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Laboratorio tecnología del concreto
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19-11-2014 19-11-2014
TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
Vitucho Cruz [NOMBRE DE LA EMPRESA]
Ing. Shirley Carrillo Siancas
INFORME FINAL LABORATORIO
Responsables:
Cruz Quiroz Victor Manuel
Fustamante Sanchez Franklin
Palinginis Goffin Jonathan
Romero Rojas Gregory
PIURA
2014
1
Contenido
1 Introducción ........................................................................................................................................ 3
2 Resumen .............................................................................................................................................. 4
3 Objetivos ............................................................................................................................................. 4
3.1 Objetivos generales ..................................................................................................................... 4
3.2 Objetivos específicos .................................................................................................................. 4
4 Normas ................................................................................................................................................ 4
4.1 Normas caracterización de agregados .......................................................................................... 4
4.2 Normas evaluación del concreto fresco ........................................................................................ 4
4.3 Normas ensayos de compresión ................................................................................................... 4
5 Caracterización de agregados ............................................................................................................... 5
5.1 Agregado grueso ......................................................................................................................... 5
5.1.1 Granulometría ........................................................................................................................ 5
5.1.2 Peso unitario suelto ................................................................................................................. 6
5.1.3 Peso unitario varillado ............................................................................................................ 7
5.1.4 Contenido de humedad ........................................................................................................... 7
5.1.5 Gravedad específica y capacidad de absorción ......................................................................... 8
5.2 Agregado fino ............................................................................................................................. 9
5.2.1 Granulometría ........................................................................................................................ 9
5.2.2 Peso unitario suelto ............................................................................................................... 10
5.2.3 Peso unitario varillado .......................................................................................................... 11
5.2.4 Contenido de humedad ......................................................................................................... 11
5.2.5 Gravedad específica y capacidad de absorción ....................................................................... 12
6 Concreto fresco .................................................................................................................................. 13
6.1 Diseño de mezcla ...................................................................................................................... 13
6.1.1 Mezcla ................................................................................................................................. 13
6.2 Medición de slump ................................................................................................................... 14
6.2.1 Equipo .................................................................................................................................. 14
6.2.2 Procedimiento ...................................................................................................................... 15
6.2.3 Resultados ............................................................................................................................ 15
6.3 Densidad del concreto fresco ..................................................................................................... 15
6.3.1 Equipo .................................................................................................................................. 15
6.3.2 Procedimiento ...................................................................................................................... 16
6.3.3 Resultados ............................................................................................................................ 17
6.4 Porcentaje de aire ...................................................................................................................... 17
6.4.1 Equipo .................................................................................................................................. 17
6.4.2 Procedimiento ...................................................................................................................... 17
6.4.3 Resultados ............................................................................................................................ 18
6.5 Elaboración de probetas cilíndricas ........................................................................................... 18
6.5.1 Equipo .................................................................................................................................. 18
2
6.5.2 Procedimiento ...................................................................................................................... 19
6.6 Temperatura del concreto .......................................................................................................... 19
6.6.1 Equipo .................................................................................................................................. 19
6.6.2 Procedimiento ...................................................................................................................... 19
6.6.3 Resultados ............................................................................................................................ 20
6.7 Resumen y comentario de resultados ......................................................................................... 20
7 Concreto endurecido .......................................................................................................................... 21
7.1 Curado...................................................................................................................................... 21
7.1.1 Procedimiento ...................................................................................................................... 21
7.1.2 Importancia de añadir cal al agua .......................................................................................... 21
7.2 Ensayo a compresión ................................................................................................................ 22
7.2.1 Resumen .............................................................................................................................. 22
7.2.2 Tolerancias de tiempo ........................................................................................................... 22
7.2.3 Velocidad de carga ............................................................................................................... 22
7.2.4 Tipos de fractura ................................................................................................................... 22
7.2.5 Cálculos ............................................................................................................................... 23
7.2.6 Evaluación de resultados ....................................................................................................... 23
8 Conclusiones ..................................................................................................................................... 24
3
1 Introducción
En la actualidad son un sin número de elementos estructurales con que el ingeniero civil cuenta a su disposición,
para que de manera óptima y consiente elija la más ideal para llevar a cabo una construcción adecuada; basando
esta elección en el tipo de carga que va a resistir.
Es por esto que es de vital importancia antes de ejecutar cualquier proyecto, realizar todo tipo de ensayos y
pruebas a través de las cuales se pueda determinar el comportamiento de los elementos a la hora de la
implementación de las estructuras.
En el campo de la ingeniería civil se encuentran numerosos ensayos como el ensayo a compresión, el cual a lo
largo de todas las sesiones de laboratorio se fueron realizando. Como resultado final de la totalidad de los
ensayos, se determinó qué tan resistente es un concreto cuando este es sometido a una fuerza axial y los
esfuerzos y deformaciones que se generan a base de la acción de esta fuerza.
Además presentaremos de manera detallada, basada en cálculos y resultados de las pruebas de resistencia de
los diferentes ensayos a 7 y 28 días, las diferencias existentes entre las muestras de concreto elaboradas con
cemento tipo I y muestras elaboradas con cemento tipo MS; lo cual como futuros ingenieros civiles, nos
permitirá discernir para la elección adecuada del cemento, así como la realización de un buen control de calidad
y aceptación del concreto; para de esta manera llevar a cabo un trabajo seguro y de gran calidad.
4
2 Resumen
El presente informe final es el resultado del trabajo realiza a lo largo del semestre con el fin de evaluar y
comparar las propiedades entre concreto elaborado con cemento tipo I y MS tanto en su estado fresco como en
su estado endurecido. El contenido de éste se centra en la caracterización de agregados, el diseño y la
elaboración de una mezcla de concreto con ambos tipos de cemento y finalmente los resultados de ensayos a
compresión aplicados a probetas de ambos tipos de cemento. En el informe se detallan los objetivos de cada
prueba, los equipos necesarios, el procedimiento seguido y los resultados obtenidos; todo esto siguiendo las
directrices y consideraciones establecidas en la Norma Técnica Peruana, así como también se llega a
determinadas conclusiones a partir de los resultados obtenidos.
3 Objetivos
3.1 Objetivos generales
Encontrar las diferencias existentes entre muestras elaboradas de concreto con cemento tipo
I y MS, tanto en las propiedades de concreto fresco como concreto endurecido.
3.2 Objetivos específicos
Realizar la caracterización de los agregados utilizados.
Determinar las características del concreto fresco.
Comparar y evaluar los resultados de los ensayos a compresión.
4 Normas
4.1 Normas caracterización de agregados
Granulometría. NTP 400.012-2001
Peso unitario varillado y peso unitario suelto. NTP 400.017-1999
Contenido de humedad total. NTP 339.185-2002
Gravedad específica/capacidad de absorción agregado fino. NTP 400.022-2002
Gravedad específica/capacidad de absorción agregado grueso. NTP 400.021-2002
4.2 Normas evaluación del concreto fresco
Medición de slump NTP 339.035-1999
Densidad del concreto fresco NTP 339.046-2008
Porcentaje de aire NTP 339.080-1981
Elaboración de probetas cilíndricas NTP 339.033-1999
Temperatura del concreto NTP 339.184
4.3 Normas ensayos de compresión
Curado NTP 339.033-1999
Ensayo a compresión de probetas cilíndricas NTP 339.034-2008
5
5 Caracterización de agregados
5.1 Agregado grueso
5.1.1 Granulometría
Para determinar la distribución por tamaño de partículas, tomamos una muestra del agregado
grueso de masa = 11,308 𝑔𝑟 y la pasamos por la serie de tamices. De esta manera obtenemos
el siguiente cuadro que muestra el porcentaje de retenido parcial, de retenido acumulado y el
porcentaje de la muestra que pasa.
5.1.1.1 Análisis
Tabla 1
5.1.1.2 Curva granulométrica
Figura 1
5.1.1.3 Módulo de fineza, tamaño máximo y tamaño máximo nominal
El módulo de fineza es la centésima parte de la suma de los porcentajes retenidos por los
tamices estándar. Por lo tanto, para el agregado grueso.
𝑀𝐹 = (0+0+40,7+94,6+99,2+100+100+100+100+100)/100=7.35
Asimismo podemos encontrar el tamaño máximo, tamiz por el que pasa toda la muestra, y
el tamaño máximo nominal, tamiz que retiene como máximo el 5% de la muestra. En este
caso, tanto el tamaño máximo como el tamaño máximo nominal es el tamiz 1 ½.
6
5.1.2 Peso unitario suelto
Según NTP 400.017-1999, Método de ensayo para determinar el peso unitario del agregado,
la extracción y preparación de la muestra se hará de acuerdo con la norma NTP 400.010, es
decir se cuartea el agregado con una pala de mano y se extrae una muestra.
Figura 2
5.1.2.1 Procedimiento
El recipiente de medida se llena con una pala o cuchara hasta rebosar, descargando el
agregado desde una altura no mayor de 50 mm (2") por encima de la parte superior del
recipiente. El agregado sobrante se elimina con una regla.
Se determina el peso del recipiente de medida más su contenido y el peso del recipiente
y se registran los pesos con una aproximación de 0,05 kg (0,1 lb).
𝑤𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒=4674 𝑔𝑟 𝑉𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒=9483.1 𝑐𝑚3
El peso del recipiente de medida más su contenido de agregado grueso, al cual llamaremos
peso total, resulta del promedio de dos mediciones.
𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙,1=19272 𝑔𝑟
𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙,2=19254 𝑔𝑟
Por lo tanto el peso total promedio será: 𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=19263 𝑔𝑟
El peso unitario suelto según la norma, se calcula como sigue:
𝑀=(𝐺−𝑇)/𝑉
Donde:
M=Peso Unitario del agregado en kg/m3
G=Peso del recipiente de medida más el agregado en kg
T=Peso del recipiente de medida en kg
V= Volumen de la medida en m3
5.1.2.2 Cálculo
𝑀 =19.263 − 4.674
9.4831 ∗ 10−3
𝑴 = 𝟏𝟓𝟑𝟖. 𝟒𝟐 𝒌𝒈/𝒎𝟑
7
5.1.3 Peso unitario varillado
5.1.3.1 Procedimiento
Se llena la tercera parte del recipiente de medida y se nivela la superficie con la mano. Se
apisona la capa de agregado con la barra compactadora, mediante 25 golpes distribuidos
uniformemente sobre la superficie. Se llena hasta las dos terceras partes de la medida y
de nuevo se compacta con 25 golpes como antes. Finalmente, se llena la medida hasta
rebosar, golpeándola 25 veces con la barra compactadora; el agregado sobrante se elimina
utilizando la barra compactadora como regla.
Al compactar la primera capa, se procura que la barra no golpee el fondo con fuerza. Al
compactar las últimas dos capas, sólo se emplea la fuerza suficiente para que la barra
compactadora penetre la última capa de agregado colocada en el recipiente.
Se determina el peso del recipiente de medida más su contenido y el peso del recipiente
sólo y se registra los pesos con una aproximación de 0,05 kg (0,1 lb).
𝑤𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒=4674𝑔𝑟 𝑉𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒=9483.1 𝑐𝑚3
El peso del recipiente de medida más su contenido de agregado grueso, al cual
llamaremos peso total, resulta del promedio de dos mediciones.
𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙,1=20327 𝑔𝑟
𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙,2=20370 𝑔𝑟
Por lo tanto el peso total promedio será: 𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=20348.5 𝑔𝑟
5.1.3.2 Cálculo
𝑀 =20.35 − 4.674
9.4831 ∗ 10−3
𝑴 = 𝟏𝟔𝟓𝟑. 𝟎𝟓 𝒌𝒈/𝒎𝟑
5.1.4 Contenido de humedad
5.1.4.1 Procedimiento
Para calcular el contenido de humedad total del agregado grueso utilizaremos la siguiente
fórmula:
𝐻 =𝑊 − 𝐷
𝐷× 100
Donde:
H = Contenido total de humedad total evaporable en porcentaje
W = Masa de la muestra húmeda en gr
D = Masa de la muestra en gr. después de 24 horas en el horno a ~105°C
8
5.1.4.2 Cálculo
Tenemos:
𝑊=2362.84𝑔𝑟 𝐷=2348.7𝑔𝑟
Por lo tanto el contenido de humedad de la muestra es
𝐻 =2362.84 − 2348.7
2348.7× 100
𝐻=0.6%
5.1.5 Gravedad específica y capacidad de absorción
5.1.5.1 Procedimiento
Se selecciona la muestra siguiendo el método indicado en la NTP 400.010. La muestra
de 5 kg pasó por el tamiz Nº4 por tamizado seco y luego se lavó para remover polvo y
otras impurezas superficiales.
La muestra de agregado grueso se sumergió en agua a una temperatura ambiente por un
periodo de 24h±4h. Luego se secó, hasta hacer desaparecer toda película de agua visible.
Se pesó y se obtuvo el peso saturado en superficie seca. 𝑊𝑠𝑠𝑠=4392.03 𝑔𝑟
Luego se coloca de inmediato la muestra saturada en superficie seca en la canastilla de
alambre y se determina su peso en agua a una temperatura de 23ºC ± 1.7ºC, densidad 997
± 2kg/m3.
Considerar que el peso del agregado grueso en agua será la diferencia del peso de la
canastilla y agregado, y el peso de la canastilla.
𝑊𝑚𝑜𝑗𝑎𝑑𝑜=𝑊𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙−𝑊𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎
𝑊𝑚𝑜𝑗𝑎𝑑𝑜=4710 𝑔𝑟−1968 𝑔𝑟
𝑊𝑚𝑜𝑗𝑎𝑑𝑜=2742 𝑔𝑟
La muestra se colocó en el horno, a una temperatura entre 100ºC ± 5ºC y se dejó enfriar
hasta la temperatura ambiente. El peso obtenido es el Peso seco al horno.
𝑊𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑎𝑙 ℎ𝑜𝑟𝑛𝑜=4359.62 𝑔𝑟
5.1.5.2 Cálculo
Según la norma el peso específico de masa (Pem), peso específico de masa saturada con
superficie seca (PeSSS), el peso específico aparente (Pea) y la absorción (Ab) son
hallados con las siguientes fórmulas:
𝑃𝑒𝑚= 𝐴
𝐵−𝐶∗ 100 (1)
𝑃𝑒𝑆𝑆𝑆= 𝐵
𝐵−𝐶∗ 100 (2)
𝑃𝑒𝑎= 𝐴
𝐴−𝐶∗ 100 (3)
(%)=𝐵−𝐴
𝐴∗ 100 (4)
Dónde: A: Peso de la muestra seca en el horno en gr.
B: Peso de la muestra saturada en superficie seca en gr.
C: Peso en el agua de la muestra saturada.
9
Determinación del Peso específico de masa (Pem):
Ecuación (1): 𝑃𝑒𝑚=4359.62
4392.03−2742∗ 100
𝑃𝑒𝑚=264.21
Determinación del Peso específico de masa saturada con superficie seca (PeSSS):
Ecuación (2): 𝑃𝑒𝑆𝑆𝑆=4392.03
4392.03−2742∗ 100
𝑃𝑒𝑆𝑆𝑆=266.18
Determinación del Peso específico aparente (Pea):
Ecuación (3): 𝑃𝑒𝑎=4359.62
4359.62−2742 ∗ 100
𝑃𝑒𝑎=269.51
Determinación de la Absorción (Ab):
Ecuación (4): (%)=(4392.03−4359.62)
4359.62∗ 100
(%)=0.74%
5.2 Agregado fino
5.2.1 Granulometría
Para determinar la distribución por tamaño de partículas del agregado fino, repetimos el mismo
proceso, esta vez con una muestra de 𝑚𝑎𝑠𝑎=629,22𝑔𝑟, a través de los tamices estándar. Como
resultado obtenemos el siguiente cuadro que muestra los porcentajes de retenido parcial,
retenido acumulado y los porcentajes de la muestra que pasan por cada uno de los tamices.
5.2.1.1 Análisis
Tabla 2
10
5.2.1.2 Curva granulométrica
Figura 3
5.2.1.3 Módulo de fineza, tamaño máximo y tamaño máximo nominal
El módulo de fineza es la centésima parte de la suma de los porcentajes retenidos por los
tamices estándar. Por lo tanto, para el agregado grueso
𝑀𝐹=(0+0+0+0+1,7+9,1+27+58,9+80+93,3)/100=2,7
Asimismo podemos encontrar el tamaño máximo, tamiz por el que pasa toda la muestra,
y el tamaño máximo nominal, tamiz que retiene como máximo el 5% de la muestra. En
este caso, el tamaño máximo es el tamiz 3/8 y el tamaño máximo nominal es el tamiz 4.
5.2.2 Peso unitario suelto
5.2.2.1 Procedimiento
El procedimiento es análogo al desarrollado en el agregado grueso, pero el agregado fino
no se cuartea y el recipiente de medida es distinto.
𝑤𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒=1695 𝑔𝑟 𝑉𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒=2852 𝑐𝑚3
El peso del recipiente de medida más su contenido de agregado fino, al cual llamaremos
peso total, resulta del promedio de dos mediciones.
𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙,1=6045 𝑔𝑟
𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙,2=5979 𝑔𝑟
Por lo tanto el peso total promedio será:
𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=6012 𝑔𝑟
5.2.2.2 Cálculo
𝑀 =6.012 − 1.695
2.852 ∗ 10−3
𝑴=𝟏𝟓𝟏𝟑.𝟔𝟕 𝒌𝒈/𝒎𝟑
11
5.2.3 Peso unitario varillado
5.2.3.1 Procedimiento
El procedimiento es análogo al realizado para el agregado grueso, cambiando el
recipiente.
𝑤𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒=1695 𝑔𝑟 𝑉𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒=2852 𝑐𝑚3
El peso del recipiente de medida más su contenido de agregado grueso, al cual
llamaremos peso total, resulta del promedio de dos mediciones.
𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙,1=6106 𝑔𝑟
𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙,2=6155 𝑔𝑟
Por lo tanto el peso total promedio será:
𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=6130.5 𝑔𝑟
Figura 4
5.2.3.2 Cálculo
𝑀 =6.1305 − 1.695
2.852 ∗ (10−3)
𝑴=𝟏𝟓𝟓𝟓.𝟐𝟐 𝒌𝒈/𝒎𝟑
5.2.4 Contenido de humedad
5.2.4.1 Procedimiento
Para calcular el contenido de humedad total del agregado fino utilizaremos la siguiente
fórmula:
𝐻 =𝑊 − 𝐷
𝐷× 100
Donde:
H = Contenido total de humedad total evaporable en porcentaje
W = Masa de la muestra húmeda en gr
D = Masa de la muestra en gr. después de 24 horas en el horno a ~105°C
5.2.4.2 Cálculo
Tenemos
𝑊=661.20𝑔𝑟 𝐷=658𝑔𝑟
12
Por lo tanto el contenido de humedad de la muestra es
𝐻 =661.20 − 658
658× 100
𝐻=0.49%
5.2.5 Gravedad específica y capacidad de absorción
5.2.5.1 Procedimiento
Para la preparación de la muestra de colocó aproximadamente 1000 gr de agregado fino,
obtenido por método de cuarteo, luego fue secado a peso constante en el horno a una
temperatura 110°C ± 5°C. Se cubicó la muestra con agua y se extendió sobre una
superficie plana y fue secada bajo sombra durante 24 horas. Se removió con frecuencia
la muestra para garantizar su secado uniforme hasta que los granos de agregado no se
adhieran marcadamente entre sí.
Luego se colocó en el molde cónico, golpeando la superficie suavemente 25 veces con la
barra de metal y se levanta el molde verticalmente. Se siguió con el secado hasta que el
cono se derrumbó al quitar el molde, lo cual significó que el agregado fino alcanzó la
condición de superficie seca.
Muestra obtenida: 𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎=500 𝑔𝑟
Esta muestra se introdujo de inmediato en la fiola y se llenó de agua para alcanzar
aproximadamente la marca de 500 ml a temperatura ambiente. Después de una hora se
llena con agua hasta los 500 ml y se determina el peso total del agua introducida en el
frasco con aproximación de 0.1 gr. El peso total es la suma del peso de la fiola y agua.
El peso total promedio obtenido al realizar dos ensayos fue:
𝑊𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=956.2 𝑔𝑟
Por último se sacó el agregado fino del frasco y se secó a peso constante en el horno a
una temperatura de 110°C ± 5°C, se enfrió a temperatura ambiente con un secador
durante ½ hora a 112⁄ y se pesó.
𝑊0=493.8 𝑔𝑟
5.2.5.2 Cálculo
Según la norma el peso específico de masa (Pem), peso específico de masa saturada con
superficie seca (PeSSS), el peso específico aparente (Pea) y la absorción (Ab) son
hallados con las siguientes fórmulas:
𝑃𝑒𝑚=𝑊0
𝑉−𝑉𝑎∗ 100 (1)
𝑃𝑒𝑆𝑆𝑆=500
𝑉−𝑉𝑎∗ 100 (2)
𝑃𝑒𝑎=𝑊0
(𝑉−𝑉𝑎)−(500−𝑊0)∗ 100 (3)
𝐴𝑏=500−𝑊0
𝑊0∗ 100 (4)
Donde: 𝑊0=Peso en el aire de la muestra secada en el horno, gr.
V= Volumen del frasco, cm3.
13
𝑉𝑎=Volumen en cm3 de agua añadida en el frasco.
V= 500 cm3
Va=215,5 cm3
Determinación del peso específico de masa (Pem):
Ecuación (1): 𝑃𝑒𝑚=493.8
500−215.5∗ 100
𝑃𝑒𝑚=173.57
Determinación del peso específico de masa saturado con superficie seca (PeSSS):
Ecuación (2): 𝑃𝑒𝑆𝑆𝑆=500
500−215.5∗ 100
𝑃𝑒𝑆𝑆𝑆=175.75
Determinación del peso específico aparente (Pea):
Ecuación (3): 𝑃𝑒𝑎=493.8
(500−215.5)−(500−493.8)∗ 100
𝑃𝑒𝑎=177.43
Determinación de la Absorción (Ab):
Ecuación (4): 𝐴𝑏=500−493.8
493.8∗ 100
𝐴𝑏=1.26%
6 Concreto fresco
6.1 Diseño de mezcla
Las dosificaciones utilizadas de los materiales en condición Stock utilizando ambos tipos de
cementos fueron las siguientes:
Agua: 214 kg.
Cemento: 410 kg.
Agregado grueso: 1155 kg.
Agregado fino 547 kg
Aire 1,5 %
Peso unitario teórico: 2326 kg
Relación a/c 0,5
Para la capacidad del trompo que se dispone en el LEMC, se debe calcular la dosificación para
elaborar 0,03m3 de concreto. Las dosificaciones que se utilizaron fueron:
Agua: 6,42 kg.
Cemento: 12,3 kg.
Agregado grueso: 34,65 kg.
Agregado fino 16,41 kg.
Para pesar las cantidades de materiales se utilizaron balanzas de 100 gramos de precisión.
6.1.1 Mezcla
Antes de vaciar los materiales en el trompo, se debe preparar una pequeña cantidad de mortero,
introducirlo y prender el trompo, esto con la finalidad de preparar y humedecer las paredes del
trompo y no perder concreto.
14
Luego se vacían los materiales dentro del trompo cuando éste está prendido en el siguiente orden:
todo el agregado grueso, todo el agregado fino, el 10-15% de agua, todo el cemento y finalmente el
resto de agua. Inmediatamente después de vaciar todo el cemento se deben controlar 3 minutos en
los cuales el trompo estará mezclando, luego se detendrá el trompo por 1 minuto y finalmente se
hará un remezclado de 2 minutos.
Seguido a esto se procede a obtener las características del concreto como el slump, densidad,
porcentaje de aire, temperatura.
6.1.1.1 Temperatura de los materiales
La temperatura de los materiales previa a su mezcla en el trompo fue:
Material Temperatura
Mezcla con Cemento tipo I Mezcla con Cemento tipo MS
Agua 27.2 °C 33.3 °C
Cemento 29.8 °C 27.1 °C
Agregado grueso 36.3 °C 31.5 °C
Agregado fino 33.8 °C 30.7 °C
Tabla 3
6.2 Medición de slump
La medición de slump del concreto se realiza siguiendo lo indicado en la NTP 339.035-1999. El slump
es el asentamiento del concreto del cemento Portland, tanto en el laboratorio como en el campo. Esta
prueba la trabajabilidad del concreto y su resistencia.
6.2.1 Equipo
El equipo utilizado para realizar esta prueba es el siguiente:
- Cono de Abrams
Ø inferior 200 mm
Ø superior 100 mm
Altura 300 mm
Tolerancias ± 3 mm
Espesor mínimo 1.5 mm, 1.15 mm repujado
- Barra compactadora de fierro liso
Diámetro de la barra: 16 mm. (5/8”)
- Instrumento de medida
Regla de metal rígido (Wincha)
Long ≥ 12 “, divisiones de ¼” (5 mm)
Figura 5. Equipo para medición de slump
15
6.2.2 Procedimiento
El procedimiento es el siguiente:
- Colocar el cono en una base plana, no absorbente.
- Humedecer todos los aparatos a utilizar.
- Mantener el cono firme contra la base, parándose sobre las dos aletas.
- Llenar el cono con concreto en 3 capas de aproximadamente 1/3 del volumen del cono cada
una.
- Compactar con la varilla cada capa con 25 golpes. Distribuirlos en toda el área y aplicarlos
comenzando cerca del molde y acercándose en espiral hacia el centro de la sección. Mantener la
misma intensidad en todos los golpes.
- Levantar el cono vertical mente de 5 a 7 segundos.
- Medir la distancia entre la altura del molde y el centro de la cara superior del concreto.
El tiempo máximo del ensayo debe durar 2 minutos y medio.
Figura 6. Procedimiento para obtener el slump
6.2.3 Resultados
Mezcla con Cemento tipo I Mezcla con Cemento tipo MS
Slump 3,2 cm ≈ 1,3 pulgadas 4,7 cm ≈ 1.9 pulgadas
Tabla 4
6.3 Densidad del concreto fresco
La medición de la densidad del concreto fresco se realiza siguiendo lo indicado en la NTP 339.046-2008. La
densidad o peso unitario del concreto fresco es un control muy útil para verificar la uniformidad del concreto
y comprobar el rendimiento de la mezcla al comparar el peso unitario del diseño con la real de obra.
6.3.1 Equipo
El equipo utilizado para realizar esta prueba es el siguiente:
- Balanza
- Varilla o vibrador
Ø 5/8” (16 mm) x 24” (600mm)
- Recipiente cilíndrico estandarizado
Peso 3.530 kg.
Volumen 0.007030 m3
16
- Placa de Enrasado
Espesor ≥ ¼” (6mm),
Largo y ancho + 2” que el Ø del recipiente
- Mazo de goma
6.3.2 Procedimiento
El procedimiento es el siguiente:
- Determinar el peso del recipiente vacío (en kg) y humedecerlo. Se debe conocer el volumen.
- Llenar y compactar en tres capas de igual volumen, en la tercera capa sobrellene el recipiente.
Figura 7
- Enrasar la superficie del concreto y dar un acabado suave con la placa de enrasado.
Figura 8
- Limpiar completamente el exterior del recipiente y determinar el peso (kg) de recipiente
lleno con concreto.
Figura 9
17
6.3.3 Resultados
Mezcla con Cemento tipo I Mezcla con Cemento tipo MS
Densidad 2398,29 kg/m3 2304,27 kg/m3
Tabla 5
6.4 Porcentaje de aire
El cálculo el porcentaje de aire contenido u ocluido en el concreto fresco se realiza siguiendo lo
indicado en la NTP 339.080-1981. Esta prueba tiene como objetivo determinar la cantidad de aire
que puede contener el concreto recién mezclado excluyendo cualquier cantidad de aire que puedan
contener las partículas de los agregados.
6.4.1 Equipo
El equipo utilizado para realizar esta prueba es el siguiente:
- Medidor de aire tipo Washington
Figura 10
- Recipiente cilíndrico estandarizado
6.4.2 Procedimiento
Este ensayo se realiza con la misma muestra que se utiliza para la determinación del peso
unitario y se lleva a cabo inmediatamente después de éste. Es decir, las consideraciones son
las mismas que para el ensayo anterior, se
llena el recipiente en tres capas. Cada capa debe ser compactada
adecuadamente, además de que debe ser golpeada para evitar la formación de burbujas de
aire demasiado grandes en la superficie. Antes de color el medidor de aire sobre el recipiente
cilíndrico se debe enrasar cuidadosamente la superficie de concreto para no falsear datos.
El presurómetro, consta de dos válvulas que nos permitirán determinar el contenido del aire en
la muestra, a través de una válvula inyectaremos agua a la muestra hasta que salga por la otra, es
decir hasta llenarla. Luego se cierra herméticamente el presurómetro y con ayuda de los diales
que posee, se procede a aplicar aire hasta que el dial marque menos tres (-3).
18
6.4.3 Resultados
El técnico de laboratorio sólo tomo medida del porcentaje de aire del Cemento tipo I
Mezcla con Cemento tipo I Mezcla con Cemento tipo MS
Porcentaje de
aire 1.55 % ---
Tabla 6
6.5 Elaboración de probetas cilíndricas
La elaboración de probetas cilíndricas de concreto se realiza siguiendo lo indica en la NTP 339.033-
1999. Estas probetas deben ser representativas y se fabrican con el potencial concreto colocado en
obra, con la finalidad de someterlas a diversos ensayos cuyos resultados pueden ser aplicados a todo
el concreto utilizado.
6.5.1 Equipo
-Moldes cilíndricos
Diámetro del molde: 15 cm.
Altura: 30 cm.
Material: plástico o acero, es decir impermeable, no absorbente y no reactivo.
Figura 11
-Barra compactadora
Diámetro: 16 mm. Longitud: 60 cms.
- Martillo de Goma
Peso: 340 a 800 gramos.
- Herramientas
Pala.
Cucharón.
Plancha de albañilería de metal o madera.
Aceites.
Desmoldantes
19
6.5.2 Procedimiento
Las probetas cilíndricas se llenan con el concreto del trompo después se haber realizado las
pruebas correspondientes. El procedimiento es el siguiente:
- Colocar los moldes en una superficie plana, rígida, horizontal, libre de vibraciones y protegida
contra el tránsito peatonal. Los moldes y sus bases deben estar limpios y su superficie interior
deberá tener algún desmoldante. Todas las herramientas deberán humedecerse previamente.
- Llenar las probetas con concreto en 3 capas de aproximadamente 1/3 del volumen de cada
una. Si se están llenando varias probetas al mismo tiempo se recomienda llenar la primera capa
en todas, luego la segunda y finalmente la tercera para mantener la uniformidad.
- Compactar cada capa dando 25 golpes con la barra compactadora y distribuir en toda el área
de la capa y aplicarlos comenzando cerca del molde y acercándose progresivamente en forma
de espiral hacia el centro de la sección. Mantener la misma intensidad en todos los golpes.
- Después de varillar cada capa, se golpea ligeramente las paredes del molde de 10 a 15 veces
con el martillo de goma y se enrasa al tope del molde usando la barra compactadora o una
plancha de albañilería.
- Enrasar cuidadosamente todas las probetas y cubrir la superficie con algún tipo de plástico
para protegerlas. Un mal acabado de la cara del cilindro afecta la resistencia del concreto.
6.6 Temperatura del concreto
El cálculo de la temperatura del concreto se realiza siguiendo lo especificado en la NTP 339.184.
Determinar la temperatura del concreto fresco para verificar la conformidad con un requerimiento
especificado para la temperatura del concreto fresco en obra.
6.6.1 Equipo
El equipo utilizado para realizar esta prueba es el siguiente:
- Contenedor: de material no absorbente y lo suficientemente grande como para proveer al
menos 3 pulgadas de concreto en todas las direcciones alrededor del sensor del dispositivo
de medición de temperatura.
- Dispositivo para medición de temperatura (termómetro): Con una aproximación de 0.5° C
a lo largo de todo el rango de temperatura con un rango de 0° C a 50° C.
6.6.2 Procedimiento
- Introducir el termómetro de manera que quede cubierto al menos 7,5 cm.
- Presionar suavemente el concreto alrededor del termómetro para que la temperatura
ambiente no altere la lectura.
- Dejar el termómetro por lo menos 2 minutos o hasta que la lectura se estabilice.
- Leer la temperatura y anotarla.
20
6.6.3 Resultados
Mezcla con Cemento tipo I Mezcla con Cemento tipo MS
Temperatura del
concreto 27.2 °C 33.2 °C
Tabla 7
6.7 Resumen y comentario de resultados
Mezcla con Cemento tipo I Mezcla con Cemento tipo MS
Slump 3,2 cm ≈ 1,3 pulgadas 4,7 cm ≈ 1.9 pulgadas
Densidad del
concreto fresco 2398,29 kg/m3 2304,27 kg/m3
Porcentaje de
aire
1.55 % ---
Temperatura del
concreto 27.2 °C 33.2 °C
Tabla 8
Slump
Cuanto mayor slump tiene el concreto fresco, mayor trabajabilidad posee. Un concreto de bajo
revenimiento tiene una consistencia rígida o seca. Si la consistencia es muy seca y rígida, la colocación
y compactación del concreto serán difíciles y las partículas más grandes de agregados pueden
separarse de la mezcla. Sin embargo, no debe suponerse que una mezcla más húmeda y fluida es más
trabajable. Si la mezcla es muy húmeda, pueden ocurrir segregación y formación de huecos. La
consistencia debe ser lo más seca posible para que aún se permita la colocación empleándose los
equipos de consolidación disponibles.
Slump Resultado
De 0" a 2" Mezcla seca necesita vibración
De 3" a 4" Mezcla trabajable plástica
Mayor a 5 Mezcla muy aguda fluida ( no trabajable)
Tabla 9
El slump recomendable es de 2" a 4". Como observamos, el concreto obtenido posee un slump muy
bajo por lo que no sería útil para vaciar elementos estructurales delgados y con mucha armadura donde
no se puede vibrar y además se necesita de un concreto que ocupe todos los espacios y se autocompacte
fácilmente. Sin embargo, el concreto elaborado sirve perfectamente en la construcción masiva de
elementos estructurales donde sea posible vibrar.
Densidad
El concreto convencional, normalmente usado en pavimentos, edificios y otras estructuras, tiene un
peso específico (densidad, peso volumétrico, masa unitaria) que varía de 2200 hasta 2400 kg/m3. La
densidad del concreto varía dependiendo de la cantidad y la densidad del agregado, la cantidad de aire
atrapado o intencionalmente incluido y las cantidades de agua y cemento. Por otro lado, el tamaño
21
máximo del agregado influye en las cantidades de agua y cemento. Al reducirse la cantidad de pasta
(aumentándose la cantidad de agregado), se aumenta la densidad.
De acuerdo a los datos podemos obtener el volumen producido, el rendimiento del cemento y el factor
cemento:
Mezcla con Cemento tipo I Mezcla con Cemento tipo MS
Volumen
producido 0,97 m3 1,01 m3
Rendimiento del
cemento 0,1005 m3 0,1047 m3
Factor cemento 10 bolsas 9,6 bolsas
Tabla 10
Porcentaje de aire
El porcentaje de aire obtenido es muy similar al que se obtiene por medio de las tablas ACI.
Temperatura del concreto
La temperatura del concreto depende del aporte calorífico de cada uno de sus componentes, además
del calor liberado por la hidratación del cemento, la energía de mezclado y el medio ambiente. En este
caso se puede comprobar que debido a que la mezcla con Cemento tipo MS fue realizada al mediodía,
ésta tiene una mayor temperatura debido a las condiciones ambientales.
7 Concreto endurecido
7.1 Curado
La elaboración de probetas cilíndricas de concreto y su posterior curado se realiza siguiendo lo
indica en la NTP 339.033-1999. En lo que respecta al curado este debe ser realizado siguiendo la
normativa indicada con el fin de obtener resultados representativos y que puedan ser aplicados como
válidos para los fines que se pretenden.
7.1.1 Procedimiento
Las probetas cilíndricas deben ser desmoldadas antes de transcurrir 48 horas de haber sido
moldeadas. El método de curado estándar establece introducir estas probetas en una solución
de agua cal 3g/L máximo 30 min después de desmoldar. El propósito del curado húmedo es
maximizar la hidratación del concreto.
7.1.2 Importancia de añadir cal al agua
Añadir cal al agua contribuye a:
Reducción de la alcalinidad.
Impide la pérdida de masa.
Desacelera el proceso de deterioro.
Previene la reducción de la resistencia y rigidez.
Busca subir el pH del agua hasta un rango de 13-14 para que no le quite cal al
concreto.
22
7.2 Ensayo a compresión
La norma NTP 339.034-2008 establece el procedimiento para determinar la resistencia a la
compresión de probetas cilíndricas, moldeadas con hormigón o de testigos diamantinos extraídos de
concreto endurecido. Se limita a concretos que tienen un peso unitario mayor de 800 kg/cm2.
7.2.1 Resumen
Este método de ensayo consiste en aplicar una carga axial en compresión a los moldes
cilíndricos o corazones en una velocidad tal que esté dentro del rango especificado antes que
la falla ocurra. El esfuerzo a la compresión de la muestra está calculado por el cociente de la
máxima carga obtenida durante el ensayo entre el área de la sección transversal de la muestra.
7.2.2 Tolerancias de tiempo
Las probetas a ser ensayadas, estarán sujetas a las tolerancias de tiempo indicadas:
EDAD DE ENSAYO TOLERANCIA PERMISIBLE
24 horas ± 0,5 h. ó 2,1%
3 días ± 2,0 h. ó 2,1%
7 días ± 6,0 h. ó 2,1%
28 días ± 20,0 h. ó 2,1%
90 días ± 2,0 d.. ó 2,1%
Tabla 11
7.2.3 Velocidad de carga
La carga deberá ser aplicada en forma continua, evitando choques. Para máquinas de Tornillo,
el desplazamiento del cabezal móvil será de aproximadamente 1,3 mm/min, cuando lo hace
libremente. Para máquinas operadas hidráulicamente la velocidad de la carga estará en el rango
de 0,14 a 0,34 MPa/s. Se aplicará la velocidad de carga continua y constante desde el inicio
hasta producir la rotura de la probeta.
7.2.4 Tipos de fractura
Figura 12
23
7.2.5 Cálculos
Los ensayos a compresión realizados fueron a 7 días y 28 días. Los resultados obtenidos fueron
los siguientes:
Ensayos a 7 días
Probeta Diámetro Largo Fuerza kg/cm2 Promedio Tipo
fractura
A-MS 15,3 cm 30 cm 32990 kgf 179,4 185
Cono
B-MS 15,2 cm 29 cm 34588 kgf 190,6 Cono
A-1 15,4 cm 29,5 28237 kgf 151,6 174,75
Cono
B-1 15,2 29 35907 kgf 197,9 Cono
Tabla 12
Ensayos a 28 días
Probeta Diámetro Largo Fuerza kg/cm2 Promedio Tipo
fractura
C-MS 15,1 cm 29 cm 43149 kgf 240,9 230,7
Cono
D-MS 15,2 cm 39 cm 40016 kgf 220,5 Cono
C-1 15 cm 29 43944 kgf 248,7 246,4
Cono
D-1 15,1 29,5 43715 kgf 244,1 Cono
Tabla 13
7.2.6 Evaluación de resultados
Debido a que sólo se cuenta con una muestra para cada tipo de cemento y para cada edad
ensayado no se pueden aplicar los procedimientos de control de calidad indicados en las
normas. Podemos indicar que en su mayoría o totalidad los tipos de fractura que sufren las
probetas son de tipo cono. Conforme a lo previsto la resistencia a 28 días es mayor que a 7 días
en todas las probetas de ambos tipos de cementos. Así también se observa que la resistencia a
edades tempranas del cemento tipo MS es mayor que el cemento tipo I, pero la resistencia final
es mayor en el cemento tipo I por sus características de resistencia.
24
8 Conclusiones
Los ensayos para la caracterización de los agregados, ya sean gruesos o finos son determinantes para
conocer si los agregados se encuentran entre los estándares adecuados, ya que éstos tienen repercusión
en directa en la fabricación de concreto, debido a que componen el mayor porcentaje.
Se debe cuidar la calidad y precisión de nuestros ensayos ya que si tomamos los datos erróneamente
podemos encontrar variaciones en las probetas que luego se reflejarían en fallas en la elaboración del
concreto.
La mezcla fabricada con cemento tipo I posee un menor slump que la fabricada con el cemento tipo
MS, debido a que por ser un cemento de uso general tiene una mayor consistencia y por ende no tiende
a fluir tanto. Esto explica que el cemento tipo I posea mayores resistencias iniciales y menor tiempo
de fraguado, las cuales son características principales que determinan el tipo de aplicación que tendrá.
Un mayor slump en la mezcla con cemento tipo MS se explica porque las propiedades de este tipo de
cemento se centran en la resistencia a los sulfatos y al moderado calor de hidratación y por lo tanto
tiende a tener una mayor fluidez debido a que este tipo de ce
mento no tiene como propiedad fundamental alcanzar mayor resistencia inicial, lo cual determinaría
la consistencia que poseerá el concreto.
La elección de una correcta dosificación de los agregados, es fundamental en la resistencia final del
concreto a fabricar. Así como, al ser el cemento el material más caro siempre se buscará la
optimización de su uso.
La temperatura del concreto fresco es uno de los factores más importantes que influyen en la calidad,
tiempo de fraguado y resistencia del concreto. Sin el control de la temperatura del concreto fresco,
predecir su comportamiento es muy difícil. Un concreto con una temperatura inicial alta,
probablemente tendrá una resistencia superior normal a edades tempranas y más baja de lo normal a
edades tardías. Se considera una temperatura máxima de 40ºC y 35ºC para concreto elaborados con
cemento tipo I y tipo MS, respectivamente. Por lo tanto los valores obtenidos se consideran aceptables.
En cuanto al ensayo a compresión, se puede corroborar la teoría que nos dice que el concreto es un
material que trabaja a compresión, es decir es capaz de soportar distintas solicitaciones de carga a
tensión, es por esto que el concreto armado se complementa con el acero que resistencia las cargas de
tracción.
El agregado grueso utilizado presentó pequeñas cantidades de arcilla, esto puede haber influido en las
resistencias a compresión finales de las probetas de ambos cilindros, es por esto que la evaluación de
los agregados a utilizar debe ser muy rigurosa cuando se trata de proyectos constructivos debido a que
la calidad de estos es directamente proporcional a la calidad el concreto obtenido.
Queda claro que la cantidad de muestras obtenidas es un proyecto constructivo es mayor, lo que
permite obtener una mayor cantidad de datos los cuales son útiles para ver la variabilidad o aceptación
del concreto tanto de probetas curadas en obra como en laboratorio.
Los ensayos realizados en concreto fresco nos permitirá obtener una idea de cuál va a ser el
comportamiento del mismo en estado endurecido. Elegir correctamente las proporciones de los
materiales nos llevará a obtener un concreto de buena calidad
25
Para obtener un concreto de alta resistencia no solo se necesita hacer un buen diseño, sino también
hacer un buen proceso de mezclado, de compactación, vibración, el traslado también influye,
todo ese procesoincluyendo el curado intervienen. Por ello la calidad de un concretodepende de cada
una de sus fases, no tan sólo en el diseño.