UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR PORTADA … · i universidad central del ecuador portada facultad de ingenierÍa, ciencias fÍsicas y matemÁtica carrera de ingenierÍa civil “incidencia

i

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

PORTADA

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

“INCIDENCIA DEL EMPLEO DEL HORMIGÓN FIBROREFORZADO

EN EL DISEÑO DE ELEMENTOS SUJETOS A FLEXIÓN”

TRABAJO DE GRADUACIÓN

PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA CIVIL

AUTORAS:

ARÁUZ ANDRADE PAOLA ALEXANDRA

CHÁVEZ CHICAIZA JENNIFER VANESSA

TUTOR

ING. CARLOS ALBERTO LASSO MOLINA

QUITO 14 DE OCTUBRE

2016

ii

AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL

Yo, Aráuz Andrade Paola Alexandra y Chávez Chicaiza Jenniffer Vanessa, en

calidad de autoras del Trabajo de Investigación sobre “INCIDENCIA DEL

EMPLEO DEL HORMIGÓN FIBROREFORZADO EN EL DISEÑO DE

ELEMENTOS SUJETOS A FLEXIÓN”, autorizamos a la UNIVERSIDAD

CENTRAL DEL ECUADOR a hacer uso del contenido total o parcial que nos

pertenecen, con fines estrictamente académicos o de investigación.

Los derechos que como autoras nos corresponden, con excepción de la presente

autorización, seguirán vigentes a nuestro favor, de conformidad con lo establecido

en los artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual

y su Reglamento.

También, autorizamos a la Universidad Central del Ecuador realizar la

digitalización y publicación de este trabajo de investigación en el repositorio

virtual, de conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de

Educación Superior.

Quito, 14 de Octubre del 2016

iii

HOJA DE APROBACIÓN DEL TUTOR DE TESIS

iv

v

vi

vii

HOJA DE APROBACIÓN DEL JURADO

viii

ix

DEDICATORIA

Quiero dedicar este objetivo alcanzado primeramente a mi Dios, porque él es mi

ser supremo, rey de reyes dueño de mi vida, a mis padres Auri y Víctor por darme

la vida, por haberme brindado siempre su apoyo incondicional quienes me

motivaron y me dieron su fe de lucha constantemente a mi hijo Paúl, mi chiquito

precioso mi motivo para seguir adelante a mi esposo Jonathan por estar siempre

conmigo apoyándome en cada momento a mis hermanos Maricela y Bryan, a cada

uno de ellos les hago merecedores de mi meta porque compartieron conmigo los

malos y buenos momentos, y con paciencia me han sabido entender y me

brindaron su cariño y comprensión incondicionalmente

Para ellos desde lo más profundo de mi corazón les estaré eternamente agradecida.

Paola Alexandra Aráuz Andrade

x

DEDICATORIA

Dedico este trabajo con todo mi amor a mis papis por su paciencia y por ser el

pilar fundamental en mi vida fieles testigos del trabajo y sacrificio año a año, no

existen más personas en este mundo que se llenen de satisfacción y felicidad al

ver a su hija triunfar, a mi hermano mi motivación para seguir adelante tratando

de ser un buen ejemplo, ten presente que nada es fácil y que no importa el

tiempo, el objetivo es llegar a donde nos proponemos.

A mi esposo por su apoyo y aliento día a día y a mi hijo por ser mi angelito en

todo momento y mi motivo para seguir en la lucha.

Jenniffer Vanessa Chávez Chicaiza

xi

AGRADECIMIENTO

A mi Dios porque él es el responsable y dueño de mi vida, quien me brinda salud

y fortaleza.

A mi querida familia, mis padres mi hijo mi esposo mis hermanos quienes

siempre me apoyaron y hasta hoy en día siguen velando por mi bienestar.

A mi honorable y distinguida Universidad Central del Ecuador, por ser la mejor

universidad del país en especial a mi querida facultad de Ingeniería Ciencias

Físicas y Matemática por las prestaciones brindadas.

A los profesores ingenieros quienes cada día me compartieron sus conocimientos

e hicieron que aprenda de lo que ellos saben, siempre con el propósito de lograr

hacernos buenos profesionales.

A mis queridos amigos de aula Paola, Daniela, Jenniffer y Darwin porque

compartieron conmigo su amistad, y siempre me apoyaron en los malos y buenos

momentos, siempre los llevaré en mi corazón.

No me queda más que agradecerles a cada uno de ellos por su ayuda

prestada…….

Paola Alexandra Aráuz Andrade

xii

AGRADECIMIENTO

Doy gracias a Dios y a la Virgencita por sus bendiciones y por darme la vida y la

oportunidad de demostrar que lo puedo, gracias por darme los mejores padres del

mundo Fernando y Sonia a quienes agradezco por depositar su confianza en mí,

por todo su esfuerzo para sacarme adelante, gracias por su apoyo, su impulso, por

ser mi guía, mi ejemplo, mis amigos por nunca dejarme sola, gracias papis por su

apoyo incondicional hasta estos días.

A mi hermano Erick por ser mi inspiración a seguir adelante, por sus consejos y

por enseñarme a luchar por lo que quiero, sin dejar que nada me afecte.

A mi esposo Roberto por creer en mí y ayudarme con amor pese a la distancia a

seguir construyendo mi camino trazado.

A mi hijito Dylan Alessandro por su compresión pese a ser un bebé a pasar días

sin mí, mientras cumplía esta meta trazada, gracias por ser un buen hijo te amo.

A mi querida Universidad Central en especial a la Facultad de Ingeniería Ciencias

Físicas y Matemática donde me formé y quien me impartió sus conocimientos.

A mi tutor Ing. Carlos Lasso por su guía y sus conocimientos brindados.

A mi compañera de trabajo Paola por su amistad, con quien pasamos buenos,

malos momentos, risas, enojos; pues es con quien de la mano llegamos a la meta.

Ahora podre decir “Misión Cumplida”

Jenniffer Vanessa Chávez Chicaiza

xiii

CONTENIDOS

PORTADA .............................................................................................................. i

AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL .................................. ii

HOJA DE APROBACIÓN DEL TUTOR DE TESIS ...................................... iii

HOJA DE APROBACIÓN DEL JURADO ...................................................... vii

DEDICATORIA ................................................................................................... ix

AGRADECIMIENTO ......................................................................................... xi

CONTENIDOS ................................................................................................... xiii

LISTA DE TABLAS ......................................................................................... xvii

LISTA DE GRÁFICOS ..................................................................................... xix

LISTA DE FOTOGRAFÍAS ............................................................................. xxi

LISTA DE ILUSTRACIONES ....................................................................... xxiii

LISTA DE ANEXOS........................................................................................ xxiv

RESUMEN .......................................................................................................... xxv

ABSTRACT ...................................................................................................... xxvi

CAPÍTULO I ......................................................................................................... 1

1.1 INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 1

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................... 1

1.3 ANTECEDENTES GENERALES .............................................................. 2

1.4 JUSTIFICACIÓN ........................................................................................ 3

1.5 OBJETIVOS ................................................................................................ 4

Objetivo General ............................................................................................. 4

Objetivos Específicos ...................................................................................... 4

1.6 HIPÓTESIS .................................................................................................. 4

1.7 ALCANCE ................................................................................................... 5

CAPÍTULO II......................................................................................................... 6

xiv

2.1 ESPECIFICACIONES GENERALES.......................................................... 6

2.1.1 Cemento ................................................................................................. 6

2.1.1.1 Índice hidráulico o índice de Vicat ................................................. 7

2.1.1.2 Composición química del cemento ................................................. 8

2.1.1.3 Propiedades físicas y mecánicas ..................................................... 8

2.1.2 Agregados ............................................................................................ 12

2.1.2.1 Propiedades químicas .................................................................... 13

2.1.2.2 Propiedades físicas ........................................................................ 14

2.1.2.3 Propiedades mecánicas.................................................................. 16

2.1.3 Agua ..................................................................................................... 20

2.1.4 Aditivo.................................................................................................. 21

2.1.5 Fibras .................................................................................................... 23

2.2 ESPECIFICACIONES DE DISEÑO .......................................................... 25

2.2.1 Cemento ............................................................................................... 25

2.2.2 Agregados ............................................................................................ 26

2.2.3 Aditivo.................................................................................................. 27

2.2.4 Fibra ..................................................................................................... 28

CAPÍTULO III ..................................................................................................... 32

3.1 EL HORMIGÓN ......................................................................................... 32

3.2 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN FRESCO .......................................... 32

3.2.1 Consistencia ......................................................................................... 33

3.2.2 Trabajabilidad ...................................................................................... 34

3.2.3 Factores que influyen en la consistencia y trabajabilidad .................... 35

3.2.4 Homogeneidad ..................................................................................... 36

3.2.5 Uniformidad ......................................................................................... 36

3.2.6 Peso unitario ......................................................................................... 36

xv

3.2.8 Segregación .......................................................................................... 37

3.2.9 Exudación o sangrado .......................................................................... 37

3.3 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN ENDURECIDO O FRAGUADO ... 38

3.3.1 Ductilidad ............................................................................................. 38

3.3.2 Módulo de elasticidad .......................................................................... 40

3.3.3 Resistencia a la compresión ................................................................ 42

3.3.4 Resistencia a la tracción ....................................................................... 42

3.3.5 Resistencia al corte ............................................................................... 43

3.3.6 Contracción .......................................................................................... 44

3.3.7 Flujo Plástico ........................................................................................ 46

3.3.8 Densidad del Hormigón Fraguado ....................................................... 47

3.3.9 Permeabilidad ....................................................................................... 47

3.3.10 Durabilidad ......................................................................................... 48

3.3.11 Porosidad ............................................................................................ 49

CAPÍTULO IV ..................................................................................................... 50

4.1 ENSAYOS .................................................................................................. 50

4.1.1 Ensayo de análisis granulométrico. ..................................................... 50

4.1.2 Ensayo de Abrasión para el agregado grueso. ..................................... 57

4.1.3 Ensayo de peso específico y capacidad de absorción de los agregados

grueso y fino. ................................................................................................. 61

4.1.4 Ensayo de masa unitaria suelta y compactada de los agregados. ........ 72

4.1.5 Ensayo de densidad óptima de los agregados grueso y fino. .............. 76

4.1.6 Ensayo a compresión........................................................................... 78

4.1.7 Ensayo a flexión .................................................................................. 80

CAPÍTULO V ....................................................................................................... 85

5.1 PARÁMETROS DEL DISEÑO DE MEZCLA PARA ALCANZAR UNA

RESISTENCIA DE 35 MPa. ............................................................................ 85

xvi

5.2 DISEÑO DE LA MEZCLA ........................................................................ 87

5.2.1 Método del ACI.................................................................................... 88

5.2.2 Método de densidad máxima ............................................................... 89

CAPÍTULO VI ................................................................................................... 100

6.1 ENSAYOS DE COMPRESIÓN EN CILINDROS DE HORMIGÓN. .... 100

6.2 ENSAYOS DE FLEXIÓN REALIZADOS SOBRE VIGAS DE

HORMIGÓN CON FIBRAS. ......................................................................... 112

CONCLUSIONES .............................................................................................. 124

RECOMENDACIONES .................................................................................... 126

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 127

ANEXOS ............................................................................................................. 130

xvii

LISTA DE TABLAS

Tabla 1: Normas de ensayos para la determinación de la finura del cemento. ....... 9

Tabla 2: Normas de ensayos para el tiempo de fraguado del cemento ................. 10

Tabla 3: Norma de ensayo de expansión en autoclave del cemento ..................... 10

Tabla 4: Tamaño de Tamices ASTM C-33 .......................................................... 17

Tabla 5: Módulo de finura del agregado fino........................................................ 18

Tabla 6: Normas de la calidad del agua para empleo en morteros y concretos .... 21

Tabla 7: Análisis físicos del cemento Selvalegre Tipo IP..................................... 26

Tabla 8: Especificaciones de la forma de fibras.................................................... 31

Tabla 9: Consistencias del hormigón sin aditivos ................................................. 34

Tabla 10: Trabajabilidad y asentamiento de hormigón ......................................... 35

Tabla 11: Consistencia del hormigón fresco en función del asentamiento ........... 37

Tabla 12: Resistencia a la compresión en función del índice de ductilidad por

deformación........................................................................................................... 39

Tabla 13: Módulo de elasticidad del concreto ...................................................... 41

Tabla 14: Resistencia la Compresión vs Resistencia al Corte .............................. 44

Tabla 15: Resultados de ensayos a compresión realizados en los métodos de

diseño de mezcla a mano con y sin aditivo. ....................................................... 101

Tabla 16: Resultados de ensayos a compresión en mezclas realizadas a mano sin

fibra y con fibra tipo 80/60.................................................................................. 102

Tabla 17: Resultados de ensayos a compresión en mezclas realizadas a mano con

fibra tipo 65/60. ................................................................................................... 103

Tabla 18: Resultados de ensayos a compresión en mezclas realizadas a mano con

fibra tipo 45/50. ................................................................................................... 104

Tabla 19: Resultados de ensayos a compresión en mezclas realizadas a mano

para vigas con varilla de acero. ........................................................................... 105

Tabla 20: Resultados de ensayos a compresión en mezclas realizadas en la

concretera con fibra tipo 80/60. .......................................................................... 106



xviii



Tabla 23: Resultados de ensayos a flexión en mezclas realizadas a mano sin fibra

y con fibra tipo 80/60. ......................................................................................... 113

Tabla 24: Resultados de ensayos a flexión en mezclas realizadas a mano con

fibra tipo 65/60. ................................................................................................... 114


fibra tipo 45/50. ................................................................................................... 115

Tabla 26: Resultados de ensayos a flexión en mezclas realizadas a mano para

vigas con varilla de acero. ................................................................................... 116

Tabla 27: Comparación de los resultados arrojados de ensayos a flexión realizados

a mano. ................................................................................................................ 117

Tabla 28: Comparación de los resultados arrojados de ensayos a compresión

realizados a mano. ............................................................................................... 117

Tabla 29: Resultados de ensayos a flexión en mezclas realizadas en la concretera

con fibra tipo 80/60. ............................................................................................ 118


con fibra tipo 65/60. ............................................................................................ 119


con fibra tipo 45/50. ............................................................................................ 120

Tabla 32: Asentamientos recomendados para varios tipos de construcción * .... 130

Tabla 33: Tamaño máximo del agregado, recomendado para varios tipos de

construcción. ....................................................................................................... 131

Tabla 34: Cantidades aproximadas de agua de mezclado que se requieren para

diferentes asentamientos y tamaños máximos de agregado grueso. ................... 132

Tabla 35: Relación agua/cemento máximas permisibles para hormigón en

condiciones de exposición severa (SI)*. ............................................................. 133

Tabla 36: Resistencia a la compresión del hormigón basada en la relación

Agua/Material Cementante (*). ........................................................................... 133

Tabla 37: Volumen aparente seco y compactado de agregado grueso por unidad

de volumen de hormigón (*). .............................................................................. 134

Tabla 38: Tabla actualizada de relación agua cemento (a/c). ............................. 135

Tabla 39: Cantidad de pasta (CP) en función del asentamiento......................... 135

xix

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfica 1: Ensayo a compresión (mezclado manual) .......................................... 101

Gráfica 2: Ensayo a compresión. Dosificación de fibra tipo 80/60 (mezclado

manual). ............................................................................................................... 102

Gráfica 3: Ensayo a compresión: Dosificación de fibra tipo 65/60 (mezclado

manual). ............................................................................................................... 103


manual). ............................................................................................................... 104

Gráfica 5: Ensayo a compresión: Muestras para varilla de acero (mezclado

manual). ............................................................................................................... 105

Gráfica 6: Ensayo a compresión: Dosificación de fibra tipo 80/60 (mezclado en

concretera). .......................................................................................................... 106


concretera). .......................................................................................................... 107


concretera). .......................................................................................................... 108

Gráfica 9: Ensayo a compresión: Rendimientos de fibras con dosificación de

10kg/m3 (mezclado en concretera). ................................................................... 109


20kg/m3 (mezclado en concretera). ................................................................... 109


30kg/m3 (mezclado en concretera). .................................................................... 110


40kg/m3 (mezclado en concretera). .................................................................... 110

Gráfica 13: Ensayo a compresión: Resistencia Vs. Dosificación de fibra de acero

............................................................................................................................. 111

Gráfica 14: Ensayo a flexión: Dosificación de fibra tipo 80/60 (mezclado manual).

............................................................................................................................. 113


............................................................................................................................. 114


............................................................................................................................. 115

xx

Gráfica 17: Ensayo a flexión: Muestras para varilla de acero (mezclado manual).

............................................................................................................................. 116

Gráfica 18: Ensayo a flexión: Dosificación de fibra tipo 80/60 (mezclado en

concretera). .......................................................................................................... 118


concretera). .......................................................................................................... 119


concretera). .......................................................................................................... 120

Gráfica 21: Ensayo a flexión: Dosificación de fibra de acero ............................ 121

xxi

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

Fotografía 1: Cemento Portland .............................................................................. 6

Fotografía 2: Agregados fino y grueso................................................................. 12

Fotografía 3: Agua potable.................................................................................... 20

Fotografía 4: Aditivos líquidos para el concreto ................................................... 21

Fotografía 5: Fibras de acero................................................................................. 23

Fotografía 6: Cemento Selvalegre ......................................................................... 25

Fotografía 7: Agregados: fino (Mitad del mundo), grueso (Pifo) ......................... 26

Fotografía 8: Aditivo Glenium 3000 ..................................................................... 27

Fotografía 9: Fibra Dramix ................................................................................... 28

Fotografía 10: Anclaje de fibra en el hormigón .................................................... 29

Fotografía 11: Viga fibroreforzada para tracción.................................................. 30

Fotografía 12: Forma de las fibras ........................................................................ 30

Fotografía 13: Ensayo Granulométrico de los Agregados .................................... 50

Fotografía 14: Cuarteador o separador mecánico para agregado fino .................. 51

Fotografía 15: Cuarteador o separador mecánico para agregado grueso .............. 52

Fotografía 16: Ensayo de abrasión del agregado grueso ....................................... 58

Fotografía 17: Tamizado de agregado grueso ....................................................... 58

Fotografía 18: Colocación de carga abrasiva dentro de la Máquina de los Ángeles

............................................................................................................................... 59

Fotografía 19: Lavado del agregado grueso .......................................................... 62

Fotografía 20: Saturación con agua del Agregado Grueso durante 24 horas previas

al ensayo ................................................................................................................ 62

Fotografía 21: Estado Superficie Seca Saturada del Ripio SSS ............................ 63

Fotografía 22: Determinación del peso sumergido del ripio ................................. 63

Fotografía 23: Masa, peso y secado del agregado, capacidad de absorción del

agregado ................................................................................................................ 64

Fotografía 24: Obtención del estado SSS de la arena mediante el cono y martillo

compactador .......................................................................................................... 65

Fotografía 25: Forma que desparrama el agregado después del uso del cono o

martillo compactador ............................................................................................ 65

Fotografía 26: Masa, peso en el picnómetro ......................................................... 66

xxii

Fotografía 27: Uso del picnómetro. ...................................................................... 67

Fotografía 28: Masa del picnómetro únicamente con agua .................................. 68

Fotografía 29: Ensayo a compresión ..................................................................... 79

Fotografía 30: Forma de falla a compresión ......................................................... 80

Fotografía 31: Ensayo a flexión ............................................................................ 80

Fotografía 32: Forma de falla a flexión................................................................. 82

Fotografía 33: Ficha técnica cemento SELVALEGRE ...................................... 140

Fotografía 34: Ficha técnica GLENIUM 3000 ................................................ 141

Fotografía 35: Ficha Técnica DRAMIX rendimiento 45/50 ............................. 141



xxiii

LISTA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1: Representaciones esquemáticas de compuestos reforzados con fibras

............................................................................................................................... 25

Ilustración 2: Ensayo – Asentamiento del Cono de Abrams................................. 34

Ilustración 3: Curva Esfuerzo vs Deformación ..................................................... 39

Ilustración 4: Curva del Esfuerzo vs Deformación del Hormigón ........................ 40

Ilustración 5: Curva esfuerzo vs deformación de los componentes del hormigón 41

Ilustración 6: Ensayo de Tracción Indirecta - ASTM C 496M ............................. 43

Ilustración 7: Flexión y su comportamiento ....................................................... 81

xxiv

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1: Tablas ................................................................................................. 130

Anexo 2: Fotos ................................................................................................... 136

xxv

RESUMEN

“INCIDENCIA DEL EMPLEO DEL HORMIGÓN FIBROREFORZADO

EN EL DISEÑO DE ELEMENTOS SUJETOS A FLEXIÓN”

Autoras: Paola Alexandra Aráuz Andrade

Chávez Chicaiza Jenniffer Vanessa

Tutor: Carlos Alberto Lasso Molina

El presente trabajo de investigación se realizó con el fin de estudiar la

incidencia del empleo del hormigón fibroreforzado en el desempeño de

elementos sujetos a flexión, mostrando de manera concisa el

comportamiento y la importancia de tener un hormigón de alta calidad, para

lo cual se añadieron fibras de acero en diferentes dosificaciones

(10,20,30,40) kg/m3 con sus tres rendimientos tipos, (80/60, 65/60, 45/50)

logrando así alcanzar la resistencia deseada de diseño (35MPa).

Se caracterizó cada material aplicando normas y especificaciones

correspondientes para cada uno de ellos, posteriormente se obtuvo un

diseño de mezcla utilizando los métodos ACI y de Densidad Máxima, se

realizó muestras patrón prueba elaboradas a mano y en la concretera con el

objetivo de cumplir el 70% de la resistencia establecida, se elaboraron vigas

normadas a flexión para ser ensayadas aplicando carga en el centro de la luz,

se realizó cuadros comparativos para analizar la incidencia de la utilización

de fibras, validando nuestra hipótesis.

PALABRAS CLAVE: HORMIGÓN FIBROREFORZADO / DOSIFICACIÓN

DE FIBRAS DE ACERO / MÉTODOS DE DISEÑO DE MEZCLA /

RENDIMIENTO DE FIBRAS / VIGAS DE HORMIGÓN / PROPIEDADES

DEL CONCRETO.

xxvi

ABSTRACT

“IMPACT OF USING REINFORCED FIBER CONCRETE IN THE

DESIGN OF ELEMENTS UNDER FLECTION"

Authors: Paola Alexandra Aráuz Andrade

Chávez Chicaiza Jenniffer Vanessa

Tutor: Carlos Alberto Lasso Molina

This research was conducted to study the impact of using reinforced fiber concrete

in the design of elements under flection, showing concisely the behavior and the

importance of having a high quality concrete, to which were added steel fibers in

different dosages (10,20,30,40) kg /m3 with yields three types, (80/60, 65/60,

45/50) thus achieving the desired design strength (35MPa).

Each material was characterized by applying standards and specifications

corresponding to each one of them, subsequently it was obtained a mixture design

using the ACI methods and the High Density ones, standard samples and

handmade test took place and using the concrete mixer too in order to get 70 % of

the established strength, flexural beams were made under flection to be tested by

applying load at the center of the light, comparative tables were performed to

analyze the impact of using fibers, validating our hypothesis.

KEYWORDS: REINFORCED FIBER / CONCRETE / STEEL FIBER

DOSAGE / MIXING METHODS OF DESIGN / PERFORMANCE FIBER /

CONCRETE BEAMS / PROPERTIES OF CONCRETE

1

CAPÍTULO I

1.1 INTRODUCCIÓN

En la actualidad el hormigón armado es el material más utilizado en el sector de la

construcción en nuestro país, y para brindar una herramienta que facilita su

desarrollo se opta por estudiar, la influencia de la incorporación de fibras de acero

en el hormigón, para poder analizar el comportamiento real que presentan estos

hormigones reforzados con diversas dosificaciones de fibra de acero, fabricados

con agregados del medio local.

Es por esta razón que existe el afán de innovar y usar el hormigón en todo su

potencial, que incluso se tiene como fin utilizar nuevos materiales o reemplazar

los materiales comunes o tradicionales para obtener hormigones especiales

creados para desempeños específicos, debiendo analizarse los resultados

obtenidos sean estos positivos o negativos

Adicionalmente como refuerzo secundario se busca verificar si mejora la

resistencia a la tracción, aumenta su ductilidad y sobre todo si reduce la fisuración

provocada por la contracción de fraguado y por la temperatura.

Este trabajo se lo realiza con el fin de mostrar de manera concisa el

comportamiento del hormigón al añadir ciertas cantidades de fibra, poniendo

énfasis en aplicar los conocimientos adquiridos en nuestra carrera estudiantil y

sobre todo poder enfrentar y solucionar los problemas que pudieran presentarse en

el desarrollo de la investigación. Además se busca incentivar la utilización de este

material.

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Formulación y descripción del problema

En la actualidad se emplean las fibras de acero como un refuerzo secundario con

2

el fin de reemplazar a la malla electro soldada. Adicionalmente las fibras de acero

aumentan la tenacidad del hormigón (capacidad de un material para soportar

cargas antes de colapsar, absorción de energía de un material) y reducen la

tendencia a la fisuración. Se genera entonces, la posibilidad de economizar en un

proyecto y dinamizar la ejecución de la obra.

Preguntas directrices

1. ¿Para el diseño de hormigones de alta resistencia los materiales utilizados

son los adecuados?

2. ¿Será importante analizar la cantidad de fibra necesaria en el empleo de

hormigones fibroreforzados?

3. ¿Cuáles serían los resultados positivos y negativos al trabajar con fibra de

acero?

1.3 ANTECEDENTES GENERALES

La idea de reforzar con materiales fibrosos los elementos constructivos, se

remonta a muchos siglos atrás. Por ejemplo en el antiguo Egipto se introducía paja

a la mezcla con la que se confeccionaban ladrillos, para conferirles una mayor

resistencia después del secado al sol. Existen también los revoques reforzados con

crin de caballo, para evitar fisuras de retracción.

El hormigón armado aparece por casualidad en el año 1861, cuando el Abogado

francés MONIER, al tratar de darle forma a un jarrón se le ocurrió hacerle un

armazón de alambre con la forma por él establecida y luego lo revistió con

mortero, consiguiendo un jarrón de mortero armado. Posteriormente en el año

1867 patentó este material compuesto. En el año 1881 MONIER también patenta

losas y escaleras de hormigón armado. En el año 1890 el Ingeniero RANSOME

construye el primer edificio de hormigón armado de dos pisos.

3

La orientación científica en cuanto a tecnología del refuerzo con fibras es

indudablemente más reciente. En la década de 1950, se hicieron los primeros

estudios sobre la utilización de fibras de acero y de vidrio en el hormigón, y en los

años 1960, aparecieron los primeros estudios sobre hormigones reforzados con

fibras sintéticas. En la década de 1970 se comenzaron a utilizar en España

hormigones reforzados con fibras para diferentes usos.

Se puede definir el hormigón fibroreforzado como la utilización de fibras en el

interior de la matriz del hormigón, que tiene como finalidad la formación de un

material compuesto, constituido por un esqueleto de agregados dispersos, en una

matriz de pasta de cemento hidratada, y unido a un elemento de refuerzo por un

material fibroso de diferente naturaleza.

Las fibras de acero redistribuyen los esfuerzos y modifican el mecanismo de

formación y apertura de las fisuras, lo cual hace al hormigón más dúctil, es decir,

capaz de mantener una cierta capacidad portante residual incluso en fase de

post-fisuración.

1.4 JUSTIFICACIÓN

Con el presente proyecto de investigación se estudia la conveniencia práctica de

la utilización de la fibra de acero como complemento (refuerzo secundario).

También se busca estudiar el comportamiento mecánico del hormigón reforzado

con estas fibras y determinar la cantidad de fibra adecuada con la que el hormigón

demuestre mejores características y respuestas sobre sus limitaciones bien

conocidas; pero sin perder de vista su ventaja primordial como es la capacidad de

resistir o soportar esfuerzos de compresión.

La incorporación de fibras en el hormigón como refuerzo lo convierte en un

material especial, y para alcanzar un correcto desempeño es necesario que se sigan

los requerimientos y certificaciones de las normas que regulan su utilización. De

acuerdo a información disponible por los fabricantes de la fibra de acero se utilizó

10kg/m3, para cada tipo de rendimiento de fibra, si se compara elementos

4

reforzados con esta opción versus elementos reforzados de la manera tradicional,

se podrá observar las diferentes características.

Además se pretende también observar el comportamiento de las mezclas con la

fibra añadida, al momento de manipularlas con y sin la presencia de aditivo.

Entonces se propone utilizar las fibras de acero, con sus tres rendimientos

comerciales (80/60, 65/60, 45/50) y varillas de acero convencionales, en

elementos de hormigón y someterlos a flexión en vigas normadas.

1.5 OBJETIVOS

Objetivo General

Estudiar la incidencia del hormigón fibroreforzado en el desempeño de elementos

sujetos a flexión.

Objetivos Específicos

Dosificar y fabricar el hormigón a emplearse en la construcción de las

vigas reforzadas con fibras de acero.

Realizar un análisis comparativo entre las vigas con diferentes

dosificaciones de la fibra a partir de sus resistencias a flexión.

Comparar las formas de falla para verificar la ductilidad del hormigón con

fibra.

Analizar los resultados experimentales y compararlos con lo propuesto

por los fabricantes.

1.6 HIPÓTESIS

La utilización de fibras de acero en el hormigón mejorará sus propiedades físico –

mecánicas.

5

1.7 ALCANCE

La presente investigación busca comparar las propiedades mecánicas del

hormigón reforzado con estas fibras con el hormigón no reforzado y determinar

sus posibles ventajas y limitaciones.

Además se busca estudiar y verificar la validez o no, de la propuesta presentada

por los fabricantes de la fibra en cuanto a una ganancia de resistencia una vez

incorporada como un refuerzo secundario.

También se pretende conformar una base experimental y una base de datos, que

guíen a estudiantes y profesionales, en el estudio y conocimiento del hormigón

reforzado con fibras de acero, tomando en cuenta de que se trata de un refuerzo de

tipo secundario.

6

CAPÍTULO II

2.1 ESPECIFICACIONES GENERALES

2.1.1 Cemento

El cemento portland, fotografía 1, es un polvo fino compuesto de una mezcla de

caliza y arcilla, minerales que se encuentran en abundancia en la naturaleza y que

tienen bajo costo. Este tipo de cemento presenta características de resistencia,

durabilidad, plasticidad y economía. Al mezclarse con el agua se transforma en un

pegamento de alto rendimiento, que es definido como un material aglutinante

cuya primordial función es mantener unidos a los agregados, presentando

propiedades de adherencia y cohesión. Se ha formado entonces el hormigón,

material de gran importancia y utilidad en la construcción en todo el mundo.

Fotografía 1: Cemento Portland

Fuente: (Kosmatka, Kerkhoff, Panarese, & Tanesi, 2004)

Es producto de la pulverización del clínker y tiene entre sus principales

compuestos a los silicatos de calcio hidráulicos, aluminatos de calcio,

ferroaluminatos de calcio y sulfato de calcio que al ser molidos conjuntamente, y

en cantidades apropiadas con sus respectivos análisis químicos nos garantiza un

cemento uniforme y de alta calidad.

Cabe recalcar que el cemento desde tiempo atrás y hasta hoy en día sigue siendo

tema de investigación. Siempre es necesario seguir experimentando con nuevos

7

ensayos y técnicas apropiadas, ya que en la industria de la construcción sigue

siendo uno de los materiales industrializados de mayor uso a nivel mundial por la

gran función que cumple en el hormigón.

Debe estar presente en un rango entre el 15 y el 20% de la totalidad de la mezcla

del hormigón. Se debe considerar que la resistencia del cemento es una propiedad

definitiva en cuanto se refiere a los requisitos para uso estructural. Cada tipo de

cemento tiene sus propias características e identificaciones para ser empleado en

obra.

En nuestro país las empresas que fabrican cemento son: Cementera Rocafuerte -

Holcim, Cementera Selvalegre - Lafarge, Cementera Guapán y Cementera

Chimborazo. En la actualidad cada presentación de saco de cemento contiene 50

kg y viene identificado el tipo de cemento y la fecha de llenado, y depende del

usuario el tipo de cemento a ser escogido para cada fin.

2.1.1.1 Índice hidráulico o índice de Vicat

Es la relación entre la fracción ácida del conglomerante para la fracción básica del

mismo, utilizándose análisis químicos. Su fórmula es:

La resistencia del cemento es tanto mayor cuanto más elevado es el Índice

Hidráulico (I). A la vez mientras más alto es el índice hidráulico es más corto el

tiempo de fraguado, y más obscuro por la mayor cantidad de contenido de arcilla.

De acuerdo con el índice hidráulico el cemento se puede clasificar así:

Cuando I < 0.5 el cemento se llama básico (cemento portland).

Cuando I > 0.5 el cemento se llama neutro (cemento rico en escorias).

Cuando I ≌ 1.0 el cemento se llama ácido (cemento aluminoso).

8

2.1.1.2 Composición química del cemento

Durante el proceso de calcinación de la caliza y arcilla se producen reacciones

químicas que dan origen a los componentes del cemento y estos son:

Silicato Dicálcico: compuesto que provee resistencia a largo plazo porque

su fraguado y endurecimiento son lentos.

Silicato Tricálcico: compuesto que le confiere la resistencia a edades

tempranas, hasta los 28 días.

Aluminato Tricálcico: compuesto que genera calor en el proceso de

hidratación y fraguado con elevada velocidad. Produce retracciones de

fraguado.

Ferroaluminato Tetracálcico: compuesto que provee resistencia, y actúa

como fundente en la fabricación del clínker. Es el causante del color gris

del cemento.

Estos 4 componentes se consideran principales y constituyen aproximadamente el

90% del peso del cemento, el 10% restante está constituido por el yeso.

2.1.1.3 Propiedades físicas y mecánicas

Densidad

Relación entre la masa del cemento por unidad de volumen de partículas, pero sin

tomar en cuenta el aire entre estas, su valores varían entre (3.12 y 3.16) ton/m3

tomándose usualmente el valor promedio de 3.14 ton/m3. Se la obtiene utilizando

en el laboratorio el frasco volumétrico de Le Chatellier y queroseno o mediante

un picnómetro con helio.

Finura

Le otorga calidad al cemento y resulta de la pulverización del clínker en el

molino, se expresa en términos de superficie específica, es decir, el área

superficial de las partículas contenidas en un gramo de cemento (cm2/g). Por lo

tanto a mayor finura del cemento mayor superficie específica, y a mayor finura

9

mayor hidratación de las partículas del cemento, por consiguiente mayor

resistencia del cemento.

Tabla 1: Normas de ensayos para la determinación de la finura del cemento.

País Norma Nombre de la norma

Ecuador

NTE 0196 Cementos. Determinación de la finura.

Método de Permeabilidad Blaine.

NTE 0489 Cementos. Determinación de la finura

por tamizado seco.

NTE 0957 Cementos. Determinación de la finura

por tamizado húmedo.

NTE 0197 Cementos. Determinación de la finura.

Método del turbidímetro de Wagner.


Consistencia

Habilidad de fluir de la mezcla, pasta o mortero de cemento en estado fresco. Se

la determina en una mesa de fluidez según como lo establece la norma ASTM

C230. La fluidez varía entre 10 ± 1 mm con la aguja de Vicat, esta medida de la

consistencia de la pasta del cemento está expresada en términos del incremento

del diámetro de un espécimen moldeado por un medio cono, después de sacudir

un número específico de veces. Normas (ASTM C187); INEN 157.

ASTM: acrónimo de American Society for Testing Materials.

Tiempo de fraguado

Período de tiempo en estado plástico, cuando empieza a perder progresivamente

esta característica y comienza a endurecerse. Aquí se indica si la pasta de cemento

está o no teniendo reacciones normales de hidratación, Normas ASTM C191,

C266.

Factores que afectan al tiempo de fraguado:

A mayor finura, menor tiempo de fraguado.

A mayor temperatura, menor tiempo de fraguado.

10

Cuando hay presencia de materia orgánica se retrasa o impide el fraguado.

A menor cantidad de agua, el fraguado es más corto.

A mayor humedad, mayor tiempo de fraguado.

Tabla 2: Normas de ensayos para el tiempo de fraguado del cemento


Ecuador

NTE 0158 Cementos. Determinación del tiempo

de fraguado. Método de Vicat.

NTE 0159 Cementos. Determinación del tiempo

de fraguado. Método de Gillmore.


Falso fraguado: pérdida de plasticidad de la mezcla de cemento, sin desprender

calor y sin causar afectación a la misma. Este se inicia cuando gran cantidad de

sulfatos se deshidratan en el molino de cemento formando una pasta llamada yeso.

Fraguado rápido: pérdida de trabajabilidad de la mezcla de cemento a edades

tempranas, con gran desprendimiento de calor debido a la presencia de

aluminatos. Este fraguado rápido no se lo puede recuperar.

Sanidad (Constancia de volumen)

Es una prueba que sirve para determinar la magnitud del cambio de volumen de

la pasta de cemento, este cambio de volumen se produce por exceso de cal libre y

yeso. Este ensayo lo encontramos en la norma ASTM C-151.

Tabla 3: Norma de ensayo de expansión en autoclave del cemento


Ecuador NTE 0200 Cemento Portland. Determinación de

la expansión. Método de autoclave


Expansión

Es la descomposición del hormigón debido al exceso de cal libre o de magnesia en

11

el cemento. Al trabajar con cal libre aumenta su volumen expandiéndose debido a

que las partículas no logran mezclarse con otras, en el caso del uso de yeso

produce fisuras a largo plazo, debido a la formación de la periclasa (mineral de

la clase 04 “óxidos”, forma natural del óxido de magnesio (MgO), antiguamente

denominada magnesia).

Resistencia mecánica

Característica que depende del contenido de silicatos cálcicos en el clínker y de la

finura de molienda. La resistencia es función directa de la capacidad de

adherencia que confiere el cemento a la mezcla con los agregados. Es una

característica muy importante en la fabricación de morteros y hormigones.

Clasificación:

El cemento portland se clasifica en 8 tipos según la ASTM C150, los mismos que

básicamente difieren en su composición potencial y en su finura.

Tipo I. Cemento normal de uso general.

Tipo IA. Cemento normal con aire incluido.

Tipo II. Cemento de moderada resistencia a los sulfatos.

Tipo IIA. Cemento de moderada resistencia a los sulfatos con aire

incluido.

Tipo III. Cemento de alta resistencia inicial (alta resistencia temprana).

Tipo IIIA. Cemento de alta resistencia inicial con aire incluido.

Tipo IV. Cemento de bajo calor de hidratación.

Tipo V. Cemento de alta resistencia a los sulfatos.

Tipo I: Cemento de uso común, que se lo utiliza en obras donde no se requiere de

propiedades especiales, y su resistencia de diseño se establece a los 28 días.

Tipo II: Cemento de moderado calor de hidratación, se lo utiliza en obras

hidráulicas por su mayor resistencia a suelos y aguas sulfatadas, la resistencia de

diseño se establece a los 42 días de edad.

Tipo III: Cemento de mayor finura que los demás presenta altas resistencias

iniciales con un rápido fraguado, genera alto calor de hidratación y se recomienda

su uso en climas fríos.

https://es.wikipedia.org/wiki/Mineral

https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido

https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_magnesio

12

Tipo IV: Cemento de bajo calor de hidratación, posee buena resistencia a los

sulfatos, su resistencia a edades tempranas es baja pero de igual o mayor

resistencia a edades avanzadas, es ideal para hormigón masivo.

Tipo V: Cemento para uso contra la acción severa de aguas marinas y aguas

sulfatadas, bajas resistencias iniciales pero de igual o mayor resistencia a edades

avanzadas, es ideal para obras portuarias, alcantarillas, canales, etc.

Estos tipos de cementos cuando están identificados con una letra A significa que

tienen inclusores de aire y con una P le indican que tienen adiciones puzolánicas.

(Merrit, F 1999 pág. 87).

2.1.2 Agregados

Los agregados son materiales comúnmente de origen pétreo formados de

partículas duras, limpias, de formas prismáticas y de diferentes tamaños. Los

agregados según su génesis pueden ser: de origen natural, resultado de la

intemperización y acción del agua corriente produciendo lo que conocemos como

arenas y gravas; si estos son de origen artificial son el resultado de la trituración

de las rocas obteniendo ripio triturado y el polvo de piedra, fotografía 2.

Fotografía 2: Agregados fino y grueso


Agregados finos: consisten en arena natural o piedra triturada con la mayoría

de sus partículas menores que 5 mm (0.2 pulg.).

Agregados gruesos: consisten en la combinación de gravas o piedras

13

trituradas con partículas predominantemente mayores que 5 mm (0.2 pulg.) y

generalmente entre 9.5 mm y 37.5 mm (3⁄8 y 11⁄2 pulg.) (Kosmatka,

Kerkhoff, Panarese, & Tanesi, 2004)

Los agregados de buena calidad constituyen los elementos esenciales para

elaborar un hormigón de alta calidad, variando sus rangos de 25% a 35% para

agregados finos y entre 35% y 45% para agregados gruesos. Es de tomar también

en cuenta el tipo de agregado, influenciado por el origen, distribución

granulométrica, densidad, forma y textura. Estas dos últimas son importantes en

cuanto tienen que ver con la adherencia entre agregados y pasta de cemento.

Se precisa que para obras importantes se haga un examen geológico del agregado

para poder juzgar su calidad. Debe evitarse el uso de agregados que contengan

cantidades apreciables de esquisto puesto que son materiales blandos y porosos.

Los agregados fino y grueso ocupan cerca del 60% al 75% del volumen del

concreto y el 70% a 85% de la masa e influyen directamente en las propiedades

tanto en estado fresco como endurecido, en las proporciones de la mezcla y en su

economía.

Los agregados deben ser resistentes a los cambios térmicos y a la acción de sales

y sulfatos evitando así posibles reacciones negativas en el hormigón. En el

agregado fino la prueba básica es el análisis colorimétrico que determina la

presencia o no de materia orgánica, que impide el fraguado del cemento. De

existir presencia de material orgánico este agregado debe ser desechado. En el

agregado grueso la prueba básica es la resistencia a la abrasión cuyo desgaste

debe ser menor al 40%.

2.1.2.1 Propiedades químicas

Epitaxia

A medida que transcurre el tiempo mejora la adherencia entre agregados calizos y

la pasta del cemento, esta favorece al desarrollo de las propiedades en el concreto

endurecido.

14

Reacción álcali – agregado

Se presentan dos tipos de reacciones:

1) Reacción álcali – sílice

Produce un gel expansivo debido a la reacción entre los agregados y los álcalis

(óxidos de sodio y potasio) del cemento, generando aumento de volumen a

medida que absorben agua. Se producen presiones internas en el concreto que

generan agrietamientos y ruptura de la pasta de cemento. Norma ASTM C-227,

ASTM C-289, ASTM C-295.

2) Reacción álcali – carbonatos

Genera sustancias expansivas debido a la reacción de los carbonatos presentes en

los agregados.

2.1.2.2 Propiedades físicas

Análisis granulométrico (gradación)

Indica el tamaño de las partículas y el porcentaje o distribución de las mismas en

una masa de agregado. Para determinarla se debe hacer pasar una cantidad de

agregado a través de una serie de tamices estándar, dispuestos de mayor a menor,

y obtener la distribución de las partículas de árido fino y grueso por tamizado, y

comparar si estos están dentro de los rangos de las respectivas curvas

granulométricas límites.

Curva granulométrica

Es la representación gráfica de la distribución en tamaños de las muestras de

agregados. Se grafica representando en el eje de las ordenadas el % que pasa y en

el eje de las abscisas el tamaño de la malla o tamiz correspondiente. Es necesario

representar en este gráfico los límites preestablecidos en la norma ASTM C-136,

ASTM C-133.

Densidad

Depende de la roca que dio origen al agregado y se define como la relación entre

15

la masa por unidad de volumen. Es importante indicar que las partículas del

agregado están compuestas de minerales y espacios o poros que pueden estar

vacíos, llenos o parcialmente saturados, según la permeabilidad interna se tendrán

los diferentes tipos de densidades.

-Densidad absoluta: relación entre la masa sólida del agregado para el volumen

sólido del agregado, excluyen todos los poros saturables y no saturables.

-Densidad aparente: es la relación entre la masa del agregado sólido para el

volumen que ocupan los agregados en el cual se incluyen los poros saturables y no

saturables.

-Densidad en estado SSS: es la relación entre la masa del agregado sólido en

estado “saturado superficie seca” para el volumen del material sólido

incluyéndose el volumen de los poros saturados de humedad.

-Densidad aparente máxima: se refiere a la densidad que se obtiene de la mezcla

de los agregados finos y gruesos llegándose a determinar las proporciones o

cantidades expresadas en % de agregado fino y agregado grueso que harán

obtener la densidad máxima de la muestra.

-Densidad óptima: corresponde a una densidad un poco menor a la densidad

máxima y se la obtiene disminuyendo un 4% del porcentaje de fino implicando el

respectivo aumento del agregado grueso.

Absorción

Es el porcentaje de agua necesaria para saturar los agregados, expresada con

respecto a la masa de los materiales secos.

Forma

Es una característica de las partículas en los agregados que aduce a su redondez

y a su esfericidad.

16

Textura

Está relacionada con la dureza, forma, tamaño y la estructura de la roca original;

influye en la adherencia del agregado y en la fluidez de la mezcla. La textura

superficial nos indica de donde es el material, si es liso o pulido es un material de

río y si es áspero es un material triturado.

Masa unitaria

Es la masa del material necesaria para llenar un recipiente de volumen unitario.

Además del volumen de las partículas del árido se deben tomar en cuenta los

vacíos, esta no es una característica fija del material. Esta masa puede

determinarse suelta para estimar la cantidad del material que se desea comprar o

compactada para dosificación de mezclas.

2.1.2.3 Propiedades mecánicas

Dureza

Es la resistencia que tiene el agregado ante el desgaste y la acción del roce,

dependiendo de sus componentes. Se determina con el ensayo de resistencia al

desgaste en la máquina de Los Ángeles.

Norma NTE INEN 0123 (1984) Determinación de la dureza Brinell.

Resistencia

Es un indicador de la calidad del agregado y tiene que ser mayor a la resistencia

del cemento.

Adherencia

Propiedad que depende de la forma, textura y tamaño de las partículas, y del poder

de aglutinamiento del agregado con el material cementante, es una característica

muy importante en el concreto.

17

AGREGADO FINO

En la tabla Nº 4 se aprecia el tamaño de la malla y los rangos en porcentaje para el

agregado fino.

Tabla 4: Tamaño de Tamices ASTM C-33

Tamaño de la malla Porcentaje que pasa en peso

9,52 mm ( 3/8” ) 100

4,75 mm ( N° 4 ) 95 a 100

2,36 mm ( N° 8 ) 80 a 100

1,18 mm ( N° 16 ) 50 a 85

0,60 mm ( N° 30 ) 25 a 60

0,30 mm ( N° 50 ) 10 a 30

0,15 mm ( N° 100 ) 2 a 10

Fuente: (ASTM C33 - 03, 2003)

Módulo de Finura

Es un número adimensional que representa de cierta forma el tamaño de las

partículas a ser ensayadas. Mediante los datos obtenidos se puede establecer la

cantidad de agregado fino y grueso que se necesita para el concreto. Los tamices

que se utilizan para determinar el módulo de finura son la de 0.15mm (No.100),

0.30mm (No.50), 0.60mm (No.30), 1.18mm (No.16), 2.36mm (No.8), 4.75mm

(No.4), 9.52mm (3/8”), 19.05mm (3/4”), 38.10mm (1½”), 76.20mm (3”), y

152.40mm (6”).

El módulo de finura es mucho más recomendable para los agregados finos según

la tabla Nº 5.

18

Tabla 5: Módulo de finura del agregado fino

Fuente: (ASTM C33 - 03, 2003)

Densidad relativa (gravedad específica)

Es la relación de su masa y la de un volumen igual de agua destilada a una

temperatura específica. Los agregados pueden presentar poros por lo cual se

definen dos densidades: densidad relativa aparente y densidad relativa de la masa.

Esta densidad esta especificada en la norma NTE INEN 856.

Contenido de humedad

Es la cantidad de agua expresada en % que tienen las partículas en cualquier

instante.

La humedad del agregado depende de la porosidad del mismo y se la puede

obtener tomando una muestra de agregado expuesto al ambiente y someterle a un

proceso de secado, comparamos la masa antes y después del mismo para

determinar su porcentaje de humedad total. El contenido de humedad se obtiene a

partir de la siguiente fórmula:

( )

x 100

Las partículas de árido pueden pasar por cuatro estados:

-Secado al horno (OD): secado al horno en un tiempo aproximado de 12 horas a

110 °C hasta que el agregado tenga un peso constante.

Módulo de Finura Agregado Fino

Menor que 2,00 Muy fino o extra fino

2,00 – 2,30 Fino

2,30 – 2,60 Ligeramente fino

2,60 – 2,90 Mediano

2,90 – 3,20 Ligeramente grueso

3,20 – 3,50 Grueso

Mayor que 3,50 Muy grueso o extra grueso

19

-Secado al aire (AD): dejando el agregado al aire libre así las partículas quedan

expuestas al mismo.

-Saturado superficie seca (S.S.S): se lo realiza en el laboratorio donde las

partículas presentan sus poros completamente llenos de agua pero

superficialmente se encuentran secos.

-Saturado superficie húmeda: todos los agregados están llenos de agua y

adicionalmente hay presencia de agua libre en su superficie.

Peso volumétrico

Se lo determina mediante la relación entre el peso del material y el volumen

ocupado del mismo se lo expresa en N/m3. Se pueden determinar dos pesos

volumétricos: suelto y compactado, especificados en la norma NTE INEN 858.

Los métodos para determinar los pesos volumétricos describen tres formas de

llenar el recipiente: varillado o picado, sacudido y vaciado con pala.

AGREGADO GRUESO

Granulometría

Se toma muy en cuenta el tamaño máximo del árido pues este influye

económicamente en la elaboración del concreto, debe considerarse que para

partículas pequeñas se necesita mayor cantidad de agua y de cemento que para

partículas mucho más grandes, norma ASTM E-11.

Tamaño Nominal Máximo.

Corresponde a la abertura del tamiz inmediatamente menor al Tamaño máximo

absoluto, cuando por dicho tamiz pasa el 90% o más de la masa del árido. Cuando

pasa menos del 90% el Tamaño máximo nominal se considera igual al Tamaño

máximo absoluto.

Tamaño máximo absoluto (Da): Corresponde a la abertura del menor tamiz de la

serie establecida, que deja pasar el 100% de la masa del árido.

Por ejemplo, el agregado de número de tamaño 67 tiene un tamaño máximo de 25

mm y un tamaño máximo nominal de 19 mm. De noventa a cien por ciento de este

20

agregado debe pasar la malla de 19 mm y todas sus partículas deberán pasar la

malla 25 mm.

Densidad relativa

Es la relación entre su masa y la masa de agua con el mismo volumen. Se debe

tomar en cuenta las normas ASTM C 127-80, NTE INEN 857. Mediante la

aplicación de este ensayo es posible determinar la densidad promedio de una

muestra de agregado grueso (descartando el volumen de vacíos entre partículas).

2.1.3 Agua

El agua que es buena para beber es buena para la preparación del concreto, es

decir, agua potable, fotografía 3. (Kosmatka, Kerkhoff, Panarese, & Tanesi,

2004)

El agua constituye un elemento muy importante para elaborar un hormigón de alta

calidad y esta tiene que estar en un rango del 6 al 12% en la totalidad de la mezcla

del hormigón.

Fotografía 3: Agua potable

Fuente: AUTORAS

En caso de no utilizar agua potable, el agua utilizada debe garantizar una calidad

del hormigón semejante al 90% de la resistencia de los especímenes de referencia

preparados con agua potable o agua destilada. Además, se debe garantizar a través

de ensayos de tiempo de fraguado que las impurezas en el agua de amasado no

van a disminuir o aumentar drásticamente el tiempo de fraguado del cemento.

21

Tabla 6: Normas de la calidad del agua para empleo en morteros y concretos


Ecuador

1 855-1:01 Hormigón premezclado; requisitos

1 855-2:02 Hormigón preparado en obra;

requisitos


Es importante que se analice el agua con los aditivos que serán usados en el

concreto, puesto que algunos pueden influenciar el desempeño y su eficiencia. Por

ejemplo, algunas veces se necesita aumentar la cantidad de aditivo inclusor

incorporador de aire al usarlo con agua dura conteniendo altas concentraciones de

ciertos compuestos o minerales.

2.1.4 Aditivo

Ingrediente del concreto que se le adiciona a la mezcla antes, durante o después

del mezclado, para de esta forma tener un concreto trabajable, fuerte, durable,

resistente.

La principal función de los aditivos, fotografía 4, es de modificar las propiedades

físicas de los materiales conglomerados en estado fresco, este puede ser líquido o

polvo.

Fotografía 4: Aditivos líquidos para el concreto


Algunos aditivos pueden incrementar la fluidez del concreto haciéndolo más

22

manejable, los aditivos que aceleran el fraguado son especialmente diseñados para

obras o construcciones donde las condiciones climáticas evitan un curado rápido.

También hay aditivos retardantes los cuales se emplean en lugares donde el

concreto fragua rápidamente, siendo esto en clima cálido o cuando el concreto es

transportado a grandes distancias.

Tipos o Clases:

Existen tres tipos de aditivos: Plastificantes, Fluidificantes y Superfluidificantes.

-Plastificantes: sus propiedades permiten más trabajabilidad, disminuye la

relación entre el agua y el cemento y disminuyen la segregación cuando

el transporte es muy largo o cuando hay grandes masas de hormigón.

-Fluidificantes: permiten más trabajabilidad, disminuyen la relación entre el agua

y el cemento. Estos pueden ser utilizados en hormigones bombeados, en

hormigones con largo período de transporte, hormigones proyectados con

armaduras, y otros.

-Superfluidificantes: mejoran las propiedades del hormigón como mejor

comportamiento en cuanto a trabajabilidad y bombeabilidad, además mejoran la

resistencia y la durabilidad del hormigón final.

“Se usa aditivo para:

1. Reducción del costo de la construcción con hormigón.

2. Obtención de ciertas propiedades en el concreto de manera más efectiva que

otras.

3. Manutención de la calidad del concreto durante las etapas de mezclado,

transporte, colado (colocación) y curado en condiciones de clima adverso.

4. Superación de ciertas emergencias durante las operaciones de mezclado,

transporte, colocación y curado”. (Corporación mexicana de polímeros, 2014)

http://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtml

23

La eficiencia de un aditivo depende de factores como: tipo, marca y cantidad del

material cementante; contenido de agua; forma, granulometría y proporción de los

agregados; tiempo de mezclado y temperatura del concreto.

2.1.5 Fibras

El uso de las fibras se remonta hace años atrás, según estudios técnicos realizados

por Griffith en 1920 o los de Romualdi y Batson en 1963, manifiestan que estas

fibras al ser integradas al hormigón incrementan sus propiedades físicas

disminuyendo su tendencia a agrietarse y a elevarse su flexibilidad y durabilidad,

además de convertirse en un material de construcción de gran interés en los

últimos tiempos.

Las fibras de acero son pequeños pedazos discontinuos que se presentan en

diferentes tamaños, fotografía 5. Se fabrican con alambres de acero de alta calidad

trefilados en frío con extremos conformados para un mejor anclaje. Vienen

encoladas en peines para lograr un mezclado rápido, fácil y homogéneo con el

hormigón, además de evitar la formación de bolas o grumos de fibras; durante el

mezclado, los haces se separan en fibras individuales. (MACÍAS, José. 2009 pag.67)

Fotografía 5: Fibras de acero


Es posible que estas fibras, que oscilan entre 5 y 6 cm de longitud con menos de

0.025mm de diámetro, añadidas en grandes cantidades a la mezcla del hormigón,

sean capaces de mejorar la resistencia de la estructura. Debido a que son

24

elementos rígidos de gran área superficial y geometría muy esbelta, lo que puede

ayudar a la mejora de algunas propiedades. Exigen modificaciones en los procesos

tradicionales de dosificación, fabricación, transporte, vertido, compactación y

acabado.

Son añadidas al concreto durante el mezclado en bajos volúmenes y generalmente

muestran eficiencia en el control de fisuración por contracción (retracción), es

decir, disminuyen la abertura de las fisuras.

Cabe recalcar que el efecto de las fibras en las diversas etapas del proceso de

fisuración del concreto se presenta en dos escalas que son: material y estructural

haciendo que la resistencia a tracción y la ductilidad del material puedan ser

incrementadas empleando una alta proporción de fibras cortas y para mejorar la

capacidad resistente y la ductilidad de la estructura se debe añadir una cierta

cantidad más baja de fibras largas.

2.1.5.1 INFLUENCIA DE LA ORIENTACIÓN Y LA CONCENTRACIÓN

DE LA FIBRA

La orientación (se refiere a la posición o dirección de las fibras dentro de la matriz

cementante), concentración y distribución de las fibras, influye en la resistencia y

en sus propiedades. Respecto a la orientación existen dos situaciones: alineación

paralela de los ejes longitudinales de las fibras y alineación al azar. Las fibras

continuas normalmente se alinean, mientras que las fibras discontinuas se pueden

alinear o pueden presentarse al azar.

Fibras continuas: Fibra de una gran longitud

Fibras discontinuas: Fibra de pequeña longitud

25

Ilustración 1: Representaciones esquemáticas de compuestos reforzados con

fibras

Fuente: (Beltráni, 2003)

(a) Continuas y alineadas, (b) discontinuas y alineadas y (c) discontinuas y orientadas al azar.

2.2 ESPECIFICACIONES DE DISEÑO

2.2.1 Cemento

Se decidió utilizar un cemento específico, el denominado SELVALEGRE que se

alinea con los requerimientos previstos en nuestros objetivos, este es un cemento

portland puzolánico tipo IP, de uso general, fotografía 6.

Fotografía 6: Cemento Selvalegre

Fuente: AUTORAS

La pasta de cemento es el componente activo del hormigón que tiene las

siguientes funciones:

Llenar los vacíos que dejan los agregados.

26

Recubrir y aglutinar (pegar) los agregados.

Proveer lubricación a la masa plástica del hormigón fresco.

Dar resistencia al hormigón endurecido.

Tabla 7: Análisis físicos del cemento Selvalegre Tipo IP

Fuente: (Cemento Selva Alegre, 1999)

Para el manejo y disposición de este material se recomienda ver en anexos su

respectiva ficha técnica.

2.2.2 Agregados

Según investigaciones realizadas los agregados escogidos por calidad son la arena

proveniente de la mina de San Antonio de Pichincha (arena azul) y el ripio de la

cantera de Pifo, fotografía 7.

Fotografía 7: Agregados: fino (Mitad del mundo), grueso (Pifo)

Fuente: AUTORAS

Edad Cemento Norma

Días Tipo IP (MPa) ASTM C-595

3 18,5 13,0

7 24,0 20,0

28 31,4 25,0

Tiempos de fraguado Finura Blaine (cm2/g)

Inicial (horas) Final (horas) 4000

1:45 5:30

27

En cuanto a las características minerales es necesario que el material sea

resistente, no poroso, pues es necesario limitar su capacidad de absorción.

Además la incorporación de fibras sugiere seguir determinadas características

físicas como: menor tamaño máximo del agregado grueso, mayor porcentaje de

árido fino y su granulometría conjunta, ACI 544 1R.

ACI: acrónimo American Concrete Institute

2.2.3 Aditivo

En la mezcla al adicionar fibras esta sufre una reducción de docilidad motivo por

el cual se decidió utilizar un súper plastificante (GLENIUM 3000), fotografía 8,

para no adicionar agua y así no afectar la resistencia esperada.

Fotografía 8: Aditivo Glenium 3000

Fuente: AUTORAS

Este aditivo súper plastificante ayuda a obtener fluidez, mejor trabajabilidad con

menor cantidad de agua, produciendo tiempos de fraguado menores y altas

resistencias.

En el diseño de los polímeros que componen este aditivo se emplea

nanotecnología para elaborar con total exactitud los compuestos químicos que lo

conforman.

Este presenta ventajas de gran importancia como:

28

Mejora durabilidad.

Mejora la sostenibilidad por optimización de las mezclas.

Mejora resistencias iniciales y finales.

Reduce los ciclos de producción.

Reduce o elimina el curado térmico.

Mejora el acabado y la textura superficial.

Facilita la puesta en obra del hormigón: reduce vibrado y mejora

compactación.

Para mayor información ver anexo ficha técnica: ADITIVO GLENIUM 3000.

2.2.4 Fibra

Tomando en cuenta que es un elemento innovador y con varias ventajas las fibras

que utilizamos son las Dramix® fabricadas por Bekaert, fotografía 9.

Fotografía 9: Fibra Dramix

Fuente: AUTORAS

Deben ser añadidas a la mezcla de forma parcial una vez que esté homogénea,

normalmente exigen un tiempo de mezclado entre 3 a 5 minutos para garantizar su

completa dispersión y evitar que se concentren en un solo lugar.

Las fibras de acero con extremos conformados se pegan para formar haces que

facilitan el manejo y el mezclado. Durante el mezclado, los haces se separan en

fibras individuales, siendo la fibra con el mejor desempeño del mercado.

29

Las fibras al trabajar en el hormigón aumentan la tenacidad del material, es decir

hacen que los elementos, incluso después del agrietamiento de la matriz, puedan

seguir siendo cargadas.

En un hormigón sin fibra la falla y colapso ocurren con la primera fisura principal,

mientras que en un hormigón fibroreforzado, la falla y el colapso de la estructura

tienen lugar mucho después de la aparición de la fisura principal. Las partes

quedan siempre unidas por la trabazón de las fibras.

El porcentaje de fibra de acero representa el contenido de fibras en la mezcla y es

expresado generalmente como una fracción del volumen de hormigón. Para la

determinación del porcentaje óptimo de fibra de acero en el hormigón, se deben

observar los resultados de los ensayos a compresión y flexión para de esta manera

obtener la dosificación idónea.

Ventajas:

La forma de estas fibras en sus extremos como un doblez o gancho

permanece estable aumentando la ductilidad del hormigón, se mejora el

anclaje y da como resultado un buen control de fisuras, fotografía 10.

Fotografía 10: Anclaje de fibra en el hormigón

Fuente: AUTORAS

Estas fibras de acero permiten lograr una mayor resistencia a la tracción,

30

fotografía 11.

Fotografía 11: Viga fibroreforzada para tracción

Fuente: AUTORAS

Estas fibras, fotografía 12, sin importar su forma son fáciles de mezclar de

una manera uniforme.

Fotografía 12: Forma de las fibras

Fuente: AUTORAS

31

Tabla 8: Especificaciones de la forma de fibras

Rendimiento Forma Longitud

l (mm)

Diámetro

d (mm)

Proporción

(l/d)

Dosificación

mínima

kg/m3

80/60 Encolada 60 0,75 80 10

65/60 Encolada 60 0,90 65 15

45/50 Libre 50 1,05 45 20

Fuente: Fichas Dramix

Reducción de tiempo y costo de construcción hasta 30%.

Ahorro directo en hormigón por vertido directo del mixer en pisos o losas,

no se necesita bombeo. El mixer puede transitar sobre terreno compactado.

Reducción del costo de mantenimiento y construcción de juntas al permitir

hacerlas más distanciadas.

Incremento de la capacidad de carga frente a los refuerzos convencionales.

Mayor resistencia a la fatiga y al impacto.

Ahorro de desperdicios por traslape y armado de refuerzo secundario.

Mayor velocidad en ejecución comparada con los refuerzos

convencionales.

Mayor durabilidad del concreto por tener mejor control de fisuras.

Menor costo de mantenimiento por tener un concreto más durable.

32

CAPÍTULO III

3.1 EL HORMIGÓN

El hormigón es un conglomerado artificial que se forma mezclando cemento,

agua, agregado fino, agregado grueso, entre otros. Cuando reaccionan

exotérmicamente el cemento y el agua, se forma una pasta moldeable que une a

las partículas de los agregados.

Hormigón armado: es un material estructural compuesto por el hormigón simple

que sirve de matriz y el acero de refuerzo. Estos dos materiales intervienen con

sus propiedades mecánicas para que se produzca un trabajo conjunto o integrado,

por lo que es necesario que estén íntimamente unidos logrando que interaccionen

a través de las fuerzas de adherencia que se desarrollan en las superficies de

contacto.

El hormigón tiene una densidad de 2,3 ton/m3 y es un material frágil.

El acero tiene una densidad de 7,2 ton/m3y es un material dúctil.

3.2 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN FRESCO

Es mezcla de agua, cemento y agregados que se encuentra en estado plástico, que

puede ser moldeada y compactada hasta antes del fraguado inicial.

Las propiedades del concreto fresco dependen de los siguientes factores: de la

relación agua/cemento (a/c), de la dosificación del diseño de mezcla, de los

agregados, del cemento, del método de mezcla, y de factores externos como el

clima, humedad del ambiente, entre otros.

Existen varias propiedades del hormigón fresco que son determinantes en la

calidad del hormigón fraguado, un minucioso análisis del hormigón fresco

permite comprobar las cualidades deseadas y si es el caso realizar correcciones

necesarias hasta llegar a obtener el hormigón requerido, las propiedades que se

33

deben analizar en el hormigón fresco son las siguientes:

3.2.1 Consistencia

Se define como la mayor o menor facilidad que tiene el hormigón para deformarse

bajo la acción de su propio peso y que en términos generales depende del grado de

fluidez de la mezcla, es la capacidad de asentamiento que tiene el hormigón

fresco.

Una buena consistencia corresponde a una mezcla plástica, es decir, una mezcla

con buena cohesión, masa homogénea, y sobre todo que fluya lentamente sin

segregarse. En cambio una consistencia inadecuada, provoca la aparición de

porosidades y grietas.

Por otro lado, a la consistencia se la puede calificar en función del asentamiento

del hormigón fresco mediante el Ensayo del Asentamiento en el Concreto Fresco

(ASTM C143 o NTE INEN 1 578:2010). Este ensayo del asentamiento mediante

el Cono de Abrams, ilustración 2, consiste en llenar de concreto fresco, un cono

truncado en tres capas de igual volumen, las mismas que deben ser compactadas

mediante varillado (25 golpes por capa), finalmente se levanta el cono y se mide

la deformación vertical en [mm] (asentamiento) entre la posición inicial y la

posición del centro desplazado de la cara superior del hormigón.

34

Ilustración 2: Ensayo – Asentamiento del Cono de Abrams

Fuente: (Génesis y construcción de una urbanización, 1985)

Tabla 9: Consistencias del hormigón sin aditivos

Consistencia Asentamiento en el cono de Abrams

( cm)

Seca 0 a 2

Plástica 3 a 5

Blanda 6 a 9

Fluida 10 a 15

Liquida >16

Fuente: (Notas de Hormigón Armado, 2011)

3.2.2 Trabajabilidad

Es la capacidad del hormigón fresco para ser manipulado, trasportado, colocado y

compactado, sin producir segregación adquiriendo la forma del molde. Un

hormigón con mala trabajabilidad presenta problemas en el mezclado y

compactado.

La trabajabilidad también la podemos definir como la cantidad de trabajo útil

necesaria para producir una compactación completa y uniforme.

35

Tabla 10: Trabajabilidad y asentamiento de hormigón

Trabajabilidad Asentamiento en el cono de Abrams

( cm)

Poco trabajables 0 a 2

Trabajables 3 a 5

Muy trabajables 6 a 9

Fuente: (Enríquez, 2014)

3.2.3 Factores que influyen en la consistencia y trabajabilidad

a. Cantidad de agua: a mayor cantidad de agua mayor fluidez de la mezcla

y mejor trabajabilidad pero con el riesgo de producir segregación.

b. Cantidad de agregado: manteniendo alta la cantidad de pasta, a mayor

cantidad de agregados más rígido y seco es el hormigón resultante y por

ende menor trabajabilidad.

c. Graduación del agregado: mientras más fina sea la graduación más

rígida y seca será la mezcla y se necesitara mayor cantidad de pasta para

obtener la consistencia y trabajabilidad deseadas.

d. Forma y textura de los agregados: las partículas ásperas y angulares

requieren mayor cantidad de pasta para obtener una determinada

consistencia y trabajabilidad lo que no ocurre con partículas lisas y

redondeadas.

e. Finura y tipo de cemento: cementos de mayor finura, mejoran la

trabajabilidad pero demandan mayor cantidad de agua.

f. Tipo y cantidad de aditivos: aditivos plastificantes e introductores de aire

mejoran la trabajabilidad y plastifican o fluidifican a hormigones de

consistencia seca.

g. El tiempo y la temperatura: a mayor tiempo que transcurre desde que se

prepara la mezcla y a mayor temperatura se va perdiendo rápidamente

plasticidad y trabajabilidad.

36

3.2.4 Homogeneidad

Es la cualidad del hormigón fresco para mantener una misma distribución de sus

componentes en una sola masa, con el fin de evitar la variación de las propiedades

si se tomaran de diferentes lugares. La buena homogeneidad del concreto fresco

depende del método de mezclado, del transporte y puesta del mismo en obra.

Por el contrario, se pierde la homogeneidad debido al irregular mezclado, al

exceso del agua de amasado, a la granulometría de los agregados, etc.;

produciendo en definitiva la segregación y decantación del hormigón fresco.

3.2.5 Uniformidad

Es la propiedad que tiene el hormigón fresco para tener a cada una de las

partículas de los agregados unidas uniformemente con la pasta de cemento. Por lo

que la uniformidad del hormigón fresco depende en su mayoría, del tiempo de

mezclado, de la buena adherencia que tengan las partículas de los agregados con

la pasta, así como de la distribución de tamaño y forma de los agregados.

3.2.6 Peso unitario

De forma general, es la relación del peso de todos los elementos del hormigón,

para el volumen que ocupan los mismos en un molde o recipiente. Se utiliza la

norma ASTM C138.

3.2.7 Cohesividad

Representa el grado de fluidez con el cual la mezcla fresca se desliza sobre las

canaletas hasta llegar a los encofrados. La cohesividad es importante debido a que

permite mantener una masa unida que pase a través del acero de refuerzo de las

estructuras sin que se produzca la segregación.

Esta propiedad de la cohesividad mantiene una relación con el asentamiento de la

mezcla fresca, como se muestra en la siguiente tabla:

37

Tabla 11: Consistencia del hormigón fresco en función del asentamiento

Consistencia del hormigón Aspecto Asentamiento (cm)

A - 1 Seca Suelto y sin cohesión 1,0 a 4,5

A - 2 Plástica Levemente cohesivo 5,0 a 9,5

A - 3 Blando Levemente fluido 10,0 a 15,0

A - 4 Superfluidificado Fluido 15,5 a 22,0

Fuente: (ABRAMS, 2011)

3.2.8 Segregación

Representa la separación de los elementos que componen a la mezcla fresca del

hormigón, de modo que su masa deja de ser uniforme, es decir, que las partículas

de los agregados se desligan de la pasta de cemento, produciendo una mezcla no

cohesiva, ni homogénea.

Las causas posibles de la segregación en la mezcla fresca de hormigón son:

La granulometría de los agregados.

El exceso de agua de amasado.

El método de mezclado, ya sea de manera manual (paleado), o automático

(mezclador estacionario, camión mezclador o agitador, entre otros).

Se presenta también en las operaciones de manipuleo, transporte,

colocación y compactación aun cuando la mezcla sea plástica.

3.2.9 Exudación o sangrado

La exudación o sangrado es una forma de segregación en el hormigón fresco,

debido a que el agua brota superficialmente en el concreto (incremento en la

relación a/c), produciendo una capa poco durable y resistente.

Las consecuencias dadas por la exudación o sangrado son las siguientes:

Si el agua se evapora más rápido que la velocidad de sangrado, se generan

agrietamientos por secado y contracción del hormigón, por lo que se

38

recomienda que los elementos fundidos sean cubiertos con plástico para

evitar la evaporización.

Se produce una zona porosa y de poca resistencia, en el momento de

colocar otra capa de hormigón fresco sobre la capa de sangrado, por lo

tanto se recomienda que esta capa de agua se evapore con el tiempo.

En el caso que se escurra esta lechada de cemento superficial entre las

uniones de los encofrados, se produce un hormigón poroso, de baja

resistencia y adherencia.

Algunas recomendaciones para evitar estos casos de sangrado son los siguientes:

Tener una mezcla de agregados bien graduados que cumplan con las

especificaciones de la ASTM con el objeto de tener una mezcla uniforme,

homogénea y cohesiva.

Se pueden usar aditivos reductores de agua, para disminuir el sangrado.

Además se debe reducir la relación a/c a la vez que se gana una mayor

resistencia.

3.3 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN ENDURECIDO O FRAGUADO

Debido a la reacción química entre el cemento y el agua, el hormigón pasa de un

estado plástico a uno endurecido, adquiriendo algunas propiedades que dependen

de:

Los componentes del hormigón.

La relación a/c.

La dosificación final del diseño de mezcla.

Un adecuado proceso de curado.

Los factores externos (sol, lluvia, humedad del aire, presión, etc.).

3.3.1 Ductilidad

Se define como la capacidad que tiene un material para deformarse conforme de

aplica una carga, aun si estos incrementos de la misma son mínimos o nulos,

ilustración 3.

39

Para poder valorar cuantitativamente se usa el índice de ductilidad, el cual

representa la relación entre la deformación de rotura y la deformación máxima

con comportamiento lineal elástico.

Ilustración 3: Curva Esfuerzo vs Deformación

Fuente: (Romo Proaño, 2014)

Dónde:

Dd: Índice de Ductilidad por Deformación.

εu: Deformación Unitaria de Rotura.

εe: Deformación Unitaria Elástica Máxima.

En la siguiente tabla se muestra la resistencia a la compresión en función del

índice de ductilidad del hormigón:

Tabla 12: Resistencia a la compresión en función del índice de ductilidad por

deformación.


Resistencia a la Compresión

(kg/cm2)

Índice de Ductilidad por

Deformación

210 4.5 – 6.0

280 3.5 – 4.5

350 3.0 – 3.5

420 2.5 – 3.0

630 2.0 – 2.5

840 1.5 – 2.0

40

Así la ductilidad del hormigón nos da un parámetro del uso del mismo en zonas

sísmicas, ya que a medida que incrementa su resistencia a la compresión,

disminuye su índice de ductilidad, presentado una falla frágil, rápida y explosiva.

3.3.2 Módulo de elasticidad

Este se obtiene mediante la relación del esfuerzo y la deformación unitaria del

hormigón, es decir, representa la capacidad que tiene el hormigón para resistir las

cargas, deformándose hasta llegar a la rotura final, se observa la ilustración 4.

En la práctica se realiza el ensayo para determinar el diagrama esfuerzo vs

deformación (Norma: ASTM C-469-94), en el cual la pendiente de la curva en la

zona lineal elástica nos permite encontrar el Módulo de Elasticidad del hormigón.

Ilustración 4: Curva del Esfuerzo vs Deformación del Hormigón

Fuente: (Ingeniería Civil, 2011)

41

Dónde:

Ec: Módulo de Elasticidad del Concreto

Sin embargo el módulo de elasticidad del hormigón es propio de cada

componente, es decir, que depende de la resistencia de la pasta de cemento y de

los agregados. Si se incrementa la resistencia a la compresión del hormigón, el

módulo de elasticidad aumentará, ilustración 5.

Ilustración 5: Curva esfuerzo vs deformación de los componentes del

hormigón

Fuente: (Ingeniería Civil, 2011)

Tabla 13: Módulo de elasticidad del concreto

Componente Módulo de elasticidad E (GPa)

Agregado 70 – 140

Pasta de cemento 7 – 28

Concreto 14 – 42

Fuente: (Fajardo Kudeyro, 2006)

42

3.3.3 Resistencia a la compresión

Se define como la máxima resistencia que tiene un elemento de hormigón a ser

sometida a una carga axial. Según la norma ASTM C31, las probetas para ensayos

de compresión deben ser de 150 x 300 mm o de 100 x 200 mm, las mismas que

deben tener una resistencia a la compresión de diseño a los 28 días luego de su

respectivo curado.

La norma ASTM C31 indica que la viga estándar debe tener una sección de 150 x

150 mm y debe ser fabricada con agregado de tamaño máximo 50 mm.

Los factores que intervienen en la resistencia a la compresión del hormigón son:

El método de diseño de la mezcla del hormigón, como también la dosificación

final de cada uno de sus componentes.

El método de compactación, ya sea por vibrado, varillado según las

especificaciones de la ASTM C31.

La relación a/c, de acuerdo a la ley de Duff Abrams (1919), “La resistencia es

inversamente proporcional a la relación a/c”.

La textura, forma y granulometría de los agregados.

La resistencia de la pasta de cemento endurecido, así como de la resistencia de

las partículas de los agregados.

Finalmente los hormigones de uso general son los que adquieren una resistencia a

la compresión entre 210 a 350 kg/cm2, y por otro parte los considerados como de

alto desempeño son los que llegan a resistencias superiores a 450 kg/cm2.

3.3.4 Resistencia a la tracción

Aproximadamente se acepta que la resistencia a la tracción del hormigón es un

10% de la resistencia a la compresión del mismo, es por eso que usa el hormigón

armado con el acero de refuerzo.

El ensayo de tracción indirecta del hormigón (Prueba Brasileña), ilustración 6, se

43

lo realiza de acuerdo a la norma ASTM C 496M, se coloca a la probeta en

posición horizontal, para luego aplicar una carga de compresión distribuida en las

generatrices opuestas de la probeta, produciendo un plano vertical sometido a

presión hasta llegar a la rotura de la misma, (INECYC, 2009, 7-8).

El esfuerzo de tracción se calcula según la fórmula de la figura, en donde:

ft = Esfuerzo de tracción en [MPa].

P = Carga aplicada en [N].

l = Longitud del cilindro [mm].

d = Diámetro del cilindro [mm].

Ilustración 6: Ensayo de Tracción Indirecta - ASTM C 496M

Fuente: (Instituto Ecuatoriano del Cemento y del Concreto, 2009)

3.3.5 Resistencia al corte

La aplicación de fuerzas opuestas en sentido contrario en una probeta de

hormigón, genera tracciones diagonales, y por último el aparecimiento de las

fisuras o agrietamientos en el hormigón.

El ensayo que se usa es el de la Prueba de Corte Directo, en esta prueba lo que se

pretende es no introducir los esfuerzos a flexión, para calcular su resistencia se

44

usa la siguiente expresión:

√

Dónde:

Vc: Resistencia al corte del hormigón medida en kg/cm2.

f’c: Resistencia a la compresión del hormigón a la rotura medida en kg/cm2.

Tabla 14: Resistencia la Compresión vs Resistencia al Corte

Resistencia a la compresión

(kg/cm2)

Resistencia al corte

(kg/cm2)

210 14

280 17

350 19

420 20

630 25

840 29


3.3.6 Contracción

La contracción del hormigón depende del tiempo, y se presenta sin la necesidad

de aplicar cargas al mismo, a una temperatura constante.

Por un lado la contracción plástica ocurre en el proceso de endurecimiento, y en el

caso de la contracción química, térmica, y por secado se presenta luego del

proceso de endurecimiento.

Sin embargo en la etapa de la contracción plástica del hormigón, la adherencia

entre el acero y el hormigón plástico no se desarrolla, y el acero no controla las

fisuras o grietas en el mismo, por lo que se recomienda hacer juntas de

construcción para controlar la generación de fisuras o grietas.

45

La contracción por secado es la pérdida de agua o reducción de su volumen a

causa del proceso de secado del hormigón. Los principales factores que afectan el

secado del hormigón y por lo tanto la contracción por secado son:

La humedad relativa.

Tipo y cantidad de cemento y agua.

La relación a/c.

La relación del agregado grueso a fino, así como su procedencia.

La forma y tamaño del elemento de hormigón, entre otros.

Factores que afectan a la contracción

La cantidad de agua libre producida luego de la hidratación, como por ejemplo en

los hormigones de alta resistencia que presentan una menor cantidad de agua libre

que los hormigones convencionales.

Como se ha visto la contracción por secado se ve afectada por factores externos

que causan la pérdida superficial de humedad del hormigón. Condiciones

ambientales como: la temperatura del aire, la humedad relativa, y la velocidad del

viento, así también cualquier combinación de estos afecta a la velocidad de

evaporización.

En el caso de usar aditivos, estos modifican las propiedades de la mezcla fresca de

hormigón como es la trabajabilidad, la uniformidad, la homogeneidad, entre otras;

por lo que se visto que los aditivos que contienen cloruro de calcio pueden

aumentar la contracción por secado del hormigón, (Sánchez Hernandez, 2013).

Recomendaciones para reducir la contracción por secado en el hormigón

Para reducir la contracción por secado del hormigón se puede aplicar lo siguiente:

Usar una mínima cantidad de agua en la mezcla de hormigón.

Aumentar la fracción de agregado de buena calidad, es decir agregados de baja

46

capacidad de absorción.

No usar aditivos que estén constituidos por cloruro de sodio, ya que este

incrementa la contracción por secado del hormigón.

Verificar y hacer un seguimiento en los procesos de colocación, compactación

y curado del hormigón según los parámetros establecidos en la normas INEN.

Si el hormigón está restringido, la contracción por secado inducirán esfuerzos de

tensión, que cuando excedan la resistencia a la tensión del hormigón, hace que el

hormigón se agriete.

Estas grietas por contracción en comparación con las grietas por flexión, tienen

lados paralelos; un ejemplo son las que aparecen y se prologan por el espesor de

la losa.

Por último el refuerzo resiste los esfuerzos de tensión del hormigón, y ayuda a

evitar la formación de grandes grietas, no evita el fisuramiento, pero permite que

éstas, a medida que aparecen, se encuentren más separadas y de un ancho menor.

Por lo que en el hormigón reforzado con un diseño apropiado serán invisibles a

simple vista.

Ver ACI 318 CAP 24: R24.4 Refuerzo de retracción y temperatura: Se requiere

refuerzo de retracción y temperatura perpendicular al refuerzo principal, para

minimizar la fisuración y para amarrar la estructura con el fin de garantizar que

actúe como se supone en el diseño. Los requisitos de esta sección se refieren sólo

a losas estructurales y no son para losas sobre el terreno.

3.3.7 Flujo Plástico

Este fenómeno estudia el aumento continuo de deformación en función del tiempo

aun cuando el elemento esté sometido a una carga constante.

Como se ha dicho que el hormigón presenta un comportamiento elástico, es decir

que es un material capaz de oponerse a la deformación cuando el mismo es

47

sometido a alguna carga. Sin embargo, si al hormigón se le aplica una carga

constante en un largo plazo, este con el paso del tiempo presenta una incremento

en la deformación diferente que la deformación instantánea en un principio, por lo

que ha esto se le denomina el flujo plástico del hormigón.

La resistencia a la compresión del hormigón es un factor que a largo plazo influye

en la deformación, es así que es mayor cuando se usan hormigones de menor

resistencia.

3.3.8 Densidad del Hormigón Fraguado

La densidad del hormigón representa la relación entre la masa de todos los

constituyentes de la mezcla y el volumen que ocupan los mismos.

Entre los factores más importantes que afectan a esta propiedad están:

La naturaleza y procedencia de los agregados.

La forma, tamaño y granulometría de los agregados.

El método de compactación, sea por varillado o vibrado.

Entre los hormigones ligeros, la densidad esta entre 0.2 y los 1.5 ton/m3, y en los

hormigones convencionales se tienen, (Anasi, 2013):

Apisonados: 2 a 2.2 ton/m3

Vibrados: 2.3 a 2.4 ton/m3

Centrifugados: 2.4 a 2.5 ton/m3

Proyectados: 2.5 a 2.6 ton/m3

3.3.9 Permeabilidad

La permeabilidad depende de la relación agua/cemento y del método de curado

del hormigón.

48

La mayoría de las obras de retención de agua están expuestas a factores externos

(lluvia, ambiente, etc.), y deben ser en lo posible impermeables y herméticas,

para no presentar fugas o colapsos en dicha estructura.

Además esta propiedad al hormigón, le brinda una protección ante la presencia de

ataques químicos, como los sulfatos.

Algunos de los factores que perjudican a la permeabilidad del hormigón son:

El exceso de agua de amasado en la mezcla.

El método de curado del hormigón.

En el caso de la permeabilidad del hormigón hacia el agua, podemos decir que

está en función de los siguientes parámetros:

De la permeabilidad de la pasta.

De la granulometría de los agregados.

De la cantidad de poros permeable o no permeables de los agregados.

3.3.10 Durabilidad

Representa la capacidad que tiene el hormigón para resistir las acciones físicas o

químicas del medio circundante a lo largo de la vida útil de la estructura, evitando

las posibles afectaciones al acero de refuerzo.

Algunos de los factores que pueden afectar la durabilidad del hormigón pueden

ser:

Mecánicos: sobrecargas, impactos, vibraciones.

Físicos: fuego, deshielo, o causas hidrotérmicas.

Químicos: terrenos agresivos, contaminación, filtración de aguas servidas o

contaminadas.

Biológicos: vegetación, y microorganismos.

49

3.3.11 Porosidad

La porosidad representa a los vacíos presentes en el hormigón. Además esta

influye en la resistencia final de diseño, en su densidad y en la permeabilidad del

hormigón (Anasi, 2013).

Algunos de los factores que afectan a la porosidad del hormigón son:

La porosidad de la pasta de cemento (Suma del volumen de huecos capilares y

huecos de la pasta)

La porosidad propia de cada partícula de los agregados.

50

CAPÍTULO IV

Con la finalidad de determinar las características físicas y mecánicas de los

materiales para la elaboración del hormigón se realizaron los siguientes ensayos

con los agregados.

Análisis granulométrico.

Abrasión para el agregado grueso.

Peso específico y capacidad de absorción del agregado grueso y fino.

Masa unitaria suelta y compactada de agregados.

Densidad óptima de los agregados grueso y fino.

4.1 ENSAYOS

4.1.1 Ensayo de análisis granulométrico.

Se realiza de acuerdo a la norma NTE INEN 0696:83 (ASTM C 33-136), al pasar

los agregados por una serie de tamices. Se obtienen los diferentes tamaños y la

distribución de las partículas del agregado. La idea es que los mismos ocupen la

gran mayoría de vacíos al momento de preparar el hormigón, fotografía 13.

Fotografía 13: Ensayo Granulométrico de los Agregados

Fuente: AUTORAS

51

Al realizar este ensayo se obtienen:

Tamaño máximo (Tamaño Nominal): es la abertura de tamiz

inmediatamente menor por el que pasa más del 100 % de la masa del

agregado. En la práctica representa la cantidad de partículas más grandes

dentro de la masa del agregado.

Tamaño nominal máximo: es la abertura de tamiz inmediatamente superior

a aquel cuyo porcentaje retenido acumulado sea el 15% o más. Es el

tamaño promedio de las partículas más grandes que hay dentro de la masa

de agregados.

Módulo de finura: (MF) es el valor obtenido de la suma de porcentajes

retenidos acumulados en los tamices. Entre mayor sea el módulo de finura,

más grueso será el agregado, lo que es útil para estimar las proporciones

de los de los agregados finos y gruesos en las mezclas de concreto.

PROCEDIMIENTOS:

Agregado Fino

Se separa o cuartea la masa de arena a través del separador mecánico con

la finalidad de obtener una muestra representativa de la arena, como se

observa en la fotografía 14.

Fotografía 14: Cuarteador o separador mecánico para agregado fino

Fuente: AUTORAS

52

Se toma una muestra representativa del agregado fino entre 400 y 500 gr.

Se procede a tamizarla, para separar las diferentes partículas, mediante el

uso del agitador mecánico de tamices durante un minuto.

Se encera el recipiente vacío en la balanza electrónica y luego pesamos

con la muestra de arena, obteniendo la masa inicial.

Se coloca con cuidado la muestra de cada tamiz en un recipiente

previamente encerado con la balanza para obtener los datos del material

retenido por cada tamiz y tabulamos. Además procurar no dejar partículas

del agregado en el tamiz y retirar el agregado con mucho cuidado para no

dañar el tamiz.

Agregado grueso:

Se separa o cuartea la masa de ripio a través del separador mecánico para

obtener una muestra representativa de la masa del agregado grueso, según

la fotografía 15.

Fotografía 15: Cuarteador o separador mecánico para agregado grueso

Fuente: AUTORAS

Se pesan las masas iníciales de las muestras colocando primero la bandeja

y encerando la balanza con la misma.

Se coloca sobre la bandeja cuidadosamente el agregado y se lleva a la

tamizadora mecánica y dejamos durante un minuto.

Una vez pasado por los tamices (serie gruesa de ABRAMS), recogemos en

diferentes recipientes cada contenido.

53

Se pesa de uno en uno cada recipiente con las diferentes muestras

retenidas y registramos los valores.

Se obtiene el tamaño nominal máximo del granulado grueso. Con el cual

podemos obtener los limites requeridos para el porcentaje que pasa por

cada tamiz.

ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE AGREGADOS GRUESOS

FECHA: 18/01/2016 ENSAYO N°: 01

MASA INICIAL (g) = 13171 ORIGEN: CANTERA DE PIFO

DATOS TÉCNICOS Y RESULTADOS

MUESTRA:1 T.N.M.:1” A 3/8” Nº DE TAMAÑO:56

Tamiz RETENIDO %

RETENIDO

%

PASA

LÍMITES

ESPECÍFICOS Parc. (g) Acum.(g)

2" 0,00 0,00 0,00 100,0

1 1/2" 0,00 0,00 0,00 100,0 100

1" 607,00

607,00

4,6 95,4 90-100

3/4" 3410,00 4017,00 30,5 69,5 40-85

1/2" 6065,00 10082,00 76,5 23,5 10-40

3/8" 2090,00 12172,00 92,4 7,6 0-15

Nº 4 907,00 13079,00 99,3 0,7 0-5

Nº 8 16,00 13095,00 99,4 0,6

Nº 16 4,00 13099,00 99,5 0,5

BANDEJA 72,00 13171,00 100,00 0,0

MÓDULO DE FINURA = 7,2

54

Cantidad acumulada = cantidad acumulada anterior + cantidad parcial

Tamiz RETENIDO

Cantidad parcial Cantidad acumulada

1 ½” 0 0 + 0 = 0

1” 607 0 + 607 = 607

3/4” 3410 607 + 3410 = 4017

Porcentaje retenido

% Retenido =

% Retenido 1 ½” =

= 0

% Retenido 1” =

= 4,6

% Retenido 3/4” =

= 30,5

Porcentaje que pasa

% Pasa = 100 – Cantidad Retenido

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

1 1/2''1"3/4"1/2"3/8"No 4

% Q

UE

PA

SA

TAMIZ

CURVA GRANULOMÉTRICA DEL AGREGADO GRUESO

55

Tamiz 100 - Cantidad Retenido %Pasa

1 1/2" 100 – 0 100

1” 100 – 4,6 95,4

3/4” 100 – 30,5 69,5

Módulo de finura

MF =

MF =

MF= 7,2

ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE AGREGADOS FINOS

FECHA: 18/01/2016 ENSAYO N°: 02

MASA INICIAL (g) = 480,40 ORIGEN: MITAD DEL MUNDO “AZUL”


Tamiz RETENIDO %

RETENIDO % PASA

LÍMITES

ESPECÍFICOS Parc.(g) Acum.(g)

3/8” 2,10 2,10 0,4 99,6 100

Nº. 4 17,70 19,80 4,1 95,9 95 – 100

Nº. 8 119,90 139,70 29,1 70,9 80 – 100

Nº. 16 57,40 197,10 41,0 59,0 50 – 85

Nº. 30 84,20 281,30 58,6 41,4 25 – 60

Nº. 50 55,20 336,50 70,0 30,0 5 – 30

Nº.

100

54,20 390,70 81,3 18,7 0 – 10

Nº. 200 34,20 424,90 88,4 11,6

BANDEJA 55,50 480,40 100,0 0,0

MÓDULO DE FINURA = 2.85

56

Cantidad acumulada = cantidad acumulada anterior + cantidad parcial

Tamiz RETENIDO

Cantidad parcial Cantidad acumulada

3/8” 2,10 0 + 2,10 = 2,10

N°4 17,70 2,10 + 17,70 = 19,80

N°8 119,90 19,80 + 119,90 = 139,70

Porcentaje retenido

% Retenido =

% Retenido 3/8” =

= 0.4

% Retenido N°4 =

= 4,1

% Retenido N°8 =

= 29,1

Porcentaje que pasa

% Pasa = 100 – Cantidad Retenido

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

3/8"No. 4No. 8No. 16No. 30No. 50No. 100

% Q

UE

PA

SA

TAMIZ

CURVA GRANULOMÉTRICA DEL AGREGADO FINO

TENDENCIA AL FINO

TENDENCIA AL GRUESO

57

Tamiz 100 - Cantidad Retenido %Pasa

3/8” 100 – 0,4 99,6

N°4 100 – 4,1 99,9

N°8 100 – 29,1 70,9

Módulo de finura

MF =

MF =

MF= 2,85

4.1.2 Ensayo de Abrasión para el agregado grueso.

Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTE INEN 861 (ASTM C-131).

Permite determinar el desgaste del agregado grueso, es decir, tener una idea de la

resistencia y durabilidad que tendrá el hormigón. Se lo realiza en la “Máquina de

los Ángeles” en cuyo interior se encuentran esferas de acero normalizadas que

impactan al agregado cuando el conjunto gira, se observa en la fotografía 16.

Las siguientes fórmulas se aplican:

58

Fotografía 16: Ensayo de abrasión del agregado grueso

Fuente: AUTORAS

Abrasión (AGREGADO GRUESO)

Con 5000g aproximadamente se realiza el tamizado, haciéndolo pasar por

cada una de las mallas seleccionadas, fotografía 17.

Fotografía 17: Tamizado de agregado grueso

Fuente: AUTORAS

Se pesa el agregado retenido en cada una de los tamices. Se vuelve a

mezclarlos y toda la muestra se lleva a la Máquina de los Ángeles. Se

59

introducen las 11 esferas de acero y se giran 100 revoluciones, fotografía

18.

Fotografía 18: Colocación de carga abrasiva dentro de la Máquina de

los Ángeles

Fuente: AUTORAS

Terminado el ensayo se recoge la muestra en una bandeja.

Se hace pasar la muestra recogida por el tamiz Nº 12. El material que pasa

el tamiz representa el desgaste producido a las 100 revoluciones.

Se recoge nuevamente toda la muestra y se lleva a la Máquina de los

Ángeles donde se completa el ciclo de las 500 revoluciones.

Otra vez se hace pasar la muestra recogida por el tamiz Nº 12. El material

que pasa el tamiz representa el desgaste producido en las 500

revoluciones.

Se tabulan los datos obtenidos y se realizan los respectivos cálculos.

RESULTADOS DE ENSAYOS DE ABRASIÓN EN AGREGADO GRUESO

FECHA: 19/01/2016 ENSAYO N°: 03

MASA INICIAL (g)) = 5000 ORIGEN: CANTERA DE PIFO

GRADUACIÓN “A”

60


DESCRIPCIÓN CANTIDAD

Masa Inicial – g 5.000,0

Retenido en el Tamiz N°12 después de 100 revoluciones- g 4.792,0

Pérdida después de 100 revoluciones – g 208,00

Pérdida después de 100 revoluciones - % 4,16

Retenido en el Tamiz N°12 después de 500 revoluciones- g 4.003,0

Pérdida después de 500 revoluciones – g 997,00

Pérdida después de 500 revoluciones - % 19,94

Coeficiente de Uniformidad ( 4/7 ) 0,21

Cálculos:

Pérdida después de 100 revoluciones = masa inicial - retenido en el tamiz Nº

12 después de 100 revoluciones

Pérdida después de 100 revoluciones = (5000 – 4792) g

Pérdida después de 100 revoluciones = 208g

Pérdida después 100 revoluciones% = –

Pérdida después de 100 revoluciones - % =


Pérdida después de 500 revoluciones = masa inicial - retenido en el tamiz no.

12 después de 500 revoluciones

Pérdida después de 500 revoluciones = (5000 – 4003) g

Pérdida después de 500 revoluciones = 997g

Pérdida después 500 revol. % =



Coeficiente de uniformidad =

Coeficiente de uniformidad =

61

Coeficiente de uniformidad = 0,21

4.1.3 Ensayo de peso específico y capacidad de absorción de los agregados

grueso y fino.

Este ensayo se realiza de acuerdo a las normas NTE INEN 0856:2010 1R (ASTM

C 128), y ASTM C 127.

El ensayo de la capacidad de absorción es muy importante pues permite

determinar qué cantidad de agua son capaces de absorber los agregados, y así al

momento de realizar el diseño de mezclas corregir la cantidad de agua del

amasado.

El ensayo de peso específico se realiza para determinar la relación de vacíos, la

permeabilidad de los agregados y de acuerdo a esto, conocer el grado de

saturación del material. Hay tres tipos de densidades que se determinan en la

relación entre la masa y el volumen del material.

Densidad Real

Densidad Aparente

Densidad Aparente (SSS)

PESO ESPECÍFICO Y LA CAPACIDAD DE ABSORCIÓN

Procedimiento

Para el ensayo de peso específico y la capacidad de absorción de los

agregados, se lava bien el material para que este se encuentre libre de

impurezas o materia orgánica, fotografía 19.

62

Fotografía 19: Lavado del agregado grueso

Fuente: AUTORAS

Previamente se sumerge el agregado en agua por un lapso aproximado de 24

horas para que la totalidad del agregado se sature completamente, se observa

en la fotografía 20.

Fotografía 20: Saturación con agua del Agregado Grueso durante 24 horas

previas al ensayo

Fuente: AUTORAS

Posteriormente se seca superficialmente el agregado con toallas o franelas

para obtener el estado “SSS” (saturado superficie seca), fotografía 21, se

midió una masa de 4 kg para realizar el siguiente paso.

63

Fotografía 21: Estado Superficie Seca Saturada del Ripio SSS

Fuente: AUTORAS

Se colocó la cantidad antes mencionada de agregado en la canastilla,

fotografía 22, (previamente pesada), y se pesan sumergidas. Este valor es

tabulado y sirve para determinar el peso específico del agregado.

Fotografía 22: Determinación del peso sumergido del ripio

Fuente: AUTORAS

64

Una vez medida la masa se retiró el agregado de la canastilla para introducirlo

en el horno en un recipiente por un lapso aproximado de 24 horas. Después se

vuelve a medir la masa y por medio de fórmulas se obtiene el porcentaje de la

capacidad de absorción del agregado, fotografía 23.

Fotografía 23: Masa, peso y secado del agregado, capacidad de absorción del

agregado

Fuente: AUTORAS

Para el agregado fino, al igual que el grueso se lo deja por 24 horas sumergido

en agua para que pueda saturarse, como no se puede secar las superficies con

franelas o toallas se lo deja secar al sol. Para el momento del ensayo se seca la

superficie con papel absorbente, el calor que proporciona el roce con las

manos y un reflector.

Para determinar si el agregado está en estado “SSS”, se hacen pruebas en un

cono metálico que se lo coloca en una bandeja plana y ubicada en un lugar

donde no haya ningún tipo de vibración, fotografía 24, con ayuda de la mano

se introduce arena en el cono hasta colmarlo. El apisonador, se lo suelta desde

una altura aproximada de 1” se debe compactar en una sola capa mediante 25

golpes del apisonador.

65

Fotografía 24: Obtención del estado SSS de la arena mediante el cono y

martillo compactador

Fuente: AUTORAS

Una vez compactada la arena, se retira cuidadosamente el cono y se determina

que está en “SSS” si con un ligero golpe en la bandeja se desparrama el

agregado de la forma que dejó el cono retirado, referencia, fotografía 25.

Fotografía 25: Forma que desparrama el agregado después del uso del cono o

martillo compactador

Fuente: AUTORAS

Una vez determinado el estado “SSS” se la pasa por el tamiz Nº4. Se mide una

cantidad de masa aproximada a 300g y se coloca en el picnómetro, antes se

miden las masas del agregado y el picnómetro, luego se coloca agua en el

picnómetro, fotografías 26.

66

Fotografía 26: Masa, peso en el picnómetro

Fuente: AUTORAS

Posteriormente se retiró el exceso de aire haciendo girar al picnómetro y se

verifica que éste se haya llenado de agua hasta los 500 cc. Se miden

nuevamente la masa y todos los datos se tabulan, fotografía 27.

67

Fotografía 27: Uso del picnómetro.

Fuente: AUTORAS

Se lavó el picnómetro y se midió la masa de este únicamente con agua hasta

los 500 cc. Se registró este valor, fotografía 28.

68

Fotografía 28: Masa del picnómetro únicamente con agua

Fuente: AUTORAS

Se midió una masa de agregado igual a la anterior y se coloca en una bandeja

de aluminio previamente pesada, para ser llevada al horno y dejados ahí por

un lapso aproximado de 24 horas.

Una vez transcurrido este tiempo se retiró la bandeja del horno y se midió

nuevamente la masa del agregado este valor se tabuló en un cuadro.

Con los valores obtenidos y mediante fórmulas se determina la capacidad de

absorción que tiene el agregado, que se expresa en porcentaje.

69

RESULTADOS DE ENSAYOS DE PESO ESPECÍFICO Y CAPACIDAD DE

ABSORCIÓN DE AGREGADO GRUESO

FECHA: 20/01/2016 ENSAYO N°: 04

MASA INICIAL (g) = 3910 ORIGEN: CANTERA DE PIFO

AGREGADO GRUESO

PESO ESPECÍFICO

DESCRIPCIÓN CANTIDAD Masa del recipiente + ripio en SSS– g 3910,00 Masa del recipiente – g 305,00 Masa del ripio en SSS – g 3605,00 Masa de la canastilla sumergida en agua – g 1650,00 Masa de la canastilla + ripio sumergida en agua – g

3800,00 Masa del ripio en agua – g 2150,00 Volumen desalojado - 1455,00

PESO ESPECÍFICO g/ 2,48

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN


Masa del ripio en SSS + recipiente – g 3910,00

Masa del ripio seco + recipiente – g 3832,00

Masa del recipiente – g 305,00

Masa del agua – g 78,00

Masa del ripio seco - g 3527,00

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN % 2,2

Cálculos:

Peso Específico

Masa del ripio en SSS = Masa del ripio en SSS + recipiente - Masa del

recipiente

Masa del ripio en SSS = (3910 – 305) g

Masa del ripio en SSS = 3605g

Masa del ripio en agua = Masa de la canastilla + ripio sumergida en agua -

Masa de la canastilla sumergida en agua

Masa del ripio en agua = (3800 – 1650) g

Masa del ripio en agua = 2150g

70

Volumen desalojado = Masa del ripio en SSS - Masa del ripio en agua

Volumen desalojado = (3605 – 2150) cm3

Volumen desalojado = 1455cm3

Peso específico =

Peso específico =

Peso específico = 2,48 g/ cm3

Capacidad de Absorción

Masa de agua = Masa del ripio en SSS + recipiente - Masa del ripio seco +

recipiente

Masa de agua = (3910 – 3832) g

Masa de agua = 78g

Masa del ripio seco = Masa del ripio seco + recipiente – masa del recipiente

Masa del ripio seco = (3832 – 305) g

Masa del ripio seco = 3527g

Capacidad de absorción =


Capacidad de absorción % = 2,2

71

RESULTADOS DE ENSAYOS DE PESO ESPECÍFICO Y CAPACIDAD DE

ABSORCIÓN DE AGREGADO FINO

FECHA: 20/01/2016 ENSAYO N°: 05

MASA INICIAL (g) = 632,30 ORIGEN: MITAD DEL MUNDO “AZUL”

AGREGADO FINO:

PESO ESPECÍFIO DESCRIPCIÓN CANTIDAD

Masa del picnómetro + arena SSS- g 632,30 Masa del picnometro – g 159,20 Masa de la arena en SSS – g 473,10 Masa del picnómetro calibrado – g 657,60 Masa del picnometro + arena en SSS + agua – g

945,70 Volumen desalojado - 185,00

PESO ESPECÍFICO g/ 2,56

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN


Masa de la arena en SSS + recipiente – g 606,70

Masa de la arena seca + recipiente – g 600,40

Masa del recipiente – g 182,50

Masa del agua – g 6,30

Masa de la arena seca – g 417,90

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN % 1,51

Cálculos:

Peso Específico

Masa de la arena en SSS = Masa de la arena en SSS + Picnómetro - Masa del

picnómetro

Masa de la arena en SSS = (632,30 – 159,20) g

Masa de la arena en SSS = 473,10g

Volumen desalojado = Masa de la arena en SSS + Masa del picnómetro

calibrado – masa del picnómetro + arena SSS+ agua

Volumen desalojado = (473,10 + 657,60 – 945,70) cm3

Volumen desalojado = 185 cm3

72

Peso específico =

Peso específico =

Peso específico = 2,56 g/ cm3

Capacidad de Absorción

Masa de agua = Masa de la arena en SSS + recipiente - Masa de la arena seca

+ recipiente

Masa de agua = (606,70 – 600,40) g

Masa de agua = 6,30g

Masa de la arena seca = Masa de la arena seca + recipiente – masa del

recipiente

Masa de la arena seca = (600,40 – 182,50) g

Masa de la arena seca = 417,90g



Capacidad de absorción % = 1,51

4.1.4 Ensayo de masa unitaria suelta y compactada de los agregados.

Este ensayo se encuentra especificado en la norma NTE INEN 858 (ASTM C 29).

La relación de vacíos en la densidad suelta es mucho mayor, de esta manera esta

tendrá menor peso que la densidad compactada. Se obtienen los siguientes

resultados:

Masa suelta = (masa del recipiente + masa del agregado) - masa del recipiente

73

Masa compactada = (masa del recipiente + masa del agregado) - masa del

recipiente

DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA DE LOS

AGREGADOS

Normas: NTE INEN 858 (ASTM C 29)

NOTA: Se realiza el mismo procedimiento en la muestra de agregado fino como

en la de agregado grueso cambiando solamente los recipientes. Para el agregado

fino (recipiente pequeño), para el agregado grueso (recipiente grande)

MUESTRA SUELTA

Con 20 kg para el agregado fino y 40 kg para el agregado grueso.

Se llena el recipiente cilíndrico metálico con la muestra de ripio hasta

sobrepasar los límites del recipiente.

Se enraza con la varilla el exceso de ripio en el recipiente.

Se pesa el recipiente metálico lleno de ripio.

Se repite el proceso dos veces.

Se registran los resultados y se realiza los cálculos correspondientes.

MUESTRA COMPACTADA

En el recipiente de metal cilíndrico se cubre aproximadamente la tercera

parte del mismo con el agregado fino.

Con la varilla, se compacta dando 25 golpes. (Los golpes tienen que ser

uniformemente distribuidos en forma de espiral y de la misma magnitud).

Se realiza el mismo procedimiento llenando el recipiente las dos terceras

partes y luego llenándolo todo.

Se enraza con la varilla el exceso de ripio en el recipiente.

Se pesa el recipiente lleno de ripio y se registra la masa.

Se repite el proceso dos veces.

Se registra los resultados y se realizar los cálculos correspondientes.

74

DENSIDAD MÁXIMA DE LOS AGREGADOS

En esta parte del ensayo utiliza diferentes dosificaciones del agregado,

teniendo como constante la muestra de agregado grueso, mientras que la

dosificación variable estará dada por la muestra de agregado fino.

En la bandeja metálica se coloca aproximadamente 410 kg del agregado

grueso.

La dosificación debe ser 100 % del ripio y 0% de arena.

Se realiza un regla de tres para obtener la masa de la arena.

Con el porcentaje apropiado de arena se mezcla uniformemente con le

ripio.

Se llena la tercera parte del recipiente grande y compactada con las varilla

las 25 veces, luego de este procedimiento enrazamos y posteriormente lo

pesamos.

Se repite el procedimiento anterior para los diferentes porcentajes.

Se tabulan los datos obtenidos y se realiza, los respectivos cálculos.

RESULTADOS DE ENSAYOS DE MASA UNITARIA SUELTA Y

COMPACTADA DE AGREGADOS

AGREGADO GRUESO:

Fecha: 21/01/2016 Ensayo N°: 05

Masa inicial (g) = 8500 Origen: CANTERA DE PIFO

Datos:

Masa del recipiente (PR) g = 8500,00

Volumen del recipiente (VR) cm3

= 14350,00

75

Masa del árido suelto + PR (g):

1.- 26400,00

2.- 26000,00

3.- 26100,00

Promedio (g) = 26166,67

Masa unitaria suelta (kg/m3) = 1231,13

Masa del árido compactado + PR (g):

1.- 28000,00

2.- 28400,00

3.- 28200,00

Promedio (g) = 28200,00

Masa unitaria compactada (kg/m3) = 1372,82

AGREGADO FINO:

Fecha: 21/01/2016 Ensayo N°: 05

Masa inicial (g) = 2584 Origen: MITAD MEL MUNDO “AZUL”

Datos:

Masa del recipiente (PR) g = 2584,00

Volumen del recipiente (VR) cm3

= 2872,00

Masa del árido suelto + PR (g):

1.- 6997,00

2.- 7023,00

3.- 7026,00

Promedio (g) = 7015,33

76

Masa unitaria suelta (Kg/m3) = 1542,94

Masa del árido compactado + PR (g):

1.- 7468,00

2.- 7444,00

3.- 7476,00

Promedio (g) = 7462,67

Masa unitaria compactada (Kg/m3) = 1698,70

4.1.5 Ensayo de densidad óptima de los agregados grueso y fino.

Se deben utilizar los 40 kg de ripio con el cual se ha trabajado en todo

este ensayo.

Se pesa la arena a añadir en cada porcentaje correspondiente con

relación a la cantidad de ripio, 40 kg, este cálculo se debe realizar con

anticipación.

Hacer las mezclas con ayuda de la pala, distintos porcentajes tanto de

arena como de ripio.

Llenar el recipiente con la mezcla hecha, ubicando cada 3 partes para

llenar el recipiente y compactamos la mezcla con la varilla.

Repetir este proceso con los distintos porcentajes de mezclas y obtener

un promedio.

Pesar el recipiente más la mezcla de agregados.

77

RESULTADOS DE ENSAYOS DE DENSIDAD ÓPTIMA DE LOS

AGREGADOS

Datos:

Masa del recipiente: 8500,00g

Volumen del recipiente: 14350,00g

Cilindros grandes

MEZCLA % MASA (Kg) AÑADIR MASA DEL RECIPIENTE MASA DE LA D.APARENTE

RIPIO ARENA RIPIO ARENA ARENA (kg) + MEZCLA (kg) MEZCLA (kg) (kg/dm³)

100 0 40,00 0,00 0,00 0

90 10 40,00 4,44 4,44 30,600 22,10 1,540

80 20 40,00 10,00 5,56 32,000 23,50 1,638

75 25 40,00 13,33 3,33 33,200 24,70 1,721

70 30 40,00 17,14 3,81 33,400 24,90 1,735

65 35 40,00 21,54 4,40 34,600 26,10 1,819

60 40 40,00 26,67 5,13 34,200 25,70 1,791

55 45 40,00 32,73 6,06

50 50 40,00 40,00 7,27

45 55 40,00 48,89 13,33

δmáx = 1,819 (kg/dm3)

1,500

1,550

1,600

1,650

1,700

1,750

1,800

1,850

10 15 20 25 30 35 40 45 50

Den

sid

ad (

Kg/

dm

³)

11

DENSIDAD ÓPTIMA DE LOS AGREGADOS

78

%máx. de arena = 35,0% %máx. de ripio = 65,0%

δaparente %arena

1,819 35,0%

1,7519 31,0%

1,735 30,0%

δópt = 1,752 (Kg/dm3)

Para diseños de hormigón no es aconsejable trabajar con la densidad máxima sino con

la densidad óptima con el fin de obtener un volumen adicional de vacíos, los mismos

que serán llenados con pasta mejorando así las características de trabajabilidad,

cohesión y resistencia.

4.1.6 Ensayo a compresión

La resistencia a la compresión del concreto es la característica mecánica más

importante de desempeño que emplean los ingenieros para diseñar edificios y

otras estructuras. La resistencia a la compresión se mide ensayando probetas

cilíndricas en una máquina de ensayos de compresión.

Sin embargo, existen varias limitaciones especiales del ensayo de compresión a

las cuales se debe dirigir la atención como: la dificultad de aplicar una carga

verdaderamente concéntrica o axial.

La forma de evaluar la resistencia del concreto es mediante pruebas mecánicas

que pueden ser destructivas, las cuales permiten probar repetidamente la muestra

de manera que se pueda estudiar la variación de la resistencia u otras propiedades

con el paso del tiempo.

% ópt de arena = 31,0%

% ópt de ripio = 69,0%

79

Procedimiento del ensayo a compresión

Este ensayo consiste en aplicar una carga axial de compresión a los cilindros de

hormigón a una velocidad que se encuentra dentro de un rango definido hasta que

ocurra la falla. La resistencia a la compresión de un espécimen se calcula

dividiendo la carga máxima alcanzada durante el ensayo para el área de la sección

transversal del espécimen y se reporta en megapascales (MPa), fotografía 29.

Fotografía 29: Ensayo a compresión

Fuente: AUTORAS

Área (A): Esfuerzo de compresión (ƒ’c)

El ensayo se aplica especímenes de hormigón cilíndricos de cemento hidráulico,

preparados y curados de acuerdo a las normas ASTM C 31, ASTM C 192, ASTM

617, ASTM 231, ASTM C 42, ASTM 873, fotografía 30.

80

Fotografía 30: Forma de falla a compresión

Fuente: AUTORAS

4.1.7 Ensayo a flexión

Para todos los ensayos a realizarse se considera una viga simplemente apoyada con

una carga puntual aplicada en el centro de la luz, se observa en la fotografía 31.

Fotografía 31: Ensayo a flexión

Fuente: AUTORAS

En la sección S-S se produce el momento máximo igual a: PL

M =4

81

Ilustración 7: Flexión y su comportamiento

Fuente: (Calle Trujillo & Henao Castañeda, 2009)

Criterios básicos de la flexión isotrópica:

En cualquier sección como la S-S se producen esfuerzos que contrarrestan al

momento exterior M.

Los esfuerzos que se producen en cualquier punto de una sección se

calculan con la ecuación:

Mc=

I

Existe un plano en el cual no se producen esfuerzos de tracción ni esfuerzos

de compresión, denominado plano neutro "PN".

La intersección del plano neutro con una sección perpendicular que pase por

el eje de simetría se llama "eje neutro".

Las secciones planas permanecen planas antes y después de la deformación.

“Hipótesis de Navier”.

Las deformaciones son proporcionales al eje neutro; por consiguiente, los

esfuerzos también son proporcionales al eje neutro y a las deformaciones.

El acortamiento de las fibras superiores es igual al alargamiento de las fibras

inferiores; luego, los esfuerzos de compresión son iguales a los de tracción,

en puntos equidistantes al eje neutro.

En el eje neutro se producen los máximos esfuerzos cortantes

longitudinales.

La capacidad del hormigón simple a flexión se evalúa por medio del ensayo de

vigas, durante este ensayo el hormigón se ve sometido tanto a compresión como a

tensión, fotografía 32.

82

Fotografía 32: Forma de falla a flexión

Fuente: AUTORAS

Este ensayo nos permite determinar la resistencia a la flexión, resistencia a la falla

por momento o también denominada como módulo de rotura del hormigón,

expresada en MPa.

Dimensiones de la viga:

L

L = Longitud entre

soportes (pulg).

b b = Ancho del espécimen.

h h = Espesor del espécimen.

Sección x - x

b

El módulo de rotura del hormigón se calcula a partir de la siguiente fórmula:

83

MR = Módulo de rotura Mpa.

P = Carga máxima aplicada por la máquina de ensayo.

A partir de la fórmula de la flexión:

Diagrama de fuerza cortante (V) y de momento flexionante (M)

Fuente: (Wikiversidad, 2006)

M = Momento

S = Esfuerzo

I = Inercia

C = Distancia del eje neutro a la fibra más traccionada

M =

S= fć

Sx = Módulo seccional

𝝈 𝑴𝑹 𝟑𝑷𝑳

𝟐𝒃𝒉𝟐

84

Procedimiento del ensayo a flexión

Al desencofrar la viga debemos girar el espécimen a ensayar sobre uno de sus

lados contrarios a como se desencofró, es decir, a su posición inicial. Para

distribuir la carga en forma uniforme se colocan en los apoyos unas tablas y donde

se le aplica la carga. Se realiza el ensayo con una carga constante, tabular los

valores.

85

CAPÍTULO V

5.1 PARÁMETROS DEL DISEÑO DE MEZCLA PARA ALCANZAR UNA

RESISTENCIA DE 35 MPa.

A partir de la resistencia establecida se realizan todos los cálculos necesarios,

para obtener las cantidades de los materiales a ser empleados en el diseño,

siempre tomando en cuenta el diseño que mejor se ajuste tanto al cumplimiento

de la resistencia como a la optimización de los materiales. Debemos tomar en

cuenta:

Relación agua- cemento

La tabla N° 38 permite seleccionar la relación agua/cemento. Esta se obtiene al

dividir la masa del agua para la masa del cemento en un volumen de hormigón.

Para obtener resistencias altas, la cantidad de agua a emplearse debe ser menor en

proporción de la cantidad de cemento, es decir cuando la relación agua- cemento

es menor, la resistencia aumenta.

Agua de curado

Esta es muy importante en el proceso de fraguado del hormigón y sus primeras

horas de endurecimiento.

El agua de curado ayuda a evitar la desecación, mejorar la hidratación del

cemento y evitar la retracción prematura. Es mejor si se utiliza agua potable, sin

embargo se puede utilizar agua que a simple vista no contenga impurezas y sea

libre de olor y color.

Características de los agregados

Las propiedades de los agregados influyen en el comportamiento del hormigón,

86

así una buena graduación da lugar a hormigones de mejores características y más

económicos.

Los agregados son gran parte del hormigón por lo cual es muy importante conocer

sus características en cuanto a su forma, textura y gradación ya que estas influyen

en la trabajabilidad, en el acabado, en la exudación y en la segregación del

hormigón fresco y afectan la resistencia, la rigidez, la retracción, la densidad, la

permeabilidad y durabilidad del hormigón endurecido.

Edad y curado del hormigón

Esta se refiere al grado de maduración y adquisición de las propiedades de un

hormigón con respeto cuando el mismo tiene en condiciones ambientales

normales. El curado del hormigón tiene como objetivo mantener la humedad y

controlar la temperatura del hormigón fresco. Depende del curado, que se

adquiera la resistencia adecuada a la cual se desea llegar, ya que un mal curado

reduce la misma y se incrementa la posibilidad de que se produzcan fisuras,

cuando las condiciones ambientales de humedad y temperatura son adecuadas no

se aplica el curado.

Métodos de curado

Existen algunos métodos para realizar el curado entre los cuales se puede

mencionar los siguientes:

Curado ordinario

Riego continuo.

Aspersión. (Temperatura agua de curado > 10ºC).

Mantener humedad. (Plásticos, Productos filmógenos).

Curados acelerados

Con calor.

87

Con vapor.

Curados a presión atmosférica.

Curados a alta presión.

Se recomienda un periodo mínimo de 3 días en invierno y 5 días en verano.

Uso de aditivos

El uso de aditivos depende del uso y de lo que se quiere conseguir. Entre los más

conocidos existen los acelerantes, retardantes, plastificantes, impermeabilizantes.

Los aditivos siempre deben ser utilizados en mezclas de prueba previa a su

utilización en obra.

5.2 DISEÑO DE LA MEZCLA

En el diseño de mezclas la dosificación es un proceso que tiene gran incidencia en

el resultado final del hormigón, para lograr esto se aplican dos métodos

conocidos: el de densidad máxima y el del ACI.

Cabe recalcar que estos métodos aseguran en el hormigón resistencia,

durabilidad, consistencia, trabajabilidad evitando anomalías en el hormigón fresco

y endurecido como: segregación, exudación, fisuramiento por contracción plástica

y secado entre otras.

Para aplicar los diseños de mezcla según el método del ACI y el método de la

densidad máxima se deben cumplir los siguientes parámetros:

Resistencia objetivo especificada para el diseño: 35 MPa. (resistencia de

cálculo con la que se diseña la estructura, usualmente medida a los 28 días

pero que puede ser especificada para cualquier edad. Resistencia

especificada a la compresión - f'c; resistencia especificada a la tracción por

flexión = MR.

Cemento utilizado: SELVALEGRE PLUS.

88

La razón agua cemento es 0.46.

Asentamiento a ser considerado 10 cm por tratarse de vigas, utilizando el

cono de Abrams.

Condiciones ambientales normales.

Aditivo: Glenium 3000.

Moldes: cilindros grandes debido al tamaño de agregado grueso

proveniente de la cantera de Pifo.

5.2.1 Método del ACI

Este método usa tablas empíricas experimentales y pretende conseguir la

dosificación más conveniente de los materiales para de esta manera obtener un

hormigón que en estado fresco sea aceptable y tenga buena trabajabilidad y que

en su estado endurecido cumpla con una buena resistencia, densidad, durabilidad

y apariencia y que además sea económico.

Este método sigue el siguiente procedimiento:

1. Elección del asentamiento.

2. Elección del tamaño máximo de agregado.

3. Cálculo del agua de mezclado y el contenido de aire.

4. Selección de la relación agua- cemento.

5. Cálculo del contenido de cemento.

6. Estimación del contenido de agregado grueso.

7. Estimación del contenido de agregado fino.

8. Ajuste por humedad del agregado.

9. Ajustes en las mezclas de prueba.

Después de realizar la mezcla se verifica mediante mezclas de prueba efectuadas

en el Laboratorio o en el campo, de esta manera se puedan realizar las

correcciones correspondientes y llegar a las características deseadas tanto en el

hormigón fresco como en el hormigón endurecido.

89

5.2.2 Método de densidad máxima

Este método permite fabricar un hormigón rellenando los espacios vacíos que

dejan los agregados, con pasta de cemento y agua. Cuando un volumen de

agregado grueso presenta vacíos este se puede llenar con agregado fino y cuando

la mezcla de estos agregados presenta un porcentaje de vacíos se los cubre con

pasta de cemento y agua; así quedan también unidas las partículas.

Tiene la ventaja que puede ser aplicado con granulados de deficiente

granulometría, cosa que el método propuesto por el ACI no permite.

La información necesaria para aplicar este método se resume a continuación:

Tamaño nominal máximo del árido grueso.

Módulo de finura del árido fino.

Peso unitario del árido grueso seco, compactado con varilla.

Peso unitario del árido fino seco, compactado con varilla.

La gravedad especifica o peso específico de los áridos.

La capacidad de absorción y la humedad libre o contenido de humedad del

árido.

Densidad especifica del cemento (se asume 3.0 Mg/m3 para cementos

portland puzolánicos fabricados en el Ecuador).

Se debe seguir el siguiente procedimiento:

1. Seleccionar la relación agua/cemento (a/c). Tabla 38

2. Calcular la densidad real de la mezcla de agregados grueso y fino y el

porcentaje óptimo de vacíos.

3. El porcentaje óptimo de vacíos es llenado con pasta de cemento para

cubrir todos los espacios.

4. Calcular la cantidad de materiales para un metro cúbico de hormigón.

5. Finalmente con la capacidad de absorción y el contenido de humedad de

los agregados, realizar la corrección respectiva a la dosificación para

obtener el hormigón deseado. Realizar las mezclas de prueba.

90

DISEÑO DE MEZCLAS

Parámetros de diseño:

Condición de exposición ambiental: Normal

Asentamiento: 10 cm, tabla N° 32

fć = 350 kg/cm2

Materiales Procedencia Tipo

Cemento Selvalegre Plus

Ripio Pifo

Arena Mitad del Mundo

Aditivo Glemiun 3000

Fibras Dramix 80/60, 65/60, 45/50

RESUMEN DE PROPIEDADES

MATERIAL Das DAc Dsss DOM %AP

T.N.M. MF C.A. Dc

Dac g/cm

3 g/cm

3 g/cm

3 kg/dm

3 % % g/cm

3

ARENA 1,54294 1,6987 2,56 1,752

31 1

2,85 1,51 3,00 1,00

RIPIO 1,23113 1,37282 2,48 69 7,20 2,20

Dónde:

DAs = Densidad aparente suelta.

DAc = Densidad aparente compactada.

Dsss = Densidad saturada superficie seca.

DOM = Densidad óptima de los agregados.

%AP = Porcentaje aparente de los agregados.

T.N.M = Tamaño Nominal Máximo.

MF = Módulo de Finura.

C.A. = Capacidad de Absorción.

Dc = Densidad del cemento.

Dac = Densidad aparente del cemento.

91

MÉTODO DE DENSIDAD MÁXIMA

1. Relación Agua- Cemento

a/c = 0,44 , tabla N° 38

2. D.R.M.=

D.R.M.= 2504,80 kg/dm3

3. Porcentaje óptimo de vacíos

%OV= 30,1% >25% Trabajo con %OV

%OV= 30%

4. Asentamiento = 10cm

5. Cantidad de pasta

C.P.= %OV + 2% + 11%( %OV), tabla N° 37

C.P.= 30% + 2% + 0,11(30%)

C.P.= 35,4% > 30%

C.P.= 30% ADOPTADO

6. Cantidad de Componentes

Cemento:

C= 387,93kg/m3

Agua:

a = a/c * C

a = 0,44 * 387,93

a = 171 kg/m3

92

Arena:

A= (1 - CP) *

A= (1 – 0,30) *

A= 556 kg/m3

Ripio:

R= (1 - CP) *

R= (1 – 0,30) *

R= 1198 kg/m3

MATERIAL D.A. PESO

Volumen

Aparente DOSIFICACIÓN

g/cm3

kg/m3

m3

PESO VOLUMEN

AGUA 1,00 171 171 0,44 0,44

CEMENTO 1,00 388 388 1,00 1,00

ARENA 1,54 556 360 1,43 0,93

RIPIO 1,23 1198 973 3,09 2,51

Volumen Aparente

Vap agua =

Vap agua =

Vap = 171 m3

Vap cemento =

Vap cemento =

Vap = 388 m3

Vap arena =

Vap arena =

Vap = 360 m3

Vap ripio =

Vap ripio =

Vap = 973 m3

Dosificación peso

Agua =

Agua =

Agua = 0,44

Cemento =

Cemento =

Cemento = 1,00

93

Arena =

Arena =

Arena = 1,43

Ripio =

Ripio =

Ripio = 3,09

Dosificación volumen

Agua =

Agua =

Agua = 0,44

Cemento =

Cemento =

Cemento = 1,00

Arena =

Arena =

Arena = 0,93

Ripio =

Ripio =

Ripio = 2,51

Se realizan las correcciones correspondientes con la capacidad de absorción y el

contenido de humedad.

MÉTODO ACI

1. Asentamiento en el cono de Abrams: 10cm

2. T.N.M. = 1 = 25,4mm

3. Cantidad aproximada de agua de mezclado = 195 lt/ m3 hormigón

Cantidad aproximada de aire atrapado = 1,5% /m3 hormigón, tabla N° 34

4. Volumen aparente compactado = 0,66m3 MF= 2,9 Ver tabla N° 37

5. w/c = 0,44

6. Cantidad de componentes

Cemento:

C = 443 kg/m3

C =

C = 148dm3

Volumen real del ripio

Ripio= V.A.R*

Ripio= 660*

Ripio= 365 dm3

Aire = 1,5*10

Aire = 15 dm3

94

Agua = 195 dm3

= (195 + 148 + 365 + 15) dm3

= 723 dm3

A= (1000 – 723) dm3

A = 277 dm3

MATERIAL D.A. Vol. Real D.R. PESO

Volumen

Aparaente DOSIFICACIÓN

g/cm3 dm3 g/cm3 kg/m3 m3 PESO VOLUMEN

AGUA 1,00 195 1,00 195 195 0,44 0,44

CEMENTO 1,00 148 3,00 443 443 1,00 1,00

ARENA 1,54 277 2,56 709 459 1,60 1,04

RIPIO 1,23 365 2,48 906 736 2,04 1,66

Aire - 15

Peso de los materiales

Peso = Vol. Real * D.R.

Peso agua = 195 * 1 = 195 kg/m3

Peso cemento = 148 * 3 = 443 kg/m3

Peso arena = 277 * 2,56 = 709 kg/m3

Peso ripio = 365 * 2,48 = 906 kg/m3

Volumen Aparente

Vap agua =

Vap agua =

Vap = 195 m3

Vap agua =

Vap cemento =

Vap = 443 m3

Vap arena =

Vap arena =

Vap = 459 m3

Vap ripio =

Vap ripio =

Vap = 736 m3

95

Dosificación peso

Agua =

Agua =

Agua = 0,44

Cemento =

Cemento =

Cemento = 1,00

Arena = peso arena

peso cemento

Arena =

Arena = 1,60

Ripio =

Ripio =

Ripio = 2,04

Dosificación volumen

Agua =

Agua =

Agua = 0,44

Arena =

Arena =

Arena = 1,04

Cemento =

Cemento =

Cemento = 1,00

Ripio =

Ripio =

Ripio = 2,0

RESUMEN

MÈTODO DOSIFICACIÓN f'c

kg/cm2

W C A R

DEN. MAX. 0,44 1,00 1,43 3,09 350

A.C.I. 0,44 1,00 1,60 2,04

DENSIDAD MÁXIMA

CANTIDAD DE COMPONENTES PARA 45kg

0,44C + 1,00C + 1,43C + 3,09C = 45 kg

5,96C = 45 kg

C = 7,55 kg

AGUA = 0,44 * 7,55 = 3,322 kg

96

CEMENTO = 1,00 * 7,55 = 7,6kg

ARENA = 1,43 * 7,55 = 10,8 kg

RIPIO = 3,09 * 7,55 = 23,3 Kg

= 45kg

ADITIVO = 0,6%C

Cantidad de Aditivo = 0,6% * 7,55 kg

Cantidad de Aditivo = 0,045kg

Cantidad de Aditivo = 45,5g

AGUA DE CORRECCIÓN

RIPIO + ARENA = 34,1

C.A. ( R + A ) % = 1,51 + 2,20 = 3,71 = 0,0371

C.A. ( R + A ) % = 1,549 + 0,089 = 1,64

DIFERENCIA = 3,71 – 1,64 = 2,07 = 0,02072

Agua de corrección = 0,02072 * 34,1

Agua de corrección = 0,7071 kg

Agua de corrección = 0,7071*1000 = 707,1 ml

A.C.I.

CANTIDAD DE COMPONENTES PARA 45kg

0,44C + 1,00C + 1,60C + 2,04C = 45 kg

5,08C = 45 kg

C = 8,85 kg

AGUA = 0,44 * 8,85 = 3,9 kg

CEMENTO = 1,00 * 8,85 = 8,9kg

ARENA = 1,60 * 8,85 = 14,2 kg

RIPIO = 2,04 * 8,85 = 18,1 kg

= 45kg

ADITIVO = 0,6%C

Cantidad de Aditivo = 0,006 * 8,85 kg

Cantidad de Aditivo = 0,0531kg

Cantidad de Aditivo = 53,11g

97

AGUA DE CORRECCIÓN

RIPIO + ARENA = 32,3

C.A. ( R + A ) % = 1,51 + 2,20 = 3,71 = 0,0371

C.A. ( R + A ) % = 1,549 + 0,089 = 1,64

DIFERENCIA = 3,71 – 1,64 = 2,07 = 0,02072

Agua de corrección = 0,02072 * 32,3

Agua de corrección = 0,6683 kg

Agua de corrección = 0,6683*1000 = 668,3 ml

CONTENIDO DE HUMEDAD

Arena seca = 1032

Arena húmeda = 1045

Bandeja = 193

CHA = ( – ) – ( – )

CHA = 1,549

Ripio seco = 2558

Ripio húmedo = 2560

Bandeja = 305

CHR = ( – ) – ( – )

CHR = 0,089

98

DOSIFICACIÓN DE LA FIBRA POR m3

Para una viga de dimensiones de 15 x 15 x 50 cm se tiene los siguientes datos:

Volumen de la viga

Vol = (15 x 15 x 50) cm3

Vol = 11250 cm3 = 0,01125m

3

DOSIFICACIÓN PESO DE FIBRA POR VIGA

10 kg/m3

0,01125*10 = 0,113 kg

20 kg/m3

0,01125*20 = 0,225 kg

30 kg/m3

0,01125*30 = 0,338 kg

40 kg/m3

0,01125*40 = 0,450 kg

Cantidad de Fibra para la Mezcla de 2 especímenes y 2 vigas

1viga 2 cilindros

2viga 4 cilindros

1 viga 0,113 m3

3 vigas x = 0,33

Se sigue el mismo procedimiento para cada dosificación de fibra:

DOSIFICACIÓN PESO DE FIBRA POR MEZCLA

10 kg/m3

0,33 kg

20 kg/m3

0,66 kg

30 kg/m3

0,99 kg

40 kg/m3

1,32 kg

99

DOSIFICACIÓN FINAL PARA CADA MEZCLA

Materiales Dosificación final Cantidades

(kg)

Agua 0,41 8,68

Cemento 1,00 21,16

Arena 1,34 28,40

Ripio 1,71 36,20

Cantidad de aditivo = 60% cantidad de cemento

Cantidad de aditivo = 8,85 * 0,006

Cantidad de aditivo = 53,11 kg

Cantidad de aditivo = 106,22 kg para la mezcla

100

CAPÍTULO VI

RESULTADOS OBTENIDOS

6.1 ENSAYOS DE COMPRESIÓN EN CILINDROS DE HORMIGÓN.

Datos generales para los cilindros: D

Resistencia requerida: f’c = 35 MPa

Datos del cilindro: altura = H = 300mm

Diámetro = D = 152mm H

Sección = A =181.458 cm2

1 MPa = 10.197 kg/cm2

7 días = f’c = 24.5 MPa

Todos los cilindros se fabricaron con la misma dosificación, lo único que varía es

el tipo de fibra y la cantidad adicionada de ésta a la mezcla.

Cálculos tipo:

( )

La tabla 15 contiene los dos métodos de diseño de mezcla que son el de densidad

máxima y el método del ACI con aditivo (CA) y sin aditivo (SA), estas mezclas

fueron realizadas a mano y se utilizaron cilindros grandes metálicos que fueron

ensayados a los 7 días.

101

Tabla 15: Resultados de ensayos a compresión realizados en los métodos de

diseño de mezcla a mano con y sin aditivo.

Fecha de muestreo: 10/03/2016 Fecha de ensayo: 17/03/2016

Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

Días

P

kg

σ = (P/A)

kg/cm2

σ

MPa

1 DM – CA 7 42080 231.9 22.7

2 DM – CA 7 42930 236.6 23.2

3 DM – CA 7 42620 234.9 23.0

4 DM – SA 7 37740 208.0 20.4

5 DM – SA 7 35310 194.6 19.1

6 DM – SA 7 36400 201.0 19.7

7 ACI – CA 7 50960 280.8 27.5

8 ACI – CA 7 49420 272.4 26.7

9 ACI – CA 7 51270 282.5 27.7

10 ACI – SA 7 45380 250.1 24.5

11 ACI – SA 7 45890 252.9 24.8

12 ACI – SA 7 46030 253.7 24.9 Fuente: AUTORAS

El más conveniente de los métodos resultó ser el del ACI pues cumplió el valor

mínimo requerido de esfuerzo, ver gráfica 1.

Gráfica 1: Ensayo a compresión (mezclado manual)

Fuente: AUTORAS

15

17

19

21

23

25

27

29

0 1 2 3 4 5 6 7

(MPa)

MUESTRAS

ESFUERZO VS. MUESTRAS POR MÉTODOS DE

DISEÑO

MÉTODO DE DISEÑO: DENSIDAD MÁXIMA MÉTODO DE DISEÑO: ACI

102

En La tabla Nº 16 se observa que del total de especímenes solamente dos cumplen

con el valor mínimo requerido de esfuerzo.


sin fibra y con fibra tipo 80/60.


Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

días

P

kg

σ = (P/A)

kg/cm2

σ

MPa

1 SIN FIBRA 7 29940 165.0 16.2

2 SIN FIBRA 7 41520 228.8 22.4

3 80/60 - 10kg/m3

7 36180 199.4 19.6

4 80/60 - 10 kg/m3 7 32900 181.3 17.8

5 80/60 - 20 kg/m3 7 38260 210.8 20.7

6 80/60 - 20 kg/m3 7 45770 252.2 24.7

7 80/60 - 30 kg/m3 7 39130 215.6 21.1

8 80/60 - 30 kg/m3 7 45890 252.9 24.8

9 80/60 - 40 kg/m3 7 38080 209.9 20.6

10 80/60 - 40 kg/m3 7 38760 213.6 20.9

Fuente: AUTORAS

Las mezclas realizadas a mano, se hicieron con la premisa de comparar la

influencia de los tipos de fibra con sus diferentes rendimientos, con las mezclas

elaboradas en la concretera.

Gráfica 2: Ensayo a compresión. Dosificación de fibra tipo 80/60 (mezclado

manual).

Fuente: AUTORAS

15

20

25

30

10 10 20 20 30 30 40 40

19,6 17,8

20,7

24,7

21,1

24,8

20,6 20,9

(MPa)

(kg/m3)

ESFUERZO VS. DOSIFICACIÓN DE FIBRA

FIBRA 80/60

103

En La tabla Nº 17 se observa que del total de especímenes cuatro cumplen con el

valor mínimo requerido de esfuerzo.


con fibra tipo 65/60.


Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

Días

P

kg

σ = (P/A)

kg/cm2

σ

MPa

1 65/60 - 10 kg/m3 7 45290 249.6 24.5

2 65/60 - 10 kg/m3 7 36340 200.3 19.6

3 65/60 - 20 kg/m3 7 47180 260.1 25.5

4 65/60 - 20 kg/m3 7 39840 219.6 21.5

5 65/60 - 30 kg/m3 7 50290 277.1 27.2

6 65/60 - 30 kg/m3 7 38990 214.9 21.1

7 65/60 - 40 kg/m3 7 52280 288.1 28.3

8 65/60 - 40 kg/m3 7 45160 248.9 24.4

Fuente: AUTORAS


manual).

Fuente: AUTORAS

15

20

25

30

10 10 20 20 30 30 40 40

24,5

19,6

25,5

21,5

27,2

21,1

28,3

24,4

(MPa)

(kg/m3)


FIBRA 65/60

104

En La tabla Nº 18 se observa que del total de especímenes seis cumplen con el

valor mínimo requerido de esfuerzo.




Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

días

P

kg

σ = (P/A)

kg/cm2

σ

MPa

1 45/50 - 10 kg/m3 7 50030 275.7 27.0

2 45/50 - 10 kg/m3 7 50930 280.7 27.5

3 45/50 - 20 kg/m3 7 40510 223.2 21.9

4 45/50 - 20 kg/m3 7 38460 212.0 20.8

5 45/50 - 30 kg/m3 7 50450 278.0 27.3

6 45/50 - 30 kg/m3 7 51940 286.2 28.1

7 45/50 - 40 kg/m3 7 49930 275.2 27.0

8 45/50 - 40 kg/m3 7 49730 274.1 26.9

Fuente: AUTORAS


manual).

Fuente: AUTORAS

Estas mezclas fueron realizadas a mano, para posteriormente elaborar dos vigas

con varillas de acero de refuerzo. En La tabla Nº 19 se observa que los dos

especímenes elaborados cumplen con el valor mínimo requerido de esfuerzo.

15

20

25

30

10 10 20 20 30 30 40 40

27,0 27,5

21,9 20,8

27,3 28,1 27,0 26,9

(MPa)

(kg/m3)


FIBRA 45/50

105


para vigas con varilla de acero.


Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

días

P

kg

σ = (P/A)

kg/cm2

σ

MPa

1 Mezcla para varilla 7 53540 295.1 28.9


Fuente: AUTORAS

Gráfica 5: Ensayo a compresión: Muestras para varilla de acero (mezclado

manual).

Fuente: AUTORAS

15

20

25

30

Cilindro 1 Cilindro 2

28,9

26,2

(MPa)

Muestra

ESFUERZO VS. MUESTRAS DE CILINDROS

VARILLA DE ACERO

106

En la tabla Nº 20 se observa que todos los especímenes cumplen con el valor

mínimo requerido de esfuerzo.


concretera con fibra tipo 80/60.


Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

Días

P

kg

σ = (P/A)

kg/cm2

σ

MPa

1 80/60 - 10 kg/m3 7 45700 251.8 24.7

2 80/60 - 10 kg/m3 7 45690 251.8 24.7

3 80/60 - 20 kg/m3 7 49890 274.9 27.0

4 80/60 - 20 kg/m3 7 48290 266.1 26.1

5 80/60 - 30 kg/m3 7 51630 284.5 27.9

6 80/60 - 30 kg/m3 7 48420 266.8 26.2

7 80/60 - 40 kg/m3 7 50840 280.2 27.5

8 80/60 - 40 kg/m3 7 47130 259.7 25.5

Fuente: AUTORAS


concretera).

Fuente: AUTORAS

15

20

25

30

10 10 20 20 30 30 40 40

24,7 24,7

27,0 26,1 27,9

26,2 27,5

25,5

(MPa)

(kg/m3)


FIBRA 80/60

107

En La tabla Nº 21 se observa que todos los especímenes cumplen con el valor





Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

Días

P

kg

σ = (P/A)

kg/cm2

σ

MPa

1 65/60 - 10 kg/m3 7 45360 250.0 24.5

2 65/60 - 10 kg/m3 7 52600 289.9 28.4

3 65/60 - 20 kg/m3 7 62970 347.0 34.0

4 65/60 - 20 kg/m3 7 61650 339.8 33.3

5 65/60 - 30 kg/m3 7 49870 274.8 27.0

6 65/60 - 30 kg/m3 7 48030 264.7 26.0

7 65/60 - 40 kg/m3 7 57700 318.0 31.2

8 65/60 - 40 kg/m3 7 50080 276.0 27.1

Fuente: AUTORAS


concretera).

Fuente: AUTORAS

20

25

30

35

10 10 20 20 30 30 40 40

24,5

28,4

34,0 33,3

27,0 26,0

31,2

27,1

(MPa)

(kg/m3)


FIBRA 65/60

108






Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

Días

P

kg

σ = (P/A)

kg/cm2

σ

MPa

1 45/50 - 10 kg/m3 7 57530 317.0 31.1

2 45/50 - 10 kg/m3 7 56010 308.7 30.3

3 45/50 - 20 kg/m3 7 60170 331.6 32.5

4 45/50 - 20 kg/m3 7 60250 332.0 32.6

5 45/50 - 30 kg/m3 7 56980 314.0 30.8

6 45/50 - 30 kg/m3 7 61260 337.6 33.1

7 45/50 - 40 kg/m3 7 64850 357.4 35.0

8 45/50 - 40 kg/m3 7 62120 342.3 33.6

Fuente: AUTORAS


en concretera).

Fuente: AUTORAS

20

25

30

35

10 10 20 20 30 30 40 40

31,1 30,3

32,5 32,6 30,8

33,1 35,0

33,6

(MPa)

(kg/m3)


FIBRA 45/50

109

RESÚMENES DE LAS COMBINACIONES DE FIBRAS


10kg/m3 (mezclado en concretera).

Fuente: AUTORAS



Fuente: AUTORAS

20

25

30

35

45/50 45/50 65/60 65/60 80/60 80/60

31,1 30,3

24,5

28,4

24,7 24,7

(MPa)

RENDIMIENTO

ESFUERZO VS. RENDIMIENTO DE FIBRAS

FIBRAS TIPO CON DOSIFICACIÓN : 10kg/m3

20

25

30

35

45/50 45/50 65/60 65/60 80/60 80/60

32,5 32,6 34,0 33,3

27,0 26,1

(MPa)

RENDIMIENTO



110



Fuente: AUTORAS



Fuente: AUTORAS

Del resumen de combinaciones de fibras, se tiene buenos resultados cumpliendo

la resistencia deseada, observándose que mejor comportamiento tiene la fibra

45/50 con una dosificación de 40kg/m3.

20

25

30

35

45/50 45/50 65/60 65/60 80/60 80/60

30,8

33,1

27,0 26,0

27,9 26,2

(MPa)

RENDIMIENTO



20

25

30

35

45/50 45/50 65/60 65/60 80/60 80/60

35,0 33,6

31,2

27,1 27,5 25,5

(MPa)

RENDIMIENTO



111

RESULTADOS DE COMPRESIÓN EN CILINDROS DE HORMIGÓN

CON DIFERENTE DOSIFICACIÓN DE FIBRA

Gráfica 13: Ensayo a compresión: Resistencia Vs. Dosificación de fibra de

acero

Fuente: AUTORAS

Interpretación:

Fibra σ (MPa) Dosificación kg/m3

80/60 27 15

65/60 33.8 20

45/50 33.7 14

Observación:

En la gráfica Nº 13 se observan que los rendimientos 65/60 y 45/50 tienen valores

similares de los esfuerzos con diferentes dosificaciones, pero sin dejar a un lado

la calidad y tomando en cuenta lo económico lo ideal sería usar la fibra de acero

con rendimiento 45/50.

202122232425262728293031323334353637383940

10 15 20 25 30 35 40

RES

ISTE

NC

IA A

LA

CO

MP

RES

IÓN

DOSIFICACIÓN DE LA FIBRA DE ACERO

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN VS DOSIFICACIÓN DE LA FIBRA DE ACERO

FIBRA 80/60 FIBRA 65/60 FIBRA 45/50

kg/m3

MP

a

112

6.2 ENSAYOS DE FLEXIÓN REALIZADOS SOBRE VIGAS DE

HORMIGÓN CON FIBRAS.

Datos generales para las vigas: L= 0.5m

Resistencia requerida = f’c = 35 MPa

Volumen de la viga = 15*15*50=11250cm3 b

1MPa=10.197kg/cm2 a

1m = 100cm

1 Ton = 1000kg

Todas las vigas se realizaron con la misma dosificación que la de los cilindros, lo

único que varía es el tipo de fibra y la cantidad adicionada de ésta a la mezcla, y

el tiempo de ensayo (28 días).

Cálculos tipo:

C

L =

113



Tabla 23: Resultados de ensayos a flexión en mezclas realizadas a mano sin

fibra y con fibra tipo 80/60.


Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

Días

P

kg

Mmáx

=(PL/4)

Ton-m

σ = (3PL/2bh

2)

kg/cm2

σ

MPa

1 SIN FIBRA 28 2620 0.328 58.2 5.7

2 SIN FIBRA 28 3080 0.385 68.4 6.7

3 80/60 - 10 kg/m3 28 2990 0.374 66.4 6.5

4 80/60 - 10 kg/m3

28 2930 0.366 65.1 6.4

5 80/60 - 20 kg/m3

28 2870 0.359 63.8 6.3

6 80/60 - 20 kg/m3

28 3400 0.425 75.6 7.4

7 80/60 - 30 kg/m3

28 3060 0.383 68.0 6.7

8 80/60 - 30 kg/m3

28 3190 0.399 70.9 7.0

9 80/60 - 40 kg/m3

28 2990 0.374 66.4 6.5

10 80/60 - 40 kg/m3

28 3130 0.391 69.6 6.8

Fuente: AUTORAS

Gráfica 14: Ensayo a flexión: Dosificación de fibra tipo 80/60 (mezclado

manual).

Fuente: AUTORAS

1

3

5

7

9

10 10 20 20 30 30 40 40

6,5 6,4 6,3 7,4

6,7 7,0 6,5 6,8

(MPa)

(kg/m3)


FIBRA 80/60

114




fibra tipo 65/60.


Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

Días

P

kg

Mmáx

=(PL/4)

Ton-m

σ =

(3PL/2bh2)

kg/cm2

σ

MPa

1 65/60 - 10 kg/m3 28 3310 0.414 73.6 7.2

2 65/60 - 10 kg/m3 28 2810 0.351 62.4 6.1

3 65/60 - 20 kg/m3 28 3040 0.380 67.6 6.6

4 65/60 - 20 kg/m3 28 2790 0.349 62.0 6.1

5 65/60 - 30 kg/m3 28 3210 0.401 71.3 7.0

6 65/60 - 30 kg/m3 28 3260 0.408 72.4 7.1

7 65/60 - 40 kg/m3 28 3180 0.398 70.7 6.9

8 65/60 - 40 kg/m3 28 3710 0.464 82.4 8.1

Fuente: AUTORAS


manual).

Fuente: AUTORAS

1

3

5

7

9

10 10 20 20 30 30 40 40

7,2 6,1 6,6

6,1 7,0 7,1 6,9

8,1

(MPa)

(kg/m3)


FIBRA 65/60

115




fibra tipo 45/50.


Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

días

P

kg

Mmáx

=(PL/4)

Ton-m

σ =

(3PL/2bh2)

kg/cm2

σ

MPa

1 45/50 - 10 kg/m3 28 4200 0.525 93.3 9.2

2 45/50 - 10 kg/m3 28 4020 0.503 89.3 8.8

3 45/50 - 20 kg/m3 28 3980 0.498 88.4 8.7

4 45/50 - 20 kg/m3 28 3820 0.478 84.9 8.3

5 45/50 - 30 kg/m3 28 4490 0.561 99.9 9.8

6 45/50 - 30 kg/m3 28 3870 0.484 86.0 8.4

7 45/50 - 40 kg/m3 28 4190 0.524 93.1 9.1

8 45/50 - 40 kg/m3 28 4240 0.530 94.2 9.2

Fuente: AUTORAS


manual).

Fuente: AUTORAS

1

3

5

7

9

10 10 20 20 30 30 40 40

9,2 8,8 8,7 8,3

9,8

8,4 9,1 9,2

(MPa)

(kg/m3)

GRÁFICA ESFUERZO VS. DOSIFICACIÓN DE FIBRA

FIBRA 45/50

116

Tabla 26: Resultados de ensayos a flexión en mezclas realizadas a mano para

vigas con varilla de acero.


Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

días

P

kg

Mmáx

=(PL/4)

Ton-m

σ =

(3PL/2bh2)

kg/cm2

σ

Mpa

1 Mezcla para varilla 28 4600 0.575 102.2 10.0


Fuente: AUTORAS

Gráfica 17: Ensayo a flexión: Muestras para varilla de acero (mezclado

manual).

Fuente: AUTORAS

0

5

10

VIGA 1 VIGA 2

10,0 9,9

(MPa)

Muestra

ESFUERZO VS. MUESTRAS DE CILINDROS

VARILLA DE ACERO

117

COMPARACIONES DE RESULTADOS DE ENSAYOS REALIZADOS EN

MEZCLAS HECHAS A MANO.

Tabla 27: Comparación de los resultados arrojados de ensayos a flexión

realizados a mano.

Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

días

P

kg

Mmáx

=(PL/4)

Ton-m

σ =

(3PL/2bh2)

kg/cm2

σ

MPa

1 SIN FIBRA 28 2620 0.328 58.2 5.7

2 SIN FIBRA 28 3080 0.385 68.4 6.7



1 45/50 - 30 kg/m3 28 4490 0.561 99.8 9.8

2 45/50 - 30 kg/m3 28 3870 0.484 86.0 8.4

Fuente: AUTORAS

Tabla 28: Comparación de los resultados arrojados de ensayos a compresión

realizados a mano.

Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

días

P

kg

σ = (P/A)

kg/cm2

σ

MPa

1 SIN FIBRA 7 29940 165.0 16.2

2 SIN FIBRA 7 41520 228.8 22.4



5 45/50 - 30 kg/m3 7 50450 278.0 27.3

6 45/50 - 30 kg/m3 7 51940 286.2 28.1

Fuente: AUTORAS

Observación:

En la Tabla 28 se observa que es mejor la resistencia de la viga con el acero de

refuerzo convencional frente a la viga de hormigón simplemente armado y a la

viga con fibra de acero, tanto para los resultados de ensayos a compresión y

ensayos a flexión.

118

Tabla 29: Resultados de ensayos a flexión en mezclas realizadas en la



Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

Días

P

kg

Mmáx

=(PL/4)

Ton-m

σ =

(3PL/2bh2)

kg/cm2

σ

MPa

1 80/60 - 10 kg/m3 28 3470 0.434 77.1 7.6

2 80/60 - 10 kg/m3 28 3180 0.398 70.7 6.9

3 80/60 - 20 kg/m3 28 3210 0.401 71.3 7.0

4 80/60 - 20 kg/m3 28 3620 0.453 80.4 7.9

5 80/60 - 30 kg/m3 28 3260 0.408 72.4 7.1

6 80/60 - 30 kg/m3 28 3070 0.384 68.2 6.7

7 80/60 - 40 kg/m3 28 3290 0.411 73.1 7.2

8 80/60 - 40 kg/m3 28 3200 0.400 71.1 7.0

Fuente: AUTORAS


concretera).

Fuente: AUTORAS

1

3

5

7

9

10 10 20 20 30 30 40 40

7,6 6,9 7,0

7,9 7,1 6,7 7,2 7,0

(MPa)

(kg/m3)


FIBRA 80/60

119

Tabla 30: Resultados de ensayos a flexión en mezclas realizadas en la



Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

días

P

kg

Mmáx

=(PL/4)

Ton-m

σ =

(3PL/2bh2)

kg/cm2

σ

MPa

1 65/60 - 10 kg/m3 28 3080 0.385 68.4 6.7

2 65/60 - 10 kg/m3 28 3170 0.396 70.4 6.9

3 65/60 - 20 kg/m3 28 3920 0.490 87.1 8.5

4 65/60 - 20 kg/m3 28 4200 0.525 93.3 9.2

5 65/60 - 30 kg/m3 28 3340 0.418 74.2 7.3

6 65/60 - 30 kg/m3 28 3370 0.421 74.9 7.3

7 65/60 - 40 kg/m3 28 4150 0.519 92.2 9.0

8 65/60 - 40 kg/m3 28 3890 0.486 86.4 8.5

Fuente: AUTORAS


concretera).

Fuente: AUTORAS

1

3

5

7

9

10 10 20 20 30 30 40 40

6,7 6,9

8,5 9,2

7,3 7,3

9,0 8,5

(MPa)

(kg/m3)


FIBRA 65/60

120




Nº IDENTIFICACIÓN

DE LA MUESTRA

EDAD

días

P

kg

Mmáx

=(PL/4)

Ton-m

σ =

(3PL/2bh2)

kg/cm2

σ

MPa

1 45/50 - 10 kg/m3 28 3900 0.488 86.7 8.5

2 45/50 - 10 kg/m3 28 3780 0.473 84.0 8.2

3 45/50 - 20 kg/m3 28 3830 0.479 85.1 8.3

4 45/50 - 20 kg/m3 28 3080 0.385 68.4 6.7

5 45/50 - 30 kg/m3 28 3610 0.451 80.2 7.9

6 45/50 - 30 kg/m3 28 4040 0.505 89.8 8.8

7 45/50 - 40 kg/m3 28 3460 0.433 76.9 7.5

8 45/50 - 40 kg/m3 28 4120 0.515 91.6 9.0

Fuente: AUTORAS


concretera).

Fuente: AUTORAS

1

3

5

7

9

10 10 20 20 30 30 40 40

8,5 8,2 8,3

6,7 7,9

8,8 7,5

9,0

(MPa)

(kg/m3)


FIBRA 45/50

121

RESULTADOS FINALES A FLEXIÓN EN VIGAS DE HORMIGÓN CON

DIFERENTE DOSIFICACIÓN DE FIBRA

Gráfica 21: Ensayo a flexión: Dosificación de fibra de acero

Fuente: AUTORAS

Interpretación:

Fibra σ (MPa) Dosificación kg/m3

80/60 7,8 14

65/60 8,8 20

45/50 8,7 12

Observación:

En la gráfica Nº 21 se observan que los rendimientos 65/60 y 45/50 tienen valores

similares de los esfuerzos con diferentes dosificaciones, pero sin dejar a un lado

la calidad y tomando en cuenta lo económico lo ideal sería usar la fibra de acero

con rendimiento 45/50.

5

6

7

8

9

10

10 15 20 25 30 35 40

RES

ISTE

NC

IA A

LA

CO

MP

RES

IÓN

DOSIFICACIÓN DE LA FIBRA DE ACERO

MÓDULO DE ROTURA VS DOSIFICACIÓN DE LA FIBRA DE ACERO

FIBRA 80/60 FIBRA 65/60

MP

a

kg/m3

122

MÓDULO DE ROTURA

Se mide mediante ensayos de vigas de concreto, aplicándole cargas en los tercios

de su claro de apoyo o cargada en el punto medio, este es cerca del 10% al 20% de

la resistencia a la compresión.

Módulo de Rotura Teórico:

fć= 350 kg/cm2 fć= 35 MPa

MR= 2√ MR= 0,6 √

MR = 37, 42 kg/cm2 MR = 3.55 MPa

Módulo de Rotura 80/60

TEÓRICA EXPERIMENTAL

kg/cm2 MPa kg/cm

2 MPa

37,42 3,55

77.111 7.562

70.667 6.930

71.333 6.996

80.444 7.889

72.444 7.104

68.222 6.690

73.111 7.170

71.111 6.974



kg/cm2

MPa kg/cm2

MPa

37,42 3,55

68.444 6.712

70.444 6.908

87.111 8.543

93.333 9.153

74.222 7.279

74.889 7.344

92.222 9.044

86.444 8.477

123



kg/cm2 MPa kg/cm

2 MPa

37,42 3,55

86.667 8.499

84.000 8.238

85.111 8.347

68.444 6.712

80.222 7.867

89.778 8.804

76.889 7.540

91.556 8.979

124

CONCLUSIONES

Para obtener buenos resultados es necesario realizar mezclas de prueba

para poder tomar una decisión del método más conveniente, es así que los

resultados de los ensayos realizados a compresión fueron satisfactorios al

obtenerse una resistencia (70%), a los 7 días, superior a 24,5 MPa.

El uso de aditivo en la investigación resultó muy importante ayudando a la

trabajabilidad con las fibras obteniéndose una mezcla homogénea, al usar

diferentes dosificaciones de fibras esta reduce la facilidad de trabajo y da

lugar a la formación de erizos produciendo mayores fisuras.

El asentamiento que se obtuvo en las mezclas definitivas fue de 7cm, que

se encuentra dentro del rango de aceptación, siempre cumpliendo con la

relación agua-cemento, siendo el asentamiento pronosticado de 10 cm.

Para conseguir dicho asentamiento se incrementó pasta en la mezcla, lo

cual es justificado debido a que la arena utilizada tiene un módulo de

finura muy cercano al límite inferior, es decir es una arena muy fina por lo

que se requiere mayor cantidad de pasta para cubrir cada partícula de

agregado.

La adecuada calidad y forma de curado que se dé al elemento estructural,

ayuda a reducir la contracción del hormigón y así evita fisuras prematuras.

En el ensayo al ser sometido el elemento estructural a flexión se produce

flexiones y agrietamientos provocados por al peso propio del elemento y

las cargas actuantes, las fisuras iniciales son consecuencia de la retracción

del hormigón durante su endurecimiento.

La resistencia a la tracción de las vigas de hormigón está dentro del rango

de 10 al 15 % de la resistencia a la compresión, lo cual nos indica que el

hormigón está trabajando satisfactoriamente obteniendo en los ensayos a

flexión 20% del ensayo a compresión demostrando que es un hormigón de

alta resistencia y son valores que pueden variar dependiendo del tipo de

material que se use.

Las fallas en las vigas fueron por flexión obteniendo fisuras o grietas

inferiores a 5mm.

Durante los ensayos, las vigas fallaron: por cuanto el momento producido

125

por las cargas actuantes, estas sobrepasaron el momento de agrietamiento,

provocando de esta manera la aparición de fisuras. Por lo tanto las vigas

fallaron por rotura del hormigón antes que por sobrepasar el límite de

fluencia del acero a tracción.

Al comparar el comportamiento mecánico del hormigón simple con el

hormigón reforzado con fibras, se observó que al ensayar los cilindros a

compresión fallaron de una manera dúctil (aumentando su tenacidad, es

decir la energía necesaria para separar completamente el espécimen y

resistencia a la fatiga) y no explosiva, debido a que estas se mantuvieron

unidas, lo que garantiza mayor seguridad.

Los resultados de los ensayos a flexión fueron favorables, observándose

que el refuerzo con fibras influye satisfactoriamente para obtener

hormigones con mejores comportamientos frente a cargas de tracción y

flexión; tomado en cuenta que para conseguir mejores resultados no es

necesario mayor dosificación de fibras, observándose resultados muy

similares.

El hormigón sin fibra se fisura fácilmente, pero el uso de fibras hace que

este no se separe, trabajando conjuntamente hormigón y fibras así se le

puede seguir aplicando carga hasta que se rompa totalmente

Se observó que las fibras de acero trabajan estructuralmente, el hormigón

con acero presenta los valores de resistencia más altos 10,025 MPa, y el

hormigón reforzado con fibras 9,240 MPa siendo el valor más alto. lo que

se comprueba que las fibras de acero no sustituyen al acero convencional.

Con los resultados anteriores nos permiten ratificar lo dicho en nuestra

hipótesis que la utilización de la fibra de acero en el hormigón mejora las

propiedades físico mecánicas.

Luego de mi estudio puedo certificar que al utilizar la fibra 45/50 se

obtiene los mejores resultados por lo que se añade 30 kg/m3 obteniéndose

resistencias de 8,979 MPa, lo que involucra menor costo en el hormigón.

126

RECOMENDACIONES

Es indispensable tomar el contenido de humedad antes de realizar la

práctica, al no hacerlo vamos a tener errores en la misma y una mezcla no

deseada.

Investigar con expertos sobre si el uso de aditivos es lo ideal en la práctica

que se vaya a realizar, para de esta manea no incurrir en gastos

innecesarios.

Si se va a incorporar fibras en un hormigón, es importante realizar estudios

y análisis de las características mecánicas del material a ser utilizado en la

mezcla, pues estas influyen directamente en las propiedades y el tipo de

fibra a ser utilizada.

Se recomienda que al realizar las mezclas utilicemos una pequeña

concretera, así conseguimos un amasado uniforme y por ende un mejor

mezclado lo que no se hace con el mezclado a mano debido a que no todos

tenemos las mismas fuerzas al realizar la mezcla.

Para futuras investigaciones se propone comprobar con dosificaciones

partiendo de cero a ver que comportamiento tiene el mismo.

Hacer una futura investigación que a partir de nuestros resultados se

compruebe con las del fabricante para demostrar si es verdad que afecta o

no las propiedades físico mecánicas.

127

BIBLIOGRAFÍA

1. ABRAMS. (2011). Medidas de consistencia. Obtenido de

http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/MedidaConsistenciaHORMIGON.ConoAB

RAMS.pdf

2. ASTM C33 - 03. (2003). Especificación normalizada para agregados en el

concreto. Obtenido de

http://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/C33-03-SP.htm

3. BELTRÁNI. (2003). Comportamiento Mecánico del Hormigón Reforzado con

Fibra de Vidrio: Influencia del porcentaje de fibra adicionado. Tesis de

Grado de la Universidad de Chile. Santiago de Chile.

4. CALLE TRUJILLO, G., & Henao Castañeda, E. d. (2009). Laboratorio de

Resistencia de materiales. Obtenido de

http://www.utp.edu.co/~gcalle/index.htm:

https://www.google.com.ec/search?q=ensayo+de+flexion+pura&biw=1366&b

ih=667&tbm=isch&source=lnms&sa=X&ved=0ahUKEwj8itisnvvMAhXC7S

YKHU0DCNAQ_AUIBigB#

5. CEMENTO SELVA ALEGRE. (1999).

6. CORPORACIÓN MEXICANA DE POLÍMEROS. (2014). Aditivos para la

construcción . Obtenido de http://www.cmpresinas.com.mx/corporacion-

mexicana-de-polimeros.htm

7. ENRÍQUEZ, C. (2014). Diapositivas.

8. FAJARDO KUDEYRO, W. J. (20 de agosto de 2006). Rehabilitación de

estructuras . Obtenido de

http://portales.puj.edu.co/wjfajardo/REAHABILITACION%20DE%20ESTR

UCTURAS/2Patolog%C3%ADa%20y%20saneamiento%20estructural/Materi

al%20de%20Referencia/Materiales%20de%20Ingenieria%20Clase%207.pdf

9. FINURA, M. d. (25 de 06 de 2015). Módulo de Finura. Obtenido de

ensayosmatconst.blogspot.com/2011/07/ensayo-para-obtener-el-modulo-de-

finura.html: http://ensayosmatconst.blogspot.com/2011/07/ensayo-para-

obtener-el-modulo-de-finura.html

10. GÉNESIS Y CONSTRUCCIÓN DE UNA URBANIZACIÓN. (1985).

Obtenido de

128

http://www7.uc.cl/sw_educ/construccion/urbanizacion/html/f_glosario.html

11. HORMIGÓN, T. d. (25 de 06 de 2015). Tecnologia del Hormigón . Obtenido

de www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/dapT3.htm:

www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/dapT3.htm

12. INGENIERÍA CIVIL. (2011). Proyectos y apuntes teóricos - prácticos de

Ingeniería Civil para compartir con ustedes. Obtenido de

http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/06/modulo-de-elasticidad-del-

hormigon.html

13. INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACION, INEN. (2011).

Normas Tecnicas Ecuatorianas NTE INEN. Quito.

14. INSTITUTO ECUATORIANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO.

(2009). SlideShare. Obtenido de Control de calidad en el hormigón:

http://es.slideshare.net/Jenikto/control-calidad-hormigon

15. JR., W. D. (2015). Madurez y Resistencia. T E C N O L O G Í A, 5.

16. KOSMATKA, S., KERKHOFF, B., PANARESE, W. C., & TANESI, J.

(2004). Portland Cement Association. Illinois: México.

17. NOTAS DE HORMIGÓN ARMADO. (2011). Obtenido de

http://notasdehormigonarmado.blogspot.com/2011/04/consistencia-del-

hormigon-y-cantidades.html

18. ORLANDO, G. B. (2003). unalmed.edu.co. Recuperado el 12 de Junio de

2015, de UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA.

19. REGLAS DE ESCRITURA DE MAGNITUDES EN EL SISTEMA

INTERNACIONAL DE UNIDADES. (10 de Junio de 2015). Obtenido de

Tecdigital: http://tecdigital.tec.ac.cr/file/2587541/

20. REVESTIMIENTOS. (25 de 06 de 2015). Revestimientos. Obtenido de

www.revestimientos.ws/: http://www.revestimientos.ws/

21. ROMO PROAÑO, M. (2014). Temas de hormigón armado. Obtenido de

http://publiespe.espe.edu.ec/librosvirtuales/hormigon/temas-de-hormigon-

armado/hormigon01.pdf

22. SÁNCHEZ HERNANDEZ, G. (02 de 2013). Tesis Maestro en Ingeniería-

Universidad Nacional Autónoma de México. Obtenido de Comparación de

deformaciones analíticas y experimentales por flujo plástico y contracción de

la pila de un puente:

129

http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/

6228/tesis.pdf?sequence=1

23. STEVEN H, K., BEATRIX, K., PANARESE, W., & TANESI, J. (11 de 06 de

2015). Diseño y control de mezclas de concreto. Illinois. Obtenido de Free

Books.

24. UNACEM. (10 de Abril de 2016). Ficha Técnica Cemento Selvalegre.

Obtenido de www.unacem.com.ec/wp-content/pdfs-fichas/selvalegre_saco.pdf

25. VALLEJO PATARÓN, M. A., & Amaguaya Chacha, V. J. (2016). Trabajo de

grado previo a la Obtención del Título de Ingeniero Civil - Universidad

Nacional de Chimborazo. Obtenido de Selección del material óptimo para el

diseño de concreto permeable utilizando agregado de dos minas de la

provincia de chimborazo y el cemento portland tipo I, en relación a la

obtención de mayor permeabilidad y resistencia:

http://dspace.unach.edu.ec/bitstream/51000/1369/1/UNACH-EC-ING-CIVIL-

2016-0014.pdf

26. WIKIVERSIDAD. (2006). ProgramacionIngenieriaMecanicaUPB:Grupo 01.

Obtenido de

https://es.wikiversity.org/wiki/ProgramacionIngenieriaMecanicaUPB:Grupo_

01

130

ANEXOS

Anexo 1: Tablas

* Los asentamientos se incrementan tomando en cuenta el aditivo empleado y el

agua que contenga el mismo, siempre manteniendo la relación agua-cemento o

agua-material cementante, esto no se aplica para hormigones autonivelantes

(superfluidificantes). La compactación del hormigón debe realizarse con

vibradores de alta frecuencia, tablas 32 y 33.

Tabla 32: Asentamientos recomendados para varios tipos de construcción *

TIPO DE

CONSTRUCCIÓN

ASENTAMIENTO

MÁXIMO

(mm)

ASENTAMIENTO

MÍNIMO

(mm)

Fundaciones, zapatas

reforzadas y muros. 80 20

Zapatas simples, caissons

y muros de sobre

estructura.

80 20

Losas, vigas y paredes

reforzadas. 100 20

Columnas de edificios 100 20

Pavimentos 80 20

Construcción en masa 50 20

Fuente: Dosificación de Mezclas, Ing. Raúl Camaniero (1987)

131

Tabla 33: Tamaño máximo del agregado, recomendado para varios tipos de

construcción.

Tamaño Máximo del Agregado - (mm)

Dimensión mínima

de la sección (A)

mm

Paredes vigas

y columnas

reforzadas

Muro sin

refuerzo

Losas

fuertemente

armadas

Losas

ligeramente

armadas

60 – 130 13 – 19 20 20 – 25 19 – 38

150 – 280 19 – 38 38 38 38 – 76

300 – 740 38 – 76 76 38 – 76 76

760 o mas 38 – 76 150 38 – 76 76 – 150

Fuente: Tomado de tabla 2. Dosificación de Mezclas, Ing. Raúl Camaniero, (1987)

* Las cantidades de agua de mezclado dadas para hormigones con aire incluido

están basadas en requisitos de aire total típico. Estas cantidades de agua se utilizan

para calcular los contenidos de cemento para mezclas de prueba que se encuentren

entre los 20° C hasta 25° C.

** Para hormigones que contengan agregados grandes que serán tamizados en

húmedo sobre el tamiz de 40 mm antes de ser ensayadas para contenido de aire.

*** Valores basados en que el 9% de aire se necesita en la fase de mortero de

hormigón.

132

Tabla 34: Cantidades aproximadas de agua de mezclado que se requieren

para diferentes asentamientos y tamaños máximos de agregado grueso.

AGUA: litros por m3 de hormigón para los tamaños indicados en

mm

Asentamiento

mm

10● 12.5● 20● 25● 38● 50♣● 70♣♥ 150♣♥

Hormigón sin Aire Incluido

20 a 50 205 200 185 180 160 155 145 125

80 a100 225 215 200 195 175 170 160 140

150 a 180 240 230 210 205 185 180 170 …

Cantidad

aproximada

de aire

atrapado,%

3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.3 0.2

Hormigón sin Aire Incluido

20 a 50 180 175 165 160 145 140 135 120

80 a 100 200 190 180 175 160 155 150 135

150 a 180 215 205 190 185 170 165 160 …

Contenido de aire total promedio recomendado para el nivel de exposición - %

Benigno 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5**▼ 1.0**▼

Moderado 6.0 5.5 5.0 4.5 4.5 4.0 3.5**▼ 3.0**▼

Riguroso 7.5 7.0 6.0 6.0 5.5 5.0 4.5**▼ 4.0**▼


* Basada en ACI 201.28.

** El hormigón también debe tener aire incorporado.

*** Si se emplea un cemento resistente a los sulfatos (Tipo II o Tipo V de ASTM

C 150 ) la relación agua/cemento permisible puede ser incrementada en 0,005.

133

Tabla 35: Relación agua/cemento máximas permisibles para hormigón en

condiciones de exposición severa (SI)*.

Tipo de estructura

Estructura continua o

frecuentemente húmeda y

expuesta a congelación y

deshielo**

Estructura puesta a

agua de más o

sulfatos.

Secciones delgadas

(pasamanos, umbrales,

losetas, obras ornamentales) y

secciones con menos de 5 mm

de recubrimiento del acero.

0.45 0.40***

Todas las estructuras 0.50 0.45***

Fuente: Tomado de tabla 4. Dosificación de Mezclas, Ing. Raúl Camaniero, (1987)

* Resistencias promedio para hormigones que contengan no más que los

porcentajes de aire atrapado o aire total incluido. Para una relación agua/cemento

constante, la resistencia del hormigón disminuye cuando el contenido de agua

aumenta.

Tabla 36: Resistencia a la compresión del hormigón basada en la relación

Agua/Material Cementante (*).

Relación agua/material cementante en masa

Resistencia a la

compresión a los 28 días

- Mpa

Hormigón sin aire

incluido

Hormigón con aire

incluido

45 0.43 …

40 0.46 …

35 0.50 0.35

30 0.54 0.43

25 0.58 0.48

22 0.60 0.53

Fuente: Dosificación de Mezclas, Ing. Raúl Camaniero (1987).

134

* Las cantidades representan el volumen aparente, compactado del agregado

grueso seco al ambiente obtenido de acuerdo al método de ensayo ASTM C 29.

Tabla 37: Volumen aparente seco y compactado de agregado grueso por

unidad de volumen de hormigón (*).

Volumen Aparente de la Grava Seca y Compactada para diferentes

Módulos de Finura de la Arena – m3

Tamaño

máximo

de la

grava –

mm

2.40 2.50 2.60 2.70 2.80 2.90 3.00

10.0 0.50 0.49 0.48 0.47 0.46 0.45 0.44

12.5 0.59 0.58 0.57 0.56 0.55 0.54 0.53

20.0 0.66 0.65 0.64 0.63 0.62 0.61 0.60

25.0 0.71 0.70 0.69 0.68 0.67 0.66 0.65

38.0 0.76 0.75 0.74 0.73 0.72 0.71 0.70

50.0 0.78 0.77 0.76 0.75 0.74 0.73 0.72

70.0 0.81 0.80 0.79 0.78 0.77 0.76 0.75

150.0 0.87 0.86 0.85 0.84 0.83 0.82 0.81


135

Tabla 38: Tabla actualizada de relación agua cemento (a/c).

f’c RELACIÓN

AGUA /CEMENTO Mpa

45 0.37

42 0.40

40 0.42

35 0.46

32 0.50

30 0.51

28 0.52

25 0.55

24 0.56

21 0.58

18 0.60

Fuente: Laboratorio de Ensayo de Materiales (UCE)

Tabla 39: Cantidad de pasta (CP) en función del asentamiento.

ASENTAMIENTO CANTIDAD EN PASTA

(cm) (%)

0 – 3 %OV + 2% + 3%(%OV)

3 – 6 %OV + 2% + 6%(%OV)

6 – 9 %OV + 2% + 8%(%OV)

9 – 12 %OV + 2% + 11%(%OV)

12 – 15 %OV + 2% + 13%(%OV)

Fuente: Laboratorio de Ensayo de Materiales (UCE)

136

Anexo 2: Fotos

PESOS DE MATERIALES

MEZCLADO A MANO Y EN LA CONCRETERA

137

COMPACTACIÓN Y VIBRADO EN CILINDROS Y VIGAS

138

CURADO DE CILINDROS Y VIGAS DE HORMIGÓN

ENSAYO A COMPRESIÓN DE CILINDROS

ENSAYO A FLEXIÓN EN VIGAS CON FIBRA

139

FALLA DE LA VIGA CON FIBRA

FALLA DE LA VIGA CON VARILLA

CONTENIDO DE HUMEDAD

140

Fotografía 33: Ficha técnica cemento SELVALEGRE

141

Fuente: http://www.unacem.com.ec/wp-content/pdfs-fichas/selvalegre_saco.pdf

http://www.unacem.com.ec/wp-content/pdfs-fichas/selvalegre_saco.pdf

142

Fotografía 34: Ficha Técnica GLENIUM 3000 NS Fotografía 34: Ficha técnica GLENIUM 3000

143

Fuente: http://www.sigoweb.com/pdfs/glenium.pdf

http://www.sigoweb.com/pdfs/glenium.pdf

144

Fuente:http://www.ncg.solutions/assets/files/products/01_materials_for_industrial_floors/1_fibri_za_beton/D

ramix%20RL%2045_50%20BN_en.pdf

Fotografía 35: Ficha Técnica DRAMIX rendimiento 45/50

http://www.ncg.solutions/assets/files/products/01_materials_for_industrial_floors/1_fibri_za_beton/Dramix%20RL%2045_50%20BN_en.pdf

http://www.ncg.solutions/assets/files/products/01_materials_for_industrial_floors/1_fibri_za_beton/Dramix%20RL%2045_50%20BN_en.pdf

145

Fuente:https://www.prodalam.cl/media/wysiwyg/sitescategory/Dramix_3D_6560BG.pdf


https://www.prodalam.cl/media/wysiwyg/sitescategory/Dramix_3D_6560BG.pdf

146

Fuente:https://www.prodalam.cl/media/wysiwyg/sitescategory/Dramix_3D_8060BG.pdf


https://www.prodalam.cl/media/wysiwyg/sitescategory/Dramix_3D_8060BG.pdf

Documents

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR PORTADA … · i universidad central del ecuador portada facultad de ingenierÍa, ciencias fÍsicas y matemÁtica carrera de ingenierÍa civil “incidencia