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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO
AGREGADOS DEL SECTOR DE GUAYLLABAMBA Y CEMENTO CAMPEÓN
LAFARGE.
TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE:
INGENIERO CIVIL
OPCIÓN CAMINOS
AUTOR:
JAMI ABATA MYRIAM EUGENIA
TUTOR:
ING. ELIECER WASHINGTON BENAVIDES ORBE
QUITO – ECUADOR
2014
II
DEDICATORIA
El presente trabajo se la dedico en primer lugar, a ese ser supremo que ha estado, está y
estará en mi vida, Mi padre espiritual Dios, por ser mi fortaleza en los momentos más
difíciles en esta etapa de mi vida y gracias a él poder disfrutar de este objetivo
alcanzado.
A mi madre Natalia, por ser madre, amiga y apoyo moral en toda mi vida estudiantil,
gracias por todo madre hermosa, tú fuiste ese ángel terrenal, que con paciencia y
palabras sabias me alentaste a continuar en mis estudios. También a todos mis hermanos,
amigos que siempre estuvieron presentes con su apoyo moral, gracias a todos por sus
deseos sinceros, los cuales me ayudaron hasta esta etapa de mi vida y no me queda más
que decir un Dios le pague.
Myriam Jami A.
III
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios, mi madre y toda mi familia por ser las personas que siempre han
estado incondicionalmente conmigo, y aportaron con un granito de arena para terminar
lo que empecé.
También a mis amigos de la universidad que fueron mis confidentes durante todo este
tiempo y a todos aquellos con los cuales viví momentos de apuros y alegrías, a mis
amigas del colegio a la distancia, y cada uno de las personas que fueron participes de
forma directa e indirecta para la obtención de mi Título profesional.
Y como no agradecer a la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, y a todos los
ingenieros que fueron mis profesores que supieron impartir sus conocimientos y a las
personas del Laboratorio de Ensayo de Materiales, que permitieron e hicieron posible la
realización de mí tema de Tesis, gracias a todos en general.
Myriam Jami A.
IV
V
VI
VII
VIII
IX
CONTENIDO
DEDICATORIA……..…………………………………………………………………..II
AGRADECIMIENTO…..………………………………………………………………III
RESUMEN………………………………………………………………………..….XVII
ABSTRACT…………………………………………………………………...……XVIII
CAPITULO I
1. INTRODUCCIÓN
1.1. Antecedentes……………………………………………………………….. 1
1.2. Objetivos……………………………………………………………………. 2
1.2.1. Generales……………………………………………………………... 2
1.2.2. Específicos…………………………………………………………… 2
1.3. Alcance……………………………………………………………………… 3
CAPITULO II
2. MARCO TEÓRICO
2.1. Los hormigones de alta resistencia, requisitos……………………………… 3
2.2. Componentes del hormigón y sus cualidades físico-mecánicas…………….. 6
2.2.1. El Cemento…………………………………………………………... 6
2.2.1.1. Cemento campeón utilizado en las mezclas……….………… 7
2.2.2. Los Agregados………………………………………………………. 8
2.2.3. El Agua de mezclado………………………………………………… 10
2.2.4. Aditivos……………………………………………………………… 11
2.2.4.1. Aditivos minerales……………………………………………. 11
2.2.4.1.1. Aditivo mineral usado en la mezcla………………….. 13
2.2.4.2. Aditivos químicos……………………………………………. 14
2.2.4.2.1. Aditivo químico usado en la mezcla………………….. 14
2.3. Propiedades Físicas y Mecánicas del hormigón fresco……………………... 15
2.4. Propiedades Físicas y Mecánicas del hormigón endurecido……………….. 16
X
2.5. Comportamiento elástico e inelástico………………………………………... 25
2.6. Deformación…………………………………………………………………. 28
CAPITULO III
3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES PÉTREOS PARA
HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA
3.1. Selección de Materiales……………………………………………………… 29
3.1.1. Ubicación, características de la zona y explotación de los agregados del
sector de Guayllabamba………………………………………………… 29
3.2. Estudio de la propiedades físicas y mecánicas de los agregados del sector de
Guayllabamba…………………………………………………………………33
3.2.1. Ensayos de abrasión….…………………………………………………33
3.2.2. Ensayos de colorimetría…….…………………………………………..37
3.2.3. Densidad real(Peso Específico)…….…………………………………..39
3.2.4. Capacidad de absorción……………….………………………………. 44
3.2.5. Contenido de humedad………………………………………………. 48
3.2.6. Densidad aparente suelta y compacta……………………………….… 55
3.2.7. Granulometrías…………………………………………………….….. 66
CAPITULO IV
4. EL CEMENTO (INEN 490)
4.1. Propiedades Físicas y Mecánicas del cemento Selva Alegre………………. 88
4.1.1. Densidad del cemento………………………………………………...89
4.1.2. Sanidad del cemento…………………………………………………..94
4.1.3. Superficie especifica…………………………………………………..95
4.1.4. Muestra patrón………………………………………………………...97
4.1.5. Consistencia normal…………………………………………………...98
XI
4.1.6. Resistencia Cubica de los morteros de cemento………………………100
4.1.7. Tiempo de fraguado del cemento……………………………………...102
4.1.8. Contenido de aire……………………………………………………...106
CAPITULO V
5. DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA
5.1. Análisis de la resistencia especificada del hormigón (f'c)…………………...109
5.2. Análisis de la resistencia requerida según el ACI 318-08…………………...110
5.3. Diseño de dosificación para mezclas de prueba en función de la resistencia
requerida……………………………………………………………………..112
5.4. Cálculos de resistencias requeridas………………………………………….124
5.4.1. Método del volumen absoluto (En concordancia con Comités ACI 211-
4R-98 y ACI363-2R-98)………………………………………….……..126
5.5. Mezclas de Prueba(Alternativas de mezclas)………………………………..127
5.6. Probetas de 10 x 20 cm………………………………………………………138
5.7. Preparación de 9 probetas por alternativa con 3 dosificaciones…………….139
5.7.1. Orden de mezclado de los materiales de hormigón…………………...157
5.8. Diseño y aplicación del sistema de Capping como cabeceado en las
probetas………………………………………………………………………161
5.9. Ensayos a la compresión de probetas a edades de 3, 7, y 28 días…………...165
5.10. Análisis de resultados
5.11. Selección de mejores resultados y/o nuevas mezclas de prueba……….190
5.12. Validación de la investigación…………………………………………192
CAPITULO VI
6. MEZCLAS DEFINITIVAS
6.1. Diseño de mezclas definitivas (12 probetas por resistencia)………………….193
6.2. Ensayos de probetas…………………………………………………………..199
6.2.1. Ensayo de las probetas a edades de 3, 7 y 28 días …………………….201
XII
6.3. Resultados de ensayos a compresión simple………………………………….201
6.4. Tratamiento Estadístico……………………………………………………….206
6.4.1. Desviaciones Estándar…………………………………………………208
6.5. Resistencias características………………………………………………...…217
CAPITULO VII
7. TABULACIONES Y GRÁFICOS……………………………………………….234
CAPITULO VIII
8. ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS………………………………….247
CAPITULO IX
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
9.1 Conclusiones………………………………………………………………………255
9.2 Recomendaciones…………………………………………………………………258
Bibliografía……………………………………………………………………………261
ANEXOS
ANEXO 1: ENSAYO DE CUBOS DE MORTERO DE AZUFRE……………….263
ANEXO 2: FOTOGRAFIAS…………...…………………………..……………….264
ANEXO 3: FICHA TÉCNICA CEMENTO CAMPEÓN LAFARGE…………….266
ANEXO 4: FICHA TÉCNICA MICROSÍLICE RHEOMAC SF100 BASF………267
ANEXO 5: FICHA TÉCNICA ADITIVO QUÍMICO SIKAMENT N-100………..268
XIII
LISTA DE TABLAS
TABLA 2.1: Fuentes Jiménez Montoya Pedro, García, Morán, Hormigón Armado,
pág.75……………………………………………………………………….…………..17
TABLA 2.2: Fuentes Jiménez Montoya Pedro, García, Morán, Hormigón Armado, pág.
54………………………………………………………………………………………..18
TABLA 2.3: Calculo del Módulo Elástico, en función figura 2.2……………….……..27
TABLA 3.1: Coordenadas de la Superficie de explotación “Mezcla Lista”…...………31
TABLA 3.2: Escala de colores para determinar el grado de contenido orgánico…..….38
TABLA 5.1: Fuente ACI 318-08, pág., 72…………..………………………………..110
TABLA 5.2: Fuente ACI 318-08, pág., 72……………………………………………111
TABLA 5.3; Resumen de datos para el diseño, propiedades físicas de elementos…...113
TABLA 5.4; Asentamiento para la mezcla……………..……………………………..114
TABLA 5.5; Tamaño nominal máximo del ripio……………..………………………114
TABLA 5.6; ACI 211.4R 93, volumen recomendado del agregado grueso……….…115
TABLA 5.7; ACI 211.4R 93, Estimación de mezcla de agua y aire fresco contenido..116
TABLA 5.8; ACI 211.4R 93, Relación w/(c + p) de hormigones con HRWR……….117
TABLA 5.9; Cantidades de cemento, ripio y agua hallados en los pasos 1 al 7…...…118
TABLA 5.10; Cantidades para el cálculo de la arena…………………………..……..119
TABLA 5.11; Cantidades de materiales al peso………………………………………119
TABLA 5.12: Dosificación pasó 12…………………………………………………..122
TABLA 5.13; Datos necesarios de los ensayos de laboratorio, para las mezclas…….128
TABLA 5.14; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 1………………………………………..134
TABLA 5.15; Base para el diseño de las opciones de mezclas de pruebas…………...134
TABLA 5.16; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 2…………………………………..……134
TABLA 5.17; Base para el diseño de las opciones de mezclas de pruebas…………...136
TABLA 5.18; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 3…………………………………….…137
TABLA 5.19; RESUMEN DE OPCIONES DE MEZCLA DE PRUEBAS………...137
TABLA 5.20; Requisitos para el moldeo por apisonado………………………….…..138
XIV
TABLA 5.21; Aparato para apisonado…………………………………………..……139
TABLA 5.22; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 1………………………….…………….140
TABLA 5.23; Cantidad de agua y aditivo para mezcla de prueba, Opción 1………...144
TABLA 5.24; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 2………………………………………..146
TABLA 5.25; Cantidades de Hormigón opción 2, 10% microsílice………………….146
TABLA 5.26; Cantidad de agua y aditivo para mezcla de prueba, Opción 2………..150
TABLA 5.27; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 3………………………………………..152
TABLA 5.28; Cantidades de Hormigón opción 3, 13% microsílice………………….153
TABLA 5.29; Cantidad de agua y aditivo para mezcla de prueba, Opción 3……..….156
TABLA 5.30; Proporciones, mortero de azufre……………………………...……….162
TABLA 5.31; Materiales usados en hormigones de alta resistencia (H.A.R)..…...….186
TABLA 5.32; Costo de los materiales, H.A.R………………………………………..187
TABLA 5.33; Costo de los materiales incluido el transporte, H.A.R………..……….187
TABLA 5.34; Cantidades para 1 mᶾ opción 1, 15 % Microsílice…………….……….188
TABLA 5.35; Costos Unitarios de los materiales………………………………….….188
TABLA 5.36; Costo de Materiales para 1 mᶾ de H.A.R, al 15% de Microsílice……...188
TABLA 5.37; Cantidades de Hormigón opción 2, 10% Microsílice……………….…189
TABLA 5.38; Costos Unitarios de los materiales……………………….…………….189
TABLA 5.39; Costo de Materiales para 1 mᶾ de H.A.R, al 10% de Microsílice……...189
TABLA 5.40; Cantidades de Hormigón opción 3, 15% Microsílice………………….190
TABLA 5.41; Costos Unitarios de los materiales.……….............................................190
TABLA 5.42; Costo de Materiales para 1 mᶾ de H.A.R, al 13% de Microsílice……...190
TABLA 5.43; Resistencias y porcentajes a los 28 días de edad...............................….191
TABLA 5.44; Selección de la mejor alternativa………………………………………192
TABLA 6.1; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 2……………………..…..………………193
TABLA 6.2; Cantidad de agua y aditivo mezcla definitiva………………..…………198
TABLA 6.3; Resultados de la Resistencia a la Compresión, Desviación Estándar…...209
TABLA 6.4; Tabla grado de aceptabilidad del Coeficiente de Variación…………….212
TABLA 6.5; Cuadro de resumen de resultados……………………...……………….213
TABLA 6.6; Datos de Distribución Normal…………………………………………..215
XV
TABLA 6.7: Resistencia característica, NEC…………………..……………………..228
TABLA 6.8: Factor de Modificación, para muestras menores a 30 ensayos…………229
TABLA 8.1: Resumen de ensayos a los 28 días, Muestras de Pruebas…………...…..247
TABLA 8.2: Resistencia y costos de acuerdo al % de Microsílice………………...…248
TABLA 8.3: Calificación Desviación Estándar, ACI C 363-2R-98…………………..250
TABLA 8.4: Resultados Desviación Estándar y Coeficiente de Variación…..………250
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 5.1; Probeta cilíndrica 10x20 cm………………………...…………………139
FIGURA 5.2; Planetaria…………………………………………………..…………..158
FIGURA 5.3; Concretará ¼ de saco…………………………………………….…….158
FIGURA 5.4; Toma de muestra, probeta 10x20 cm………………………………….161
FIGURA 5.5; Muestras sumergidas…………………..…………………..…………..161
FIGURA 5.6; Fabricación cubos de azufre…………………………………….……..163
FIGURA 5.7; Pulida cubos de azufre…………………………………..…………….164
FIGURA 5.8; Ensayo y falla morteros de azufre…..…………………………………164
FIGURA 5.9; Colocación de capping……………………………..………………….165
FIGURA 5.10; Preparación de Probetas, antes de ser ensayadas……….……………166
FIGURA 6.1; Curva Distribución Normal………………………………………...….214
FIGURA 6.2: Distribución Normal o de Gauss Resistencia Característica del
Hormigón…………………………………..…………………………………………..217
FIGURA 8.1: Cantidad de microsílice versus esfuerzo………………………………248
XVI
LISTA DE ECUACIONES
ECUACIÓN 6.1; Media Aritmética…………………………………………………..210
ECUACIÓN 6.2; Desviación Estándar……………………………………………….210
ECUACIÓN 6.3; Varianza……………………………………………………..……..211
ECUACIÓN 6.4; Coeficiente de Variación…………………………………………..212
ECUACIÓN 6.5; Valor máximo y mínimo………………………….……………….212
ECUACIÓN 6.6; Ecuación Matemática Campana de Gauss……………………..…..214
ECUACIÓN 6.7; Resistencia Característica, Montoya-Meseguer-Moran……...……219
ECUACIÓN 6.8: Media Aritmética.………………………………………..………..219
ECUACIÓN 6.9: Coeficiente de Variación…………………………………………..219
ECUACIÓN 6.10: Resistencia Característica, Oscar Padilla……...…………………222
ECUACIÓN 6.11: Resistencia Característica, Saliger……………………………….225
LISTA DE GRAFICAS
GRAFICA 5.1; Resistencia vs. % microsílice, 3 días de edad…………….…………180
GRAFICA 5.2; Resistencia vs. % microsílice, 7 días de edad………………….……181
GRAFICA 5.3; Resistencia vs. % microsílice, 28 días de edad…………..………….182
GRAFICA 6.1; Campana de Gauss……………………………………….………….216
GRAFICA 8.1: Comparación Mezcla Opción 2 (10% Microsilice) y Muestra
Definitiva………………………………………………………………………………..24
XVII
RESUMEN
HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO
AGREGADOS DEL SECTOR DE GUAYLLABAMBA Y CEMENTO CAMPEÓN
LAFARGE.
La presente investigación, busca ir de la mano del desarrollo que va alcanzando la
ingeniería civil, con el paso del tiempo y en especial en el área de la construcción, donde
se involucran directamente los diversos tipos de hormigones, siendo nuestro caso en
particular los Hormigones de Alta Resistencia.
Se busca alcanzar un Hormigón de Alta Resistencia, que alcance una resistencia
requerida igual a 55.65 MPa (f ‘c = 46.00 MPa), haciendo el uso de materiales pétreos
de la mina de Guayllabamba y cemento Campeón, que son de uso común para la
elaboración de hormigones convencionales, con la novedad de que para poder alcanzar
los objetivos trazados se implementaran materiales nada tradicionales en el hormigón,
como son la microsílice y superplastificantes o superfluidificantes.
Se trabajó con diversos porcentajes de microsílice y superplastificante, y mejoramiento
de los agregados, produciendo muestras patrón, de prueba y por ultimo mezclas
definitivas que fueron seleccionadas, buscando lo más óptimo en lo técnico y
económico, teniendo finalmente como resultado, una mezcla de hormigón con el 10%
del aditivo mineral y un 2.30% de aditivo químico, y generando una resistencia que
supera más del 100% a los 28 días de su producción.
Se demostró el comportamiento óptimo de los agregados y del cemento CAMPEÓN
con miras a obtener este tipo de hormigón, teniendo como resultado una respuesta
favorable para la elaboración de los Hormigones de Alta Resistencia, haciendo el uso
de las normas ASTM, ACI (Internacionales) y NTE INEN (Nacionales).
“DESCRIPTORES: HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA / AGREGADOS
DEL SECTOR DE GUAYLLABAMBA / CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE) /
ADITIVOS QUÍMICOS Y MINERALES / DISEÑO DE HORMIGONES DE ALTA
RESISTENCIA / RESISTENCIA MECÁNICA DEL HORMIGÓN”.
XVIII
ABSTRACT
HIGH STRENGHT CONCRETE (f ' c = 46 MPa.) USING AGGREGATES FROM
GUAYLLABAMBA AND LAFARGE CHAMPION CEMENT.
This research seeks to development that is reaching civil engineering, through the time
and especially in the construction area, where various types of concrete are directly
involved, and in our particular case the High Strength Concrete.
It seeks to achieve a high strength concrete capable of a required strength equal to 55.65
MPa (f 'c= 46.00 MPa ), using stony materials of Guayllabamba Mine and Lafarge
Champion Cement, which are commonly used for the production of conventional
concrete, in order to reach the goals sought will be implement non-traditional materials
to make the concrete, such as microsilica and superplasticizers or superplastificants.
It worked with various percentages of microsilica and superplasticizer, and
improvement of the aggregates, producing pattern samples, tests and; finally, as a result
selected final mixes, looking for the best in technical and economic. Finally having as a
result, a mixture of concrete with 10% of the mineral additive and 2.30 % of the
chemical additive and generating resistance exceeding more than 100% after 28 days of
production.
The optimal behavior of aggregates and CHAMPION cement was demonstrated in order
to obtain this type of concrete, resulting in a favorable response to the development of
High Strength Concrete, using the ASTM, ACI (Internationals) and NTE INEN
(National) standards.
KEYWORDS: "HIGH STRENGTH CONCRETE / AGGREGATES FROM SECTOR
GUAYLLABAMBA/ CHAMPION CONCRETE (LAFARGE) / CHEMICAL AND
MINERAL ADDITIVES / DESIGN OF HIGH STRENGTH CONCRETE /
MECHANICAL STRENGTH CONCRETE".
XIX
CERTIFICADO
XX
1
CAPITULO I
1. INTRODUCCIÓN
1.1 ANTECEDENTES1
Desde hace mucho tiempo y en todo el planeta, se ha hecho uso del hormigón para la
construcción de obras civiles de todo tipo, siendo el punto de partida los hormigones
comunes, para luego dar paso a los hormigones de alto desempeño, como cuenta la
historia.
El concreto fue usado por primera vez en Roma alrededor de la tercera centuria, antes de
Cristo. Estaba constituido por agregados unidos mediante un aglomerante conformado
por una mezcla de cal y ceniza volcánica. El uso de este material en la construcción pasó
al olvido con la caída del Imperio y no fue sino hasta mediados del siglo XVIII que su
uso se extendió nuevamente.
El primer registro del uso del concreto en los tiempos modernos, se remonta a 1760
cuando, en Inglaterra, John Smeaton descubrió, mientras proyectaba el faro Eddystone,
que una mezcla de caliza calcinada y arcilla daba lugar a un conglomerante hidráulico
resistente al agua. En 1824, Joseph Aspdin elaboró el cemento Portland, resultante de
una mezcla de arcilla y caliza calentado en un horno. En 1845 C. Johnson descubrió que
el mejor cemento provenía de las mezclas de arcilla y caliza, que eran calentadas en
exceso y se endurecia, siendo desechada por considerarse inútil, a la cual se la denomino
“Clinker”. Siendo así el cemento que se conoce hoy en día y por ende la base para los
distintos tipos de hormigones.
______________________________
1 DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO, tercera edición, Teodoro E. Harmsen.
DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO, duodécima edición, Arthur H. Nilson
Tesis “DISEÑO DE HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE AGREGADOS
ESPECIALES Y SU APLICACIÓN EN EDIFICACIONES” Universidad Técnica Particular de Loja
2
A partir de todos estos sucesos y con el paso del tiempo, aparecen los hormigones de
alta resistencia, siendo de uso exclusivo para la construcción de rascacielos, como
tenemos varios ejemplos “311 South Wacker Drive” en Chicago, Illinois, en Estados
Unidos iniciado a construirse en 1988, el “Sears Tower” en Estados Unidos, iniciado a
construirse en 1970, con estos precedentes se puede mencionar que los hormigones de
alta resistencia nacen de la mano, con las edificaciones de los edificios altos.
Así se llega en estas últimas décadas al uso de este tipo de hormigón para construcciones
convencionales como puentes, edificios, presforzados y otros, debido a su gran
capacidad de resistencia a la compresión, por tal razón, su evolución se ha dado de
manera paulatina a través del tiempo, buscando alcanzar mayores resistencias, a las
generadas en tiempos pasados, y para ser considerados hormigones de alta resistencia,
como por ejemplo en los años 50 se consideraban hormigones de alta resistencia, a
hormigones mayores a los 34 MPa, hoy en día los hormigones con resistencias mayores
a los 50 MPa, llegan a ser hormigones de alta resistencia y así este elemento estructural
ira en mira de desarrollo de acuerdo a los avances de la ingeniería civil.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 GENERAL
Diseñar Hormigón de Alta Resistencia de f ’c = 46.00 MPa, haciendo el uso de los
áridos de la Mina de Guayllabamba de la Provincia de Pichincha y del cemento
Campeón de Lafarge, que satisfaga con la Resistencia establecida, mediante sus
propiedades físicas y mecánicas de los materiales.
3
1.2.2 ESPECÍFICOS
Determinar la dosificación óptima para un Hormigón de Alta Resistencia de f ’c =
46 MPa, hasta alcanzar una resistencia requerida de f cr = 55.6 MPa, y así conocer
su comportamiento físico y mecánico en cada una de las etapas de ensayos de
Resistencia a la Compresión que estipulan en las normas pertinentes, utilizando los
agregados de Guayllabamba y Cemento Campeón de Lafarge.
Conocer a los materiales a utilizar para la elaboración de este hormigón, las mejoras
que se deben realizar e implementación de nuevos elementos no tradicionales para
éste, que permitan el cumplimiento de las condiciones que establece el ACI 211.4R
para el diseño de Hormigones de Alta Resistencia.
Observar el comportamiento del aditivo mineral y aditivo químico
(superplastificantes), al complementarse con los agregados, cemento y agua, por ser
indispensables en el diseño de los hormigones de alta resistencia.
Elaborar varios diseños que permitan alcanzar a los 28 días, una resistencia igual o
mayor a 55.65 MPa, y seleccionar la que mejor resultados proporciones, hasta
obtener una mezcla definitiva.
1.3 ALCANCE
Mediante la exposición del tema se trata de llegar a conocer, la capacidad que tienen los
materiales de las diferentes canteras de los alrededores de la provincia de Pichincha, que
son utilizados por personas particulares y entidades comerciales para la fabricación del
hormigón.
4
Con el propósito de obtener Hormigones de Alta Resistencia en nuestro caso, con los
materiales pétreos de Guayllabamba y cemento Campeón de Lafarge, encontrar el
diseño optimo y las mejoras que se deben realizar, así como el uso de aditivos químicos
y minerales necesarios, para llegar a la resistencia requerida, los mismos que se pondrán
al servicio de la colectividad que requiera de la información, de esta forma demostrando
que realizando las mejoras necesarias y utilizando elementos muy ajenos a los materiales
pétreos se pueden lograr alcanzar Hormigones de Alta Resistencia mayores a los 50 MPa
en nuestro país, en este caso un hormigón de 55.6 MPa que garanticen su aplicación en
las obras civiles que requieran de esta calidad de hormigón, para el funcionamiento
óptimo de la estructura a construirse.
CAPITULO II
2. MARCO TEÓRICO
2.1 LOS HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA, REQUISITOS
Los Hormigones de Alta Resistencia en la actualidad son materiales estructurales
necesario que van evolucionando con la ingeniería civil, con la creación de nuevos
proyectos en el área de la construcción, que están sometidas a grandes cargas y que con
un hormigón convencional no sería posible su funcionamiento de forma eficiente,
mientras que un Hormigón de Alta Resistencia debido a las grandes ventajas que ofrece,
es el más adecuado para este tipo de obras.
Es un hormigón que cumple con la combinación de desempeño especial y requisitos de
uniformidad, combinación que no puede ser rutinariamente conseguida usando
solamente los componentes tradicionales y las practicas normales de mezclado,
colocación y curado2
______________________ 2Instituto Ecuatoriano del Cemento y del Hormigón “Normas Técnicas”
http://www.construmatica.com/construpedia/Hormig%C3%B3n_de_Alta_Resistencia
5
Como anteriormente se menciona que un Hormigón de Alta Resistencia ofrece grandes
ventajas, éstas se indican a continuación:
Debido a su elevada resistencia a la compresión, permite reducir el tamaño de los
elementos estructurales, altamente comprimidas (muros o soportes), para vigas
pretensadas y solicitadas a flexión
Mayor durabilidad del hormigón por presentar mejores condiciones en:
impermeabilidad, resistencia a los sulfatos, resistencia a la abrasión y otros.
Las cargas resultantes para la cimentación, pueden ser menor, a causa de la
reducción de las secciones.
Una de las desventajas de este tipo de hormigón, es que requiere de mayores cuidados al
momento de la selección de los materiales en especial el material pétreo y al momento
de su fabricación, tiempo de mezclado, toma de muestras, protección y otros.
Los requisitos para Hormigones de Alta Resistencia, se orientan directamente a la
calidad de los materiales que se emplean para éste, como son, los agregados, cemento,
agua, aditivos y entre otros.
Agregados:
Agregado fino, básicamente debe estar libre de contenido orgánico, su módulo de
finura (FM) debe estar en el rango de [2.5 a 3.2] y ser una arena bien graduada.
Agregado grueso, debe ser suficientemente duro, libre de fisuras o planos débiles,
limpio y libre de recubrimientos superficiales, el agregado debe ser de tamaño
pequeño de preferencia a partir de una (1) pulgada para abajo, y bien graduada.
Cemento:
Cemento, se seleccionara el cemento adecuado para las necesidades o condiciones
particulares de la obra y tipo de hormigón.
Agua:
6
El agua, a usar debe ser agua potable o que, analizada químicamente, demuestre no
contener sustancias que reaccionen negativamente con el cemento.
Aditivos:
Aditivos, los aditivos químicos deben ser superplastificantes para ayudar a la
trabajabilidad del hormigón debido a su relación a/c muy bajas y aditivos minerales
que ayuden a llegar a la resistencia establecida, en el caso que los materiales no
cumplan con los requisitos anteriormente mencionados.
Relación agua – material cementante (a/c + p):
Para alcanzar hormigones de alta resistencia se debe trabajar con la relación agua –
material cementante dentro de los rangos [0.2 – 0.50].
Para considerar un hormigón de alta resistencia, debe tener una resistencia mayor o
igual a 50 MPa.
2.2 COMPONENTES DEL HORMIGÓN Y SUS CUALIDADES FÍSICO-
MECÁNICAS
Al hablar de los componentes del hormigón se refiere a los elementos que permiten su
elaboración; como son el cemento, agregados, agua de mezclado y debido al tipo de
hormigón a diseñar, aditivos especiales. Adicionalmente, las características físico-
mecánicas del hormigón en sus dos estados.
2.2.1 EL CEMENTO
El cemento viene a formar la matriz del hormigón, que combinado con el agua forma la
pasta que cumple la función de adhesivo con los agregados.
La selección de los cementos a usarse en los hormigones de alta resistencia, es mucho
más rigurosa que en el caso de los hormigones convencionales. Diferentes cementos
Portland que cumplan con todas las normas y sean esencialmente similares, pueden
7
comportarse de una manera diferente cuando las relaciones agua/material cementante de
los hormigones en que se utilizan, son más bajas de lo usual.
Se ha comprobado también que el comportamiento de los cementos depende muy
estrechamente de su compatibilidad con los superplastificantes que se utilicen en las
mezclas con baja relación agua/material cementante.3
2.2.1.1 CEMENTO CAMPEÓN UTILIZADO EN LAS MEZCLAS4
Es un cemento Portland Tipo I (TI), que está formado por los siguientes elementos como
son: por Clinker, agua o sulfato de calcio, o ambos en cantidades moderadas sin exceder
los límites y por caliza que no debe ser mayor al 5,0% de la cantidad en masa.
Se llama a un cemento Tipo I, cuando es de uso común y se utiliza en obras donde no se
requiere de propiedades especiales. La resistencia de diseño se asume a los 28 días.5
Se debe puntualizar que el cemento a utilizarse es un Cemento Hidráulico de Moderada
Resistencia a los Sulfatos tipo MS (Moderada Resistencia a los Sulfatos) “CAMPEÓN
DE LAFARGE” que posee las siguientes características:
Cumple con los requerimientos de la norma NTE INEN 2380 y ASTM C 1157, que
en los capítulos siguientes se realizarán los ensayos necesarios para verificar el
cumplimiento de estas normas.
Permite alcanzar fácilmente las resistencias a la compresión requeridas a todas las
edades.
En condiciones normales se puede obtener resistencias a la compresión entre 30 y 40
MPa, a los 28 días de edad.
______________________________________
3Instituto Ecuatoriano del Cemento y del Hormigón “Normas Técnicas”
4Ficha Técnica “Campeón Lafarge Cementos S.A.”
5NTE INEN 152:2010 y notas Ing. Marco Garzón C.
8
FIGURA 2.1: Presentación comercial “CEMENTO CAMPEÓN”
FUENTE: Ficha Técnica “Campeón Lafarge Cementos S.A.”
Posee un progresivo crecimiento de las resistencias aún después de los 28 días de
edad, puede alcanzar hasta un 20% más a los 90 días.
FIGURA 2.2: Requisitos Mecánicos
FUENTE: Ficha Técnica “Campeón Lafarge Cementos S.A.”
9
2.2.2 LOS AGREGADOS
Los agregados o áridos, se refiere al material pétreo utilizado para la elaboración de
hormigones, denomina la parte inerte, ocupando el mayor porcentaje en volumen dentro
de una mezcla de hormigón y además una de las grandes ventajas en comparación con
los otros elementos del hormigón, es que constituyen la parte más económica dentro de
éste.
De la experiencia obtenida dentro de la investigación, se conoce que los agregados son
parte fundamental al momento de alcanzar una resistencia para el hormigón y con mayor
razón para Hormigones de Alta resistencia, puesto que si tenemos un agregado con
buenas características físicas y mecánicas, ello facilita alcanzar la resistencia requerida,
por tal razón se debe seleccionar o mejorar el material para el uso en Hormigones de
Alta Resistencia.
Se tiene dos tipos de agregados: agregado grueso (ripio) y agregado fino (arena) en
función de su tamaño:
Agregado grueso: Se llama agregado grueso al material retenido en el tamiz #04
(4.75 mm), proveniente de la desintegración de las rocas.
El agregado grueso influye significativamente en la resistencia y las propiedades
estructurales sobre todo de los Hormigones de Alta Resistencia, por lo que es necesario
un ripio limpio, libre de fisuras y planos débiles, con una buena graduación y libres de
recubrimientos de superficie. Los agregados de menor tamaño arrojan mejores
resultados para las resistencias buscadas.6
Se tienen varios tipos de agregados de acuerdo al origen, forma y textura superficial.7
_________________________________
6Fuente ACI 211.4R
7http://www.monografias.com/trabajos55/agregados/agregados.shtml#ixzz2r9uLPDeZ
10
Por naturaleza los agregados tienen forma irregularmente geométrica, compuestos
aleatoriamente por caras redondeadas y angularidades. De acuerdo a su forma los
agregados pueden ser:
Angular: Poca evidencia de desgaste en caras y bordes.
Sub angular: Evidencia de algo de desgaste en caras y bordes.
Sub redondeada: Considerable desgaste en caras y bordes.
Redondeada: Bordes casi eliminados.
Muy Redondeada: Sin caras ni bordes.
Para elegir el agregado grueso que se usara en los hormigones, se toma principalmente
los siguientes parámetros:
El uso que se dará al agregado.
Disponibilidad del agregado en el lugar de la elaboración del hormigón.
Transporte al lugar de la elaboración.
Agregado fino: Se llama agregado fino al material que pasa por el tamiz #04 (4.75
mm), proveniente de la desintegración natural de las rocas o también de la
trituración.
Para la producción de hormigones de alta resistencia, son factores significativos la forma
del agregado fino como su granulometría. La forma de la partícula y la textura de su
superficie, además su contenido orgánico, pueden tener tanta influencia a la compresión
del hormigón, como la tiene el agregado grueso.
Una de las principales características que debe tener la arena para la elaboración de
Hormigones de Alta Resistencia, su módulo de finura MF debe estar entre 2.5 a 3.2,
como lo indica la norma ACI 211.4R que de acuerdo a los ensayos pertinentes se deberá
verificar.
11
2.2.2 EL AGUA DE MEZCLADO
El agua de mezclado es una parte importante dentro de la pasta de hormigón, que viene a
ser la matriz donde se origina la calidad de éste. En función de la cantidad de agua que
se coloque en la mezcla, se puede tener un hormigón de muy buena, buena, moderada y
regular calidad del concreto.
El agua óptima para la mezcla de Hormigones de Alta Resistencia es la misma que se
utiliza para hormigones comunes, como es el agua potable, es decir el agua para el
mezclado es la misma que es apta para el consumo humano.
El agua de mezclado cumple dos funciones importantes, la primera permite la
hidratación del cemento y la segunda la trabajabilidad del concreto. La cantidad de agua
que requiere el cemento para su hidratación se encuentra alrededor de 25% al 30% de la
masa del cemento, pero con esta cantidad la mezcla no es manejable, para que la mezcla
empiece a ser trabajable, se requiere como mínimo una cantidad de agua del orden de
40% de la masa del cemento.8
2.2.4 ADITIVOS
Aditivos son componente de naturaleza orgánica o inorgánica, que al incorporar al
hormigón fresco mejoran y/o cambia algunas de sus características. En la actualidad el
uso de estos productos ha cobrado gran importancia y se los puede llamar como el
cuarto componente del hormigón, puesto que en la actualidad de acuerdo a las
necesidades que se tiene en la ejecución de obras, se hace muy común el uso de los
aditivos.
En el mercado nacional existe una multitud de aditivos, con el nombre de acelerantes,
retardantes, plastificantes, superplastificantes, aireantes, impermeabilizantes, etc.
_________________________________
8ftp://ftp.unicauca.edu.co/cuentas/geanrilo/docs/FIC%20y%20GEOTEC%20S
12
2.2.4.1 ADITIVOS MINERALES
Los aditivos minerales, más comúnmente conocidos como materiales cementosos, o
materiales cementantes suplementarios, son de origen natural o artificial, generados de
subproductos de procesos industriales, finamente pulverizados con características
cementantes, una de las características de estos aditivos es que son más finos que el
cemento Portland, por lo cual permite un mayor encaje entre los espacios
vacío generados entre las partículas de cemento, a esto se debe la principal función que
cumple dentro de los Hormigones de Alta Resistencia, como es generar o alcanzar
resistencias mayores a los 50 MPa.
Entre los principales tipos de aditivos minerales tenemos: 9
Materiales cementantes
Entre los materiales cementantes se incluyen los cementos naturales, las cales
hidráulicas, los cementos de escoria (mezclas de escoria de alto horno y cal) y escoria
granulada de alto horno.
Puzolanas
En la ASTM C 1 25, la puzolana se define “como un material silíceo o silicoaluminoso
que en sí posee poco o ningún valor cementante, pero que, en forma finamente dividida
y en presencia de humedad reacciona químicamente con hidróxido de calcio a
temperaturas ordinarias, para formar compuestos con propiedades cementantes”. Ciertas
cenizas volantes, vidrios volcánicos, tierras diatomáceas y algunos esquistos o arcillas,
ya sea que estén tratados con calor, o crudos, son ejemplos de materiales puzolánicos.
Materiales puzolánicos y cementantes
Ciertas cenizas volantes (normalmente producidas por la combustión de carbón sub-
bituminoso o lignita) tienen características cementantes limitadas, pero también se
combinan con la cal al igual que las puzolanas.
Otros aditivos minerales finamente divididos
13
Los aditivos minerales que no son ni cementantes ni puzolánicos, se han considerado
hace poco como relativamente inertes cuando se les agrega a mezclas de agua/cemento.
Entre estos aditivos se incluyen las arenas de cuarzo y las silíceas finamente divididas,
piedras de cal y calizas calcíticas y dolomíticas, granito y otros polvos de roca,
desperdicios de crisotilo (asbesto), cal dolomítica hidratada o con elevado contenido de
calcio, así como otros materiales.
Algunos materiales que se presentan de manera natural requieren calcinación para
desarrollar actividad puzolánica útil. Estos materiales frecuentemente se utilizan como
aditivos en estado crudo, en aplicaciones en las que no se logra o no se espera actividad
puzolánica.10
2.2.4.1.1 ADITIVO MINERAL USADO EN LA MEZCLA11
El aditivo mineral usado para la mezcla, es una microsílice o humo de sílice de la línea
distribuidora de BASF, un material de micro-llenado que físicamente llena los espacios
de cemento, todos por él.
Características:
Se encuentra dentro del grupo de aditivos minerales puzolanicos.
Disminuye la permeabilidad.
Reduce el tamaño y numero de capilaridad, evitando la entrada de contaminantes a la
pasta.
Maximiza la vida de uso del concreto, proporcionando una resistencia superior a
agentes patógenos ambientales destructivos.
Genera mayor resistencia y módulo de elasticidad.
_________________________________ 9 http://www.avingenieria.com/fp/microsilica.htm 10
http://www.avingenieria.com/fp/microsilica.htm 11
http://boletin-iccyc.com/files/files/Aditivos%20Minerales%20finamente%20divididos Ficha técnica de Basf “RHEOMAC SF100” microsílice
14
2.2.4.2 ADITIVOS QUÍMICOS
Para el caso de Hormigones de Alta Resistencia este tipo de aditivos se los puede
considerar especiales, ya que su función principal a realizar es permitir la trabajabilidad
de un hormigón con una relación a/c muy baja, mencionado de acuerdo al ACI 211.4R
w/(c+p), siendo algo característico de estos hormigones en mención, por tal razón
denominados aditivos superplastificantes o superfluidificantes, en este tipo aumenta el
material cementante y en muchos casos también hay la presencia de un aditivo mineral
careciendo la cantidad de agua a un más.
Los aditivos químicos especiales para Hormigones de Alta Resistencia, a más de cumplir
la función indicada anteriormente, algunos tienen otras propiedades que dan al
hormigón, como por ejemplo son auto-compactantes, retardantes, ayudan a alcanzar
resistencias en la etapa inicial o final del hormigón, etc.
Se debe indicar que no todo aditivo químico tiene una compatibilidad directa con los
demás materiales que forman parte del concreto, esto está condicionado a las
características de los materiales, como es agregados, cemento y aditivo químico si el
caso lo presenta.
2.2.4.2.1 ADITIVO QUÍMICO USADO EN LA MEZCLA.
Después de haber realizado diversas mezclas con varios tipos de aditivos
superplastificantes como fueron de las casas comerciales Aditec, Basf y Sika de acuerdo
a los datos obtenidos, el más idóneo para nuestros materiales se consideró al aditivo de
la marca sika “SIKAMENT N-100”.
Son reductores de agua-plastificantes especiales en que el efecto aniónico se ha
multiplicado notablemente. A nivel mundial han significado un avance notable en la
Tecnología del Concreto, pues han permitido sobre todo el desarrollo de concretos de
muy alta resistencia.
15
En la actualidad existen los llamados de tercera generación, que cada vez introducen
mejoras adicionales en la modificación de las mezclas de concreto con reducciones de
agua que no se pensaba fueran posible de lograrse unos años atrás. Se aplican diluidos
en el agua de mezcla dentro del proceso de dosificación y producción del concreto, pero
también se pueden añadir a una mezcla normal en el sitio de obra un momento antes del
vaciado, produciendo resultados impresionantes en cuanto a la modificación de la
trabajabilidad.
Por ejemplo, para una mezcla convencional con un asentamiento del oren de 2” a 3”, el
añadirle superplastificante puede producir asentamientos del orden de 6” a 8” sin alterar
la relación Agua/Cemento.12
2.3. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL HORMIGÓN FRESCO
El hormigón fresco se le debe considerar, desde el momento que se ha finalizado la
mezcla de todos sus elementos a base de una fuerza mecánica hasta la colocación en un
molde u obra.
PROPIEDADES FÍSICAS DEL HORMIGÓN FRESCO
Propiedades físicas se refiere a una cualidad, una característica que logran cambiar la
materia sin alterar su composición. Las propiedades físicas más importantes del
hormigón fresco se citan a continuación:
Uniformidad
Cohesión
Trabajabilidad
Consistencia
Segregación
Densidad
______________________ 12
Notas de tipos de aditivos
16
HOMOGENEIDAD Y UNIFORMIDAD13
Homogeneidad: es la propiedad que tiene un hormigón para que sus componentes se
distribuyan regularmente en la masa (En una sola amasada).
Uniformidad: se le llama cuando la homogeneidad verificada se presenta en varias
amasadas.
Depende:
Buen amasado. (Uniforme)
Buen transporte. (En el tiempo previsto)
Buena puesta en obra. (Condiciones adecuadas para colocar el hormigón en sitio)
Se pierde la homogeneidad por tres causas:
Irregularidad en el amasado.
Exceso de agua.
Cantidad y tamaño máximo de los áridos gruesos.
Esto provoca:
Segregación: separación de los áridos gruesos y finos del mortero.
Decantación: los áridos gruesos van al fondo y los finos se quedan en la superficie.
COHESIÓN14
La cohesión es la acción y efecto de reunirse o adherirse, los agregados, pasta de
cemento y agua en la mezcla de hormigón, una masa plástica presenta una buena
cohesión, pero masas con segregación presentan mala cohesión; por consiguiente, la
cohesión depende también del grado de consistencia del hormigón fresco.
______________________________
13 Jiménez Montoya Pedro, García, Morán, Hormigón Armado, 14aedición, editorial Gustavo Gili, Pág.77
14 Seminario de graduación, Ing. Marco Garzón, pág. 23
17
TRABAJABILIDAD
Es la propiedad del hormigón a la manejabilidad. Es la capacidad de ser puesto en su
lugar de destino con los medios de compactación de que se dispone.
Principalmente se mide mediante el descenso en centímetros en el ensayo del cono de
Abrams, es decir este depende de la consistencia del hormigón.
Para conocer la trabajabilidad del hormigón, al momento de la mezcla, de forma
cuantitativamente se lo hace a través del cono de Abrams como indica la tabla 1.
Se debe indicar que la trabajabilidad en los Hormigones de Alta Resistencia, de acuerdo
a las mezclas realizadas en esta investigación, es igual que en un hormigón
convencional, esto se alcanza gracias al uso de los aditivos químicos como son los
superfluidificantes o superplastificantes.
TRABAJABILIDAD EN FUNCION DEL
ASENTAMIENTOS
ASENTAMIENTO OBSERVACION
pulg. cm
2 5 POCO TRABAJABLE
3 - 5 7,5 - 12,5 TRABAJABLE
> 6 15 MUY TRABAJABLE
TABLA 2.1: Fuentes Jiménez Montoya Pedro, García, Morán, Hormigón Armado, pág.75
CONSISTENCIA
Es la capacidad del hormigón fresco de deformarse en estado plastico, es decir en
función de su fluidez se tendrá mayor o menor facilidad a deformarse. La cohesión está
de acuerdo con el tipo de obra, en el que va hacer empleado el hormigón. Principalmente
se mide mediante el descenso en centímetros en el ensayo del cono de Abrams. En
nuestra localidad para la realización de este ensayo se debe seguir las especificaciones
de la NTE INEN 1578.
18
Consistencias
Asiento en
cono de
Abrams (cm)
Forma de compactacion
Seca 0 a 2 Vibrado energético en taller
Plástica 3 a 5 Vibrado energético en obra
Blanda 6 a 9 Vibrado o apisonado
Fluida 10 a 15 Picado con barra
Liquida ≥ 16 No apta para elementos resistentes
(HORMIGÓN SIN ADITIVO)
CONSISTENCIA Y FORMA DE COMPACTAR
TABLA 2.2: Fuentes Jiménez Montoya Pedro, García, Morán, Hormigón Armado, pág. 54
FIGURA 2.1: Molde para ensayo de asentamiento, Fuente NTE INEN 1578
SEGREGACIÓN15
Esta propiedad se define como la separación de los constituyentes de una mezcla
heterogénea de hormigón, de modo que su masa deja de ser uniforme.
Las causas de la segregación son básicas entre otras, la exageración de agua, una
incorrecta dosificación, la diferente densidad de los componentes y la diferencia de
tamaño de la partículas de los agregados, pudiendo controlarse con agregados bien
graduados y un cuidadoso manipuleo.
19
DENSIDAD16
Es la relación entre la masa del hormigón fresco y el volumen ocupado. Nos permite
conocer las cargas que ejercería el hormigón al momento de su colocación y
compactación sobre los encofrados, también se determina el porcentaje de pérdida de
masa una vez que haya endurecido. Se mide en kg/m3.
PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HORMIGÓN FRESCO
Las propiedades mecánicas pueden definirse como aquellas que tienen que ver con el
comportamiento de un material bajo fuerzas aplicadas. Las propiedades mecánicas se
expresan en términos de cantidades que son funciones del esfuerzo o de la deformación
o ambas simultáneamente.17
Como lo descrito anteriormente, en el estado fresco que el hormigón se encuentra, este
no puede soportar ningún tipo de carga, por lo que no es posible tener alguna propiedad
mecánica en estado fresco o antes de su etapa de fraguado.
2.4 PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL HORMIGÓN
ENDURECIDO
Las características físicas de un hormigón endurecido dependen no solo de la propia
naturaleza de este sino, también, de su edad y de las condiciones de humedad y
temperatura a las que haya estado sometido.
PROPIEDADES FÍSICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO
Entre las propiedades físicas más sobresalientes de un hormigón endurecido se tiene los
siguientes:
_______________________________ 15
Seminario de graduación, Ing. Marco Garzón, pág. 24 16
Seminario de graduación, Ing. Marco Garzón, pág. 24
20
Densidad
Permeabilidad
Durabilidad
Variación de volumen
DENSIDAD18
Es la cantidad de peso por unidad de volumen (densidad = peso/volumen). Variará con
la clase de áridos y con la forma de colocación en obra.
Debido a que el hormigón es un material heterogéneo, compuesto por otros materiales, y
la existencia en el interior de poros, huecos, cavidades; nos referimos siempre al Peso
Específico Aparente (relación entre el peso y el volumen del material tal como se nos
presenta).
Teniendo una clasificación de hormigones por su peso específico:
Ligero 1200 – 2000 Kg/mᶾ
Pesado 2000 – 2800 Kg/mᶾ
Normal > 2800 Kg/mᶾ
PERMEABILIDAD18
La permeabilidad de un hormigón es la mayor o menor facilidad que presenta este a ser
atravesado por un fluido, y es consecuencia de la porosidad que posee la pasta hidratada
y los áridos, de la falta de compacidad adecuada.
Una forma de ocurrir el ingreso de agua en los hormigones son por capilaridad o por
presión que estos son sometidos.
Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con frecuencia,
reduciendo la cantidad de agua en la mezcla.
Se debe citar que por tal razón, los hormigones de alta resistencia mejora esta propiedad
física, porque sus diseños están basados en relaciones a/c muy bajas.
__________________________________
17 http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000155/lecciones/lec2/2_4.htm
18 Página web: Hormigones, Ingeniería de Edificaciones
21
DURABILIDAD
Expresa el comportamiento del hormigón para oponerse a la acción agresiva del medio
ambiente u otros factores como el desgaste, asegurando la vida útil durante y después del
periodo de construcción. La acción de la intemperie en el deterioro de las estructuras de
hormigón se debe en parte a la expansión y contracción constante en condiciones de
humedad y temperatura cambiantes.
Un hormigón durable conservará su forma, calidad y funcionalidad originales al estar
expuesto a su ambiente, pudiendo calificar a este como un hormigón de buena
durabilidad.
VARIACIÓN DE VOLUMEN19
La variación de volumen comprende las modificaciones que sufre el hormigón en su
volumen como su nombre lo indica, por dos causas muy importantes:
1. Retracción.
La retracción (disminución de volumen) se produce como consecuencia de la
evaporación del agua incorporada en la masa del hormigón.
Para elementos de hormigón en masa: 0.35 mm/m
Para elementos de hormigón armado: 0.25 mm/m
Si el hormigón ha sido amasado con gran exceso de agua, o con un cemento rápido de
gran finura, la retracción puede alcanzar valores mayores de los indicados anteriormente,
en un 25% de 0.35 mm/m y 0.25 mm/m, especialmente en las primeras edades.
Por el contrario, en hormigones muy secos la retracción calculada debe ser menor en un
25% de 0.35 mm/m y 0.25 mm/m, para tener una retracción dentro de los limites se debe
tomar precauciones a adoptar durante la puesta en obra del hormigón, rociado abundante
22
de los encofrados porosos a fin de evitar la desecación de la superficie y conservar las
obras el mayor tiempo posible bajo ambiente húmedo.
2. Entumecimiento
Se conoce como entumecimiento al aumento del volumen del hormigón que puede
deberse a materiales expansivos incluidos en la masa.
Las más conocidas son las expansiones producidas por la reacción álcaliagregado
(Alcali-sílice) que destruyen velozmente la estructura; y otras más lentas como el ataque
por sulfatos, la oxidación de los hierros de refuerzo o elementos férricos empotrados en
la masa del hormigón, y el efecto de congelación y deshielo.
PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO20
Al hablar de las propiedades mecánicas del hormigón, son las reacciones, que tiene el
hormigón al ser sometido a fuerzas de diferente origen.
Entre las propiedades mecánicas fundamentales del hormigón endurecido son las
siguientes:
Resistencia a la Compresión
Resistencia a la Tracción
Módulo de Elasticidad
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
Es una de las propiedades mecánicas más importantes del hormigón y a la cual se utiliza
como base fundamental al momento de su diseño; y estructuralmente esta constituye la
parte aportante con la fuerzas de compresión a la cual están sometidos las diversas
estructuras, convirtiendo en una de las más importantes funciones dentro de estas.
23
Esta resistencia es hallada mediante una aplicación de cargas a probetas cilíndricas
estandarizadas, aplicados en cada uno de sus extremos, estas fuerzas aplicadas
comprimen a la probeta hasta alcanzar su máxima capacidad de compresión, hasta llegar
a la falla. De esta forma hallando la resistencia a la compresión del hormigón. Se mide
en MPa (Megapascales).
Para tener una buena resistencia esta depende de varios factores como:
La resistencia de los agregados
La resistencia de la pasta de cemento endurecido
La adherencia que se produce entre los agregados y la pasta de cemento endurecido
RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
La resistencia a la tracción es mucho más pequeña en relación a la de compresión, pero
tiene gran importancia en determinadas aplicaciones, también esta resistencia no están
necesaria dentro de los diseños estructurales un gran porcentaje es asumido por el acero,
este por sí solo no tiene la capacidad de soportar solicitaciones en forma de tracción, por
tal razón este siempre está acompañado del acero de refuerzo.
Pero esta resistencia es importante en el caso de fisuras, para conocer cuantitativamente,
se realiza mediante tres tipos de ensayos como son: por flexotraccion, hundimiento y por
ensayo directo de tracción axial.
a) FLEXOTRACCIÓN b) HUNDIMIENTO
_______________________________________ 19
TEMAS DE HORMIGÓN ARMADO, Marcelo Romo Proaño, M.Sc., ESPE 20
HORMIGÓN ARMADO, 14 edición, Pedro Montoya, Álvaro García, Francisco M.
Página web: Hormigones, Ingeniería de Edificaciones
24
b) ENSAYO DIRECTO DE TRACCIÓN AXIAL
MÓDULO DE ELASTICIDAD21
El módulo de elasticidad es una medida de rigidez, o de la resistencia del material, a
sufrir deformaciones. El hormigón es un material elasto-plástico y las tensiones no son
proporcionales a las deformaciones.
El módulo de elasticidad depende de la resistencia del hormigón, de su edad, de las
propiedades de los agregados y de las del cemento, de la velocidad de carga y de la
forma y tamaño de las probetas.
De acuerdo a lo dicho anteriormente para hormigones de alta resistencia esta propiedad
mecánica mejora, teniendo un mayor valor que los hormigones convencionales por tal
razón este tipo de hormigón se vuelve más frágil es decir no tiene facilidad para
deformase.
Para poder hallar su valor cuantitativo se realiza de dos formas en laboratorio y de
acuerdo a relaciones empíricas establecidas por varios autores.
En laboratorio mediante los ensayos realizados a una muestra cilíndrica, donde se aplica
las cargas, y en el mismo instante tomando sus deformaciones para cada aplicación de
carga. De esta forma consiguiendo una función lineal, entonces el módulo de elasticidad
vendrá a hacer la pendiente de esta función de la gráfica (Esfuerzo-deformaciones),
mediante la fórmula:
Recomendado por el ACI, adoptar como módulo de elasticidad la expresión
Ec =1000*f’c (Kg/cm²) pero debido al desarrollo de nuevas tecnologías, fue necesario
25
revaluar esta expresión para incluir su densidad (Wc) como una nueva variable. El ACI-
318 sec. 8.5.1 recomienda:
√
Donde:
Wc en Kg/cmᶾ y f’c y Ec en MPa
2.5 COMPORTAMIENTO ELÁSTICO E INELÁSTICO22
Para hablar del comportamiento elástico e inelástico de los hormigones de alta
resistencia, se debe basar de los hormigones comunes, pero como en todos los casos, se
gana en algo y de la misma manera se pierde, que se podría decir, de algunas
propiedades de este, como es, su módulo de elasticidad y capacidad a la deformación,
como los más relevantes.
COMPORTAMIENTO ELÁSTICO E INELÁSTICO
Para hablar del comportamiento elástico de este tipo de hormigón, lo más indicado es
hablar de su módulo de elasticidad, debido que esta propiedad mecánica está dentro de
los límites de elasticidad o también llamado límite de proporcionalidad (Lp). Para poder
entender su comportamiento elástico e inelástico nos basaremos en la figura 3.
Debemos entender que un hormigón con una resistencia mayor a 50 MPa, es
considerado un hormigón de alta resistencia, como se puede observar en la figura. Estos
hormigones tienen el mismo comportamiento lineal, que un hormigón común, pero para
poder deformarse este requiere de mayor esfuerzo para alcanzar una determinada
_______________________________
21 Hormigón Roberto Rochel (Tomo I).SI, paginas 15, 16.
22 Hormigón Roberto Rochel (Tomo I), SI, paginas 17, 18.
26
deformación, es decir que su módulo de elasticidad es proporcional a la resistencia que
posee el concreto, a mayor resistencia mayor será su módulo, mientras que su
deformación es inversamente proporcional a su módulo de elasticidad, luego de esta
etapa en el proceso número dos, su comportamiento inelástico es deficiente por el hecho
que a mayor oposición a su deformación, el material se vuelve más frágil que un
hormigón convencional, por tal razón si al realizar un nuevo ensayo al mismo espécimen
luego de su primera descarga, no tendrá la misma capacidad de recuperarse
parcialmente una parte de su deformación.
FIGURA 2.2: Curvas de esfuerzo vs. Deformación de compresión,
FUENTE: TEMAS DE HORMIGÓN ARMADO, Marcelo Romo Proaño, M.Sc., ESPE
Mediante un ejemplo realizado, donde se toma como base una misma deformación para
todas las tres resistencias se puede ver, tabla 3, que su comportamiento elástico mejora
notablemente, pero mientras que su capacidad a deformarse es menor.
27
TIPO DE
HORMIGÓN
RESISTENCIA
HORMIGÓN
(Kg/m²) PUNTO
ESFUERZO
(Kg/m²) PUNTO
DEFORMACIÓN
ESPECIFICA
(mm/mm)
MODULO
ELÁSTICO
(Kg/m²)x10^5
CONVENCIONAL 210 B 145 A 0,00085 1,71
420 C 203 A 0,00085 2,39
ALTA RESISTENCIA 630 D 268 A 0,00085 3,15
TABLA 2.3: Calculo del Módulo Elástico, en función figura 2.2
FIGURA 2.3: Curva esfuerzo-deformación a la compresión en hormigones alta
resistencia,
FUENTE: Diseño de Estructuras de Concreto, Nilson 12 ed, ESP.SI
“Las curvas de resistencia a la compresión que se muestra en las figura 2.3 ilustra
diferencias importantes en comparación con el concreto normal, incluyendo un mayor
módulo de elasticidad y un rango más extenso de respuesta lineal elástica; las
desventajas incluyen comportamiento frágil y una capacidad de deformación unitaria
ultima algo reducida. La resistencia bajo cargas sostenidas es una fracción mayor de la
resistencia estándar”.23
28
2.6 DEFORMACIÓN24
Las deformaciones en los hormigones de alta resistencia requieren de mayor esfuerzo,
que en un hormigón común, como se mencionó en el capítulo anterior para tener una
misma deformación en diferentes resistencia se ve, que la de 210, 420 y 630 Kg/cm²,
tienen su propio esfuerzo aplicado para alcanzar una misma deformación, que va de
forma ascendente respectivamente en aumento.
Entonces un hormigón de alta resistencia es menos deformable, de esta forma
cumpliendo con la condición (
)que la deformación es inversamente proporcional a
su módulo de elasticidad.
Mediante un ejemplo gráfico, como indica la figura 4, se puede constatar que un
hormigón de alta resistencia se opone más a hacer deformado.
FIGURA 2.4: Curvas esfuerzo – deformación, concretos con diferente resistencia a
compresión
FUENTE: Pagina web, Determinación propiedades mecánicas del concreto endurecido
_________________________
23 Diseño de Estructuras de Concreto, Nilson 12 ed, ESP.SI
TEMAS DE HORMIGÓN ARMADO, Marcelo Romo Proaño, M.Sc., ESPE
24Diseño de Estructuras de Concreto, Nilson 12 ed, ESP.SI
Página web: Determinación propiedades mecánicas del concreto endurecido
29
“De la figura 4, se deduce que para concretos con diferentes grados de resistencia; en
donde se aprecia también que al aumentar su resistencia a compresión el concreto tiende
a perder “ductilidad”, esto es, su forma de falla le vuelve más frágil, dado el aumento de
pendiente que exhiben consecutivamente las ramas descendente de dichas gráficas.”
CAPITULO III
3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES PÉTREOS PARA
HORMIGONES DE ALTA RESISTENCIA
En este capítulo se hablará de los ensayos realizados en laboratorio, con cada uno de los
agregados de la mina de Guayllabamba, aplicando las normas técnicas ecuatorianas
INEN y ASTM para cada uno respectivamente.
3.1 SELECCIÓN DE MATERIALES
Para la selección de la mina que aporto con los materiales pétreos, se realizó en función
de la demanda comercial que tiene a los alrededores de la Provincia de Pichincha y
además con el interés de conocer la capacidad que este tiene para la fabricación de
Hormigones de Alta Resistencia como es, la mina de Guayllabamba,” Mezcla Lista” del
cantón Quito, Provincia de Pichincha, mediante sus propias características físicas y
mecánicas de los agregados.
3.1.1 UBICACIÓN, CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA Y EXPLOTACIÓN DE
LOS AGREGADOS DEL SECTOR DE GUAYLLABAMBA22
La mina que nos proveerá del material pétreo de “Mezcla Lista” se encuentra ubicado en
la provincia de Pichincha, cantón Quito, parroquia Guayllabamba, al noroeste de la
ciudad de Quito, teniendo como nudos principales para su ubicación, el puente de
Guayllabamba y la Hidroeléctrica privada de la compañía Hidalgo & Hidalgo .
30
UBICACIÓN:
Provincia: Pichincha
Cantón: Quito
Parroquia: Guayllabamba
Sector: Rio Guayllabamba, Panamericana Norte
Propiedad: Hormigonera “Mezcla Lista”
FIGURA 3.1: Vista de la superficie de la cantera “Mezcla Lista”
FUENTE: Google Earth Plus
CARACTERÍSTICAS DE LA MINA
Propietario Hormigonera Mezcla Lista, con un área de explotación igual a 46.500,00 m²,
con las siguientes coordenadas:
31
TABLA 3.1: Coordenadas de la Superficie de explotación “Mezcla Lista”
La producción de material pétreo se realiza de la siguiente manera, agregado grueso un
volumen de 4800 mᶾ y agregado fino con un volumen de 2700 mᶾ, cada mes, teniendo un
total en producción de 7500 mᶾ por mes.
EXPLOTACIÓN DE LA MINA
Para la obtención del material grueso (canto rodado), la forma de su extracción de este
material es mediante la excavación a cielo abierto, el cual es pasado por la triturado de
rocas, para posteriormente ser zarandado y sinfines todo el material menor de 2
pulgadas. El material fino (arena) es sustraído de las riveras del Rio Guayllabamba,
luego es lavado y depositado en montículos, antes de ser transportado, a la planta de
hormigón “Mezcla Lista” en Quito.
Características del frente de explotación y operación minera.- La mina tiene un solo
frente de explotación en el sector norte del área minera de donde el material es
trasladado con volquetes, aproximadamente un kilómetro hasta la trituradora. Por medio
de un sistema de cintas transportadoras es clasificado el material fino y el grueso; dicho
material grueso es triturado en tamaños de ¾”; 1”; 1¾”, dependiendo a los
requerimientos en obra.
__________________________
25 MÓDULO ESTÁTICO DE ELASTICIDAD DEL HORMIGÓN, EN BASE A SU RESISTENCIA A
LA COMPRESIÓN: f’c = 21 y 28 MPa, FABRICADO CON MATERIALES DE LA MINA DE
GUAYLLABAMBA-PICHINCHA Y CEMENTO SELVALEGRE
32
CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS
Geología Regional.- La zona de Guayllabamba atraviesa la depresión tectónica del
Valle de Guayllabamba y está limitada por fallas longitudinales de dirección principal, y
puede observarse en el Mapa Geológico Regional.
Las fallas marginales que limitan a la depresión tectónica del Valle de Guayllabamba, se
evidencian por el alineamiento de cambios en la topografía, en la formación de depósitos
de pie de monte, a más de afloramientos (vertientes) de agua. Además, como parte de los
fenómenos de acumulación en la zona deprimida merece una mención especial los
aportes efectuados por el volcán Cotopaxi con grandes flujos de lahar (flujos de lodo).
En la zona objeto del estudio, se encuentran materiales de origen volcánico
representados por lavas andesíticas, depósitos vulcano-sedimentarios (conocidos como
Cangahua); así como también, materiales producto de la erosión especialmente fluvial y
depósitos en lagunas.
Geomorfología
Esta zona consiste en su mayor parte de aglomerados y tobas aglomeraticás,
localizándose principalmente en el costado oriental. La base de los volcánicos
Guayllabamba está representada por aglomerados sueltos. Suprayaciendo al aglomerado,
se encuentra la ceniza aglomeraticás de color café amarillento, conteniendo bolsones y
lentes de aglomerados. Los volcánicos de Guayllabamba afloran en el margen derecho
del rio Guayllabamba; probablemente, éstos desaparecen debido a la erosión durante la
sedimentación de la Formación Chiche.
En las zonas de ladera y especialmente las zonas de planicie, han sido disecadas por
procesos fluviales, a más de cambios de nivel de base de los ríos relacionados a
fenómenos tectónicos, los cuales han acelerado el proceso, dando lugar a que las
vertientes tengan valles encañonados en forma de “V” con pendientes naturales
longitudinales fuertes, mayores al 10%.
En los sectores más elevados de esta unidad geomorfológica se presentan tobas, lapilli,
arenas finas y piroclastos en general pertenecientes a la formación Cangahua.
33
3.2 ESTUDIO DE LA PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LOS
AGREGADOS DEL SECTOR DE GUAYLLABAMBA
Es muy necesario y básico conocer las características de los agregados, antes de iniciar
con el diseño de un determinado tipo de hormigón, ya que en función de este se puede
garantizar si es o no es factible para el fin necesario, como es el uso del material pétreo
seleccionado para una respectiva mezcla de hormigón y con mayor razón se lo debe
tomar de forma seria para los hormigones de alta resistencia, ya requiere de una mejor
calidad de sus materiales.
A partir de los datos arrogados por los estudios de las propiedades físicas y mecánica de
los agregados, correspondiente a la mina de Guayllabamba, se realizaron los cálculos
pertinentes para el diseño de los hormigones de alta resistencia, haciendo la aplicación
de las respectivas normas para cada tipo de ensayo.
3.2.1 ENSAYOS DE ABRASIÓN23
El ensayo de abrasión se realiza exclusivamente al agregado grueso, esta es la prueba
que más se aplica para averiguar la calidad global estructural del agregado. Este nos
ayuda a determinar el desgaste, por abrasión, de las partículas gruesas, menores a 11/2”
(38 mm), utilizando la máquina de Los Ángeles.
Es un factor muy importante para el diseño de los hormigones de alta resistencia, si el
agregado presenta desgastes mínimos es una buena señal, para ser usado en la
elaboración de este tipo de hormigones.
Para saber la forma, a realizar el ensayo, se seguirá las indicaciones de NTE INEN 860 y
ASTM C 131, el agregado será sometido a 500 revoluciones con una velocidad
constante en la máquina de Los Ángeles, en su interior con un numero de esferas, que
dependerá del tamaño de las partículas del agregado y se tamizara el desgaste producido
34
en el tamiz Nro 12 cada 100 revoluciones hasta completar las 500 revoluciones. Con
más detalles se puede ver en las normas indicadas anteriormente.
NOTA: Se debe señalar que este ensayo lo realizamos, con el material previamente
lavado, porque de esta forma se usó en el diseño del hormigón.
___________________________
25 Tesis “Modulo Estático de Elasticidad del Hormigón, en base material de Guayllabamba” UCE,
capítulo 3. Y http://www.transelectric.com.ec/transelectric_portal/files/1.%20ge_lt_qui-pa.pdf
26http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/01/31-prueba-de-abrasion-los-angelesnb.html
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE ABRASIÓN DEL ÁRIDO GRUESO
NORMA: NTE INEN 860, ASTM C 131
ORIGEN MUESTRA: GUAYLLABAMBA FECHA: 25/04/2013
TAMAÑO NOMINAL: ½” TIPO GRADACION: B
TIPO DE GRADACIÓN: B
RETENIDO TAMIZ
(pulgadas)
MASA
(g) # DE
ESFERAS
½” 2500 ±10
11 3/8” 2500 ±10
TOTAL 5000 ±10
MUESTRA: 1
Observación:
No. 1
2.- Retenido en el tamiz No. 12 después de las 100 REVOLUCIONES (g) 4723,6
MUESTRA
1.- Masa inicial (g) 5000,0
3.- Pérdida después de 100 REVOLUCIONES (g) 276,4
4.- Pérdida después de 100 REVOLUCIONES (%) 5,53
5.- Retenido en el tamiz No. 12 después de las 500 REVOLUCIONES (g) 3880,3
6.- Pérdida después de 500 REVOLUCIONES (g) 1119,7
7.- Pérdida después de 500 REVOLUCIONES (%) 22,39
8.- Coeficiente de uniformidad (4/7) 0,25
36
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE ABRASIÓN DEL ÁRIDO GRUESO
NORMA: NTE INEN 860, ASTM C 131
ORIGEN MUESTRA: GUAYLLABAMBA FECHA: 25/04/2013
TAMAÑO NOMINAL: ½” TIPO GRADACION: B
TIPO DE GRADACIÓN: B
RETENIDO TAMIZ
(pulgadas)
MASA
(g) # DE
ESFERAS
½” 2500 ±10
11 3/8” 2500 ±10
TOTAL 5000 ±10
MUESTRA: 2 FECHA: 16/04/2013
Observación:
No. 2
Coeficiente de uniformidad (4/7)
MUESTRA
5000,0
4660,0
340,0
6,8
3717,0
1283,0
25,66
0,27
Pérdida después de 100 REVOLUCIONES (g)
Pérdida después de 100 REVOLUCIONES (%)
Retenido en el tamiz No. 12 después de las 500 REVOLUCIONES (g)
Pérdida después de 500 REVOLUCIONES (g)
Pérdida después de 500 REVOLUCIONES (%)
3.-
4.-
5.-
6.-
7.-
8.-
1.- Masa inicial (g)
Retenido en el tamiz No. 12 después de las 100 REVOLUCIONES (g)2.-
37
3.2.2 ENSAYOS DE COLORIMETRÍA26
Se trata de un ensayo sencillo de realizar, pero al mismo tiempo muy importante para el
agregado fino, nos permite conocer el grado de contenido orgánico que posee, que en
función de una escala de colores se analizará, si la arena en estudio es o no apto para la
finalidad que se requiere.
En resumen la prueba consiste en colocar al interior de un recipiente de vidrio
transparente un determinado volumen de arena, añadiendo a continuación una solución
de hidróxido de sodio al 3% en volumen ligeramente mayor que el de la arena. Se tapa el
recipiente, se lo agita vigorosamente de forma tal que la solución se mezcle
completamente y se deja reposar. Al cabo de 24 horas se observa la intensidad de
coloración de la solución que está por encima de la arena.
______________________
26http://www.uca.edu.sv/mecanicaestructural/materias/materialesCostruccion/guiasLab/ensayoAgregados/
IMPUREZAS.pf
38
La escala de colores se divide en 5 figura, como se indica a continuación:
TABLA 3.2: Escala de colores para determinar el grado de contenido orgánico.
Para la realización del ensayo nos guiamos en la NTE INEN 855 y ASTM C 40,
arrogando un resultado visual Figura 1, pero para el tipo de hormigón que se diseñó, es
necesario como un factor de seguridad, que el agregado fino pase por un proceso de
limpieza (lavado), de esta forma evitamos afectar algunas propiedades del hormigón
como la resistencia, durabilidad y tiempo de fraguado.
FIGURA
1
2
3
4
5
Amarillo encendido
Café
Café chocolate
COLOR CARACTERÍSTICAS
Blanco claro a transparente
Amarillo pálido
Arena de muy buena calidad por no
contener materia orgánica, limo o arcilla
Arena de poca presencia de materia
orgánica, limos o arcilla. Se considera de
buena calidad.
Contiene materia orgánica en altas
cantidades. Puede usarse en hormigones
de baja resistencia.
Contiene materia orgánica en
concentraciones muy elevadas cantidades.
Se considera de mala calidad.
Arena de muy mala calidad. Existe
demasiada materia orgánica, limos o
arcilla. No se usa.
39
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ENSAYO DE COLORIMETRÍA DEL ÁRIDO FINO
NORMA: NTE INEN 855, ASTM C 40
ORIGEN MUESTRA: GUAYLLABAMBA FECHA: 15/04/2013
Observación:
FIGURA
1
CARACTERÍSTICAS
Blanco claro a transparente
Arena de muy buena calidad por no
contener materia orgánica, limo o arcilla
COLOR
40
3.2.3 DENSIDAD REAL (PESO ESPECÍFICO)
La densidad real se define como la relación que existe entre el peso de la masa del
material y el volumen que ocupa única y exclusivamente la masa sólida, excluyendo
todos los poros, saturables y no saturables.27
Se trata de una de las propiedades físicas del agregado grueso y fino, que interviene
directamente en el cálculo del diseño del hormigón de alta resistencia, pero en el campo
del hormigón y específicamente en el diseño de mezclas, el estado que nos interesa es la
densidad aparente, que se define como la relación que existe entre el peso del material y
el volumen que ocupan las partículas de ese material incluido todos los poros. Este
factor es importante para el diseño de mezclas porque con él se determina la cantidad de
agregado requerido para un volumen de hormigón.28
El cálculo de esta propiedad se realiza de acuerdo a las siguientes normas:
Para agregados grueso se utiliza la norma: NTE INEN 857 y ASTM C 127
Para agregado fino se utiliza la norma: NTE INEN 856 y ASTM C 128
A continuación se mostrarán los resultados obtenidos, en los ensayos del agregado fino y
agregado grueso con la aplicación, de las respectivas normas:
NOTA: Se debe señalar que este ensayo lo realizamos, con el material previamente
lavado, porque de esta forma se usó, para el diseño del hormigón.
__________________________________
27 http://ingevil.blogspot.com/2008/10/determinacin-de-la-densidad-nominal-y.html
28 http://civilgeeks.com/2011/12/08/caracterizas-fisicas-de-los-agregados/
41
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ENSAYO DE DENSIDAD REAL (PESO ESPECÍFICO) AGREGADO GRUESO
NORMA: NTE INEN 857 y ASTM C 127
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 21/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 5 ENSAYO DE: MEZCLAS DE PRUEBA
Observación: La calidad de nuestra agregado grueso no era uniforme en todos los
tamaños, realizamos ensayos con dos tipo de material a nuestro criterio, para realizar un
promedio y con este dato trabajar, de esta forma llegamos a tener un dato más real del
agregado.
No.1 No. 2 No. 3 No. 4 No.5
g 293,0 241,0 227,6 292,4 200,3
g 2530,0 2711,0 3675,0 4110,0 3940,0
g 2237,0 2470,0 3447,4 3817,6 3739,7
g 1661,0 1661,0 1651,0 1651,0 1651,0
g 2905,0 3050,0 3682,0 3909,0 3830,0
g 1244 1389,0 2031 2258,0 2179
cm3
993,0 1081,0 1416,4 1559,6 1560,7
g/cm3
2,25 2,28 2,43 2,45 2,40
7.- Volumen desalojado (3-6)
8.- Densidad Global
DENSIDAD GLOBAL (PROMEDIO) 2,36
MUESTRA
DENSIDAD GLOBAL
2.- Masa del recipiente + ripio en sss
3.- Masa del ripio en sss
4.- Masa de la canastilla sumergida en el agua
5.- Masa de la canastilla + ripio sumerg. en agua
6.- Masa del ripio en el agua
PROCEDIMIENTO UNIDAD
1.- Masa del recipiente
42
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE DENSIDAD REAL (PESO ESPECÍFICO) AGREGADO GRUESO
NORMA: NTE INEN 857 y ASTM C 127
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 30/10/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 6 ENSAYO DE: MEZCLAS DEFINITIVAS
Observación: Se realizaron ensayos a los agregados de tamaño de 3/8” y #4, ya que
adquirido la experiencia en las mezclas de prueba, se determinó que estos dos tamaños
ocupan un mayor volumen en comparación con los demás tamaños, con estos ensayos se
determinó cuál de las dos densidades promedios se usará, y teniendo mejores resultados
con las densidades de los ensayos de las mezclas de pruebas, ya que son datos más reales
del ripio.
No. 1 No. 2 No. 3 No. 4 No. 5 No. 6
g 139,0 134,0 134,0 133,0 129,0 138,0
g 1294,0 959,0 867,0 1185,0 771,0 1140,0
g 1155,0 825,0 733,0 1052,0 642,0 1002,0
g 1653,0 1655,0 1654,0 1655,0 1659,0 1658,0
g 2352,0 2150,0 2099,0 2283,0 2038,0 2257,0
g 699 495,0 445,0 628,0 379,0 599,0
cm3
456,0 330,0 288,0 424,0 263,0 403,0
g/cm3
2,53 2,50 2,55 2,48 2,44 2,49
6.- Masa del ripio en el agua
7.- Volumen desalojado (3-6)
8.- Densidad Global
DENSIDAD GLOBAL (PROMEDIO) 2,50
DENSIDAD GLOBAL
1.- Masa del recipiente
2.- Masa del recipiente + ripio en sss
3.- Masa del ripio en sss
4.- Masa de la canastilla sumergida en el agua
5.- Masa de la canastilla + ripio sumerg. en agua
⅜ #4
PROCEDIMIENTO UNIDADMUESTRA
43
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ENSAYO DE DENSIDAD REAL (PESO ESPECÍFICO) AGREGADO FINO
NORMA: NTE INEN 856 y ASTM C 128
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 21/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 6
Observación: Para el diseño de los hormigones de alta resistencia, se trabajó con los
promedios de todos los ensayos realizados.
No. 1 No. 2 No.3 No. 4 No. 5
g 172,1 172,9 169,1 170,2 171,3
g 670,3 671,1 657,9 651,3 680,4
g 427,7 434,6 489,6 470,8 442,4
g 255,6 261,7 320,5 300,6 271,1
g 826,4 831,1 859,3 833,4 850,4
cm3
99,5 101,7 119,1 118,5 101,1
g/cm3
2,57 2,57 2,69 2,54 2,68
6.- Volumen desalojado (4-(5-2))
7.- Densidad global
DENSIDAD GLOBAL ( PROMEDIO ) 2,61
MUESTRA
DENSIDAD GLOBAL
1.- Masa del Picnómetro
2.- Masa del Picnómetro + 500 cm3 de agua
3.- Masa del Picnómetro + arena sss
4.- Masa de la arena en sss
5.- Masa del Picnómetro + arena + agua
PROCEDIMIENTO UNIDAD
44
3.2.4 CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
La capacidad de absorción es una propiedad física de los agregados, que establece la
cantidad de agua que puede absorber a su interior hasta saturarse totalmente, siendo un
factor muy importante dentro de la mezcla del hormigón, ya que se establece la cantidad
de agua que se requerirá dentro de este.
El ensayo se realizó en función de las normas siguientes para el agregado grueso y fino:
Para agregado grueso se utiliza la norma: NTE INEN 857 y ASTM C-127.
Para el agregado fino se utiliza la norma: NTE INEN 856 y ASTM C-128.
Para este ensayo, se deja el agregado saturándose en reposo en un tiempo de 24 horas,
luego se lo lleva al estado SSS (Saturado pero su Superficie esta Seca), con la ayuda de
una franela seca para el agregado grueso y el secado bajo el sol o al ambiente para el
agregado fino, luego pesamos una cantidad determinada como lo indica en las normas,
en estado SSS el agregado grueso y fino, y por ultimo lo llevamos al horno para su
secado, para luego también ser pesado.
NOTA: Se debe señalar que este ensayo lo realizamos, con el material previamente
lavado, porque de esta forma se usó, para el diseño del hormigón.
45
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ENSAYO DE CAPACIDAD DE ABSORCIÓN AGREGADO GRUESO
NORMA: NTE INEN 857 y ASTM C 127
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 27/05/2013 y 28/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 5 ENSAYO DE: MEZCLAS DE PRUEBA
Observación: Como se puede observar se tiene un promedio de los 5 ensayos que
realizamos, y con el cual se trabajó las mezclas de prueba.
No. 1 No. 2 No.3 No. 4 No. 5
g 293,0 241,0 227,6 292,4 200,3
g 2530,0 2711,0 3675,0 4110,0 3940,0
g 2237,0 2470,0 3447,4 3817,6 3739,7
g 2420 2593 3567 3997 3832
g 2127 2352 3339 3705 3632
g 110 118 108 113 108
% 5,17 5,02 3,23 3,05 2,97
27/05/2013 28/05/2013
PROCEDIMIENTO UNIDADMUESTRA
7.- Capacidad de absorción
CAPACIDAD DE ABSORCION (PROMEDIO) 3,89
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
1.- Masa del Recipiente
2.- Masa del Recipiente + ripio en sss
3.- Masa del ripio en sss
4.- Masa del recipiente + ripio seco
5.- Masa del ripio seco
6.- Masa de agua
46
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE CAPACIDAD DE ABSORCIÓN AGREGADO GRUESO
NORMA: NTE INEN 857 y ASTM C 127
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 30/10/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 6 ENSAYO DE: MEZCLAS DEFINITIVAS
Observación: Para las mezclas definitivas se trabajó con esta capacidad de absorción,
por ser un promedio más favorable de los 6 ensayos realizados.
No. 1 No. 2 No.3 No. 4 No. 5 No. 6
g 139,0 134,0 134,0 133,0 129,0 138,0
g 1294,0 959,0 867,0 1185,0 771,0 1140,0
g 1155,0 825,0 733,0 1052,0 642,0 1002,0
g 1262,0 933,0 850,1 1148,4 748,4 1103,3
g 1123 799 716 1015 619 965
g 32 26 17 37 23 37
% 2,85 3,25 2,36 3,60 3,65 3,80
3,18
MUESTRA
3.- Masa del ripio en sss
4.- Masa del recipiente + ripio seco
5.- Masa del ripio seco
6.- Masa de agua
7.- Capacidad de absorción
CAPACIDAD DE ABSORCION (PROMEDIO)
PROCEDIMIENTO UNIDAD
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN1.- Masa del Recipiente
2.- Masa del Recipiente + ripio en sss
47
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE CAPACIDAD DE ABSORCIÓN AGREGADO FINO
NORMA: NTE INEN 856 y ASTM C 128
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 27/05/2013 y 28/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 6
Observación: Como se puede observar se tiene un promedio de los 5 ensayos que
realizamos, y con el cual se trabajaron las mezclas de prueba y muestras definitivas.
No. 1 No. 2 No.3 No. 4 No. 5
g 134,0 129,1 128,5 130,2 128,2
g 445,1 534,3 619,2 490,8 545,2
g 311,1 405,2 490,7 360,6 409,9
g 440,5 528,5 611,3 484,9 532,4
g 306,5 399,4 482,8 354,7 404,2
g 4,60 5,80 7,90 5,90 5,70
% 1,50 1,45 1,64 1,66 1,41
MUESTRA
27/05/2013 28/05/2013
4.- Masa del recipiente + arena seca
5.- Masa de la arena seca
6.- Masa de agua
7.- Capacidad de absorción
CAPACIDAD DE ABSORCION (PROMEDIO) 1,53
1.- Masa del Recipiente
2.- Masa del Recipiente + arena en sss
3.- Masa de la arena en sss
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
PROCEDIMIENTO UNIDAD
48
3.2.5 CONTENIDO DE HUMEDAD
El contenido de humedad se trata de determinar los poros que poseen los agregados, los
cuales pueden estar llenos de agua, en su estado natural, tal cual como se va a usar en la
mezcla, por esta razón toma un papel muy importante en la dosificación de las mezclas,
aportando con cantidad de agua.
Este ensayo se realiza a vísperas de la fabricación de la mezcla, es recomendable un día
antes del mezclado del hormigón, para hacer el respectivo cálculo del agua de
corrección.
El método consiste en pesar las muestras en estado natural y luego en estado seco, el
secado se hace mediante un horno a 110 °C por 24 horas, que elimina en su totalidad la
presencia de humedad; de esta forma, determinamos un porcentaje de humedad total.
Este grado de humedad será directamente proporcional a la porosidad.
La norma para la realización del contenido de humedad a aplicar es, NTE INEN 856 –
857 y ASTM C-566.
NOTA: Se debe señalar que este ensayo lo realizamos, con el material previamente
lavado, porque de esta forma se usó, para el diseño del hormigón.
49
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD AGREGADO GRUESO
NORMA: NTE INEN 856 y ASTM C-566
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 04/06/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 3
Observación: Como se puede observar se tiene un promedio de los 3 ensayos que
realizamos, y con el cual se trabajaron las mezclas del hormigón.
No. 1 No. 2 No.3
g 234,5 234,5 234,5
g 845,9 1257,3 1456,6
g 843,3 1253,4 1452,4
% 0,308 0,311 0,289
Masa recipiente + muestra
Masa recipiente + muestra seca
Contenido de humedad
Masa recipiente
CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
MUESTRA
CONTENIDO DE HUMEDAD
0,303
UNIDADPROCEDIMIENTO
50
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD AGREGADO GRUESO
NORMA: NTE INEN 856 y ASTM C-566
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 28/06/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 3
Observación: Como se puede observar se tiene un promedio de los 3 ensayos que
realizamos, y con el cual se trabajaron las mezclas del hormigón.
No. 1 No. 2 No.3
g 213,4 213,4 213,4
Masa recipiente + muestra g 783,6 851,6 1361,7
Masa recipiente + muestra seca g 781,9 849,5 1358,3
Contenido de humedad % 0,217 0,247 0,250
PROCEDIMIENTO
CONTENIDO DE HUMEDAD
Masa recipiente
CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 0,238
UNIDADMUESTRA
51
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ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD AGREGADO GRUESO
NORMA: NTE INEN 856 y ASTM C-566
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 15/07/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 3
Observación: Como se puede observar se tiene un promedio de los 3 ensayos que
realizamos, y con el cual se trabajaron las mezclas del hormigón.
No. 1 No. 2 No.3
g 267,89 267,89 267,89
Masa recipiente + muestra g 678,3 984,7 796,4
Masa recipiente + muestra seca g 675,9 980,9 792,8
Contenido de humedad % 0,355 0,387 0,454
CONTENIDO DE HUMEDAD
Masa recipiente
CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 0,399
PROCEDIMIENTO UNIDADMUESTRA
52
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD AGREGADO FINO
NORMA: NTE INEN 862 y ASTM C-566
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 04/06/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 3
Observación: Como se puede observar se tiene un promedio de los 3 ensayos que
realizamos, y con el cual se trabajaron las mezclas del hormigón.
No. 1 No. 2 No.3
g 125,7 125,7 125,7
g 492,4 542,8 528,4
g 491,6 541,9 527,6
% 0,163 0,166 0,152
PROCEDIMIENTO UNIDADMUESTRA
CONTENIDO DE HUMEDAD
Masa recipiente
Masa recipiente + muestra
Masa recipiente + muestra seca
Contenido de humedad
CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 0,160
53
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD AGREGADO FINO
NORMA: NTE INEN 862 y ASTM C-566
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 28/06/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 3
Observación: Como se puede observar se tiene un promedio de los 3 ensayos que
realizamos, y con el cual se trabajaron las mezclas del hormigón.
No. 1 No. 2 No.3
g 125,7 125,7 125,7
g 369,7 563,2 539,6
g 369,3 562,6 539,1
% 0,108 0,107 0,093
Masa recipiente + muestra
Masa recipiente + muestra seca
Contenido de humedad
CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 0,103
PROCEDIMIENTO UNIDADMUESTRA
CONTENIDO DE HUMEDAD
Masa recipiente
54
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD AGREGADO FINO
NORMA: NTE INEN 862 y ASTM C-566
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 15/07/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 3
PROCEDIMIENTO UNIDAD MUESTRA
No. 1 No. 2 No.3
CONTENIDO DE HUMEDAD
Masa recipiente g 125,7 125,7 125,7
Masa recipiente + muestra g 537,2 492,2 765,5
Masa recipiente + muestra seca g 536,6 491,6 764,73
Contenido de humedad % 0,112 0,122 0,101
CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 0,112
Observación: Como se puede observar se tiene un promedio de los 3 ensayos que
realizamos, y con el cual se trabajaron las mezclas del hormigón.
55
3.2.6 DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTA
Se define a la densidad aparente suelta o compactada como el peso de una unidad de
volumen de los agregados que incluye su espacio poroso.
De acuerdo al valor de la densidad aparente se puede estipular el contenido de
porosidad, pero este estará ligado directamente de las características propias del material
como se puede ver en un ejemplo a continuación:
FIGURA 3.1: Relación entre Densidad Aparente (DA) g/cmᶾ y Porosidad (%)
FUENTE:http://www.exactas.unlpam.edu.ar/academica/catedras/edafologia/practicos/d
ensidad.htm
Según la figura 3.1, se puede decir que a mayor densidad aparente menor será su
porcentaje de porosidad.
Uno de los ensayos importantes que influye directamente con su valor en las mezclas de
hormigón, es la densidad máxima aparente de los agregados.
DENSIDAD APARENTE MÁXIMA DE LOS AGREGADOS28
En este ensayo intervienen el agregado fino (arena) y grueso (ripio), este valor nos
permite conocer las proporciones del agregado fino y grueso que intervendrán en la
mezcla de hormigón; se trata de mezclar en porcentajes establecidas, hasta alcanzar una
densidad aparente máxima versus el porcentaje de arena y ripio que originó la densidad
aparente máxima, luego se procede a calcular la densidad optimo del agregado, consiste
____________________________
28http://www.buenastareas.com/ensayos/Masa-Unitaria-Suelta/4154538.html
Seminario de graduación, Ing. Marco Garzón, pág. 24
56
en disminuir el 4 % del agregado fino y complementariamente aumentar el 4% de
agregado grueso, con respecto a la densidad máxima de los agregados. Con la mezcla de
densidad óptima se obtiene mayor cantidad de vacíos a ser llenados con pasta de
cemento y agua, lo cual permite al hormigón un mayor anexo, resistencia y
trabajabilidad.
Gracias a este dato además de determinar la cantidad agregado en una mezcla, también
determina la cantidad de vacíos que existe en una unidad de volumen de hormigón y este
vacío será ocupado por la matriz (pasta) del hormigón, cuando se dosifica por el método
de laboratorio.
La norma respectiva para la realización del ensayo es la NTE INEN 858 y ASTM C 29.
Los resultados hallados, se presenta a continuación:
NOTA: Se debe señalar que este ensayo lo realizamos, con el material previamente
lavado, porque de esta forma se usó, para el diseño del hormigón.
57
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ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA DE LOS AGREGADOS
NORMA: NTE INEN 858 y ASTM C 29
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 20/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 1
Observación:
Masa del ripio suelto + recipiente: Masa del ripio compactado + recipiente:
1.- 5635,0 g 1.- 6025,0 g
2.- 5644,0 g 2.- 6046,0 g
3.- 5660,0 g 3.- 6048,0 g
PROMEDIO: 5646,33 g PROMEDIO: 6039,67 g
δ APARENTE SUELTA DEL RIPIO : 1,24 g. / c.c. δ APARENTE COMPAC. DEL RIPIO : 1,38 g. / c.c.
DENSIDAD APARENTE COMPACTADADENSIDAD APARENTE SUELTA
Volumen de recipiente: 2934 c.c.
AGREGADO GRUESO
1995 g. Masa recipiente vacío:
Masa del arena suelto + recipiente: Masa del arena compactado + recipiente:
1.- 6540,0 g 1.- 6824,0 g
2.- 6628,0 g 2.- 6800,0 g
3.- 6567,0 g 3.- 6792,0 g
PROMEDIO: 6578,33 g PROMEDIO: 6805,33 g
δ APARENTE SUELTA ARENA : 1,56 g. / c.c. δ APARENTE COMPAC. ARENA : 1,64 g. / c.c.
AGREGADO FINO
Masa recipiente vacío: 1995 g. Volumen de recipiente: 2934 c.c.
DENSIDAD APARENTE SUELTA DENSIDAD APARENTE COMPACTADA
58
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ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA DE LOS AGREGADOS
NORMA: NTE INEN 858 y ASTM C 29
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 22/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 2
Observación:
Masa del ripio suelto + recipiente: Masa del ripio compactado + recipiente:
1.- 5599,0 g 1.- 5930,0 g
2.- 5637,0 g 2.- 5974,0 g
3.- 5639,0 g 3.- 5969,0 g
PROMEDIO: 5625,00 g PROMEDIO: 5957,67 g
δ APARENTE SUELTA DEL RIPIO : 1,24 g. / c.c. δ APARENTE COMPAC. DEL RIPIO :1,35 g. / c.c.
AGREGADO GRUESO
Masa recipiente vacío: 1995 g. Volumen de recipiente: 2934 c.c.
DENSIDAD APARENTE SUELTA DENSIDAD APARENTE COMPACTADA
Masa del arena suelto + recipiente: Masa del arena compactado + recipiente:
1.- 6484,0 g 1.- 6731,0 g
2.- 6501,0 g 2.- 6731,0 g
3.- 6489,0 g 3.- 6704,0 g
PROMEDIO: 6491,33 g PROMEDIO: 6722,00 g
δ APARENTE SUELTA ARENA : 1,53 g. / c.c. δ APARENTE COMPAC. ARENA : 1,61 g. / c.c.
AGREGADO FINO
Masa recipiente vacío: 1995 g. Volumen de recipiente: 2934 c.c.
DENSIDAD APARENTE SUELTA DENSIDAD APARENTE COMPACTADA
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ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA DE LOS AGREGADOS
NORMA: NTE INEN 858 y ASTM C 29
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 24/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 3
Observación:
Masa del ripio suelto + recipiente: Masa del ripio compactado + recipiente:
1.- 5645,0 g 1.- 6054,0 g
2.- 5620,0 g 2.- 6056,0 g
3.- 5675,0 g 3.- 6071,0 g
PROMEDIO: 5646,7 g PROMEDIO: 6060,3 g
δ APARENTE SUELTA DEL RIPIO : 1,24 g. / c.c. δ APARENTE COMPAC. DEL RIPIO :1,39 g. / c.c.
AGREGADO GRUESO
Masa recipiente vacío: 1995 g. Volumen de recipiente: 2934 c.c.
DENSIDAD APARENTE SUELTA DENSIDAD APARENTE COMPACTADA
Masa del arena suelto + recipiente: Masa del arena compactado + recipiente:
1.- 6560,0 g 1.- 6786,0 g
2.- 6439,0 g 2.- 6778,0 g
3.- 6481,0 g 3.- 6709,0 g
PROMEDIO: 6493,3 g PROMEDIO: 6757,7 g
δ APARENTE SUELTA ARENA : 1,53 g. / c.c. δ APARENTE COMPAC. ARENA : 1,62 g. / c.c.
AGREGADO FINO
Masa recipiente vacío: 1995 g. Volumen de recipiente: 2934 c.c.
DENSIDAD APARENTE SUELTA DENSIDAD APARENTE COMPACTADA
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ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE COMPACTADA MÁXIMA DE LOS AGREGADO
NORMA: NTE INEN 858 y ASTM C 29
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 20/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 1
DENSIDADES APARENTES (Kg/dmᶾ) PORCENTAJES (%)
RIPIO ARENA
DA. MÁXIMO 1,71 60 40
DA. ÓPTIMO 1,68 64 36
Observación:
MASA DEL RECIPIENTE VACIO :1995 g. VOLUMEN DE RECIPIENTE : 2934 c.c.
RIPIO ARENA RIPIO ARENA
100 0 20,0 0,0 0,0 5989 6045 6017 4,02 1,37
90 10 20,0 2,2 2,2 6440 6468 6454 4,5 1,52
80 20 20,0 5,0 2,8 6553 6552 6553 4,6 1,55
75 25 20,0 6,7 1,7 6745 6722 6734 4,7 1,62
70 30 20,0 8,6 1,9 6802 6844 6823 4,8 1,65
65 35 20,0 10,8 2,2 6876 6912 6894 4,9 1,67
60 40 20,0 13,3 2,6 7014 6996 7005 5,0 1,71
55 45 20,0 16,4 3,0 6996 6988 6992 5,0 1,70
50 50 20,0 20,0 3,6 6989 6995 6992 5,0 1,70
45 55 20,0 24,4 4,4 6990 6985 6988 5,0 1,70
40 60 20,0 30,0 5,6 6967 6962 6965 5,0 1,69
35 65 20,0 37,1 7,1 0 0 0 0,0 0,00
30 70 20,0 46,7 9,5 0 0 0 0,0 0,00
20 80 20,0 80,0 33,3 0 0 0 0,0 0,00
10 90 20,0 180,0 100,0 0 0 0 0,0 0,00
PROMEDIO
(g)
DENSIDAD ÓPTIMO DE LOS AGREGADOS
MEZCLA
( % )
MASA
( Kg. )
AÑADIR
ARENA
( Kg. )
MASA DEL
RECIPIENTE + MEZCLA
(g)
( Kg )
MASA DE LA
MEZCLA
( Kg. )
DENSIDAD
APART.
( Kg./dm3 )
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ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE COMPACTADA MÁXIMA DE LOS AGREGADO
NORMA: NTE INEN 858 y ASTM C 29
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 20/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 1
Observación:
1,37
1,52 1,55
1,62 1,65
1,67
1,71 1,70 1,70 1,70 60; 1,69
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
1,75
1,80
0 10 20 30 40 50 60 70
DEN
SID
AD
ES A
PAR
ENTE
S (
Kg
/dm
ᶾ)
(%) DE ARENA
DENSIDAD APARENTE MAXIMA DE LOS AGREGADOS MUESTRA 1
DENSIDAD APARENTE MAXIMA
62
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ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE COMPACTADA MÁXIMA DE LOS AGREGADO
NORMA: NTE INEN 858 y ASTM C 29
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 22/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 2
DENSIDADES APARENTES (Kg/dmᶾ) PORCENTAJES (%)
RIPIO ARENA
DA. MÁXIMO 1,70 55 45
DA. ÓPTIMO 1,67 59 41
Observación:
MASA DEL RECIPIENTE VACIO :1995 g. VOLUMEN DE RECIPIENTE : 2934 c.c.
RIPIO ARENA RIPIO ARENA
100 0 20,0 0,0 0,0 5970 5923 5947 3,95 1,35
90 10 20,0 2,2 2,2 6153 6142 6148 4,2 1,42
80 20 20,0 5,0 2,8 6452 6489 6471 4,5 1,53
75 25 20,0 6,7 1,7 6600 6604 6602 4,6 1,57
70 30 20,0 8,6 1,9 6698 6736 6717 4,7 1,61
65 35 20,0 10,8 2,2 6722 6757 6740 4,7 1,62
60 40 20,0 13,3 2,6 6873 6868 6871 4,9 1,66
55 45 20,0 16,4 3,0 6972 6972 6972 5,0 1,70
50 50 20,0 20,0 3,6 6866 6897 6882 4,9 1,67
45 55 20,0 24,4 4,4 6745 6787 6766 4,8 1,63
40 60 20,0 30,0 5,6 0 0 0 0,0 0,00
35 65 20,0 37,1 7,1 0 0 0 0,0 0,00
30 70 20,0 46,7 9,5 0 0 0 0,0 0,00
20 80 20,0 80,0 33,3 0 0 0 0,0 0,00
10 90 20,0 180,0 100,0 0 0 0 0,0 0,00
MASA DE LA
MEZCLA
( Kg. )
DENSIDAD
APART.
( Kg./dm3 )
DENSIDAD ÓPTIMO DE LOS AGREGADOS
MEZCLA
( % )
MASA
( Kg. )
AÑADIR
ARENA
( Kg. )
MASA DEL
RECIPIENTE + MEZCLA
(g)
( Kg )
PROMEDIO
(g)
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ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE COMPACTADA MÁXIMA DE LOS AGREGADO
NORMA: NTE INEN 858 y ASTM C 29
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 22/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 2
Observación:
1,35
1,42
1,53
1,57
1,61 1,62
1,66
1,70 1,67
1,63
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
1,75
1,80
0 10 20 30 40 50 60 70
DEN
SID
AD
ES A
PAR
ENTE
S (
Kg
/dm
ᶾ)
(%) DE ARENA
DENSIDAD APARENTE MÁXIMA DE LOS AGREGADOS MUESTRA 2
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ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE COMPACTADA MÁXIMA DE LOS AGREGADO
NORMA: NTE INEN 858 y ASTM C 29
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 24/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 3
DENSIDADES APARENTES (Kg/dmᶾ) PORCENTAJES (%)
RIPIO ARENA
DA. MÁXIMO 1,71 60 40
DA. ÓPTIMO 1,68 64 36
Observación:
MASA DEL RECIPIENTE VACIO :1995 g. VOLUMEN DE RECIPIENTE : 2934 c.c.
RIPIO ARENA RIPIO ARENA
100 0 20,0 0,0 0,0 6146 6136 6141 4,15 1,41
90 10 20,0 2,2 2,2 6435 6408 6422 4,4 1,51
80 20 20,0 5,0 2,8 6681 6704 6693 4,7 1,60
75 25 20,0 6,7 1,7 6744 6789 6767 4,8 1,63
70 30 20,0 8,6 1,9 6851 6867 6859 4,9 1,66
65 35 20,0 10,8 2,2 6875 6909 6892 4,9 1,67
60 40 20,0 13,3 2,6 7029 6982 7006 5,0 1,71
55 45 20,0 16,4 3,0 6944 6946 6945 5,0 1,69
50 50 20,0 20,0 3,6 6904 6943 6924 4,9 1,68
45 55 20,0 24,4 4,4 0 0 0 0,0 0,00
40 60 20,0 30,0 5,6 0 0 0 0,0 0,00
35 65 20,0 37,1 7,1 0 0 0 0,0 0,00
30 70 20,0 46,7 9,5 0 0 0 0,0 0,00
20 80 20,0 80,0 33,3 0 0 0 0,0 0,00
10 90 20,0 180,0 100,0 0 0 0 0,0 0,00
MASA DE LA
MEZCLA
( Kg. )
DENSIDAD
APART.
( Kg./dm3 )
DENSIDAD ÓPTIMO DE LOS AGREGADOS
MEZCLA
( % )
MASA
( Kg. )
AÑADIR
ARENA
( Kg. )
MASA DEL
RECIPIENTE + MEZCLA
(g)
( Kg )
PROMEDIO
(g)
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE COMPACTADA MÁXIMA DE LOS AGREGADO
NORMA: NTE INEN 858 y ASTM C 29
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 24/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 3
Observación:
1,41
1,51
1,60
1,63
1,66 1,67
1,71 1,69 1,68
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
1,75
1,80
0 10 20 30 40 50 60 70
DEN
SID
AD
ES A
PAR
ENTE
S (
Kg
/dm
ᶾ)
(%) DE ARENA
DENSIDAD APARENTE MÁXIMA DE LOS AGREGADOS MUESTRA 3
DENSIDAD APARENTE MÁXIMA
66
3.2.7 GRANULOMETRÍAS29
La granulometría de los agregados nos permite conocer las cantidades, en que están
presentes partículas de ciertos tamaños en el material. Para decir que un material tiene
una buena granulometría esta debe ser un material bien graduado, establecidos mediante
unos límites en normas para el agregado fino y grueso.
Es necesario poseer un agregado con una buena granulometría, porque éste interviene en
la composición del hormigón, tiene directa relación con la distribución de las partículas
que constituyen cada uno de los agregados. Los vacíos o espacios que se forman dentro
de la masa de hormigón debido a la variedad de tamaños de los agregados, intervienen
en la docilidad de la mezcla; ya que, para obtener un hormigón de buena calidad,
debemos tener una variedad de tamaños en los diferentes agregados de la mezcla, ya
que, si no cumplen con ciertas consideraciones granulométricas, los espacios vacíos
deberán llenarse con pasta haciendo un hormigón costoso, es decir de este factor
depende la cantidad de pasta cemento y agua a emplearse en el hormigón.
La distribución de los tamaños de las partículas se realiza mediante el empleo de mallas
de aberturas cuadradas, la prueba consiste en hacer pasar la muestra a través de dichas
mallas y se determina el porcentaje de material que se retiene en cada una, para saber el
número de tamices a usarse estará de acuerdo al agregado; es decir para el agregado
grueso y agregado fino.
Además, de conocer la granulometría en este ensayo se conoce el tamaño nominal
máximo (TNM) que es exclusivamente para el agregado grueso y módulo de finura
(MF) para el agregado grueso y fino.
____________________________
29http://es.scribd.com/doc/7539254/Laboratorio-N#ENSAYO-DE-CALIDAD-DE-LOS-AGREGADOS
67
Los tamices a usarse para el agregado grueso tenemos los siguientes: 2”, 11/2”, 1”, ½”,
3/8”, N°4, y bandeja, la determinación del TNM dependerá de dos cosas, donde se
empleara el hormigón en obra y el tipo de hormigón a realizar, y el MF se calcula
sumando los porcentajes acumulados retenidos de la Serie de Tyler y dividiendo para
100, como son:
Serie de Tyler: 6”, 3”, 11/2”, ¾”, 3/8”, N°4, N°8, N°16, N°30, N°50 y N°100.
Los tamices a usarse para el agregado fino tenemos los siguientes: 3/8", N°4, N°8, N°16,
N°30, N°50, N°100 y bandeja, el MF se calcula al igual que el agregado grueso con la
Serie de Tyler.
El MF, es un indicador de la finura de un agregado: cuanto mayor sea el módulo de
finura, más grueso es el agregado. Las normas a utilizar para este ensayo son NTE INEN
696 y ASTM C 136.
Los resultados del agregado en estudios se presentan a continuación, donde se presenta
ensayos tal cual su granulometría y ensayos donde se corrige la granulometría, por la
razón que para, hormigones de alta resistencia es necesario que el agregado posea una
buena granulometría que se encuentre dentro de los límites.
NOTA: Se debe señalar que este ensayo lo realizamos, con el material previamente
lavado, porque de esta forma se usó, para el diseño del hormigón.
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO
NORMA: NTE INEN 696 y ASTM C 136
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 06/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 1
Observación: La grafica del ensayo uno, en función de la granulometría se puede
observar que tiende a ser fino, si usaríamos tal cual como estaba el material, no sería
muy útil para el hormigón a diseñar, por esta razón posteriormente se procede a corregir
la curva granulométrica.
12682 g.
PARCIAL ACUMULADO
3/4 " 0 0 0 100 100 - 100
1/2 " 613 613 5 95 90 - 100
3/8 " 1929 2542 20 80 40 - 70
N º. 4 7197 9739 77 23 0 - 15
N º. 8 2345 12084 95 5 0 - 15
BANDEJA 598 12682 100 0
M.F. = 5,97 T.N.M. = 1/2 "
Masa inicial :
TAMIZRETENIDO %
RETENIDO
%
PASA
LIMITES
ESPECIFICADOS
69
GRAFICA MUESTRA: 1
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO
NORMA: NTE INEN 696 y ASTM C 136
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 06/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 2
Observación: Granulometría sin ajuste.
10918 g.
PARCIAL ACUMULADO
3/4 " 0 0 0 100 100 - 100
1/2 " 897 897 8 92 90 - 100
3/8 " 1816 2713 25 75 40 - 70
N º. 4 5972 8685 80 20 0 - 15
N º. 8 1624 10309 94 6 0 - 15
BANDEJA 609 10918 100 0
M.F. = 6,07 T.N.M. = 1/2 "
Masa inicial :
TAMIZRETENIDO %
RETENIDO
%
PASA
LIMITES
ESPECIFICADOS
71
GRAFICA MUESTRA: 2
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO
NORMA: NTE INEN 696 y ASTM C 136
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 07/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 3
Observación: Granulometría ajustada.
11200 g.
PARCIAL ACUMULADO
3/4 " 0 0 0 100 100 - 100
1/2 " 560 560 5 95 90 - 100
3/8 " 4788 5348 48 52 40 - 70
N º. 4 4974 10323 92 8 0 - 15
N º. 8 439 10762 96 4 0 - 15
BANDEJA 439 11200 100 0
M.F. = 6,41 T.N.M. = 1/2 "
Masa inicial :
TAMIZRETENIDO %
RETENIDO
%
PASA
LIMITES
ESPECIFICADOS
73
GRAFICA MUESTRA: 3
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO
NORMA: NTE INEN 696 y ASTM C 136
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 07/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 4
Observación: Granulometría ajustada.
11766 g.
PARCIAL ACUMULADO
3/4 " 0 0 0 100 100 - 100
1/2 " 591 591 5 95 90 - 100
3/8 " 5053 5644 48 52 40 - 70
N º. 4 5250 10894 93 7 0 - 15
N º. 8 436 11330 96 4 0 - 15
BANDEJA 436 11766 100 0
M.F. = 6,42 T.N.M. = 1/2 "
Masa inicial :
TAMIZRETENIDO %
RETENID
%
PASA
LIMITES
ESPECIFICADOS
75
GRAFICA MUESTRA: 4
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO
NORMA: NTE INEN 696 y ASTM C 136
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 13/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 5
Observación: Granulometría ajustada.
12323,00 g.
PARCIAL ACUMULADO
3/4 " 0 0 0 100 100 - 100
1/2 " 616 616 5 95 90 - 100
3/8 " 5268 5884 48 52 40 - 70
N º. 4 5473 11357 92 8 0 - 15
N º. 8 483 11840 96 4 0 - 15
BANDEJA 483 12323 100 0
M.F. = 6,41 T.N.M. = 1/2 "
Masa inicial :
TAMIZRETENIDO %
RETENIDO
%
PASA
LIMITES
ESPECIFICADOS
77
GRAFICA MUESTRA: 5
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO
NORMA: NTE INEN 696 y ASTM C 136
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 13/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 1
Observación: Granulometría no ajustada.
394,00 g.
PARCIAL ACUMULADO
3/8 " 0 0 0 100 100 - 100
N º. 4 4,4 4,4 1 99 95 - 100
N º. 8 123,5 127,9 32 68 80 - 100
N º. 16 86,9 214,8 55 45 50 - 85
N º. 30 58,1 272,9 69 31 25 - 60
N º. 50 50,7 323,6 82 18 5 - 30
N º. 100 44,7 368,3 93 7 0 - 10
N º. 200 24,3 392,6 100 0 0 - 0
BANDEJA 1,4 394,0 100 0
M.F. = 3,33
RETENIDO %
RETENIDO
%
PASA
LIMITES
ESPECIFICADOS
GRANULOMETRIA NO AJUSTADA
Masa inicial :
TAMIZ
79
GRAFICA MUESTRA: 1
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO
NORMA: NTE INEN 696 y ASTM C 136
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 13/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 2
Observación: Granulometría no ajustada.
384,20 g.
PARCIAL ACUMULADO
3/8 " 0 0 0,0 100,0 100 - 100
N º. 4 24,1 24,1 6,3 93,7 95 - 100
N º. 8 113,0 137,1 35,7 64,3 80 - 100
N º. 16 71,4 208,5 54,3 45,7 50 - 85
N º. 30 51,7 260,2 67,7 32,3 25 - 60
N º. 50 49,1 309,3 80,5 19,5 5 - 30
N º. 100 44,2 353,5 92,0 8,0 0 - 10
N º. 200 24,1 377,6 98,3 1,7 0 - 0
BANDEJA 6,6 384,2 100,0 0,0
M.F. = 3,36
RETENIDO %
RETENIDO
%
PASA
LIMITES
ESPECIFICADOS
GRANULOMETRIA NO AJUSTADA
Masa inicial :
TAMIZ
81
GRAFICA MUESTRA: 2
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO
NORMA: NTE INEN 696 y ASTM C 136
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 13/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 3
Observación: Granulometría ajustada.
274,40 g.
PARCIAL ACUMULADO
3/8 " 0 0 0 100 100 - 100
N º. 4 1,4 1,4 1 99 95 - 100
N º. 8 34,3 35,7 13 87 80 - 100
N º. 16 78,5 114,2 42 58 50 - 85
N º. 30 55,4 169,6 62 38 25 - 60
N º. 50 44,8 214,4 78 22 5 - 30
N º. 100 40,6 255 93 7 0 - 10
N º. 200 18,1 273,1 100 0 0 - 0
BANDEJA 1,3 274,4 100 0
M.F. = 2,88
%
RETENIDO
%
PASA
LIMITES
ESPECIFICADOS
GRANULOMETRIA AJUSTADA
Masa inicial :
TAMIZRETENIDO
83
GRAFICA MUESTRA: 3
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO
NORMA: NTE INEN 696 y ASTM C 136
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 14/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 4
Observación: Granulometría ajustada.
286,80 g.
PARCIAL ACUMULADO
3/8 " 0 0 0 100 100 - 100
N º. 4 3,1 3,1 1 99 95 - 100
N º. 8 36,5 39,6 14 86 80 - 100
N º. 16 80,3 119,9 42 58 50 - 85
N º. 30 54,4 174,3 61 39 25 - 60
N º. 50 47,1 221,4 77 23 5 - 30
N º. 100 40,7 262,1 91 9 0 - 10
N º. 200 22,8 284,9 99 1 0 - 0
BANDEJA 1,9 286,8 100 0
M.F. = 2,86
TAMIZRETENIDO
Masa inicial :
%
RETENIDO
%
PASA
LIMITES
ESPECIFICADOS
GRANULOMETRIA AJUSTADA
85
GRAFICA MUESTRA: 4
86
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO
NORMA: NTE INEN 696 y ASTM C 136
ORIGEN: GUAYLLABAMBA FECHA: 14/05/2013
NÚMERO DE MUESTRA: 5
Observación: Granulometría ajustada.
254,90 g.
PARCIAL ACUMULADO
3/8 " 0 0 0 100 100 - 100
N º. 4 5 5 2 98 95 - 100
N º. 8 34,1 39,1 15 85 80 - 100
N º. 16 71,7 110,8 43 57 50 - 85
N º. 30 51,7 162,5 64 36 25 - 60
N º. 50 37,9 200,4 79 21 5 - 30
N º. 100 36,3 236,7 93 7 0 - 10
N º. 200 17,3 254 100 0 0 - 0
BANDEJA 0,9 254,9 100 0
M.F. = 2,96
TAMIZRETENIDO
Masa inicial :
%
RETENIDO
%
PASA
LIMITES
ESPECIFICADOS
GRANULOMETRIA AJUSTADA
87
GRAFICA MUESTRA: 5
88
CAPITULO IV
4. EL CEMENTO (INEN 490)
El cemento es un aglomerante que permite la unión de todos los elementos del
hormigón, reacciona con el agua formando una pasta pegante, por esta razón antes de
hacer el uso del cemento, debe ser sometido a ensayos que garantice su calidad, previo al
uso en las mezclas de morteros y hormigones, con más razón para hormigones de alta
resistencia, con esto se conoce si cumple o no, con las condiciones técnicas dadas en
fabrica, y que se encuentre en estado óptimo para su empleo.
4.1 PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL CEMENTO CAMPEÓN
Las propiedades físicas y mecánicas, complementan a las químicas, del cemento para de
esta manera, conocer las bondades del cemento antes de su uso, para nuestras
necesidades poniendo mayor énfasis en las propiedades físicas y mecánicas del
cemento.30
El cemento ensayado, y que se utilizó para la fabricación de un hormigón de alta
resistencia igual a una f ’cr = 55. 6 MPa, es el cemento CAMPEÓN, una línea nueva de
LAFARGE CEMENTO S.A., siendo la razón por la cual se eligió, siendo un producto
que tiene una edad temprana en el mercado de la construcción, y también para medir su
capacidad al momento de ser utilizado en hormigones de alta resistencia, cabe indicar
que este cemento no es de exclusivo uso dentro de esta área de hormigones, de acuerdo a
su ficha técnica este cemento se caracteriza por ser de moderada resistencia a los
sulfatos Tipo MS (Moderada Resistencia).
_____________________________________
30DISEÑO DE HORMIGONES DE ALTO DESEMPEÑO, ESPE, Facultad de Ingeniería Civil, Andrea
Imbaquingo.
89
4.1.1 DENSIDAD DEL CEMENTO Y MICROSÍLICE 31
Como sabemos al momento de diseñar hormigones, es muy necesario conocer la
densidad real del cemento, por ser un dato que interviene directamente en el diseño.
La densidad real del cemento es una propiedad física, siendo la relación entre la masa y
su volumen.
Para determinar la densidad del cemento, se procede de dos formas mediante el Método
de Le-Chatelier y el Método del Picnómetro, teniendo como reactivo común, la gasolina,
por ser un elemento que no fragua con el cemento. Se debe tomar la muestra tal cual
como llega de fábrica para que no se vea afectado por agentes externos.
Además debido al tipo de hormigón a diseñar es necesaria la utilización de la
microsílice, también realizando los ensayos de densidad para la microsílice, siguiendo el
mismo procedimiento que la del cemento, de esta forma se verifico la densidad expuesta
en la ficha técnica de la microsilice.
Para realizar este ensayo y sus cálculos respectivos nos guiamos en la norma NTE INEN
156 y ASTM C 188.
Teniendo los siguientes resultados:
______________________________
31 NTE INEN 156:2009 y notas Ing. Marco Garzón C.
90
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ENSAYO DE DENSIDAD DEL CEMENTO
NORMA: NTE INEN 156 y ASTM C 188
MATERIAL: CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
NÚMERO DE MUESTRAS: 3 FECHA: 14/05/2013
Observación: Para el diseño de los hormigones de alta resistencia se utilizó el promedio
de las densidades realizado por este método, por ser datos más confiables y semejantes a
la ficha técnica.
No. 1 No. 2 No.3
cm3
0,60 0,10 0,10
g 325,60 326,70 325,30
cm3
18,00 18,00 19,60
g 377,90 380,40 381,20
g/cm3
3,01 3,00 2,875.- Densidad del cemento
DENSIDAD ABSOLUTA DEL CEMENTO
(PROMEDIO)g/cm3 2,96
MUESTRA
PESO UNITARIO SUELTO
1.- Lectura inicial del frasco + gasolina
2.- Masa inicial del frasco + gasolina
3.- Lectura final del frasco + gasolina + cemento
4.- Masa final del frasco + gasolina + cemento
PROCEDIMIENTO
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
UNIDAD
MÉTODO DE LECHATELIER
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ENSAYO DE DENSIDAD DEL CEMENTO
NORMA: NTE INEN 156 y ASTM C 188
MATERIAL: CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
NÚMERO DE MUESTRAS: 3 FECHA: 14/05/2013
Observación:
No. 1 No. 2 No. 3
g 152,40 153,20 153,00
g 248,70 255,20 261,00
g 96,30 102,00 108,00
g 589,70 595,30 603,00
g 521,40 521,90 521,20
g/cm3
0,74 0,74 0,74
g 28,00 28,60 26,20
cm3
37,94 38,78 35,58
g 2,54 2,63 3,04
DENSIDAD ABSOLUTA DEL CEMENTO
(PROMEDIO)g/cm3 2,73
5.- Masa del picnómetro + 500 cc de gasolina
6.- Densidad de la gasolina
7.- Masa del cemento en gasolina
8.- Volumen de la gasolina
9.- Determinación de la densidad del cemento
PESO UNITARIO SUELTO
1.- Masa del picnometro vacío
2.- Masa del picnómetro + cemento
3.- Masa del cemento
4.- Masa del picnómetro + cemento + gasolina
MÉTODO DEL PICNOMETRO
PROCEDIMIENTO UNIDADMUESTRA
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
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ENSAYO DE DENSIDAD ABSOLUTA DE LA MICROSÍLICE
NORMA: NTE INEN 156 y ASTM C 188
MATERIAL: MICROSÍLICE RHEOMAC SF 100 (BASF)
NÚMERO DE MUESTRAS: 3 FECHA: 12/06/2013
MÉTODO DE LECHATELIER
MICROSÍLICE RHEOMAC SF 100 (BASF)
PROCEDIMIENTO UNIDAD MUESTRA
No. 1 No. 2 No.3
PESO UNITARIO SUELTO
1.- Lectura inicial del frasco + gasolina cm3 0,30 0,60 0,60
2.- Masa inicial del frasco + gasolina g 321,90 322,60 323,20
3.- Lectura final del frasco + gasolina + microsilice cm3 19,40 19,30 19,40
4.- Masa final del frasco + gasolina + microsilice g 362,60 363,60 363,70
5.- Densidad de la microsilice g/cm3 2,13 2,19 2,15
DENSIDAD ABSOLUTA DE LA
MICROSILICE (PROMEDIO) g/cm3 2,16
Observación:
93
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ENSAYO DE DENSIDAD ABSOLUTA DE LA MICROSÍLICE
NORMA: NTE INEN 156 y ASTM C 188
MATERIAL: MICROSÍLICE RHEOMAC SF 100 (BASF)
NÚMERO DE MUESTRAS: 3 FECHA: 12/06/2013
MÉTODO DEL PICNÓMETRO
MICROSÍLICE RHEOMAC SF 100 (BASF)
PROCEDIMIENTO UNIDAD MUESTRA
No. 1 No. 2 No. 3
PESO UNITARIO SUELTO
1.- Masa del picnometro vacío g 174,50 174,20 174,20
2.- Masa del picnómetro + microsilice g 231,60 236,90 249,30
3.- Masa de la microsilice g 57,10 62,70 75,10
4.- Masa del picnómetro + microsilice + gasolina g 578,10 582,50 591,40
5.- Masa del picnómetro + 500 cc de gasolina g 539,70 540,80 541,90
6.- Densidad de la gasolina g/cm3 0,73 0,73 0,74
7.- Masa de la microsilice en gasolina g 18,70 21,00 25,60
8.- Volumen de la gasolina cm3 25,60 28,64 34,81
9.- Determinación de la densidad de la microsilice g 2,23 2,19 2,16
DENSIDAD ABSOLUTA DE LA
MICROSILICE (PROMEDIO) g/cm3 2,19
Observación: Para el diseño de nuestro hormigón se toma como dato valedero, a la
densidad encontrada por el método del picnómetro, por ser el más cercano a la ficha
técnica del producto.
94
4.1.2 SANIDAD DEL CEMENTO
La sanidad es una propiedad física del cemento, que consiste en verificar que no se
producirán expansiones o contracciones dañinas en el cemento endurecido, ya que éstas
provocarían la destrucción del concreto. La no-sanidad del cemento se atribuye a la
presencia de magnesia o de cal libre en cantidades excesivas. La cal o la magnesia
hidratadas desarrollan con el tiempo fuerzas expansivas que afectan la pasta
endurecida. Como el fenómeno toma tiempo en caso de que las sustancias mencionadas
se encuentren en cantidades excesivas, se realiza normalmente una prueba acelerada,
que consiste en someter barras de pasta de cemento a un curado en autoclave, en
este aparato se mantiene vapor de agua a presión, con lo que se acelera la hidratación
y la generación de productos sólidos.32
La norma aplicable para el ensayo de autoclave es la NTE INEN 200, la cual indica con
mayor detalle la forma de su realización.
De acuerdo a la norma NTE INEN 490:210, Tabla 2. Requisitos físicos, nuestro cemento
de MS (Moderada Resistencia a los Sulfatos), debe cumplir con lo siguiente:
Expansiones en autoclave, % máximo: 0.80
Contracción en autoclave, % máximo: 0.20
______________________________________
32 http://www.elconstructorcivil.com/2011/01/sanidad-del-cemento.html
95
4.1.3 SUPERFICIE ESPECÍFICA
La superficie especifica en el cemento, se comprende a la finura de éste, siendo la
propiedad física que se define como, el área superficial de las partículas contenidas en la
unidad de masa que se mide en cm²/g o m²/Kg.
Teniendo como principio, que cada vez que una partícula de cemento se fracciona,
aumenta la superficie específica, entonces entre más fina sea la partícula de cemento es
mayor su superficie especifica.
De la finura de cemento se puede tener ventajas y desventajas como por ejemplo:
Una ventaja, entre mayor finura, el cemento tiene mayor resistencia.
Una desventaja, a mayor finura, tiene mayor calor de hidratación.
Para determinar la finura del cemento se realiza mediante NTE INEN 957, donde una
muestra de cemento es sometida a un tamizado normalizado mediante lavado a presión
constante, sobre un tamiz de 45 µm (No. 325) calibrado. La finura del cemento se
expresa en porcentaje corregido del material que pasa el tamiz 45 µm.
96
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ENSAYO DE SUPERFICIE ESPECÍFICA DEL CEMENTO
NORMA: NTE INEN 957 y ASTM C
MATERIAL: CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
NÚMERO DE MUESTRAS: 3 FECHA: 01/11/2013
Observación:
# Muestra
Masa
inicial
(g)
N° de Tamiz
Presión
aplicado
(kPa)
Masa final
(g)
1 1,0000 325 0,0015
2 1,0000 325 0,0015
3 1,0000 325 0,0015
0,0015
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
69 ± 2
PROMEDIO
CALCULOS
Factor de corrección de tamiz, C = 31,2 %
Residuo de la muestra ensayada, Rs = 0,0015 g
Residuo corregido, Rc = 0,20 %
Cantidad pasante corregida, F =
Cantidad pasante corregida, F = 99,80 %
Residuo corregido, Rc =)100(* CRs
Rc100
97
4.1.4 MUESTRA PATRÓN33
Es un ensayo que consiste en la utilización de una muestra patrón de superficie
conocida de cemento, empleada primero para la calibración del Permeabilímetro de
Blaine, para luego de su calibración determinar la finura de una nuestra de cemento en
términos de superficie específica, como se expresa en la siguiente ecuación:
√
√
ECUACIÓN 4.1: Superficie Específica
Donde:
S: Superficie especifica de la muestra en ensayo en cm²/g.
Sp: Superficie especifica de la muestra patrón en cm²/g.
Tp: Intervalo de tiempo en segundos, para que baje el menisco del líquido en el
manómetro de la segunda a la tercera marca, durante la calibración de la muestra patrón
en segundos.
T: Intervalo de tiempo en segundos, para que baje el menisco del líquido en el
manómetro de la segunda a la tercera marca, durante el ensayo de la muestra en
segundos.
Aparato Blaine está compuesto por:
Celda de permeabilidad
Disco perforado
Embolo
Papel filtro
Manómetro
__________________________ 33
http://www7.uc.cl/sw_educ/construccion/materiales/html/lab_m/cemento5.html
98
4.1.5 CONSISTENCIA NORMAL34
La consistencia normal se aplica a los cementos hidráulicos empleados en la fabricación
de morteros y hormigones. Su principio se basa en la resistencia que tiene la pasta de
cemento a la penetración de la varilla del aparato Vicat en un tiempo normalizado.
El ensayo consiste en encontrar el porcentaje de agua, para una masa de cemento igual a
650 gramos, que permita la penetración al soltar la aguja Vicat de 10 mm ± 1 mm en un
tiempo de 30 segundos, entonces la pasta está en su consistencia normal.
La forma de mezclado se realiza de acuerdo a la norma NTE INEN 155, también se debe
indicar que la mezcla preparada debe ser colocado de forma rápida en el aparato Vicat,
para la determinación de la consistencia normal.
Es importante encontrar el porcentaje de agua que permita la consistencia normal, por
ser la base para un siguiente ensayo como es el tiempo de fraguado del cemento.
Los procedimientos, equipos, materiales y cálculos necesarios para este ensayo nos
guiamos en la NTE INEN 157 y ASTM C 187.
Teniendo como resultados los siguientes datos.
_______________________________
34 NTE INEN 157, y notas Ing. Marco Garzón C.
99
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ENSAYO DE CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO
NORMA: NTE INEN 157 y ASTM C
MATERIAL: CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
NÚMERO DE MUESTRAS: 5 FECHA: 30/10/2013
Observación:
% ml
1 650,00 26,00 169 8
2 650,00 27,00 176 9
3 650,00 28,00 182 10
4 650,00 28,00 182 10
5 650,00 28,5 185,3 11
Materiales
cemento
(g)
agua# Muestra
Penetración
aguja Vicat
(mm)
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
Tiempo
Penetración
(s)
30
CALCULO DE LA CONSISTENCIA NORMAL
Donde:
C = Consistencia normal
ma = Masa del agua
mc= Masa del cemento
C (%)= 28 %
100*(%)mc
maC
100
4.1.6 RESISTENCIA CUBICA DE LOS MORTEROS DE CEMENTO
Es una propiedad física, que permite conocer la capacidad de soportar, cargas de
compresión de un determinado cemento, siendo necesario la fabricación de muestras en
forma de cubos, de una mezcla compuesta por cemento, arena normalizada (arena de
Ottawa) y agua.
En función de este se puede determinar el cumplimiento con las especificaciones
técnicas, expuestas por los fabricantes de una marca de cemento. El ensayo consiste en
realizar cubos prismáticos de 50 mm, de un amasado de cemento, arena normalizada y
agua, y para posteriormente ser ensayado a una edad determinada normalizada y calcular
su resistencia a la compresión.
Para determinar los días de ensayo de las muestras, se deberá guiar en la norma
correspondiente, siendo para nuestro cemento la NTE INEN 2380, en la que nos indica
que, se ensayara a los 3 y 7dias de edad, permitiendo realizar comparaciones con la ficha
técnica dada, y sacar conclusiones.
Los procedimientos, equipos, materiales y cálculos necesarios para este ensayo nos
guiamos en la NTE INEN 488.
Teniendo como resultados los siguientes datos.
Resistencia a la
Compresión
(MPa)
Tipo
MS
3 días 11
7 días 18
101
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE MORTEROS DEL CEMENTO
NORMA: NTE INEN 488 y ASTM C
MATERIAL: CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
NÚMERO DE MUESTRAS: 1 FECHA: 12/11/2013
Observación:
Número de especímenes: 6
MATERIAL UNIDAD CANTIDAD
Cemento g 500,0
Arena normalizada g 1375,0
Agua cm3 242,0
MUESTRAEDAD
(dias)
a
(cm)
b
(cm)
ÁREA
(cm2)
ALTURA
(cm)
P
(Kg)
ESFUERZO
(Mpa)
1 3 5,15 5,15 26,52 5,1 3490,00 13,41
2 3 5,10 5,10 26,01 5,1 3940,00 15,44
3 3 5,10 5,10 26,01 5,1 3400,00 13,33
Promedio 14,06
1 7 5,20 5,10 26,52 5,10 4660,00 17,91
2 7 5,10 5,20 26,52 5,00 4530,00 17,41
3 7 5,10 5,10 26,01 5,00 4480,00 17,56
Promedio 17,63
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
102
4.1.7 TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO 35
El tiempo de fraguado es un parámetro en el que se determina el tiempo en que
reacciona, el cemento con el agua, para producir dos tipos de fraguados principales y un
tercero denominado falso fraguado en casos especiales, teniendo así; fraguado inicial,
fraguado final y falso fraguado; estos parámetros nos permite conocer la calidad del
cemento.
El fraguado inicial, es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial del cemento
con el agua y el instante en el cual la penetración medida o calculada es de 25 mm.
En el campo de trabajo el fraguado inicial es el tiempo que permite al hormigón ser
transportado y ser colocado en obra, considerado el más importante por lo
mencionado anteriormente, además teniendo que cumplir unos rangos establecidos
en la NTE INEN 2380, para cementos tipo MS.
El fraguado final, es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial del cemento con
el agua y el instante en el cual la aguja no deja huella circular completa en la
superficie de la pasta.
Falso fraguado, es cuando la pasta de cemento, sufre un endurecimiento prematuro
que en raras ocasiones se presenta en un tiempo de 2 a 3 minutos, es decir esta fuera
de los rangos normalizados.
Para realizar el ensayo se hizo el uso de la pasta de cemento, del ensayo de consistencia
normal.
Los procedimientos, equipos, materiales y cálculos necesarios, para los ensayos, nos
guiaremos en la NTE INEN 158.
Teniendo como resultados los siguientes datos.
_______________________________ 35
NTE INEN 1588
103
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ENSAYO DE TIEMPO DE FRAGUADO MÉTODO DE VICAT DEL CEMENTO
NORMA: NTE INEN 158 y ASTM C
MATERIAL: CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
MUESTRA: 1 FECHA: 30/10/2013
Observación:
Hora de inicio : 09:45 a.m
Hora de finalización: 15:30 p.m.
N°
LECTURA
TIEMPO
(min)
PENETRACIÓN
(mm)
1 95 40,0
2 110 40,0
3 137 40,0
4 174 35,0
5 204 25,0
6 345 0,5
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
LECTURATIEMPO
(min)
PENETRACIÓN
(mm)
5,00 204 25
Tiempo de Fraguado Inicial
(min)
104
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ENSAYO DE TIEMPO DE FRAGUADO MÉTODO DE VICAT DEL CEMENTO
NORMA: NTE INEN 158 y ASTM C
MATERIAL: CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
MUESTRA: 2 FECHA: 12/11/2013
Hora de inicio : 09:03 a.m.
Hora de finalización : 12: 57 p.m.
N°
LECTURA
TIEMPO
(min)
PENETRACIÓN
(mm)
1 40 40
2 100 40
3 110 40
4 120 40
5 130 38
6 140 38
7 150 38
8 160 38
9 170 37
10 180 37
11 190 36
12 200 35
13 210 35
14 220 29
15 225 22
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
105
Observación:
TFI (min)
E 220
H 225
C 29
D 22
223
DATOS
TIEMPO DE FRAGUADO
NOMENCLATURA
TFI: TIEMPO DE FRAGUADO INICIAL
E: Tiempo en minutos de la ultima penetracion mayor a 25 mm
H: Tiempo en minutos de la primera penetracion menor a 25 mm
C: Lectura de penetracion al tiempo E
D: Lectura de penetracion al tiempo H
106
4.1.8 CONTENIDO DE AIRE
El propósito de este método de ensayo es determinar si el cemento que va a ser ensayado
cumple con los requisitos de las especificaciones aplicables para el tipo de cemento
hidráulico para el cual se hace el ensayo, en cuanto a los requisitos de contenido de aire
incorporado.36
El método de ensayo consiste en preparar un mortero con arena normalizada (Ottawa,
1400 g) y cemento (350 g), utilizando un contenido de agua, que permita una fluidez en
los rangos de 87 ½ % ± 7 ½ , luego de haber conseguido el flujo requerido, el mortero
está listo para el siguiente paso, llenar el recipiente de 400 ml en tres capas con 20
golpes por cada una de las capas, determinar la masa contenida en el recipiente de 400
ml. Calculamos el contenido de aire a partir de los datos obtenidos de acuerdo a la NTE
INEN 195 .
Es importante indicar que el contenido de aire del cemento es índice del contenido de
aire que posiblemente estará presente en los hormigones por ser un elemento importante
en la elaboración de hormigones.
De acuerdo a la NTE INEN 490, que también es aplicable para los cementos de la NTE
INEN 2380, el contenido de aire en morteros de cemento hidráulicos, debe estar en un %
máximo de 12 % con respecto a su volumen.
Los procedimientos, equipos, materiales y cálculos necesarios, para los ensayos, nos
guiaremos en la NTE INEN 158.
Teniendo como resultados los siguientes datos.
______________________________
36 NORMA TECNICA GUATEMALTECA, NTG 41003 h3
107
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ENSAYO DE CONTENIDO DE AIRE DEL CEMENTO
NORMA: NTE INEN 195 y ASTM C
MATERIAL: CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
MUESTRA: 1 FECHA: 04/11/2013
Observación
MATERIAL UNIDAD CANTIDAD
Cemento g 350,0
Arena normalizada g 1400,0
Agua ml 323,0
#MEDICIÓN
(cm)
1 20
2 23
3 23
4 21
SUMATORIA 87
FLUJO DEL CEMENTO
PROCEDIMIENTO UNIDAD CANTIDAD
Masa del recipiente g 692,8
Masa del recipiente + contenido g 1516,8
Masa del mortero W g 824,0
Valor del % de agua de mezclado P g 92,29
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE)
CALCULO CONTENIDO DE AIRE
Contenido de aire, volumen (%)
Contenido de aire, volumen (%) 4,36 %
)42000(
)7.182(*100
P
PW
108
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ABRASIÓN
(%)COLORIMETRÍA
DENSIDAD
Dsss
(g/cmᶾ)
DENSIDAD
APARENTE
SUELTA
(g/cmᶾ)
DENSIDAD
APARENTE
COMPACTA
(g/cmᶾ)
DENSIDAD
APARENTE
MÁXIMA DE
LOS
AGREGADOS
(g/cmᶾ)
DENSIDAD
OPTIMO DE
LOS
AGREGADOS
(g/cmᶾ)
CAPACIDAD
DE
ABSORCIÓN
(%)
CONTENIDO
DE
HUMEDAD
(%)
MODULO
DE
FINURA
TAMAÑO
NOMINAL
1 2,57 1,56 1,64 1,71 1,68 1,50 0,11 2,96
2 2,57 1,53 1,61 1,70 1,67 1,64 0,12 2,86
3 2,69 1,53 1,62 1,71 1,68 1,45 0,10 2,88
------ 2,61 1,54 1,62 1,71 1,68 1,53 0,11 2,90 ------
1 22,39 2,40 1,24 1,38 1,71 1,68 2,65 0,36 6,41 1/2"
2 25,66 2,43 1,24 1,35 1,70 1,67 3,65 0,39 6,42 1/2"
3 ------ 2,25 1,24 1,39 1,71 1,68 3,25 0,45 6,41 1/2"
24,03 ------ 2,36 1,24 1,37 1,71 1,68 3,18 0,40 6,41 1/2"
DÍASRESISTENCIA
(MPa)DÍAS
RESISTENCIA
(MPa)ml %
1 3,01 99,8 204 3 14,06 7 17,63 182 28 4,36
2 3 ------ 223 ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
3 2,87 ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
2,96 99,80 214 3 14,06 7 17,63 182,00 28,00 4,36
MICROSÍLICERHEOMAC SF100
(BASF)1 2,19 ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
2,19 ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
FIGURA 1
------
------ ------
CONSISTENCIA NORMALRESISTENCIA CUBICA CONTENIDO
DE AIRE
(%)
CAMPEÓN
(LAFARGE)CEMENTO
MARCAMATERIAL
PROMEDIO
DENSIDAD
REAL
(g/cmᶾ)
SUPERFICIE
ESPECÍFICA
(%)
CUADRO DE RESUMEN DE ENSAYOS REALIZADOS
PROMEDIO
PROMEDIO
NÚMERO
DE
ENSAYO
PROMEDIO
PROPIEDADES
NÚMERO
DE
ENSAYO
PROCEDENCIAMATERIAL
TIEMPO DE
FRAGUADO
MÉTODO DE
VICAT (min)
AGREGADO
FINO
AGREGADO
GRUESO
CANTERA DE
GUAYLLABAMBA
CANTERA DE
GUAYLLABAMBA
109
CAPITULO V
5. DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA
El diseño de las mezclas de pruebas, sé realizo en función de las características propias
del agregado, cemento y aditivos, indicando que para los agregados se realizó un previo
tratamiento, el cual consistió en un lavado para la arena y ripio; y los demás elementos
garantizando que se encuentran en óptimo estado.
5.1 ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA ESPECIFICADA DEL HORMIGÓN (f’c)
Para determinar la resistencia especifica (f’c), está en función del criterio del profesional
que está a cargo de un diseño estructural, se analiza en función del tipo de estructura en
la que intervendrá el hormigón.
Se podría definir que la resistencia específica, es la resistencia a compresión del
hormigón con la cual está presente en una estructura, soportando cargas de diferentes
clases, como por ejemplo carga viva (L) y carga muerta (D). Como sabemos la
resistencia especifica es el punto de partida, para los distintos diseños de las estructuras
de hormigón armado, por este motivo es un parámetro de diseño muy importante dentro
del campo de la ingeniería civil. Un claro ejemplo, a citar es la presencia de la
resistencia específica del hormigón en las recomendaciones técnicas en los planos
estructurales de un proyecto.
Pero no es la necesaria para poder soportar las cargas reales que están presentes en una
estructura, de esta forma se llega, a la necesidad de adquirir una resistencia que requiere
de forma general una edificación, a la cual se la denomina resistencia requerida (f’cr).
Entonces el valor de la resistencia específica siempre será de menor valor que la
resistencia requerida (f’cr). Para nuestro caso especial de hormigones de alta resistencia
los valores a tomar como f’c serán valores mayores a 46 MPa.37
__________________________ 37
http://www.inecyc.org.ec/documentos/notas_tecnicas/CONTROL_CALIDAD_HORMIGON_%20II.pdf
110
5.2 ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA REQUERIDA SEGÚN EL ACI 318-08.38
Como se indicó anteriormente la raíz para el análisis de la resistencia requerida (f’cr) es
la resistencia especifica (f’c) del hormigón. Para establecer la resistencia requerida, se
realiza mediante las ecuaciones del ACI 318S-08, indicando como parámetros
principales a la resistencia especifica (f’c) del hormigón y la desviación estándar (Ss).
El cálculo de f’cr, se ve condicionado al número de registro de ensayos que se posea,
indicando lo siguiente:
Cuando se tenga registros de ensayos, menor o igual a 30 especímenes, se aplicara
las ecuaciones que están en función de (f’c) y (Ss), que son usadas en planta de
concreto que tienen registros de ensayos de menos de 12 meses de edad; para lo cual
se aplica la tabla 5.3.2.1 del ACI 318-08:
TABLA 5.1: Fuente ACI 318-08, pág., 72
Y en el caso que no se cumpla la condición anterior, es decir, no tienen los
suficientes registro de ensayos se aplicaran las ecuaciones de la tabla 5.3.2.2 del ACI
318-08:
f 'cr = f 'c + 2,33Ss - 3,5 (5-2)
f 'cr = f 'c + 1,34Ss (5-1)
f 'cr = 0,90f 'c + 2,33Ss (5-2)
Usar el mayor valor obtenido de las
ecuaciones (5-1) y (5-3)
f ' c ≤ 35
f ' c > 35
RESISTENCIA PROMEDIO A LA COMPRESIÓN REQUERIDA
CUANDO HAY DATOS DISPONIBLES PARA ESTABLECER
UNA DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE LA MUESTRA
Resistencia especificada a
la Compresión, Mpa
Resistencia promedio requerida a la
Compresión, Mpa
f 'cr = f 'c + 1,34Ss (5-1)
Usar el mayor valor obtenido de las
ecuaciones (5-1) y (5-2)
111
TABLA 5.2: Fuente ACI 318-08, pág., 72
En nuestro caso se aplicara las ecuaciones de la tabla 5.3.2.2, ya que nosotros no
poseemos anotaciones de ningún tipo de ensayos y estas ecuaciones están en función de
la resistencia especifica (f’c) mayor a los 35 MPa, siendo el único dato disponible y al
no tener ninguna experiencia con el hormigón preparado con los agregados de
Guayllabamba y cemento Campeón Lafarge, estamos obligados al uso de la siguiente
ecuación:
Mediante la ecuación anterior se llega a determinar nuestra resistencia requerida, para el
diseño del hormigón de alta resistencia.
El análisis de la resistencia requerida está en función de los registros de ensayo y
también de forma directa para los dos casos, de la resistencia requerida como se puede
ver en las tablas 5.3.2.1 y 5.3.2.2 respectivamente, por tal razón son parámetros que se
deben tomar en cuenta para el desarrollo del tema.
_________________________
38 INSTITUTO ECUATORIANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO – INECYC, CONTROL DE
CALIDAD EN EL HORMIGÓN, PARTE II
f 'cr = f 'c + 8,3
f 'cr =1,10 f 'c + 5,0f 'c > 35
21≤ f 'c ≤ 35
RESISTENCIA PROMEDIO A LA COMPRESIÓN REQUERIDA
CUANDO NO HAY DATOS DISPONIBLES PARA ESTABLECER
UNA DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE LA MUESTRA
Resistencia especificada a
la Compresión, Mpa
Resistencia promedio requerida a la
Compresión, Mpa
f 'cr = f 'c + 7,0f 'c < 21
112
5.3 DISEÑO DE DOSIFICACIÓN PARA MEZCLAS DE PRUEBA EN
FUNCIÓN DE LA RESISTENCIA REQUERIDA (f 'cr)
En este capítulo se hablara del diseño del hormigón, en función de la resistencia
requerida, haciendo el uso del ACI 211.4R 93, ya que al calcular la resistencia nos
presenta datos mayores a 50 MPa, considerados hormigones de alta resistencia.
Para lo cual se debe seguir un número de pasos, considerando los siguientes pasos:
PASO 1: RECOPILACIÓN DE TODOS LOS DATOS NECESARIOS PARA EL
DISEÑO
PASO 2: SELECCIÓN DE LA CONSISTENCIA DE LA MEZCLA
(ASENTAMIENTO).
PASO 3: SELECCIÓN TAMAÑO MÁXIMO AGREGADO GRUESO (RIPIO)
PASO 4: DETERMINAR EL PESO DEL AGREGADO GRUESO (RIPIO)
PASO 5: ESTIMACIÓN MEZCLA DE AGUA Y CONTENIDO DE AIRE
PASO 6: SELECCIÓN RELACION AGUA/MATERIAL CEMENTANTE
PASO 7: CALCULAR LA CANTIDAD DE MATERIAL CEMENTANTE
PASO 8: CALCULAR PROPORCIONES DE LA MEZCLA AL VOLUMEN
PASO 9: CALCULAR PROPORCIONES DE LA MEZCLA AL PESO
PASO 10: DOSIFICACIÓN
PASO 11: PROPORCIONES DE LA MEZCLA CON MICROSILICE
PASO 12: PROPORCIONES Y DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA AL PESO
PASO 13:CANTIDADES PARA MEZCLAS DE PRUEBAS
PASO 14: CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS
113
PASO 1: RECOPILACIÓN DE TODOS LOS DATOS NECESARIOS PARA EL
DISEÑO
En este paso se presentan todos los datos numérico de los materiales como se verá en la
tabla 5.3.1, que corresponde a los ensayos realizados en laboratorio, de los siguientes
elementos; agregado grueso, agregado fino, cemento, microsílice con sus respectivas
propiedades físicas y además el valor de la resistencia especifica con su respectiva
resistencia requerida para el cálculo del diseño.
Resistencia requerida (f’cr), se debe aclarar que la ecuación aplicada para el cálculo de
f’cr, se realizó el recomendado por el ACI 211.4R 93, que se explicara en el capítulo 5.4.
TABLA 5.3; Resumen de datos para el diseño, propiedades físicas de los elementos.
FUENTE: Datos recopilados, ensayos realizados capítulos 4 y 5.
Donde:
Dsss: Densidad del material saturado pero su Superficie está Seca
ap: densidades aparentes
MPa
RESISTENCIA ESPECIFICA (f'c): 46,00
MPa psi MPa psi
RESISTENCIA REQUERIDA (f'cr): 55,6 8064,22 55,65 8071,84
Ec.1 donde f 'c en MPa ACI 318-08
Ec.2 donde f 'c en MPa ACI 211.4R
DATOS: MATERIAL Dsss (g/cmᶾ) δ ap.c. (g/cmᶾ) % de Abs. % de Hum. M.F.
Arena 2,61 1,63 1,53 0,13 2,87
Ripio 2,36 1,37 4,89 0,30 6,41
CEMENTO : 2,96 g / cm 3 MICROSILICE : 2,19 g / cm 3
ADITIVO : 800 ml / saco
% MICROSIL: 20 %
Ec. 1 Ec. 2
114
PASO 2: SELECCIÓN DE LA CONSISTENCIA DE LA MEZCLA
(ASENTAMIENTO).
Para la selección del asentamiento de la mezcla de hormigón, dependerá si se emplea o
no aditivo, para nuestro caso de las muestras patrón se toma en cuenta, un asentamiento
sin aditivo HRWR (aditivo reductor de agua de alto rango) como se indica en la tabla
5.3.2, realizando el uso de la tabla 4.3.1 (ACI 211.4R 93).
TABLA 5.4; Asentamiento para la mezcla
FUENTE: ACI 211.4R 93, tabla 4.3.1
PASO 3: SELECCIÓN TAMAÑO MÁXIMO AGREGADO GRUESO (RIPIO)
La selección del tamaño máximo del agregado grueso estará, sujeta a las características
del proyecto a realizar, como son los espaciamientos entre el acero en las estructuras de
una obra. Para lo cual nos guiaremos en tabla 5.3.3.
TABLA 5.5; Tamaño nominal máximo del ripio
FUENTE: ACI 211.4R 93, tabla 4.3.2, tamaño máximo del agregado grueso.
Unidad
Caida 2 - 4 pulg
Caida 5,08 - 10,16 cm
pulg
Hormigón sin HRWR (aditivo)
2 Caida selecionado
psi MPa pulg cm pul cm
< 9000 < 62,05 3/4" 1,91 a 1" 2,54
> 9000 > 62,05 3/8" 0,95 a 1/2" 1,27
pulg
Resistencia del
hormigón requeridoÁrido grueso sugerido en tamaño máximo
T.N.M seleccionado 1/2"
115
Además de lo mencionado anteriormente, también un parámetro más para la selección
del tamaño nominal del agregado, es la resistencia a la cual se desea llegar, siendo
nuestro caso menor a los 62,05 MPa, entonces tomando el único parámetro en las
condiciones que se presenta en obra.
PASO 4: DETERMINAR EL PESO DEL AGREGADO GRUESO (RIPIO)
Para determinar el peso del agregado grueso, depende del tamaño nominal máximo
elegido anteriormente y de acuerdo a la tabla 4.3.3 (ACI 211.4R 93), se tomara el
volumen fraccional del ripio, luego de éste, se hará el cálculo del peso del agregado
grueso como se indicara a continuación:
TABLA 5.6; ACI 211.4R 93, volumen recomendado del agregado grueso
FUENTE: ACI 211.4R 93
PASO 5: ESTIMACIÓN MEZCLA DE AGUA Y CONTENIDO DE AIRE
3/8" 1/2" 3/4" 1"
Contenido de agregado grueso para el T.N.M y usarse con arena de MF de 2,5 a3,2
Volumen fraccional del ripio
T.M.N
0,65 0,68 0,72 0,75
ydᶾ
δ apa.rip = 85,45 lb/ftᶾ
27 ydᶾ a ftᶾ
1568,81 lbs.
FACTOR ARIDO GRUESO 0,68
FACTOR CONVERSIÓN:
116
El porcentaje de vacíos, se calculara en función del agregado fino, de acuerdo a este dato
se deberá determinar si se requiere o no de un ajuste de agua por el contenido de aire, si
se tiene un valor menor a 35% no requiere de un ajuste y si se tiene un valor mayor a
35% es necesario realizar un ajuste, como se indica a continuación:
Luego de haber realizado el ajuste se procederá a determinar la mezcla de agua
necesaria, que se encuentra en función del tamaño máximo del agregado grueso de la
tabla 4.3.4 del ACI 211.4R 93, como se indica a continuación:
TABLA 5.7; ACI 211.4R 93, Estimación de mezcla de agua y aire fresco contenido.
% VACIOS AGREGADO FINO
PORCENTAJE DE VACIOS=
δ apa.arena= 101,66 lb/ftᶾ
62,40 g/cmᶾ a lb/ftᶾ
PORCENTAJE DE VACIOS (V % )= 37,58 %
AJUSTE AGUA
MEZCLA AGUA AJUSTE=
% F. AGUA
0 0
35 8
70 16
MEZCLA AGUA AJUSTADA = 20,64 lb/ydᶾ
FACTOR CONVERSIÓN:
REALIZAR AJUSTE >
35%
FACTOR AGUA (VARIACIÓN)
3/8 " 1/2 " 3/4 " 1 "
1 a 2 310 295 285 280
2 a 3 320 310 295 290
3 a 4 330 320 305 300
3,0 % 2,5 % 2,0 % 1,5 %
2,5 % 2,0 % 1,5 % 1,0 %
ASENTAMIENTO
pulg
MEZCLA DE AGUA ( lb / yd 3 )
T.M.N. - AGREGADO ; pulg
SIN HWRW
CON HWRW
117
PASO 6: SELECCIÓN RELACIÓN AGUA/MATERIAL CEMENTANTE
Para la selección de la relación agua/ material cementante se encuentra ligado a dos
parámetros como son la resistencia requerida en la tabla 4.3.5 (b) y del tamaño nominal
del ripio; en el caso que no se tenga un valor exacto de la resistencia requerida de la
tabla, se procederá a la interpolación, de esta forma hallando la relación a/(c + p).
TABLA 5.8; ACI 211.4R 93, Relación w/(c + p) de hormigones con HRWR
PASO 7: CALCULAR LA CANTIDAD DE MATERIAL CEMENTANTE
MEZCLA DE AGUA= 295 lb/ydᶾ
TOTAL AGUA = MEZCLA AGUA AJUSTADA + MEZCLA DE AGUA
TOTAL AGUA= 315,64 lb/ydᶾ
RESISTENCIA REQUERIDA f'cr
8071,84 psi
3/8 " 1/2 " 3/4 " 1 "
7000 28 días 0,42 0,41 0,40 0,39
8000 28 días 0,35 0,34 0,33 0,33
9000 28 días 0,30 0,29 0,29 0,28
10000 28 días 0,26 0,26 0,25 0,25
11000 28 días - - - -
12000 28 días - - - -
f cr
psi
w / ( c + p )
T.M.N. - AGREGADO ; pulg
RELACIÓN w/(c + p) = 0,34
118
Para calcular la cantidad de material cementante se utilizará como dato el agua total de
la mezcla y la relación w/(c + p), hallados anteriormente y mediante la ecuación para el
cálculo de la cantidad de agua, se halla el material cementante.
Datos:
TOTAL AGUA = 315,64 lb/ydᶾ
w/(c + p) = 0,34
PASO 8: CALCULAR PROPORCIONES DE LA MEZCLA AL VOLUMEN
Luego de haber determinado las cantidades del cemento, agregado grueso y agua, a
continuación se encontrará la proporción de arena, para lo cual se debe tomar en cuenta
el contenido de aire atrapado, mencionado en la tabla 4.3.4 del ACI 211.4R 93, sin
HRWR.
Cantidades encontradas:
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD
CEMENTO 928,35 lb
RIPIO 1568,81 lb
AGUA 315,64 lb
TABLA 5.9; Cantidades de cemento, ripio y agua hallados en los pasos 1 al 7.
Para determinar la arena a la tabla 5.3.4 se debe introducir el contenido de aire atrapado
como se indica a continuación, donde los valores expresados en masa de deberán
dosificar al volumen haciendo el uso de la densidad del material en estado SSS (saturado
MASA CEMENTO =
MASA CEMENTO = 928,35 lb
119
pero su Superficie está Seca), para cual se hace un factor de conversión de g/cmᶾ a lb/ftᶾ
igual a Fc= 62.40.
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD
CEMENTO 5,03 ftᶾ
RIPIO 10,66 ftᶾ
AGUA 5,06 ftᶾ
AIRE 0,68 ftᶾ
VOLUMEN
TOTAL 21,43 ftᶾ
ARENA 5,58 ftᶾ
TABLA 5.10; Cantidades para el cálculo de la arena
Calculo tipo ejemplo cemento = cemento/(Dsss*Fc) = ftᶾ
Cemento = 928.35/(2.96*62.40) = 5.03 ftᶾ
CALCULO DE LA CANTIDAD DE ARENA
Cantidad de arena=
Cantidad de arena= 5.58 ftᶾ
Donde: La cantidad 27 de acuerdo al método de volumen absoluto, considera que la
arena se calculara para producir 27 ftᶾ de hormigón.
PASO 9: CALCULAR PROPORCIONES DE LA MEZCLA AL PESO
Ayudándonos de la tabla 5.3.5 se calcula las proporciones de la mezcla al peso, haciendo
uso de la densidad de los materiales en estado SSS, como se verá a continuación:
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD
CEMENTO 928,61 lb
RIPIO 1569,08 lb
AGUA 315,59 lb
ARENA 907,53 lb
TABLA 5.11; Cantidades de materiales al peso
120
Calculo tipo ejemplo del cemento = cemento*Dsss*Fc = lb
Cemento = 928.35*2.96*62.40 = 928.61 lb
PASO 10: DOSIFICACIÓN
MATERIAL DOSIFICACIÓN
CEMENTO 1,00
RIPIO 1,69
AGUA 0,34
ARENA 0,98
Tomando como base al cemento se realiza el cálculo de la dosificación como se
muestra a continuación:
Calculo tipo ejemplo del ripio = masa ripio/ (masa cemento)
Cemento = 1569.08 / 928.61 = 1.69
PASO 11: PROPORCIONES DE LA MEZCLA CON MICROSILICE
Para saber el porcentaje de microsílice, se hará de acuerdo a las indicaciones de las
fichas técnicas del material, para determinar la cantidad de microsílice se sacara el
porcentaje en masa y restar al total del cemento, y entonces la suma del cemento más
la microsílice se igual al cemento de la tabla 5.3.6.
PASO 12: PROPORCIONES Y DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA AL
VOLUMEN
PORCENTAJE MICROSILICE = 15 %
TOTAL (lb)
928,61
MICROSILICE (lb)CEMENTO (lb)MATERIAL
CEMENTO+MICROSILICE 789,32 139,29
121
En función de la tabla del paso 11, se calculara el cemento y microsílice al volumen de
la misma forma que se realizó en el paso 8, haciendo uso de la densidad del material en
estado SSS. Donde la dosificación sufrirá una variación, debido que la microsílice tiene
una densidad diferente a la del cemento volviendo a realizar el cálculo de la arena, como
se indica a continuación:
Para el cálculo de la arena se procederá de la misma forma del paso 8, luego hecho esta
corrección se procederá a calcular las respectivas dosificaciones.
CANTIDADES MEZCLA AL PESO
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD
CEMENTO 789,32 lb
MICROSILICE 139,29 lb
RIPIO 1569,08 lb
AGUA 315,59 lb
ARENA 864,35 lb
DOSIFICACIÓN MEZCLA
TOTAL (ftᶾ )
5,30
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD
CEMENTO 4,28 ftᶾ
MICROSILICE 1,02 ftᶾ
RIPIO 10,66 ftᶾ
AGUA 5,06 ftᶾ
AIRE 0,68
VOLUMEN
TOTAL21,69
ARENA 5,31 ftᶾ
MATERIAL CEMENTO (ftᶾ ) MICROSILICE (ftᶾ )
CEMENTO+MICROSILICE 4,28 1,02
122
MATERIAL DOSIFICACIÓN
AGUA 0,34
CEMENTO 1,00
ARENA 0,93
RIPIO 1,69
PASO 13:CANTIDADES PARA MEZCLAS DE PRUEBAS
Para determinar las cantidades para las mezclas de prueba se realizara en función de la
dosificación encontrada en el paso 12, y de acuerdo a experiencias obtenidas en el
laboratorio se sabe que para realizar una probeta de 10.2 x 20.0 cm, se requiere de 2 Kg
de ripio y como se trata de nueve probetas se requiere un total de 18 Kg para la muestra,
tomando como base para determinar la dosificación al peso; realizando el cálculo de la
siguiente forma:
MATERIAL DOSIFICACIÓN
AGUA 0,34
CEMENTO 1,00
ARENA 0,93
RIPIO 1,69
TABLA 5.12: Dosificación pasó 12
# DE MUESTRAS = 9
CANTIDAD DE RIPIO = 18 Kg
MATERIAL CANTIDAD (Kg) DOSIFICAC.
AGUA 3,62 0,34
CEMENTO 8,521,00
MICROSILICE 2,13
ARENA 9,92 0,93
RIPIO 18,00 1,69
123
Ejemplo tipo: Agua
Cantidad de agua = (Dosificación Agua * Cantidad ripio)/ Dosificación ripio = Kg
Cantidad de agua = (0.34 * 18)/ 1.69 = 3.62 Kg
Para el cemento, microsílice, arena y ripio se procederá de la misma forma, como indica
el ejemplo tipo.
PASO 14: CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS
Para tener las cantidades reales que se hará uso en una mezcla se deberá realizar la
corrección por humedad de los agregados, provocada por la humedad natural a la que se
encuentra expuesto el material en almacenamiento.
124
Como se puede ver los valores afectados por el contenido de humedad, son la arena y el
ripio.
5.4 CÁLCULOS DE RESISTENCIA REQUERIDA.
Para el cálculo de la resistencia requerida se debe tomar en cuenta las ecuaciones del
ACI 318-08 y ACI 211.4R 98, y en base a sus características, seleccionar la que mejor,
resultados arroje, para nuestro diseño.
Primera ecuación ACI 318-08 igual a:
CORRECCION POR HUMEDAD
ARENA = 9,87 Kg
AGUA = -0,07 Kg
RIPIO = 17,68 Kg
AGUA = -0,32 Kg
0,39 Kg
266 ml
CORRECION =
ADITIVO =
EC. 1: Tabla 5.3.2.2 ACI 318-08
125
Donde f’c en MPa y f’cr igual a MPa
Segunda ecuación ACI 211.4R 98 igual a:
Donde f’c en psi, para lo cual es necesario transformarlo en unidades igual a la ecuación
número uno y además en el capítulo 2 del ACI 211.4R 98, hace mención lo siguiente “la
ecuación (2-3) da como resultado la resistencia requerida mayor que la ecuación de la
tabla 5.3.2.2 del ACI 318-08”, además es recomendable calcular el 0.90 de la resistencia
requerida ya en condiciones de campo ideales alcanza solo el 90% de la fuerza en
comparación a las condiciones de laboratorio.
EC. 2: (2-3) ACI 211.4R 93
EC. 2: (2-3) ACI 211.4R 98
126
Al calcular la resistencia requerida por la ecuación uno y dos respectivamente se tiene
los siguientes resultados:
Como se puede observar la variación en los valores con la Ec.1 y Ec.2, son cifras
despreciables, por lo cual para el diseño se hará uso de la Ec.2 como lo recomienda el
ACI 211.4R 98 y el criterio que recomienda el ACI 318-08, seleccionar entre varias la
que mayores resultados arroje.
5.4.1 MÉTODO DEL VOLUMEN ABSOLUTO (EN CONCORDANCIA CON
COMITÉS ACI 211-4R-98 Y ACI 363-2R-98)
El método del volumen absoluto consiste, en la selección de las proporciones de
agregado grueso, agua y cemento en unidades de masa, siguiendo los procedimientos del
ACI 211.4R 98, quedando como incógnita la cantidad de agregado fino, para lo cual es
necesario que todos los elementos nombrados anteriormente, deban ser expresados en
unidad de volumen, mediante las densidades de cada uno de los elementos, incluyendo
el aire contenido en todo el volumen total de la mezcla, sumamos los volúmenes de
ripio, agua, cemento y aire; siendo la cantidad de arena, la diferencia del volumen total
de la mezcla menos los volúmenes de ripio, agua, cemento y aire.
MPa
RESISTENCIA ESPECIFICA (f'c): 46,00
MPa psi MPa psi
RESISTENCIA REQUERIDA (f'cr): 55,60 8064,22 55,65 8071,84
Ec.1 donde f 'c en MPa ACI 318-08
Ec.2 donde f 'c en MPa ACI 211.4R
Ec. 1 Ec. 2
127
5.5 MEZCLAS DE PRUEBA (ALTERNATIVAS DE MEZCLAS)
Luego de haber realizado varias mezclas de prueba, haciendo el uso de los agregados de
Guayllabamba, cemento Campeón (Lafarge), y aditivos, se llegó finalmente a establecer
alternativas que nos permitió, alcanzar la resistencia requerida igual o mayor a 55.65
MPa; se debe indicar que se trabajó con varios aditivos químicos de diferentes casas
comerciales como fueron Ademix, Basf (Glenium 3000N y Rheobuild 1000) y Sika
(Sika Men N-100) y también aditivos minerales (microsílice) de Basf (Rheomac SF100)
y Sika (Sika Fume).
La selección de los aditivos con los cuales se trabajó en estas mezclas, se tomó en
función de los mejores resultados obtenidos con cada uno de ellos, eligiendo los
siguientes, aditivo químico de Sika “Sika Ment N-100” y aditivo mineral de Basf
“Rheomac SF100”.
En las opciones de mezcla, se tiene como factor común, el porcentaje de microsílice,
estableciendo las siguientes opciones:
Primera opción: Cemento con el 15 % de microsílice
Segunda opción: Cemento con el 10% de microsílice
Tercera opción: Cemento con el 13% de microsílice
Para la realización de las tres opciones de mezcla, se hace el uso de los datos obtenidos
en los ensayos de laboratorio, que se presentan en la tabla 5.13.
128
MATERIAL
PROPIEDADES
DENSIDAD
Dsss
(g/cmᶾ)
DENSIDAD
APARENTE
SUELTA
(g/cmᶾ)
DENSIDAD
APARENTE
COMPACTA
(g/cmᶾ)
CAPACIDAD
DE
ABSORCIÓN
(%)
CONTENIDO
DE
HUMEDAD
(%)
AGREGADO
FINO
2,57 1,56 1,64 1,50 0,11
2,57 1,53 1,61 1,64 0,12
2,69 1,53 1,62 1,45 0,10
PROMEDIO 2,61 1,54 1,62 1,53 0,11
AGREGADO
GRUESO
2,40 1,24 1,38 2,65 0,36
2,43 1,24 1,35 3,65 0,39
2,25 1,24 1,39 3,25 0,45
PROMEDIO 2,36 1,24 1,37 3,18 0,40
MATERIAL
DENSIDAD
REAL
(g/cmᶾ)
CEMENTO
3,01
3
2,87
PROMEDIO 2,96
MICROSÍLICE 2,19
PROMEDIO 2,19
TABLA 5.13; Datos necesarios de los ensayos de laboratorio, para las mezclas.
PRIMERA OPCIÓN: CEMENTO CON EL 15 % DE MICROSÍLICE
Para familiarizarnos a los cálculos que estamos acostumbrados, se realizará para un
metro cubico de hormigón, en esta primera opción de mezcla se explicara paso a paso:
129
Datos:
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
MATERIAL Dsss δ ap.c. % de Abs. % de Hum.
UNIDAD gr. / cm3 gr. / cm
3 % %
ARENA 2,61 1,63 1,53 0,13
RIPIO 2,36 1,37 3,89 0,30
CEMENTO 2,96 ADITIVOS
MICROSILICE 2,19 % MICROSÍLICE 15
% ADITIVO 3
RESISTENCIA DEL HORMIGÓN A DISEÑAR
Selección del asentamiento
Hormigón sin HRWR (aditivo) Unidad
Caída 5,08 - 10,16 cm
Asentamiento seleccionado 5,08 cm
MPa
RESISTENCIA ESPECIFICA (f'c): 46,00
MPa psi MPa psi
RESISTENCIA REQUERIDA (f'cr): 55,60 8064,22 55,65 8071,84
Ec.1 donde f 'c en MPa ACI 318-08
Ec.2 donde f 'c en MPa ACI 211.4R
Ec. 1 Ec. 2
130
Selección del tamaño nominal máximo del ripio
Volumen recomendado del ripio
Contenido de agregado grueso para el T.N.M y usarse con arena de MF de 2,5 a3,2
T.M.N (mm) 9,53 12,70 19,05 25,40
Volumen fraccional del ripio 0,65 0,68 0,72 0,75
FACTOR ARIDO GRUESO 0,68 mᶾ
δ apa.rip = 1.37 g/cmᶾ
FACTOR CONVERSIÓN: 1000 g/cmᶾ a Kg/mᶾ
Contenido de aire y determinación del agua de mezcla
(
)
psi MPa mm mm
< 9000 < 62,05 19,05 a 25,4
> 9000 > 62,05 9,53 a 12,7
mm
Resistencia del hormigón
requerido
Árido grueso sugerido en
tamaño máximo
T.N.M seleccionado 12,70
131
(
)
El contenido de aire es mayor a 35%, se realizará el ajuste (%V>35; ajuste de agua).
ASENTAMIENTO
cm
MEZCLA DE AGUA ( Kg / m3 )
T.M.N. - AGREGADO ; mm
9,53 12,70 19,05 25,40
2,54 a 5,08 184,30 175,38 169,44 166,47
5,08 a 7,62 190,25 184,30 175,38 172,41
7,62 a 10,16 196,19 190,25 181,33 178,36
SIN HWRW 3,0 % 2,5 % 2,0 % 1,5 %
CON HWRW 2,5 % 2,0 % 1,5 % 1,0 %
MEZCLA DE AGUA= 175,384 Kg /m3
TOTAL AGUA = MEZCLA AGUA AJUSTADA + MEZCLA DE AGUA
TOTAL AGUA= 187,66 Kg /m3
Selección de la relación w/ (c + p)
g/cmᶾ
% F. AGUA (Kg/mᶾ)
0 0
35 4,76
70 9,51
FACTOR AGUA (VARIACIÓN)
132
Cantidad de cemento para la mezcla
Cantidades de los materiales para un mᶾ de hormigón
Tabla 5.5.2; Base para el diseño de las opciones de mezclas
RESISTENCIA REQUERIDA f'cr
55,65 MPa
9,53 12,70 19,05 25,40
48,26 28 días 0,42 0,41 0,40 0,39
55,16 28 días 0,35 0,34 0,33 0,33
62,05 28 días 0,30 0,29 0,29 0,28
68,95 28 días 0,26 0,26 0,25 0,25
75,84 28 días - - - -
82,74 28 días - - - -
RELACIÓN w/(c + p) = 0,34
f cr
MPa
w / ( c + p )
T.M.N. - AGREGADO ; mm
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
CEMENTO 551,94 Kg
RIPIO 931,6 Kg
AGUA 187,66 Kg
MATERIALES ENCONTRADOS
133
La cantidad de arena es igual a: 1 mᶾ - VOLUMEN TOTAL = 1 - 0.79= 0.21 mᶾ
DOSIFICACIÓN AL PESO
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
CEMENTO 551,94 Kg
RIPIO 931,60 Kg
AGUA 187,66 Kg
ARENA 537,994 Kg
Cantidades de material con microsílice al 15%, para un mᶾ de hormigón y
dosificaciones.
CANTIDADES AL PESO
MATERIAL CEMENTANTE CEMENTO
(Kg)
MICROSILICE
(Kg) TOTAL
(Kg)
CEMENTO + MICROSILICE 469,15 82,79 551,94
CANTIDADES AL VOLUMEN
MATERIAL CEMENTANTE CEMENTO
(mᶾ) MICROSILICE
(mᶾ)
TOTAL
(mᶾ)
CEMENTO + MICROSILICE 0,16 0,04 0,20
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
CEMENTO 0,19 mᶾ
RIPIO 0,39 mᶾ
AGUA 0,19 mᶾ
AIRE 0,025 mᶾ
VOLUMEN
TOTAL0,79 mᶾ
ARENA 0,21 mᶾ
DOSIFICACIÓN AL VOMULEN
134
DOSIFICACIÓN AL VOMULEN
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
CEMENTO 0,16 mᶾ
MICROSILICE 0,04 mᶾ
RIPIO 0,39 mᶾ
AGUA 0,19 mᶾ
AIRE 0,025 mᶾ VOLUMEN
TOTAL 0,804 mᶾ
ARENA 0,196 mᶾ
DOSIFICACIÓN AL PESO DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
CEMENTO 469,15 Kg 1
MICROSILICE 82,79 Kg
AGUA 187,66 Kg 0,34
RIPIO 931,60 Kg 1,69
ARENA 512,33 Kg 0,93
Tabla 5.14; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 1
SEGUNDA OPCIÓN: CEMENTO CON EL 10 % DE MICROSÍLICE
Para determinar la segunda opción se tomara la tabla 5.15, base para las tres opciones de
mezclas.
TABLA 5.15; Base para el diseño de las opciones de mezclas de pruebas
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
CEMENTO 551,94 Kg
RIPIO 931,6 Kg
AGUA 187,66 Kg
MATERIALES ENCONTRADOS
135
Cantidades de material con microsílice al 10%, para un mᶾ de hormigón y
dosificaciones.
CANTIDADES AL PESO
MATERIAL CEMENTANTE CEMENTO
(Kg)
MICROSILICE
(Kg) TOTAL
(Kg)
CEMENTO + MICROSILICE 496,75 55,19 551,94
CANTIDADES AL VOLUMEN
MATERIAL CEMENTANTE CEMENTO
(mᶾ) MICROSILICE
(m ᶾ) TOTAL
(mᶾ)
CEMENTO + MICROSILICE 0,168 0,025 0,19
DOSIFICACIÓN AL VOMULEN
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
CEMENTO 0,168 mᶾ
MICROSILICE 0,025 mᶾ
RIPIO 0,39 mᶾ
AGUA 0,19 mᶾ
AIRE 0,025 mᶾ VOLUMEN
TOTAL 0,800 mᶾ
ARENA 0,200 mᶾ
DOSIFICACIÓN AL PESO DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
AGUA 187,66 Kg 0,34
CEMENTO 496,75 Kg 1
MICROSÍLICE 55,19 Kg
ARENA 520,88 Kg 0,94
RIPIO 931,60 Kg 1,69
TABLA 5.16; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 2
136
TERCERA OPCIÓN: CEMENTO CON EL 13 % DE MICROSÍLICE
Para determinar la tercera opción se tomara la tabla 5.5.2, base para las tres opciones de
mezclas.
TABLA 5.17; Base para el diseño de las opciones de mezclas de pruebas
CANTIDADES AL PESO
MATERIAL CEMENTANTE CEMENTO
(Kg)
MICROSILICE
(Kg) TOTAL
(Kg)
CEMENTO + MICROSILICE 480,19 71,75 551,94
CANTIDADES AL VOLUMEN
MATERIAL CEMENTANTE CEMENTO
(mᶾ) MICROSILICE
(m ᶾ) TOTAL
(mᶾ)
CEMENTO + MICROSILICE 0,162 0,033 0,19
DOSIFICACIÓN AL VOMULEN
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
CEMENTO 0,162 mᶾ
MICROSILICE 0,033 mᶾ
RIPIO 0,39 mᶾ
AGUA 0,19 mᶾ
AIRE 0,025 mᶾ VOLUMEN
TOTAL 0,802 mᶾ
ARENA 0,198 mᶾ
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
CEMENTO 551,94 Kg
RIPIO 931,6 Kg
AGUA 187,66 Kg
MATERIALES ENCONTRADOS
137
DOSIFICACIÓN AL PESO DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
AGUA 187,66 Kg 0,34
CEMENTO 480,19 Kg 1
MICROSILICE 71,75 Kg
ARENA 515,75 Kg 0,93
RIPIO 931,6 Kg 1,69
TABLA 5.18; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 3
CUADRO DE RESUMEN DE LAS OPCIONES DE MEZCLAS DE PRUEBA
%
MICROSILICE
OPCION 1
15%
OPCION 2
10%
OPCION 3
13% UNIDAD DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDAD CANTIDAD CANTIDAD
CEMENTO 469,15 496,75 480,19 Kg 1
MICROSILICE 82,79 55,19 71,75 Kg
AGUA 187,66 187,66 187,66 Kg 0,34
RIPIO 931,60 931,60 931,60 Kg 1,69
ARENA 512,33 520,88 515,75 Kg 0,93
TABLA 5.19; RESUMEN DE OPCIONES DE MEZCLA DE PRUEBAS
Las cantidades halladas de cemento, microsílice, agua, ripio y arena, son para un
volumen de hormigón, igual a un metro cubico (1 mᶾ).
138
5.6 PROBETAS DE 10 X 20 CMS
Las probetas de 10x20 cm, son las recomendadas para los ensayos de resistencia a la
compresión simple de hormigones de alta resistencia, como lo menciona el ACI 211.4R
93 capítulo 3 y ACI 363.2R 98 capitulo 4, por las siguientes consideraciones:
Es compatible con la capacidad de carga de la máquina de ensayo.
No excede en la capacidad de la máquina de prueba disponible, al momento de
aplicar la carga.
El tamaño de la probeta de 10x20 cm, también se encuentra sujeto al tamaño máximo de
los agregados, como señala el capítulo 5 del ASTM C172 04. Por esta razón, son
compatibles para los hormigones de alta resistencia debido al tamaño de los agregados
que se emplea para su fabricación.
Se recomienda, cuando se hace el uso de este tamaño de cilindros, se debe tomar como
mínimo 3 muestras por edad de la misma muestra de concreto, como lo indica el ACI
318 – 08, capítulo 5.6.2.4.
De acuerdo a la dimensión de cilindro seleccionado, se debe hacer el uso de los equipos
adecuados para la toma de muestras:
REQUISITOS PARA EL MOLDEO POR APISONADO
TIPO Y TAMAÑO DE LA PROBETA
N° DE CAPAS N° DE GOLPES
POR CAPA
CILINDRO 2 25
DIÁMETRO 100 mm
TABLA 5.20; Requisitos para el moldeo por apisonado
FUENTE: ASTM C 31 -03, Llenado de probetas
139
DIMENSIONES DE LA VARILLA
DIÁMETRO DEL CILINDRO
(mm)
DIÁMETRO
DEL PISÓN
(mm)
LONGITUD
DEL PISÓN
(mm)
< 150 10 300
TABLA 5.21; Aparato para apisonado
FUENTE: ASTM C 31 -03, Llenado de probetas
FIGURA 5.1; Probeta cilíndrica de 10x20 cm
5.7 PREPARACIÓN DE 9 PROBETAS POR ALTERNATIVA CON 3
DOSIFICACIONES
Para la preparación de las mezclas de pruebas con las tres alternativas propuestas, se
hará en función de los diseños establecidos en el capítulo 5.5, de estás se extraer las
cantidades, para las nueve probetas, a fabricar.
140
Para establecer las cantidades, se tendrá como valor conocido la cantidad de agregado
grueso (ripio), para el volumen de una probeta de 10x20 cm (1.57 cmᶾ). Este parámetro,
viene de las diversas experiencias obtenidas en laboratorio.
PRIMERA OPCIÓN: CEMENTO CON EL 15 % DE MICROSÍLICE
En la primera opción se realizará todos los cálculos tipo, que se aplicaran también a la
opción dos y uno, salve cuando se requiere una explicación adicional, que se presente
para las siguientes opciones uno y dos, respectivamente.
DOSIFICACIÓN AL PESO; 1 mᶾ DE HORMIGÓN DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
AGUA 187,66 Kg 0,34
CEMENTO 469,15 Kg 1
MICROSILICE 82,79 Kg
ARENA 512,33 Kg 0,93
RIPIO 931,6 Kg 1,69
TABLA 5.22; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 1
En función de la tabla 5.5.3, se encuentra las cantidades para nueve probetas.
# CILIND. DE PRUEB. : 9 #
RIPIO IMPUESTO : 18,00 Kg
141
MATERIAL M. DE PRUEBA DOSIFICACIÓN
AGUA 3,62 0,34
CEMENTO 9,05 1,00
MICROSILICE 1,60
ARENA 9,91 0,93
RIPIO 18,00 1,69
CALCULO TIPO:
85% DE CEMENTO = 10.65*0.85 = 9.05 Kg
15% DE MICROSILICE = 10.65*0.15 = 1.60 Kg
Para las opciones 1 y 2, se procederá de la misma forma, en la determinación de las
cantidades de material para las 9 probetas, de acuerdo al cálculo tipo.
142
Luego de haber obtenido las cantidades de material, para nueve probetas, el
siguiente paso es la corrección por humedad de los agregados:
Datos:
MATERIAL % de Absor. % de Hum.
UNIDAD % %
ARENA 1,53 0,13
RIPIO 4,89 0,30
(
)
(
)
ARENA = 9,77 Kg
(
)
(
)
AGUA = -0,14 Kg
(
)
143
(
)
RIPIO = 17,21 Kg
(
)
(
)
AGUA = -0,79 Kg
AGUA DE CORRECCIÓN = AGUA (ARENA) + AGUA (RIPIO)
CORRECION = 0,93 Kg
Cantidades de materiales y aditivo SIKAMENT N-100; ya realizado la
corrección por humedad.
MEZCLA CORREGIDA OPCIÓN 1
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD DOSIFICACIÓN
AGUA 3,62 Kg 0,34
CEMENTO 9,05 Kg 1,00
MICROSILICE 1,60 Kg
ARENA 9,77 Kg 0,92
RIPIO 17,21 Kg 1,62
144
Cantidad de aditivo para la mezcla: Para saber la cantidad de aditivo, nos basaremos
en las indicaciones de la ficha técnica del aditivo.
ADITIVO : 870 ml / saco*
* Los 870 ml para una cantidad de 50 Kg, (saco de cemento)
ADITIVOMEZCLA-PRUEBA = 185 ml
Para el uso del aditivo, se descontara de la cantidad de agua de corrección igual 0.93 Kg
(930 ml) y queda como agua de corrección (930-185=750 ml), como se explica en la
tabla 5.5.7, a continuación:
TOTAL AGUA MEZCLADO; 9 PROBETAS
AGUA
DISEÑO AGUA
CORRECCIÓN ADITIVO TOTAL
(Kg)
3,62 0,93
3,62 0,75 0,185 4,56
4,37 0,185 4,56
AGUA A MEDIR ADITIVO A MEDIR
TABLA 5.23; Cantidad de agua y aditivo para mezcla de prueba, Opción 1
145
MEZCLA DE PRUEBA OPCIÓN 1
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), MICROSILICE RHEOMAC SF100,
ADITIVO SIKA MEN N100 Y AGREGADOS DE GUAYLLABAMBA
f `c = 46 MPa f 'cr = 55,65 MPa
% MICROSILICE = 15
9
ADITIVO: 185 ml
ADITIVO: 2,15 %
# DE MEUSTRAS:
ARENA : 9,77 - 9,77
RIPIO : 17,21 - 17,21
CEMENTO : 9,05 - 9,05
MICROSILICE : 1,60 - 1,60
UNIDAD : Kg MEZCLA AGUA DE CORRECCIÓN TOTAL
AGUA : 3,62 0,75 4,37
146
SEGUNDA OPCIÓN: CEMENTO CON EL 10 % DE MICROSÍLICE
DOSIFICACIÓN AL PESO DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
AGUA 187,66 Kg 0,34
CEMENTO 496,75 Kg 1
MICROSÍLICE 55,19 Kg
ARENA 520,88 Kg 0,94
RIPIO 931,60 Kg 1,69
TABLA 5.24; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 2
Para encontrar la dosificación con el 10% de microsílice, se realizará una variación, a las
cantidades de cemento y microsílice de la tabla 5.5.4, que consiste en lo siguiente:
El porcentaje de microsílice hallada no se descontara de la masa total de cemento,
manteniéndola constante.
Entonces el material cementante, será igual al 100% de cemento más el 10% de
microsílice.
Las cantidades de material para un metro cubico de hormigón se tiene a continuación,
tabla 5.25.
DOSIFICACIÓN AL PESO; 1 mᶾ DE HORMIGÓN DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES 10%
MATERIAL
CANTIDAD
TOTAL UNIDAD
AGUA 187,66 187,66 Kg 0,31
CEMENTO 496,75 55,19 551,94 Kg 1,00
MICROSÍLICE 55,19 55,19 Kg
ARENA 520,88 520,88 Kg 0,94
RIPIO 931,60 931,6 Kg 1,69
TABLA 5.25; Cantidades de Hormigón opción 2, 10% microsílice
147
En función de la tabla 5.5.8 (Cantidad Total), se encuentra las cantidades para
nueve probetas.
# CILIND. DE PRUEB. : 9 #
RIPIO IMPUESTO : 18,00 Kg
MATERIAL M. DE PRUEBA DOSIFICACIÓN
AGUA 3,62 0,31
CEMENTO 10,65 1,00
MICROSILICE 1,07
ARENA 9,91 0,93
RIPIO 18,00 1,69
Luego de haber obtenido las cantidades de material, para nueve probetas, el
siguiente paso es la corrección por humedad de los agregados:
Datos:
MATERIAL % de Absor. % de Hum.
UNIDAD % %
ARENA 1,53 0,13
RIPIO 3,89 0,30
(
)
(
)
ARENA = 9,77 Kg
148
(
)
(
)
AGUA = -0,14 Kg
(
)
(
)
RIPIO = 17,38 Kg
(
)
(
)
AGUA = -0,62 Kg
AGUA DE CORRECCIÓN = AGUA (ARENA) + AGUA (RIPIO)
149
CORRECION = 0,76 Kg
Cantidades de materiales y aditivo SIKAMENT N-100; ya realizado la
corrección por humedad.
MEZCLA CORREGIDA OPCIÓN 2
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD DOSIFICAC.
AGUA 3,62 Kg 0,31
CEMENTO 10,65 Kg 1,00
MICROSILICE 1,07 Kg
ARENA 9,77 Kg 0,83
RIPIO 17,38 Kg 1,48
Cantidad de aditivo para la mezcla: Para saber la cantidad de aditivo, se debe basar
en las indicaciones de la ficha técnica del aditivo.
ADITIVO : 845 ml / saco*
* Los 845 ml para una cantidad de 50 Kg, (saco de cemento)
ADITIVOMEZCLA-PRUEBA = 198 ml
150
Para el uso del aditivo, se descontara de la cantidad de agua de corrección igual 0.76 Kg
(760 ml) y queda como agua de corrección (760-198=562 ml), como se explica en la
tabla 5.5.9, a continuación:
TOTAL AGUA MEZCLADO; 9 PROBETAS
AGUA
DISEÑO AGUA
CORRECCIÓN ADITIVO TOTAL
(Kg)
3,62 0,76
3,62 0,56 0,20 4,38
4,18 0,20 4,38
AGUA A MEDIR ADITIVO A MEDIR
Tabla 5.26; Cantidad de agua y aditivo para mezcla de prueba, Opción 2
151
MEZCLA DE PRUEBA OPCIÓN 2
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), MICROSILICE RHEOMAC SF100,
ADITIVO SIKA MEN N100 Y AGREGADOS DE GUAYLLABAMBA
f `c = 46 MPa f 'cr = 55,65 MPa
% MICROSILICE = 10
9
ADITIVO: 198 ml
ADITIVO: 2,3 %
# DE MEUSTRAS:
ARENA : 9,77 - 9,77
RIPIO : 17,38 - 17,38
CEMENTO : 10,65 - 10,65
MICROSILICE : 1,07 - 1,07
UNIDAD : Kg MEZCLA AGUA DE CORRECCIÓN TOTAL
AGUA : 3,62 0,56 4,18
152
TERCERA OPCIÓN: CEMENTO CON EL 13 % DE MICROSÍLICE
DOSIFICACIÓN AL PESO DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
AGUA 187,66 Kg 0,34
CEMENTO 480,19 Kg 1
MICROSILICE 71,75 Kg
ARENA 515,75 Kg 0,93
RIPIO 931,6 Kg 1,69
TABLA 5.27; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 3
Para encontrar la dosificación con el 13% de microsílice, se realizara una variación, a las
cantidades de cemento y microsílice de la tabla 5.5.5, que consiste en lo siguiente:
Las cantidades de material para un metro cubico de hormigón se tiene a continuación,
tabla 5.5.10.
153
DOSIFICACIÓN AL PESO; 1 mᶾ DE HORMIGÓN DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES 13%
MATERIAL
CANTIDAD
TOTAL UNIDAD
AGUA 187,66 24,40 212,06 Kg 0,34
CEMENTO 480,19 71,75 542,61 Kg 1,00
MICROSÍLICE 71,75 9,33 81,08 Kg
ARENA 520,88 520,88 Kg 0,94
RIPIO 931,60 931,60 Kg 1,69
TABLA 5.28; Cantidades de Hormigón opción 3, 13% microsílice
En función de la tabla 5.5.10 (Cantidad Total), se encuentra las cantidades,
para nueve probetas.
# CILIND. DE PRUEB. : 9 #
RIPIO IMPUESTO : 18,00 Kg
MATERIAL M. DE PRUEBA DOSIFICACIÓN
AGUA 4,09 0,34
CEMENTO 10,47 1,00
MICROSILICE 1,56
ARENA 9,91 0,93
RIPIO 18,00 1,69
Luego de haber obtenido las cantidades de material, para nueve probetas, el
siguiente paso es la corrección por humedad de los agregados:
154
Datos:
MATERIAL % de Absor. % de Hum.
UNIDAD % %
ARENA 1,53 0,13
RIPIO 3,89 0,30
(
)
(
)
ARENA = 9,77 Kg
(
)
(
)
AGUA = -0,14 Kg
(
)
(
)
155
RIPIO = 17,38 Kg
(
)
(
)
AGUA = -0,62 Kg
AGUA DE CORRECCIÓN = AGUA (ARENA) + AGUA (RIPIO)
CORRECION = 0,76 Kg
Cantidades de materiales y aditivo SIKAMENT N-100; ya realizado la
corrección por humedad.
MEZCLA CORREGIDA OPCIÓN 3
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD DOSIFICAC.
AGUA 4,09 Kg 0,34
CEMENTO 10,47 Kg 1,00
MICROSILICE 1,56 Kg
ARENA 9,77 Kg 0,81
RIPIO 17,38 Kg 1,44
156
Cantidad de aditivo para la mezcla: Para saber la cantidad de aditivo, se debe basar
en las indicaciones de la ficha técnica del aditivo.
ADITIVO : 540 ml / saco*
* Los 845 ml para una cantidad de 50 Kg, (saco de cemento)
ADITIVOMEZCLA-PRUEBA = 130 ml
Para el uso del aditivo, se descontara de la cantidad de agua de corrección igual 0.76 Kg
(760 ml) y queda como agua de corrección (760-130=630 ml), como se explica en la
tabla 5.5.11, a continuación:
TOTAL AGUA MEZCLADO; 9 PROBETAS
AGUA
DISEÑO AGUA
CORRECCIÓN ADITIVO TOTAL
(Kg)
4,09 0,76
4,09 0,63 0,13 4,85
4,72 0,13 4,85
AGUA A MEDIR ADITIVO A MEDIR
TABLA 5.29; Cantidad de agua y aditivo para mezcla de prueba, Opción 3
157
MEZCLA DE PRUEBA OPCIÓN 3
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), MICROSILICE RHEOMAC SF100,
ADITIVO SIKA MEN N100 Y AGREGADOS DE GUAYLLABAMBA
5.7.1 ORDEN DE MEZCLADO DE LOS MATERIALES DE HORMIGÓN
El orden de mezclado, no siempre será, de la misma forma que estamos acostumbrados,
debido que dependerá de dos cosas importantes; de acuerdo a nuestra experiencia
obtenida en esta investigación, depende de lo siguiente:
Equipo a utilizar para la mezcla
Materiales del hormigón
f `c = 46 MPa f 'cr = 55,65 MPa
% MICROSILICE = 13
9
ADITIVO: 130 ml
ADITIVO: 1,50 %
# DE MEUSTRAS:
ARENA : 9,77 - 9,77
RIPIO : 17,38 - 17,38
CEMENTO : 10,47 - 10,47
MICROSILICE : 1,56 - 1,56
UNIDAD : Kg MEZCLA AGUA DE CORRECCIÓN TOTAL
AGUA : 4,09 0,63 4,72
158
EQUIPO A UTILIZAR PARA LA MEZCLA
De acuerdo al equipo que se va a utilizar, también varía la forma del orden de mezclado,
en vista que no todos los equipos tienen una misma característica, lo cual afecta la
eficiencia, en el mezclado del hormigón.
Un ejemplo claro, a nivel de laboratorio, es al comparar una planetaria y una concretara
de ¼ de saco.
Estos dos elementos son diferentes en su geometría, eje de giro, manipulación del
equipo, entre otras características. Como se ve en las figuras.
FIGURA 5.2; Planetaria FIGURA 5.3; Concretará ¼ de saco
El equipo utilizado para las mezclas de prueba y definitivas, fue la concretera de ¼ de
saco.
MATERIALES DEL HORMIGÓN
Al hacer el uso de un aditivo mineral como es la microsílice en nuestro caso, hace que el
orden de colocación de los materiales sea diferente, a lo que normalmente se realiza.
Nuestro hormigón está compuesto de los siguientes materiales: agua, cemento,
microsílice y agregados.
El orden de colocación fue el siguiente, en el equipo de mezclado (concretera de ¼ de
saco):
159
1. Toda la masa de microsílice.
2. Toda la masa de la arena
3. Toda la masa de ripio
4. El 75% del agua y aditivo
5. Dejamos por un minuto que se mezcle
6. Toda la masa de cemento
7. El 25% de agua restante de agua y aditivo
El tiempo empleado para la mezcla a partir de paso número 7, aproximadamente es de 3
minutos.
Al respetar este orden, se obtuvo una mezcla homogénea de todos los materiales, por
ende, se obtuvo un hormigón, trabajable y con una cohesión aceptable.
5.7.2 CURADO DE LAS PROBETAS
Como lo estipulan las diversas normas e información, el curado inicial, es muy
importante para las muestras de ensayo a la compresión durante las 48 horas primeras, y
en especial para los hormigones de alta resistencia que posee humo de sílice
160
(microsílice), ya este genera grandes temperatura de hidratación, por lo cual es necesario
un curado que sea de forma rápida y adecuada.39
De acuerdo a la norma ASTM C 31, el curado inicial para muestras de hormigón mayor
o igual que 40 MPa, se recomienda temperatura iniciales de curado, que debe
encontrarse entre (20 y 26 °C), de esta forma permite ganar con facilidad la resistencia
para la cual está un hormigón considerado a los 28 días.
De igual forma, presenta las diversas opciones de curado, como se escribe a
continuación:
(1) Las probetas con tapas plásticas pueden ser sumergidas inmediatamente en agua
saturada con hidróxido de calcio;
(2) Almacenarse en estructuras o cajas de madera adecuadas;
(3) Colocarse en pozos de arena húmeda;
(4) Cubrirse con tapas plásticas removibles;
(5) Colocarse dentro de bolsas de polietileno o
(6) Cubrirse con láminas de plástico o placas no absorbentes, si se toman las
precauciones para evitar el secado y se emplean arpilleras húmedas, la arpillera no debe
estar en contacto con las superficies de hormigón.
La inmersión en agua saturada con hidróxido de calcio puede ser el método más fácil
para mantener la temperatura adecuada de almacenamiento. Cuando las probetas deben
ser sumergidas en agua saturada con hidróxido de calcio, no deben emplearse moldes de
cartón u otros moldes que puedan expandirse al ser sumergidos en agua. Los resultados
de los ensayos de resistencia a temprana edad pueden ser menores si se almacenan a (16
ºC) y mayores si se almacenan a (27 ºC). Por otra parte, a edades mayores, los
resultados pueden ser menores para temperaturas más altas de almacenamiento inicial.40
______________________________
39 ACI 363-2R-98, Capitulo 4.5.4; Campo de manipulación y curado
40 ASTM C 31, Capitulo 10; Curado
*ARPILLERA.- TEJIDO FUERTE Y BASTO DE YUTE
161
CURADO DE PROBETAS DE MEZCLAS DE PRUEBA Y DEFINITIVAS
Para realizar el curado de nuestras probetas, se tomó la opción uno, que considera el
ASTM C 31, haciendo el uso del hidróxido de calcio (cal pura).
La cal pura al ser sumergida en el agua, esta tiene una propiedad física llamada apagado,
en este proceso físico genera un desprendimiento de calor denominado exotérmica,
generando una temperatura al agua, a la vez la cal evita que el calcio que poseen las
probetas sean extraídas por el agua, al estar sumergidas totalmente, sin importan el
tiempo; para nuestro caso hasta los 28 y 56 días.
Curado: Luego de haber concluido el mezclado y tomas de muestras. Figura 5.4.
FIGURA 5.4; Toma de muestra, probeta 10x20 cm
1. Se dejó fraguar como mínimo 2 horas, para luego sumergirlo en el agua, con el
3% de cal, las muestras son sumergidos con los moldes metálicos.
2. Al día siguiente se desencofro y luego vuelven a estar sumergido con cal (3%),
dentro de la cámara de curado.
FIGURA 5.5; Muestras sumergidas
162
5.8 DISEÑO Y APLICACIÓN DEL SISTEMA DE CAPPING COMO
CABECEADO EN LAS PROBETAS
El diseño y aplicación del sistema de capping, consiste en nivelar la superficie de una
muestra, que va a hacer ensayada a compresión, por ejemplo bloques de mampostería,
ladrillos, cubos y cilindros de hormigón, como los casos más comunes; con el objetivo
de proporcionar una transmisión uniforme de la fuerza, aplicada por una máquina de
ensayo.41
De acuerdo al ACI 211.4R 98 y ACI 363.2R 98, exponen que para los hormigones de
alta resistencia, el espesor del recubrimiento, en el cabeceado de las probetas cilíndricas,
deben ser tan delgado como sea posible, en el rango 1/16 de pulgada (2 mm) a 1/8 de
pulgada (3 mm).
DISEÑO DEL CAPPING
Para determinar el tipo de capping a diseñar y su dosificación, se consideró los
materiales disponibles en el lugar de ensayo de los especímenes, para nuestro caso,
tenemos un mortero formado por arena molida de piedra pómez y azufre, realizándose el
capping con las siguientes proporciones:
DOSIFICACIÓN DEL
MORTERO DE AZUFRE
MATERIAL DOSIFICACIÓN
AZUFRE 3 PIEDRA
PÓMEZ 1
TABLA 5.25; Proporciones, mortero de azufre
FUENTE: Laboratorio de Ensayo de Materiales, UCE.
_________________________
41 Validación de refrentado con pasta de cemento en el ensayo de compresión de bloques de hormigones,
Tesis Universidad Particular de Loja, Hualpa Jimmy.
163
Antes de hacer su uso, en las muestras de hormigón, se debe realizar la comprobación o
validación del mortero de azufre, para considerar si es o no aceptable éste.
Este ensayo se realizó mediante la fabricación de moldes cúbicos de mortero de azufre,
de la NTE INEN 488, y para luego ser sometido a cargas de compresión.
FIGURA 5.6; Fabricación cubos de azufre
Antes de ser llevado a la máquina de ensayo, su superficie debe ser pulida, permitiendo
nivelar el área que entrará en contacto con la carga, como se muestra en la figura 5.7.
164
FIGURA 5.7; Pulida cubos de azufre
FIGURA 5.8; Ensayo y falla morteros de azufre.
De acuerdo a los datos obtenidos, se establecerá la validez o no, del diseño, con lo que
se establecerá modificaciones de la dosificación del mortero en sus elementos, hasta
alcanzar la condición, que su resistencia a la compresión de los cubos sea mayor o igual
a los 120%, de la resistencia del hormigón a hacer ensayado con el mortero de azufre.
Los ensayos a la compresión de los cubos de capping, se anexaran.
APLICACIÓN DEL CAPPING
La aplicación del capping, se debe hacer de forma meticulosa, mediante un molde
metálico; realizando lo siguiente:
165
Extraer de la cámara de curado, las muestras a ser ensayadas.
Secarlos a temperatura ambiente, en un tiempo mínimo de 2 horas.
Llevarlos al cuarto de capping, cubrir la superficie inferior y superior con aceite
quemado.
Y realizar los pasos que se ve en la figura 5.9.
FIGURA 5.9; Colocación de capping
5.9 ENSAYOS A LA COMPRESIÓN DE PROBETAS A EDADES DE 3, 7, Y 28
DÍAS
Antes de ser llevado a la máquina de compresión, las muestras cilíndricas se las
sometieron a una previa preparación:
1. Retirar las muestras que se encuentran sumergido, de la cámara de curado.
2. Dejarlos reposar a temperatura ambiente, permitiendo el secado de las muestras
cilíndricas.
3. Toma de datos (peso y dimensiones) de los cilindros.
4. Una vez secadas las muestras, colocamos el capping, para ser ensayados en la
maquina universal.
166
FIGURA 5.10; Preparación de Probetas, antes de ser ensayadas
En la presentación de resultados se indica HORA DE MEZCLADO, se entiende desde el
momento que se tiene preparado todos los materiales hasta el instante que el hormigón
es puesto en los moldes metálicos y nivelado.
A continuación se presentan los resultados obtenidos.
167
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FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 1
OPCIÓN 1: CEMENTO CON EL 15% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 9 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSYADO: 3 DÍAS; QUITO, 18 DE OCTUBRE DEL 2013
f `c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,72
10,47
1,56 INICIAL FINAL
9,77
17,38
ADITIVO: 130 ml
ADITIVO: 1,50 %FECHA DE MEZCLADO: QUITO, 15 DE OCTUBRE 2013
ASENTAMIENTO
(cm)
HORA
CURADO
INICIAL
TEMPERATURA
°C
INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
21 8:30
HORA DE MEZCLADO
(a.m)
9:10 5,50 12:10RIPIO :
DOSIFICACIÓN
0,34
1
1
0,92
1,62
CEMENTO :
MICROSILICE :
ARENA :
UNIDAD : Kg
AGUA :
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,30 20,2
10,40 20,2
10,30 20,2
10,20 20,0
10,20 20,010,30 20,1
10,20 20,1
10,20 20,110,30 20,1
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
24543,80
23762,30
23556,00
10,30
10,20
10,20
ALTURA
(cm)
20,20
20,00
20,10
3870,00
3725,00
3734,00
1 83,32 30,03
29,64
3 81,71 29,39
2 81,71
RESISTENCIA
(MPa)MUESTRA
AREA
(cm²)
PESO DEL
HORMIGÓN
SECO
(gr)
CARGA
(Kg)
DIAMETRO
(cm)
168
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ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 1
OPCIÓN 1: CEMENTO CON EL 15% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 9 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSYADO: 7 DÍAS; QUITO, 22 DE OCTUBRE DEL 2013
f `c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,72
10,47
1,56 INICIAL FINAL
9,77
17,38
ADITIVO: 130 ml
ADITIVO: 1,50 %FECHA DE MEZCLADO: QUITO, 15 DE OCTUBRE 2013
ASENTAMIENTO
(cm)
HORA
CURADO
INICIAL
TEMPERATURA
°C
INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
21 8:30
HORA DE MEZCLADO
(a.m)
9:10 5,50 12:10RIPIO :
DOSIFICACIÓN
0,34
1
1
0,92
1,62
CEMENTO :
MICROSILICE :
ARENA :
UNIDAD : Kg
AGUA :
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,20 20,10
10,30 20,00
10,30 20,00
10,30 20,10
10,50 20,2010,40 20,20
10,40 20,10
10,40 20,2010,40 20,20
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
10,30
10,40
10,40
20,00
20,20
20,20
3737,00
3839,00
3848,00
33075,80
34168,80
34196,10
2,00 84,95 41,00
3,00 84,95 41,03
PESO DEL
HORMIGÓN
SECO
(gr)
CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
(MPa)
1,00 83,32 40,46
MUESTRAAREA
(cm²)
169
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ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 1
OPCIÓN 1: CEMENTO CON EL 15% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 9 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSYADO: 28 DÍAS; QUITO, 11 DE NOVIEMBRE DEL 2013
f `c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,72
10,47
1,56 INICIAL FINAL
9,77
17,38
ADITIVO: 130 ml
ADITIVO: 1,50 %FECHA DE MEZCLADO: QUITO, 15 DE OCTUBRE 2013
ASENTAMIENTO
(cm)
HORA
CURADO
INICIAL
TEMPERATURA
°C
INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
21 8:30
HORA DE MEZCLADO
(a.m)
9:10 5,50 12:10RIPIO :
DOSIFICACIÓN
0,34
1
1
0,92
1,62
CEMENTO :
MICROSILICE :
ARENA :
UNIDAD : Kg
AGUA :
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,20 20,00
10,20 20,10
10,20 20,00
10,30 20,10
10,30 20,0010,20 20,10
10,30 20,10
10,20 20,2010,20 20,10
1 81,71 59,58
2 83,32 63,33
3 81,71 60,05
10,20
10,30
10,20
20,00
20,10
20,10
3730,00
3732,00
3855,00
47762,90
51761,80
48134,60
MUESTRAAREA
(cm²)
PESO DEL
HORMIGÓN
SECO
(gr)
CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
(MPa)
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
170
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ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 2
OPCIÓN 2: CEMENTO CON EL 10% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 9 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSYADO: 3 DÍAS; QUITO, 24 DE OCTUBRE DEL 2013
f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,18
10,65
1,07 INICIAL FINAL
9,77
17,38
ADITIVO: 198 ml
ADITIVO: 2,30 %FECHA DE MEZCLADO: QUITO, 21 DE OCTUBRE 2013
ARENA : 0,8318 7:51 8:23 5,00 11:30
RIPIO : 1,48
UNIDAD : Kg DOSIFICACIÓN INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
AGUA : 0,31TEMPERATURA
°C
HORA DE MEZCLADO
(a.m)ASENTAMIENTO
(cm)
HORA
CURADO
INICIAL
CEMENTO : 1
MICROSILICE : 1
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,30 20,10
10,40 20,10
10,40 20,10
10,40 20,00
10,30 20,1010,40 20,00
10,30 20,20
10,40 20,1010,30 20,10
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
10,40
10,40
10,30
20,10
20,00
20,10
3901,00
3818,00
3932,00
32092,20
30891,00
31172,70
2 84,95 37,07
3 83,32 38,14
PESO DEL
HORMIGÓN
SECO
(gr)
CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
(MPa)
1 84,95 38,51
MUESTRAAREA
(cm²)
171
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 2
OPCIÓN 2: CEMENTO CON EL 10% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 9 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSYADO: 7 DÍAS; QUITO, 28 DE OCTUBRE DEL 2013
f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,18
10,65
1,07 INICIAL FINAL
9,77
17,38
ADITIVO: 198 ml
ADITIVO: 2,30 %FECHA DE MEZCLADO: QUITO, 21 DE OCTUBRE 2013
ARENA : 0,8318 7:51 8:23 5,00 11:30
RIPIO : 1,48
UNIDAD : Kg DOSIFICACIÓN INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
AGUA : 0,31TEMPERATURA
°C
HORA DE MEZCLADO
(a.m)ASENTAMIENTO
(cm)
HORA
CURADO
INICIAL
CEMENTO : 1
MICROSILICE : 1
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,20 20,00
10,20 20,10
10,30 20,10
10,20 20,00
10,30 20,0010,20 20,00
10,20 20,00
10,30 20,1010,20 20,10
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
10,20
10,20
10,20
20,10
20,00
20,10
3800,00
3798,00
3816,00
39594,30
40505,80
39192,20
2 81,71 50,53
3 81,71 48,89
PESO DEL
HORMIGÓN
SECO
(gr)
CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
(MPa)
1 81,71 49,39
MUESTRAAREA
(cm²)
172
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 2
OPCIÓN 2: CEMENTO CON EL 10% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 9 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSYADO: 28 DÍAS; QUITO, 18 DE NOVIEMBRE DEL 2013
f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,18
10,65
1,07 INICIAL FINAL
9,77
17,38
ADITIVO: 198 ml
ADITIVO: 2,30 %FECHA DE MEZCLADO: QUITO, 21 DE OCTUBRE 2013
ARENA : 0,8318 7:51 8:23 5,00 11:30
RIPIO : 1,48
UNIDAD : Kg DOSIFICACIÓN INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
AGUA : 0,31TEMPERATURA
°C
HORA DE MEZCLADO
(a.m)ASENTAMIENTO
(cm)
HORA
CURADO
INICIAL
CEMENTO : 1
MICROSILICE : 1
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,20 20,00
10,20 20,00
10,20 20,10
10,30 20,10
10,30 20,1010,30 20,10
10,30 20,10
10,30 20,2010,20 20,10
1 81,71 64,59
2 83,32 63,39
3 83,32 61,83
10,20
10,30
10,30
20,00
20,10
20,10
3840,00
3927,00
3922,00
51777,30
51815,90
50537,00
MUESTRAAREA
(cm²)
PESO DEL
HORMIGÓN
SECO
(gr)
CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
(MPa)
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
173
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 3
OPCIÓN 3: CEMENTO CON EL 13% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 9 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSYADO: 3 DÍAS; QUITO, 25 DE OCTUBRE DEL 2013
f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,72
10,47
1,56 INICIAL FINAL
9,77
17,38
ADITIVO: 130 ml
ADITIVO: 1,50 %FECHA DE MEZCLADO: QUITO , 22 DE OCTUBRE DEL 2013
ARENA : 0,8119 9:40 10:10 5,00 12:35
RIPIO : 1,44
UNIDAD : Kg DOSIFICACIÓN INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
AGUA : 0,34TEMPERATURA
°C
HORA DE MEZCLADO
(a.m)ASENTAMIENTO
(cm)
HORA
CURADO
INICIAL
CEMENTO : 1
MICROSILICE : 1
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,40 20,10
10,40 20,10
10,40 20,10
10,30 20,20
10,30 20,1010,20 20,10
10,20 20,10
10,20 20,1010,20 20,10
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
10,40
10,30
10,20
20,10
20,10
20,10
3846,00
3726,00
3668,00
23663,10
22231,00
21953,30
2 83,32 27,20
1 84,95
3 81,71 27,39
28,40
PESO DEL
HORMIGÓN
SECO
(gr)
CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
(MPa)MUESTRA
AREA
(cm²)
174
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 3
OPCIÓN 3: CEMENTO CON EL 13% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 9 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSYADO: 7 DÍAS; QUITO, 29 DE OCTUBRE DEL 2013
f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,72
10,47
1,56 INICIAL FINAL
9,77
17,38
ADITIVO: 130 ml
ADITIVO: 1,50 %FECHA DE MEZCLADO: QUITO , 22 DE OCTUBRE DEL 2013
ARENA : 0,8119 9:40 10:10 5,00 12:35
RIPIO : 1,44
UNIDAD : Kg DOSIFICACIÓN INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
AGUA : 0,34TEMPERATURA
°C
HORA DE MEZCLADO
(a.m)ASENTAMIENTO
(cm)
HORA
CURADO
INICIAL
CEMENTO : 1
MICROSILICE : 1
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,30 20,10
10,20 20,00
10,20 20,00
10,20 20,00
10,20 20,0010,20 20,00
10,20 10,20 19,80
10,20 19,9010,10 19,90
10,20
20,00
20,00
19,90
3736,00
3728,00
3709,00
32127,40
30898,90
31327,20
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
10,20
2 81,71 38,55
3 81,71 39,08
1 81,71 40,08
AREA
(cm²)
PESO DEL
HORMIGÓN
SECO
(gr)
CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
(MPa)MUESTRA
175
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 3
OPCIÓN 3: CEMENTO CON EL 13% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 9 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSYADO: 28 DÍAS; QUITO, 19 DE NOVIEMBRE DEL 2013
f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,72
10,47
1,56 INICIAL FINAL
9,77
17,38
ADITIVO: 130 ml
ADITIVO: 1,50 %FECHA DE MEZCLADO: QUITO , 22 DE OCTUBRE DEL 2013
ARENA : 0,8119 9:40 10:10 5,00 12:35
RIPIO : 1,44
UNIDAD : Kg DOSIFICACIÓN INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
AGUA : 0,34TEMPERATURA
°C
HORA DE MEZCLADO
(a.m)ASENTAMIENTO
(cm)
HORA
CURADO
INICIAL
CEMENTO : 1
MICROSILICE : 1
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,30 20,20
10,30 20,20
10,30 20,10
10,30 20,20
10,30 20,1010,30 20,20
10,20 20,00
10,20 20,1010,20 20,20
46992,70
48697,80
45820,30
10,30
10,30
10,20
20,20
20,20
20,10
3850,00
3849,00
3733,00
1 83,32 57,49
2 83,32 59,58
3 81,71 57,16
MUESTRAAREA
(cm²)
PESO DEL
HORMIGÓN
SECO
(gr)
CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
(MPa)
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
176
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FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
DENSIDAD DEL HORMIGÓN MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 1
OPCIÓN 1: CEMENTO CON EL 15% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 9
f `c = 46,00 MPa
f 'cr = 55,65 MPa
FECHAS DE ENSAYO :
3 DIAS : QUITO , 18 DE OCTUBRE DEL 2013
7 DIAS : QUITO , 22 DE OCTUBRE DEL 2013
28 DIAS : QUITO , 11 DE NOVIEMBRE DEL 2013
1 10,30 20,20 83,32 1683,12 3714 3870 2,21 2,30
2 10,20 20,00 81,71 1634,26 3694 3725 2,26 2,28
3 10,20 20,10 81,71 1642,43 3702 3734 2,25 2,27
Ʃ : 2,24 2,28
1 10,30 20,00 83,32 1666,46 3715 3737 2,23 2,24
2 10,40 20,20 84,95 1715,96 3709 3839 2,16 2,24
3 10,40 20,20 84,95 1715,96 3846 3848 2,24 2,24
Ʃ : 2,21 2,24
1 10,20 20,00 81,71 1634,26 3817 3730 2,34 2,28
2 10,30 20,10 83,32 1674,79 3694 3732 2,21 2,23
3 10,20 20,10 81,71 1642,43 3794 3855 2,31 2,35
Ʃ : 2,29 2,29
3
7
28
DENSIDAD H.
SECO
( gr. / cm3 )
DENSIDAD
H. FRESCO
( gr. / cm3 )
PESO H.
SECO
( gr. )
PESO H.
FRESCO
( gr. )
VOLUMEN
( cm3 )
AREA
(cm2)
ALTURA
(cm)
DIAMETRO
(cm)
EDAD
(dias)MUESTRA
177
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
DENSIDAD DEL HORMIGÓN MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 2
OPCIÓN 2: CEMENTO CON EL 10% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 9
f `c = 46,00 MPa
f 'cr = 55,65 MPa
FECHAS DE ENSAYO :
3 DIAS : QUITO , 24 DE OCTUBRE DEL 2013
7 DIAS : QUITO , 28 DE OCTUBRE DEL 2013
28 DIAS : QUITO , 18 DE NOVIEMBRE DEL 2013
1 10,30 20,10 83,32 1674,79 3884 3901,00 2,32 2,33
2 10,40 20,10 84,95 1707,47 3801 3818,00 2,23 2,24
3 10,40 20,10 84,95 1707,47 3905 3932,00 2,29 2,30
Ʃ : 2,28 2,29
1 10,20 20,00 81,71 1634,26 4508 3800,00 2,76 2,33
2 10,20 20,10 81,71 1642,43 3765 3798,00 2,29 2,31
3 10,30 20,00 83,32 1666,46 3793 3816,00 2,28 2,29
Ʃ : 2,44 2,31
1 10,20 20,00 81,71 1634,26 3805 3840,00 2,33 2,35
2 10,20 20,00 81,71 1634,26 3890 3927,00 2,38 2,4
3 10,20 20,10 81,71 1642,43 3887 3922,00 2,37 2,39
Ʃ : 2,36 2,38
28
PESO H.
SECO
( gr. )
DENSIDAD
H. FRESCO
( gr. / cm3 )
DENSIDAD
H. SECO
( gr. / cm3 )
3
7
DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AREA
(cm2)
VOLUMEN
( cm3 )
PESO H.
FRESCO
( gr. )
MUESTRAEDAD
(dias)
178
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
DENSIDAD DEL HORMIGÓN MEZCLAS DE PRUEBA OPCIÓN 3
OPCIÓN 2: CEMENTO CON EL 13% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 9
f `c = 46,00 MPa
f 'cr = 55,65 MPa
FECHAS DE ENSAYO :
3 DIAS : QUITO , 25 DE OCTUBRE DEL 2013
7 DIAS : QUITO , 29 DE OCTUBRE DEL 2013
28 DIAS : QUITO , 19 DE NOVIEMBRE DEL 2013
1 10,30 20,10 83,32 1674,79 3824 3846,00 2,28 2,30
2 10,40 20,10 84,95 1707,47 3808 3726,00 2,23 2,18
3 10,40 20,10 84,95 1707,47 3649 3668,00 2,14 2,15
Ʃ : 2,22 2,21
1 10,20 20,00 81,71 1634,26 3707 3736,00 2,27 2,29
2 10,20 20,10 81,71 1642,43 3703 3728,00 2,25 2,27
3 10,30 20,00 83,32 1666,46 3676 3709,00 2,21 2,23
Ʃ : 2,24 2,26
1 10,20 20,00 81,71 1634,26 3815 3850,00 2,33 2,36
2 10,20 20,00 81,71 1634,26 3802 3849,00 2,33 2,36
3 10,20 20,10 81,71 1642,43 3692 3733,00 2,25 2,27
Ʃ : 2,30 2,33
MUESTRAEDAD
(dias)
3
7
28
VOLUMEN
( cm3 )
PESO H.
FRESCO
( gr. )
PESO H.
SECO
( gr. )
DENSIDAD
H. FRESCO
( gr. / cm3 )
DENSIDAD
H. SECO
( gr. / cm3 )
DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AREA
(cm2)
179
5.10 ANÁLISIS DE RESULTADOS
El análisis de los resultados, se hizo estableciendo dos puntos de vista, el técnico y
económico, así adentrándonos en la realidad en el campo de la ingeniería civil, ya que
estos dos factores son los patrones, para la ejecución de un proyecto dentro del área, en
este caso será para determinar cual, es la mejor opción de diseño del hormigón de alta
resistencia.
180
CUADROS COMPARATIVOS DE RESISTENCIA POR OPCIONES,
A LA EDAD DE 3 DÍAS
GRAFICA 5.1; Resistencia vs. % microsílice, 3 días de edad
f ´cr (MPa)
OPCIÓN
MICROSÍLICE
49,71PROMEDIO 29,69 53,35 37,91 65,45 27,66
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
EDAD
(DÍAS)
3
55,65
OPCIÓN N°03
13%
RESISTENCIA
(MPa)%
27,39 49,22
10%
RESISTENCIA
(MPa)%
66,49
64,00
38,14 65,8529,39
%
OPCIÓN N°01
15%
55,65
52,813
30,03
2 29,64
MUESTRARESISTENCIA
(MPa)
57,92
OPCIÓN N°02
53,26 37,07 27,20 48,88
1 53,96 38,51 28,40 51,03
181
CUADROS COMPARATIVOS DE RESISTENCIA POR OPCIONES,
A LA EDAD DE 7 DÍAS
GRAFICA 5.2; Resistencia vs. % microsílice, 7 días de edad
f ´cr (MPa)
OPCIÓN
MICROSÍLICE
39,24 70,51PROMEDIO 40,83 73,37 49,60 85,64
69,27
3 41,03 73,73 48,89 84,41 39,08 70,22
2 41,00 73,67 50,53 87,24 38,55
RESISTENCIA
(MPa)%
7
1 40,46 72,70 49,39 85,27 40,08 72,02
OPCIÓN N°02 OPCIÓN N°03
15% 10% 13%
MUESTRARESISTENCIA
(MPa)%
RESISTENCIA
(MPa)%
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
EDAD
(DÍAS)
55,65 57,92 55,65
OPCIÓN N°01
182
CUADROS COMPARATIVOS DE RESISTENCIA POR OPCIONES,
A LA EDAD DE 28 DÍAS
GRAFICA 5.3; Resistencia vs. % microsílice, 28 días de edad
f ´cr (MPa)
OPCIÓN
MICROSÍLICE
109,24 58,08 104,36PROMEDIO 60,99 107,48 63,27
106,75 57,16 102,71
57,49 103,31
2 63,33 113,80 63,39 109,44 59,58 107,0628
1 59,58 107,06 64,59 111,52
3 60,05 107,91 61,83
13%
MUESTRARESISTENCIA
(MPa)%
RESISTENCIA
(MPa)%
RESISTENCIA
(MPa)%
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
EDAD
(DÍAS)
55,65 57,92 55,65
OPCIÓN N°01 OPCIÓN N°02 OPCIÓN N°03
15% 10%
183
Al observar las gráficas 5.1, 5.2 y 5.3, es notorio que a los 3, 7 y 28 días, una de las
opciones establecidas, prevalece con su resistencia en comparación con otra de las
dos opciones.
Si observamos la mejor opción, por el lado técnico, la que mejor resistencia alcanza
en cada una de la edades es la del 10% de microsílice, pudiendo ser está considerada
como la mezcla definitiva.
De acuerdo a las gráficas el orden de las opciones a elegir, en función de los
resultados obtenidos quedaría de esta forma; en primer lugar la opción 2 con 10% de
microsílice, en segundo lugar la opción 1 con el 15% de microsílice y en tercer lugar
la opción 3 con el 13% de microsílice.
Al ver los resultados a los 28 días de edad, se tiene que todos alcanzan y sobre pasan el
100%, del f´cr = 55.65 MPa considerado para el diseño del hormigón de alta resistencia.
También por el lado económico iría de la mano la opción 2, con el 10% de microsílice,
ya que contiene la menor cantidad de este material, se debe a que su costo es elevado en
comparación con el cemento. Lo cual veremos en el análisis económico.
184
CUADROS COMPARATIVOS DE RESISTENCIA POR OPCIONES
f ´cr (MPa)
OPCIÓN
MICROSÍLICE
106,75 57,16 102,71
PROMEDIO 60,99 107,48 63,27 109,24 58,08 104,36
57,49 103,31
2 63,33 113,80 63,39 109,44 59,58 107,0628
1 59,58 107,06 64,59 111,52
3 60,05 107,91 61,83
84,41 39,08 70,22
PROMEDIO 40,83 73,37 49,60 85,64 39,24 70,51
40,08 72,02
2 41,00 73,67 50,53 87,24 38,55 69,277
1 40,46 72,70 49,39 85,27
3 41,03 73,73 48,89
65,85 27,39 49,22
PROMEDIO 29,69 53,35 37,91 65,45 27,66 49,71
28,40 51,03
2 29,64 53,26 37,07 64,00 27,20 48,883
1 30,03 53,96 38,51 66,49
3 29,39 52,81 38,14
13%
MUESTRARESISTENCIA
(MPa)%
RESISTENCIA
(MPa)%
RESISTENCIA
(MPa)%
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
EDAD
(DÍAS)
55,65 57,92 55,65
OPCIÓN N°01 OPCIÓN N°02 OPCIÓN N°03
15% 10%
185
GRÁFICO COMPARATIVO DE RESISTENCIA POR OPCIONES Y EDADES
29,69
40,83
60,99
37,91
49,60
63,27
27,66
39,24
58,08
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25 30
RE
SIS
TE
NC
IA E
N (
MP
a)
EDAD (DÍAS )
OPCIÓN 1 (15% MICROSÍLICE)
OPCIÓN 2 (10% MICROSÍLICE)
OPCIÓN 3 (13% MICROSÍLICE)
186
Al realizar la gráfica comparativa de resistencia por opciones, se puede observar
claramente que la opción, que entrega mejores resultado y gana mayor resistencia a los
28 días, es del 10% de microsílice, luego la del 13% de microsílice y por último la del
15% de microsílice.
Para poder tener un pronóstico que se alcanzará la resistencia deseada antes de los 28
días, en el rango de los 3 a 7 días se debe tener un porcentaje mayor al 70%, con este
porcentaje garantizamos que se llegara al f¨cr.
Se puede ver en la gráfica, que en los primeros 7 días se ganan mayor resistencia, en
comparación de los 7 a los 28 días, con esto se puede considerar que nuestro hormigón,
es un hormigón de resistencia inicial.
ANÁLISIS ECONÓMICO DE CADA UNO DE LAS PROPUESTA DE DISEÑO
Para determinar el costo económico de las opciones de mezclas, se debe tomar en cuenta
que esta clase de hormigón, como son los hormigones de alta resistencia, se hace en las
plantas de producción de hormigón (Hormigoneras), ya que su elaboración necesita ser
supervisado y controlado por personal técnico calificado, y se podría decir que son de
uso exclusivo para proyectos civiles de gran importancia, por esta razón se realizó un
análisis de costos, a la parte de los materiales empleados en su elaboración.
MATERIALES USADOS EN LOS H.A.R.
MATERIALES PROVEEDOR PRODUCTO PRESENTACIÓN
CEMENTO LAFARGE S.A. CAMPEÓN 50 Kg
MICROSÍLICE BASF RHEOMAC SF100 20 Kg
AGREGADO GRUESO MEZCLA-LISTA RIPIO VARIADO
AGREGADO FINO MEZCLA-LISTA ARENA VARIADO
AGUA EPMAPS-QUITO AGUA VARIADO
ADITIVO SIKA S.A. SIKAMENT N-100 10 Kg
TABLA 5.31; Materiales usados en hormigones de alta resistencia (H.A.R)
187
A continuación se presenta los precios de los materiales y transporte de los mismos, el
transporte comprende, desde los distribuidores hasta la planta de producción del
hormigón (Mezcla-Lista). Además el costo de los agregados, abarca la explotación y
transporte.
COSTO DE LOS MATERIALES
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD COSTO ($) FUENTE
CEMENTO 50 Kg 7,70 DISTR. SAN LUIS
TRANPORTE CEM. 1 SACOS 0,34 DISTR. SAN LUIS
MICROSÍLICE 20 Kg 41,22 BASF
TRANPORTE MICRO. 1 SACOS 0,34 BASF
AGREGADO GRUESO 1 mᶾ 15,00 MEZCLA-LISTA
AGREGADO FINO 1 mᶾ 14,00 MEZCLA-LISTA
AGUA 1 mᶾ 0,25 EPMAPS-QUITO
ADITIVO 10 Kg 37,15 SIKA S.A
TRANPORTE ADIT. 1 CANECAS 0,50 SIKA S.A
TABLA 5.32; Costo de los materiales, H.A.R.
COSTO DE LOS MATERIALES INCLUIDO EL TRANSPORTE
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD COSTO ($) FUENTE
CEMENTO 50 Kg 8,04 DISTR. SAN LUIS
MICROSÍLICE MICRO. 20 Kg 41,56 BASF
AGREGADO GRUESO 1 mᶾ 15,00 MEZCLA-LISTA
AGREGADO FINO 1 mᶾ 14,00 MEZCLA-LISTA
AGUA 1 mᶾ 0,77 EPMAPS-QUITO
ADITIVO 10 Kg 37,65 SIKA S.A
TABLA 5.33; Costo de los materiales incluido el transporte, H.A.R.
188
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ANÁLISIS DE COSTOS OPCIÓN 1, MICROSÍLICE 15 %
DOSIFICACIÓN AL PESO; 1 mᶾ DE HORMIGÓN DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
AGUA 187,66 Kg 0,34
CEMENTO 469,15 Kg 1
MICROSILICE 82,79 Kg
ARENA 512,33 Kg 0,93
RIPIO 931,6 Kg 1,69
TABLA 5.34; Cantidades para 1 mᶾ opción 1, 15 % Microsílice
COSTO UNITARIO DE LOS MATERIALES INCLUIDO EL TRANSPORTE
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD COSTO ($) FUENTE
CEMENTO 1 Kg 0,16 DISTR. SAN LUIS
MICROSÍLICE MICRO. 1 Kg 2,08 BASF
AGREGADO GRUESO 1 mᶾ 15,00 MEZCLA-LISTA
AGREGADO FINO 1 mᶾ 14,00 MEZCLA-LISTA
AGUA 1 mᶾ 0,77 EPMAPS-QUITO
ADITIVO 1 Kg 3,77 SIKA S.A
TABLA 5.35; Costos Unitarios de los materiales
MATERIALES PARA UN METRO CUBICO DE HORMIGÓN
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD C. UNITARIO TOTAL
A B C = A x B
CEMENTO Kg 469,15 0,16 75,40
MICROSÍLICE Kg 82,79 2,08 172,02
AGREGADO FINO mᶾ 0,20 14,00 2,80
AGREGADO GRUESO mᶾ 0,39 15,00 5,92
AGUA mᶾ 0,19 0,77 0,14
ADITIVO Kg 9,60 3,77 36,14
COSTO TOTAL DIRECTO ($) 292,43
TABLA 5.36; Costo de Materiales para 1 mᶾ de H.A.R, al 15% de Microsílice
189
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ANÁLISIS DE COSTOS OPCIÓN 2, MICROSÍLICE 10 %
DOSIFICACIÓN AL PESO; 1 mᶾ DE HORMIGÓN DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES 10%
MATERIAL
CANTIDAD
TOTAL UNIDAD
AGUA 187,66 187,66 Kg 0,31
CEMENTO 496,75 55,19 551,94 Kg 1,00
MICROSÍLICE 55,19 55,19 Kg
ARENA 520,88 520,88 Kg 0,94
RIPIO 931,60 931,6 Kg 1,69
TABLA 5.37; Cantidades de Hormigón opción 2, 10% Microsílice
COSTO UNITARIO DE LOS MATERIALES INCLUIDO EL TRANSPORTE
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD COSTO ($) FUENTE
CEMENTO 1 Kg 0,16 DISTR. SAN LUIS
MICROSÍLICE MICRO. 1 Kg 2,08 BASF
AGREGADO GRUESO 1 mᶾ 15,00 MEZCLA-LISTA
AGREGADO FINO 1 mᶾ 14,00 MEZCLA-LISTA
AGUA 1 mᶾ 0,77 EPMAPS-QUITO
ADITIVO 1 Kg 3,77 SIKA S.A
TABLA 5.38; Costos Unitarios de los materiales
MATERIALES PARA UN METRO CUBICO DE HORMIGÓN
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD C. UNITARIO TOTAL
A B C = A x B
CEMENTO Kg 551,94 0,16 88,71
MICROSÍLICE Kg 55,19 2,08 114,67
AGREGADO FINO mᶾ 0,20 14,00 2,79
AGREGADO GRUESO mᶾ 0,39 15,00 5,85
AGUA mᶾ 0,19 0,77 0,14
ADITIVO Kg 10,26 3,77 38,63
COSTO TOTAL DIRECTO ($) 250,80
TABLA 5.39; Costo de Materiales para 1 mᶾ de H.A.R, al 10% de Microsílice
190
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ANÁLISIS DE COSTOS OPCIÓN 3, MICROSÍLICE 13 %
DOSIFICACIÓN AL PESO; 1 mᶾ DE HORMIGÓN DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES 13%
MATERIAL
CANTIDAD
TOTAL UNIDAD
AGUA 187,66 24,40 212,06 Kg 0,34
CEMENTO 480,19 71,75 542,61 Kg 1,00
MICROSÍLICE 71,75 9,33 81,08 Kg
ARENA 520,88 520,88 Kg 0,94
RIPIO 931,60 931,60 Kg 1,69
TABLA 5.40; Cantidades de Hormigón opción 3, 15% Microsílice
COSTO UNITARIO DE LOS MATERIALES INCLUIDO EL TRANSPORTE
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD COSTO ($) FUENTE
CEMENTO 1 Kg 0,16 DISTR. SAN LUIS
MICROSÍLICE MICRO. 1 Kg 2,08 BASF
AGREGADO GRUESO 1 mᶾ 15,00 MEZCLA-LISTA
AGREGADO FINO 1 mᶾ 14,00 MEZCLA-LISTA
AGUA 1 mᶾ 0,77 EPMAPS-QUITO
ADITIVO 1 Kg 3,77 SIKA S.A
TABLA 5.41; Costos Unitarios de los materiales
MATERIALES PARA UN METRO CUBICO DE HORMIGÓN
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD C. UNITARIO TOTAL
A B C = A x B
CEMENTO Kg 542,61 0,16 87,21
MICROSÍLICE Kg 81,08 2,08 168,47
AGREGADO FINO mᶾ 0,20 14,00 2,80
AGREGADO GRUESO mᶾ 0,39 15,00 5,85
AGUA mᶾ 0,21 0,77 0,16
ADITIVO Kg 6,74 3,77 25,36
COSTO TOTAL DIRECTO ($) 289,85
TABLA 5.42; Costo de Materiales para 1 mᶾ de H.A.R, al 13% de Microsílice
191
5.11 SELECCIÓN DE MEJORES RESULTADOS Y/O NUEVAS MEZCLAS DE
PRUEBA
De acuerdo a lo expuesto en el capítulo 5.10, la mejor alternativa a seleccionar,
considerando lo técnico y económico, es la alternativa con el 10% microsílice mas
cemento.
Se debe indicar que, para elegir la mejor alternativa de diseño, de un hormigón de alta
resistencia, nos fijamos la resistencia adquirida a los 28 días de su elaboración, siendo
este un parámetro importante para el diseño del mismo.
TABLA 5.43; Resistencias y porcentajes a los 28 días de edad
La opción elegida es la que se indica en tabla 5.44, a continuación:
f ´cr (MPa)
OPCIÓN
MICROSÍLICE
109,24 58,08 104,36PROMEDIO 60,99 107,48 63,27
106,75 57,16 102,71
57,49 103,31
2 63,33 113,80 63,39 109,44 59,58 107,0628
1 59,58 107,06 64,59 111,52
3 60,05 107,91 61,83
13%
MUESTRARESISTENCIA
(MPa)%
RESISTENCIA
(MPa)%
RESISTENCIA
(MPa)%
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
EDAD
(DÍAS)
55,65 57,92 55,65
OPCIÓN N°01 OPCIÓN N°02 OPCIÓN N°03
15% 10%
192
# CILIND. DE PRUEB. : 9 #
RIPIO IMPUESTO : 18 Kg
f ´cr 57,92 MPa
OPCIÓN 10% DE MICROSÍLICE
MATERIAL CANTIDAD
(Kg) DOSIFICACIÓN RESISTENCIA
28 DÍAS
AGUA 3,62 0,31 MPa %
CEMENTO 10,65 1
63,27 109,24 MICROSILICE 1,07
ARENA 9,91 0,93
RIPIO 18 1,69
TABLA 5.44; Selección de la mejor alternativa.
5.12 VALIDACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
Para hacer la validación de la investigación, primero se debe indicar a donde se quiere
llegar con esta investigación, se estableció, diseñar un hormigón de alta resistencia de
f´cr = 55.65 MPa, haciendo el uso de normas nacionales (NTE INEN, NEC) e
internacionales (ASTM, ACI) a fines con el tema, haciendo el uso de las normas se
realizó la fabricación del hormigón en condiciones de laboratorio (condiciones
controladas), lo cual nos permitió alcanzar la resistencia mencionada anteriormente, de
esta forma los diseños establecidos (3 opciones) son aptos para su realización en el
momento que se lo requiera.
También en función de los resultados obtenidos en los ensayos, se debe dar por valido la
investigación ya que se alcanzó el f ´cr, a los 28 días de edad, con los materiales
adquiridos.
193
CAPITULO VI
6. MEZCLAS DEFINITIVAS
6.1 DISEÑO DE MEZCLAS DEFINITIVAS (12 PROBETAS POR RESISTENCIA)
Para tomar el diseño definitivo para la realización de las 12 probetas que se ensayaron a
los 3, 7, 28 y 56 días, como lo recomienda el ACI 211.4R-98 en el caso de hormigones
de alta resistencia y en un número de 3 muestras por edad como lo menciona el ACI
318-08 (Probetas 10x20 cm), se basó primero en las varias muestras de prueba
realizadas, para luego de estas, seleccionar las tres mejores alternativas y por ultimo de
las tres, seleccionar una única alternativa, con la que mejor resultados se obtuvieron.
Se debe explicar que el ensayo a los 56 días, se realiza con el objeto de conocer, como
reacciona el hormigón al momento de ganar resistencia, pasado los 28 días (parámetro
de diseño).
Con todo lo dicho anteriormente el diseño definitivo corresponde a la opción del
material cementante con el 10% de microsílice, el diseño partirá de la tabla 6.1,
dosificación para un metro cubico (1 mᶾ) de hormigón.
DOSIFICACIÓN AL PESO DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
AGUA 187,66 Kg 0,34
CEMENTO 496,75 Kg 1
MICROSÍLICE 55,19 Kg
ARENA 520,88 Kg 0,94
RIPIO 931,60 Kg 1,69
TABLA 6.1; Cantidades para 1 mᶾ, Opción 2
194
En función de la tabla 6.1 (Dosificación), se encuentra las cantidades para doce
probetas.
# CILIND. DE PRUEB. : 12 #
RIPIO IMPUESTO : 24,00 Kg
MATERIAL M. DE PRUEBA DOSIFICACIÓN
AGUA 4,83 0,34
CEMENTO 12,78 1,00
MICROSILICE 1,42
ARENA 13,35 0,94
RIPIO 24,00 1,69
Pero como se explicó en el capítulo 5.5, se devolverá el cemento descontado, del
porcentaje de la microsílice, generando una nueva relación w/(c + p), conservando la
cantidad de agua con el nuevo material cementante, quedando de la siguiente forma:
# CILIND. DE PRUEB. : 12 #
RIPIO IMPUESTO : 24,00 Kg
MATERIAL M. DE PRUEBA DOSIFICACIÓN
AGUA 4,83 0,31
CEMENTO 14,20 1,00
MICROSILICE 1,42
ARENA 13,35 0,94
RIPIO 24,00 1,69
195
Luego de haber obtenido las cantidades de material, para doce probetas, el
siguiente paso es la corrección por humedad de los agregados:
Para las muestras definitivas se realizó un mejoramiento del agregado grueso, por tal
razón se hicieron, nuevos ensayos de capacidad de absorción:
# DE
MUESTRAS
CAPACIDAD
DE
ABSORCIÓN
1 3,29
2 5,63
3 5,57
4 3,65
5 3,80
PROMEDIO 4,39
Datos:
MATERIAL % de Absor. % de Hum.
UNIDAD % %
ARENA 1,53 0,13
RIPIO 4,39 0,30
(
)
(
)
ARENA = 13.17 Kg
(
)
196
(
)
AGUA = -0,18 Kg
(
)
(
)
RIPIO = 23.06 Kg
(
)
(
)
AGUA = -0,94 Kg
AGUA DE CORRECCIÓN = AGUA (ARENA) + AGUA (RIPIO)
CORRECION = 1,12 Kg
197
Cantidades de materiales y aditivo SIKAMENT N-100; ya realizado la
corrección por humedad.
MEZCLA CORREGIDA OPCIÓN 2
MATERIAL CANTIDAD UNIDAD DOSIFICAC.
AGUA 4,83 Kg 0,31
CEMENTO 14,20 Kg 1,00
MICROSILICE 1,42 Kg
ARENA 13,17 Kg 0,84
RIPIO 23,06 Kg 1,48
Cantidad de aditivo para la mezcla: Para saber la cantidad de aditivo, se debe basar
en las indicaciones de la ficha técnica del aditivo.
ADITIVO : 845 ml / saco*
* Los 845 ml para una cantidad de 50 Kg, (saco de cemento)
ADITIVOMEZCLA-PRUEBA = 264 ml
198
Para el uso del aditivo, se descontara de la cantidad de agua de corrección igual 1.12 Kg
(1120 ml) y queda como agua de corrección (1120-264 = 856 ml), como se explica en la
tabla 6.1, a continuación:
TOTAL AGUA MEZCLADO; 12 PROBETAS
AGUA
DISEÑO AGUA
CORRECCIÓN ADITIVO TOTAL
(Kg)
4,83 1,12 5,95
4,83 0,856 0,264 5,95
5,686 0,264 5,95
AGUA A MEDIR ADITIVO A MEDIR
TABLA 6.2; Cantidad de agua y aditivo mezcla definitiva
199
MEZCLA DEFINITIVA
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKA MEN N100 Y
AGREGADOS DE GUAYLLABAMBA
6.2 ENSAYOS DE PROBETAS
Los ensayos son usados como una base para el control de calidad de las operaciones de
proporcionamiento, mezclado y colocación del concreto; determinación de concordancia
con las especificaciones; control para la evaluación de la efectividad de los aditivos y
usos similares.42
f `c = 46 MPa f 'cr = 55,65 MPa
% MICROSILICE = 10
12
ADITIVO: 264 ml
ADITIVO: 2,30 %
# DE MEUSTRAS:
MEZCLA DEFINITIVA
ARENA : 13,17 - 13,17
RIPIO : 23,06 - 23,06
CEMENTO : 14,20 - 14,20
MICROSILICE : 1,42 - 1,42
UNIDAD : Kg MEZCLA AGUA DE CORRECCIÓN TOTAL
AGUA : 4,83 0,86 5,69
200
Luego de la fabricación y curado del hormigón, por último tenemos la tercera etapa que
se trata de los ensayo, para la cual tenemos que seguir normas correspondientes al tema,
para el correcto desempeño de estos, a diferentes edades.
Las muestras cilíndricas son sometidas a ensayos de compresión hasta llegar a la rotura,
determinando la máxima capacidad de carga, luego por cálculos se conocerá la
resistencia del hormigón dividiendo la carga para la superficie de aplicación.
Para conocer el número de probetas que se ensayaron, nos regimos a lo establecido en la
norma ACI 318-08, que dice el número de muestras a ensayar, está en función de sus
dimensiones. Si se hace el uso de 10x20 cm, ensayar como mínimo tres muestras por
edad.
Cuando se ensayan muestras de hormigón de alta resistencia, el impacto a la ruptura de
los cilindros tiene mayor intensidad, que los cilindros de resistencia normal. Como una
precaución de seguridad, es recomendado que las máquinas de ensayo estén equipadas
con defensas protectoras contra los fragmentos. Además las muestras son cubiertas por
una cinta adhesiva, que evitaria la dispersión de los fragmentos de hormigón a sus
alrededores.43
____________________________
42 ASTM C 39 “Método de Ensayo Estándar para Esfuerzo de Compresión en Especímenes Cilíndricos de
Concreto”
43 ASTM C 39 “Método de Ensayo Estándar para Esfuerzo de Compresión en Especímenes Cilíndricos de
Concreto”
201
6.2.1 ENSAYO DE LAS PROBETAS A EDADES DE 3, 7 Y 28 DÍAS
Las edades para los ensayos se considera de acuerdo al tipo de hormigón, para los
hormigones de alta resistencia los días considerados son a los 3, 7, 28 días, como lo
indica el ACI 211.4R-98, siendo los 28 días tiempo en el cual alcanzara la resistencia
establecida, igual que los hormigones convencionales.
Además de los 3, 7, 28 días el ACI 211.4R-98 en el capítulo 2.1, se pueden ensayar a los
56 y 91 días para conocer la resistencia, que ganan pasado los 28 días de edad.
6.3 RESULTADOS DE ENSAYOS A COMPRESIÓN SIMPLE.
202
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DEFINITIVAS
OPCIÓN: CEMENTO CON EL 10% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 12 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSAYADO: 3 DÍAS; QUITO, 14 DE NOVIEMBRE DEL 2013
f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,83
14,20
1,42 INICIAL FINAL
13,17
23,06
ADITIVO: 264 ml
ADITIVO: 2,30 %
5,50 12:25RIPIO : 1,48
FECHA DE MEZCLADO: QUITO, 21 DE OCTUBRE DEL 2013
ARENA : 0,8421 9:42 10:30
CEMENTO : 1
INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
TEMPERATURA
°C
HORA DE MEZCLADO
(a.m)ASENTAMIENTO
(cm)HORA CURADO
INICIALMICROSILICE : 1
AGUA : 0,31
UNIDAD : Kg DOSIFICACIÓN
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,30 20,00
10,20 20,20
10,20 20,00
10,30 20,00
10,40 20,10
10,40 20,00
10,20 20,20
10,20 20,1010,20 20,10
42,93 72,41PROMEDIO
72,85
42,70 72,02
3 10,20 81,71 20,10 34391,20 42,90 72,36
2 10,40 84,95 20,00 35585,60
ALTURA
(cm)CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
(MPa)%
1 10,20 81,71 20,10 34621,50 43,19
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
MUESTRA
DIAMETRO
(cm)AREA
(cm²)
203
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DEFINITIVAS
OPCIÓN: CEMENTO CON EL 10% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 12 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSYADO: 7 DÍAS; QUITO, 18 DE NOVIEMBRE DEL 2013
f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,83
14,20
1,42 INICIAL FINAL
13,17
23,06
ADITIVO: 264 ml
ADITIVO: 2,30 %
5,50 12:25RIPIO : 1,48
FECHA DE MEZCLADO: QUITO, 21 DE OCTUBRE DEL 2013
ARENA : 0,8421 9:42 10:30
CEMENTO : 1
INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
TEMPERATURA
°C
HORA DE MEZCLADO
(a.m)ASENTAMIENTO
(cm)HORA CURADO
INICIALMICROSILICE : 1
AGUA : 0,31
UNIDAD : Kg DOSIFICACIÓN
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,30 20,10
10,30 20,10
10,30 20,10
10,30 20,10
10,40 20,20
10,30 20,00
10,30 20,00
10,30 20,10
10,20 20,00
55,14 93,00
53,31 89,92
PROMEDIO
3 10,30 83,32 20,00 43578,70
57,05 96,21
2 10,30 83,32 20,10 45000,30 55,05 92,85
1 10,30 83,32 20,10 46628,70
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
MUESTRA
DIAMETRO
(cm) AREA
(cm²)
ALTURA
(cm) CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
(MPa)%
204
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DEFINITIVAS
OPCIÓN: CEMENTO CON EL 10% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 12 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSYADO: 28 DÍAS; QUITO, 09 DE DICIEMBRE DEL 2013
f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,83
14,20
1,42 INICIAL FINAL
13,17
23,06
ADITIVO: 264 ml
ADITIVO: 2,30 %
5,50 12:25RIPIO : 1,48
FECHA DE MEZCLADO: QUITO, 21 DE OCTUBRE DEL 2013
ARENA : 0,8421 9:42 10:30
CEMENTO : 1
INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
TEMPERATURA
°C
HORA DE MEZCLADO
(a.m)ASENTAMIENTO
(cm)HORA CURADO
INICIALMICROSILICE : 1
AGUA : 0,31
UNIDAD : Kg DOSIFICACIÓN
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,20 20,10
10,30 20,00
10,20 20,00
10,30 20,00
10,20 20,20
10,20 20,00
10,30 20,00
10,30 20,0010,20 20,20
71,48 120,56
71,06 119,85
PROMEDIO
3 10,30 83,32 20,10 58082,11
69,48 117,19
2 10,20 81,71 20,10 59244,57 73,91 124,65
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
MUESTRA
DIAMETRO
(cm)AREA
(cm²)
ALTURA
(cm)CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
(MPa)%
1 10,20 81,71 20,00 55696,01
205
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE COMPRESIÓN, MEZCLAS DEFINITIVAS
OPCIÓN: CEMENTO CON EL 10% DE MICROSÍLICE
# DE MUESTRAS TOTAL: 12 # MUESTRAS A ENSAYAR: 3
EDAD Y FECHA, ENSYADO: 56 DÍAS; QUITO, 09 DE ENERO DEL 2014
f 'c = 46,00 MPa f 'cr = 55,65 MPa
MEZCLA
4,83
14,20
1,42 INICIAL FINAL
13,17
23,06
ADITIVO: 264 ml
ADITIVO: 2,30 %
5,50 12:25RIPIO : 1,48
FECHA DE MEZCLADO: QUITO, 21 DE OCTUBRE DEL 2013
ARENA : 0,8421 9:42 10:30
CEMENTO : 1
INFORMACIÓN GENERAL DE LA MEZCLA
TEMPERATURA
°C
HORA DE MEZCLADO
(a.m)ASENTAMIENTO
(cm)HORA CURADO
INICIALMICROSILICE : 1
AGUA : 0,31
UNIDAD : Kg DOSIFICACIÓN
Di PRO MEDIO Ai PRO MEDIO
10,30 20,10
10,30 20,00
10,20 20,00
10,30 20,00
10,20 20,20
10,30 20,00
10,30 20,00
10,30 20,00
10,20 20,20
73,04 123,19
70,24 118,46
PROMEDIO
3 10,30 83,32 20,10 57410,00
73,55 124,05
2 10,30 83,32 20,10 61570,00 75,32 127,04
1 10,30 83,32 20,00 60120,00
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), RHEOMAC SF100, SIKAMENT N100,
AGREGADO GUAYLLABAMBA
MUESTRA
DIAMETRO
(cm) AREA
(cm²)
ALTURA
(cm) CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
(MPa)%
206
6.4 TRATAMIENTO ESTADÍSTICO
El tratamiento estadístico de datos, está constituido por acciones que consisten en la
aplicación de operaciones matemáticas, sobre el conjunto de los datos observados,
obteniendo como resultado otro conjunto, cuyos elementos son números que representan
diversas propiedades.44
Los métodos estadísticos constituyen una valiosa herramienta para evaluar los resultados
de los ensayos de resistencia. Es importante que los técnicos del hormigón, comprendan
el lenguaje básico de la estadística y que sean capaces de emplear esta herramienta de
forma efectiva para evaluar los resultados de ensayos.
Hablando en particular, para nuestro caso se trata de la evaluación de las pruebas de
resistencia del concreto u hormigón, generados en laboratorio de una misma mezcla, con
lo que se busca dar un tratamiento estadístico y así sacar las conclusiones pertinentes.
Para determinar las características de la resistencia del hormigón, se puede estimar con
una exactitud razonable solo cuando se lleva a cabo un número suficiente de pruebas,
estrictamente de acuerdo con las prácticas estándares y métodos de ensayo.45
Se busca determinar la desviación estándar, con lo que se considera normalmente el uso
como mínimo de 30 ensayos consecutivos sobre materiales representativos. Si la
cantidad de ensayos disponibles es menor que 30, pero mayor o igual que 15, esto
proporciona el aumento proporcional de la desviación estándar calculada a medida que
el número de ensayos consecutivos disminuye de 29 a 15.46
________________________
44 http://mercedes-agora.blogspot.com/2012/01/tratamiento-estadistico-de-los-datos.html
45ACI C 214R-02, Evaluación de los resultados de las pruebas de resistencia de hormigón
46 Materiales y calidad del hormigón, Capitulo 2.
207
El tratamiento estadístico, para este caso se hará con un número de 15 muestras, a una
edad de 28 días, es decir con las resistencia establecidas del diseño definitivo (f‘cr),
además de acuerdo al ACI C 214.R-02 hace mención, que una mezcla, es similar si su
resistencia nominal está dentro de los 6.9 MPa.
En la versión de ACI 214 1977 (aprobada de nuevo en 1989), los valores numéricos de
la desviación estándar se relacionan con las evaluaciones de la calidad de la obra
representada. Una desviación estándar de menos de 2,8 MPa (400 psi) representa un
excelente grado de control, mientras que una desviación estándar mayor que 5 MPa (700
psi) representa un control deficiente. En el caso de concreto de alta resistencia, la
definición de categorías de control de calidad basado en la dispersión absoluta puede ser
engañosa, ya que las desviaciones estándar superiores a 5 MPa (700 psi) no son raros
durante 70 MPa (10.000 psi) de concreto en proyectos bien controlados.
Para las comparaciones prácticas, el coeficiente de variación es más útil para la
medición de la dispersión de resistencias a la compresión, especialmente para hormigón
de alta resistencia. El coeficiente de variación es la desviación estándar expresada como
un porcentaje de la resistencia media. Anderson (1985) y Cook (1989) han sugerido que
el coeficiente de variación puede utilizar porque este valor se ve menos afectada por la
magnitud de las ventajas obtenidas y es más útil para comparar el grado de control para
una amplia gama de niveles de resistencia.47
_____________________________
47ACI C 363.2R-98 “Guía para el Control y Verificación de la Calidad del Hormigón de Alta Resistencia”
208
6.4.1 DESVIACIONES ESTÁNDAR
Esta medida nos permite determinar el promedio aritmético de fluctuación de los datos
respecto a su punto central o media. La desviación estándar nos da como resultado un
valor numérico que representa el promedio de diferencia que hay entre los datos y la
media.48
Los datos a estudiar es la resistencia a la compresión simple, por ser la característica
mecánica más importante de un hormigón. La resistencia hallada se trata de un hormigón
de alta resistencia, mediante ensayos de compresión simple en especímenes de 10x20 cm
a los 28 días, los valores de ensayo que proporcionan las distintas probetas, son más o
menos dispersos, en forma variable de una espécimen a otra, según el cuidado y rigor
con que se fabrica el hormigón y se hace el ensayo; y en esta circunstancia, debe tenerse
en cuenta al tratar de definir un cierto hormigón para su resistencia.
49
Para tener un criterio de selección de la resistencia de compresión simple (Esfuerzo), se
hará el estudio de este por varios métodos, el método recomendado por el ACI C 214.R-
02.
Teniendo el siguiente cuadro de resultados, a los que se aplicara la desviación estándar.
______________________________
48http://www.monografias.com/trabajos89/desviacion-estandar/desviacion-estandar.shtml#ixzz2wu3jCJhv
49 HORMIGÓN ARMADO. Montoya-Meseguer-Moran. Pág. 99
209
CUADRO DE RESULTADOS
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
NÚMERO
DE
MUESTRA (n)
EDAD
( DÍAS )
CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
REQUERIDA
"f'cr"
(MPa)
1
28
55695,54 68,14
2 55396,86 69,11
3 58049,56 71,02
4 58891,45 72,05
5 56365,78 68,96
6 55140,35 68,79
7 59578,04 72,89
8 58074,08 71,05
9 55990,02 69,85
10 56792,42 69,15
11 55276,62 68,96
12 58750,25 71,86
13 58401,83 70,08
14 57543,47 69,05
15 56382,13 68,98
TABLA 6.3; Resultados de la Resistencia a la Compresión, Desviación Estándar
DESVIACIÓN ESTÁNDAR, ACI C 214.R-02 (EVALUACIÓN DE LOS
RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE RESISTENCIA DE HORMIGÓN)
Aplicable para el análisis de otros resultados de ensayo comunes al concreto, incluyendo
resistencia a la flexión, el asentamiento, contenido de aire y la densidad.50
______________________________
50ACI C 214R-02, Evaluación de los resultados de las pruebas de resistencia de hormigón, pág.02
210
Calculo de MEDIA ARITMÉTICA ( ), con los datos de f’cr, tabla 6.2
∑
∑
ECUACIÓN 6.1; Media Aritmética
FUENTE: ACI 214.R-02, pág. 5
Calculo DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s), en función de y f’cr
√∑
√
ECUACIÓN 6.2; Desviación Estándar
FUENTE: ACI 214.R-02, pág. 5
70,00 MPa
211
ECUACIÓN 6.3; Varianza
FUENTE: http://www.disfrutalasmatematicas.com/datos/desviacion-estandar.html
Calculo del COEFICIENTE DE VARIACIÓN
Para poder determinar el grado de aceptabilidad del Coeficiente de Variación, se hará en
función de la siguiente tabla 6.3:
n
RESISTENCIA
REQUERIDA
(MPa)
MEDIA
ARITMÉTICA
(MPa) (MPa)
1 68,14 3,44
2 69,11 0,78
3 71,02 1,05
4 72,05 4,22
5 68,96 1,07
6 68,79 1,45
7 72,89 8,38
8 71,05 1,11
9 69,85 0,02
10 69,15 0,72
11 68,96 1,07
12 71,86 3,47
13 70,08 0,01
14 69,05 0,89
15 68,98 1,03
28,73
CUADRO DE DESVIACIÓN ESTÁNDAR
70,00
Σ =
1,43 MPa
1,92 MPa =
∑
212
ESTANDARES DE CONTROL DE HORMIGÓN
VARIABLE GLOBAL
CLASES DE OPERACIÓN
COEFICIENTE DE VARIACIÓN PARA DIFERENTES
NORMAS DE CONTROL, %
EXCELENTE MUY
BUENO BUENO POBRE MALO
PRUEBAS DE CONSTRUCCIÓN < 3 3 a 4 4 a 5 5 a 6 > 6
LOTES DE PRUEBA DE
LABORATORIO < 2 2 a 3 3 a 4 4 a 5 > 5
f 'c > 34,5 MPa
TABLA 6.4; Tabla grado de aceptabilidad del Coeficiente de Variación
FUENTE: ACI C 214.R-02, pág. 6
ECUACIÓN 6.4; Coeficiente de Variación
FUENTE: ACI C 214.R-02, pág. 5
V= 2,93 %
De acuerdo a la tabla 6.3, el coeficiente de variación, en la clase de lotes de prueba de
laboratorio se considera MUY BUENO.
Para conocer los valores máximos y mínimos aceptables, se hará en función de la media
aritmética y la desviación estándar.
ECUACIÓN 6.5; Valor máximo y mínimo
FUENTE: http://www.disfrutalasmatematicas.com/datos/desviacion-estandar.html
213
TABLA 6.5; Cuadro de resumen de resultados
Para verificar la calidad de los resultados es necesaria la realización de la gráfica de la
Campana de Gauss, con esto teniendo una distribución normal o de Gauss, que de
acuerdo a su forma también nos ayuda a conocer la calidad de control de la mezcla, con
los datos obtenidos en los ensayos.
Cuando hay un buen control, los valores de la prueba de resistencia tenderán a agruparse
cerca del valor medio, es decir, el histograma de los resultados de la prueba es alto y
estrecho y en el caso que los resultados de resistencia aumente o disminuyan
considerablemente, la curva de la distribución normal se hace más baja y más ancha,
como se ve en la figura 6.1.51
_________________________
51ACI C 214R-02, Evaluación de los resultados de las pruebas de resistencia de hormigón
DENOMINACIÓN VALOR UNIDADES OBSERVACIÓN
MEDIA ARITMÉTICA 70,00 MPa
DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s) 1,43 MPa
VALOR MÁXIMO (Xmax) 71,43 MPa
VALORES MÍNIMO (Xmin) 68,56 MPa
COEFICIENTE DE VARIACIÓN (V) 2,05 % MUY BUENO
VARIANZA 1,92 MPa
RESUMEN DE RESULTADOS
( )
214
FIGURA 6.1; Curva Distribución Normal
FUENTE: ACI C 214.R-02, pág. 4
√
(
)
ECUACIÓN 6.6; Ecuación Matemática Campana de Gauss
FUENTE: http://www.ditutor.com/distribucion_normal/campana_gauss.html
215
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
DISTRIBUCIÓN NORMAL O DE GAUSS
# DE MUESTRAS TOTAL: 15 MEDIA ARITMÉTICA: 70.00 MPa
DESVIACIÓN ESTÁNDAR: 1.43 MPa
CUADRO DE DISTRIBUCIÓN NORMAL O DE GAUSS
n RESISTENCIA
REQUERIDA Xi
(MPa)
y y (%)
1 68,14
0,278
1,679 0,432 0,1203 12,03
2 69,11 0,383 0,826 0,2300 23,00
3 71,02 0,511 0,775 0,2157 21,57
4 72,05 2,056 0,358 0,0996 9,96
5 68,96 0,523 0,770 0,2144 21,44
6 68,79 0,709 0,702 0,1954 19,54
7 72,89 4,081 0,130 0,0362 3,62
8 71,05 0,541 0,763 0,2124 21,24
9 69,85 0,010 0,995 0,2770 27,70
10 69,15 0,349 0,840 0,2339 23,39
11 68,96 0,523 0,770 0,2144 21,44
12 71,86 1,693 0,429 0,1194 11,94
13 70,08 0,003 0,998 0,2780 27,80
14 69,05 0,436 0,804 0,2239 22,39
15 68,98 0,503 0,778 0,2166 21,66
TABLA 6.6; Datos de Distribución Normal
DENOMINACIÓN VALOR UNIDADES
NÚMERO DE MUESTRAS 15
MEDIA ARITMÉTICA 70,00 MPa
DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s) 1,43 MPa
(
)
√
(
)
216
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
GRÁFICO DE LA CAMPANA DE GAUSS
√
(
)
GRAFICA 6.1; Campana de Gauss
Observación: Se puede ver que la gráfica, no tiene una buena apariencia, debido a la
falta de datos suficientes.
6.5 RESISTENCIAS CARACTERÍSTICAS52
0
5
10
15
20
25
30
67 68 69 70 71 72 73
DIS
TRIB
UC
IÓN
NO
RM
AL
(%)
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (MPa)
CAMPANA DE GAUSS
217
La resistencia característica (fck), es el valor representativo de una mezcla de hormigón,
no se puede considerar a la media aritmética como el valor que represente a un conjunto
de muestras, no da una idea precisa de la homogeneidad de la calidad del hormigón. Por
esta razón se hace la aplicación de métodos para llegar a conocer la resistencia a la
compresión más representativa denominada Resistencia Característica.
Si tenemos dos hormigones con la misma resistencia media, no cabe duda de que es más
fiable aquel que representa menor dispersión. Por consiguiente, el coeficiente de
seguridad que se adopte en el cálculo debe ser mayor para hormigón más disperso.
La conclusión que se extrae, es el de adoptar la resistencia media como base de los
cálculos que conducen a coeficientes de seguridad variables según la calidad de la
ejecución.
FIGURA 6.2: Distribución Normal o de Gauss Resistencia Característica del Hormigón
_______________________
52 http://www.inti.gob.ar/cirsoc/pdf/area200/tomo_I_mun/cap3.pdf
Para realizar el cálculo de la resistencia característica, se debe tener como mínimo de 15
ensayos por mezcla de hormigón, se hará el uso de los datos usados en la desviación
estándar (Tabla 6.2) y (Tabla 6.4).
218
CUADRO DE RESULTADOS
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
NÚMERO
DE
MUESTRA (n)
EDAD
( DÍAS )
CARGA
(Kg)
RESISTENCIA
REQUERIDA
"f'cr"
(MPa)
1
28
55695,54 68,14
2 55396,86 69,11
3 58049,56 71,02
4 58891,45 72,05
5 56365,78 68,96
6 55140,35 68,79
7 59578,04 72,89
8 58074,08 71,05
9 55990,02 69,85
10 56792,42 69,15
11 55276,62 68,96
12 58750,25 71,86
13 58401,83 70,08
14 57543,47 69,05
15 56382,13 68,98
TABLA 6.3; Resultados de la Resistencia a la Compresión, Desviación Estándar
TABLA 6.5; Cuadro de resumen de resultados
DENOMINACIÓN VALOR UNIDADES OBSERVACIÓN
MEDIA ARITMÉTICA 70,00 MPa
DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s) 1,43 MPa
VALOR MÁXIMO (Xmax) 71,43 MPa
VALORES MÍNIMO (Xmin) 68,56 MPa
COEFICIENTE DE VARIACIÓN (V) 2,05 % MUY BUENO
VARIANZA 1,92 MPa
RESUMEN DE RESULTADOS
( )
219
SEGÚN MONTOYA-MESEGUER-MORAN
La Resistencia Característica de rotura a la compresión para una determinada clase de
hormigón, se define como el valor estadístico de la resistencia, que corresponde a la
probabilidad que el noventa y cinco por ciento (95%) de todos los resultados de ensayo
de la población supere dicho valor y un cinco por ciento (5%) puedan tener resistencias
inferiores a la especificada, lo que da lugar a que la resistencia media de las muestras
(fm) siempre sea mayor que la resistencia característica.50
La resistencia característica se halla mediante la ecuación:
ECUACIÓN 6.7; Resistencia Característica, Montoya-Meseguer-Moran
Donde:
(Depende del control
ejercida en la preparación del hormigón)
∑
√
∑ (
)
ECUACIÓN 6.8: Media Aritmética ECUACIÓN 6.9: Coeficiente de Variación
220
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# DE MUESTRAS TOTAL: 15 EDAD DE LA MUESTRA: 28 DÍAS
CUADRO DE RESULTADOS
SEGÚN MONTOYA-MESEGUER-MORAN
n RESISTENCIA
REQUERIDA Xi
(MPa)
1 68,14 0,000703
0,0198
2 69,11 0,000160
3 71,02 0,000214
4 72,05 0,000861
5 68,96 0,000219
6 68,79 0,000297
7 72,89 0,001709
8 71,05 0,000227
9 69,85 0,000004
10 69,15 0,000146
11 68,96 0,000219
12 71,86 0,000709
13 70,08 0,000001
14 69,05 0,000183
15 68,98 0,000211
Σ = 0,0059
DENOMINACIÓN VALOR UNIDADES
NÚMERO DE MUESTRAS 15
MEDIA ARITMÉTICA 70,00 MPa
(ADIMENSIONAL)
221
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SEGÚN MONTOYA-MESEGUER-MORAN
# DE MUESTRAS TOTAL: 15 EDAD DE LA MUESTRA: 28 DÍAS
CUADRO DE RESULTADOS
DENOMINACIÓN VALOR UNIDADES
NÚMERO DE MUESTRAS (n) 15 -----
MEDIA ARITMÉTICA (f'cm) 70,00 MPa
DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s) 1,43 MPa
RESISTENCIA CARACTERÍSTICA (f'ck) 67,73 MPa
VALOR MÁXIMO (f’ck- máx.) 69,16 MPa
VALORES MÍNIMO (f’ck-min) 66,30 MPa
COEFICIENTE DE VARIACIÓN (V) 2,05 %
OSCAR PADILLA
222
Para determinar la resistencia característica del hormigón, se debe ordenar los datos de
forma descendente de mayor a menor, luego de haberlos ordenado se forma dos grupos,
los cuales tienen que ser de numero par, si es el caso contrario es decir impar, se
eliminara el valor intermedio, para convertir a los dos grupos en números pares.
Luego de formar los dos grupos de datos de la resistencia a la compresión, se
determinara de cada uno de ellos la media aritmética, que nos servirá para la ecuación de
la resistencia característica según Oscar Padilla.
ECUACIÓN 6.10: Resistencia Característica, Oscar Padilla
Donde:
f ’ck : Resistencia Característica
f ’cm1 : Media Aritmética de resistencia a la compresión primer grupo
f ’cm2 : Media Aritmética de resistencia a la compresión segundo grupo
Como segundo paso se determinara los valores mínimo y máximo, en función de la
resistencia característica y desviación estándar.
223
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SEGÚN OSCAR PADILLA
# DE MUESTRAS TOTAL: 15 EDAD DE LA MUESTRA: 28 DÍAS
CUADRO DE RESULTADOS SEGÚN OSCAR PADILLA
VALORES GENERALES
ORDENADOS GRUPO 1 GRUPO 2
n RESISTENCIA
REQUERIDA
Xi (MPa)
n1
RESISTENCIA
REQUERIDA
Xi1 (MPa) n2
RESISTENCIA
REQUERIDA
Xi2 (MPa)
1 72,89 1 72,89 8 69,11
2 72,05 2 72,05 9 69,05
3 71,86 3 71,86 10 68,98
4 71,05 4 71,05 11 68,96
5 71,02 5 71,02 12 68,96
6 70,08 6 70,08 13 68,79
7 69,85 7 69,85 14 68,14
8 69,15
9 69,11
10 69,05
11 68,98
12 68,96
13 68,96
14 68,79
15 68,14 f'cm1= 71,26 f'cm2 = 68,86
224
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SEGÚN OSCAR PADILLA
# DE MUESTRAS TOTAL: 15 EDAD DE LA MUESTRA: 28 DÍAS
CUADRO DE RESULTADOS
DENOMINACIÓN VALOR UNIDADES
NÚMERO DE MUESTRAS (n) 15 -----
MEDIA ARITMÉTICA (f'cm) 70,00 MPa
DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s) 1,43 MPa
RESISTENCIA CARACTERÍSTICA (f'ck) 73,66 MPa
VALOR MÁXIMO (fck-máx.) 75,09 MPa
VALORES MÍNIMO (fck-min.) 72,23 MPa
COEFICIENTE DE VARIACIÓN (V) 2,05 %
225
SEGÚN SALIGER
Este método consiste en sumar todos los resultados de los ensayos realizados y
determinar la media aritmética general y adoptar el 75% de esta media aritmética, para
determinar la resistencia característica se aplica la siguiente expresión.
ECUACIÓN 6.11: Resistencia Característica, Saliger
Donde:
f ’ck : Resistencia Característica del Hormigón
f ‘cm : Resistencia promedio general.
Luego de haber encontrado la resistencia característica, se procederá al cálculo de los
valores mínimo y máximo, en función de la desviación estándar.
226
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RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL HORMIGÓN
SEGÚN SALIGER
# DE MUESTRAS TOTAL: 15 EDAD DE LA MUESTRA: 28 DÍAS
CUADRO DE RESULTADOS
SEGÚN SALIGER
n
RESISTENCIA
REQUERIDA
Xi (MPa)
1 68,14
2 69,11
3 71,02
4 72,05
5 68,96
6 68,79
7 72,89
8 71,05
9 69,85
10 69,15
11 68,96
12 71,86
13 70,08
14 69,05
15 68,98
f 'cm = 70,00
227
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RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL HORMIGÓN
SEGÚN SALIGER
# DE MUESTRAS TOTAL: 15 EDAD DE LA MUESTRA: 28 DÍAS
CUADRO DE RESULTADOS
DENOMINACIÓN VALOR UNIDADES
NÚMERO DE MUESTRAS (n) 15 -----
MEDIA ARITMÉTICA (f'cm) 70,00 MPa
DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s) 1,43 MPa
RESISTENCIA CARACTERÍSTICA (f'ck) 52,50 MPa
VALOR MÁXIMO (fck-max) 53,93 MPa
VALORES MÍNIMO (fck-min) 51,06 MPa
COEFICIENTE DE VARIACIÓN (V) 2,05 %
228
SEGÚN LA NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCION (NEC 2011)
Para determinar la resistencia característica mediante el NEC, esta recomienda tener un
registro de al menos 30 ensayos o en caso contrario como mínimo 15 ensayos
individuales, y con estos determinar la desviación estándar (s).
Se debe indicar que esta norma se deriva del ACI C 318-08 “Requisitos de Reglamento
para Concreto Estructural”, mediante este misma norma se determina la resistencia
media requerida del hormigón para su diseño, con ecuaciones presentes en el código.
Para determinar la resistencia característica se hace en función de la resistencia
especificada y la desviación estándar (s).
Se hace el uso de las ecuaciones de la tabla 6.6, para hormigones mayores a 35 MPa
como se ve a continuación:
RESISTENCIA PROMEDIO A LA COMPRESIÓN REQUERIDA
CUANDO HAY DATOS DISPONIBLES PARA ESTABLECER
UNA DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE LA MUESTRA
Resistencia especificada
a la Compresión,
f'c ( MPa)
Resistencia promedio requerida a la
Compresión, f'cr (MPa)
≤ 35
f 'cr = f 'c + 1,34s
f 'cr = f 'c + 2,33s - 3,5
> 35
f 'cr = f 'c + 1,34s
f 'cr = 0,90f 'c + 2,33s
TABLA 6.7: Resistencia característica, NEC
FUENTE: NEC capítulo 4 pág. 25 y ACI C 318-08, capitulo 5 pág. 72
Cuando se dispone de menos de 30 ensayos, como es el caso, pero con un mínimo de 15,
la desviación estándar de la muestra calculada se incrementa por el factor indicado en la
229
tabla 6.8 (Factor de Modificación), permitiéndonos tener como resultado una resistencia
más conservadora (mayor).54
FACTORES DE MODIFICACIÓN PARA LA DESVIACIÓN
ESTÁNDAR DE LA MUESTRA CUANDO SE DIPONE DE MENOS
DE 30 ENSAYOS
# DE ENSAYOS FACTOR DE MODIFICACIÓN (k)
Menos de 15 ------------------
15 1,16
20 1,08
25 1,03
30 o mas 1,00
TABLA 6.8: Factor de Modificación, para muestras menores a 30 ensayos.
FUENTE: NEC capítulo 4 pág. 26 y ACI C 318-08, capitulo 5 pág. 71
Entonces con lo expuesto anteriormente se tiene las ecuaciones para determinar la
resistencia característica de la siguiente forma:
RESISTENCIA PROMEDIO A LA COMPRESIÓN REQUERIDA
CUANDO HAY DATOS DISPONIBLES PARA ESTABLECER UNA
DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE LA MUESTRA
Resistencia especificada
a la Compresión, f'c (
MPa)
Resistencia promedio requerida a la
Compresión, f'cr (MPa)
> 35
f 'kc = f 'c + 1,34 k s
f 'kc = 0,90f 'c + 2,33 k s
Datos:
f ‘cr = Resistencia requerida (MPa)
f ’c = Resistencia especificada ( Se obtendrá en función del f ‘cr)
s = Desviación estándar
k = Factor de modificación (Se obtiene de la tabla 6.6)
___________________________
54 ACI C 318-08 “Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural”, capitulo 5 pág. 71
Calculo DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s), en función de y f’cr
230
√∑
√
ECUACIÓN 6.2; Desviación Estándar
FUENTE: ACI 214.R-02, pág. 5
Donde:
Xi : Ensayos individuales de probetas cilíndricas
: Media Aritmética
n : Numero de datos ensayados
s : Desviación Estándar
Calculo de la resistencia especificada (f ‘c).
Donde:
f ‘cr = 55.65 MPa*
*El diseño se realizó para el f ‘cr igual a 55.65 MPa, pero este sufrió una variación al
momento del cálculo para las mezclas de prueba que consistió en el aumento de un
porcentaje de cemento lo que vario la relación w/(c + m) y la resistencia vario de forma
ascendente.
f ‘cr = 59.29 MPa (Resistencia a usar para determinar resistencia especificada)
231
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL HORMIGÓN
SEGÚN NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN
# DE MUESTRAS TOTAL: 15 EDAD DE LA MUESTRA: 28 DÍAS
CUADRO DE DESVIACIÓN ESTÁNDAR
n RESISTENCIA
REQUERIDA
(MPa)
MEDIA
ARITMÉTICA
(MPa) (MPa)
DESVIACIÓN
ESTÁNDAR
(s) MPa
1 68,14
70,00
3,44
1,43
2 69,11 0,78
3 71,02 1,05
4 72,05 4,22
5 68,96 1,07
6 68,79 1,45
7 72,89 8,38
8 71,05 1,11
9 69,85 0,02
10 69,15 0,72
11 68,96 1,07
12 71,86 3,47
13 70,08 0,01
14 69,05 0,89
15 68,98 1,03
Σ = 28,73
232
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
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SEGÚN NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN
# DE MUESTRAS TOTAL: 15 EDAD DE LA MUESTRA: 28 DÍAS
CUADRO DE RESULTADOS
DENOMINACIÓN VALOR UNIDAD
# DE DATOS (n) 15,00 15 ----
DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s) 1,43 1,43 MPa
FACTOR DE MODIFICACIÓN (k) 1,16 1,16 ----
RESISTENCIA ESPECIFICADA (f 'c) f 'c = f 'cr - 9,65 49,64 MPa
RESISTENCIA CARACTERÍSTICA (f 'kc)
f 'k c = f 'c + 1,34 k s 51,86 MPa
f 'k c = 0,90f 'c + 2,33 k s 48,55 MPa
RESISTENCIA CARACTERÍSTICA
SELECCIONADA (f 'kc) f 'k c = f 'c + 1,34 k s 51,86 MPa
233
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL HORMIGÓN
RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS
# DE MUESTRAS TOTAL: 15 EDAD DE LA MUESTRA: 28 DÍAS
RESUMEN DE RESULTADOS
MÉTODO VALOR UNIDAD
MONTOYA-MESEGUER-MORAN 67,73 MPa
OSCAR PADILLA 73,66 MPa
SALIGER 52,50 MPa
NEC 2011 51,86 MPa
234
CAPITULO VII
7. TABULACIONES Y GRÁFICOS
En este capítulo se realizará, las tabulaciones y gráficos de los resultados obtenidos de
las mezclas de prueba, mezcla definitiva, además se presentara dos mezclas patrón que
fueron raíz para llegar a las mezclas de prueba y por ende las mezclas definitivas. El
orden de la presentación será:
MEZCLAS PATRÓN
MEZCLAS DE PRUEBA
MEZCLA DEFINITIVA
COSTO DE LOS MATERIALES
235
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYOS DE COMPRESIÓN MEZCLA PATRÓN NUMERO 1, MICROSÍLICE AL 10%
MUESTRA EDAD DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
CARGA
(kg)
AREA
(cm2)
ESFUERZO
MPa
ESFUERZO
% FECHA DÍAS
1
22/08/2013
3 10,20 20,00 18937,80 81,71 23,62 42,19
2 3 10,30 20,00 20291,10 83,32 24,82 44,33
3 3 10,10 20,00 18333,90 80,12 23,33 41,65
Promedio : 23,93 42,72
1
26/08/2013
7 10,30 20,00 26563,00 83,32 32,50 58,03
2 7 10,30 20,00 23222,70 83,32 28,41 50,73
3 7 10,30 20,00 24357,30 83,32 29,80 53,21
Promedio : 30,24 53,99
1
16/09/2013
28 10,30 20,00 35308,50 83,32 43,20 77,14
2 28 10,30 20,00 36662,90 83,32 44,85 80,10
3 28 10,30 20,00 40471,30 83,32 49,51 88,41
Promedio : 45,85 81,88
Observación: Muestra patrón no valida, mezcla inicial que nos sirvió de pauta, para alcanzar nuestro objetivo
ESPECIFICADA f 'c REQUERIDA f 'cr NTE INEN ASTM C # FORMA DIMENSIONES CEMENTO AGREGADOS ADITIVO MICROSÍLICE
46,00 MPa 55,65 MPa 1573:2010 39 9 CILÍNDRICA 10x20 cm CAMPEÓN LAFARGE GUAYLLABAMBA Rheobuild 1000 RHEOMAC SF100
D A T O S G E N E R A L E S
NORMAS APLICADAS MUESTRA MATERIALESRESISTENCIA
236
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FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYOS DE COMPRESIÓN MEZCLA PATRÓN NUMERO 2, MICROSÍLICE AL 15%
MUESTRA EDAD DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
CARGA
(Kg)
AREA
(cm²) ESFUERZO
MPa
ESFUERZO
% FECHA DÍAS 1
23/08/2013
3 10,20 20,00 13771,90 81,71 17,18 30,68
2 3 10,30 20,00 13479,70 83,32 16,49 29,45
3 3 10,40 20,00 13853,70 84,95 16,62 29,69
Promedio : 16,77 29,94
1
27/08/2013
7 10,30 20,00 17944,40 83,32 21,95 39,20
2 7 10,20 20,00 16997,70 81,71 21,20 37,87
3 7 10,30 20,00 15747,10 83,32 19,26 34,40
Promedio : 20,81 37,16
1
17/09/2013
28 10,30 20,00 30379,30 83,32 37,17 66,37
2 28 10,30 20,00 28887,70 83,32 35,34 63,11
3 28 10,30 20,00 32779,20 83,32 40,10 71,61
Promedio : 37,54 67,03
Observación: Muestra patrón no valida, mezcla inicial que nos sirvió de pauta, para alcanzar nuestro objetivo.
ESPECIFICADA f 'c REQUERIDA f 'cr NTE INEN ASTM C # FORMA DIMENSIONES CEMENTO AGREGADOS ADITIVO MICROSÍLICE
46,00 MPa 55,65 MPa 1573:2010 39 9 CILÍNDRICA 10x20 cm CAMPEÓN LAFARGE GUAYLLABAMBA Rheobuild 1000 RHEOMAC SF100
D A T O S G E N E R A L E S
NORMAS APLICADAS MUESTRA MATERIALESRESISTENCIA
237
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYOS DE COMPRESIÓN MEZCLA DE PRUEBA OPCIÓN 1
MUESTRA EDAD DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
CARGA
(Kg)
AREA
(cm²)
ESFUERZO
MPa
ESFUERZO
% FECHA DÍAS
1
18/10/2013
3 10,30 20,20 24543,80 83,32 30,03 54,44
2 3 10,20 20,00 23762,30 81,71 29,64 53,74
3 3 10,20 20,10 23556,00 81,71 29,39 53,27
Promedio : 29,69 53,82
1
22/10/2013
7 10,30 20,00 33075,80 83,32 40,46 73,36
2 7 10,40 20,20 34168,80 84,95 41,00 74,33
3 7 10,40 20,20 34196,10 84,95 41,03 74,39
Promedio : 40,83 74,03
1
18/11/2013
28 10,20 20,00 47762,90 81,71 59,58 108,02
2 28 10,30 20,10 51761,80 83,32 63,33 114,80
3 28 10,20 20,10 48134,60 81,71 60,05 108,86
Promedio : 60,99 110,56
ESPECIFICADA f 'c REQUERIDA f 'cr NTE INEN ASTM C # FORMA DIMENSIONES CEMENTO AGREGADOS ADITIVO MICROSÍLICE
46,00 MPa 55,65 MPa 1573:2010 39 9 CILÍNDRICA 10x20 cm CAMPEÓN LAFARGE GUAYLLABAMBA SIKAMENT N100 RHEOMAC SF100
D A T O S G E N E R A L E S M E Z C L A D E P R U E B A O P C I Ó N 1 M I C R O S Í L I C E 15%
RESISTENCIA NORMAS APLICADAS MUESTRA MATERIALES
238
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
GRÁFICO DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN, MEZCLA DE PRUEBA OPCIÓN 1
GRÁFICO DE BARRAS ESFUERZO VS. TIEMPO
29,69
40,83
60,99
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
0 5 10 15 20 25 30ES
FU
ER
ZO
(M
Pa)
EDAD (DIAS)
RESISTENCIA VS. TIEMPO
ESFUERZO
239
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYOS DE COMPRESIÓN MEZCLA DE PRUEBA OPCIÓN 2
MUESTRA EDAD DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
CARGA
(Kg)
AREA
(cm²) ESFUERZO
MPa
ESFUERZO
% FECHA DÍAS
1
24/10/2013
3 10,40 20,10 32092,20 84,95 38,51 64,95
2 3 10,40 20,00 30891,00 84,95 37,07 62,52
3 3 10,30 20,10 31172,70 83,32 38,14 64,32
Promedio : 37,91 63,93
1
28/10/2013
7 10,30 20,00 39594,30 83,32 48,44 81,70
2 7 10,30 20,00 40505,80 83,32 49,55 83,58
3 7 10,30 20,00 39192,20 83,32 47,95 80,87
Promedio : 48,65 82,05
1
18/11/2013
28 10,20 20,00 51777,30 81,71 64,59 108,94
2 28 10,30 20,10 51815,90 83,32 63,39 106,92
3 28 10,30 20,10 50537,00 83,32 61,83 104,28
Promedio : 63,27 106,71
ESPECIFICADA f 'c REQUERIDA f 'cr NTE INEN ASTM C # FORMA DIMENSIONES CEMENTO AGREGADOS ADITIVO MICROSÍLICE
46,00 MPa 59,29 MPa 1573:2010 39 9 CILÍNDRICA 10x20 cm CAMPEÓN LAFARGE GUAYLLABAMBA SIKAMENT N100 RHEOMAC SF100
D A T O S G E N E R A L E S M E Z C L A D E P R U E B A O P C I Ó N 2 M I C R O S Í L I C E 10%
RESISTENCIA NORMAS APLICADAS MUESTRA MATERIALES
240
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
GRÁFICO DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN, MEZCLA DE PRUEBA OPCIÓN 2
GRÁFICO DE BARRAS ESFUERZO VS. TIEMPO
37,91
48,65 63,27
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
0 5 10 15 20 25 30
ES
FU
ER
ZO
(M
Pa)
EDAD (DIAS)
RESISTENCIA VS. TIEMPO
ESFUERZO
241
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYOS DE COMPRESIÓN MEZCLA DE PRUEBA OPCIÓN 3
MUESTRA EDAD DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
CARGA
(Kg)
AREA
(cm²) ESFUERZO
MPa
ESFUERZO
% FECHA DÍAS
1
25/10/2013
3 10,40 20,10 23663,10 84,95 28,40 51,48
2 3 10,30 20,10 22231,00 83,32 27,20 49,31
3 3 10,20 20,10 21953,30 81,71 27,39 49,65
Promedio : 27,66 50,14
1
29/10/2013
7 10,20 20,00 32127,40 81,71 40,08 72,66
2 7 10,20 20,00 30898,90 81,71 38,55 69,88
3 7 10,20 19,90 31327,20 81,71 39,08 70,85
Promedio : 39,24 71,13
1
19/11/2013
28 10,30 20,20 46992,70 83,32 57,49 104,23
2 28 10,30 20,20 48697,80 83,32 59,58 108,01
3 28 10,20 20,10 45820,30 81,71 57,16 103,63
Promedio : 58,08 105,29
ESPECIFICADA f 'c REQUERIDA f 'cr NTE INEN ASTM C # FORMA DIMENSIONES CEMENTO AGREGADOS ADITIVO MICROSÍLICE
46,00 MPa 55,65 MPa 1573:2010 39 9 CILÍNDRICA 10x20 cm CAMPEÓN LAFARGE GUAYLLABAMBA SIKAMENT N100 RHEOMAC SF100
D A T O S G E N E R A L E S M E Z C L A D E P R U E B A O P C I Ó N 3 M I C R O S Í L I C E 13%
RESISTENCIA NORMAS APLICADAS MUESTRA MATERIALES
242
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
GRÁFICO DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN, MEZCLA DE PRUEBA OPCIÓN 3
GRÁFICO DE BARRAS ESFUERZO VS. TIEMPO
27,66
39,24
58,08
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
0 5 10 15 20 25 30
ES
FU
ER
ZO
(M
Pa)
EDAD (DIAS)
RESISTENCIA VS. TIEMPO
ESFUERZO
50,14 %
71,13 %
105,29 %
27,66
39,24
58,08
0
10
20
30
40
50
60
70
0
20
40
60
80
100
120
0 3 7 28
ESFUERZO (%)
ESFUERZO (MPa)
243
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYOS DE COMPRESIÓN MEZCLA DEFINITIVAS
MUESTRA EDAD DIAMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
CARGA
(Kg)
AREA
(cm²) ESFUERZO
MPa
ESFUERZO
% FECHA DÍAS
1 14/11/2013 3 10,20 20,10 34621,50 81,71 43,19 72,85
2 3 10,40 20,00 35585,60 84,95 42,70 72,02
3 3 10,20 20,10 34391,20 81,71 42,90 72,36
Promedio : 42,93 72,41
1 18/11/2013 7 10,30 20,10 46628,70 83,32 57,05 96,21
2 7 10,30 20,10 45000,30 83,32 55,05 92,85
3 7 10,30 20,00 43578,70 83,32 53,31 89,92
Promedio : 55,14 93,00
1 09/12/2013 28 10,20 20,00 55696,01 81,71 69,48 117,19
2 28 10,20 20,10 59244,57 81,71 73,91 124,65
3 28 10,30 20,10 58082,11 83,32 71,06 119,85
Promedio : 71,48 120,56
ESPECIFICADA f 'c REQUERIDA f 'cr NTE INEN ASTM C # FORMA DIMENSIONES CEMENTO AGREGADOS ADITIVO MICROSÍLICE
46,00 MPa 59,29 MPa 1573:2010 39 9 CILÍNDRICA 10x20 cm CAMPEÓN LAFARGE GUAYLLABAMBA SIKAMENT N100 RHEOMAC SF100
D A T O S G E N E R A L E S M E Z C L A D E F I N I T I V A, M I C R O S Í L I C E 10 %
RESISTENCIA NORMAS APLICADAS MUESTRA MATERIALES
- 244 -
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FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
GRÁFICO DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN, MEZCLA DEFINITIVA
GRÁFICO DE BARRAS ESFUERZO VS. TIEMPO
42,93
55,14 71,48
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25 30
ES
FU
ER
ZO
(M
Pa
)
TIEMPO (DIAS)
ESFUERZO VS. TIEMPO
ESFUERZO
72,41 %
93 %
120,56 %
42,93
55,14
71,48
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
20
40
60
80
100
120
140
0 3 7 28
ESFUERZO %
ESFUERZO MPa
245
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ANÁLISIS DE COSTOS DE MATERIALES PARA 1 M3 DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA, TODAS LAS OPCIONES
CEMENTO CAMPEÓN (LAFARGE), MICROSÍLICE RHEOMAC SF100 (BASF ),
ADITIVO SIKAMENT N100 (SIKA) Y AGREGADO DE GUAYLLABAMBA (PROVINCIA DE PICHINCHA)
RESISTENCIA REQUERIDA (f 'cr) 55,65 MPa 59,29 MPa 55,65 MPa
OPCIÓN NUMERO 1 NUMERO 2 NUMERO 3
% MICROSÍLICE 15% 10% 13%
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD COSTO
1 Mᶾ ($) CANTIDAD
COSTO
1 Mᶾ ($) CANTIDAD
COSTO
1 Mᶾ ($)
CEMENTO Kg 469,15 75,40 551,94 88,71 542,61 87,21
MICROSÍLICE Kg 82,79 172,02 55,19 114,67 81,08 168,47
AGREGADO FINO mᶾ 0,20 2,80 0,20 2,79 0,20 2,80
AGREGADO GRUESO mᶾ 0,39 5,92 0,39 5,85 0,39 5,85
AGUA mᶾ 0,19 0,14 0,19 0,14 0,21 0,16
ADITIVO Kg 9,60 36,14 10,26 38,63 6,74 25,36
COSTO DIRECTO TOTAL Σ = 292,43 Σ = 250,80 Σ = 289,85
246
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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
GRÁFICO DE BARRAS COSTOS DE MATERILES POR OPCIONES
220
230
240
250
260
270
280
290
300
MICROSÍLICE' 15% 'MICROSÍLICE 10% 'MICROSÍLICE 13%
$ 292,43
$ 250,80
$ 289,85
COSTO TOTAL VS. % MICROSÍLICE
COSTO TOTAL ($)
247
CAPITULO VIII
8. ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS
Para realizar el análisis de resultados obtenidos, se toma en cuenta lo siguiente; muestras
de prueba, muestra definitiva, desviación estándar, costos de materiales y datos varios.
OPCIÓN NÚMERO 1 NÚMERO 2 NÚMERO 3
% MICROSÍLICE 15% 10% 13%
RESISTENCIA (MPa) EDAD
(DÍAS)
ESFUERZO
(MPa)
ESFUERZO
(MPa)
ESFUERZO
(MPa) ESPECIFICADA REQUERIDA
46,00 55,65 28 60,99 63,27 58,08
TABLA 8.1: Resumen de ensayos a los 28 días, Muestras de Pruebas
En la tabla 8.1 se ve el orden de resultados, que de acuerdo al valor de su resistencia a la
compresión tiene el siguiente orden; teniendo en primer lugar opción # 1 con el 10% ,
segundo lugar la opción 2 con el 15% y tercer lugar la opción 2 con el 13% de
microsílice.
Se puede observar en la tabla 8.1, entre las tres opciones, la que mayor resistencia
obtiene a los 28 días, es la opción número uno, con un porcentaje menor de microsílice
que las otras dos opciones. Lo que nos ayuda a determinar que la cantidad de microsílice
no es sinónimo de ganar mayor resistencia en el hormigón, este componente también
dependerá de la compatibilidad que tendrá con los demás materiales (agregados,
cemento y aditivo químico).
Como se dijo anteriormente si realizamos una gráfica % de microsílice versus resistencia
aportante en la mezcla de un hormigón, se tendrá puntos de inflexión y un punto
248
máximo, que dependerán de la microsílice y de los materiales con los cuales se está
trabajando (figura 8.1).
FIGURA 8.1: Cantidad de microsílice versus esfuerzo
FUENTE: Andrade Silvia-Paramo Arturo-Rodríguez Fausto “Dosificación de H.A.R, pág.146
Para seleccionar el diseño definitivo, se realizó en función de las tres mezclas de
prueba, optando como la mejor la opción número uno, sin dejar de lado a las dos
opciones restantes ya que todas alcanzan y sobre pasan la resistencia requerida planteada
en el diseño (f ’cr = 55.65 MPa) y además para su selección se tomó en cuenta dos
parámetros importantes, la parte técnica y económica.
OPCIÓN NUMERO 1 NUMERO 2 NUMERO 3
% MICROSÍLICE 15% 10% 13%
RESISTECIA REQUERIDA A LOS 28 DÍAS 60,99 MPa 63,27 MPa 58,08 MPa
COSTO TOTAL PARA 1 Mᶾ DE HORMIGÓN $ 292,43 $ 250,80 $ 289,85
TABLA 8.2: Resistencia y costos de acuerdo al % de Microsílice
En la tabla 8.2, se presenta claramente que la mezcla con el 10% de microsílice, se apega
a lo más óptimo en el área técnica y económica, estableciendo la garantía que la mejor
opción para establecer como mezcla definitiva, es la mezcla número 2.
52
54
56
58
60
62
64
0 5 10 15 20
ES
FU
ER
ZO
MP
a
% MICROSILICE
CURVA ESFUERZO VS. CANTIDAD DE MICROSILICE
CURVA ESFUERZO VS.CANTIDAD DEMICROSILICE
249
Si nos apegamos solo a la parte económica, el orden de las opciones a elegir es en el
siguiente orden: 10% ($250.80), 13 % ($289.85) y 15% ($ 292.43) de microsílice.,
habiendo una mínima variación entre el 13 y 15 %, en el costo por metro cubico de
hormigón.
EDAD
MEZCLA
DE
PRUEBA
MEZCLA
DEFINITIVA
DÍAS ESFUERZO (MPa)
0 0 0
3 37,91 42,93
7 48,65 55,14
28 63,27 71,48
GRAFICA 8.1: Comparación Mezcla Opción 2 (10% Microsilice) y Muestra Definitiva
Si comparamos la opción número dos de las mezclas de prueba y la mezcla definitiva, la
curva de la mezcla definitiva se levanta paralelamente sobre la curva de la mezcla de
prueba 2, lo que nos demuestra que tiene mayor resistencia a la compresión, esto se
debe a que se realizó un mejoramiento de los agregados, poniendo mayor énfasis al
agregado grueso.
Al realizar el cálculo de la desviación estándar para conocer la escala de calidad
obtenida en los ensayos de las muestras, que a la vez nos demuestra el grado de control
puesto en el mezclado, curado y toma de muestras para el caso de laboratorio. Como se
ve a continuación:
OPCION 2
DEFINITIVA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30
MEZCLA PRUEBA VS. DEFINITIVA
MEZCLA DE PRUEBA MEZCLA DEFINITIVA
250
CALIFICACIÓN DE LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR,
SEGÚN EL ACI C363-2R-98
DESVIACIÓN ESTÁNDAR CALIFICACIÓN
< 2,80 MPa EXCELENTE
> 5,00 MPa DEFICIENTE
TABLA 8.3: Calificación Desviación Estándar, ACI C 363-2R-98
FUENTE: ACI C 363-2R-98, CAP. 5.1.
ESTANDARES DE CONTROL DE HORMIGÓN
VARIABLE GLOBAL
CLASES DE OPERACIÓN
COEFICIENTE DE VARIACIÓN PARA DIFERENTES
NORMAS DE CONTROL, %
EXCELENTE MUY
BUENO BUENO POBRE MALO
PRUEBAS DE CONSTRUCCIÓN < 3 3 a 4 4 a 5 5 a 6 > 6
LOTES DE PRUEBA DE
LABORATORIO < 2 2 a 3 3 a 4 4 a 5 > 5
f 'c > 34,5 MPa
TABLA 6.4; Tabla grado de aceptabilidad del Coeficiente de Variación
FUENTE: ACI C 214.R-02, pág. 6
RESULTADOS OBTENIDOS
DESVIACIÓN ESTÁNDAR (s) 1,43 MPa
COEFICIENTE DE VARIACIÓN (V) 2,05 %
TABLA 8.4: Resultados Desviación Estándar y Coeficiente de Variación
251
En la tabla 8.4, se tiene la desviación estándar igual a 1.43 MPa, que de acuerdo a la
tabla 8.3, se encuentra dentro del rango de EXCELENTE, y un coeficiente de variación
de 2.05 %, que de acuerdo a los estándares de control, es considerado como MUY
BUENO, estos resultados nos demuestra que, el mezclado, curado, tomas y ensayos de
las muestra, se consideraron las indicaciones de las normas aplicables al tema, y así
pudiendo decir que se realizó, en condiciones controladas de laboratorio.
ANÁLISIS DE COSTOS DIRECTOS, PARA UN HORMIGÓN
CONVENCIONAL Y UN HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
El análisis se realizará para un hormigón convencional de f’c = 21 MPa y un hormigón
de alta resistencia f’c = 46 MPa (f’cr = 55.65 MPa), que se presenta a continuación, el
análisis de cada uno de ellos:
252
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS
RUBRO: Hormigón Simple f'c = 210 Kg/cm2 Unidad : m3
EQUIPO Y HERRAMIENTA Número Costo/Hora Rendimiento Subtotal
DESCRIPCIÓN
Herramienta menor 5%MO 1,45
Homigonera 1 3,00 1,00 3,00
Bomba de hormigon 1 2,00 1,00 2,00
Vibrador 1 2,50 1,00 2,50
SUMA A= 8,95
MATERIALES Unidad Cantidad C. Unitario Subtotal
DESCRIPCIÓN
Aditivo Kg 4,00 3,77 15,08
Agua m3 0,19 0,77 0,15
Agregado fino m3 0,29 14,00 4,06
Agregado grueso m3 0,39 15,00 5,85
Cemento Campeón sacos 6,34 8,03 50,91
SUMA B = 76,05
MANO DE OBRA Número S.R.H. Rendimiento Subtotal
DESCRIPCIÓN
Albañil 2 3,05 1,00 6,10
Peón 6 3,01 1,00 18,06
Maestro mayor 1 3,28 1,00 3,28
Inspector de obra 1 3,28 0,50 1,64
SUMA C = 29,08
COSTO DIRECTO TOTAL (A+B+C) 114,08
253
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS
RUBRO: Hormigón Simple f'c = 46 Kg/cm2 Unidad : m3
EQUIPO Y HERRAMIENTA Número Costo/Hora Rendimiento Subtotal
DESCRIPCIÓN
Herramienta menor 5%MO 1,45
Homigonera 1 1,00 1,00 3,00
Bomba de hormigon 1 1,00 1,00 2,00
Vibrador 1 1,00 1,00 2,50
SUMA A = 8,95
MATERIALES Unidad Cantidad C. Unitario Subtotal
DESCRIPCIÓN
Aditivo Kg 10,26 3,77 38,68
Microsílice Kg 55,04 2,08 114,48
Agua m3 0,19 0,77 0,15
Agregado fino m3 0,20 14,00 2,81
Agregado grueso m3 0,39 15,00 5,85
Cemento Campeón sacos 11,04 8,03 88,65
SUMA B = 250,62
MANO DE OBRA Número S.R.H. Rendimiento Subtotal
DESCRIPCIÓN
Albañil 2 3,05 1,00 6,10
Peón 6 3,01 1,00 18,06
Maestro mayor 1 3,28 1,00 3,28
Inspector de obra 1 3,28 0,50 1,64
SUMA C = 29,08
COSTO DIRECTO TOTAL (A+B+C) 288,65
254
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
CUADRO COMPARATIVO DE COSTOS DIRECTOS
MATERIALES PARA UN METRO CUBICO DE HORMIGÓN
RESISTENCIA ESPECIFICADA (A) f' c = 21,00 MPa (B) f' c = 46,00 MPa
MATERIALES
DESCRIPCIÓN Unidad Cantidad DOSIFICACIÓN Cantidad DOSIFICACIÓN
Aditivo Kg ---- 0,58
10,26 0,34
Agua m3 0,20 0,19
Agregado fino m3 0,29 2,29 0,20 0,94
Agregado grueso m3 0,39 2,98 0,39 1,69
Cemento Campeón sacos 6,34 1,00 11,04 1,00
Microsílice Kg ----- ---- 55,04
COSTO TOTAL ($) = 60,97 250,62
MANO DE OBRA
COSTO TOTAL ($) = 29,08 29,08
EQUIPO Y MAQUINARIA
COSTO TOTAL ($) = 8,95 8,95
COSTO TOTAL DIRECTO ($) = 99,00 288,65
DIFERENCIA EN COSTO $ (A-B) = 189,65
255
Como se observa en el cuadro comparativo de costos directos, es evidente la
diferencia de costo, para elaborar un hormigón convencional a comparación de un
hormigón de alto desempeño, los factores que ocasionan está gran diferencia, son los
materiales empleados en la fabricación del hormigón.
Se observa en APU, que los valores de la mano de obra y, equipos y herramientas,
sus valores son constantes; tanto para el hormigón de f’c = 21.00 MPa y f’c = 46.00
MPa.
CAPITULO IX
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
9.1 CONCLUSIONES
1. Mediante esta investigación se demostró que es posible la producción de los
Hormigones de Alta Resistencia en nuestro país, con un f’cr = 55.65 MPa (f’c =
46.00 MPa) utilizando los agregados de Guayllabamba, siempre y cuando los
agregados cumplan características especiales para esta clase de hormigón y cemento
Campeón, microsílice y superfluidificantes como aditivo químico, y a la vez un
control de calidad adecuado en cada una de sus etapas.
2. Para la elaboración de los Hormigones de Alta Resistencia, en particular el agregado
grueso debe cumplir como característica especial que su abrasión debe ser igual o
menor al 25% de desgaste de su masa total.
3. Los agregados con cuales se trabajó de la mina de Guayllabamba (Mezcla Lista), son
óptimos para la elaboración de los hormigones de alta resistencia, previo un
256
tratamiento antes de su uso; que consiste en el lavado de éstos y selección de
materiales porosos, planos débiles, etc., de forma muy cuidadosa.
4. El porcentaje de microsílice presente, depende de las características de los demás
componentes del hormigón, es decir éste no tiene un patrón definido para las
mezclas, sino estará en función de la compatibilidad que tenga con todos los
elementos del hormigón.
5. En lo económico la microsílice, es un material que influye directamente en el costo
del hormigón de alta resistencia, estableciendo que la cantidad de microsílice es
proporcional a la elevación de su costo, como se demostró en el análisis de costos
entres las tres opciones de mezcla de prueba.
6. Para llegar a conocer la mezcla más óptima, se realizaron varias opciones de mezclas
con lo cual se adquirió experiencia y se fue conociendo el comportamiento de cada
uno de los agregados.
7. Para llegar a la obtención de un hormigón de alta resistencia, queda demostrados que
se debe utilizar un agregado grueso con un tamaño nominal de ½ de pulgada y que
sea de graduación buena y también el uso de los materiales cementantes (cemento y
microsílice) en buena calidad.
8. La microsílice de Basf, el cemento Campeón de Lafarge son materiales cementantes
que reaccionan favorablemente, pese a no ser materiales de la misma marca, lo cual
expresa que no es necesario utilizar materiales de una misma línea. A la vez la
utilización del aditivo químico de Sika es excelente para la reducción de agua que
provoca el material cementante, mencionado anteriormente.
257
9. La dosificación final óptima para la obtención de una resistencia requerida a la
compresión de f’cr = 55.65 MPa, partiendo de una resistencia especifica de f’c =
46.00 MPa, con agregados de Guayllabamba y cemento Campeón de Lafarge, fué
de:
MATERIALES PARA 1 Mᶾ DE HORMIGÓN f'cr = 55,65 MPa (f'c = 46,00 MPa)
CEMENTO + 10% DE MICROSÍLICE DOSIFICACIÓN
MATERIAL CANTIDADES UNIDAD
AGUA AGUA POTABLE 187,66 Kg 0,34
CEMENTO CAMPEÓN-LAFARGE 496,75 Kg 1
MICROSÍLICE RHEOMAC SF100-BASF 55,19 Kg
ARENA MEZCLA LISTA 520,88 Kg 0,94
RIPIO MEZCLA LISTA 931,6 Kg 1,69
ADITIVO SIKAMENT N-100
2,3 % CON RELACIÓN AL MATERIAL
CEMENTANTE
10. Se concluye que para tener, mayor éxito en el estudio estadístico de los ensayos de
los especímenes de las mezclas, se debe tener mayor número de registros de
ensayos como lo indica el ACI 214-R-02 y ACI 318-08, ya que nos permite conocer
con mayor realidad la desviación estándar, siendo este una herramienta estadística,
que nos permite conocer el control de calidad de los hormigones.
11. Después de haber realizado el análisis de las mezclas de prueba con su respectivo
análisis de costos, se determina como mezcla definitiva la ya indicada, por ser la más
económica, es decir tiene menor porcentaje de microsílice en comparación con las
otras mezclas y por tener mayor resistencia a los 28 días de su fabricación; se
concede como mezcla definitiva a la mezcla con una proporción del 10% de
microsílice.
12. Al realizar el análisis de precios unitarios (APU), para un hormigón de f’c = 21.00
MPa y f’cr = 55.65 MPa (f’c = 46.00 MPa), es notorio una gran diferencia en el
258
costo por metro cubico; entre un hormigón de alta resistencia de $ 288.65 / mᶾ y un
concreto convencional de $ 99.00 / mᶾ, teniendo una diferencia de costo igual a $
1789.65 / mᶾ, que significaría que su costo se doblega él uno en comparación del
otro.
13. Los factos influyentes en gran porcentaje para el costo elevado de los hormigones de
alta resistencia en comparación con un hormigón convencional, son los materiales
empleados para cada uno de ellos, mientras que la mano de obra y los equipos
empleados son constantes, en los dos casos.
14. El orden de mezclado optimo fué; primero se coloca la microsílice, la arena, el ripio
con el 75% de líquido (aditivo + agua) debido a la finura del material cementante,
permitiendo que se sature totalmente, mezclar por un tiempo de 2 minutos hasta
tener una mezcla saturada en su totalidad y luego el cemento y por último el 25% de
ciento del líquido, este orden de mezclado evita la formación de grumos de la masa,
que no permite la saturación homogénea de los materiales en la mezcla.
15. También se comprobó que el curado de los hormigones, juega un papel muy
importante, al momento de ganar resistencia y con mayor razón para hormigones de
alta resistencia.
9.2 RECOMENDACIONES
1. Antes de la elaboración de los hormigones de alta resistencia, debemos empezar por
la selección de los materiales, empezando con los agregados, éstos no deben tener
contenido orgánico, e impurezas de la intemperie, ya que estos ocupan un papel
importante para la fabricación de esta clase de hormigones.
259
2. Es recomendable que los agregados pasen por un lavado previo y selección de los
materiales que presenten características no favorables, tales como contenido
orgánico, libre de fisuras y libres de recubrimiento de superficie, que puedan afectar
la eficiencia en la resistencia del hormigón.
3. Para conocer las proporciones de los aditivos químicos y aditivos minerales que
intervienen en las mezclas, nos debemos guiar en las fichas técnicas de cada uno de
ellos, se debe indicar que son valores recomendables, dependerá de las
características de los componentes del hormigón.
4. Para la fabricación de un hormigón de alta resistencia, se debe hacer el uso del
equipo adecuado y colocación de los materiales en un orden adecuado, ya que el
mezclado nos es igual a la de los hormigones convencionales.
5. La toma de muestras en cada una de las mezclas, se debe realizar de acuerdo a las
normas, y además el curado debe ser lo más temprano posible, recomendando de
acuerdo a la experiencia adquirida en esta investigación, dejar fraguar como tiempo
mínimo dos horas o más y luego sumergirlos totalmente con cal pura, la cual evita la
extracción del calcio y así no se modifican las propiedades físicas y químicas propias
de la mezcla.
6. Se debe y es necesario continuar con los estudios de los hormigones de alta
resistencia en la parte teórica y práctica, por estar en constante evolución, puesto que
la actual investigación cubre solo la parte de diseño, quedando otras áreas de éste
inconclusas como por ejemplo el módulo de elasticidad, módulo de rotura,
deformaciones, como las más comunes.
7. Al realizar los ensayo a la compresión de las muestras, deben ser cubiertos con
envolturas adecuadas, evitando la expulsión de partículas a sus alrededores, y así no
causar daños, de los objetos que se encuentren a los alrededores de la máquina de
ensayo.
260
8. Para realizar el diseño de cualquier clase de hormigón, se deben realizar previamente
los ensayos de todos los materiales, de esta forma permitiendo trabajar con
resultados reales y confiables de sus propiedades físicas de todos los componentes
del hormigón.
261
BIBLIOGRAFÍA
1) MONTOYA, Pedro; MESEGUER, Álvaro; MORAN, Francisco. Hormigón
Armado. 14ª edición. Barcelona: Editorial Gustavo Gili S.A., 2000. p. 75-102.
2) HARMSEN, E. Teodoro. Diseño de Estructuras de Concreto Armado. 3ra
edición. Pontificia Universidad Católica del Perú. Fondo Editorial, 2002.
3) NILSON, H. Arthur. Diseño de Estructuras de Concreto Armado. 20va
edición.
Editora Emma Ariza H, 1999.
4) ROCHEL AWAD, Roberto. Hormigón Reforzado. Primera parte NRS -98.
5) HERRERÍA, Sofía y VILLEGAS, Fausto. Módulos De Elasticidad Y Curvas De
Esfuerzo Deformación, En Base a la Compresión del Hormigón a 21, 28, 35
MPa, Sangolqui “Tesis Escuela Politécnica del Ejercito”, 2008.
6) IMBAQUINGO, Andrea. Diseño de Hormigones de Alto Desempeño, Sangolqui
“Tesis Escuela Politécnica del Ejercito” S/F.
7) REYES, David Alejandro. Diseño de Hormigones de Alta Resistencia con el Uso
de Agregados Especiales y su Aplicación en Edificaciones, Loja “Tesis
Universidad Técnica Particular de Loja”, 2010.
8) ALDANA, Rafael. Estudio Experimental de Resistencias a Compresión del
Hormigón: Correlación entre Resultados de Probetas Cúbicas y Probetas
Cilíndricas. Santiago de Chile. “Tesis Universidad de Chile”, 2008.
9) Materiales. Calidad del Hormigón, Capitulo 3, Actualización para el Código
2002. ASTM C 1157.
10) ASTM C 31, Práctica Normalizada para la Preparación y Curado en Obra de las
Probetas para Ensayo del Hormigón.
11) ASTM C 39, Método de Ensayo Estándar para Esfuerzo de Compresión en
Especímenes Cilíndricos de Concreto
12) ASTM C 172, Práctica Normalizada para el Muestreo de la Mezcla de Hormigón
Fresco.
13) ACI 318S-08, Requisito de Reglamento para Concreto Estructural y Comentario.
262
14) ACI 363-2R-98, Guía para el Control de Calidad y Pruebas de Concreto de Alta
Resistencia
15) ACI 211-4R-98, Guía para la Selección de Proporciones de Alta Resistencia de
Hormigón con Cemento Portland y Cenizas Volante
16) ACI 214-R-02, Evaluación de los Resultados de las Pruebas de Resistencia de
Hormigón
17) INSTITUTO ECUATORIANO DEL CEMENTO Y EL HORMIGÓN,
Hormigones de Alto Desempeño, I Parte.
18) INSTITUTO ECUATORIANO DEL CEMENTO Y EL HORMIGÓN, Control
de Calidad en el Hormigón, II Parte.
19) Hormigones de Altas Prestaciones, Basf Construction Chemicals España, S.L.
Admixture Systems
263
ANEXOS
ANEXO 1
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE COMPRESIÓN A LOS CUBOS DE AZUFRE, CAPPING
NORMA: NTE INEN 2649:12
MATERIAL: MORTERO DE AZUFRE (AZUFRE Y PIEDRA POMEZ)
MUESTRAS: 6 FECHA: 25/11/2013
RESITENCIA MÁXIMO = 76,34 MPa
MUESTRA EDAD
(HORAS)
a
(cm)
b
(cm)
ÁREA
(cm2)
ALTURA
(cm)
P
(kg)
ESFUERZO (Mpa)
%
1 16 5,10 5,15 26,27 5,1 21656,3 84,05 110,1
2 16 5,20 5,10 26,52 5,1 18765,4 72,13 94,5
3 16 5,20 5,15 26,78 5,0 20885,6 79,50 104,1
4 16 5,15 5,15 26,52 5,0 20047,3 77,05 100,9
5 16 5,10 5,20 26,52 5,1 21083,5 81,04 106,2
6 16 5,10 5,10 26,01 5,0 13293,7 52,10 68,2
80,41 105,33
Observación: Los valores en rojo, no son tomados en cuenta por estar demasiados
dispersos a los otros ensayos
264
ANEXO 2
FOTOGRAFIAS
FOTOGRAFIA 1: Mezclado del Hormigón
FOTOGRAFIA 2: Materiales Hormigón (Cemento, microsílice, arena, ripio, agua y aditivo)
265
FOTOGRAFIA 3: Toma de muestras 10x20 cm
FOTOGRAFIA 4: Primeras 24 horas de curado.
266
ANEXO 3
FICHA TÉCNICA CEMENTO CAMPEÓN LAFARGE
267
ANEXO 4
FICHA TÉCNICA MICROSÍLICE RHEOMAC SF100 BASF
268
ANEXO 5
FICHA TÉCNICA ADITIVO QUÍMICO SIKAMENT N-100