras. El concreto de uso generalizado tiene una resistencia a la compresión entre 210 y 350 kg/cm cuadrado. Un concreto de alta resistencia tiene una resistencia a la compresión de cuando menos 420 kg/cm cuadrado. Resistencia de 1,400 kg/cm cuadrado se ha llegado a utilizar en aplicaciones de construcción. [17]

2.3.1 Preparación y cabeceo.

Cumplidos 7 días de haber sido colados los cilindros se procedió a tomar 3 cilindros de cada proporcionamiento es decir 6 cilindros de 7 días esto para conocer la resistencia alcanzada a dicha fecha lo mismo se hizo en fechas subsecuentes y de la misma manera. Como ya se menciono antes también se trono a los 14 días y finalmente cuando deben alcanzar su resistencia máxima a los 28 días de edad.

- 17 -

Para poder comprobar la resistencia de los cilindros en la prensa hidráulica, se cabeceo la cara superior e inferior del cilindro, con objeto de obtener una cara lisa con la cual se distribuirá mejor la carga en toda el área del cilindro.

Fig.15.-cabeceo con azufre. Se cabeceo con azufre los pasos seguidos fueron:

-Se calentó azufre lo suficiente evitando que se queme la apariencia perfecta es un amarillo intenso y una consistencia liquida.

-El molde para cabecear se limpio de cualquier impureza y se lubrico con aceite a modo de facilitar el desmolde.

-Una vez listo el molde se vació azufre en el molde inmediatamente se coloca el cilindro este debía topar con la parte posterior del molde para asegurar un cabeceo uniforme, así como se ejercía cierta presión para evitar el aire en la capa de azufre.

-Se debe dejaba enfriar el azufre, para desmoldar se gira el molde a modo desprender el cilindro con cuidado para evitar fracturas. De otro modo se sacaba el cilindro con parte del molde y se daba un golpe en la orilla para desprender el molde.

- 18 -

-Se verificaba la existencia de aire con unos golpes suaves en caso de existir se volvía a cabecear la cara.

-Se repetía el proceso con la cara inferior pero buscando utilizar la dirección en el molde utilizada en la primera cara.

Fig.16.-cilindros cabeceados.

En el cabeceo se respeto la posición orinal del cilindro desde que fue colado.

2.3.2 Ensaye de cilindros.

Ya listos los cilindros para obtener su resistencia a la compresión estos se debían limpiar por si existiese aceite residual del cabeceo a fin de evitar deslizamiento, de igual forma la maquina fue limpiada y preparada.

La prensa utilizada fue una prensa hidráulica manual y se muestra enseguida.

- 19 -

Fig.17.-Prensa hidráulica manual.

Los cilindros se colocaron en la prensa uno a uno, y se procedió de la siguiente forma:

- Se centraba el cilindro.

- Bajando poco a poco la palanca para verificar el centrado.

- Una vez que la cara de la prensa hacia contacto con la del cilindro se ejercía una carga constante.

- Cuando la carga resistida llegaba al máximo (cuando fallaba el cilindro) la fecha negra empezaba a regresar y el cilindro se veía y oía que había fallado.

- La flecha roja se quedaba marcando la resistencia alcanzada por el cilindro.

- 20 -

Fig.18.-Obtención de la resistencia con prensa hidráulica manual.

Fig.19.-una vez que ha fallado el cilindro.

- 21 -

CAPITULO 3. RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS.

- 22 -

CAPITULO 3

RESULTADOS Y ANALISIS

3.1 RESULTADOS DE ESPECÍMENES DEL MÉTODO DEL ACI PARA CONCRETO LIGERO.

Resultados obtenidos a los 7 días método del ACI para un concreto ligero se presenta en la siguiente tabla. Método ACI para concreto ligero Resistencia a los 7 días Cilindro

resistencia Kg./cm²

1

158.53

2

141.54

3

164.2

Tabla 13.-Resultados 7 días método ACI.

Resistencia a los 7 dias metodo 1 "calculado" 180 160 Resistencia 140 kg/cm2 120 100 80 1

2

3

Cilindro Grafica 1.-Resistencia a los 7 días método ACI para concreto ligero.

La resistencia alcanzada por los cilindros a los 7 días de colados, es de un promedio de 154.76 kg/cm², a la fecha se alcanzo un poco más del 75% de la resistencia total esto nos indica que el comportamiento del concreto es adecuado.

- 46 -

CAPITULO 3

RESULTADOS Y ANALISIS

Resultados obtenidos a los 14 días método del ACI para un concreto ligero se presenta en la siguiente tabla.

Método ACI para concreto ligero. Resistencia a los 14 días Cilindro

resistencia Kg./cm²

1

181.17

2

175.51

3

175.51

Tabla 14.-Resultados 14 días método ACI.

Resistencia a los 14 dias metodo 1 "calculado" 200 180

Resistencia 160 kg/cm2

140 120 1

2

3

Cilindro Grafica 2.-Resistencia a los 14 días método ACI para concreto ligero.

Se observa en la grafica que los cilindros alcanzaron una resistencia similar, incluso dos la misma, a la fecha el promedio de la resistencia es de 177.4 kg/cm² casi el 90% de la resistencia total.

- 47 -

CAPITULO 3

RESULTADOS Y ANALISIS

El comportamiento a la compresión por parte de la del concreto dosificado por el método del ACI para concreto ligero es adecuado y todo indica que a los 28 días alcanzara la resistencia necesaria, y cumplirá de acuerdo al cálculo. Resultados obtenidos a los 28 días método del ACI para un concreto ligero se presenta en la siguiente tabla.

Método ACI para concreto ligero. Resistencia a los 28 días Cilindro

resistencia Kg./cm²

1

215.15

2

209.5

3

213.73

Tabla 15.-Resultados 28 días método ACI.

Resistencia a los 28 dias metodo 1 "calculado" 220 200 Resistencia 180 kg/cm2

160 140 1

2

3

Cilindro Grafica 3.-Resistencia a los 28 días método ACI para concreto ligero.

El cilindro 1 alcanzo la mayor resistencia a la compresión rebasando las expectativas por casi un 8% más de los 200kg/cm², por su parte el cilindro 3 de igual forma cumplió conforme al cálculo, y finalmente el cilindro 2 también rebaso los 200kg/cm². - 48 -

CAPITULO 3

RESULTADOS Y ANALISIS

El promedio de la resistencia a los 28 días de colados los cilindros alcanzo un valor de casi 213kg/cm².

3.2 RESULTADOS DE ESPECÍMENES DEL MÉTODO DE CAMPO 1:2:3.

Resultados obtenidos a los 7 días método de campo 1:2:3 se presenta en la siguiente tabla.

Método de campo “1:2:3” Resistencia a los 7 días Cilindro

resistencia Kg./cm²

1

158.53

2

147.2

3

164.1

Tabla 16.-Resultados 7 días método 1:2:3.

Resistencia a los 7 dias metodo 2 "1:2:3" 180 160 Resistencia 140 kg/cm2 120 100 80 1

2

3

Cilindro Grafica 4.-Resistencia a los 7 días método de campo 1:2:3. - 49 -

CAPITULO 3

RESULTADOS Y ANALISIS

La resistencia alcanzada por los 3 cilindros es muy variada, el cilindro 2 muy por debajo de los otros dos con un porcentaje de resistencia por debajo a la que debería haber alcanzado. Los cilindros 1 y 3 con resistencias mas similares y alcanzando una resistencia más cercana al porcentaje de acuerdo a la edad del concreto. El promedio de resistencia a esta edad es de 156.61kg/cm², más del 75% de la resistencia total. Resultados obtenidos a los 14 días método de campo 1:2:3 se presenta en la siguiente tabla.

Método de campo “1:2:3” Resistencia a los 14 días Cilindro

resistencia Kg./cm²

1

178.34

2

186.84

3

175.51

Tabla 17.-Resultados 14 días método 1:2:3.

Resistencia a los 14 dias metodo 2 "1:2:3" 200 180 Resistencia 160 kg/cm2 140 120 1

2

3

Cilindro Grafica 5.-Resistencia a los 14 días método de campo 1:2:3. - 50 -

CAPITULO 3

RESULTADOS Y ANALISIS

El comportamiento de los especímenes a esta edad fue muy similar con una variación mayor en el cilindro 2. Los cilindros 1 y 3 alcanzaron resistencias prácticamente iguales como se observa en la grafica. El promedio alcanzado en la resistencia a compresión por el concreto es de 180kg/cm², lo que significa que alcanzo un 90% de la resistencia que se desea obtener, parece indicar que cumplirá con lo establecido.

Resultados obtenidos a los 28 días método de campo 1:2:3 se presenta en la siguiente tabla.

Método de campo “1:2:3” Resistencia a los 28 días Cilindro

resistencia Kg./cm²

1

191.93

2

170.42

3

178.34

Tabla 18.-Resultados 28 días método 1:2:3.

- 51 -

CAPITULO 3

RESULTADOS Y ANALISIS

Resistencia a los 28 dias metodo 2 "1:2:3"

Resistencia kg/cm2

220 200 180 160 140 1

2

3

Cilindro Grafica 6.-Resistencia a los 28 días método de campo 1:2:3. Contrario a lo que se esperaba se observa en la grafica la baja resistencia alcanzada a la edad de la máxima resistencia a la compresión. El cilindro 2 alcanzando una resistencia demasiado baja, el cilindro 3 alcanzando una resistencia similar a la de la edad de los 14 días. El comportamiento del cilindro 1 es el que presenta una resistencia mayor, pero sin llegar a la que se estimo alcanzaría. La resistencia a la compresión de dicho concreto es muy carente alcanzando apenas un promedio de 180kg/cm², igual al alcanzado a los 14 días de edad.

3.3 COMPARACIÓN DE RESULTADOS MÉTODO DEL ACI Y DE CAMPO 1:2:3. Comparación de resultados a los 14 días de colados los cilindros.

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CAPITULO 3

RESULTADOS Y ANALISIS

Comparacion entre ambos metodos a los 7 dias 180 160 Resistencia 140 kg/cm2 120 100 80 1 2 3 Cilindro Grafica 7.-Comparacion de la resistencia a los 7 días de colados los cilindros entre ambos métodos.

El comportamiento de los cilindros a los 7 días de colados, por ambos métodos fue muy similar no existió gran diferencia en resistencias entre los métodos utilizados.

La grafica nos indica que los especímenes marcados con el numero 1 registraron valores cercanos a los 140kg/cm², al contrario de los marcados con el numero 3 que alcanzaron los 160kg/cm², una variación de 20 kg/cm².

Se observa una variación similar en cuanto a resistencia entre los cilindros de los dos métodos, y ambos alcanzando el 75% de la resistencia total lo que nos indica que la resistencia es adecuada de acuerdo a la edad del concreto.

Comparación de resultados a los 14 días de colados los cilindros.

- 53 -

CAPITULO 3

RESULTADOS Y ANALISIS

Comparacion entre ambos metodos a los 14 dias 200 180 Resistencia kg/cm2

160 140 120 1

2

3

Cilindro Grafica 8.-Comparacion de la resistencia a los 14 días de colados los cilindros entre ambos métodos.

A los 14 días la resistencia aumento en proporciones iguales sin embargo el método de campo “1:2:3” alcanzo valores mayores de resistencia.

El método utilizado por los albañiles para dosificar el concreto de una losa de casa habitación aparenta mejor comportamiento a la compresión. Se observa en la grafica que ninguno de los cilindros del método del ACI alcanzo los 180kg/cm², mientras que la dosificación de campo si lo hizo incluso rebasándola al menos en un espécimen.

Sin embargo los valores obtenidos por el método del ACI para concreto ligero se encuentran dentro del rango de la resistencia de acuerdo a la edad del concreto.

- 54 -

CAPITULO 3

RESULTADOS Y ANALISIS

Comparación de resultados a los 28 días de colados los cilindros.

Grafica 9.-Comparacion de la resistencia a los 28 días de colados los cilindros entre ambos métodos.

Se observa que el comportamiento de los cilindros de la mezcla en la que se tomo en cuenta las características de los agregados tuvo un comportamiento constante cumpliendo al final e incluso rebasando la resistencia para la cual se diseño. A los 28 días la resistencia del método del ACI para concreto ligero “calculado” cumplió con la expectativa de alcanzar los 200 Kg. /cm2, como lo indica cada uno de los especímenes de dicho método en la grafica.

En la grafica observamos la resistencia del método de campo “1:2:3” este no alcanzo la resistencia requerida quedando muy por debajo, y teniendo un aumento insignificante con la de los 14 días anteriores. En la grafica también se puede observar la uniformidad de los valores alcanzados por los especímenes de la dosificación realizada por el método del ACI.

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CAPITULO 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

-1-

BIBLIOGRAFIA

4.1 CONCLUSIONES. Durante la realización del trabajo presentado, se logro apreciar la poca importancia que se le da al control, en obras pequeñas como lo es una casa habitación, en cuanto a la dosificación del concreto utilizado en esta.

La investigación se hizo con la finalidad de conocer la calidad, medida en base a la resistencia a la compresion, por parte del concreto utilizado en campo, y comparar dicha resistencia con la obtenida utilizando una dosificación en base a las características de los agregados, y un control de la mezcla, a fin de conocer la importancia de una buena dosificación.

El resultado del proyecto influencia del método de dosificación de mezclas de concreto en la resistencia a la compresion, fue comprobar que el concreto dosificado por albañiles de manera empírica no es un concreto uniforme en cuanto a resistencia a compresion, afectado primordialmente por la inadecuada dosificación del agua.

Además

se

comprobó

con

este

trabajo,

que

es

posible

desarrollarse

profesionalmente como investigador, y se pueden hacer diagnósticos para descubrir las fortalezas, oportunidades y debilidades del área ingenieril y además aportar soluciones para que la industria siga creciendo.

Finalmente queda la satisfacción de aportar el proyecto, y demostrar que una buena dosificación implica el buen manejo de los agregados y un control en los demás componentes de la mezcla de concreto.

- 58 -

BIBLIOGRAFIA

4.2 RECOMENDACIONES. •

Tomar en cuenta las características de los agregados para dosificar y mejorar la resistencia.

•

Cuidar la cantidad de agua agregada a la mezcla ya que de esto dependerá en gran medida la resistencia que se obtendrá.

•

Tratar de dosificar de una manera regular es decir utilizar la misma cantidad de agregado y agua para un bulto de cemento.

•

Se debe tomar en cuenta el origen de los agregados esto con el objeto de utilizar los de un mismo banco en todo el trabajo.

•

Evitar el uso del chorro de agua de la manguera, directamente a la mezcla para dosificar el agua.

•

Tomar en cuenta una proporción previa para la cantidad de agua que se agregara en la dosificación.

9.-Frederick S. Merritt, Manual del ingeniero civil, volumen II, editorial mcGraw-hill, 1986.

10.-G. Baud, Tecnología de la construcción, editorial blume, 1970.

Páginas de Internet:

11.-http://www.ssingenieria.com

12.-http://www.arquitectuba.com.ar - 59 -

BIBLIOGRAFIA

13.-H:\concretotesis\Hormigón - Wikipedia, la enciclopedia libre.htm

14.-www.Normasdelconcretohidraulico.com

15.-www.cemex.com

16.-http://www.concretotesis\HISTORIA DEL CONCRETO - ARQUITECTURA Y CONSTRUCCION.htm

17.- H:\concretotesis\Historia del Concreto - Monografias_com.htm

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