13 capitulo vi - ensayos de laboratorio

Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería Trabajo Final de Grado Ingeniería Civil

HORMIGÓN CON INCORPORACIÓN DE VIDRIO TRITURADO COMO SUSTITUCIÓN DE AGREGADO FINO

Karistine Mongelós Rafael Sánchez 140

CAPITULO VI

6 Ensayos de laboratorio

6.1 Procedimiento de laboratorio

El objetivo de los ensayos de laboratorio es proporcionar el dosaje

adecuado de los hormigones estudiados de modo que obtenida su aplicación y

demostrada su factibilidad pueda ser empleado en la forma más correcta

posible.

Para obtener dicho dosaje es necesario analizar primeramente ciertas

propiedades de los materiales a ser empleados en la mezcla, ya que los

mismos deben alcanzar un criterio de aceptación normalizado. Seguidamente

se obtiene el dosaje requerido y se comprueba que los mismos cumplan con

ciertos parámetros de modo que sirvan como medios de comparación

(Hormigón Convencional), y finalmente se obtienen las características propias

de cada uno de los hormigones diseñados (No Convencionales) y se determina

si su aplicación es factible o no en nuestro medio para su posterior aplicación

de la forma más efectiva posible.

6.1.1 Caracterización de los materiales

Antes de diseñar el hormigón es fundamental conocer de las propiedades

y características particulares de cada uno de los materiales que intervienen en

la mezcla, de modo que el producto final sea capaz de cumplir ciertas

exigencias mínimas, esto se refiere a las características establecidas que debe




tener el hormigón convencional de modo que pueda ser utilizado como

referencia para medir las características análogas de los demás hormigones.

A continuación se detallan los procedimientos de cada uno de los ensayos

realizados en este trabajo.

6.1.1.1 Densidad real

Este ensayo fue efectuado al cemento siguiendo la metodología expuesta

por la norma UNE 80-103/86 o denominado Volúmetro de Le Chatelier;

mientras que para el agregado fino se siguió el procedimiento expuesto por la

norma NBR 9776/87 y finalmente para el agregado grueso se utilizó la

metodología de la norma UNE 83 – 134/90, a continuación se describen cada

una de las metodologías de las normas utilizadas.

Cemento – Norma UNE 80-103/86.

Se llena el matraz con algún líquido que no reaccione con el material, en

el caso del cemento se utilizó querosene, hasta un nivel en el cuello

comprendido entre las marcas 0 y 1 cm3. Seguidamente se anota la primera

lectura después de haber sumergido el líquido.

Se introduce una cantidad pesada de cemento en pequeñas porciones.

Después de haber introducido todo el cemento, se coloca el tapón y se

hace girar el matraz en posición inclinada o bien se le hace dar vueltas

suavemente en un círculo horizontal a fin de liberar el material de aire hasta

que ya no suban más burbujas a la superficie.




Se toma la lectura final, una vez que alcance la lectura constante en el

matraz.

(a) (b) (c)

Figura N° 6.1: (a) Pesaje de la muestra. (b) Materiales utilizados para el ensayo (c) Muestra introducida en el frasco Fuente: Elaboración propia.

Obtenidos estos parámetros se aplica la fórmula que se muestra en el

siguiente capítulo, así como los resultados que fueron obtenidos.

Agregado fino y Vidrio Triturado – Norma NBR 9776/87.

Se coloca agua en el frasco hasta los 200 cm3 y dejando en reposo para

que el agua adherida a las paredes internas escurran totalmente.

Introducir en el frasco 500 gr. de agregado en estado seco, el cual debe

ser debidamente agitado para eliminar el aire atrapado. Se lee el nivel

alcanzado por el agua en la garganta del frasco indicada en volumen (cm3)

ocupado por el conjunto agua-agregado fino teniendo en cuenta que las

paredes internas se encuentren completamente secas y sin granos adheridos.




(a) (b)

Figura N° 6.2: (a) Llenado con agua del frasco hasta la marca. (b) Muestra introducida en el frasco con agua. Fuente: Elaboración propia.



Agregado grueso – Norma UNE 83-134/90.

Se pesa la muestra, sea Mn la masa, se lleva a masa constante mediante

la estufa y se registra la masa M’s.

Se lava la muestra sobre el tamiz N° 4 (4,76 mm), posteriormente se lleva

de nuevo a estufa a masa constante, sea Ms su masa.




Se sumerge la muestra en agua durante 24 horas. Transcurrido el tiempo

indicado, secar la muestra superficialmente con mucho cuidado con un paño

absorbente. Los granos más gruesos serán secados individualmente, se

registra la masa Msss.

Se coloca la muestra en el cesto de tela metálica, se suspende del fleje

de la balanza y sumergirlo en agua con ayuda del recipiente previsto para el

efecto. Pesar a continuación, sea Ma la masa en agua.



6.1.1.2 Capacidad de absorción.

El ensayo fue aplicado al agregado fino siguiendo la metodología

mostrada por la norma UNE 83-133/90, y para su aplicación en agregados

gruesos se recurrió a la norma UNE 83-134/90. Ambas se detallaran más

adelante.

Agregado fino – Norma UNE 83-133/90.

Se pesa la muestra, sea Mn su masa. Se introduce en estufa hasta

obtener una masa constante y se tiene a continuación la masa Ms.

Se coloca toda la muestra en la bandeja y, procurando evitar que no se

produzcan burbujas de aire, se sumerge toda la muestra en agua durante 24

horas.




Transcurrido el tiempo indicado, se somete a una corriente de aire

caliente, se continúa la operación hasta conseguir que los granos queden libres

de toda fuerza de atracción capilar.

Se toma entonces una parte de la muestra en este estado y se vierte, sin

compactar, en el molde troncocónico, con la base mayor hacia abajo, y se llena

hasta enrasar, se apisona ligeramente la superficie 25 veces y se retira el

molde verticalmente. Si existe algo de humedad en la superficie de las

partículas, la muestra conserva una forma parecida a la del molde. Ver figura

5.7 (a).

Se continúa entonces secando la totalidad de la muestra en la corriente

de aire y se repiten periódicamente las operaciones con el molde troncocónico

hasta que el agregado fino, al retirar este, se desmorone pero conserve una

pendiente de generatriz recta y adquiera una forma cónica. Ver figura 5.7 (b).

Se dice entonces que el agregado fino está en estado saturado superficie

seca, se pesa la muestra y se obtiene la masa Msss.

(a) (b)

Figura N° 6.3: (a) Árido húmedo. (b) Árido saturado con superficie seca. Fuente: Elaboración propia.




(a) (b)

Figura N° 6.4: (a) Muestra de arena apisonado en el molde troncocónico. (b) Muestra de arena con en estado saturado superficie seca. Fuente: Elaboración

propia.

(a) (b)

Figura N° 6.5: (a) Muestra de piedra triturada N° 6 apisonado en el molde

troncocónico. (b) Muestra de piedra triturada N°6 en estado saturado superficie seca. Fuente: Elaboración propia.






Agregado grueso – Norma UNE 83-134/90.

Para determinar esta característica se aplica la formula indicada en el

capítulo siguiente para dicho efecto, utilizando los mismos parámetros hallados

anteriormente para el ensayo de densidad real de los agregados gruesos.



6.1.1.3 Peso unitario compactado.

Este ensayo solo fue aplicado a los agregados gruesos y su

procedimiento se describe a continuación.

Se pesa el recipiente sea Mr la masa, seguidamente se lo llena de agua

y se pesa el conjunto registrando como masa M’r.

Se determina la masa del agua (Ma) por la diferencia entre M’r y Mr.

Se seca la muestra en estufa hasta masa constante. Una vez retirada de

la estufa se deja enfriar hasta temperatura ambiente.

Se tara el recipiente antes de colocar la muestra. Se carga el recipiente

estanco en tres capas iguales, emparejando cada una de ellas con la mano y

se apisona con 25 golpes de barra distribuidos uniformemente en cada capa.

Una vez lleno el recipiente se enrasa con la barra, utilizándola en forma de

regla.

Se pesa el conjunto recipiente-agregado, sea Mc la masa del agregado.






6.1.2 Análisis granulométrico.

Este ensayo fue aplicado a todos los agregados que formaran parte del

Hormigón, incluyendo al vidrio. Los agregados finos (Arena y Piedra triturada

N° 6) y los agregados gruesos (Piedra triturada N° 4 y Piedra triturada N° 5)

son primeramente analizados por separado y luego en forma compuesta cada

grupo de ellos de modo a obtener sus respectivos porcentajes de contribución

para la dosificación final.

Para ambos análisis se sigue la metodología expuesta por la Norma

Brasilera NBR 721/87.

6.1.2.1 Agregados por separado.

A este ensayo fueron sometidos todos y cada uno de los agregados que

formaran parte de la mezcla del hormigón, los cuales se analizan por separado

para obtener la composición granulométrica de cada uno de ellos.

Para obtener la curva granulométrica de los agregados finos se utilizó la

tamizadora del TIPO MANUAL como se muestra en la figura N° 6.6 (a) ya que

con esta se obtiene mejores precisiones, en tanto que para el agregado grueso

se utilizó la tamizadora TIPO GILSON mecánica porque dispone de mayor

capacidad.




(a) (b)

Figura N° 6.6: (a) Proceso de tamizado del agregado fino. (b) Proceso de tamizado del agregado grueso. Fuente: Elaboración propia.

6.1.2.2 Agregados compuestos.

La granulometría compuesta de los agregados tiene gran importancia a

la hora de dosificar el Hormigón, ya que de este ensayo se obtienen los

porcentajes de contribución correspondiente a cada agregado. Este porcentaje

se obtiene al construir una curva compensada entre los agregados del grupo,

dicha curva debe de mantenerse dentro de ciertos límites normalizados de

modo a conseguir una granulometría final lo más ideal posible.

El vidrio al actuar como sustitución de la arena no se somete a este

análisis, ya que su contribución en la mezcla se realiza por porcentaje en peso

de la Arena.




Es importante mencionar que además de obtener las cantidades

porcentuales de cada agregado, este ensayo permite determinar otras

características fundamentales para el Hormigón como el Módulo de finura

(obtenido de la curva compensada de agregados finos), y el Tamaño Máximo

del Agregado (obtenido de la curva compensada de agregados gruesos).

El procedimiento del ensayo se detalla a continuación.

Granulometría - Norma Brasilera NBR 721/87.

Se seca las muestras de ensayo en estufa hasta masa constante.

Se colocan los tamices, previamente limpios, de modo que forme un

único conjunto de tamices, con abertura de mallas en orden creciente desde el

menor tamaño hasta el mayor. Colocar un fondo de tamices adecuado para el

conjunto.

Se coloca la muestra o porciones de ella en el tamiz superior del

conjunto, de modo a evitar la formación de una capa espesa sobre cualquiera

de los tamices.

Se realiza la agitación mecánica del conjunto por un tiempo razonable,

para permitir la separación y clasificación previa de los diferentes. Se retira el

material retenido en el tamiz y se coloca en una bandeja bien identificada.

Se determinar la masa total del material retenido en cada uno de los

tamices y en el fondo del conjunto.




Para cada una de las muestras de ensayo, posteriormente se calcula el

porcentaje retenido, en masa, en cada tamiz, con aproximación de 0,1%.

Seguidamente se calculan los porcentajes medios retenidos acumulados, en

cada tamiz, con aproximación de 1%.

La determinación el módulo de finura se realiza sumando

los porcentajes retenidos acumulados en los tamices estándar (mostrados en

la Tabla 6.1) y dividiendo la suma entre 100.

El tamaño máximo del agregado es un tamaño menor que aquél a través

del cual se requiere que pase el 100% del material.

Tabla 6.1 Tamices y medidas de la serie standart de tamices.

Fuente: Norma IRAM 1505:2003.

Las curvas límites normalizadas entre las cuales deben variar las

granulometrías compuestas se muestran a continuación, para cada grupo de

agregado.

NOMINAL En mm

1½" 38,1

1 25,4

¾" 19,05

½" 12,7

⅜" 9,6

Nº 4 4,8

Nº 8 2,4

Nº 16 1,2

Nº 30 0,6

Nº 50 0,3

Nº 100 0,15

TAMICES




Gráfico 6.1. Límites en la distribución granulométrica compuesta del agregado

grueso. Fuente: Elaboración propia.

Gráfico 6.2. Límites en la distribución granulométrica compuesta del agregado fino. Fuente: Elaboración propia.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100

% P

asa

nte

s

Tamices (mm)

LimitesuperiorLimite inferior

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.15 0.3 0.6 1.19 2.38 4.76 9.6

% P

asa

nte

s

Tamices (mm)

LimitesuperiorLimiteinferior




(a) (b)

Figura N° 6.7: (a) Preparación de muestra de piedra triturada N° 5 (b) Preparación de muestra de piedra triturada N° 4. Fuente: Elaboración propia.

(a) (b)

Figura N° 6.8: (a) Preparación de muestra de arena. (b) Preparación de muestra de piedra triturada N° 6. Fuente: Elaboración propia.

Figura N° 6.9 Material retenido en los distintos tamices de la muestra de piedra

triturada N° 6 Fuente: Elaboración propia.

Los resultados obtenidos se muestran en el siguiente capítulo.




6.1.3 Reacción alcalina potencial – Método Acelerado de la Barra de

Mortero

Este ensayo tiene como objetivo verificar si los tipos de vidrios utilizados

para el trabajo podrían ocasionar expansiones del tipo álcali-sílice en el

hormigón ya que los mismos están compuestos mayormente por este elemento

y así reaccionar con el álcali del cemento; por lo que la intención es encontrar

cual es el vidrio más óptimo, es decir el que produce la menor expansión. La

verificación de dichas expansiones se realizaron según los límites establecidos

por la Norma ASTM C 1260 (ver Anexo 1).

Dicho ensayo se realizó por el Método Acelerado de la Barra de Mortero

según norma IRAM 1674/97, en donde para la confección de las barras se

utilizaron los siguientes materiales: Cemento Portland Vallemi - Compuesto

CP32, Piedra Triturada N°6 de la cantera de Ñemby (Concret Mix), Arena del

río Paraguay, Agua potable de la ESSAP para el amasado, Vidrio Triturado con

un porcentaje de sustitución del 30 % por el agregado fino (arena), que sería el

que produciría la mayor expansión y tres tipos diferentes de vidrios: float

incoloro, float gris y float translúcido los cuales fueron contrastados con uno de

referencia.

En dicha experiencia la utilización de la piedra triturada N°6 de la cantera

de Ñemby (Concret Mix) es de gran relevancia, porque la misma es

considerada no expansiva según varios ensayos realizados en el Laboratorio

de Materiales de la FIUNA, así el causante de alguna expansión de la barra

sería el porcentaje de vidrio triturado sustituido por la arena.




Figura N° 6.10: Moldes metálicos e hidróxido de cálcio. Fuente: Elaboración propia.

Figura N° 6.11: Determinación de la reactividad alcali-sílice. Fuente: Elaboración propia.

Los resultados obtenidos se muestran en el siguiente capítulo.

6.1.4 Dosificación del hormigón

Para el diseño de mezclas de hormigón nos basamos en el Método

descrito del código ACI 211.1, las proporciones de cada material en kg/m3 de

hormigón, pueden ser calculadas a través de los siguientes pasos:

Paso 1: Asentamiento del tronco de cono.




Primeramente fijamos el asentamiento entre 7,5 a 10 cm. teniendo en

cuenta como principal fin una buena trabajabilidad de la mezcla, con lo que

buscábamos una consistencia blanda que es lo normalmente utilizado en

estructuras convencionales de hormigón armado. En la tabla 5.7 podemos

observar los asentamientos del cono de Abrams recomendados para diferentes

tipos de construcciones.

Tabla 6.2 Asentamientos del cono de abrams.

Fuente: Método de ACI 211.1.

Paso 2: Tamaño máximo del agregado grueso.

Para un mismo volumen de agregado grueso, el agregado de mayor

tamaño máximo, mientras que tenga una adecuada distribución granulométrica,

tendrá el menor volumen de vacíos. Esto podrá reducir la cantidad de pasta

necesaria por unidad de volumen de hormigón. Generalmente, el tamaño

máximo del agregado grueso debe ser el máximo disponible, mientras que sea

coherente con las dimensiones de la estructura.

Máximo Mínimo

7,5 2,5

10 2,5

7,5 2,5

5 2,5

Asentamiento del cono

de Abrams en cm.

Fundaciones, paredes, zapatas

armadas, no armadas, cajones y

paredes de sellado

Pilares, vigas y paredes armadas en

edificios

Pavimentos y losas

Hormigón masa

Tipos de construcción




9,5* 12,5* 19* 25* 38* 50* 75+** 150+**

2,5 a 5,0 207,0 199,0 190,0 179,0 166,0 154,0 130,0 113,0

7,5 a 10 228,0 216,0 205,0 193,0 181,0 169,0 145,0 124,0

15,0 a 17,5 243,0 228,0 216,0 202,0 190,0 178,0 160,0 -

2,5 a 5,0 181 175 168 160 150 142 122 107

7,5 a 10 202 193 184 175 165 157 133 119

15,0 a 17,5 216 205 197 174 174 166 154 -

Exposicion ligera 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5#* 1,0#*

Exposicion moderada 6,0 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5#* 3,0#*

Exposicion severa 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5#* 4,0#*

Promedio recomendado de

contenido de aire total, por ciento,

según nivel de exposicion

Concreto con aire incluido

Concreto sin aire incluido

Cantidad aproximada de aire en

concreto sin aire incluido,

porciento

1,0 0,5 0,3 0,23,0 2,5 2,0 1,5

Consumo aproximados de agua de mezclado y contenido de aire apricionado en funcion del asentamiento del

tronco de cono y del tamaños maximos agregado grueso

TABLA 2

Consumo de Agua (Kg/m3) para un tamaño maximo del agregado (mm)

Asentamiento (cm)

Así el tamaño máximo de agregado grueso para dicha dosificación,

correspondiente a la piedra triturada N°5 y según la granulometría obtenida de

la muestra ensayada es de 25 mm.

Paso 3: Consumo aproximado de agua y cantidad de aire aprisionado.

La cantidad de agua requerida por unidad de volumen de hormigón para

producir un asentamiento es dependiente del tamaño máximo, de la forma y de

la granulometría de los agregados, así como de la cantidad de aire

incorporado; no siendo muy afectada por el consumo de cemento del hormigón.

Una vez determinado o especificado el asentamiento del tronco de cono

y el tamaño máximo del agregado grueso se procede a utilizar la tabla 5.8 para

obtener el consumo aproximado de agua y la cantidad aproximada de aire

aprisionado.

Tabla 6.3 Consumo aproximado de agua y cantidad de aire aprisionado

Fuente: Método de ACI 211.1




Codigo Modelo fck fcm = fck + 80

fck<2 fcm = fck + 70

2fck fcm = fck + 85

fck>3 fcm = fck + 100

Codigo ACI

Codigo

VALORES ORIENTATIVOS DE LA RESISTENCIA MEDIA EN

FUNCION DE LA RESISTENCIA CARACTERISTICA

TABLA 3

Valor de fck que se desea en

kg/cm2

Valor de fcm que se desea en

kg/cm2

Paso 4: Cálculo de la resistencia media del hormigón.

En los proyectos de estructuras de Hormigón Armado, se recomienda

que el hormigón debe tener una resistencia media a la compresión fcm, mayor

que la resistencia característica fck especificada, de modo a minimizar la

probabilidad que existan resistencias menores a fck. Criterio Americano. La

resistencia media del hormigón utilizada puede ser determinada a través de la

tabla 5.9.

Tabla 6.4 Resistencia característica y media del hormigón.


Paso 5: Determinación de la relación agua/cemento.

Para la determinación de la relación agua/cemento teniendo en cuenta

que para una misma relación de agua/cemento agregados y cementos

diferentes producen resistencias distintas, es deseable conocer las relaciones

entre resistencias y la relación agua/cemento para los materiales efectivamente

a ser utilizados. Para dicha relación se puede utilizar la tabla 5.10.




420 0,41 -

350 0,48 0,40

280 0,57 0,48

210 0,68 0,59

140 0,82 0,74

TABLA 4

Hormigón sin

aire incorporado

Hormigón con

aire incorporado

Relacion agua/cemento en masa

Correspondencia entre relacion agua/cemento o agua/

materiales cementicios y la resistencia a la compresion del

HormigónResistencia a la

compresion a los 28 dias

Kg/cm2

2,40 2,60 2,80 3,00

9,6 (3/8") 0,5 0,48 0,46 0,44

12,7 (1/2") 0,59 0,57 0,55 0,53

19,1 (3/4") 0,66 0,64 0,62 0,6

25,4 (1") 0,71 0,69 0,67 0,65

38,1 (1 1/2") 0,75 0,73 0,71 0,69

TABLA 5

Volumen del agregado grueso, varillado en seco,

por volumen unitario de hormigón para distintos

Tamaño

maximo (mm)

Volumen de agregado grueso por volumen unitario de hormigón

(kg/m3)

Tabla 6.5 Correspondencia entre relación agua/cemento y resistencia a la

compresión del hormigón.


Paso 6: Consumo de cemento.

El consumo de cemento en kilogramos es igual al cociente del consumo

de agua (Paso 3) y la relación agua/cemento (Paso 5).

Paso 7: Consumo de agregado grueso.

Los agregados con tamaño máximo y granulometría esencialmente

iguales producen concretos de trabajabilidad satisfactoria cuando se emplea un

volumen dado de agregado grueso por volumen unitario de concreto, con base

en varillado en seco. En la tabla 6.5 aparecen valores aproximados para estos

volúmenes de agregado.

Tabla 6.6 Volumen de agregado grueso por volumen unitario de hormigón.





Paso 8: Consumo de agregado fino.

Culminado el sexto paso se han calculado los volúmenes

correspondientes a los componentes del hormigón, excepto la del agregado

fino cuya cantidad se calcula por diferencia.

Para la determinación del consumo de agregado fino se utilizará el

método del volumen absoluto. Para obtener el volumen requerido de agregado

fino, el volumen ocupado por los constituyentes hasta ahora determinados

(agua, cemento, agregado grueso, aire), debe ser sustraído de la unidad de

volumen de hormigón. Ese valor puede ser convertido en peso a través de la

multiplicación del volumen obtenido por la densidad seca del material.

Va + Vc + Vaf + Vag + Vaire = 1000 lts.

Donde:

Va: volumen del agua en litros.

Vc: volumen del cemento en litros.

Vaf: volumen del agregado fino en litros.

Vag: volumen del agregado grueso en litros.

Vaire: volumen del aire en litros.




Paso 9: Determinación de la cantidad de aditivo.

La cantidad de aditivo para cada dosaje fue calculado según

especificaciones del producto, el aditivo adoptado fue un plastificante reductor

de agua del tipo ¨Reoplast¨ el cual reunía las características que se requería

para dicho diseño, el cual es, ser eficiente y darle mayor trabajabilidad a la

mezcla manteniendo constante la relación agua/cemento.

Paso 10: Ajuste del agua debido a la humedad de los agregados.

Generalmente el almacenamiento de los agregados es a la intemperie y

estos, en la práctica están húmedos, por lo que sus pesos secos se verán

incrementados con el porcentaje de agua absorbido como el que contienen

superficialmente. Sin una corrección de la humedad la relación de

agua/cemento efectiva podrá ser mayor o menor a aquella seleccionada, así

como las masas efectivas de los agregados.

Antes de cada cargamento se tomaba una muestra de arena y piedra

triturada N°6 y se procedía a medir el porcentaje de agua contenido en cada

uno de ellos. Como la piedra triturada N°4 y la triturada N°5, generalmente se

encuentran menos húmedas que los áridos finos y además poseen una

absorción bastante menor, se consideró que ambas tenían siempre el mismo

contenido de humedad.

Paso 11: Mezclas experimentales.

Debido a muchas de las hipótesis básicas expresadas anteriormente, la




proporción real de los materiales que serán usados, necesitan ser ajustados y

confirmado a través de mezclas experimentales en hormigoneras de

laboratorio, empleando un volumen reducido de hormigón del orden de 15 a 30

litros.

En cuanto al agua de amasado solo debe utilizarse la cantidad suficiente

para conseguir el asentamiento requerido, independiente a la cantidad obtenida

en la dosificación o diseño de mezclas, para nuestro caso en todas las mezclas

hechas se llegó a utilizar de todo el contenido de agua más un cierto porcentaje

de aditivo en cada dosaje para conseguir el asentamiento buscado.



6.1.5 Ensayo del Hormigón en estado fresco – Consistencia: Método del

Cono de Abrams

El método del cono de Abrams se basa en la disminución de altura que

experimenta un tronco de cono de hormigón fresco cuando se deja la masa

libre y sin perturbaciones exteriores, esta disminución de altura consistente en

la diferencia entre la altura de moldeo y la del punto más alto de la muestra

después del ensayo, ésta diferencia de altura indica la consistencia del

hormigón y es expresada en centímetros.

Se humedece el molde y se coloca sobre la bandeja o chapa rígida,

ligeramente humedecida, sujetando el molde firmemente con los pies sobre las

piezas de pie, para que no se mueva durante el llenado y compactado.




Se llena el molde en tres capas de manera que cada una ocupe

aproximadamente una tercera parte del volumen del molde. El hormigón se

dejará escurrir desde el borde superior buscando una distribución simétrica de

la masa.

Cada capa se compacta mediante 25 golpes de la barra metálica,

distribuidos uniformemente en la superficie superior de la capa cuidando de

que penetre hasta la capa inferior y rellenando todos los huecos.

Una vez compactada la última capa, se retira el hormigón sobrante y se

alisa la superficie con la espátula.

Se saca el molde levantándolo con cuidado en dirección vertical lo más

rápidamente posible y sin movimientos de torsión.

Una vez retirado el molde, éste se coloca al lado de la mezcla, se hace

descansar la varilla sobre la base del tronco de cono y se deja en voladizo

sobre la mezcla, así como se observa en la figura 5.19, luego se procede a

cuantificar dicho desnivel con cinta métrica, donde dicho desnivel es el

asentamiento de la mezcla lo que nos da un parámetro para la consistencia del

hormigón, en nuestro caso este asentamiento fue escogido para que varíe

entre 7,5 a 10 cm., como ya mencionamos anteriormente (Paso 1 -

Dosificación).




Figura N° 6.12: Determinación de la consistencia del hormigón fresco. Fuente: Elaboración propia.



6.1.6 Ensayos del Hormigón en estado endurecido

Los ensayos principales sobre el hormigón endurecido son los

correspondientes a sus resistencias mecánicas, lo que se trata en este

apartado. Los métodos de ensayo que se describen a continuación, tienen por

objeto obtener las resistencias del hormigón a compresión, a flexotracción y a

tracción indirecta y compresión a altas temperaturas, mediante la rotura de

probetas fabricadas y conservadas en condiciones normalizadas.

Es importante observar que el ensayo para determinar la resistencia de

una probeta depende mucho de los factores que se especifican en el método

correspondiente, como, por ejemplo, el tiempo que transcurre entre el momento

en que la probeta sale de la cámara de curado y el momento en que se ensaya,

o la velocidad de aplicación de la carga.




6.1.6.1 Resistencias Mecánicas

6.1.6.1.1 Rotura a compresión simple

Una vez que las probetas cilíndricas fueron totalmente confeccionadas y

curadas, y evitando pérdidas de humedad de las mismas fueron sometidas a la

prensa hidráulica, este ensayo se basó en la Norma Española UNE 83-304/84.

Preparada la prensa, se procedió a limpiar las superficies de carga de

los dos platos como las caras de la probeta. Una vez centrada la probeta en el

plato inferior; se pone en contacto el plato superior con la misma cuidando que

la distribución de la carga sea uniforme sobre la cara de la probeta.

Luego se aplicó la carga de una manera continua y sin saltos, a una

velocidad constante tal que el incremento de la carga por segundo produzca un

aumento de tensión de 0,5 ± 0,2 N/mm2. Se continuó dicho procedimiento

hasta alcanzar la rotura de la probeta, donde se registra la carga máxima que

puede soportar.

La resistencia de la probeta por unidad de superficie es determinada por

medio del cociente entre la carga máxima soportada y el área de la sección

transversal del cuerpo de prueba.




Figura N° 6.13: Mecanismo de aplicación de carga y apoyo de probeta cilíndrica. Fuente: Elaboración propia.

Figura N° 6.14: Rotura a compresión simple. Fuente: Elaboración propia.

Los resultados se detallan en el capítulo siguiente.




6.1.6.1.2 Rotura a flexotracción

Este ensayo se efectúo sobre probetas prismáticas de sección cuadrada

de arista igual a 10 cm. y una longitud de 40 cm.

Luego de retirada los elementos prismáticos de la cámara húmeda y

evitando que pierdan humedad fueron sometidos a la prensa hidráulica. Los

prismas se rompen a flexión mediante la aplicación de dos cargas iguales y

simétricas, colocada a los tercios de la luz.

El mecanismo para la aplicación de la carga se compuso de dos rodillos

de madera y de una base metálica para el apoyo de la probeta así como se

muestra en la figura 5.22, la carga aplicada fue de manera continua sin

choques bruscos, y a una velocidad de carga tal que el aumento de la tensión

en las fibras inferiores de la probeta, sea de 0,05 ± 0,01 N/mm2 por segundo.

Figura N° 6.15: Mecanismo de aplicación de carga y base para apoyo del prisma. Fuente: Elaboración propia.




Figura N° 6.16: Rotura a flexotracción. Fuente: Elaboración propia.


6.1.6.1.3 Rotura a tracción indirecta

Las resistencias a tracción indirecta de los cuerpos de pruebas fueron

obtenidas por el método del ensayo brasileño o ensayo de hendimiento, en

donde éste consiste en la rotura de la probeta, generalmente cilíndrica,

mediante la aplicación de una carga de compresión en dos generatrices

diametralmente opuestas.

Se coloca la probeta acostada longitudinalmente en el centro del plato

inferior y luego se pone en contacto con el plato superior haciendo que

coincidan ambos puntos de contacto y que garantice la rotura en un plano de

carga vertical por la prensa.

La carga fue aplicada de forma continua y sin choques bruscos, de

manera que el aumento medio de tensión sobre la probeta sea de 0,3 ± 0,1

Kg/cm2/s.




Figura N° 6.17: Vista de plano vertical de rotura. Rotura a tracción indirecta – Método del Ensayo Brasileño. Fuente: Elaboración propia.

Figura N° 6.18: Rotura a tracción indirecta – Método del Ensayo Brasileño. Fuente: Elaboración propia.





6.1.6.1.4 Rotura a compresión simple a altas temperaturas

Para la realización de este ensayo nos basamos en el trabajo de

investigación ¨PERDIDA DE LA RESISTENCIA MECÁNICA DEL HORMIGÓN

PARAGUAYO DEBIDO A LA ACCIÓN DEL FUEGO¨ cuyos autores son los

ingenieros: José Tomás Riera, Christian Dingeldein, Silvio Quiñónez, ya que no

se encontró una norma específica de la acción del fuego en el hormigón.

La experiencia tuvo como principal objetivo determinar el porcentaje de

disminución o pérdida de resistencia a compresión simple del hormigón una

vez sometido a altas temperaturas, para ello se confeccionaron probetas

cilíndricas en las mimas condiciones normalizadas ya citadas anteriormente y

fueron sometidos a temperaturas de 300, 500 y 700°C manteniéndose

constantes, mediante un horno mufla y por un tiempo aproximado de 120

minutos, respectivamente, posteriormente las probetas se dejaron enfriar

lentamente a temperatura ambiente y luego se procedió a la rotura por

compresión simple.

Figura N° 6.19: Hornos muflas utilizados para el ensayo. Fuente: Elaboración propia.




Figura N° 6.20: Cuerpo de prueba sometido a 700°C. Fuente: Elaboración propia

.

Figura N° 6.21: Daños ocasionados debido a la acción de las altas temperaturas. Fuente: Elaboración propia.




Figura N° 6.22: Rotura a compresión simple de probeta sometida a altas temperaturas. Fuente: Elaboración propia.


6.1.6.2 Determinación de la absorción de agua por capilaridad

La determinación de la absorción de agua por capilaridad en hormigones

es de vital importancia y utilidad para establecer los requisitos de durabilidad en

el diseño de los hormigones.

Este ensayo tiene como finalidad determinar la absorción de agua por

unidad de área mediante el aumento de la masa de la probeta en función del

tiempo.

El mismo consiste en cortes de probetas de 10 cm. de diámetro y 3 cm.

de espesor, para dichos cortes se fabricaron probetas cilíndricas de 10 cm. de

diámetro y altura de 20 cm. en las mismas condiciones para los ensayos de

compresión simple y tracción indirecta.




Los cortes se cubrieron lateralmente con parafina y se registraron sus

pesos iniciales. Luego se sumergen en agua hasta una altura determinada y se

van registrando los pesos de cada elemento a diferentes intervalos de tiempo

establecidos por la norma utilizada.

Figura N° 6.23: Corte y colocación de parafina a probetas. Fuente: Elaboración propia.

Figura N° 6.24: Recipiente estanco con agua y colchón de arena. Fuente: Elaboración propia.


13 capitulo vi - ensayos de laboratorio

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