hormigón endurecido

RESISTENCIA DEL HORMIGÓN = RESISTENCIA DEL HORMIGÓN =

DÉBIL

RESIS. DE LA PASTA

RESIS. DEL AGREGADO

RESIS. INTERFASE CEMENTO-AGREGADO

HORMIGÓN EN ESTADO ENDURECIDOHORMIGÓN EN ESTADO ENDURECIDO

1° NIVEL DE FALLA

PROPAGACIÓN FISURAS EN MATRIZ

AGREGADO

MATRIZ DE CEMENTO

INTERFASE

PROPAGACIÓN DE FISURASPROPAGACIÓN DE FISURAS

2° NIVEL DE FALLA

3° NIVEL DE FALLA

a) Microfisuras en la interfase pasta-agregado por efectos de retracción.b) Crecimiento de las fisuras por tensiones de tracción en el extremo de

la microfisura.c) Fractura de la pieza por crecimiento y entrelazamiento de las fisuras.

(a) (b) (c)

PROPAGACIÓN DE FISURASPROPAGACIÓN DE FISURAS

ESQUEMA DE FRACTURA DE UN MATERIAL POROSO SOMETIDO A ESQUEMA DE FRACTURA DE UN MATERIAL POROSO SOMETIDO A TENSIONES DE COMPRESIONTENSIONES DE COMPRESION

X

Y Nota: Este esquema es válido para un material con microfisuras.

Tensiones según eje “y”(compresión)

Tensiones según eje “x”

(tracción)

Formación, propagación y rotura

y = 0 y > 01 2 43 y2 > y1 y2 > rot

FUERZA DE ADHERENCIA EN INTERFASEFUERZA DE ADHERENCIA EN INTERFASE

CONCEPTO GENERAL

RESISTENCIA A FLEXIÓN Y TRACCIÓNRESISTENCIA A FLEXIÓN Y TRACCIÓN

GENERA MAYOR TRABAZON MECÁNICA

INFLUENCIA DEL AGREGADO

DERIVADAS DE FUERZAS DE VAN DER WAALS

FORMA FAVORECE RESIST. INTERFASE

TEXTURA

AGREGADOS IRREGULARES Y RUGOSOS

AGREGADOSREDONDEADOS Y LISOS

REACCIONES QUIMICAS

AGREGADOS INERTES

FAVORECEN RESISTENCIA INTERFASE

ALGUNAS ESPECIES

MINERALÓGICAS

1,3 VECES

Muy angular

Angular Sub-angular

Sub-redondeada

Redon-deada

Bienredondeada

Esf

eric

idad

Baj

a

Alt

a

Muy angular

Angular Sub-angular

Sub-redondeada

Redon-deada

Bienredondeada

Esf

eric

idad

Baj

a

Alt

a

Muy angular

Angular Sub-angular

Sub-redondeada

Redon-deada

Bienredondeada

Esf

eric

idad

Baj

a

Alt

a

Esfericidad y redondez de agregados basado en un criterio de observación morfológica.Fuente: Peter Hewlett, 2004. “LEA´S Chemestry of Cement and Concrete”, 4th Edition.

FORMA Y TEXTURA SUPERFICIALFORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL

RESIS. INTERFASE CEMENTO-AGREGADORESIS. INTERFASE CEMENTO-AGREGADO

AGREGADO

RESTRINGE EL CAMBIO DE VOLUMEN DE LAS PASTA

GENERA TENSIONES DE CORTE Y TRACCIÓN EN LA INTERFASE

A MAYOR TAMAÑO DE PARTICULA

MAYORES TENSIONES DE CORTE Y TRACCIÓN

MAS FISURAS SI EXCEDEN LA RESISTENCIA DE ADHERENCIA

DÉBILDÉBILEXUDACIÓNSEGREGACIÓNCAMBIOS DE VOLUMEN

ZONA DE ZONA DE MICROFISURACIÓNMICROFISURACIÓN

Deformaciones Máximas= 5 veces el Promedio Tensiones Máximas= 2 a 3 veces el Promedio

RESISTENCIA DE LA INTERFASE

VARIABLE

Relación a/c

Aire Incorporado

Porosidad del Agregado

Tamaño de la partícula Agregado

Agregados Silíceos

Rocas Extrusivas Contenido de Silice

Superficie de textura lisa

RESISTENCIA DE LA INTERFASERESISTENCIA DE LA INTERFASE

TEORIA DE GRIFFITHTEORIA DE GRIFFITH

CUERPO ELASTICO CON FISURA SOMETIDO A CARGA EXTERNA

CURVA TENSIÓN DEFORMACIÓNCURVA TENSIÓN DEFORMACIÓNRELACIÓN CON LA PROPAGACIÓN DE FISURASRELACIÓN CON LA PROPAGACIÓN DE FISURAS

ENSAYO A COMPRESIÓNENSAYO A COMPRESIÓN

1.- Investigación

2.- Determinación de propiedades

3.- Control de Calidad: variabilidad del proceso, detectar cambios en las propiedades de los materiales, permitir operaciones constructivas (desencofrados, habilitaciones)

Para qué o cuando se realiza?Para qué o cuando se realiza?

1.- Propiedad que se relaciona directamente (cualitativamente) con otras propiedades del hormigón

2.- Códigos de diseño se basan en la Resistencia a Compresión

3.- Ensayo de fácil ejecución y económico

Porqué es Importante determinar f´c?Porqué es Importante determinar f´c?

FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA

a.- Distribución de tensiones en la probeta

b.- Máquina de Ensayos

c.- Relación de esbeltez (h/Ø)

d.- Tamaño de la probeta

e.- Geometría de la probeta

f.- Velocidad de Carga

g.- Humedad de la probeta

1.- MATERIALES COMPONENTES

2.- METODOS DE PREPARACIÓN

3.- PROCEDIMIENTOS DE CURADO

4.- CONDICIONES DE ENSAYO

0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90

10

20

30

40

50

60

70

80

a/c, en masa

Res

iste

nci

a d

el H

orm

igón

[M

Pa]

100 % de com

pactaciónAumento de energía de

compactación

Compactación insuficiente

COMPACTACIÓNCOMPACTACIÓN

Fuente: E. Becker, 2002. Seminario sobre Patología del HormigónInfluencia de la compactación sobre la resistencia

0

20

40

60

80

100

70 75 80 85 90 95 100

0

20

40

60

80

100

Grado de Compactación [%]

Res

iste

nci

a a

Com

pre

sión

[%

]

Red

ucc

ión

de

Res

iste

nci

a [%

]

Influencia de la compactación sobre la resistencia

COMPACTACIÓNCOMPACTACIÓN

Fuente: E. Becker, 2002. Seminario sobre Patología del Hormigón

Influencia del mantenimiento de las condiciones de curado sobre el desarrollo de resistencia del hormigón.

Fuente: E. Becker, 2003. Seminario sobre Durabilidad del Hormigón.

0 3 7 28 60 90 180Edad [días]

0

25

50

75

100

125

150

Res

iste

ncia

a la

com

pres

ión

en % curado húmedo permanente

curado al aire después de 7 días

curado al aire permanente

curado al aire después de 3 días

CURADOCURADO

siendo:

M = madurez

T = temperatura del hormigón

t = duración del curado a la

temperatura T, expresada en hs o días

MADUREZMADUREZ

MADUREZMADUREZ

Fuente: IMCYC - Manual del Concreto

400 500 600 800 1.000 2.000 3.000 4.000 6.000 10.000

4

0

8

12

16

20

24

28

32

Factor de madurez [°C . h]

Res

iste

ncia

a C

ompr

esió

n [M

Pa]

Madurez

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo (días)

Ma

du

rez

(ºC

x d

ías

)Madurez Normalizada

Temperatura - Tiempo

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo (días)

Te

mp

era

tura

(ºC

)

Ciclo Temperatura Normalizado

Temperatura - Tiempo

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo (días)

Tem

pera

tura

(ºC

)

Ciclo Temperatura Normalizado Ciclo Temperatura Invierno

Temperatura - Tiempo

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo (días)

Te

mp

era

tura

(ºC

)

Ciclo Temperatura Verano Ciclo Temperatura Normalizado

Ciclo Temperatura Invierno

Madurez

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo (días)

Ma

du

rez

(ºC

x d

ías

)Madurez Normalizada Madurez Invierno

Madurez

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo (días)

Ma

du

rez

(ºC

x d

ías

)Madurez Verano Madurez Normalizada Madurez Invierno

MADUREZMADUREZ

Temperatura: 23 ± 2º CHumedad > 95 %

CURADOCURADO

Mortero de azufre Almohadillas no adherentes

ENCABEZADO DE PROBETASENCABEZADO DE PROBETAS

IRAM 1553Pasta de Azufre – Grafito – Arena o Cuarzo.Verificación de resistencia > 34,5 MPa en cubos de 5 cm de lado.HAP utilizar encabezado especial de alta resistencia.

IRAM 1709Pads de Neoprene o Goma de dureza Shore 50 y 70. Verificación contra encabezado IRAM 1553 (95 % nivel de confianza). Hasta 100 usos. Luego nueva verificación (hasta 300 usos).

Mortero de azufreAlmohadillas no adherentes

ENSAYO DE PROBETASENSAYO DE PROBETAS

DISTRIBUCIÓN DE TENSIONESDISTRIBUCIÓN DE TENSIONES

MÁQUINA DE ENSAYOSMÁQUINA DE ENSAYOS

MÁQUINA DE ENSAYOSMÁQUINA DE ENSAYOS

RELACIÓN DE ESBELTEZRELACIÓN DE ESBELTEZ

INFLUENCIA DE LA ESBELTEZ DE LA PROBETA EN LA INFLUENCIA DE LA ESBELTEZ DE LA PROBETA EN LA RESISTENCIA A COMPRESION DEL HORMIGONRESISTENCIA A COMPRESION DEL HORMIGON

ESBELTEZ ESBELTEZ ALTURA ALTURA

DIAMETRODIAMETRO

==

A MENOR MENOR ESBELTEZESBELTEZ

MAYOR MAYOR RESISTENCIARESISTENCIA

Factores de corrección por esbeltez para diferentes relaciones de esbeltezFactores de corrección por esbeltez para diferentes relaciones de esbeltez

1.000.960.87Meiniger, Wagner y Hell

H/D = 2.0H/D = 1.5H/D = 1.0 DISTINTOS AUTORES

1.000.960.87IRAM 1551/83

1.000.930.80BS 1881 – Parte 120/83

1.000.960.92BS 1881/70

1.000.960.87ASTM C – 42/87

1.000.970.91ASTM C – 42/68

1.00---0.77Bungey ( = 44 mm)

1.000.950.83Peterson

1.000.930.85Neville

1.000.960.88Yip y Tam

TAMAÑO DE LA PROBETATAMAÑO DE LA PROBETA

TAMAÑO DE LA PROBETATAMAÑO DE LA PROBETA

GEOMETRÍA DE LA PROBETAGEOMETRÍA DE LA PROBETA

RELACIÓN RESISTENCIA CILÍNDRICA

RESISTENCIA CUBICA=

0,8 hasta 50 MPa

0,89 para 80 MPa

Res. Cilíndrica

Límites de variación

Valores medios

Cilindro 15 x 30 -- 1

Cilindro 10 x 20 0,94 a 1,00 0,97

Cilindro 25 x 50 1,00 a 1,10 1,05

Cubo 10 0,70 a 0,90 0,8

Cubo 15 0,70 a 0,90 0,8

Cubo 20 0,75 a 0,90 0,83

Cubo 30 0,80 a 1,00 0,9

Prisma 15 x15 x45 0,90 a 1,20 1,05

Prisma 20 x 20 x 60 0,90 a 1,20 1,05

Típo de probeta (supuesta con caras refrentadas)

Dimensiones(cm)

Coeficiente de conversión a la probeta cilíndrica de 15 x 30 cm

GEOMETRÍA DE LA PROBETAGEOMETRÍA DE LA PROBETA

VELOCIDAD DE CARGA VELOCIDAD DE CARGA

RESISTENCIA POTENCIALRESISTENCIA POTENCIAL

Es la resistencia que alcanzará el hormigón en condiciones ideales de compactación, curado en ambiente en las condiciones normalizadas de humedad y temperatura establecidas en la norma IRAM 1524 y realizando el ensayo bajo condiciones normalizadas (IRAM 1546).

RESULTADO DE UN ENSAYORESULTADO DE UN ENSAYOEs el promedio, como mínimo, de las resistencias de dos probetas tomadas de la misma muestra (pastón) ensayadas a la edad de 28 días u otra especificada.

fc1- fc2 =< 0,15 [(fc1- fc2)/2]

Módulo de ElasticidadMódulo de ElasticidadDeterminación de Módulo de Elasticidad Determinación de Módulo de Elasticidad

EstáticoEstático

Deformación Específica

Ten

sión

Tang

ente

Ini

cial Tan

gent

e

Seca

nte

Chord

A

B

D

C

Módulo de ElasticidadFactores que influyen sobre E

Deformación Específica

Ten

sión

E A

greg

ado

E Pas

ta

E Hor

migon

1. Tipo, Contenido y Modulo del Agregado (Grueso).

2. Edad de ensayo.3. Contenido de Humedad (En

forma opuesta a la resistencia a compresión).

4. Velocidad de Carga.

E Agregado = 70-140 GPa (14-35 GPa)

E Pasta = 7-28 GPa (7-28 GPa)

E Hormigón = 14-45 GPa (10-18 GPa)

Norma ASTM C469-94Determinación Módulo de Elasticidad

Probeta 1: Ensayo a CompresiónValor de Referencia

Permite fijar el Intervalo de Carga (40% Carga Rotura) para la determinación del Módulo y los escalones de Carga para la

lectura de deformaciones y el trazado de la Curva Tensión-Deformación

Probeta 2: Ensayo Modulo40% Carga Rotura

Fijar escalones de Carga para obtener como mínimo 8 puntos de

medición

PROBETASPROBETAS

• MISMO HORMIGÓN• MISMO PASTON• IGUAL CURADO Y EDAD DE ENSAYO

Aro metálico superior

Aro metálico inferior

Micrómetro

Varilla rígida

Norma ASTM C469-94Determinación Módulo de Elasticidad

∆l/2

∆l

Cálculo de Deformaciones

ε =∆l/2

l0

l0

l0 = 6”

adimensional=[ε]

= 10e-06= microstrain = μs[ε]

0,40 f´rotura

c0,40 rotura

f´rotura

Norma ASTM C469-94Definición de Módulo de Elasticidad

= 50.10-6

f´0

0

0

Ec = tg=0,40 f´rotura

0,40 0

-

-

f´0

Probeta 2: Ensayo Módulo40% Carga Rotura

CARGA DE ROTURA [kN]= 620

AREA DE LA PROBETA [mm2] = 17671

TENSIÓN DE ROTURA [MPa]= 35,1

40 % TENSIÓN DE ROTURA [MPa]= 14,0

INTERVALO DE ENSAYO ADOPTADO [MPa]= 15,0

ESCALON DE TENSIÓN [Mpa] (18,0 Mpa / 9) = 1,7

AREA DE LA PROBETA [mm2] = 17671

ESCALON DE CARGA [kN] (2,0 MPa x 17671 mm2 / 1000) = 29

INTERVALO DE ENSAYO

ESCALONES DE CARGA (SE ADOPTAN 9 ESCALONES)

PROBETA 1 (REFERENCIA)

Determinación de Módulo de Elasticidad EstáticoDeterminación de Módulo de Elasticidad Estático

DETERMINACIÓN CURVA TENSIÓN DEFORMACIÓN

1º Corrida 2º Corrida 3º Corrida Promedio0 0 0 0 0 0 8,333E-06 0,0

29 1,6 3 2 2 2 8,333E-06 19,4

58 3,3 5 4 5 5 8,333E-06 38,9

87 4,9 8 7 8 8 8,333E-06 63,9

116 6,6 14 13 14 14 8,333E-06 113,9

145 8,2 21 20 20 20 8,333E-06 169,4

174 9,8 28 27 26 27 8,333E-06 225,0

203 11,5 35 34 34 34 8,333E-06 286,1

232 13,1 42 41 41 41 8,333E-06 344,4

261 14,8 48 49 49 49 8,333E-06 405,6

σrot = 36,3 MPa

σ40% = 14,5 MPa

ε40% = 344,4 + (405,6 - 344,4) * (14,5 - 13,1) / (14,8 - 13,1) = 394,8 μs

ε0 = 50 μs

σ0 = 3,3 + (4,9 - 3,3) * (50 - 38,9) / (63,9 - 38,9) = 4,0 MPa

σ40% - σ0 (14,5 - 4,0)

ε40% - ε0 (353,11 - 50)E [MPa]= 30452,4

PROBETA 2

E [GPa]= 30,5

Factor ε [μs]CARGA

[kN]∆l [10-04 pulg]TENSIÓN

[MPa]

ε0 = 50 μs

σ40% = 14,5 MPa

ε40%

σ0

ENSAYO DE FLEXIÓN CON CARGA EN LOS TERCIOSENSAYO DE FLEXIÓN CON CARGA EN LOS TERCIOS

Tracción por compresión Tracción por compresión diametral diametral

Tracción por Flexión con Carga Tracción por Flexión con Carga en los Terciosen los Tercios

Rotura dentro del tercio medio

Rotura fuera del tercio medio

RELACION ENTRE LAS RESISTENCIAS A LA RELACION ENTRE LAS RESISTENCIAS A LA TRACCION Y A LA COMPRESIONTRACCION Y A LA COMPRESION

RELACION ENTRE RESISTENCIASRELACION ENTRE RESISTENCIAS

Resistencia a la compresión de

cilindros

Relación entre el módulo de rotura a flexión y resistencia a compresión

Relación entre tracción directa y resistencia a compresión

Relación entre tracción directa y módulo de rotura a flexión

MPa Kg/cm2

5 70 0.23 0.11 0.48

15 140 0.19 0.10 0.53

20 210 0.16 0.09 0.57

30 280 0.15 0.09 0.59

35 350 0.14 0.08 0.59

40 420 0.13 0.08 0.60

50 490 0.12 0.07 0.61

55 560 0.12 0.07 0.62

65 630 0.11 0.07 0.63

CONCLUSIONES:CONCLUSIONES: t/t/c = 0.07 a 0.14 c = 0.07 a 0.14

f/f/c = 0.11 a 0.23 c = 0.11 a 0.23

Tipo de Ensayo Relación ft/fc

Tracción Simple 0,07 - 0,11

Tracción por Compresión Diametral 0,07 - 0,14

Flexión con Carga en los Tercios 0,11 - 0,23

Relación ft/fc Variable

Edad

Agregado de Forma Cúbica

Agregado de Textura rugosa

Curado al aire

Compactación

Incorporación de aire

RELACIÓN TRACCIÓN/COMPRESIÓNRELACIÓN TRACCIÓN/COMPRESIÓN

EXTRACCIÓN Y ENSAYO DE TESTIGOSEXTRACCIÓN Y ENSAYO DE TESTIGOS

CUANDO SE REALIZALOS RESULTADOS DEL CONTROL NO CUMPLEN CON LOS REQUISITOS DE ACEPTACIÓN EXIGIDOSVERIFICACIÓN DE COMPACIDAD, AIRE INCORPORADOTESTIGO DE RESULTADOS ERRATICOS SE DISPONE DE NUEVA EXTRACCIÓN

COMO SE REALIZA

No afectará la capacidad resistente ni la estabilidad estructural Pueden complementarse con END, para aportar información adicional sobre uniformidad y posición de armaduras Según IRAM 1551: preparación y acondicionamiento del testigo Según IRAM 1546: ensayo a compresión Dimensiones de los testigos

Diámetro > 3 veces el Tamaño Máximo Nominal del Agregado Diámetro > 75 mm Relación de esbeltez (Altura /diámetro) comprendida entre 1 y 2

Extracción mínima de 3 testigos por elemento estructural o zona con hormigón de calidad no satisfactorio.

Extracción mínima de 15 testigos cuando se desee evaluar la calidad del hormigón de toda la estructura.

CIRSOC 201-05: Nº testigos el doble de lo especificado en 4.2.2.4Para satisfacer los criterios de aceptación

Modo 1 Modo 2

f´ci ≥ 75% f´c ≥ 75% f´c ≥ 75% f´c ≥ 75% f´c

f´cm ≥ 85% f´c ≥ 85% (f´c + k1) ≥ 85% f´c ≥ 85% (f´c + 5 MPa)

CIRSOC 201/82 CIRSOC 201-MCIRSOC 201/05

EXTRACCIÓN Y ENSAYO DE TESTIGOSEXTRACCIÓN Y ENSAYO DE TESTIGOS

EFECTO DEL T.M.N. DEL AGREGADO SOBRE EFECTO DEL T.M.N. DEL AGREGADO SOBRE LA RESISTENCIA A COMPRESIONLA RESISTENCIA A COMPRESION