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i
Portada
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERIA CIVIL
“Efectos degradantes de la arena y agua de mar en el hormigón.”
AUTOR: Zambrano Loor Henrry Patricio
TUTOR: Ing. Marcelo Moncayo
GUAYAQUIL ENERO 2018
ii
Agradecimiento
A Dios por darme fuerza y sabiduría para culminar con éxito una etapa
importante en mi vida. A mis padres, hermana, esposa e hijo por darme su apoyo
incondicional y enseñarme que con fe, paciencia y perseverancia se puede
conseguir las metas que uno se proponga. A mi familia que de una u otra forma han
contribuido a mi desarrollo profesional.
iii
Dedicatoria
Dedico esta investigación en primer lugar a Dios por estar a mi lado en todo
momento, por darme sabiduría y fuerza para la culminación de una etapa importante
dentro de mi carrera profesional. A mi familia por su apoyo incondicional y por
esfuerzo brindado para la culminación de mi carrera. A mi esposa e hijo por su amor
incondicional, por ser un pilar fundamental en mi vida y estar presente en todo
momento.
iv
TRIBUNAL DE GRADUACIÓN
________________________________ ____________________________
Ing. Eduardo Santos Baquerizo, MSC. Ing. Lindao Tomala Pablo M.SC. DECANO TUTOR REVISOR
______________________________ _____________________________
MIEMBRO DEL TRIBUNAL MIEMBRO DEL TRIBUNAL
v
Contenido
Portada ........................................................................................................................ i
Agradecimiento ........................................................................................................... ii
Dedicatoria ................................................................................................................. iii
Tribunal de graduación ............................................................................................... iv
Índice de tablas .......................................................................................................... ix
Índice de figuras ......................................................................................................... x
Resumen ................................................................................................................... xii
Abstract .................................................................................................................... xiii
Introducción .............................................................................................................. xiv
Capítulo 1 El problema ............................................................................................... 1
1.1. Planteamiento del problema ................................................................................ 1
1.2. Formulación y sistematización del problema ....................................................... 1
1.2.1. Formulación...................................................................................................... 1
1.2.2. Sistematización ................................................................................................ 1
1.3. Objetivos de la investigación ............................................................................... 1
1.3.1. Objetivo general ............................................................................................... 1
1.3.2. Objetivos específicos ....................................................................................... 2
1.4. Justificación ......................................................................................................... 2
1.5. Delimitación ......................................................................................................... 2
1.6. Hipótesis o premisas de la investigación ............................................................. 3
vi
Capítulo 2 Marco referencial ...................................................................................... 4
2.1. Antecedentes de la investigación ........................................................................ 4
2.2. Marco teórico....................................................................................................... 5
2.2.1. Hormigón armado ............................................................................................. 5
2.2.2. Cemento ........................................................................................................... 5
2.2.3. Agregado grueso ............................................................................................ 10
2.2.4. Agregado fino ................................................................................................. 11
2.2.5. Agua de mezclado .......................................................................................... 12
2.2.6. Agua de curado .............................................................................................. 12
2.2.7. Relación agua / cemento ................................................................................ 13
2.2.8. Aditivos ........................................................................................................... 13
2.2.9. Composición del agua de mar ........................................................................ 13
2.2.10. Ataque del agua de mar ............................................................................... 14
2.2.11. Corrosión ...................................................................................................... 14
2.2.12. Dosificación .................................................................................................. 14
2.2.13. Propiedades físicas y mecánicas del hormigón fresco ................................. 15
2.2.14. Propiedades físicas y mecánicas del hormigón endurecido ......................... 18
2.3. Marco conceptual .............................................................................................. 20
2.3.1. Ensayos de materiales ................................................................................... 20
2.3.2. Agregados ...................................................................................................... 21
2.3.3. Agregados fino ............................................................................................... 21
vii
2.3.4. Granulometría ................................................................................................ 22
2.3.5. Ensayos de humedad ..................................................................................... 22
2.3.6. Peso volumétrico ............................................................................................ 22
2.3.7. Agregado grueso ............................................................................................ 22
2.3.8. Aglomerantes ................................................................................................. 23
2.4. Marco legal ........................................................................................................ 23
Capítulo 3 Metodología de la investigación .............................................................. 25
3.1. Modalidad de la investigación ........................................................................... 25
3.2. Tipo de investigación ......................................................................................... 25
3.3. Dosificación ....................................................................................................... 25
3.4. Proceso de la elaboración de los especímenes ................................................ 26
3.5. Ensayos realizados ........................................................................................... 26
3.6. Pasos para diseñar según la norma ACI 211 .................................................... 35
3.7. Recolección y procesamiento de datos ............................................................. 35
3.7.1. Método estándar del revenimiento en el Hormigón de cemento hidráulico
INEN1578-ASTM 143 ............................................................................................... 36
3.7.2. Medición de temperatura en el hormigón fresco norma ASTM C-1064 .......... 37
3.7.3. Determinación del contenido de aire en el hormigón fresco método de presión
ASTM C231 37
3.7.4. Elaboración y curado en obras de especímenes de hormigón para ensayo
norma INEM 1576 .................................................................................................... 38
3.7.5. Determinación resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de
viii
hormigón de cemento hidráulico norma INEN 1573 (Instituto Ecuatoriano de
Normalización INEN 1573, 2010) ............................................................................. 39
3.7.6. Holcim heat .................................................................................................... 40
Capítulo 4 Análisis e interpretación de resultados .................................................... 42
4.1. Interpretación de resultados .............................................................................. 42
4.1.1. Agregado grueso ............................................................................................ 42
4.1.2. Agregado fino ................................................................................................. 42
4.1.3. Resistencia ..................................................................................................... 43
4.1.4. Carga o Resistencia máxima.......................................................................... 53
Conclusiones y recomendaciones ............................................................................ 55
Conclusiones ............................................................................................................ 55
Recomendaciones.................................................................................................... 56
Bibliografía ............................................................................................................... 57
Anexos ..................................................................................................................... 60
ix
Índice de tablas
Tabla 1. Composición química del Clinker .................................................................. 8
Tabla 2. Límites para las sustancias perjudiciales en el árido fino para hormigón. .. 12
Tabla 3. Dosificación ................................................................................................ 25
Tabla 4. Granulometría de la piedra Nº 67. .............................................................. 27
Tabla 5. Determinación de la densidad y absorción de la piedra Nº67. .................... 29
Tabla 6. Granulometría de arena de Rio Boliche. ..................................................... 30
Tabla 7. Determinación de la densidad y absorción de agua de la arena de Rio
Boliche. .................................................................................................................... 31
Tabla 8. Granulometría de la Arena de Mar. ............................................................. 32
Tabla 9. Determinación de la densidad y absorción de la arena de mar .................. 33
Tabla 10. Determinación de la masa unitaria de la Arena de Mar. ........................... 34
Tabla 11. Tolerancia en el ensayo según la edad de la probeta ............................... 40
Tabla 12. Resumen de las propiedades del agregado grueso Nº67......................... 42
Tabla 13. Resumen de la propiedades de la arena de rio Boliche. .......................... 42
Tabla 14. Resumen de las propiedades de la arena de mar .................................... 43
Tabla 15. Resistencia a 7 días ................................................................................. 43
Tabla 16. Resistencia a 14 días. .............................................................................. 44
Tabla 17. Resistencia a 28 días. .............................................................................. 44
Tabla 18. Resistencia a los 45 días. ......................................................................... 45
Tabla 19. Resistencia a los 60 días. ......................................................................... 45
Tabla 20. Resistencia de cubo cemento HE (7 días). ............................................... 49
Tabla 21. Resistencia de cubo cemento GU (7 días) ............................................... 49
Tabla 22. Resistencia de cubo cemento HE (28 días). ............................................. 50
Tabla 23. Resistencia de cubo cemento GU (28 días). ............................................ 50
x
Índice de figuras
Figura 1. Curva granulométrica de la piedra Nº 67. ................................................. 28
Figura 2. Curva granulométrica de arena de Rio Boliche. ........................................ 30
Figura 3. Curva granulométrica de la Arena de Mar. ................................................ 32
Figura 4. Resistencias de f`c = 210kg/cm2. .............................................................. 46
Figura 5. Resistencias de f`c = 280kg/cm2. .............................................................. 47
Figura 6. Resistencias de f`c = 350kg/cm2. .............................................................. 48
Figura 7. Resistencias (Cemento HE). ..................................................................... 51
Figura 8. Resistencias (Cemento GU). ..................................................................... 52
Figura 9. Realización de especímenes .................................................................... 61
Figura 10. Rotura de cilindros .................................................................................. 61
Figura 11. Pruebas ................................................................................................... 62
Figura 12. Prensa hidráulica .................................................................................... 62
Figura 13. Holcim Heat ............................................................................................. 63
Figura 14. Vernier ..................................................................................................... 63
Figura 15. Especímenes de Hormigón con Arena de Mar ........................................ 64
Figura 16. Especímenes de Hormigón con Arena de Mar ........................................ 64
Figura 17. Rotura a Compresión Simple .................................................................. 65
Figura 18. Rotura de Cilindro ................................................................................... 65
Figura 19. Rotura de cubos ...................................................................................... 66
Figura 20. Tamices para la granulometría de la Arena ............................................. 66
Figura 21. Tamizadora .............................................................................................. 67
Figura 22. Ensayo Temperatura del Hormigón ......................................................... 67
Figura 23. Ensayo de Contenido de Aire Tipo B ....................................................... 68
Figura 24. Ensayo de Contenido de Aire Tipo B ....................................................... 68
xi
Figura 25. Ensayo de Asentamiento ........................................................................ 69
Figura 26. Análisis Químico del agua potable .......................................................... 70
Figura 27. Análisis Físico Químico del agua de mar ................................................ 71
Figura 28. Análisis Físico Químico de la arena de mar ............................................ 72
xii
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
TEMA: Efectos degradantes de la arena y agua de mar en el hormigón.
AUTOR: Zambrano Loor Henrry Patricio
TUTOR: Ing. Moncayo Marcelo
Resumen
La presente investigación se realizó con la finalidad de analizar los efectos que
produce el uso de agua y arena mar en el hormigón.
Para ellos se utilizaron agregados de las cantera Huayco y Antropevi, arena y
agua de mar proveniente de Villamil Playas, Cemento, los cuales fueron sometidos
a ensayos granulométricos, de resistencia, gravedad específica, absorción y peso
unitario.
Se realizaron tres fases para la preparación de los especímenes, donde se
analizo el comportamiento del hormigón utilizando muestra de agregados para
conocer sus propiedades, la primera fase consta del diseño patrón con agregado
Huayco (arena de rio, piedra y agua potable) con diferentes resistencias pero con un
asentamiento constante, la segunda y tercera fase consiste en la variación de
agregados: el primer diseño consta de arena de mar, piedras Huayco y agua potable
y el segundo utilizando arena de mar, agua de mar y piedras Huayco para conocer
el porcentaje de resistencia con referencia, del diseño patrón con edades de
7,14,28,45,60 días.
Palabras Claves: agua de mar, hormigón, estructuras, ensayos
xiii
UNIVERSITY OF GUAYAQUIL
FACULTY OF MATHEMATICS AND PHYSICALSCIENCES
THEME: Degrading effects of sand sea water on concrete
Authors: Zambrano Loor Henrry Patricio
Tutor: Ing. Moncayo Marcelo
Abstract
The present investigation was did with the purpose of analyzing the effects that
the use of water and sea sand in the concrete. For this purpose, sand and limestone
Huayco, sand and water of sea from Villamil Playas and Cemento Holcim Fuerte ,
which were subjected to granulometric tests, resistance, specific gravity, absorption
and unit weight.
Three phases were used for the preparation of the specimens, the first phase
consists of the pattern design with aggregate Huayco (river sand, stone and drinking
water) with different resistances but with a constant settlement, the second and third
phase consists in the variation of aggregates: the first design consists of sea sand,
Huayco stones and drinking water and the second using sea sand, sea water and
Huayco stones to know the percentage of resistance with reference, of pattern
design with ages of 7,14,28, 45.60 days.
Keywords: sea water, concrete, structures, tests.
xiv
Introducción
El uso del hormigón como elemento de la construcción ha estado presente en
las estructuras y edificaciones desde tiempos inmemoriales el cual ha ido
evolucionando constantemente junto con sus elementos básicos. Son varios los
factores que intervienen en la resistencia final tales como la temperatura, los
agregados, aditivos, entre otros.
El desarrollo de nuevas tecnologías relacionada al hormigón ha llevado a la
necesidad de aumentar alternativas que ayuden a mejorar su durabilidad con el fin
de certificar la seguridad en las estructuras de las edificaciones.
Las propiedades físicas y mecánicas de los agregados, tienen una relación
directa en la resistencia del concreto. La caracterización de agregados permitio
conocer el comportamiento de los materiales que se utilizaron en la elaboración de
la mezcla.
Las sales disueltas en alto contenido provocan la degradación por expansión y
fisuración, disminución en la resistencia debido a la pérdida de adherencia entre el
mortero y los agregados.
1
Capítulo 1 El problema
1.1. Planteamiento del problema
Hoy en día es de vital importancia comprobar las propiedades del hormigón para
obtener una mayor durabilidad, por esta razón los materiales, tales como cemento,
agregados, agua, aditivos y adiciones deben desempeñar un adecuado control de
calidad y cumplir con las descripciones técnicas para obtener estructuras más
durables y de mayor resistencias.
En la arena y agua de mar existen sales disueltas en un alto contenido como
sulfatos y cloruros, el proceso de cristalización de estas sales causa el deterioro del
hormigón, provocando tensiones a la resistencia del material, la microfisuración y el
descascaramiento de la zona superior.
1.2. Formulación y sistematización del problema
1.2.1. Formulación
¿Cómo influye el agua y arena de mar en la elaboración del hormigón?
1.2.2. Sistematización
¿Cuáles son los efectos que producen el agua y arena de mar en el hormigón?
¿Cuál es el comportamiento de los sulfatos y cloruros en el hormigón?
1.3. Objetivos de la investigación
1.3.1. Objetivo general
Establecer los efectos del uso de la arena y agua de mar en el hormigón
estructural con diferentes valores de resistencias a la compresión.
2
1.3.2. Objetivos específicos
Elaborar mezclas de hormigón de cemento de uso general con
diferentes resistencias a la compresión f`c 210, 280 y 350 kg/cm2 utilizando la arena
del rio Boliche, arena y agua de mar de Villamil Playas.
Realizar la debida caracterización de los materiales a utilizar.
Elaborar ensayos a la compresión simple de acuerdo a las normas y
comparar resultados.
1.4. Justificación
Con esta investigación se pretende estudiar los efectos que causan la arena y
agua de mar en la elaboración del hormigón, conociendo las propiedades de los
agregados y evaluando el hormigon en estado fresco (ensayos de asentamientos,
contenido de aire) y en estado endurecido (compresión simple).
En gran parte los ataques de cloruro por los que pasa el hormigón está
relacionado con el alto contenido de sales en el agua, debido a que este puede
actuar como agente ya sea disolvente y de lixiviación (desmoronando el hormigón),
como agente de transporte de sustancias agresivas e inclusive puede provocar la
fisuración del hormigón.
1.5. Delimitación
La presente investigación se realizará en la ciudad de Guayaquil utilizando la
arena y agua de mar procedente de Villamil Playas, además de estos materiales se
utilizarán áridos procedentes de las canteras Huayco y Antropevi, el cemento tipo
3
GU. Los ensayos serán realizados en el Laboratorio del Centro Técnico del
Hormigón de Holcim Ecuador en un tiempo estimado de tres meses (Junio –
Septiembre 2017).
1.6. Hipótesis o premisas de la investigación
Los diseños de hormigón elaborados con arena y agua de mar producen
perdida de resistencia y descascarmiento de la superficie.
4
Capítulo 2 Marco referencial
2.1. Antecedentes de la investigación
El hormigón es un material que se consigue de la mezcla, en proporciones
específicas, de pastas y agregados. La pasta está conformado por agua y cemento,
que al endurecerse adhiere los agregados formando una masa similar a una roca
debido a sus reacciones químicas. Para alcanzar mejores resultados, el hormigón
debe contar con un esqueleto rocoso encofrado lo más denso posible y con la
cantidad de pasta de cemento necesaria para cubrir los espacios que queden.
Las cargas que el hormigón puede soportar siendo este un material compuesto
está determinado principalmente por las características del mortero (mezcla de
cemento, agua y arena), de los agregados gruesos y de las interfaces de estos dos
componentes.
Los agregados son un material activo dentro de la mezcla, aunque la variación
en sus propiedades pueden darse durante el transcurso de la explotación, manejo y
transporte, debido a que estos conforman la mayor parte del volumen del hormigón,
se considera como el componente principal en el hormigón y tienen efectos
significativos en el comportamiento de las estructuras.
La importancia de obtener un hormigón de gran calidad hace indispensable
conocer detalladamente a sus materiales, puesto que la resistencia como la
durabilidad depende de las propiedades físicas y químicas de ellos.
5
Según Gaspar & Sagrera, (1984), en su estudio titulado Resistencias químicas
del hormigón, determinaron que las resistencias mecánicas a flexotraccion de las
probetas de mortero del cemento sumergidas en aguas de mar, experimentan una
disminución, conforme aumenta el tiempo de inmersión.
El hormigón en contacto con el agua de mar sufre un deterioro complejo que
adopta efectos químicos y físicos. Los iones que se propagan en el hormigón atacan
los productos de hidratación, facilitan la reacción álcali-agregado, la cristalización de
sales en la zona de mojado, secado y la corrosión de armadura, también existen
técnicas puramente físicas como la erosión de las olas y los objetos flotantes.
Algunos de estos procesos pueden acontecer en forma simultánea provocando un
deterioro progresivo difícil de evitar una vez iniciado. (Becker, Edgardo, 2010).
2.2. Marco teórico
2.2.1. Hormigón armado
El hormigón armado es un material compuesto por la unión eficiente de otros
dos:
El hormigón en masa,
El acero, en forma de armadura o varillas.
Esta unión permite efectuar estructuras de toda variedad, conformadas
técnicamente a las más variadas soluciones y muy competitivas con las de otros
materiales. (Brotóns, 2007).
2.2.2. Cemento
Es considerado como el material principal en la elaboración del hormigón posee
características adherentes las cuales brindan la capacidad de unir pequeñas
partículas para así formar una homogeneidad entre ellas. Los cementos que se
6
utilizan en la elaboración del hormigón se denominan hidráulicos poseen la
propiedad de fraguar y endurecer sumergidos en el agua esto se debe a que
provoca una reacción química en él. (Neville, 1999).
2.2.2.1. Componentes de los cementos
A continuación se definen los componentes del cemento, según (Jimenez,
Garcia, & Moran, 2000)
Escoria siderúrgicas (S)
Son granulados de horno alto, que se obtienen por templado o enfriado brusco,
con aire o agua, de la ganga fundida originario de procesos siderúrgicos. Deben
poseer carácter básico e hidraulicidad latente o potencial, así como un contenido
mínimo de fase vítrea. (Jimenez, Garcia, & Moran, 2000)
Puzolanas naturales (P)
Son principalmente rocas tobaseas, volcánicas vítreas, de naturaleza traquiticas
alcalina o pumiticas. Finamente dividas no poseen ninguna propiedad hidráulica,
pero contienen constituyentes capaces de fijar cal a la temperatura ambiente en
presencia de agua, formando compuestos de propiedades hidráulicas. (Jimenez,
Garcia, & Moran, 2000)
Cenizas volantes (V)
Son los restos sólidos que se recogen por precipitación electrostática o por
captación mecánicas de los polvos que conducen a los gases de la combustión de
los quemadores centrales de la termoeléctrica alimentadas con carbones
pulverizados. (Jimenez, Garcia, & Moran, 2000)
Humo de sílice (D)
Es un subproducto de la fabricación del silicio y del ferro silicio se disminuye en
horno eléctrico cuarzo muy puro y carbón, recogiéndose del humo generado,
7
mediante filtro electrostático, partículas de muy pequeño diámetro formadas,
principalmente por sílices muy reactivas. (Jimenez, Garcia, & Moran, 2000)
Fìlleres calizas (L)
Están conformados principalmente de carbonato cálcico en forma de calcita
(superior al 85%), que molido agrupadamente con el clinker portland en
proporciones establecida afectan favorablemente a las propiedades y elementos de
los morteros y hormigones, tanto frescos como endurecidos. (Jimenez, Garcia, &
Moran, 2000)
Reguladores de fraguado
Son productos naturales o materiales artificiales que agregados a los clinker
portland y a otros componentes del cemento, en pequeñas cantidades, y molidos
conjuntamente, proporcionan cemento con un fraguado adecuado. (Jimenez,
Garcia, & Moran, 2000)
Aditivos de los cementos
Son productos que pueden utilizarse en la producción de cemento para facilitar
el proceso de molienda o para contribuir al cemento o derivados algún
comportamiento específicos la dosificaciones de los aditivos debe de ser inferior al
1% en masa. (Jimenez, Garcia, & Moran, 2000)
Clinker Portland
Son los productos que se consiguen al calcinar hasta fusión parcial mezclas
muy íntimas, preparadas artificialmente, de calizas y arcillas, hasta alcanzar la
combinación prácticamente total de sus componentes. (Jimenez, Garcia, & Moran,
2000)
8
Clinkeres aluminosos
Son productos que se consiguen por fusión de una mezcla de calizas y bauxitas
de composición y granulometría adecuada para alcanzar un contenido mínimo de
alúmina del 36 por 100. (Jimenez, Garcia, & Moran, 2000)
2.2.2.2. Fabricación del clinker
Para la fabricación del clinker, el crudo (o harina), o la pasta en la vía húmeda
se transporta al sistema de horno donde se seca, se precalienta, se calcina y se
sinteriza para la posterior producción del clinker de cemento, el cual se enfría con
aire y luego se almacena. El proceso de fabricación del clinker es esencial para
conservar la temperatura del material en el horno entre 1.400 – 1.500˚C, que recaen
a una temperatura de llama cerca de 2.000˚C.
La reacción de la clinkerización se ejecuta bajo condiciones oxidantes, por lo
tanto se requiere un exceso de aire en la zona de clinkerización del horno.
(Ministerio de medio ambiente , 2004).
2.2.2.3. Químico
Los principales constituyentes son:
Tabla 1. Composición química del Clinker
Nombre del
Compuesto
Composición
de óxidos
Composición
normal de óxidos Abreviaturas
Silicato tricálcico C3S 3Ca●SiO2 [Alita]
Silicato Diálcico C2S 2CaO●SiO2 [Belita]
Aluminato Tricálcico C3A 3CaO●Al2O3 [Aluminato]
Aluminato Tetracálcita C4AF 4Ca●Al2O3●Fe2O3 [Ferrito]
Fuente: Certificado de cemento
9
Silicato tricálcico
Es el compuesto activo del clinker, debido a que desarrolla una resistencia inicial
elevada, siendo su calor de hidratación igualmente elevado. Su fraguado es lento y
su endurecimiento bastante rápido. Por ello, aparece en gran proporción los
cementos de endurecimiento rápido y en los de altas resistencias iniciales.
(Jimenez, Garcia, & Moran, 2000)
Debe de limitarse el contenido de silicato tricálcico, en los cementos de grandes
masas de hormigón, no debiendo rebasarse de 35 por 100, con objeto de evitar
valores elevados del calor de hidratación. Para tales casos, se preferirán contenidos
altos en silicatos bicálcico, a costa del tricálcico. (Jimenez, Garcia, & Moran, 2000).
Silicato bicálcico
Es el componente que comunica al cemento su resistencia a largo plazo, al ser
lento su fraguado y muy lento su endurecimiento. Su calor de hidratación es el más
bajo de los cuatro y su estabilidad química es mayor que la del silicato tricálcico. Por
ello, los cementos con alto contenido en silicato bicálcico son más resistentes a los
sulfatos que los de bajo contenido. (Jimenez, Garcia, & Moran, 2000).
Aluminato tricálcico
Suministra al cemento un calor de hidratación muy grande, elevadísima
velocidad de fraguado y gran retracción, por lo que es el compuesto que gobierna
las resistencias a corto plazo. Su estabilidad química es buena frente a ciertas
aguas agresivas (de mar, por ejemplo) y muy débil frente a sulfatos.
Precisamente con objeto de frenar la rápida reacción del aluminato tricálcico con
el agua y regular el tiempo de fraguado del cemento, se añade al Clinker un sulfato
(piedra yeso). (Jimenez, Garcia, & Moran, 2000).
10
Aluminoferrito tetracálcico
No participa prácticamente en las resistencias mecánicas y su presencia se
debe a la necesidad de utilizar fundentes que contienen hierro en la fabricación del
Clinker. Tiene un pequeño calor de hidratación y gran velocidad de fraguado. Su
resistencia a las aguas selenitosas y agresivos en general es más alta de todos los
constituyentes.
Su color oscuro le hace prohibitivo para los cementos blancos por lo que en ese
caso se utilizan otros fundentes en la fabricación. (Jimenez, Garcia, & Moran, 2000).
2.2.3. Agregado grueso
El agregado grueso es un componente que aporta una alta capacidad de
resistencia al hormigón. Normalmente se compone de roca triturada en cantera,
seleccionada y tamizada por tamaños. Este material debe tener buena resistencia y
durabilidad así como tener capacidad para resistir abrasión, ya que esta capacidad
es transferida al hormigó.
Es la materia prima para fabricar el concreto se debe usar la mayor cantidad
posible y del tamaño mayor teniendo en cuenta los requisitos de colocación y
resistencia.
Un buen agregado grueso debe poseer las siguientes características:
Una buena gradación con tamaños intermedios; la falta de dos o más
tamaño sucesivos puede producir problemas de segregación.
Un tamaño máximo adecuado a las condiciones de la estructura.
Una de las causas de la reducción de la resistencia del concreto es el
uso de los agregados planos y alargados ya que estos se sitúan de forma horizontal
provocando que se formen bolsas de agua en la parte baja de su superficie.
11
Una adecuada densidad aparente está entre 2.3 y 2.9 g/cm3. Cuanto mayor es
su densidad mejor es su calidad y menor su absorción, que oscila entre 1 y 5%.
(Gutierrez, 2003).
2.2.4. Agregado fino
El agregado fino o arena se usa para llenar los espacios vacíos que quedaron
del agregado grueso, para proporcionarle manejabilidad al hormigón.
Una falta de arena se refleja en la rigidez de la mezcla y un exceso de ella
demanda mayor cantidad de agua para producir un asentamiento determinado, ya
que entre más arena que tenga la mezcla más cohesiva y al requerir mayor cantidad
de agua se necesita mayor cantidad de cemento para conservar una determinada
relación agua-cemento.
Un buen agregado fino al igual que el agregado grueso debe ser bien
gradado para que pueda llenar todos los espacios y producir mezcla más
compactas.
La cantidad de agregado fino que pasa los tamices 50 y 100 afecta la
manejabilidad, la facilidad para lograr buenos acabados, la textura superficial y la
exudación del concreto.
La presencia de materia orgánica en la arena que va a utilizarse en la
mezcla del concreto llega a interrumpir parcial o totalmente el proceso de fraguado
del cemento. (Gutierrez, 2003).
12
Tabla 2. Límites para las sustancias perjudiciales en el árido fino para hormigón.
Sustancias perjudiciales Porcentaje máximo en
masa
Material más fino que el tamiz INEN 75 um
a) Para hormigón sometido a abrasión 3
b) Para cualquier otro hormigón 5
Terrones de arcilla y partículas desmenuzables 3
Partículas livianas (carbón y lignito) a) Cuando la apariencia superficial del hormigón es de importancia 0.5
b) Para cualquier otro hormigón 1.0
Cloruros como CL
a) Para hormigón simple 1
b) Para hormigón armado 0.4
c) Para hormigón pre esforzado 0.1
Sulfatos como SO4 0.6
Partículas en suspensión después de 1 h de sedimentación 3
Fuente: (Jiménez, 2016)
2.2.5. Agua de mezclado
El agua de mezclado que requiera el hormigón por un metro cubico es para la
hidratación y cristalización de las partículas de cemento para brindar dar
trabajabilidad que se requiera en el lugar de vaciado del hormigón fresco. (Jesus
Osorio, 2010).
2.2.6. Agua de curado
Una vez que el hormigón este fraguado se le añade una proporción adicional de
agua en una cámara esto se realiza con el fin de garantizar el nivel de resistencia
requerido. El agua de curado juega un papel fundamental en elaboración del
hormigón ya que este pierde agua por diferentes motivos como pueden ser por altas
temperaturas, exposiciones al sol, por la ubicación etc. (Jesus Osorio, 2010).
13
2.2.7. Relación agua / cemento
La relación agua cemento forman el gel cuya reacción química va ligar los
componentes gruesos y finos durante el endurecimiento del hormigón hasta que
todas las partículas de cemento se hidraten o hasta que ya no exista agua para
hidratarlo. La resistencia del hormigón va a depender de la calidad de mantener
coaccionada las partículas gruesas y finas, se genera el proceso químico iniciado en
el contacto de agua con cemento. (Fernando Díaz , 2012).
2.2.8. Aditivos
Los aditivos del hormigón son liquidos o polvos que se añaden en el hormigón
durante el mezclado en pequeñas cantidades, dependiendo normalmente del
contenido del cemento. Influyen en las propiedades del hormigón fresco y
endurecido quimica y fisicamente, según (Federación Europea de fabricantes de
aditivos de hormigón, 2010).
Son productos quimicos que modifica el desarrollo de la resistencia. Pueden ser
acelerante cuando permite un rapido desarrollo de la resistencia, siendo el mas
comun el cloruro de calcio el cual debe añadirse en forma de solución como parte
del agua de mezcla o retardante si hacen que el tiempo de fraguado sea mayor. El
uso del retardante nos genera reducción de la resistencia en los primeros dias (de 1
a 3) mientras que los efectos de estos materiales en las demás propiedades del
concreto como la retraccion, pueden no ser previsible por lo tanto, las pruebas de
aceptacion deberán hacerse con materiales de las obras para las condiciones
previstas. (Ing Gerardo A. Rivera, 2016).
2.2.9. Composición del agua de mar
El agua de mar contiene muchas sales disueltas, algunas de las cuales afectan
la durabilidad del hormigón. Las sales presentes en cantidades suficientes, en la
14
mayor parte de los mares, son el cloruro sódico (NaCI), cloruro magnésico (MgCl2),
sulfato magnésico (MgSO4), sulfato calcio (CaSO4), cloruro potásico (KCI) y sulfato
potásico (K2SO4).Las concentraciones varían de un mar a otro, aunque las cantidad
total de sal es habitualmente de unos 35 g/l. (Instituto Espanol del Cemento y sus
Aplicaciones, 2013).
2.2.10. Ataque del agua de mar
El agua de mar contiene sulfatos y ataca al hormigón de manera semejante.
Además de la acción química la cristalización de las sales en los poros del hormigón
puede destrozarlo debido a la presión ejercida por los cristales que este posee. (Ing
Gerardo A. Rivera, 2016).
2.2.11. Corrosión
Se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque
electroquímico por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la
tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de
menor energía interna. Siempre que la corrosión este originada por una reacción
electroquímica (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna
medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las
propiedades de los metales en cuestión. (Fabio Domingo Pannoni, 2015).
2.2.12. Dosificación
El diseño de mezcla de hormigón tiene como objetivo encontrar la dosificación
más económica de cemento, agregado grueso y fino para elaborar un material con
la resistencia, manejabilidad, impermeabilidad y la durabilidad solicitados por el
diseño de la estructura y por el método constructivo que se vaya a emplear.
15
Antes de diseñar una mezcla de hormigón se debe tener presente:
El revenimiento requerido.
La resistencia estructural.
Las propiedades y característica de los agregados.
Característica de la obra.
Condiciones ambientales de trabajo.
Control de calidad.
Existen dos métodos de dosificación; granulométrico y el recomendado por el
ACI. (Gutierrez, 2003)
2.2.13. Propiedades físicas y mecánicas del hormigón fresco
Consistencia
Es la menor o mayor facilidad que tiene el hormigón fresco para deformarse.
Varía con multitud de factores, cantidad de agua de amasado, tamaño máximo
granulometría y forma de los áridos, etc.; el que más influye es la cantidad de agua
de amasado. Existen varios procedimientos para determinar la consistencia, siendo
los más empleados el cono de Abrams, la mesa de sacudida y el consistometro
Vebe.
El cono de abrams.- es un molde troacoconico de 30 cm de altura que se lleva
del hormigón el objetivo de este ensayo es la perdida de altura que experimenta la
masa fresca del hormigón una vez desmoldada, expresada en centímetro da una
medida de consistencia.
La mesa de sacudida.- sirve para someter a una masa de hormigón fresco, de
forma determinada, a una serie de sacudida normalizada midiéndose el
escurrimiento experimentado.
16
Consistometro Vebe.- es una variante del cono de Abrams que se emplea para
hormigones muy seco. La consistencia se mide por el número de segundos
necesarios para el tronco de cono formado por el hormigón con el molde de Abrams
experimente, sometido a vibración en mesa, un asiento determinado. (Jimenez,
Garcia, & Moran, 2000).
Docilidad
Puede considerarse como la aptitud de un hormigón para ser puesto en obra
con los medios de compactación de que se dispone esta trabajabilidad del hormigón
está relacionada con su deformabilidad, con su homogeneidad, con la trabazón de
sus distintos componentes y con la mayor o menos facilidad que la masa presente
para eliminar los cavidades de la misma, alcanzando una compacidad máxima.
La docilidad depende, entre otros factores, de los siguientes:
De la cantidad de agua de mezclado. Cuanto mayor sea esta, mayor será la
docilidad.
De la granulometría de los áridos, siendo más dóciles los hormigones cuyo
contenido en arena es mayor. Pero por otra parte, a más cantidad de áridos finos
corresponde más agua de mezclado necesaria, por lo tanto, menor resistencia.
La docilidad es mayor con áridos redondeados que con áridos procedente de
machaqueo. (Jimenez, Garcia, & Moran, 2000).
Homogeneidad
Esta se obtiene mediante un correcto y adecuado amasado, para así lograr que
los materiales se encuentren distribuidos uniformemente en todo el hormigón. Esta
puede perderse por la separación de los agregados gruesos y finos también
conocida como la segregación, otro factor que influye en la perdida de
homogeneidad es la decantación esta se debe cuando los agregados van al fondo y
17
el mortero está en la superficie. (Jimenez, Garcia, & Moran, 2000).
Cohesión
Es la aptitud del hormigón de mantenerse como una masa plástica sin ningún
tipo de segregación depende del contenido de material fino, la cantidad de agua, el
asentamiento, el aire intencionalmente incorporado. (Diego Calo, 2014).
Segregación
Es la separación de los constituyentes de una mezcla heterogénea de modo que
la distribución de tamaños de las partículas componente deja de ser uniforme. Las
diferencias en tamaño y densidad de las partículas son la causa principal de la
segregación, pero su magnitud puede disminuirse con la selección de una
granulometría adecuada y un manejo cuidadoso del material.
Segregación interna: este caso las partículas grandes tienden a
separarse, (por asentamiento o descohesión) o la pasta se separa de los
agregados.
Segregación externa: las fuerzas exteriores que actúan sobre el
hormigón fresco superan las fuerzas internas de cohesión. Esto ocurre durante el
transporte, colocación y vibrado. (Carrasco, 2013).
Exudación
Consiste en la separación de los agregados en la cual asciende el agua a la
superficie del hormigón fresco creando una capa delgada y porosa que no contiene
resistencia ni durabilidad. El agua que llega a la superficie se va evaporando de una
forma lenta, en el caso que la evaporación tenga mayor velocidad que su migración
del interior hacia la superficie se crearan fisuras de retracción plástica por
afogarado. (WSDOT.COM).
18
2.2.14. Propiedades físicas y mecánicas del hormigón endurecido
Densidad
Es la relación de peso a volumen de una masa determinada. Las partículas del
agregado están formadas de minerales y espacios que pueden estar vacíos,
parcialmente colmados o llenos de agua según la permeabilidad interna. (Gutierrez,
2003).
Permeabilidad
La permeabilidad en el hormigón se describe como la cantidad de presencia de
agua u otras sustancias liquidas por los poros del material en un tiempo
determinado; para luego ser el resultado de la composición de porosidad en la pasta
del hormigón, la hidratación con la liberación de calor y evaporación del agua de la
mezcla, la temperatura del hormigón y la formación de fisuras y grietas durante el
tiempo de fraguado. (Velez, 2010).
Resistencia
Desde el punto de vista estructural esta es la propiedad más importante para
determinar la calidad del hormigón fabricado se evalúa sobre probetas testigo
tomadas en el momento de colocar el hormigón en la estructura.
Existen varias probetas para la evaluación de la resistencia del hormigón: la
cilíndrica es la más utilizada para determinar la resistencia a la compresión simple
del hormigón y también para la resistencia a tracción por compresión. (Bolivar,
1987).
Resistencia a compresión
La resistencia a la compresión de las mezclas de concreto se puede diseñar de
tal manera que tengan una amplia variedad de propiedades mecánicas y de
durabilidad, que cumplan con los requerimientos de diseño de la estructura.
19
(Instituto mexicano del cemento y del concreto, 2006).
Prueba de compresión simple
La resistencia a la compresión simple se mide tronando probetas cilíndricas de
concreto en una máquina de ensayos de compresión. La resistencia a la compresión
se calcula a partir de la carga de ruptura dividida entre el área de la sección que
resiste a la carga y se reporta en megapascales (MPa) en unidades SI. (Instituto
mexicano del cemento y del concreto, 2006)
Durabilidad
La durabilidad de hormigón es su capacidad para soportar durante la vida útil
para la que ha sido proyectada, las condiciones físicas y químicas que está
expuesta, podrían provocar su degradación como consecuencia de efectos
diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural.
(Brotóns, 2007)
Retracción
La retracción después del inicio de fraguado, proveniente de la variación del
volumen de agua contenida en la masa de hormigón, atribuible en alguna de las
siguientes causas:
Retracción de secado, producida por evaporación de agua libre contenida en
poros y capilares.
Retracción por carbonatación, generada por reacción del CO2 atmosférico, que
se adhiere y se disuelve en el agua que contienen los capilares.
Retracción autógena, producida por la variación de volumen del agua que se
combina químicamente con el hormigón, sin intervención de las variaciones de
humedades. (R, G, & J, 2008)
20
Carbonatación
Indica Vidaud (2012) la carbonatación debe su presencia en el concreto al
dióxido de carbono (CO2) presente en el ambiente en forma de gas anhídrido
carbónico; máximo en zonas urbanas o con elevados niveles de contaminación
donde sus concentraciones son mayores.
Proceso químico
Según Vidaud (2012) es un tipo de reacción acida que puede afectar de manera
importante la durabilidad del concreto. Se trata de un proceso lento, que resulta de
una reacción química en la que el hidróxido del calcio (Ca(OH)2), presente en la
pasta del cemento, reacciona con los dióxidos de carbono (CO2) de la atmosfera y
forma carbonatos de calcio (CaCO3); tal como se representa en la ecuación química
Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O.
Proceso físico
Resultante de esta reacción se produce una degradación lenta y de continuo
avance; desde la supervise hacia el interior del elemento del concreto. El ph del
concreto, en condiciones normales de trabajo, oscila entre valores de 12 o 13.El
proceso de hidratación del cemento se produce Ca(OH)2 a partir de la combinación
de los grupos puros de silicatos y de aluminatos con el agua. (Vidaud, 2012).
2.3. Marco conceptual
2.3.1. Ensayos de materiales
Se denomina ensayo de material a todo tipo de prueba que tiene como objetivo
determinar la característica de los materiales que se utilizan en la elaboración del
hormigón. De esta manera se logra determinar cuáles son las condiciones por las
que va a estar expuesto cada uno de los materiales.
21
2.3.2. Agregados
Es unos de los materiales fundamentales en la mezcla del hormigón, siendo
este un factor importante para la medir la resistencia, variación volumétrica y la
durabilidad.
2.3.2.1. Tipos de agregados
Los agregados se pueden determinar, según su caracterización, su procedencia
y se pueden clasificar en:
Agregados naturales
Son aquellos que se utilizan únicamente después de una modificación del
tamaño para ajustarse a los requerimientos según su disposición.
Agregados de trituración
Son agregados que se consiguen de la trituración de varios tipos de rocas
según su tamaño o del rechazo de la granulometría de agregados naturales.
Agregados artificiales
Estos agregados se consiguen de materiales procedente de las demoliciones,
utilizables y reciclables, por lo cual se pueden denominar como un sub-producto de
procesos industriales.
2.3.2.2. Propiedades de los agregados
También conocidos como áridos o material granular, conglomerados, son
fragmento o granos que se forman entre un 75% y 87% del peso total de la mezcla
del hormigón, tiene como objetivo reducir costos en la mezcla y poseer
características favorables dependiendo de la obra que se solicite.
2.3.3. Agregados fino
Formados generalmente por arena natural o piedras trituradas cuyas partículas
son menores de los 5mm las cuales deben ser partículas duras, limpias de
22
resistencia y libres de productos químicos y de otros materiales finos como las
arcilla que afectan la hidratación de la pasta de cemento.
2.3.4. Granulometría
La granulometría se emplea para medir los granos ya sean por agregados finos
o agregados gruesos, los cuales se determina por análisis de tamices de malla de
alambre aberturas cuadradas.
2.3.5. Ensayos de humedad
Las partículas pueden pasar por cuatro estados:
Totalmente seco.- Se obtienen cuando los agregados son introducidos
al horno a 110ºC hasta que estos tengan un peso constante el tiempo aproximado
para el seco total es 24 horas.
Parcialmente seco.- se obtiene mediante la exposición al aire libre en
los cuales los poros están parcialmente llenos de agua.
Saturados y superficialmente seco (SSS).- en este estado los
agregados tienen sus poros llenos de agua pero su superficie está totalmente seca.
Totalmente húmeda.- a diferencia del estado anterior este posee agua
en su superficie.
2.3.6. Peso volumétrico
Es el peso que demanda un agregado para llenar un recipiente con su
respectivo volumen, el cual es ocupado por los agregados y los vacios que quedan
entre sus particluas.
2.3.7. Agregado grueso
Conformados por rocas o gravas trituradas obtenidos de las canteras o bancos
previamente seleccionados y analizados en laboratorios para certificar su calidad.
23
2.3.8. Aglomerantes
Es un material capaz de unir fragmentos de uno o varios materiales, pueden dar
consistencia variable y tienen la propiedad de poder moldearse.
Aglomerado aéreo.- estos se endurecen al contacto con el aire.
Aglomerado Hidraúlico.- estos se endurecen al contacto con el agua y
sumergidos en ella.
2.4. Marco legal
Esta investigación se respalda en la Norma Técnica Ecuatoriana (Instituto
Ecuatoriano de Normalizacion, 2002) NTE INEN 1855-2 la cual establece las
especificaciones para la elaboración de hormigón en obra ya sea en estado fresco y
no endurecido. Los requisitos para determinar la calidad del hormigón deben estar
definidos en esta norma, o por los requerimientos solicitados por el usuario. Cuando
exista una discrepancia entre las especificaciones prevalecerán las del usuario
siempre y cuando estén fundadas en métodos de valuación de la NTE INEN, o
cuando no existan estas, con la ASTM que corresponda, atendiendo las
recomendaciones del ACI u otras normas aplicables.
Para determinar la resistencia a la compresión de los especímenes fabricados y
curados con cemento hidráulicos nos guiaremos de acuerdo a la norma INEN 1573,
ASTM C 31; ASTM C 192, ASTM C 617, ASTM C 1231, ASTM C 42 y ASTM C 873
estas normas son aplicable siempre y cuando no existan normas INEN. (Instituto
Ecuatoriano de Normalización INEN 1573, 2010)
La norma NTE INEN 872 constituye los requisitos de granulometría y calidad
para los áridos, finos y gruesos, para utilizarlos en el hormigón; así mismo esta
24
norma indica que puede ser utilizada en especificaciones de proyectos, para definir
la cantidad de áridos, tamaño máximo nominal y otros requisitos especificados de
granulometría. (Instituto Ecuatoriano de Normalizacion , 2011)
La norma NTE INEN 1578 tiene como objetivo establecer el método de ensayo
para determinar el asentamiento del hormigón de cemento hidráulico en el
laboratorio o en el campo. (Instituto Ecuatoriano de Normalizacion, 2010)
La norma NTE INEN 1763 establece las instrucciones para la elaboración de
muestras representativas de hormigón fresco, el que se entrega en el lugar del
proyecto sobre el cual se van a efectuar los ensayos para establecer el
cumplimiento de requisitos de calidad establecido. (Instituto Ecuatoriano de
Normalizacion, 2010)
25
Capítulo 3 Metodología de la investigación
3.1. Modalidad de la investigación
La presente investigación considera experimental debido a que se efectuaron
ensayos para determinar las propiedades de los agregados que intervienen en la
resistencia del hormigón y poder conocer que tan idóneo son los materiales
empleados y la resistencia requerida. Esto se llevará a cabo a través de pruebas de
laboratorio.
3.2. Tipo de investigación
El tipo de investigacion se considera cuantitativo y cualitativo debido a que se
realizaron analisis de los valores obtenidos en los ensayos realizados con los
diferentes materiales con la finalidad de evaluar el comportamiento del hormigon.
3.3. Dosificación
La dosificación consiste en determinar las cantidades adecuadas y necesarias
de materiales para la elaboración del hormigón, con el fin de obtener la resistencia y
durabilidad requeridas.
Tabla 3. Dosificación
CarácterIsticas Cemento Piedra #67
(19-4) Arena Río Agua a/c
Unidad kg kg kg l
Origen
Huayco Antropevi Pública
Densidad kg/m³ 2990 2.609 2.614 1.000
210Kgcm2-19mm-170mm-28d 420 920 685 227 0,54
280Kgcm2-19mm-170mm-28d 500 930 662 205 0,41
350Kgcm2-19mm-170mm-28d 590 945 558 209 0,35
26
3.4. Proceso de la elaboración de los especímenes
Fase 1: Recolección de material a utilizar
Los agregados gruesos de la cantera Huaycos, ubicada en el kilómetro 12.5 vía
a la costa a utilizar son: piedra #67, piedra # 78 y la arena triturada. La arena de rio
para diseños patrones es del rio Boliche proveniente de la cantera Antropevi.
La arena y agua mar de Villamil Playas, km 1.5 vía Data Posorja.
Fase 2: Caracterización de agregados
Para la elaboración de este capítulo se procedió a realizar las pruebas de
laboratorio de los agregados fino y grueso.
3.5. Ensayos realizados
Agregado grueso
Granulometría
Peso volumétrico
Peso unitario suelto
Peso unitario compactado
Peso especifico
Agregado fino
Granulometría
Peso unitario suelto
Peso unitario compactado
Peso especifico
27
Tabla 4. Granulometría de la piedra Nº 67.
GRANULOMETRIA DEL AGREGADO GRUESO INEN 696 ASTM C 136
Propiedades de los agregados y su influencia en la resistencia del hormigón
Tipo de agregado: Piedra Nº 67 Laboratorista: H. Zambrano
Proyecto Tesis Fecha de ensayo: 2017-07-10
Origen: Calizas Huayco Masa inicial (gr) 3000
Tamiz Retenido Retenido Retenido Pasante
INEN ASTM Parcial (g) Parcial (%) Acumulado (%) Acumulado (%)
100 mm 4 in. --- --- --- ---
90 mm 3½ in. --- --- --- ---
75 mm 3 in. --- --- --- ---
63 mm 2½ in. --- --- --- ---
50 mm 2 in. --- --- --- ---
37.5 mm 1½ in. --- --- --- ---
25 mm 1 in. 0,0 0 0 100
19 mm 3/4 in. 189,6 6 6 94
12.5 mm ½ in. --- --- --- ---
9.5 mm 3/8 in. 2081,5 69 76 24
4,75 mm No. 4 579,4 19 95 5
2,36 mm No. 8 55,4 2 97 3
1,18 mm No. 16 --- --- --- ---
300 μm No. 50 --- --- --- ---
150 μm No. 100 --- --- --- ---
Bandeja 93,8 3 100 0
Masa final (g): 2999,7 Módulo de finura: 6,7
Pérdida ≤0.5%: Ensayo válido
28
Figura 1.Curva granulométrica de la piedra Nº 67.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
150μ (No.100)
300μ (No.50)
1.18 (No.16)
2.36 (No.8)
4.75 (No.4)
9.5 (3/8in.)
12.5 (½in.)
19 (3/4in.)
25 (1in.)
37.5 (1½in.)
50 (2in.)
63 (2½in.)
75 (3in.)
90 (3½in.)
100 (4in.)
Pasante
Acum
ula
do (
%)
Abertura Libre de la Malla mm (ASTM)
Curva Granulométrica
Límite ASTM D 448-01 N° 67 Piedra 67
29
Tabla 5. Determinación de la densidad y absorción de la piedra Nº67.
ARIDO GRUESO PARA HORMIGÓN
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD
Y ABSORCIÓN DE AGUA
INEN 857 - ASTM C 127
Tipo de agregado: Piedra N° 67 Laboratorista: H. Zambrano
Proyecto Tesis Fecha de ensayo: 12/07/2017
Origen: Calizas Huayco Masa inicial (gr) 3000
DATOS
A: 2945,30 gramos
B: 3000,00 gramos
C: 1869,00 gramos
Ds: 2604 kg/m³
Dsss: 2653 kg/m³
D: 2737 kg/m³
Po: 1,86 %
Ds:
A
Dsss: B
B-C
B-C
D:
A
Po: B-A *100
A-C
A
Nomenclatura:
A: Peso en el aire de la muestra secada al horno B: Peso en el aire de la muestra en estado saturado superficialmente seco
C: Peso en el agua de la muestra en estado saturado Ds: Densidad de Volumen a 23 C del árido grueso seco Dsss
: Densidad de Volumen a 23 C del árido grueso en estado saturado superficialmente seco
D: Densidad aparente del árido a 23 C. Po: Porcentaje de absorción de agua del árido grueso
30
Tabla 6. Granulometría de arena de Rio Boliche.
GRANULOMETRIA DEL AGREGADO FINO INEN 696 ASTM C 33
Propiedades de los agregados y su influencia en la resistencia del hormigón
Tipo de agregado: Arena Zarandeada Laboratorista: H. Zambrano
Proyecto
Tesis
Fecha de ensayo: 2017-07-10
Origen: Rio Boliche Masa inicial (gr) 523
Tamiz Retenido Retenido Retenido Pasante
INEN ASTM Parcial (g) Parcial (%) Acumulado (%) Acumulado (%)
9,50 mm 3/8 in. 0,0 0 0 100
4,75 mm No. 4 14,3 3 3 97
2,36 mm No. 8 69,7 13 16 84
1,18 mm No. 16 76,4 15 31 69
600 μm No. 30 95,4 18 49 51
300 μm No. 50 162,1 31 80 20
150 μm No. 100 84,6 16 96 4
Bandeja 20,3 4 100 0
Masa final (g): 522,8 Módulo de Finura: 2,7
Pérdida ≤0.3% Ensayo válido
Figura 2. Curva granulométrica de arena de rio Boliche.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fondo 75μ (No.200)
150μ (No.100)
300μ (No.50)
600μ (No.30)
1.18 (No.16)
2.36 (No.8)
4.75 (No.4)
9.5 (3/8in.)
19 (3/4in.)
37.5 (1½in.)
75 (3in.)
Pa
san
te A
cu
mu
lado
(%
)
Abertura Libre de Malla mm (ASTM)
Curva Granulométrica
Límite ASTM C 33 Arena Rio Boliche
31
Tabla 7. Determinación de la densidad y absorción de agua de la arena de rio Boliche.
AGREGADO FINO PARA HORMIGÓN
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD
Y ABSORCIÓN DE AGUA
INEN 857 - ASTM C 127
Tipo de agregado: Arena zarandeada Laboratorista: H. Zambrano
Proyecto Tesis Fecha de ensayo: 12/07/2017
Origen: Rio Boliche Masa inicial (gr) 500
DATOS
A: 486,10 gramos
B: 996,50 gramos
S: 500,00 gramos
C: 1305,20 gramos
Ds: 2541 kg/m³
Dsss: 2614 kg/m³
D: 2740 kg/m³
Po: 2,86 %
Ds:
A
Dsss: S
(B+S-C)
(B+S-C)
D:
A
Po: S-A *100
(B+S-C)
A
Nomenclatura:
A: Peso en el aire de la muestra secada al horno B: Peso del matraz lleno de agua hasta la marca de calibración
S: Peso en el aire de la muestra en estado saturado superficialmente seco C: Peso del matraz con la muestra lleno de agua hasta la marca de calibración Ds: Densidad de Volumen a 23 C del árido fino seco
Dsss:
Densidad de Volumen a 23 C del árido fino en estado saturado superficialmente seco
D: Densidad aparente del árido fino a 23 C. Po: Porcentaje de absorción de agua del árido fino
32
Tabla 8. Granulometría de la Arena de Mar.
GRANULOMETRIA DEL AGREGADO FINO INEN 696 ASTM C 33
Propiedades de los agregados y su influencia en la resistencia del hormigón
Tipo de agregado: Arena de Mar Laboratorista: H. Zambrano
Proyecto Tesis Fecha de ensayo: 10/07/2017
Origen: Villamil Playas Masa inicial (gr) 500
Tamiz Retenido Retenido Retenido Pasante
INEN ASTM Parcial (g) Parcial (%) Acumulado (%) Acumulado (%)
9,50 mm 3/8 in. 0,0 0 0 100
4,75 mm No. 4 0,0 0 0 100
2,36 mm No. 8 0,0 0 0 100
1,18 mm No. 16 0,0 0 0 100
600 μm No. 30 1,7 0 0 100
300 μm No. 50 114,5 23 23 77
150 μm No. 100 348,6 70 93 7
Bandeja 35,4 7 100 0
Masa final (g): 500,0
Módulo de Finura : 1,2
Pérdida ≤0.3%
Ensayo válido
Figura 3. Curva granulométrica de la Arena de Mar.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fondo 75μ (No.200)
150μ (No.100)
300μ (No.50)
600μ (No.30)
1.18 (No.16)
2.36 (No.8)
4.75 (No.4)
9.5 (3/8in.)
19 (3/4in.)
37.5 (1½in.)
75 (3in.)
Pa
san
te A
cu
mu
lado
(%
)
Abertura Libre de Malla mm (ASTM)
Curva Granulométrica
Límite ASTM C 33 Arena Arena de Mar
33
Tabla 9. Determinación de la densidad y absorción de la Arena de Mar
AGREGADO FINO PARA HORMIGÓN
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD
Y ABSORCIÓN DE AGUA
INEN 857 - ASTM C 127
Tipo de agregado: Arena de Mar Laboratorista: H. Zambrano
Proyecto Tesis Fecha de ensayo: 10/07/2017
Origen: Villamil Playas Masa inicial (gr) 500
DATOS
A: 496,44 gramos
B: 1284,65 gramos
S: 500,00 gramos
C: 1598,83 gramos
Ds: 2672 kg/m³
Dsss: 2691 kg/m³
D: 2724 kg/m³
Po: 0,72 %
Ds:
A
Dsss: S
(B+S-C)
(B+S-C)
D:
A
Po: S-A *100
(B+S-C)
A
Nomenclatura:
A: Peso en el aire de la muestra secada al horno
B: Peso del matraz lleno de agua hasta la marca de calibración
S:
Peso en el aire de la muestra en estado saturado superficialmente seco
C:
Peso del matraz con la muestra lleno de agua hasta la marca de calibración
Ds: Densidad de Volumen a 23 C del árido fino seco
Dss: Densidad de Volumen a 23 C del árido fino en estado saturado superficialmente seco
D: Densidad aparente del árido fino a 23 C. Po: Porcentaje de absorción de agua del árido fino
34
Tabla 10. Determinación de la masa unitaria de la Arena de Mar.
AGREGADO FINO PARA HORMIGÓN
DETERMINACIÓN DE LA
MASA UNITARIA
INEN 858 - ASTM C 138
Tipo de agregado: Arena de Mar Laboratorista: H. Zambrano
Proyecto Tesis Fecha de ensayo: 10/07/2017
Origen: Villamil Playas Masa inicial (gr) 500
DATOS
Volumen del Recipiente: 3,00 dm3
Masa de la muestra suelta: 4,44 kg
Masa de la muestra compactada: 4,82 kg
Masa unitaria suelta: 1481 kg/m³
Masa unitaria compactada: 1608 kg/m³
35
Fase 3: Técnicas e instrumentos
Técnicas
Pruebas de laboratorio.
Instrumentos
Concretera
Molde para especímenes
Piscina de curado
Máquina de compresión
3.6. Pasos para diseñar según la norma ACI 211
Seleccionar el asentamiento.
Cálculo de la cantidad de cemento a utilizar.
Selección del agregado grueso con su tamaño máximo nominal.
Selección de la cantidad de agua y contenido de aire a utilizar en el
hormigón.
Selección de agregado fino.
Relación agua/cemento.
Prueba del laboratorio.
3.7. Recolección y procesamiento de datos
En una hoja de Excel la cual nos permitirá visualizar, ordenar y procesar toda la
información relacionada con los ensayos que se le realizaron al hormigón fresco y a
sus agregados.
36
Fase 4: Ensayos en el hormigón
3.7.1. Método estándar del revenimiento en el Hormigón de cemento
hidráulico INEN1578-ASTM 143
En este ensayo calculamos el asentamiento utilizando el método de cono de
Abrams, como la norma nos indica debemos tomar una muestra de un pie cubico
aproximadamente. Cuando se esté vertiendo el hormigón y este se encuentre en la
mitad del proceso se debe seleccionar dos muestras.
Instrumentos a utilizar
Varilla de acero con punta redondeada de 16mm y con una longitud de
400 a 600 mm
Cono truncado metálico altura 300mm, diámetro superior de 100mm y
diámetro inferior a 200mm.
Flexómetro
Cucharón
Procedimiento
Luego de obtener la mezcla compuesta se humedecen los instrumentos, se
instala el cono en una superficie fija, plana y no absorbente. Una vez que estén los
instrumentos instalados se llena el cono en tres capas de volumen semejante
realizando 25 inserciones con la varilla.
Una vez que se llena el cono se quita el exceso de la pasta en la parte superior
(enrasa) luego en un intervalo de 5±2 segundos se retira el cono alzándolo.
Posterior a esto una vez que en la superficie plana el material se disperse se calcula
la diferencia entre la parte superior del cono y el centro del hormigón desplazado.
(Instituto Ecuatoriano de Normalizacion, 2010)
37
3.7.2. Medición de temperatura en el hormigón fresco norma ASTM C-1064
Una de las propiedades importante para que el hormigón no pierda
trabajabilidad y contenga posibles fisuras es evaluar su temperatura en estado
fresco.
Instrumentos
Termómetro con aproximación a 0.5°C
Procedimiento
Para evaluar la temperatura en el hormigón el sensor del termómetro debe estar
cubierto en todas sus direcciones con un mínimo 7.5 cm. Al momento de evaluar la
temperatura se debe esperar mínimo dos minutos para que el termómetro se
estabilice. Para que la lectura de la temperatura del hormigón sea la adecuada se
debe ejercer una leve presión alrededor del sensor del termómetro para que esta
tenga concordancia con su superficie.
3.7.3. Determinación del contenido de aire en el hormigón fresco método de
presión ASTM C231
En el siguiente ensayo se basó de acuerdo al método de presión tipo B en la
cual se establece el contenido de aire del hormigón sin contar con adiciones
incorporadores de aire.
Instrumentos
Recipiente de tipo B de metal de forma cilíndrica que contiene capacidad
de 7 litros que posee una tapa con cámara para presurizar el aire.
Varilla de acero con punta redondeado de 16 mm con una longitud de
400 mm.
Placa de acero para enrasar tiene como característica un espesor de 6
mm
38
Mazo de goma tiene como característica una masa de 1.25 ± 0.5 lb.
Cucharón
Procedimiento
Necesitamos humedecer todos los equipos a utilizar con la finalidad de evitar la
pérdida de humedad del hormigón. Se sitúa la olla sobre una superficie plana,
nivelada se procede a llenar el recipiente en 3 capas de igual espesor, posterior a
esto se realiza 25 inserciones con la varilla de acero, luego se procede a darle
golpes al recipiente con el martillo de goma de 10 a 15 veces, esto lo repetimos en
cada capa. Ahora se enrasa la superficie del recipiente con la placa se coloca a ¾
partes del recipiente y se enrasar, una vez finalizado el proceso se puede establecer
la masa del hormigón.
En la tapa del recipiente contiene válvulas y llaves se precede a liberar y se
coloca la tapa encima del recipiente para sellar la superficie, en la tapa encontramos
dos válvulas se ingresa agua por una de ellas hasta que la segunda tenga un flujo
constante. Se procede a bombear aire con una manija que contiene la cámara de la
tapa hasta que nos indique el manómetro que está en cero se debe dar unos ligeros
golpes para que la pluma que está marcando cero se estabilice. Se proceden a
cerrar las válvulas y se libera el aire que contiene la cámara manifestando el
manómetro por diferencia de presiones de aire incluido en la mezcla en porcentaje.
3.7.4. Elaboración y curado en obras de especímenes de hormigón para
ensayo norma INEM 1576
Para evaluar la resistencia del hormigón y factores indirectos de la mezcla como
su trabajabilidad y factibilidad, se va a necesitar de un muestreo de especímenes el
cual se considera un punto importante en el campo. (Instituto Ecuatoriano de
Normalización INEN-1576, 2011)
39
Instrumentos
Cilindros metálicos en relación al tamaño máximo nominal del agregado.
Llana metálica.
Varilla de acero con punta redondeada.
Martillo de goma con masa de 1.25±0.5 lb.
Procedimiento
Colocar en un área nivelada y plana los cilindros metálicos, posterior a esto de
llenan con el hormigón de acuerdo a su volumen.
Cuando sean agregados con tamaño máximo nominal de 2.5cm se necesitan de
moldes cilíndricos de 30cm x 15cm, de altura y diámetro respectivamente, los cuales
se procede a llenar los moldes en tres capas con 25 inserciones con la varilla, a
continuación se dan de 15 a 20 golpes al molde por cada capa.
Cuando sean agregados gruesos inferiores a 2.5 cm se necesitan de
especímenes de 20 cm de altura por 10 cm de diámetro, luego se procede a llenar
los moldes dos capas cada una de ellas con 25 inserciones de varillas de acero de
punta redondeada. Posterior a esto se quita en exceso de hormigón en la parte
superior del cilindro como último paso se realiza el acabado con la llana metálica.
3.7.5. Determinación resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos
de hormigón de cemento hidráulico norma INEN 1573 (Instituto
Ecuatoriano de Normalización INEN 1573, 2010)
Instrumentos
Prensa calibrada según la ASTM E4.
Balanza de precisión ±0.5 gramos.
Calibrador vernier
40
Procedimiento
Se realiza el retiro de los cilindros de la piscina de curado, se dejan escurrir los
especímenes, luego se toman las dimensiones y la masa. Se ingresan los datos de
las dimensiones del cilindro en el dial de la prensa y la velocidad de carga, se
colocan con sus respectivos neoprenos para el ensayo en caso de no usarlos se
procede a capear los cilindros con su rotura.
Tabla 11. Tolerancia en el ensayo según la edad de la probeta
Edad del ensayo Tolerancia admisible
24 horas ±0,5h o 2,1%
3 días 2 horas o 2,8%
7 días 6horas o 3,6%
28 días 20horas o 3,0%
90 días 2 días o 2,2%
Fuente: (Instituto Ecuatoriano de Normalización, 2010)
3.7.6. Holcim heat
Es un calorímetro semi-adiabatico, contiene sensores que permite medir el calor
de hidratación en los mortero y pasta de cemento, se ve reflejado los resultados con
la incorporación de aditivos llevándolos a interpretar la interacción de cemento-
aditivo, apreciando el lapso de fraguado y de las máximas temperaturas.
Instrumentos
Batidora para mortero capacidad de 3 litros.
Cucharón.
Paleta de limpieza.
Pisón.
Calorímetro.
Balanza.
41
Procedimiento
Antes de la elaboración de la muestra se determina una correlación entre el
diseño de hormigón y el mortero equivalente. Esto nos conlleva a definir la cantidad
correspondiente del mortero que contiene el hormigón:
Verter en la mescladora el 90% del agua.
Añadir el cemento y mezclarlo a una velocidad baja.
Añadir y acumular los residuos de la pasta en las paredes de la
mezcladora.
Adicionar el faltante del agua junto con los aditivos.
Añadir la arena y mezclarlo a una velocidad baja.
Añadir y acumular los residuos de la pasta en las paredes de la
mezcladora
Batir a velocidad baja.
Coger el mortero realizado y agregarlo en el Holcim Heat.
El desarrollo de la temperatura es en la función al tiempo.
42
Capítulo 4 Análisis e interpretación de resultados
4.1. Interpretación de resultados
4.1.1. Agregado grueso
Tabla 12. Resumen de las propiedades del agregado grueso Nº67.
Agregado Grueso (Calizas Huayco)
Propiedad mecánica Unidad Valor
Piedra No. - 67
Módulo de Finura - 6,7
Densidad SSS kg/m3 2653
Absorción (%) 1,86
Masa Unitaria suelta kg/m3 1361
Masa Unitaria compactada kg/m3 1501
Con los ensayos de laboratorios que se realizaron al agregado grueso
(Calizas Huayco piedra Nº 67) se obtuvieron valores correspondientes a sus
propiedades mecánicas y al compararlos con la norma citada en el ensayo
correspondiente, se estableció que está dentro de los parámetros que establecen
por lo cual se considera aptas para la elaboración del hormigón.
4.1.2. Agregado fino
Tabla 13. Resumen de la propiedades de la arena de Rio Boliche.
Agregado Fino (Rio Boliche)
Propiedad mecánica Unidad Valor
Módulo de Finura - 2,7
Densidad kg/m3 2614
Absorción (%) 2,86
Masa Unitaria suelta kg/m3 1520
Masa Unitaria compactada kg/m3 1613
Con los ensayos de laboratorio realizados al agregado fino (Rio Boliche)
se pudo obtener valores correspondientes a la caracterización de agregados finos y
al compararlos con los valores mencionados por las normas citadas en cada ensayo
43
se establece que están dentro de los limites aceptable y que es apto para ser
utilizados en la elaboración del hormigón.
Tabla 14. Resumen de las propiedades de la Arena de Mar
En los ensayos de laboratorio realizados al agregado fino (Villamil Playa)
se pudo obtener los valores correspondientes a sus propiedades mecánicas y al
comprarlos con la norma se determina que la curva del agregado mencionado esta
fuera de los límites aceptados por la norma, por lo tanto no es apta para la
elaboración del hormigón.
4.1.3. Resistencia
4.1.3.1. Resistencia de especímenes
Tabla 15. Resistencia a 7 días
7 dias
Resistencia Arena rio
Boliche, Agua potable
Arena, Agua Mar % de pérdida
210 127,33 63,32 50,27
280 169,5 78,08 53,94
350 216,05 92,22 57,32
* Unidad (kg-cm2)
En esta tabla se pueden observar las resistencias conseguidas a los 7 días,
realizando una comparación entre ambos diseños obtenemos el porcentaje de
pérdida para las diferentes resistencias. Para un f`c=210 kg/cm2 su pérdida de
Agregado Fino (Villamil Playa)
Propiedad mecánica Unidad Valor
Módulo de Finura - 1,2
Densidad kg/m3 2691
Absorción (%) 0,72
Masa Unitaria suelta kg/m3 1481
Masa Unitaria compactada kg/m3 1608
44
resistencia es de 50.27%, para un f´c=280 kg/cm2 la pérdida está representada por
el 53.94% y para un f´c=350 kg/cm2 observamos que la pérdida es de 57.32%.
Tabla 16. Resistencia a 14 días.
14 dias
Resistencia Arena rio
Boliche, Agua potable
Arena, Agua Mar % de pérdida
210 180,387 117,56 34,83
280 240,125 157,35 34,47
350 306,068 180,65 40,98
*Unidad (kg-cm2)
Se observan las resistencias obtenidas a los 14 días, realizando una
comparación entre ambos diseños obtenemos el porcentaje de pérdida para las
diferentes resistencias. Para un f`c=210 kg/cm2 su pérdida de resistencia representa
el 34.83%, para un f´c=280 kg/cm2 la pérdida es el 34.47% y para un f´c=350 kg/cm2
observamos que la pérdida es de 40.98%.
Tabla 17. Resistencia a 28 días.
28 dias
Resistencia Arena rio
Boliche, Agua potable
Arena, Agua Mar % de pérdida
210 212,22 158,3 25,41
280 282,5 195,21 30,90
350 360,08 230,54 35,98
*Unidad (kg-cm2)
Se muestran las resistencias obtenidas a los 28 días, realizando una
comparación entre ambos diseños obtenemos el porcentaje de pérdida para las
diferentes resistencias. Para un f`c=210 kg/cm2 su pérdida de resistencia es del
25.41%, mientras que para un f´c=280 kg/cm2 la pérdida es el 30.90% y para un
45
f´c=350 kg/cm2 observamos que la pérdida es de 35.98%.
Tabla 18. Resistencia a 45 días.
45 dias
Resistencia Arena rio
Boliche, Agua potable
Arena, Agua Mar % de pérdida
210 216,56 164,53 24,03
280 286,36 206,53 27,88
350 369,5 249,60 32,45
*Unidad (kg-cm2)
Se muestran las resistencias obtenidas a los 45 días, realizando una
comparación entre ambos diseños obtenemos el porcentaje de pérdida para las
diferentes resistencias. Para un f`c=210 kg/cm2 su pérdida de resistencia es del
24.03%, mientras que para un f´c=280 kg/cm2 la pérdida es el 27.88% y para un
f´c=350 kg/cm2 observamos que la pérdida es de 32.45%.
Tabla 19. Resistencia a 60 días.
*Unidad (kg-cm2)
Se observan las resistencias obtenidas a los 60 días, realizando una
comparación entre ambos diseños obtenemos el porcentaje de pérdida para las
diferentes resistencias. Para un f`c=210 kg/cm2 su pérdida de resistencia representa
el 22.26%, para un f´c=280 kg/cm2 la pérdida es el 25.53% y para un f´c=350 kg/cm2
observamos que la pérdida es de 28.83%.
60 dias
Resistencia Arena rio
Boliche, Agua potable
Arena, Agua Mar % de pérdida
210 219,56 170,69 22,26
280 293,64 218,67 25,53
350 380,65 270,90 28,83
46
Podemos observar que al utilizar la arena y agua de mar en la elaboracion de
los especímenes existe una repercusión directa en la resistencia esto se da por el
alto contenido de cloruros, sales y de materias organicas en la arena y agua de mar.
A continuación en la figura 6 podemos observar las curvas de resistencia a los 7, 14,
28, 45 y 60 días con un f´c=210 kg/cm2.
Figura 4. Resistencias de f`c = 210kg/cm2.
En esta grafica podemos observar el comportamiento de los diferentes diseños
a través del tiempo hasta alcanzar su edad maxima de 60 días con un f´c 210
kg/cm2. Realizando una comparación de resistencia entre ambos diseños existe un
promedio de pérdida del 31.36%.
127,33
180,387
212,22 216,56 219,56
63,32
117,56
158,3164,53
170,69
50
100
150
200
250
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
kg
/cm
²
Días
f`c=210 kg/cm²
Diseño Normal Diseño Arena y Agua Mar
47
Figura 5. Resistencias de f`c = 280kg/cm2.
Esta grafica nos muestra el comportamiento de los diferentes diseños a través
del tiempo hasta alcanzar su edad maxima de 60 días con un f´c 280 kg/cm2.
Realizando una comparación de resistencia entre ambos diseño existe un promedio
de pérdida del 34.54%.
169,5
240,125
282,5 286,36293,64
78,08
157,35
195,21206,53
218,67
50
100
150
200
250
300
350
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
kg
/cm
²
Días
f`c=280 kg/cm²
Diseño Normal Diseño Arena y Agua Mar
48
Figura 6. Resistencias de f`c = 350kg/cm2.
Esta grafica nos muestra el comportamiento de los diferentes diseños a través
del tiempo hasta alcanzar su edad maxima de 60 días con un f´c 350 kg/cm2.
Realizando una comparación de resistencia entre ambos diseño existe un promedio
de pérdida del 39.11%.
216,05
306,068
360,08369,5
380,65
92,22
180,65
230,54
249,60
270,90
50
100
150
200
250
300
350
400
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
kg
/cm
²
Días
f`c=350 kg/cm²
Diseño Normal Diseño Arena y Agua Mar
49
4.1.3.2. Resistencia de cubos
Tabla 20. Resistencia de cubo cemento HE (7 días).
7 días (Cemento HE)
Resistencia Arena rio
Boliche, Agua potable
Arena, Agua Mar
% de pérdida
300 260 189,6 27,08
*Unidad (kg-cm2)
Tabla 21. Resistencia de cubo cemento GU (7 días)
7 días (Cemento GU)
Resistencia Arena rio
Boliche, Agua potable
Arena, Agua Mar
% de pérdida
300 186 148 20,43
*Unidad (kg-cm2)
Realizando una comparación del cemento HE y GU a la edad de 7 días
podemos observar un porcentaje de pérdida de 27.08% de la resistencia con el
cemento HE y con el cemento GU tenemos un porcentaje de perdida 20.43%.
50
Tabla 22. Resistencia de cubo cemento HE (28 días).
28 días (Cemento HE)
Resistencia Arena rio
Boliche, Agua potable
Arena, Agua Mar % de pérdida
300 397,2 291,3 26,66
*Unidad (kg-cm2)
Tabla 23. Resistencia de cubo cemento GU (28 días).
28 días (Cemento GU)
Resistencia Arena rio Boliche,
Agua potable Arena, Agua
Mar % de pérdida
300 300,8 260,2 13,50
*Unidad (kg-cm2)
Realizando una comparación del cemento HE y GU a la edad de 28 días
podemos observar un porcentaje de pérdida de 26.66% de la resistencia con el
cemento HE y con el cemento GU tenemos un porcentaje de perdida 13.50%.
En ambos casos el porcentaje de pérdida de resistencia con el cemento HE es
mayor debido a que este contiene mayor contenido de clinker que el cemento GU.
51
Figura 7. Resistencias (Cemento HE).
La grafica anterior nos permite observar el comportamiento de los diferentes
diseños realizados con el cemento HE a edades de 7 y 14 días, al realizar una
comparación entre ellos observamos que existe un porcentaje promedio de pérdida
de 26.87% de resistencia.
260
397,2
189,6
291,3
150
200
250
300
350
400
450
7 14 21 28
kg
/cm
²
Días
f`c=300 kg/cm² (HE)
Diseño Normal Diseño Arena y Agua Mar
52
Figura 8. Resistencias (Cemento GU).
La grafica anterior nos permite observar el comportamiento de los diferentes
diseños realizados con el cemento GU a edades de 7 y 14 días, al realizar una
comparación entre ellos observamos que existe un porcentaje promedio de pérdida
de 16.96% de resistencia.
186
300,8
148
260,2
100
150
200
250
300
350
7 14 21 28
kg/c
m²
Días
f`c=300 kg/cm²
Diseño Normal Diseño Arena y Agua Mar
53
4.1.4. Carga o Resistencia máxima.
Revisión de capacidad de columna con hormigón normal
f´c= 280 kg/cm2
fy= 4200 kg/cm2
As= 8 ∅12mm
Datos:
Ag= 900cm2
As= 8 (1.13) = 9.04 cm2
∅𝑐 𝑃𝑛 = ∅ (0.85 𝑓´𝑐 𝐴𝑔 + 𝐴𝑠 𝑓𝑦)
∅𝑐 𝑃𝑛 = 226951.2 𝑘𝑔
∅𝑐 𝑃𝑛 = 226.9512 𝑇𝑜𝑛
54
Revisión de capacidad de columna con hormigón utilizando arena y
agua de mar
F´c= 195 kg/cm2
Fy= 4200 kg/cm2
As= 8 ∅12mm
Datos:
Ag= 900cm2
As= 8 (1.13) = 9.04 cm2
∅𝑐 𝑃𝑛 = ∅ (0.85 𝑓´𝑐 𝐴𝑔 + 𝐴𝑠 𝑓𝑦)
∅𝑐 𝑃𝑛 = 168428.7 𝑘𝑔
∅𝑐 𝑃𝑛 = 168.4287𝑇𝑜𝑛
55
Conclusiones y recomendaciones
Conclusiones
Del estudio realizado se puede concluir que si se utiliza hormigon con
arena y agua de mar, si bien es cierto la curva de fuerza de formación tiene un
mismo comportamiento hay una disminución importante en la resistencia.
Los valores de disminución son los siguientes: en el ensayo de
resistencia de compresión con un f`c=210 kg/cm2 se obtuvo un porcentaje promedio
de pérdida de 31.36% de resistencia, para el ensayo de resistencia de compresión
con un f`c=280 kg/cm2 se obtuvo un porcentaje promedio de pérdida de 34.54% de
resistencia y para el ensayo de resistencia de compresión con un f`c=350 kg/cm2 se
consiguió un porcentaje promedio de pérdida de 39.11% de resistencia.
En los elementos estructurales como columna, la resistencia total de elementos
se ve reducida un 26% utilizando el diseño de arena y agua de mar.
En el hormigón elaborado con arena de rio se obtiene mayor resistencia
debido a que existe una mejor adherencia entre los agregados gruesos, agregados
finos y el cemento.
En las roturas de cilindros de diseño elaborados con arena de mar se
pudo observar un brillo en la parte interna del cilindro, esto se da por la presencia de
sales en la arena de mar, lo cual provoca la disminución de la resistencia.
56
Los hormigones elaborados con arena y agua de mar no podrán ser
considerados en elementos estructurales que contengan acero.
Recomendaciones
Los hormigones fabricados con arena y agua de mar no pueden ser
utilizados para hormigón armado debido a que contienen sales disueltas que
conllevan a la corrosión del acero, asi como tambien disminuyen la capacidad de los
elementos estructurales.
La arena y agua de mar no son adecuada para la construcción de
estructuras que contengan acero debido a la alta presencia de materias orgánicas e
impurezas que contienen dichos materiales provocando la disminución de las
resistencias finales.
En el caso de utilizar la arena de mar debe pasar por un proceso de
lavado.
Se recomienda seleccionar agregados que cumplan con las curvas de
granulometría para el hormigón de acuerdo a las normas ASTM D 448-01 y ASTM C
33.
Los ensayos como: cloruro, sulfato, pH, deberán ser utilizados como un
control de calidad cuando se requiera elaborar hormigón con arena de mar (el
elemento no contenga acero).
57
Bibliografía
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2017, de Loma negra C.I.A.S.A.: http://studylib.es/doc/4640115/durabilidad-
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60
Anexos
61
Figura 9. Realización de especímenes
Figura 10. Rotura de cilindros
62
Figura 11. Pruebas
Figura 12. Prensa hidráulica
63
Figura 13. Holcim Heat
Figura 14. Vernier
64
Figura 15. Especímenes de Hormigón con Arena de Mar
Figura 16. Especímenes de Hormigón con Arena de Mar
65
Figura 17. Rotura a Compresión Simple
Figura 18. Rotura de Cilindro
66
Figura 19. Rotura de cubos
Figura 20. Tamices para la granulometría de la Arena
67
Figura 21. Tamizadora
Figura 22. Ensayo Temperatura del Hormigón
68
Figura 23. Ensayo de Contenido de Aire Tipo B
Figura 24. Ensayo de Contenido de Aire Tipo B
69
Figura 25. Ensayo de Asentamiento
70
Figura 26. Análisis Químico del agua potable
Fuente: Interagua S.A.
71
Figura 27. Análisis Físico Químico del agua de mar
Fuente: Holcim Ecuador S.A.
72
Figura 28. Análisis Físico Químico de la arena de mar
Fuente: Holcim Ecuador S.A.
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FACULTAD DE MATEMÁTICAS Y FÍSICA
ESCUELA/CARRERA: INGENIERIA CIVIL
UNIDAD DE TITULACION
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACION
TÍTULO Y SUBTÍTULO: Efectos degradantes de la arena y agua de mar en el hormigón.
AUTOR: Zambrano Loor Henrry Patricio
REVISOR: TUTOR
Ing. Lindao Tomala Pablo M.Sc. Ing. Moncayo Theurer Marcelo M.Sc
INSTITUCION: Universidad de Guayaquil
UNIDAD/FACULTAD: De Ciencias Matemáticas y Físicas
MAESTRIA/ESPECIALIDAD:
GRADO OBTENIDO:
FECHA DE PUBLICACIÓN: 2018 No. DE PÁGS: 64
ÁREAS TEMÁTICAS: Estructuras
PALABRAS CLAVES:
Agua de mar, hormigón, estructuras, ensayos
RESUMEN: La presente investigación se realizó con la finalidad de analizar los efectos que produce el uso de agua y arena mar en el hormigón. Para ellos se utilizaron arena y piedra de caliza Huayco, arena y agua de mar proveniente de Villamil Playas y Cemento Holcim Fuerte, los cuales fueron sometidos a ensayos granulométricos, de resistencia, gravedad específica, absorción y peso unitario. Se realizaron tres fases para la preparación de los especímenes, la primera fase consta del diseño patrón con agregado Huayco (arena de rio, piedra y agua potable) con diferentes resistencias pero con un asentamiento constante, la segunda y tercera fase consiste en la variación de agregados: el primer diseño consta de arena de mar, piedras Huayco y agua potable y el segundo utilizando arena de mar, agua de mar y piedras Huayco para conocer el porcentaje de resistencia con referencian , del diseño patrón con edades de 7,14,28,45,60 días. ADJUNTO PDF: x SI NO
CONTACTO CON AUTOR Teléfono: 0986626664 E-mail: henrryzambrano92@oulook.com
CONTACTO EN LA INSTITUCIÓN:
Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas
Teléfono: 2-283348 Ext. 123
ANEXO 10
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