UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES

COORDINACIN DE INGENIERA DE MATERIALES ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE LA SUSTITUCIN PARCIAL DE LA ARENA

POR POLVILLOS DE LAS CANTERAS CONPIEDRA Y CONCEPCIN EN

CONCRETO.

Por:

Richard Antonio Cantillo Maita

INFORME DE PASANTA

Presentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvar como requisito parcial para optar al ttulo de

Ingeniero de Materiales

Sartenejas, Marzo de 2012.

UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES

COORDINACIN DE INGENIERIA DE MATERIALES ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE LA SUSTITUCIN PARCIAL DE LA ARENA

POR POLVILLOS DE LAS CANTERAS CONPIEDRA Y CONCEPCIN EN

CONCRETO.

Por: Richard Antonio Cantillo Maita

Realizado con la asesora de:

Tutor Acadmico: Prof. Norberto Labrador Tutor Industrial: Ing. Msc. Jess Ramn Arellano Labrador

INFORME DE PASANTA

Presentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvar como requisito parcial para optar al ttulo de

Ingeniero de Materiales

Sartenejas, Marzo de 2012.

i

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE LA SUSTITUCIN PARCIAL DE LA ARENA

POR POLVILLOS DE LAS CANTERAS CONPIEDRA Y CONCEPCIN EN

CONCRETO.

Realizado por: Richard Antonio Cantillo Maita

RESUMEN

Con el propsito de satisfacer la gran demanda de concreto del pas se llev a cabo este estudio de factibilidad de la sustitucin parcial de la arena en mezclas de concreto por polvillos de Gneis Grantico de las canteras Conpiedra y Concepcin de Cemex Venezuela S.A.C.A. en una proporcin de 15, 20 y 25% con la finalidad de optimizar las materias primas usadas en su produccin. Se estableci para ello un diseo de mezcla para la obtencin de una resistencia a la compresin a los 28 das de 250 Kgf/cm2 y 5 pulg. de asentamiento. Para reducir los costos de produccin del concreto, sin comprometer sus propiedades, se implement un mtodo de diseo de mezcla mixto que consisti en el uso del riguroso diseo granulomtrico y de las frmulas de clculo de los componentes del concreto del mtodo del Manual del Concreto Estructural de J. Porrero, y, la cantidad de agua, cemento y el volumen de aire atrapado del mtodo 211 del Comit del American Concrete Institute (ACI-211). Este ltimo mtodo, en efecto, tiene el atractivo econmico de usar menos cemento que el mtodo de Porrero, aunque recurre a un control menos riguroso de los agregados. Una vez establecidos los parmetros del diseo, se realizaron (4) mezclas de concreto con cada polvillo, una (1) patrn y tres (3) con las sustituciones parciales de la arena evaluando sus propiedades en estado fresco (asentamiento y segregacin) y, finalmente, se elaboraron y curaron cilindros con las mezclas para la evaluacin de sus propiedades en estado endurecido (resistencia a la compresin y superficie de falla). Se obtuvo que a los 28 das la resistencia a la compresin para ambos polvillos super en ms del 200% la resistencia de diseo, adems el asentamiento fue de 7+1 pulg. con el polvillo Conpiedra y de 5,9+0,6 pulg. con el polvillo Concepcin. Se pueden usar por tanto ambos polvillos hasta un 25% de sustitucin de la arena, pero se recomienda ampliar el estudio con mayores porcentajes para determinar el mximo de sustitucin.

ii

NDICE GENERAL

RESUMEN..i NDICE GENERAL...ii NDICE DE FIGURAS..iv NDICE DE TABLAS....v NDICE DE SMBOLOS Y ABREVIATURAS...vi INTRODUCCIN ........................................................................................................... 1 ANTECEDENTES ...................................................................................................... ....3 JUSTIFICACIN ............................................................................................................ 5 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................................ 6 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................... 8 OBJETIVOS ESPECFICOS ........................................................................................... 8 CAPTULO I DESCRIPCIN DE LA EMPRESA ............................................................................... 9 CAPTULO II MARCO TERICO ........................................................................................................11 2.1 CONCRETO .............................................................................................................11 2.2 AGREGADOS...........................................................................................................11 2.3 AGUA....................................................................................................................... 20 2.4 CEMENTO........................................................................................................... 21 2.5 ADITIVOS .............................................................................................................. 23 2.5.1 Aditivo reductor de agua POLYHEED 755.......................................................24 2.5.2 Aditivo retardante de fraguado POZZOLITH 2205...........................................24 2.6 PROPIEDADES DEL CONCRETO........................................................................25 2.7 EFECTO DE LOS ULTRAFINOS EN LA REOLOGA DEL CONCRETO...................................................................................................................27 2.8 DISEO DE MEZCLAS......................................................................................... 29 2.9 ECONOMA DEL CONCRETO.......30 CAPTULO III MARCO METODOLGICO........................................................................................ 31 3.1 MATERIALES ........................................................................................................ 31 3.2 EQUIPOS .................................................................................................................32 3.3 CARACTERIZACIN DE LOS MATERIALES..33 3.4 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL....34 3.5 DISEO DE MEZCLA.................45 CAPTULO IV RESULTADOS Y DISCUSIN ....................................................................................54 4.1 CARACTERIZACIN QUMICA ..........................................................................54 4.2 CARACTERIZACIN FSICA ...............................................................................57 4.2.1 COMPOSICIN GRANULOMTRICA DE LOS AGREGADOS .....................58 4.2.1.1 Polvillo Conpiedra ......................................................................58 4.2.1.2 Polvillo Concepcin.................................................................................59 4.2.1.3 Arena. ..........................................................................................60 4.2.1.4 Piedra Picada 1 ..................................................................................61 4.3 DISEO DE MEZCLAS ..........................................................................................62

iii

4.4 ASENTAMIENTO...67 4.5 RESISTENCIA A LA COMPRESIN..........................................................69 4.6 FACTIBILIDAD ECONMICA...................................................................72 CAPTULO IV 5.1 CONCLUSIONES..................................................................................................... 74 5.2 RECOMENDACIONES........................................................................................75 REFERENCIAS...........................................................................................................76

iv

NDICE DE FIGURAS

Figura 1. Demanda de concreto en Venezuela 1997- 2011...6

Figura 2.1. Desarrollo de resistencia a la compresin en funcin del tipo de cemento27

Figura 2.2. Comparacin de formas de mezclado con sustitucin de microfinos28

Figura 4.1. Composicin mineralgica por FRX del Polvillo Conpiedra...54

Figura 4.2. Composicin mineralgica por FRX del Polvillo Concepcin.....56

Figura 4.3. Distribucin granulomtrica del Polvillo Conpiedra..58

Figura 4.4. Distribucin granulomtrica del Polvillo Concepcin59

Figura 4.5. Distribucin granulomtrica de la Arena60

Figura 4.6. Distribucin granulomtrica de la Piedra 1...61

Figura 4.7. Distribucin granulomtrica de los agregados combinados con el Polvillo

Conpiedra...64

Figura 4.8. Distribucin granulomtrica de los agregados combinados con el Polvillo

Concepcin....64

Figura 4.9. Asentamiento en Cono de Abrams mezclas con Polvillo Conpiedra.67

Figura 4.10. Asentamiento en Cono de Abrams mezclas con Polvillo Concepcin.68

Figura 4.11 Resistencia a la compresin Polvillo Conpiedra..70

Figura 4.12 Resistencia a la compresin Polvillo Concepcin71

v

NDICE DE TABLAS

Tabla 2.1. Lmites granulomtricos agregados finos para concreto COVENIN 277......12

Tabla 2.2. Lmites granulomtricos agregado grueso-1 Tamao Mximo-

COVENIN 277. ..................12

Tabla 2.3. Resistencia a la compresin de rocas utilizadas comnmente en el concreto.....13

Tabla 2.4: Familia de Rocas e influencia sobre el concreto..14

Tabla 2.5: Requerimientos para el agua de mezclado segn norma COVENIN 2385....21

Tabla 2.6: Composicin mineralgica del cemento portland y las caractersticas

principales de los mismos.22

Tabla 2.7. Composicin de los principales tipos de Cemento Portland...23

Tabla 2.8: Tipos de aditivos y su efecto en la mezcla de concreto..24

Tabla 3.1: Agregados caracterizados y usados para la realizacin de mezclas de

concreto.31

Tabla 3.2: Aditivos y propiedades requeridas para el diseo de mezclas....32

Tabla 3.3: Equipos y herramientas32

Tabla 3.4: Ensayos fsicos y qumicos realizados para caracterizar los agregados..33

Tabla 3.5: Parmetros bsicos para el diseo de mezcla..47

Tabla 3.6: Lmites granulomtricos recomendados para agregados mezclados y tamao

mximo de una pulgada....47

Tabla 3.7 Relacin agua cemento sugerida por el mtodo ACI 211...49

Tabla 3.8. Dosis de agua y % de aire atrapado segn mtodo ACI 211 para concreto

sin aire incorporado.....50

Tabla 4.1. Caractersticas fsicas de los agregados para el diseo de mezcla.62

Tabla 4.2 Parmetros y componentes para mezclas de concreto con Polvillo

Conpiedra.66

Tabla 4.3. Parmetros y componentes para mezclas de concreto con Polvillo

Concepcin..67

Tabla 4.4 Relacin agua/cemento modificada por efecto de los ultrafinos (Conpiedra).69

Tabla 4.5 Relacin agua/cemento modificada por efecto de los ultrafinos (Concepcin)..69

vi

NDICE DE SMBOLOS Y ABREVIATURAS

Smbolo Descripcin Unidad

Relacin agua/cemento [adim]

m Relacin agua/cemento modificada por aditivo reductor [adim]

Factor de mezclado de los agregados [adim]

Fraccin de polvillo que sustituye a la arena [adim]

Porcentaje de aditivo plastificante [%]

Porcentaje de aditivo retardante [%]

Eficiencia del aditivo [adim]

Desviacin estndar [Kgf/cm2]

a Densidad de la Arena [Kg/m3]

ad1 Densidad del aditivo plastificante [Kg/m3]

ad2 Densidad del aditivo retardante [Kg/m3]

AC Densidad del agregado combinado [Kg/m3]

P Densidad de la Piedra [Kg/m3]

Densidad del Polvillo [Kg/m3]

a Agua de amasado [L/m3]

af Cantidad de agua de amasado final [L/m3]

A Arena [Kg]

AF Agregado Fino [Kg]

Am Arena Modificada [Kg]

C Dosis de cemento [Kg/m3]

Cc Dosis de cemento corregida [Kg/m3]

G Agregado grueso [Kg]

vii

Fc Resistencia a la compresin requerida [Kgf/cm2]

Fcr Resistencia promedio requerida o resistencia del diseo de

mezcla

[Kgf/cm2]

H Humedad [%]

Maaf Masa de agua en el agregado fino [Kg/m3]

MAfc Masa de agregado fino corregida por humedad [Kg/m3]

MAT Masa de agregados totales [Kg/m3]

MF-A Mdulo de finura de la arena [adim]

MF-Af Mdulo de finura del agregado fino. [adim]

MF- Mdulo de finura del polvillo. [adim]

MAf Masa del agregado fino en condicin de saturado con

superficie seca

[Kg/m3]

P Piedra picada 1. [Kg]

Pp Tamao mximo del agregado [pulg.]

P200 Material pasante malla #200 [%]

T Asentamiento medido en Cono de Abrams [pulg.]

V Volumen de aire atrapado [L/m3]

ACI American Concrete Institute -

COVENIN Comisin Venezolana de Normas Industriales -

FRX Fluorescencia de Rayos X -

MMCE Mtodo del Manual del Concreto Estructural -

P.U.C. Peso Unitario Compacto [Kg/m3]

P.U.S. Peso Unitario Suelto [Kg/m3]

1

INTRODUCCIN

Dentro de la industria de la construccin los ligantes hidrulicos, como el mortero y el

concreto, son los materiales de mayor uso a nivel mundial debido a la rapidez de ejecucin,

trabajabilidad y economa. La dificultad para satisfacer la demanda en algunos pases reside

en la escasez de las materias primas tanto por falta de recursos naturales como por

limitaciones legales u operacionales que implica la explotacin de las mismas, adems de las

grandes inversiones que deben realizarse para la puesta en marcha de cada planta. En

Venezuela, actualmente la demanda de mortero y concreto supera enormemente la oferta por

lo cual se buscan soluciones ante el compromiso del gobierno venezolano de garantizar

vivienda a todos los habitantes del pas.

Cementos de Venezuela S.A.C.A., como empresa gubernamental dedicada al sector de la

construccin, a travs de su red de industrias se ha convertido en la principal productora de

cemento, concreto y agregados del pas cubriendo aproximadamente el 45% del mercado

nacional. Debido a esa necesidad de aumentar la oferta el Departamento de Investigacin y

Desarrollo del rea de agregados de la empresa, como medida alternativa, busca el aumento

de la oferta de materias primas tiles para la produccin de concreto por medio del uso

optimizado de las mismas con la incorporacin de agregados con alto contenido de ultrafinos,

y de esta manera tambin dar salida a sub-productos provenientes de la trituracin de

agregados, los cuales se acumulan en las canteras trayendo asociado costos de produccin por

remanejo de material.

Debido al inters estratgico de la empresa, en este estudio se analizar la factibilidad de la

sustitucin parcial de la arena por polvillos de las canteras Conpiedra y Concepcin de

Cementos de Venezuela S.A.C.A. en mezclas de concreto diseadas para una resistencia a la

compresin a los 28 das de 250 Kgf/cm2 y 5 pulg. de asentamiento. Los requisitos de los

agregados sern los especificados en la Norma COVENIN 277, el asentamiento se evaluar

en Cono de Abrams tal como lo indica la Norma COVENIN 339 y la resistencia a la

compresin se determinar segn la Norma COVENIN 338.

2

En este estudio se buscar incorporar estos polvillos de las canteras Conpiedra y

Concepcin que poseen un porcentaje pasante de finos sobre el cedazo COVENIN #200 de

13,9 y 17,6 %, respectivamente, el cual en las arenas comunes no debe ser mayor al 5%. Para

ello se realizar un estudio de factibilidad mediante la realizacin de mezclas de concreto con

sustitucin parcial de la arena por cada polvillo en una proporcin de 15, 20 y 25%, las cuales

se disearn mediante un mtodo mixto entre el mtodo del Manual del Concreto Estructural

de J. Porrero y el mtodo 211 del Comit del American Concrete Institute (ACI-211). La

importancia de la investigacin viene dada por el hecho de que permitir optimizar las

materias primas usadas en el concreto, reducir los costos de produccin de la empresa y, por

ende, satisfacer una mayor parte de la demanda cumpliendo con el plan de desarrollo del

gobierno venezolano.

3

ANTECEDENTES Debido a la necesidad de satisfacer las solicitudes de los clientes y cumplir principalmente

con los requerimientos de las obras, a menores costos, se han realizado diversos estudios para

incorporar de una u otra manera los agregados microfinos en mezclas de concreto. Las formas

en que se han realizado estos estudios han sido sustituyendo parcialmente componentes de

mezcla (cemento, arena o piedra), adicionando dichos microfinos a la mezcla. La norma

COVENIN 277 establece un mximo de ultrafino (material pasante sobre el tamiz # 200) de

5% presente en la arena usada en la produccin de concreto, sin embargo existen excepciones

donde este porcentaje puede ser hasta un 15% de la arena, siempre y cuando las propiedades

obtenidas al ensayar el material se mantengan dentro de los lmites establecidos en dicha

norma, as como tambin deben realizarse ensayos para verificar que las propiedades deseadas

sean obtenidas en cuanto a la trabajabilidad y resistencia del concreto.

Luz Gutierrez (1989) realizando mezclas de concreto determin que una arena llamada

Clinoptilolit, zeolita natural de Mxico, presentaba una alta actividad puzolnica, aumentando

la impermeabilidad y la resistencia a la compresin del concreto, y por ello se consider un

material til para preparar Cemento Puzolnico.[1]

Dionisio Hernndez (1997) en un proyecto de Cemex Venezuela determin que el uso de la

microsilice en concreto aumenta la resistencia mecnica si se adiciona en la mezcla de

concreto, y la misma disminuye si se sustituye parcialmente por el cemento.[2]

David Vargas del Ro (2004) obtuvo una elevada actividad puzolnica en las Tobas

Pumticas de la Zona Metropolitana de Guadalajara tras un estudio dirigido a encontrar

materias primas para la produccin de cemento.[3]

Rebeca Aguilar (2007) determin que las nanomolculas de slice aumentan la durabilidad

del concreto ante el ataque por sulfatos que puede recibir el mismo en medios agresivos.[4]

Por otra parte, Rached, De Moya, y Fowler (2009) realizaron mezclas de concreto con

microfinos en sustitucin parcial de la arena y como parte de la pasta sustituyendo en una

fraccin al cemento, encontrando que la presencia de microfinos aumenta la viscosidad de la

misma (menor asentamiento) cuando se sustituyen como parte del agregado, o bien aumenta

4

la necesidad de mayores cantidades de algn aditivo reductor de agua. De igual manera

determinaron que la forma y gradacin de los agregados tienen efecto sobre la trabajabilidad

del concreto fresco, y que la resistencia a la compresin aumenta con el uso de los microfinos

como parte del agregado.[5]

Ryan J. Rohne (2009) encontr que los concretos mezclados con piedra grantica presentaba

menor permeabilidad que los concretos mezclados con gneis, grava y piedra caliza.[6]

Mara Patricia Len y Fernando Ramrez (2009) comprobaron que las mezclas con igual

dosificacin presentan variaciones significativas en el asentamiento para los diferentes tipos

de agregado, donde factores como la absorcin, la forma de las partculas, la textura

superficial, el tamao y la granulometra son los que determinan dichas variaciones.[7]

Allahverdi Ali y Salem Shiva (2010) demostraron en el estudio Simultaneous Influences of

Microsilica and Limestone Powder on Properties of Portland Cement Paste que el uso de

polvos calizos incrementan los requerimientos de agua de amasado debido a la alta capacidad

de absorcin que tienen estos polvos, lo que se cumple para cualquier porcentaje de polvos

calizos usados en la mezcla.[8]

Tambin Jos Miguel Marquz (2010) determin que el polvillo arenoso grueso de Planta

Pertigalete de Cemex Venezuela, con 22,36 % de material pasante sobre el tamiz # 200, poda

ser utilizado como agregado para concreto sustituyendo parcialmente a la arena en un mximo

de 15% sin afectar considerablemente la fluidez y la resistencia a la compresin del

concreto.[9]

Por su parte Jess Arellano (2011) demostr que el uso de tierra de Diatomeas, como

sustituyente parcial del cemento y adicionante de la mezcla de concreto, puede mejorar

notablemente las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido.[10]

En base a estos estudios, se puede afirmar que el uso de polvillos (ultrafinos) en el concreto

puede dar a veces resultados satisfactorios para la industria de la construccin.

Particularmente en Venezuela, a pesar de que no se ha avocado a realizar investigaciones

exhaustivas sobre el tema, existen grandes posibilidades de explotar estos materiales, debido a

la gran diversidad de materias primas presentes a lo largo de nuestro territorio.

5

JUSTIFICACIN

En Cementos de Venezuela S.A.C.A. el estudio del uso de los polvillos (sub-productos de

agregados) en la produccin de concreto se ha venido realizando en algunas plantas de la

empresa debido al incremento progresivo de la demanda de este producto estructural en el

pas. Con el uso de tales sub-productos se pueden optimizar las materias primas disminuyendo

el consumo de la arena, de la piedra o del cemento (componente ms costoso de la mezcla).

Adicionalmente, se puede dar salida a materiales que se transforman en pasivos para la

empresa al acumularse en las canteras, convirtindose en un costo de produccin por

remanejo de material y un problema operativo por el espacio ocupado.

La realizacin de este proyecto permite ahondar en mtodos y parmetros de diseo de

mezcla de concreto, y relacionarse adicionalmente con normativas de calidad, con temas

econmicos y operacionales de la industria del concreto, lo cual le da mayor valor al

desarrollo de esta investigacin.

Dado el inters de la empresa se emprendi esta investigacin para estudiar la factibilidad

de usar los polvillos de las canteras Conpiedra y Concepcin en sustitucin parcial de la arena

en mezclas de concreto como medida para la reduccin de los costos de produccin con la

optimizacin de la materia prima, y de esta manera dar un aporte para el alcance del objetivo

principal de la empresa, que es satisfacer la demanda de concreto del pas.

6

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Dado el gran dficit habitacional del pas, Cementos de Venezuela S.A.C.A., como principal

proveedor de cemento, concreto y agregados del plan de desarrollo habitacional del gobierno

venezolano, tiene como objetivo cubrir a cabalidad la demanda que en esta rea exige la Gran

Misin Vivienda, la cual cubre el territorio nacional.

En la grfica de la Figura 1 se puede observar el aumento de la demanda del concreto con el

pasar de los aos, estimndose que para el ao en curso (2012) pudiese aumentar ms dado la

gran cantidad de obras que se estiman realizar, principalmente viviendas. Cementos de

Venezuela con la capacidad instalada estima suplir apenas el 37,41% del mercado nacional,

por tanto sigue quedando parte de la demanda fuera de su alcance.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Volumen de

concreto (m3)

1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011

Figura 1. Demanda de concreto en Venezuela 1997- 2011.[11]

Debido al aumento de la demanda de los materiales de construccin y de sus precios es

necesario optimizar el uso de las materias primas en el concreto para minimizar el impacto

econmico en las empresas y para garantizar la oferta del producto en el mercado.

Las canteras Conpiedra, Concepcin y La Ceiba, son las encargadas de suplir todo el

agregado requerido para la produccin de concreto de las plantas de la empresa ubicadas en

7

el Edo. Bolvar. En las canteras Conpiedra y Concepcin, productoras de agregado grueso,

entre el 10% y el 12% del material triturado se transforma en polvillo. De esta manera se va

dando la acumulacin de un material que no se puede usar por la empresa ni comercializar a

priori como agregado para concreto dado su alto contenido de finos, trayendo consigo costos

de produccin por el remanejo del material, lo cual viene a ser un pasivo para la empresa por

los costos asociados a su traslado y a la inoperatividad de la maquinaria en sus actividades

regulares.[12]

Por tales razones esta investigacin est orientada al estudio de la optimizacin de las

materias primas del concreto mediante el uso de los polvillos mencionados en sustitucin

parcial de la arena, brindando de esta manera a la empresa la alternativa de darle salida a sub-

productos de sus canteras, disminuyendo costos de produccin y cubriendo relativamente una

mayor parte de la creciente demanda de concreto de la industria de la construccin de

Venezuela.

8

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Estudiar la factibilidad de la sustitucin parcial de la arena en mezclas de concreto,

diseadas para un asentamiento de 5 pulgadas y una resistencia a la compresin a los 28 das

de 250 KgF/cm2, por dos (2) sub-productos de agregados, polvillos provenientes de la

trituracin del Gneis Grantico de las canteras Conpiedra y Concepcin de la empresa

Cemex de Venezuela S.A.C.A., en 15, 20 y 25%.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Caracterizar fsica y qumicamente los agregados (arena, piedra y polvillo).

Elaborar una hoja de clculo para el diseo de mezcla mixto entre el mtodo del

Manual del Concreto Estructural y el mtodo 211 del Comit del American

Concrete Institute.

Evaluar el asentamiento de cuatro (4) mezclas de concreto con cada polvillo,

mezcla patrn y tres (3) mezclas con sustituciones parciales de la arena en una

proporcin de 15, 20 y 25%.

Evaluar el efecto de la sustitucin parcial de la arena por los polvillos sobre la

resistencia a la compresin del concreto a las edades de 7 y 28 das.

Evaluar la factibilidad econmica asociada al uso de los polvillos en la mezcla de

concreto.

9

CAPTULO I

DESCRIPCIN DE LA EMPRESA

En este primer captulo se dar una breve descripcin de la empresa y de las plantas filiales

involucradas en la investigacin, destacando las diversas etapas por las cuales ha pasado la

empresa desde sus inicios.

Bajo la denominacin social de Corporacin Venezolana de Cementos, VENCEMOS, la

empresa inici operaciones en 1943, caracterizndose por sus altos niveles de excelencia en

procesos, productos y recursos humanos, consolidndose as como la principal empresa

exportadora de cemento y clnker de Venezuela. Para el ao 1994, CEMEX (Cementos

Mexicanos) inicia operaciones en Venezuela con la compra de VENCEMOS, que para aquel

entonces era la empresa cementera ms grande del pas. En el 2008 CEMEX VENEZUELA

pas a ser administrada por el gobierno nacional tras el proceso de nacionalizacin. La misin

de la empresa es satisfacer las necesidades de la construccin en Venezuela y crear valores

sociales para el colectivo, teniendo como visin ser el productor de cemento y concreto

premezclado ms grande del pas. Por ello ha realizado grandes inversiones para tener

operaciones en lugares estratgicos de cada regin de Venezuela para atender as los

principales centros demogrficos y de exportacin.

La empresa actualmente produce, distribuye y comercializa cemento, concreto premezclado,

agregados y materiales de construccin en casi todo el territorio nacional. Actualmente, la

empresa cuenta con:

7 canteras de agregados a nivel nacional: Pertigalete (Estado Anzotegui); La

Concepcin, La Ceiba y ConPiedra (Estado Bolvar); Aragita (Estado Miranda); San

Joaqun y El Cambur (Estado Carabobo).

3 plantas de cemento: Pertigalete (Estado Anzotegui), Barquisimeto (Estado Lara) y

Maracaibo (Estado Zulia).

1 Planta de Molienda de clnker: Ciudad Guayana (Estado Bolvar).

34 plantas de concreto: a nivel nacional.

10

Adicionalmente, abastece el mercado de concreto premezclado con una red de unidades de

operacin y centros de distribucin ubicados en todo el territorio nacional.

Dentro de las plantas de concreto se encuentra Planta Matanzas S.I.M.P.C.A, Servicios

Industriales de Maquinarias Pesadas, C.A., ubicada en Pto.Ordaz, la cual tuvo su origen en

Ciudad Guayana y naci como empresa de concreto premezclado en la zona industrial de

Chirica, en el mes de marzo de 1966. Tres aos ms tarde, el Consorcio Morgado, da el

primer paso en sus proyectos de aplicacin adquiriendo en la zona industrial de Matanzas un

espacio cuya finalidad es la elaboracin y venta de concreto premezclado.

Dado el gran auge de la zona con las instalaciones de las fbricas de acero, la operatividad

de la explotacin minera de hierro, y posteriormente las plantas de aluminio, la participacin

de SIMPCA en el mercado se ha incrementado progresivamente como consecuencia de su

producto y de la excelente reputacin que se ha ganado, logrando mantenerse como la

empresa ms importante de su ramo en el Estado Bolvar, alcanzando una participacin en

ventas del 65% del mercado en el rea de concreto premezclado, concreto asfltico y

agregados de cantera. Hoy en da cuenta con cuarenta y cinco (45) aos sin interrupcin

laboral, convirtindose en el eje principal del desarrollo de la construccin en la zona sur-

oriental del pas. Contando con extraordinarias y sofisticadas plantas en ciudades principales

en gran parte del Oriente de Venezuela como El Tigre, Ciudad Bolvar, Puerto Ordaz, Maturn

y Barcelona, teniendo adems importantes departamentos de control de calidad, con modernos

y completos laboratorios, una productividad de ms de 300.000 m3 de concreto premezclado

por ao, y contando con un recurso humano de ms de 150 personas.

11

CAPTULO II

MARCO TERICO

Para entender y ejecutar este proyecto de investigacin fue necesaria la utilizacin de un

basamento terico especializado sobre el concreto, sus componentes y, particularmente, sobre

el efecto de los agregados ultrafinos en las propiedades del concreto fresco y endurecido.

2.1 EL CONCRETO

El concreto (hormign) es bsicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta.

La pasta compuesta de cemento portland y agua, que une a los agregados, normalmente arena

y grava, originado una masa similar a una roca. Esto ocurre por el endurecimiento de la pasta

como consecuencia de la reaccin qumica del cemento con el agua.[13] El concreto, descrito

de otra manera, es un material que se puede considerar constituido por dos partes: una es un

producto pastoso y moldeable que endurece con el tiempo, y la otra corresponde a trozos

ptreos que quedan englobados en esa pasta.[14]

El esfuerzo que el concreto puede resistir como material compuesto est determinado

principalmente, por las caractersticas del mortero (mezcla de cemento, arena y agua), de los

agregados gruesos y de la interfase entre stos dos componentes, por esta razn morteros con

diferentes calidades y agregados gruesos con diferentes caractersticas (forma, textura,

mineraloga, resistencia, etc.), pueden producir concretos de distintas resistencias.[15]

2.1.1 LOS AGREGADOS

Los agregados constituyen entre el 70 y 85% de la masa total de concreto, tambin son

conocidos como ridos o inertes ya que no actan en las reacciones de hidratacin.

Comnmente son de origen natural y su calidad depende de las condiciones geolgicas de

rocas de las cuales se extraen y de los procesos fsicos de extraccin utilizados para

obtenerlos. Las caractersticas de los agregados debern ser aquellas que beneficien el

desarrollo de ciertas propiedades en el concreto, entre las cuales destacan: la trabajabilidad,

las exigencias del contenido de cemento, la adherencia con la pasta y el desarrollo de

resistencias mecnicas.[14] Los agregados por su naturaleza son los que ms variacin

12

presentan teniendo un fuerte impacto en la demanda de agua, trabajabilidad, mdulo de

elasticidad, estabilidad dimensional, durabilidad y coeficiente de expansin trmica.[16]

2.1.1.1 GRANULOMETRA

Principalmente los agregados se caracterizan por su granulometra, la cual es la distribucin

del tamao de las partculas que lo combinan. Se puede determinar dicha granulometra

mediante el uso de tamices (mallas, cribas) normalizados que permiten dividir una muestra en

fracciones retenidas en cada tamiz. Frecuentemente se dividen los agregados en agregados de

grano fino, denominado arena, y en agregados de grano grueso, denominado agregado grueso

o grava. El agregado grueso es el material retenido sobre la malla No. 4 y el agregado fino es

el material que pasa malla No. 4 y es retenido en la malla No. 200. [13, 17]

Segn la norma COVENIN 277 los requisitos granulomtricos para agregados finos y

agregados gruesos a usarse en mezclas de concreto, son los mostrados en las tablas 2.1 y 2.2.

Tabla 2.1: Lmites granulomtricos agregados finos para concreto COVENIN 277. [17]

Agregado Malla 3/8 # 4 #8 #16 #30 #50 #100 #200

Arena % Pasante Mnimo 100 85 60 40 20 8 2 0

% Pasante Mximo 100 100 95 80 60 30 10 5

Arrocillos-Polvillos

(3/8- 0)

% Pasante Mnimo 95 60 40 25 15 10 5 0

% Pasante Mximo 100 90 60 40 30 25 20 15

Tabla 2.2: Lmites granulomtricos agregado grueso-1 Tamao Mximo- COVENIN 277.[17]

Agregado Malla 1 3/4 1/2 3/8 #4

Piedra 1 % Pasante Mnimo 90 50 15 0 0

% Pasante Mximo 100 90 45 20 7

2.1.1.2 TAMAO MXIMO

Dentro de las caractersticas del agregado tenemos el tamao mximo de sus partculas que

se define como la menor abertura del cedazo por la cual pasa ms del 95% del agregado

grueso. Segn J. Porrero el tamao mximo influye en la economa del concreto, siendo que

es prctico utilizar el mayor tamao mximo que la geometra del elemento vaciado permite

cuando la resistencia mecnica del concreto est por debajo de los 210Kgf/cm2, pues a

13

medida que aumenta la resistencia mecnica del concreto un aumento del tamao mximo

produce un aumento de la dosis de cemento requerida y por tal razn el costo del concreto es

mayor. Lo recomendado es usar agregados con tamaos mximos menores a una (1) pulgada

cuando la resistencia necesaria es mayor a 350 Kgf/cm2.[14]

2.1.1.3 MDULO DE FINURA

El mdulo de finura de las arenas es un parmetro que se obtiene sumando los porcentajes

acumulados retenidos en los cedazos de la serie normativa COVENIN, sin considerar el

cedazo #200, y dividiendo por cien (100) dicha suma. Puede considerarse tambin como el

tamao de grano promedio ponderado de un cedazo del grupo en el cual el material es

retenido. Segn las especificaciones de norma, el mdulo de finura debe encontrase entre 2,3

y 3,1. Mdulos de finura por debajo de 2,0 indican una arena fina la cual puede generar un

bajo asentamiento, 2,5 una arena media, mientras que un valor por encima de 3,0 indica una

arena gruesa lo que puede crear deficiencias granulomtricas generando concretos poco

estables con alta tendencia a la segregacin.[14]

2.1.1.3 NATURALEZA MINERALGICA

La mayora de los concretos se elaboran con agregados que pueden ser obtenidos de dos

fuentes: en depsitos de origen natural (ros, playas, etc.) y como productos de trituracin de

roca. En la siguiente tabla 2.3 se puede observar la resistencia a la compresin de rocas que

han sido usadas en la produccin del concreto:

Tabla 2.3. Resistencia a la compresin de rocas utilizadas comnmente en el concreto.[18]

*Para la mayora de las muestras, la resistencia a la compresin se promedia entre 3 a 15 muestras

+ Promedio de todas las muestras

14

+ El 10% de todas las muestras probadas con los valores ms altos o ms bajos se eliminaron por no ser

representativas del material.

En la tabla 2.4 se presenta informacin sobre el origen de la roca, caractersticas fsicas

distintivas y su influencia en el concreto.

Tabla 2.4: Familia de Rocas e influencia sobre el concreto. [15]

15

2.1.1.4 IMPUREZAS EN LOS AGREGADOS

Algunas impurezas presentes en los agregados, mayormente de origen natural, pueden ser

perjudiciales para el concreto. En la Norma COVENIN 277 se establecen lmites de la

concentracin mxima que puede tener el agregado de las siguientes impurezas:

2.1.1.4.1 Materia orgnica

El humus o materia orgnica procedente de la descomposicin de vegetales en

oportunidades se encuentra en los agregados. La materia orgnica puede producir trastornos

en las reacciones del cemento, dentro de las posibilidades el fraguado puede ser impedido en

el caso de presentar azcares, puede alterarse el endurecimiento y las reacciones de los

aditivos qumicos. Adicionalmente, su presencia puede reducir la adherencia entre la pasta del

cemento y los agregados de all que se genere una prdida de resistencia mecnica, pero

tambin puede actuar como pantalla entre los granos de cemento y el agua de mezclado

impidiendo las reacciones de hidratacin y por lo tanto afectando los tiempos de fraguado.

Para obtener una estimacin de su proporcin basta con seguir las sencillas instrucciones de la

Norma COVENIN 256, Mtodo para la determinacin cualitativa de impurezas orgnicas en

arenas para concreto. Ensayo Colorimtrico y el agregado est limitado a no producir un

color ms oscuro que el N 3 del patrn Gadner.[14,17]

2.1.1.4.2 Sales naturales

Las sales naturales referidas en principio al cloruro de sodio y al sulfato de calcio, o yeso, o

bien a las sales provenientes de efluentes industriales. El in cloruro de la sal produce la

corrosin de las armaduras del concreto reforzado y el in sulfato del yeso al contacto con la

pasta se combina especialmente con el aluminato triclcico del cemento para dar lugar, con

gran aumento de volumen, a sulfoaluminatos de calcio. El procedimiento para determinar sus

proporciones en el agregado se encuentra en la Norma COVENIN 261.[14]

2.1.1.4.2.1 Cloruros

El CaCl2 ha sido utilizado como aditivo para concretos por su capacidad de acelerar el

fraguado, pero el principal inconveniente del contenido de cloruros en el concreto es que stos

incrementan el riesgo de corrosin de los refuerzos metlicos. Con concentraciones mayores

16

al 2% respecto al contenido de cemento se pueden tener velocidades de degradacin del acero

mayores a 1 mm/ao.[19] Este efecto se produce por dos razones fundamentales: la primera se

trata de la disminucin de la resistividad elctrica del concreto. Los iones Cl- presentan

caractersticas higroscpicas, lo que causa una mayor retencin de lquido en la pasta de

cemento, generando as, mayor permeabilidad de los agentes agresivos para acero de

refuerzo.[19]

La otra forma de ataque corresponde a una degradacin localizada de la superficie metlica,

por parte de los iones cloruros debido a un mecanismo de corrosin electroqumica. Este

fenmeno es bastante complejo, pero se puede simplificar de la siguiente manera: el acero

inicialmente, al entrar en contacto con la humedad de la mezcla de concreto, forma una capa

de xido de hierro densa, compacta y adherente del tipo Fe2O3 (hematita). Esta capa

representa una barrera fsica entre la humedad y el acero evitando que la corrosin contine.

Los iones cloruros por su parte, penetran esta capa protectora acidificando el medio y

generando zonas de degradacin localizada denominadas como picadura. Las picaduras

crecen a travs del metal rpidamente debido a su caracterstica autocataltica, haciendo que

los refuerzos pierdan sus propiedades mecnicas en poco tiempo.[19, 20]

Adicionalmente, la destruccin de la capa de xido protector causada por los iones Cl-,

favorece la migracin de oxgeno a la superficie metlica, lo que promueve la corrosin

uniforme del acero. En este caso se forma una capa de xido mucho ms grande que la

original, generando esfuerzos internos que pueden ocasionar fractura o delaminacin del

concreto.[20] En concreto armado el mximo porcentaje en peso de la muestra total no debe ser

pasar el 0,10 % de ClO.[17]

2.1.1.4.2.2 Sulfatos

Los sulfatos en general disminuyen la durabilidad del concreto. El in SO4=, disuelto en el

agua, reacciona con las fases del cemento, produciendo compuestos sin propiedades

aglomerantes y de mayor volumen. Este cambio volumtrico genera esfuerzos internos en la

pasta del concreto endurecido, causando grietas y fracturas en el mismo.[14, 21]

Todos los sulfatos solubles tienen una accin de deterioro sobre el concreto hecho con

cemento Portland, pero el mecanismo y la severidad del ataque varia de acuerdo a la base

presente. As, el CaSO4 reacciona con el Aluminato Triclcico Hidratado (C3A) para formar

17

Sulfoaluminato de Calcio conocido como Etringita o sal de Candlot. La Etringita pasa a

monosulfato a los pocos das, generando nuevamente un cambio volumtrico, representado

por la ecuacin 2.2.[14, 21]

C3A + 3CsH2 + 25H C6As3H31 + V C4AsH12 + V (2.2)

El problema se presenta cuando el concreto endurecido se encuentra expuesto a un medio

rico en sulfatos. Se forma nuevamente Etringita a partir de los monosulfatos. El concreto no

es capaz de deformarse plsticamente con los esfuerzos producidos, razn por la cual se

forman grietas, fracturas y una disminucin de la resistencia mecnica.

Por su parte, el sulfato de sodio en presencia de hidrxido de calcio y agua produce sulfato

de calcio, el cual queda disponible para atacar al C3A segn el mecanismo anterior. La

produccin de CaSO4 a partir de Na2SO4 se muestra en la ecuacin 2.3. [14, 21]

Ca(OH)2 + Na2SO4.10H2O CaSO4.2H2O + 2NaOH + 8H2O (2.3)

El sulfato de magnesio tiene un mayor alcance de reaccin que otros sulfatos, pues es capaz

de reaccionar con las fases C3S, C2S y C3A adems del Ca(OH)2. El mecanismo de ataque

sobre el C3A es similar al de los sulfatos anteriores.

Los silicatos de calcio hidratados reaccionan con el sulfato de magnesio para formar

hidrxido de magnesio como se muestra en la ecuacin 2.4. Gracias a la poca solubilidad del

Mg(OH)2 y al bajo valor de pH (10.5 aprox) los silicatos de calcio son inestables, por lo que

las condiciones estn dadas para que esta reaccin se produzca en su totalidad.

3Ca.SiO2aq + MgSO4.7H2O 3CaSO4.2H2O + 3Mg(OH)2 + 2SiO2aq (2.4)

Luego de esta reaccin el CaSO4 hidratado satura la solucin y precipita en cristales de

yeso, mientras que el hidrxido de magnesio reacciona lentamente con la slice para formar

silicato de magnesio, el cual es un compuesto sin propiedades aglomerantes, como indica la

ecuacin 2.5.[14, 21]

3Mg(OH)2 + 2SiO2aq 4MgO.SiO2.8,5H2O (2.5)

18

La mxima cantidad permisible de sulfatos en una arena expresada con SO4 y referida al

agregado seco no deber ser mayor de 1,00%. Se acepta como condicin equivalente, que la

cantidad de sulfatos expresados como SO4 no sea mayor de 1,2 g/l de la muestra, sin que el

volumen mximo de estas impurezas sobrepase de 0,5 cm3. [17]

2.1.1.4.3 Carbonatos

Los carbonatos y bicarbonatos de sodio y de potasio pueden alterar el tiempo de fraguado

del cemento. El carbonato de sodio puede generar un fraguado ms rpido, mientras que los

bicarbonatos pueden acelerar o retardar el fraguado.[14] Estas sales en grandes cantidades

pueden disminuir la resistencia mecnica del concreto, razn por la cual se debe hacer

ensayos para evaluar tal efecto. En general, los carbonatos alcalinos presentes en el agua,

pueden promover la reaccin lcalis- agregados.[21]

La caliza, finamente molida, puede ser mezclada con el cemento Portland para la

produccin de los llamados cementos de albailera. En este caso, el carbonato de calcio

puede reaccionar con las fases C3A y C4AF para formar 3CaO,Al2O3,CaCO3,12H2O. Este

compuesto presenta menor resistencia mecnica que la obtenida a partir del fraguado del

cemento Portland, razn por la cual se prohbe este tipo de material para la fabricacin de

concretos estructurales, segn la normativa Venezolana. El carbonato de calcio es poco

soluble en agua y puede afectar perjudicialmente al concreto, acelerando su fraguado y

disminuyendo su resistencia mecnica, pero tambin mejora la untuosidad (capacidad de un

lquido de adherirse a la superficie) de la mezcla y aumenta la retencin de agua.[14, 22, 23]

2.1.1.4.4 lcalis

El principal inconveniente de los lcalis es su reactividad con los agregados. Los hidrxidos

derivados del Na2O y K2O interactan con la slice amorfa de los agregados, mediante una

reaccin del tipo cido- base. En este proceso se forma un gel alcalino capaz de embeber

grandes cantidades de agua, lo que genera a un fuerte aumento de volumen dentro del

material. Esto ocasiona esfuerzos internos que la pasta endurecida no es capaz de disipar, por

lo que se producen grietas y fracturas en la misma.

Este fenmeno se conoce como ASR por las siglas de su nombre en ingles Alkali Silica

Reaction. La reaccin se lleva a cabo en dos etapas y es favorecida por las temperaturas

19

altas. El primer paso corresponde a la penetracin del in OH- en la estructura de la slice, en

donde se obtiene como producto el in SiO-, mediante las reacciones mostradas en las

ecuaciones 2.6, 2.7 y 2.8.[20, 22]

Si2O + OH- SiOH + SiO- (2.6)

Si2O + 2OH- 2SiO- + H2O (2.7)

SiOH + OH- SiO- + H2O (2.8)

La segunda etapa consiste en la formacin de la nueva estructura del gel alcalino mediante

la reaccin entre SiO- y los iones Na+ o K+, como se indica en la ecuacin 2.9.[20, 22]

SiO- + Na+ SiONa (2.9)

2.1.1.5 RESISTENCIA DE LOS AGREGADOS

Como el concreto est compuesto mayoritariamente por agregados, la resistencia del

concreto est ntimamente relacionada con la resistencia del agregado, de ah la importancia

de determinar la resistencia de los materiales ptreos utilizados para fabricar el concreto. Una

medida de la resistencia del agregado grueso se determina mediante el ensayo de desgaste de

los ngeles que segn norma COVENIN 277 permite como mximo un desgaste del

40%.[14,17]

2.1.1.6 PARTCULAS PLANAS Y ALARGADAS

El porcentaje de material desgastado se ve fuertemente afectado por la presencia de

partculas planas y alargadas, estas partculas se definen como todas aquellas cuya mxima

dimensin dividida entre su menor dimensin sea mayor a tres (3). Esta definicin solamente

aplica para el agregado grueso y su contenido en agregados para concreto est restringido al

25% en peso y el procedimiento para cuantificarlo est especificado en la Norma COVENIN

264. Para determinar la morfologa del agregado fino se utiliza una tcnica ms compleja que

permite determinar la superficie especfica mediante la tcnica del azul de metileno.[13]

20

2.1.1.7 HUMEDAD DE LOS AGREGADOS

La humedad se define como la cantidad de agua adsorbida sobre la superficie del agregado

y que tiene la capacidad de actuar como agua de mezclado una vez preparada la mezcla de

concreto. La humedad del agregado fino es ms sensible a las condiciones atmosfricas que la

humedad del agregado grueso debido a que este ltimo tiene menor superficie especifica. Por

esta razn es muy importante determinar la humedad del agregado fino al inicio del da antes

de realizar la primera mezcla de concreto, esto con la finalidad de hacer la correccin en el

agua de mezclado y as no afectar la resistencia del concreto.[13]

La absorcin de los agregados se requiere para determinar la humedad absoluta de los

agregados cuando se determina la humedad segn una base de clculo del agregado seco, pues

en el diseo de mezclas se considera que el agregado se encuentra en estado de saturacin con

superficie seca, es decir, no tiene la capacidad de absorber agua. Es de suma importancia

manejar los valores de absorcin reales de cada agregado para evitar prdidas de asentamiento

no relativas al diseo, pues los agregados secos tienden a absorber agua lo que genera una

prdida de asentamiento causado por fallas en el control de calidad de los agregados y no

inherente a la calidad del mismo.[14]

2.1.1.8 PESO UNITARIO

El peso unitario suelto (PUS) se utiliza para determinar la cantidad, en metros cbicos, de

agregado que hay en una tonelada. Es til para determinar el espacio requerido en patio para

almacenar el agregado que entra a la planta de concreto premezclado. El peso unitario

compacto (PUC) se utiliza para dosificar el agregado grueso en mezclas de concreto diseadas

segn el comit 211 de la ACI (American Concrete Institute). Este mtodo de diseo dosifica

los agregados finos en base al mdulo de finura del mismo sin considerar la distribucin

granulomtrica exigida por norma COVENIN 255.[13, 14]

2.3 AGUA

Se puede usar, en trminos generales, cualquier agua natural que no presente sabor u olor

fuerte como agua de mezclado para la preparacin del concreto. Sin embargo, se pueden usar

algunas aguas que no se consideren potables. Para usar agua dudosa en concreto, se debe

21

evaluar su desempeo. Por ejemplo, segn la Norma ASTM C1602 recomienda que los cubos

de mortero realizado con el agua dudosa tengan la resistencia a los 7 das de al menos el 90%

de los especmenes de referencia realizados con agua potable o agua destilada.[24]

El agua es un componente vital para el concreto, porque es la encargada de desarrollar las

reacciones de hidratacin del cemento, adems de dar la fluidez y trabajabilidad a la mezcla

de concreto. De igual forma propicia el desarrollo de resistencia del concreto endurecido

durante la etapa de curado. Por ello si se desean controlar bien las propiedades del concreto,

se debe verificar que el agua est libre de impurezas y contaminantes que puedan influir en la

fluidez, fraguado y durabilidad del concreto.[14]

A continuacin se presenta en la tabla 2.5 los requisitos que debe cumplir el agua para ser

utilizacin en la fabricacin de concreto.

Tabla 2.5: Requerimientos para el agua de mezclado segn norma COVENIN 2385.[25]

Impurezas Contenido mximo (ppm)

Slidos disueltos 5000

Cloruros

Materia orgnica

pH

500-2000

250-5000

5-7,5

2.4 CEMENTO

El cemento es el componente que permite el desarrollo de la resistencia mecnica del

concreto y el componente con mayor costo unitario en la mezcla. El cemento se obtiene de la

calcinacin de piedra caliza y arcilla a temperaturas cercanas a los 1450C para promover la

sinterizacin, seguidamente se somete a un enfriamiento brusco para obtener especies

qumicas con fases metaestables. El producto obtenido de esta forma se denomina clinker y

ste debe ser sometido posteriormente a un proceso de molienda donde se adiciona yeso con

la finalidad de controlar el falso fraguado del cemento durante el mezclado de concreto.[26] El

cemento portland est compuesto principalmente por cinco (5) especies mineralgicas que se

muestran en la tabla 2.6.

22

Tabla 2.6: Composicin mineralgica del cemento portland y las caractersticas principales de

los mismos.[27]

Componente Cantidad

(%)

Calor de

Hidratacin(cal/g)

Caractersticas principales

C3S

Alita

25-55

120

Altas resistencias inciales y alto calor de

Hidratacin.

C2S

Belita

C3A

15-50

23

Cemento Portland Tipo I: normal destinado a obras de concreto en general, cuando en

las mismas no se especifique la utilizacin de los tipos II, III, IV y V.

Cemento Portland Tipo II: de moderada resistencia a los sulfatos. Destinado a obras

de concreto en general y obras expuestas a la accin moderada de sulfatos o donde se

requiere moderado calor de hidratacin.

Cemento Portland Tipo III: de alta resistencia inicial. Apropiado cuando se requiere la

rpida puesta en servicio de la construccin.

Cemento Portland Tipo IV: de bajo calor de hidratacin. Para obras msicas como

algunas presas o cimentaciones.

Cemento Portland Tipo V: resistente a los sulfatos, apropiado para estructuras que

estarn en contacto con ambientes agresivos.[29, 30]

A continuacin, en la Tabla 2.7, se muestra la composicin estos cinco tipos de Cemento

Portland:

Tabla 2.7. Composicin de los principales tipos de Cemento Portland.[29, 30]

Tipo Rango de Composicin

(% en peso) C3S C2S C3A C4AF

I 40-55 25-30 8-15 5-10

II 40-50 25-35 8 10-15 III 50-63 15-20 3-15 8-12

IV 25-35 40-50 < 7 10-15

V 32-42 38-48 < 5 10

2.5 LOS ADITIVOS

Se considera aditivo a todo aquel componente que se aade en pequea proporcin durante el

mezclado del concreto con la finalidad de modificarle las propiedades en estado fresco o

endurecido. Los aditivos tienen campos especficos de accin, por esta razn existen

diferentes tipos dependiendo de la propiedad que modifican en el concreto. En la tabla 2.8 se

listan los diferentes tipos de aditivos que existen y su efecto sobre la mezcla de concreto.[14]

24

Tabla 2.8: Tipos de aditivos y su efecto en la mezcla de concreto.[14]

Tipo Efecto

A Reductores de agua

B Retardantes de fraguado

C Aceleradores de fraguado

D Reductores de agua y retardantes de fraguado

E Reductores de agua y acelerantes de fraguado

F Reductores de agua de alto rango (superplastificantes)

G Reductores de agua de alto rango y retardadores

En Planta Matanzas SIMPCA (Cementos de Venezuela), por ejemplo, usan dos (2)

aditivos, POLYHEED 755 reductor de agua (plastificante) y POZZOLITH 2205 retardante de

fraguado. Es importante destacar que los aditivos retardantes de fraguado generalmente

actan como plastificantes a bajas dosis, por esto se debe determinar la eficiencia del aditivo

plastificante al utilizarlo en conjunto con un aditivo retardante de fraguado.[13]

2.5.1 Aditivo reductor de agua POLYHEED 755

El POLYHEED 755 es un aditivo reductor de agua de rango medio multipropsito

formulado en base a etilendiamida como agente activo, el cual permite alcanzar una reduccin

hasta de 20% manteniendo el asentamiento, mejorando la colocabilidad, el acabado y

minimizando la exudacin del concreto. Se recomienda usar dosis aditivo POLYHEED 755

de 2 a 4 cc por Kg de material cementante como aditivo tipo A y de 5 a 12 cc como aditivo

tipo D.[31]

2.5.2 Aditivo retardante de fraguado POZZOLITH 2205

El POZZOLITH 2205 es un aditivo lquido retardante de fraguado que mejora la

uniformidad y calidad al concreto, trabajando de igual forma como reductor de agua (Aditivo

Tipo B). Este aditivo plastifica el concreto para hacer ms fciles las operaciones de

colocacin y acabado. De igual forma mejora la trabajabilidad y reduce la segregacin de la

mezcla. Se recomienda usar en dosis entre 2 a 6 cc por cada Kg de material cementante.[32]

25

2.6 PROPIEDADES DEL CONCRETO

Desde un punto de vista general, son dos las caractersticas ms resaltantes o de mayor

consideracin, una de ellas es la relativa consistencia o grado de fluidez del material en estado

fresco, la cual se conoce como manejabilidad, docilidad, trabajabilidad o asentamiento que

tiene que ver con la mayor o menor facilidad de colocar el concreto. La segunda propiedad es

el grado de endurecimiento o resistencia que es capaz de adquirir el concreto en el tiempo. La

fluidez suele medirse con ensayos que evalan el grado de plasticidad de la mezcla y la

resistencia por su parte se determina mediante ensayos mecnicos destructivos de compresin

o traccin sobre probetas normalizadas.[13, 14]

2.6.1 Reologa

La fluidez de un concreto se describe en las caractersticas reolgicas del mismo. Parmetros

como viscosidad indican el grado de movilidad que puede tener la mezcla y tambin puede

brindar caractersticas sobre la posibilidad de manejo de la mezcla fresca y posterior

compactacin. [14]

2.6.1.1 Segregacin

Los componentes del concreto son fsicamente heterogneos: lquido, polvo (cemento y

arena), fragmentos de piedra y una pequea fraccin de aire, cuya mezcla tiene la natural

tendencia a separarse unos de otros. La separacin del agua de los restantes componentes de

la mezcla, cuando queda flotando sobre el material recin colocado, se conoce como

exudacin o sangrado. Por otro lado la tendencia a separarse los granos gruesos del

mortero, se conoce como segregacin y depende de la viscosidad y de la tixotropa de la

mezcla, y se relaciona con la cantidad y el tamao de los agregados.[13, 14]

La segregacin es la tendencia natural que poseen los componentes de la mezcla de concreto

a separarse generando problemas de uniformidad y homogeneidad que se traducen en prdida

de colocabilidad y durabilidad del concreto. La segregacin depende fuertemente de la

granulometra del agregado combinado, concretos con bajos factores Beta son muy propensos

a la segregacin, prdida de cohesin y moldeabilidad. En tanto, factores Beta muy altos

26

favorecen la cohesin y la moldeabilidad aunque las mezclas tienden a tornarse pastosas

debido a una alta viscosidad.[14, 35]

2.6.1.2 Trabajabilidad

La terminologa trabajabilidad posee dos acepciones distintas. Una se refiere en general al

conjunto de propiedades del concreto que permiten manejarlo sin que se produzca

segregacin, colocarlo en los moldes y compactarlo adecuadamente. El otro significado tiene

que ver especficamente con el asentamiento medido por el procedimiento normalizado del

cono de Abrams (ASTM C143-COVENIN 339).[14, 34, 35]

La dosificacin de los componentes de la mezcla de concreto debe realizarse de manera tal

que se garantice una colocabilidad, resistencia, durabilidad y densidad adecuada para cumplir

las exigencias de la estructura que se construir. La colocabilidad es una definicin amplia

que abarca los conceptos de trabajabilidad y consistencia. Se denomina trabajabilidad a la

propiedad del concreto que determina la capacidad que posee una mezcla para permitir el

vaciado, la debida compactacin y la obtencin de un acabado satisfactorio sin correr riesgos

excesivos de segregacin y exudacin. La consistencia es la humedad de la mezcla y se mide

cuantitativamente en trminos del asentamiento.[33]

2.6.2 Resistencia del concreto

La propiedad principal buscada por la ingeniera en la industria de la construccin, adems

de lograr la trabajabilidad del concreto, es que dicho concreto alcance la resistencia requerida

para la estructura, acorde a la planificacin de durabilidad, diseo y aislamiento establecidos.

En el concreto la durabilidad representa la capacidad para resistir los factores ambientales

que pueden reducir su capacidad de servicio como lo son los agentes qumicos agresivos

provenientes del suelo que sustenta las bases de una construccin, el ataque por agua de mar,

los ciclos de congelamiento y deshielo, entre otros. Mayormente se disean concretos con

baja permeabilidad a partir de la reduccin de la relacin agua/cemento ya que de esta manera

se reduce la porosidad. Sin embargo, los concretos diseados as presentan problemas de

fluidez y resultan muy costosos por el aumento de las cantidades de cemento. En este sentido,

se han venido usando aditivos plastificantes para mejorar la trabajabilidad del concreto o

27

agentes impermeabilizantes con adiciones activas como microslice o cenizas volantes

logrndose mejores efectos y menor costo.[13,36]

La propiedad estandarizada para medir el endurecimiento del concreto en el tiempo es la la

resistencia a la compresin, la cual se determina ensayando cubos de mortero o cilindros de

concreto segn los procedimientos establecidos en normas como ASTM C39, Norma

COVENIN 338, entre otras. Segn la norma COVENIN mencionada, la resistencia mecnica

se debe determinar mediante ensayos de compresin uniaxial y tomarla como el promedio

aritmtico de cmo mnimo dos cilindros ensayados a la misma edad y con resultados que

tengan una desviacin estndar inferior a 8 Kgf/cm2 para garantizar resultados

confiables.[37,38]

Existen muchsimos factores que influyen en el desarrollo de las resistencias del concreto,

entre ellos uno de los ms conocidos es el tipo de cemento usado en la mezcla dadas las

solicitaciones de tiempo y resistencia a los ataques qumicos principalmente. En la Figura 2.1

se puede observar la influencia del tipo de cemento sobre la resistencia a la compresin del

concreto.

Figura 2.1. Desarrollo de resistencia a la compresin en funcin del tipo de cemento. [27]

2.7 EFECTO DE LOS ULTRAFINOS EN LA REOLOGA DEL CONCRETO.

Las partculas del agregado que pasan la malla #200, es decir, tamaos de partcula menor a

74 micrmetros, se les denomina ultrafinos y segn la norma COVENIN 277 deben estar

limitados a un mximo del 3% en arenas si el concreto ser sometido a abrasin o 5% en caso

28

contrario. Estos ultrafinos llamados usualmente polvillos afectan la fluidez del concreto y

aumentan los requerimientos de agua. [17] Los requisitos de normas como ASTM C 33,

COVENIN 277, IRAM 1512, NCh163, NMX-C-11, NTC 174, NTP 400.037 y UNIT 84

permiten un rango relativamente amplio en la granulometra del agregado fino, pero existen

organizaciones con especificaciones ms restrictivas dependiendo de la aplicacin. Gran

cantidad de estudios han determinado que las cantidades de agregados finos que pasan a

travs de los tamices de 300 m (No. 50) y de 150 m (No. 100) afectan la trabajabilidad, la

textura superficial, el contenido de aire y el sangrado (exudacin) del concreto. Por esta razn

son muchos los estudios realizados por diversas organizaciones e industrias al momento de

usar un agregado fino desconocido.[13,17]

Los ultrafinos en los agregados para concreto generalmente pueden tener grandes beneficios

para la mezcla, pero siempre que stos estn compuestos por materiales silceos o calizos,

dado que las arcillas tienden a producir problemas de hidratacin del cemento y prdida de la

adherencia entre la pasta y los agregados.[14] Los principales estudios con ultrafinos se han

realizado usndolos como sustituyentes del cemento o de los agregados, pero tambin los han

implementados como adicionantes en las mezclas de concreto. En la Figura 2.2 se muestra un

esquema representativo del uso de ultrafinos tambin conocidos como polvillos.[5]

Figura 2.2. Comparacin de formas de mezclado con sustitucin de microfinos. [5]

Los ultrafinos por ser polvos, pasan a formar parte de la pasta afectando la fluidez del

concreto, aumentando los requerimientos de agua, sobre todo si son de origen calizo por las

caractersticas untuosas (propiedad que tienen los lquidos de adherirse a la superficie de los

cuerpos slidos) que poseen.[5,14]

29

2.8 DISEO DE MEZCLAS

El Diseo de Mezclas es el procedimiento mediante el cual se calculan las cantidades que

debe haber de todos y cada de los componentes que intervienen en una mezcla de concreto,

para obtener de ese material el comportamiento deseado, tanto durante su estado plstico

como en su estado endurecido. En trminos generales, una dosificacin apropiada debe ir

diseada en funcin de economa, manejabilidad en estado fresco y, en estado endurecido,

resistencia, aspecto y durabilidad.[14]

Un mtodo de Diseo de Mezcla puede llegar a ser muy complejo si se considera un gran

nmero de variables y una precisin o exactitud en la expresin de sus relaciones. Pero debe

ser al mismo tiempo, de fcil manejo y operatividad. Por otra parte las dosificaciones

obtenidas por cualquier mtodo de Diseo de Mezclas deben ser consideradas nicamente

como un punto de partida y no como una dosificacin fija, pues sta se debe conseguir en

base a mezclas de pruebas que permitan realizar los ajuste necesarios para adaptarse a las

materias primas que se estn usando y a las condiciones ambientales donde se elaboran las

mezclas. Tampoco es recomendable considerar todas las variables intrnsecas a los materiales

usados, pues el grado de complejidad sera elevado y el mtodo perdera la aplicabilidad.[14,16]

En un proyecto de la empresa Cementos de Venezuela, sobre el estudio de factibilidad del

uso de un polvillo de Planta Pertigalete, se implement un diseo de mezcla mixto entre el

mtodo del Manual Estructural de J. Porrero y el mtodo 211 del Comit del American

Concrete International (ACI), comprobando experimentalmente sus ventajas respecto a los

mtodos por separado. Para igualdad de materiales y propiedades establecidas, el mtodo de J.

Porrero estima cantidades mayores de cemento (mayores costos), pero permite afinar con

mayor precisin las mezclas de diferentes agregados, cosas opuestas al mtodo ACI-211 que

brinda mayor economa por el menor uso de cemento (mayores relaciones agua/cemento) y no

considera factores como la granulometra y la forma de los agregados por lo se obtienen

concretos pedregosos que pueden dar lugar a la segregacin (problemas de uniformidad y

homogeneidad que se traducen en prdida de colocabilidad y durabilidad del

concreto).[9,14,35,39]

30

2.9 ECONOMA DEL CONCRETO

El costo de un hormign (concreto) est constituido por el costo de los materiales, el costo

de la mano de obra y el costo del equipamiento. Sin embargo, con excepcin de algunos

hormigones o procesos especiales, los dos ltimos aspectos son prcticamente independientes

de la calidad del hormign producido. Por lo tanto, es razonable asociar la economa a la

reduccin del costo de los materiales componentes. Dado que el cemento es ms costoso que

los agregados, por lo general, la mezcla ms econmica ser aquella con menor contenido de

cemento sin sacrificar la calidad del hormign. Si asociamos la calidad a la relacin

agua/cemento, es evidente que debemos reducir la demanda de agua de la mezcla empleando

alguna o todas las alternativas que se indican a continuacin:

Elegir la mezcla ms seca que sea posible colocar y compactar con los medios

disponibles para minimizar la cantidad de cemento.

Optar por el mximo tamao mximo del agregado compatible con el tamao del

elemento las armaduras y el recubrimiento, de esta manera ser mayor la fluidez de la

pasta.

Optimizar la relacin entre agregados finos y gruesos para obtener una mejor

compactacin que dar lugar a una menor porosidad y, por ende, menor permeabilidad

y mayor resistencia mecnica.

El costo relativo entre las distintas fracciones de agregado tambin debe tenerse en cuenta y,

como esto cambia entre las distintas regiones, la mezcla ms econmica que satisfaga los

requerimientos ser distinta en cada caso. La reduccin de la cantidad de cemento (contenido

unitario de cemento) tiene otras ventajas adicionales: menor contraccin y menor calor de

hidratacin. Sin embargo, si el contenido unitario de cemento es muy bajo, pueden verse

comprometidas la trabajabilidad, la durabilidad y la resistencia a corto plazo. La economa

asociada a un diseo particular de mezcla est vinculada tambin al control de calidad a

implementar en condiciones de obra. La resistencia media debe ser mayor que la resistencia

especificada para contemplar la variabilidad inherente a la produccin del hormign y esta

diferencia es menor cuando se reduce esa variabilidad. Si los volmenes a producir son

pequeos, podra ser ms econmico sobredisear la mezcla que implementar el nivel de

control requerido por un hormign menos variable, econmicamente ms eficiente.[16]

31

CAPTULO III

MARCO METODOLGICO

El Marco Metodolgico es la instancia referida a los mtodos, las diversas reglas, registros,

tcnicas y protocolos con los cuales una teora y su mtodo calculan las magnitudes de lo

real.[40]

La metodologa implementada para el alcance de los objetivos planteados en este estudio

comprende la descripcin detallada referida a: los materiales y equipos usados durante el

desarrollo de los ensayos; los procedimientos experimentales utilizados para la

caracterizacin de los agregados usados; y la metodologa aplicada para el diseo de mezclas

con un mtodo mixto entre el Manual del Concreto Estructural de J. Porrero y el 211 del

Comit del American Concrete Institute (ACI-211).

3.1 MATERIALES

En la tabla 3.1 se encuentran los agregados implementados para el desarrollo del presente

trabajo de investigacin, todos fueron muestreados en una cantidad suficiente para componer

una pila de material, que fue caracterizado tal como se describe en este captulo, y para

realizar todos los ensayos y mezclas preestablecidos.

Tabla 3.1: Agregados caracterizados y usados para la realizacin de mezclas de concreto.

Agregado Cantidad (Kg) Procedencia Fecha de muestreo

Piedra 1 500 Cantera Conpiedra 14.11.2011

Arena 400 Minera Volcn 14.11.2011

Polvillo Conpiedra 80 Cantera Conpiedra 16.11.2011

Polvillo Concepcin 80 Cantera Concepcin 16.11.2011

En la tabla 3.2 se muestran las propiedades caractersticas de los aditivos usados, los cuales

se dosificaron para una accin intermedia dentro del rango sugerido por los fabricantes de los

mismos.

32

Tabla 3.2: Aditivos y propiedades requeridas para el diseo de mezclas. [31]

Aditivo Funcin Peso

especfico

Reduccin de

agua de mezclado

(%)

Dosis usada

(cc/ Kg de

cemento)

POLYHEED 755 Reductor de agua 1,068 10 3

POZZOLITH 2205 Retardante de fraguado 1,19 3 2,5

El cemento usado fue el Cemento Portland Tipo III por no tener disponible al momento de

realizar los ensayos el Cemento Portland Tipo I. Este cemento Tipo III ofrece elevadas

resistencia a edades tempranas, normalmente una semana o menos. Qumica y fsicamente

este cemento es similar al Tipo I, a excepcin de que sus partculas se muelen ms finamente.

Se usa cuando se necesita mover las cimbras (encofrados) rpidamente o cuando la estructura

requiere ponerse operativa en corto tiempo.[13,14]

3.2 EQUIPOS

En la tabla 3.3, mostrada a continuacin, se presentan los equipos utilizados en la

realizacin de los ensayos de caracterizacin de los agregados y para el mezclado del

concreto.

Tabla 3.3: Equipos y herramientas.

Equipo Marca Modelo

Cedazos ASTM Dimetro 8

Tamizadoras agregados finos Controls

Tamizadora agregados gruesos Controls

Balanza OHAUS XK-B1

Bscula OHAUS TS4000D

Estufa HALER

Vernier MITUTOYO

Trompo mezclador SIVETI BABY C-190

Cono de Abrams ASTM

Termmetro SPERS 76 mm

Mquina de ensayos mecnicos ELE International 1887A002

33

3.3 CARACTERIZACIN DE LOS MATERIALES.

Para realizar este estudio, y en general para la produccin del concreto, lo primero que debe

evaluarse son los materiales o componentes a mezclar para establecer as los parmetros de

entrada del diseo de mezcla, acorde a los requerimientos en propiedades, factibilidad

econmica y experiencia con diseos y/o investigaciones realizadas anteriormente.

El agua usada en el mezclado fue agua potable, por lo cual no se realiz ningn anlisis a la

misma dado que cumple con las especificaciones de la norma COVENIN 277. El cemento

Tipo III usado, debido a la escasez del Tipo I en Planta Matanzas, cumple con los requisitos

especificados en la norma COVENIN 28.

En cuanto a la caracterizacin de los agregados, cuyas propiedades pueden variar

dependiendo del origen y de los mtodos de extraccin, se les realizaron los ensayos

mostrados en la Tabla 3.4, a muestras recolectadas segn la Norma COVENIN 277:2000.

Tabla 3.4: Ensayos fsicos y qumicos realizados para caracterizar los agregados.

Ensayo Norma

COVENIN

Polvillo

Conpiedra

Polvillo

Concepcin

Arena Piedra

1

Composicin qumica (FRX) 277 X X

Contenido de humedad 1375 X X X X

Distribucin granulomtrica 255 X X X X

Contenido de material pasante

200

258 X X X X

Colorimetra 256 X X X

Peso Unitario Suelto y

Compacto

263 X X X X

Densidad y Absorcin 268

269

X X X X

Contenido de Partculas

Planas

264 X

Desgaste Los ngeles 266 X

Para determinar la composicin qumica de los polvillos bajo estudio por Fluorescencia de

Rayos X (FRX) se tomaron 5 Kg del material muestreado y se enviaron al Laboratorio Central

34

de Cemento ubicado en Planta Pertigalete (Edo. Anzotegui). El ensayo de Desgaste Los

ngeles fue realizado por Servitest C.A., una empresa que brinda varios servicios a

Cementos de Venezuela. El resto de los ensayos se realizaron en el Laboratorio de Calidad de

Planta Matanzas.

3.4 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Los mtodos y procedimientos llevados a cabo para la caracterizacin de los agregados y

para la elaboracin de las mezclas de concreto son los presentados a continuacin:

3.4.1 Muestreo de los agregados

El muestreo no es ms que la toma de una porcin representativa del material o poblacin a

estudiar. Existen muchsimas herramientas estadsticas que permiten realizarlo. El muestreo

de los agregados, basado en la norma venezolana COVENIN 277:2000 Concreto.

Agregados. Requisitos, se realiz mediante los siguientes pasos:

Agregado en pilas

1. Se introdujo una lamina de acero hasta una profundidad de 30 centmetros en direccin

paralela a la base y a una altura de un (1) metro medido desde la base de la pila.

2. Se elimin la capa superficial de agregado (con un espesor aproximado de 5 centmetros)

que se encuentra debajo de la tabla o lamina de acero mediante el uso de la pala.

3. Se tom la muestra con la ayuda de la pala y se deposit en las bolsas de muestreo. La

muestra fue tomada del material desnudo que se encontraba por debajo de la tabla

4. El procedimiento descrito se repiti cerca de la mitad de la altura de la pila y cerca de la

parte superior. Siempre empezando por la parte inferior de la pila para evitar tomar el

agregado superficial que se quit para desnudar el agregado.

5. Las tres muestras tomadas a las distintas alturas de la pila se mezclaron y homogeneizaron

para componer una muestra representativa del lote de material.

3.4.2 Cuarteo de las muestras de agregado

Segn se indica la norma venezolana COVENIN 270:1998, Agregados. Extraccin de

muestras para morteros y concretos, el cuarteo debe realizarse de la siguiente manera:

35

1. Se limpi el rea de trabajo mediante el uso de una escoba. Este paso se realiz para evitar

la contaminacin del agregado con partculas extraas.

2. Se verti el contenido de las bolsas de muestreo para formar un montn el cual fue

mezclado y homogeneizado con ayuda de una pala. En el caso de agregados secos, stos

fueron humedecidos para evitar la segregacin y prdida de ultrafinos.

3. Una vez obtenida una muestra homognea se form un montn y mediante el uso de la pala

se extendi en forma radial hasta obtener una torta circular de espesor uniforme.

4. Con la regla metlica se dividi el material de forma diametral en 4 partes de tamaos

aproximadamente iguales. Se hizo una separacin de al menos diez (10) centmetros entre

cada una de las partes en la que fue dividido el montn para facilitar el retiro de material.

5. Se eliminaron dos (2) partes opuestas del montn mediante el uso de una pala teniendo

cuidado de retirar las partculas finas que quedan en las zonas donde estaba el material

retirado. Estas partculas finas se retiraron usando la brocha para barrer y recoger los

ultrafinos y de esta forma evitar la concentracin de finos en la muestra cuarteada.

6. Los dos (2) cuadrantes restantes se mezclaron y homogeneizaron para repetir nuevamente

el procedimiento ya descrito hasta que se obtuvo de forma aproximada la cantidad de material

necesario.

3.4.3 Procedimiento para determinar el contenido de humedad de los agregados.

El procedimiento empleado para la determinacin de la humedad de los agregados, fue el

establecido en la norma venezolana COVENIN 1375:79 Mtodo de ensayo para determinar

por secado, el contenido de humedad total y superficial en el agregado, tal como se describe

a continuacin:

1. Se tom una muestra representativa de los agregados, los cuales fueron pesados para

determinar la masa de la muestra.

2. En una estufa se realiz el secado de los agregados removiendo constantemente para

garantizar un secado homogneo. Para establecer el final del secado se utiliz un vidrio y al

colocarlo sobre la muestra y no presentar agua condensada sobre ste se consider que el

secado haba culminado.

3. Se dej enfriar la muestra y se pes.

4. La diferencia entre la masa inicial y la masa seca dividida por la masa seca da el porcentaje

total de humedad del agregado, a sta se le debe restar la absorcin para determinar el

36

contenido de humedad libre del agregado que es parmetro que se utiliz para realizar la

correccin del agua de amasado.

3.4.4 Determinacin del contenido de partculas menores a 74 micrones por lavado (%

PASANTE 200).

Basado en la norma venezolana COVENIN 258:1977 Mtodo de ensayo para la

determinacin por lavado del contenido de materiales ms finos que el cedazo COVENIN 74

micras en agregados minerales se realiz como se describe a continuacin:

Agregado fino:

1. Se tom el peso inicial de la muestra seca.

2. Se coloc el cedazo #16 sobre el cedazo #200 para iniciar el lavado.

3. El lavado del material se hizo por partes, vertiendo pequeas porciones (150 g

aproximadamente) sobre el cedazo # 16 y lavndolo hasta observar que el agua sala limpia.

Una vez lavada esa porcin, el material se depositaba sobre la bandeja de secado y se repeta

el procedimiento hasta lavar la totalidad de la muestra.

4. Se decant la mayor cantidad de agua posible de la bandeja de secado y se inici el secado

removiendo constantemente el material con la ayuda de una esptula.

5. Se dej enfriar el material hasta que pudiese ser manipulado fcilmente con la mano y se

pes para determinar la masa seca.

Agregado grueso:

1. Se tom el peso inicial de la muestra seca.

2. Se coloc el cedazo #16 sobre el cedazo #200 para iniciar el lavado.

3. La muestra de agregado grueso se verti en un recipiente grande que fue llenado con agua

hasta un poco ms de la mitad, luego se procedi a agitar vigorosamente teniendo cuidado de

no perder material durante este proceso. Inmediatamente despus de la agitacin se decant el

agua sobre el tamiz #16 evitando la cada de los agregados gruesos sobre el tamiz. Se repiti

este proceso hasta que el agua de lavado sali limpia.

4. Se sec el material en la estufa, se dej enfriar para luego pesarlo.

37

El porcentaje de material pasante se determin con la siguiente frmula:

% Pasante 200 = Mal Mdl x 100

Mdl

Mal: masa de la muestra antes del lavado

Mdl: masa de la muestra despus del lavado

3.4.5 Composicin granulomtrica de agregados para concreto

Tal como lo indica la norma venezolana COVENIN 255:2003, Agregados. Determinacin

de la composicin granulomtrica, se realiz el siguiente procedimiento para determinar la

granulometra de los agregados:

Agregado Fino:

1. La muestra de agregado se sec hasta peso constante.

2. Se ensamblaron los cedazos en el siguiente orden: Fondo, #200, #100, #50, #30, #16, #8,

#4 y 3/8.

3. Se verti la muestra sobre el cedazo COVENIN 3/8 distribuyndola sobre toda la

superficie del mismo, luego se tap el cedazo y el conjunto completo fue llevado a la maquina

tamizadora.

4. Se encendi la tamizadora y se dej funcionar por un periodo de 5 minutos continuos.

Una vez transcurrido el tiempo de tamizado se desmont el conjunto de cedazos.

5. En una bandeja portamuestras previamente tarada en la bscula se verti el material

contenido en cada cedazo y se pes.

Agregado Grueso:

1. El agregado grueso fue secado al sol hasta que no se observ humedad superficial.

2. Se ensamblaron los cedazos en el siguiente orden: Fondo, 3/8, 1/2, 3/4", 1y 1 .

3. Se verti el material de ensayo sobre el cedazo de 1 distribuyndolo uniformemente

sobre toda la superficie del cedazo.

38

4. Se encendi la maquina cernidora y se dej funcionando por un periodo continuo de 5

minutos. Una vez transcurrido este periodo de tiempo se detuvo la maquina y se extrajeron los

cedazos (uno a la vez) para retirar el material retenido en ellos.

5. En una bandeja portamuestras se deposit el material retenido en cada cedazo y se

determin su masa.

6. El material que se encontraba en el fondo se ensay segn el procedimiento descrito para

agregados fino.

3.4.6 Contenido de impurezas orgnicas en agregados finos para concreto

(COLORIMETRA).

Basado en la norma venezolana COVENIN 256:1977 Mtodo de ensayo para la

determinacin cualitativa de impurezas orgnicas en arenas para concreto (ensayo

colorimtrico) se realiz este ensayo tal como se describe a continuacin:

Reactivos:

1. Hidrxido de Sodio (NaOH) qumicamente puro.

2. Agua destilada.

Preparacin de la solucin:

1. Por cada 100mL de agua destilada se pesaron 3gr de hidrxido de sodio.

2. En un recipiente de vidrio grande de boca ancha se verti el agua destilada, y seguidamente

se aadi poco a poco el hidrxido de sodio mientras se agitaba el agua para favorecer la

disolucin del reactivo y la disipacin de calor producto de la disolucin.

Procedimiento:

1. Con la ayuda del embudo se introdujo una muestra 500 g, previamente cuarteada, en el

frasco de vidrio.

2. Del mismo modo se verti la solucin de hidrxido de sodio al 3% en el frasco hasta que

alcanz 3/4 de la altura del frasco.

39

3. Se tap el frasco con el tapn de goma y se agit vigorosamente e ininterrumpidamente el

conjunto por un periodo de tiempo de un (1) minuto.

4. Se ubic el frasco en un lugar plano y nivelado y se dej reposar por 24 horas. Luego se

compar el color de la solucin sobrenadante con la escala de colores del patrn Gadner.

3.4.7 Procedimiento para la determinacin de la densidad y la absorcin de los agregados

finos.

El procedimiento establecido por la norma venezolana COVENIN 268:1998, Agregado

fino. Determinacin de la densidad y la absorcin, es el descrito a continuacin:

1. Una muestra del agregado se verti en una bandeja portamuestras, se cubri con agua y se

dej en reposo por 24 horas.

2. Transcurrido el tiempo de saturacin se escurri el agua teniendo cuidado de no perder los

finos del agregado para no alterar los resultados del ensayo.

3. Se dej secar libremente el material removindolo constantemente para lograr un secado

uniforme y homogneo.

4. Se tomaron dos bandejas porta muestras, se tar cada una por separado sobre una bscula,

en ellas se pasaron exactamente 500 gramos de agregado en condicin de saturado con

superficie seca.

5. Una de las muestras pesadas se llev a la estufa y se dej secando.

6. Se tom el picnmetro y se llen con 200cc de agua y con la ayuda del embudo se verti

rpidamente la otra muestra de agregado pesada.

7. Se verti una cantidad adicional de agua hasta llenar 3/4 de la barriga del picnmetro y se

procedi a eliminar el aire atrapado entre las partculas del agregado agitando enrgicamente

el agregado y rotando el picnmetro. Una vez eliminado el aire del agregado se llen el

picnmetro con agua hasta la marca de calibracin.

8. Se pes el picnmetro con el agregado y agua hasta la marca de calibracin.

9. Una vez pesado el conjunto picnmetro-agregado se introdujo en l un termmetro y se

dej por un periodo de 2 minutos para determinar la temperatura del agua.

10. La muestra de agregado que fue secada se dej enfriar y se pes.

11. Con la temperatura del agua se determin la densidad del agua para corregir el valor de

densidad del agregado.

40

La densidad del agregado en condicin de masa saturada superficie seca (sss) se determin

con la siguiente frmula:

sss = W x

Wa + W - Wp

W: Masa de la muestra saturada y con superficie seca

Wa: Masa del picnmetro lleno con agua hasta la marca de calibracin

Wp: Masa del picnmetro con la muestra y agua hasta l