creación de un manual de laboratorio para la elaboración de

1

CREACIÓN DE UN MANUAL DE LABORATORIO PARA LA ELABORACIÓN DE

UN DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

ANALISIS SISTEMATICO DE LITERATURA

PRESENTADO POR.

GINA MARCELA FONTECHA GUTIERREZ

DIEGO ALEXANDER LOZANO MARTINEZ

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVIL

VILLAVICENCIO – META

2019

2

CREACIÓN DE UN MANUAL DE LABORATORIO PARA LA ELABORACIÓN DE

UN DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE

INGENIERO CIVIL

ASESOR.

ING. VICTOR MAURICIO TREJOS CALVO

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVIL

VILLAVICENCIO – META

2019

3

AUTORIDADES ACADEMICAS

Dra. MARITZA RONDON RANGEL

RECTOR NACIONAL

Dr. CESAR AUGUSTO PEREZ LONDOÑO

DIRECTOR ACADEMICO SEDE VILLAVICENCIO

Dra. RUTH EDITH MUÑOZ JIMENEZ

DIRECTORA ADMINISTRATIVA

Ing. RAUL ALARCON BERMUDEZ

DECANO FACULTAD DE INGENIERIAS

Ing. MARIA LUCRECIA RAMIREZ SUAREZ

JEFE DE PROGRAMA

Ing. NELSON EDUARDO GONZALEZ ROJAS

COORDINADOR DE INVESTIGACION PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

4

Nota de aceptación

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________

Firma del presidente del jurado

________________________________

Firma del jurado

________________________________

Firma del jurado

Villavicencio, Diciembre de 2019

5

DEDICATORIA

Este proyecto está dedicado a mi familia que han sido mi pilar fundamental para

llevar a cabo mis logros, son mi motivación para seguir adelante, está dedicado

principalmente a mi padre que aunque esté presente físicamente y ausente de su esencia sé

que estará orgulloso de lo que estoy a punto de convertirme, es mi inspiración y me llena de

satisfacción saber que lo hemos logrado, a mi madre que me ha brindado su apoyo

incondicional y que ha estado siempre presente en cada proceso, me ha permitido

convertirme en la persona que soy hoy en día.

Gina Marcela Fontecha Gutiérrez

Es mi deseo dedicar este, mi trabajo de grado, a mis padres Jesus Arturo Lozano

Hernández y Floralba Martinez Saavedra y a mi hermana Gineth Viviana Lozano Martinez

por todo su amor, cariño y apoyo.

Diego Alexander Lozano Martinez.

6

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios por bendecirme todos los días para llevar a cabo este logro, a mi

familia por su apoyo incondicional, a mis amigos y más allegados que han hecho parte

motivacional de este proyecto y a mis compañeros por su compromiso y apoyo.

Gina Marcela Fontecha Gutiérrez

Agradezco primeramente a Dios que me regala la oportunidad de llegar a esta etapa

de mi vida y culminar este proceso académico, el, que a lo largo de todo este tiempo me

bendijo con vida, salud y enriquecimiento espiritual.

Agradezco a mis padres y a mi hermana por todo ese apoyo que mi brindaron en

este proceso, sus concejos, sus ayudas, sus ejemplos y todo aquello que me permitio hoy

llegar a este punto en mi vida.

Diego Alexander Lozano Martinez

7

1. RESUMEN

Una de las materias primas más importantes en la ejecución de una obra civil es el

concreto, por esto es de gran importancia establecer el metodo más adecuado para

determinar las cantidades necesarias de cada material que se pretende utilizar; teniendo en

cuenta que las consideraciones básicas para realizar una mezcla de concreto son la

economía, la trabajabilidad, la resistencia y la durabilidad.

Se construye este manual con el fin de brindarles un apoyo didáctico y práctico a los

estudiantes que en su momento necesiten de una referencia para la ejecución de ensayos de

laboratorio para la elaboracion y dosificación de un diseño de mezcla de concreto.

Palabras clave: Trabajabilidad, Resistencia, Durabilidad, Dosificación.

8

2. ABSTRACT

One of the most important raw materials in the execution of a civil work is concrete, so

it is of great importance to establish the most appropriate method to determine the

necessary quantities of each material that is intended to be used; taking into account that the

basic considerations to make a concrete mix are economy, workability, strength and

durability.

This manual is constructed in order to provide a didactic and practical support to

students who at the time need a reference for the execution of laboratory tests for the

preparation and dosage of a concrete mix design.

Keywords: Workability, Resistance, Durability, Dosage.

9

3. INTRODUCCION

El presente documento establece los procedimientos requeridos para realizar los

ensayos necesarios a los materiales y elaborar con los datos obtenidos un diseño de mezcla

de concreto.

El concreto es la materia prima más utilizada en las obras de ingeniería civil y por su

importancia se hace necesario que la mezcla diseñada cumpla con los criterios y estándares

de calidad dados por la normatividad con la cual se está trabajando.

El manual que a continuación se expone brinda al lector una manera más cómoda de

interpretar y entender la metodología para el desarrollo de los diferentes ensayos

establecidos en la preparación de una mezcla de concreto.

10

4. OBJETIVOS

4.1. General

Crear un manual de laboratorio para la elaboración de un diseño de mezcla de

concreto

4.2. Específicos

Proponer los procedimientos de cada uno de los ensayos realizados para la

elaboracion de una mezcla de concreto.

Detallar las normas generales para el uso de los ambientes prácticos de aprendizaje

laboratorio de concretos de la universidad cooperativa de Colombia.

Explicar de manera clara la metodología usada para lograr la finalidad del proyecto

establecido.

11

5. JUSTIFICACION

Los ensayos de laboratorio que se realizan a los materiales utilizados en cualquier obra

civil, cumplen un papel importante y fundamental al momento de garantizar la durabilidad

y demás requerimientos exigidos por la norma. Para este caso, nos enfocamos en las

mezclas de concreto que hoy en día son utilizadas como una de las materias primas

importantes en el ámbito de la construccion.

Al momento de abordar los documentos de referencia como la norma INVIAS y la

NORMA TECNICA COLOMBIANA (NTC) se observa que estas usan un lenguaje técnico

que se puede mal interpretar por parte de un estudiante y esto tendría como consecuencia

una ejecución errónea de cualquiera de los ensayos necesarios para la realización de una

mezcla de concreto.

El presente manual se diseñó con el fin de facilitar al lector la forma de interpretar el

paso a paso sobre la ejecución de los ensayos de control de calidad a los materiales.

12

6. NORMATIVIDAD GENERAL PARA EL USO DE LOS AMBIENTES

PRACTICOS DE APRENDIZAJE LABORATORIO DE CONCRETOS DE LA

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA – SEDE VILLAVICENCIO.

1. Radicar la solicitud para ambientes prácticos de aprendizaje (APA) laboratorio

usando el formato correspondiente.

2. La solicitud debe ser radicada con mínimo 3 días hábiles de anterioridad a la fecha

prevista para la práctica.

3. Leer las guias de laboratorio o normas necesarias para el buen desarrollo de la

práctica.

4. Llegar con 15 minutos de anterioridad a la hora estipulada para el inicio de la

práctica.

5. Presentarse con el carnet de la universidad debidamente refrendado con el sticker de

validez y la póliza estudiantil.

6. Usar bata blanca de manga larga con el logo institucional o en su defecto sin logo

(no se permiten batas con logos de otras instituciones).

7. Retirar relojes, anillos, manillas, pulseras, cadenas y/o cualquier otro elemento que

ponga en riesgo la integridad física del estudiante.

8. El ingreso al ambiente práctico de aprendizaje (APA) laboratorio debe hacerse con

botas de seguridad punta de acero.

9. Solo se permite el ingreso al ambiente practico de aprendizaje (APA) laboratorio

con jean (no debe presentar desgastes ni estar agujerado).

10. Tener el cuidado necesario con los implementos, materiales y equipos facilitados en

el ambiente práctico de aprendizaje (APA) laboratorio, así como las instalaciones

físicas.

13

11. Realizar la entrega de los implementos, materiales y equipos facilitados en el

ambiente práctico de aprendizaje (APA) con mínimo 15 minutos de anterioridad a la

hora de finalización estipulada.

14

TABLA DE CONTENIDO

1. RESUMEN ...................................................................................................................... 7

2. ABSTRACT .................................................................................................................... 8

3. INTRODUCCION .......................................................................................................... 9

4. OBJETIVOS.................................................................................................................. 10

4.1. General ................................................................................................................... 10

4.2. Específicos ............................................................................................................. 10

5. JUSTIFICACION.......................................................................................................... 11

6. NORMATIVIDAD GENERAL PARA EL USO DE LOS AMBIENTES PRACTICOS

DE APRENDIZAJE LABORATORIO DE CONCRETOS DE LA UNIVERSIDAD

COOPERATIVA DE COLOMBIA – SEDE VILLAVICENCIO. ...................................... 12

7. PROCEDIMIENTOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO ...................................... 27

8. TÍTULO. METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DEL

CEMENTO HIDRÁULICO. ................................................................................................ 28

8.1. OBJETO. ................................................................................................................ 28

8.2. MATERIALES Y EQUIPOS. ............................................................................... 28

8.3. PROCEDIMIENTO. .............................................................................................. 29

8.4. CALCULOS. ......................................................................................................... 32

9. TITULO. METODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD Y ABSORCIÓN DEL

AGREGADO FINO. ............................................................................................................ 34

9.1. OBJETO. ................................................................................................................ 34

15

9.2. MATERIALES Y EQUIPOS. ............................................................................... 34

9.3. PROCEDIMIENTO. .............................................................................................. 35

9.4. CÁLCULOS. ......................................................................................................... 43

9.4.1. Densidad aparente........................................................................................... 43

9.4.2. Densidad aparente (base saturada y superficialmente seca) ........................... 43

9.4.3. Densidad nominal. .......................................................................................... 43

9.4.4. Absorción. ...................................................................................................... 43

10. TITULO. METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD Y LA

ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO. ..................................................................... 44

10.1. OBJETO. ............................................................................................................ 44

10.2. MATERIALES Y EQUIPOS. ............................................................................ 44

10.3. PROCEDIMIENTO. .......................................................................................... 45

10.4. CALCULOS. ...................................................................................................... 49

10.4.1. Densidad aparente........................................................................................... 49

10.4.2. Densidad aparente, saturada superficialmente seca. ....................................... 49

10.4.3. Densidad nominal. .......................................................................................... 49

11. TITULO. METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA AL

DESGASTE POR ABRASIÓN E IMPACTOS DE AGREGADOS GRUESOS MENOR

DE 37,5 MM, UTILIZANDO LA MÁQUINA DE LOS ANGELES. ................................ 50

11.1. OBJETO. ............................................................................................................ 50

16


11.3. PROCEDIMIENTO. .......................................................................................... 51

11.4. CALCULOS. ...................................................................................................... 57

12. TITULO. DETERMINACION DE LA MASA UNITARIA Y LOS VACÍOS

ENTRE PARTÍCULAS DE AGREGADOS. ....................................................................... 58

12.1. OBJETO. ............................................................................................................ 58


12.3. PROCEDIMIENTO ........................................................................................... 59

12.3.1. MASA UNITARIA COMPACTADA. .......................................................... 59

12.3.2. MASA UNITARIA SUELTA ........................................................................ 63

12.4. CALCULOS MASA UNITARIA ..................................................................... 67

12.5. CALCULO CONTENIDO DE VACIOS .......................................................... 67

13. TITULO. METODO PARA EL ANÁLISIS POR TAMIZADO DE LOS

AGREGADOS FINOS Y GRUESOS .................................................................................. 68

13.1. OBJETO. ............................................................................................................ 68


13.3. PROCEDIMIENTO. .......................................................................................... 69

13.3.1. GRANULOMETRIA AGREGADO GRUESO ............................................. 69

13.3.2. GRANULOMETRIA AGREGADO FINO.................................................... 71

13.4. CALCULOS. ...................................................................................................... 73

17

14. TITULO. INDICE DE ALARGAMIENTO Y APLANAMIENTO DE LOS

AGREGADOS ..................................................................................................................... 74

14.1. OBJETO. ............................................................................................................ 74


14.3. PPROCEDIMIENTO. ........................................................................................ 75

14.3.1. INIDICE DE APLANAMIENTO .................................................................. 75

14.3.2. INIDICE DE ALARGAMIENTO .................................................................. 79

14.4. CALCULOS. ...................................................................................................... 82

14.4.1. INDICE DE ALARGAMIENTO O APLANAMIENTO GLOBAL ............. 82

14.4.2. INDICE DE ALARGAMIENTO O APLANAMIENTO DE CADA

FRACCION di/Di. ........................................................................................................ 82

15. TITULO. VALOR DE AZUL DE METILENO EN AGREGADOS FINOS Y EN

LLENANTES MINERALES. .............................................................................................. 83

15.1. OBJETO. ............................................................................................................ 83

15.2. MATERIALES Y EQUIPOS ............................................................................. 83

15.3. PROCEDIMIENTO. .......................................................................................... 84

15.4. CALCULOS. ...................................................................................................... 86

16. TITULO. METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LAS IMPUREZAS

ORGÁNICAS EN AGREGADOS FINOS PARA CONCRETO. ....................................... 87

16.1. OBJETO. ............................................................................................................ 87


18

16.3. PROCEDIMIENTO. .......................................................................................... 88

16.4. CALCULOS. ...................................................................................................... 90

17. TITULO. EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOS . 91


17.2. PROCEDIMIENTO. .......................................................................................... 92

17.3. CALCULOS. ...................................................................................................... 96

18. TITULO. METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL ASENTAMIENTO

DEL CONCRETO. ............................................................................................................... 97

18.1. OBJETO. ............................................................................................................ 97

18.2. MATERIALES Y EQUIPOS ............................................................................. 97

18.3. PROCEDIMIENTO. .......................................................................................... 98

19. TITULO. ELABORACION Y CURADO DE ESPECIMENES DE CONCRETO

EN OBRA. .......................................................................................................................... 103

19.1. OBJETO. .......................................................................................................... 103

19.2. MATERIALES Y EQUIPOS. .......................................................................... 103

19.3. PROCEDIMIENTO. ........................................................................................ 104

20. DOSIFICACION PARA MEZCLAS DE CONCRETO ......................................... 108

20.1. SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO: .......................................................... 109

20.2. CHEQUEO DEL TAMAÑO MAXIMO NOMINAL: .................................... 110

20.3. ESTIMACION DEL AGUA DE MEZCLA .................................................... 111

19

20.4. RESISTENCIA DE DOSIFICACION DE LA MEZCLA (F’cr) .................... 112

20.5. SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA/CEMENTO (A/C) ....................... 114

20.6. CALCULO DELCONTENIDO DE CEMENTO ............................................ 118

20.7. CALCULO DE LA CANTIDAD DE CADA AGREGADO .......................... 118

20.8. PROPORCIONES INICIALES EN MASA (MASA SECA DE AGREGADOS).

123

20.9. PRIMERA MEZCLA DE PRUEBA ............................................................... 124

21. CONCLUSIONES ................................................................................................... 127

22. BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA ........................................................................ 128

23. DATOS DE CONTACTO ....................................................................................... 130

20

TABLA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1. Fuente propia. Densidad del cemento hidráulico, (2019). ............................ 29







Ilustración 8. Fuente propia. Densidad y absorción agregado fino, (2019). ....................... 35

Ilustración 9. Fuente propia. Densidad y absorción agregado fino, (2019). ....................... 36

Ilustración 10. Fuente propia. Densidad y absorción agregado fino, (2019). ..................... 37













21





Ilustración 27. Fuente propia. Desgaste en la máquina de los angeles, (2019). ................. 50











Ilustración 38. Fuente propia. Masas unitarias y porcentaje de vacíos, (2019). ................. 59









22








Ilustración 54. Fuente propia. Analisis por tamizado de los agregados, (2019). ................ 68




. Ilustración 58. Fuente propia. Analisis por tamizado de los agregados, (2019). ......... 71




Ilustración 62. Fuente propia. Indice de alargamiento y aplanamiento, (2019).................. 75









23



Ilustración 73. Fuente propia. Azul de metileno, (2019). ..................................................... 84





Ilustración 78. (2019). Azul de metileno de (INVIAS E 235). ............................................... 86

Ilustración 79. Fuente propia. Contenido de materia orgánica, (2019). ............................. 87






Ilustración 85. Fuente propia. Equivalente de arena, (2019). ............................................. 91









Ilustración 94. Fuente propia. Asentamiento del concreto, (2019). ..................................... 98

24




Ilustración 98. Fuente propia. Asentamiento del concreto, (2019). ................................... 100

Ilustración 99. Fuente propia. Asentamiento del concreto, (2019). ................................... 100

Ilustración 100. Fuente propia. Asentamiento del concreto, (2019). ................................. 101



Ilustración 103. Fuente propia. Especimenes de concreto, (2019). ................................... 104








Ilustración 111. (2019). Agua de mezcla. Recuperado de (Libro concreto simple – U. del

cauca). ................................................................................................................................ 112

Ilustración 112. (2019). Calculo de (F’cr). Recuperado de (Libro concreto simple – U. del

cauca). ................................................................................................................................ 113

Ilustración 113. (2019). Selección de la relación agua cemento(A/C). Recuperado de (Libro

concreto simple – U. del cauca). ........................................................................................ 115

Ilustración 114. (2019). Metodo de fuller – porcentaje de cada agregado. Recuperado de

https://www.academia.edu/ ................................................................................................ 120

25

CONTENIDO DE TABLAS

Tabla 1. (2019). Masa mínima de las muestras. Recuperado de https://kupdf.net/. ............ 45

Tabla 2. (2019). Masa mínima de la muestra. Recuperado de (NTC 98). ........................... 51

Tabla 3. (2019). Carga mínima – número de esferas. Recuperado de (NTC 98)................. 51

Tabla 4. (2019). Masa mínima de ensayo. Recuperado de (NTC 77). ................................. 69

Tabla 5. (2019). Masa mínima de ensayo. Recuperado de (INVIAS E 230). ....................... 76

Tabla 6. (2019). Masa mínima de ensayo. Recuperado de (INVIAS E 230). ....................... 79

Tabla 7. Fuente propia. Contenido de materia orgánica, (2019). ....................................... 90

Tabla 8. (2019). Selección del asentamiento. Recuperado de (Libro concreto simple – U.

del cauca). .......................................................................................................................... 109

Tabla 9. (2019). Agua de mezcla. Recuperado de (Libro concreto simple – U. del cauca).

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


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

Tabla 11. (2019). Agua de mezcla. Recuperado de (Libro concreto simple – U. del cauca)

............................................................................................................................................ 112

Tabla 12. (2019). Valores de coeficientes según “n”. Recuperado de (Libro concreto

simple – U. del cauca). ....................................................................................................... 112

Tabla 13. (2019). Calculo de (F’cr). Recuperado de (Libro concreto simple – U. del

cauca). ................................................................................................................................ 114

Tabla 14. (2019). Calculo de (A/C). Recuperado de (Libro concreto simple – U. del cauca).

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

26


............................................................................................................................................ 117

Tabla 16. Fuente propia. Proporciones iniciales en masa, (2019). ................................... 123

Tabla 17. Fuente propia. Humedad de los materiales, (2019). .......................................... 125

27

7. PROCEDIMIENTOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO

Para elaborar una mezcla de concreto es necesario realizar una serie de ensayos a los

materiales que se piensan utilizar, bajo la directriz de la normatividad con la cual se está

trabajando; a continuación se presenta el listado de los ensayos que se deben ejecutar para

llevar a cabo el diseño de una mezcla de concreto:

Densidad del cemento.

Densidad y absorción del agregado fino.

Densidad y absorción del agregado grueso.

Desgaste en la máquina de los angeles.

Masas unitarias.

Granulometría de los agregados.

Índice de alargamiento y aplanamiento.

Azul de metileno.

Contenido de materia orgánica.

Equivalente de arena.

Asentamiento del concreto (slump).

Elaboracion de cilindros de concreto.

28

8. TÍTULO. METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DEL

CEMENTO HIDRÁULICO.

8.1. OBJETO.

Esta norma establece el metodo de ensayo para determinar la densidad del cemento

hidráulico. Su principal utilidad está relacionada con el diseño y control de las mezclas de

concreto.

8.2. MATERIALES Y EQUIPOS.

Frasco de le chatelier

Embudo

Balanza digital

Palustre

Cemento

A C P M

Tazones para material

Termómetro

Espátula

29

Ilustración 1. Fuente propia. Densidad del cemento hidráulico, (2019).

8.3. PROCEDIMIENTO.

Llenar el frasco de le chatelier con acpm hasta un punto en la marca entre 0 y 1ml.

Se debe tener en cuenta que la temperatura del acpm al momento de realizar la

lectura debe estar entre 21°C y 25°C.


30

Sumergir el frasco de le chatelier en un baño de agua a temperatura constante y

seguido se toma la primera lectura.


Pesar 64 gramos de cemento en un recipiente con aproximación de 0,5gr (no mayor

a 64,5gr ni menor a 63,95gr).


31

Agregar el cemento pesado en el frasco de le chatelier en pequeñas cantidades,

evitando que se adhiera a las paredes del mismo (se puede usar un tipo de embudo

improvisado con materiales no convencionales para facilitar el procedimiento).


Colocar el tapón al frasco de le chatelier y se procede a realizar agitaciones en

círculos de forma horizontal hasta eliminar todo el aire atrapado y que ya no se vean

ascender burbujas a la superficie.


32

Nota 1: Si el procedimiento hasta este punto fue realizado con éxito, el nivel de acpm debe

estar en un punto de la serie final de graduaciones.

Sumergir el frasco de le chatelier nuevamente en baño de agua a temperatura

constante y se toma la lectura final (entre la temperatura de la lectura inicial y la

lectura final, no deben haber más de 0,2 °c de diferencia).


8.4. CALCULOS.

El volumen del líquido desplazado en cm³ se determina mediante la siguiente ecuación:

( )

Nota 2: Un centímetro cubico equivale a un mililitro.

La densidad del cemento en gramos/centímetro cubico se denomina (p) y se define con la

siguiente ecuación:

(

)

33

Nota 3: Para efectos del control de calidad de los materiales usados en diseños de mezclas

de concreto, se recomienda tomar la densidad relativa como un número adimensional y se

calcula con la siguiente ecuación:

( )

Nota 4: La densidad del agua a 4°c se toma como 1gr/cm³.

34

9. TITULO. METODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD Y ABSORCIÓN

DEL AGREGADO FINO.

9.1. OBJETO.

Este metodo de ensayo cubre la determinacion de la densidad aparente y nominal, a

una condición de temperatura de 23°c ± 2°c y la absorción del agregado fino.


Balanza digital

Picnómetro

Molde absorción

Pisón

Secador de cabello

Tazones

Estufa

Espátula

Embudo

35

9.3. PROCEDIMIENTO.

Nota 1: Para efectos de los cálculos se tomaran los siguientes pesos y se denominaran de la

siguiente manera:

A = masa de la muestra secada en el horno (gr)

B = masa del picnómetro lleno con agua hasta la marca de calibración (gr)

S = masa de la muestra saturada superficialmente seca introducida en el picnómetro (gr)

C = masa del picnómetro con la muestra y el agua hasta la marca de calibración (gr)

Secar 1kg de material hasta temperatura constante de 110°c ± 5°c (no mayor a

115°c ni menor a 105°c) dejar enfriar hasta que se pueda manipular fácilmente y

sumergir en agua durante 24 horas ± 4 horas (no más de 28 horas ni menos de 20

horas).

Ilustración 8. Fuente propia. Densidad y absorción agregado fino, (2019).

36

De forma manual se quita el exceso de agua del recipiente con la muestra de ensayo

sin permitir que exista perdida de finos para tener un resultado más exacto al

momento de realizar los cálculos.

Se procede a poner el material sobre una superficie no absorbente (preferiblemente

metálica o en aluminio como una bandeja o un tazón).


37

Con la ayuda de un secador de cabello se pone la muestra bajo una corriente de aire

tibio y se revuelve constantemente con una espátula para buscar en la muestra de

ensayo la condición saturada superficialmente seca.


Poner el molde de absorción de tal manera que la abertura de diámetro mayor quede

en la parte inferior y la abertura de diámetro mayor se ubique en la parte superior.


38

Adicionar el material dentro del molde hasta sobrepasar la superficie del mismo y se

apisona con 25 caídas del pisón (la altura de caída del pisón debe ser de 5mm sobre

la superficie del material y deben ser en caída libre).


Limpiar el material sobrante que queda cerca de la base del cono con una brocha y

se procede a levantar el molde.


39

Nota 2: Si el material conserva la forma del molde entonces se indica que la muestra del

agregado aún tiene mucha humedad y por consiguiente se devuelve la muestra al tazón y se

continúa con el secado, repitiendo el proceso tantas veces como sea necesario hasta obtener

la condición deseada.

Nota 3: Si el material se asienta levemente entonces se considera que ya la muestra a

alcanzado la condición saturada superficialmente seca.

Nota 4: Si el material se asienta de forma exagerada quiere decir que se ha excedido en el

secado y se debe agregar una cantidad mínima de agua durante 30 minutos, después se

inicia nuevamente el secado superficial y se continua con el ensayo de forma normal.

Llenar el picnómetro parcialmente con agua y se agregan 500 gr ± 10 gr (no más de

510 gr ni menos de 490 gr) de muestra bajo la condición saturada superficialmente

seca.


40

Adicionar más agua al picnómetro hasta un 90% de su capacidad.


Agitar el picnómetro circularmente y de forma horizontal en los dos sentidos para

liberar las partículas de aire atrapado en la muestra.


41

Llenar el picnómetro con agua completamente a su marca calibrada y se lleva a

temperatura de 23°c ± 2°c, si es necesario poniéndolo en un baño de agua.


Se procede a pesar el picnómetro con el material y el agua y se toma nota del dato

arrojado.


42

Remover la muestra de material ensayo del picnómetro y se realiza un secado hasta

temperatura de 110°c ± 5°c (no mayor a 115°c ni menor a 105°c) y se deja enfriar al

aire durante 1 hora ± ½ hora (hasta que la muestra sea manipulable en cualquier

momento de este lapso de tiempo).


Pesar el picnómetro con agua hasta la marca de calibración.


43

9.4. CÁLCULOS.

9.4.1. Densidad aparente.

( )

9.4.2. Densidad aparente (base saturada y superficialmente seca)

( ) ( )

9.4.3. Densidad nominal.

( )

9.4.4. Absorción.

[

]

44

10. TITULO. METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD Y LA

ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO.

10.1. OBJETO.

Este metodo de ensayo tiene por objeto determinar la densidad y la absorción del

agregado grueso. La densidad se puede expresar como densidad aparente, densidad

aparente (sss) (saturada superficialmente seca), o densidad nominal. La densidad nominal

(sss) y la absorción se basan en el humedecimiento en agua del agregado después de 24

horas. Este metodo de ensayo no está previsto para ser usado en agregados livianos.


Balanza digital

Tazones

Estufa

Toalla no absorbente

Equipo de absorción

Bandejas

45

10.3. PROCEDIMIENTO.

Nota1: la cantidad de material que se debe usar para el ensayo se obtiene de la Tabla 1,

dependiendo del tamaño maximo nominal del agregado.

Tabla 1. (2019). Masa mínima de las muestras. Recuperado de https://kupdf.net/.

Nota 2: Para efectos de los cálculos se tomaran los siguientes pesos y se denominaran de la

siguiente manera:

A: masa al aire de la muestra de ensayo secada al horno o en estufa, (g).

B: masa al aire de la muestra en condición saturada y superficialmente seca, (g).

C: masa de la muestra en el agua sumergida en la canastillas del equipo, (g).

46

Secar el material hasta temperatura constante de 110°c ± 5°c (no mayor a 115°c ni

menor a 105°c) dejar enfriar hasta que se pueda manipular fácilmente y sumergir en

agua durante 24 horas ± 4 horas (no más de 28 horas ni menos de 20 horas).


Remover el material del agua y poner sobre un tazón.


47

Colocar el material sobre una toalla no absorbente y se secar los excesos de agua

superficial en las partículas más grandes con la misma toalla; si se requiere se puede

usar una corriente de aire frio y evitar la evaporación de agua.


Determinar la masa del material en esta condición (saturada superficialmente seca).


48

Colocar el material sobre la canastilla del equipo de absorción, sumergir en el

tanque a temperatura de 23°C ± 2°C y tomar su peso en esta condición.


Retirar el material de la canastilla y secar en horno o estufa a temperatura constante

de 110°C ± 5°C, dejar enfriar a temperatura ambiente y tomar su peso.


49

10.4. CALCULOS.

10.4.1. Densidad aparente.

( )

10.4.2. Densidad aparente, saturada superficialmente seca.

( ) ( )

10.4.3. Densidad nominal.

( )

50

11. TITULO. METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA

AL DESGASTE POR ABRASIÓN E IMPACTOS DE AGREGADOS GRUESOS

MENOR DE 37,5 MM, UTILIZANDO LA MÁQUINA DE LOS ANGELES.

11.1. OBJETO.

Esta norma presenta el método de ensayo de los tamaños de agregados menores de

37,5 mm (1 ½ de pulgada) para determinar la resistencia al desgaste, utilizando la máquina

de los ángeles.


Máquina de los ángeles.

Tamiz No 8

Tamiz No 12

Tazones

Estufa

Palustre

Balanza

Brocha

Guantes de carnaza

Ilustración 27. Fuente propia. Desgaste en la máquina de los angeles, (2019).

51


Nota 1: la masa del material se obtiene de acuerdo a los valores de la Tabla 2, teniendo en

cuenta el rango que más se parezca a los tamaños que tiene el material a ensayar.

Tabla 2. (2019). Masa mínima de la muestra. Recuperado de (NTC 98).

Nota 2: La carga o número de esferas necesarias para realizar el ensayo se determina con la

Tabla 3, teniendo en cuenta la granulometría escogida con la Tabla 2.

Tabla 3. (2019). Carga mínima – número de esferas. Recuperado de (NTC 98).

Nota 3: El pesaje del material después de las 100 vueltas es opcional; puede realizarse un

solo pesaje al finalizar las 500 vueltas sin interrupciones.

52

Tomar la muestra y lavarla.


Secar la muestra en la estufa a temperatura de 110°C ± 5°C.


53

Preparar la máquina de los ángeles y agregar la muestra y las esferas de acero

determinadas según Tabla 3.


Encender la máquina de los ángeles programándola a 36 rpm durante 100 vueltas.


54

Después de las 100 vueltas se saca la muestra ensayado en la bandeja, se pasa por el

tamiz No. 8 y se pesa el material que pasa el tamiz.


Devolver el material a la máquina de los angeles, tanto el retenido como el pasante

y las esferas nuevamente.


55

Programar de nuevo la máquina de los ángeles a 36 rpm pero esta vez durante 400

vueltas.


Luego de las 400 vueltas se saca la muestra, se pasa por el tamiz no. 8 y se pesa lo

que queda retenido.


56

Tomar el tamiz no. 12 y colocar la muestra que pasó el tamiz no. 8, pesar lo que

queda retenido y el material pasante se desecha.


Lavar la muestra de material obtenida, secar en estufa u horno a temperatura de

110°C ± 5°C, dejar enfriar a temperatura ambiente y finalmente tomar su peso.


57

11.4. CALCULOS.

La pérdida se calcula entre la diferencia de la masa original y la masa final obtenida.

La diferencia que da será tomada como porcentaje de perdida.

Masa inicial según Tabla 2. 100%

Masa final después del lavado X%

% Perdida = 100 - X%

58

12. TITULO. DETERMINACION DE LA MASA UNITARIA Y LOS VACÍOS

ENTRE PARTÍCULAS DE AGREGADOS.

12.1. OBJETO.

Esta norma determina la masa unitaria en condición compactada o suelta y el cálculo

de los vacíos entre las partículas de los agregados finos, gruesos o mezclados. Esta norma

se usa para determinar los valores de la masa unitaria necesarios para la selección de las

proporciones de los agregados en las mezclas de concreto.


Balanza

Varilla de apisonamiento lisa, redondeada, recta

Molde masas unitarias

Palustre

Bandejas

Brocha

Estufa

Flexómetro

59

Ilustración 38. Fuente propia. Masas unitarias y porcentaje de vacíos, (2019).

12.3. PROCEDIMIENTO

12.3.1. MASA UNITARIA COMPACTADA.

Tomar las dimensiones del molde, diámetro y altura


60

Llenar el molde con agua, determinar la masa necesaria para llenarlo y así

determinar el volumen.


Tomar al menos el doble de la masa del material necesaria para llenar el molde.


61

Secar el material en la estufa a temperatura de 110°C ± 5°C.


Realizar el llenado del molde a 1/3 de su volumen, compactar con 25 golpes de la

varilla distribuidos uniformemente.


62

Poner la segunda capa a 2/3 del volumen del molde y compactar con la varilla 25

veces sin que esta penetre la capa anterior.


Repetir el procedimiento anterior para la tercera capa y luego enrrazar.


63

Pesar el molde más el material y tomar el dato.


Repetir este procedimiento 3 veces para obtener un promedio final.

Nota 1: EL procedimiento para obtener la masa unitaria compactada del agregado fino

corresponde al mismo procedimiento que para el agregado grueso.

12.3.2. MASA UNITARIA SUELTA

Tomar las medidas del molde, diámetro y altura.


64

Llenar el molde con agua, determinar la masa necesaria para llenarlo y determinar el

volumen.


Tomar al menos el doble de la masa del material necesaria para llenar el molde.


65

Secar el material en la estufa a temperatura de 110°C ± 5°C.


Realizar el llenado del molde con un palustre o cuchara sin que la altura de caída

exceda los 5cm sobre el borde del molde.


66

Enrrazar y eliminar con la brocha el exceso de material de las agarraderas.


Pesar el molde más el material y tomar el dato.


Repetir este procedimiento 3 veces para obtener un promedio final.

67

Nota 2: EL procedimiento para obtener la masa unitaria suelta del agregado grueso

corresponde al mismo procedimiento para el agregado fino.

12.4. CALCULOS MASA UNITARIA

( )

O

( )

Dónde:

(

)

( )

( )

( )

12.5. CALCULO CONTENIDO DE VACIOS

(( ) )

Dónde:

(

)

(

)

68

13. TITULO. METODO PARA EL ANÁLISIS POR TAMIZADO DE LOS

AGREGADOS FINOS Y GRUESOS

13.1. OBJETO.

Esta norma abarca la determinación de la distribución de los amañas de las partículas

que componen los agregados finos y gruesos, a través de un proceso de tamizado.


Estufa.

Tazones.

Balanza.

Serie de tamices (1”, ¾ “, ½”, 3/8”, No.4, No.8, No.16, No.30, No.50, No.100,

No.200, fondo).

Brocha.

Palustre.

Ilustración 54. Fuente propia. Analisis por tamizado de los agregados, (2019).

69


13.3.1. GRANULOMETRIA AGREGADO GRUESO

Secar el material granular en la estufa a una temperatura de 110°C ± 5 °C.


De acuerdo con el tamaño nominal, se escoge la cantidad de material para usarse

como se indica en la Tabla 4.

Tabla 4. (2019). Masa mínima de ensayo. Recuperado de (NTC 77).

70

Ubicar los tamices seleccionados en orden descendente por tamaño de abertura y

echar el material sobre ellos, iniciando al instante el tamizado manual.


Tomar los pesos del material retenido en cada tamiz mediante la balanza digital y

tabularlos para realizar los respectivos cálculos.


71

13.3.2. GRANULOMETRIA AGREGADO FINO

Pasar el agregado por el tamiz No. 4

. Ilustración 58. Fuente propia. Analisis por tamizado de los agregados, (2019).

El material que pasa el tamiz No.4 se seca en la estufa a una temperatura de 110°C

± 5 °C.


72

Ubicar los tamices en orden descendente por el tamaño de la abertura del tamiz e

iniciar el procedimiento de tamizado.


Tomar el material retenido en cada tamiz y pesar en la balanza digital.


73

13.4. CALCULOS.

Calcular los porcentajes de material que pasan cada tamiz, los porcentajes totales

de material retenido en los mismos, o los porcentajes en varias fracciones

con una aproximación del 0,1 % con base en la masa total de la muestra seca.

74

14. TITULO. INDICE DE ALARGAMIENTO Y APLANAMIENTO DE LOS

AGREGADOS

14.1. OBJETO.

La forma de las partículas de los agregados es importante en la construcción de

carreteras, porque las partículas de forma defectuosa suelen generar inconvenientes. Las

partículas planas y alargadas tienden a producir mezclas de concreto poco trabajables, lo

que puede afectar su durabilidad a largo plazo. En las capas granulares y en las mezclas

asfálticas, esas partículas son propensas a rotura y desintegración durante el proceso de

compactación, modificando la granulometría del agregado y afectando adversamente su

comportamiento.

Esta norma de aplica a agregado de origen natural o artificial. El ensayo para

determinar el índice de aplanamiento no es aplicables a los tamaños de partículas menores

de 6.3 mm (1/4”) o mayores de 63mm (2 1/2”); mientras que la prueba para hallar el índice

de alargamiento no aplica a los tamaños de partículas menor de 6.3mm (1/4”) o mayores

de 50mm (2”)


Tamices de barras, formados por barras cilíndricas paralelas

Calibradores metálicos

Balanza

Horno

Tazones

Serie de tamices 2 ½, 2”, 1 ½, 1”, 3/4”, 1/2", 3/8”, 1/4".

75

Ilustración 62. Fuente propia. Indice de alargamiento y aplanamiento, (2019).

14.3. PPROCEDIMIENTO.

14.3.1. INIDICE DE APLANAMIENTO

Nota 1: para efectos de los cálculos se tendrán en cuenta las siguientes nomenclaturas:

Mo: Masa mínima (inicial) de ensayo según Tabla 5.

Di: Tamiz que pasa.

di: Tamiz que retiene.

Ri: Material retenido en fracciones di/Di.

mi: masa de las partículas que pasan el calibrador de barras.

mi: masa de las partículas retenidas el calibrador de longitud.

76

Secar la muestra al horno o en estufa a temperatura de 110°C ± 5°C.


Determinar el tamaño máximo nominal del agregado y de acuerdo a la Tabla 5

determinamos la masa mínima para el ensayo.

Tabla 5. (2019). Masa mínima de ensayo. Recuperado de (INVIAS E 230).

77

Desechar el material de tamaño menor a 6.3mm (1/4”) y mayor a 63 mm (2 ½”).

Pesar y anotar la cantidad de material retenido en cada tamiz y organizarlos en

bandejas o platones.


Realizar la sumatoria de la masa total del ensayo y tomar nota.


78

Pasar el material de forma manual por la respectiva ranura del calibrador de

espesores para índice de alargamiento, de acuerdo al tamaño del agregado.


El material que pasa teniendo en cuenta el tamaño del agregado lo dejamos en

bandejas separadas organizadas y anotamos el dato de cada peso.


79

Nota 2: El ensayo se considera terminado cuando el rechazo no varié en más de 1% durante

un minuto de tamizado.

14.3.2. INIDICE DE ALARGAMIENTO

Secar la muestra al horno o en estufa a temperatura de 110°C ± 5°C.


Determinar el tamaño máximo nominal del agregado y de acuerdo a la Tabla 5

determinamos la masa mínima para el ensayo.

Tabla 6. (2019). Masa mínima de ensayo. Recuperado de (INVIAS E 230).

80

Desechar el material con partículas menores de 6.3 mm (1/4”) o mayores de 50 mm

(2”).

Pesar y anotar la cantidad de material retenido en cada tamiz y organizarlo en

bandejas o platones.


Realizar la sumatoria de la masa total del ensayo y tomar apuntes.


81

Pasar el material de manera manual cada partícula por su lado más largo a través del

par de barras del calibrador de longitudes, teniendo en cuenta el tamaño del

agregado.


Dejar en bandejas separadas las partículas que quedaron retenidas en el calibrador,

es decir las partículas alargadas.

Tomar nota del peso de cada material.


82

14.4. CALCULOS.

14.4.1. INDICE DE ALARGAMIENTO O APLANAMIENTO GLOBAL

Dónde:

M1: suma de las masas de las fracciones di/Di (gr).

M2: suma de las masas de las partículas planas o largas, según el índice que se

desee calcular de las fracciones di/Di (gr).

14.4.2. INDICE DE ALARGAMIENTO O APLANAMIENTO DE CADA

FRACCION di/Di.

Dónde:

Ri: masa de la fracción di/Di (gr).

mi: masa de las partículas planas o largas, según el índice que se desee calcular, de

las fracciones di/Di (gr).

83

15. TITULO. VALOR DE AZUL DE METILENO EN AGREGADOS FINOS Y EN

LLENANTES MINERALES.

15.1. OBJETO.

Esta norma indica el procedimiento para determinar la cantidad de material

potencialmente dañino (incluyendo arcilla y material orgánico) presente en la

fracción fina de un agregado mediante la determinación del Valor de Azul de

Metileno.

15.2. MATERIALES Y EQUIPOS

Bureta

Agitador magnético (batidora)

Balanza

Varilla de vidrio

Cronometro

Tazones

Tamiz No 200

Matraz volumétrico

Papel filtro Whatman

Solución de azul de metileno

Agua destilada

Estufa

84

Ilustración 73. Fuente propia. Azul de metileno, (2019).


Usar el tamiz No 200 y tomar 30 gramos del material que pasa el tamiz.


85

Tomar de la muestra 10 gramos de material seco y verterlo en el vaso volumétrico.

Agregar 30 ml de agua destilada y revolver.


Verter la mezcla en el agitador mecánico o batidora y echar 0.5 ml de solución de

azul de metileno por 60 segundos a 400 revoluciones por minuto.


86

Insertar la bureta y sacar una gota en el papel filtro Whatman hasta observar la

figura que presenta y repetir este procedimiento agregando 0.5 ml de solución para

obtener el resultado esperado.


15.4. CALCULOS.

Se compara el resultado obtenido en el papel filtro whatman con los

ejemplos proporcionados por la norma.

Ilustración 78. (2019). Azul de metileno de (INVIAS E 235).

87

16. TITULO. METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LAS IMPUREZAS

ORGÁNICAS EN AGREGADOS FINOS PARA CONCRETO.

16.1. OBJETO.

Esta norma presenta procedimientos para una determinación aproximada de la

presencia de impurezas orgánicas perjudiciales para el agregado fino usado en mortero de

cemento hidráulico o en concreto.


Botella de vidrio

Solución

Palustre

Tamiz 4”

Embudo

Tazones

Paleta de color

Probeta

Ilustración 79. Fuente propia. Contenido de materia orgánica, (2019).

88


Establecer las marcas a usarse en el frasco de vidrio (130 y 200 ml).


Agregar la muestra al frasco de vidrio hasta la marca de 130 ml.


89

Añadir la solución hasta la marca de 200 ml del volumen del frasco de vidrio.


Cerrar el frasco de vidrio y agitar; dejar reposar por 24 horas.


90

16.4. CALCULOS.

Se utiliza la paleta de colores para determinar qué tipo de color Garner estándar y su

placa orgánica.


Tabla 7. Fuente propia. Contenido de materia orgánica, (2019).

COLOR GADNER ESTANDAR No PLACA ORGANICA No

5 1

8 2

11 3 (ESTANDAR)

14 4

16 5

91

17. TITULO. EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOS

OBJETO.

Este ensayo tiene por objeto determinar la proporción relativa del contenido de polvo

fino nocivo, o material arcilloso, en los suelos o agregados finos. Es un procedimiento que

se puede utilizar para lograr una correlación rápida en campo.


Solución

Probeta

Cronometro

Tazones

Molde

Estufa

Tamiz No 4”

Secador

Tuvo irrigador

Ilustración 85. Fuente propia. Equivalente de arena, (2019).

92


Tomar la muestra húmeda y con un secador poner una corriente de aire con el fin de

que la muestra se pueda empuñar y no se deshaga.


Llenar las probetas con solución stock hasta una altura de 4”.


93

Tomar el molde y llenarlo con la muestra.


Agregar la muestra del molde a cada probeta.


94

Tapar la probeta y dejar reposar por 10 minutos.


Agitar cada probeta en una distancia de 9” haciendo 90 ciclos en un lapso de tiempo

de 30 segundos.


95

Utilizar el tubo irrigador para asentar la muestra.


Dejar reposar por 20 minutos y tomar la lectura.


96

17.3. CALCULOS.

El equivalente de arena se calculará con aproximación de décima (0.1 %), así:

97

18. TITULO. METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL ASENTAMIENTO

DEL CONCRETO.

18.1. OBJETO.

Esta norma establece el método de ensayo para determinar el asentamiento del

concreto en la obra y en el laboratorio.

18.2. MATERIALES Y EQUIPOS

Balanza

Bandejas

Flexómetro

Baldes

Cono slump

Varilla lisa

Palustre

98


Secar el material en la estufa a 110 ºC ± 5 ºC.

Ilustración 94. Fuente propia. Asentamiento del concreto, (2019).

Pesar la cantidad de material a utilizar de cada uno de los agregados (cemento,

grava, arena, agua).


99

En una superficie limpia realizar el mezclado del cemento con el agregado fino

hasta homogenizar la mezcla, luego de esto agregar la grava y la cantidad de agua

necesaria para la mezcla.


Ubicar el cono slump cerca de la mezcla para realizar el llenado.


100

Realizar el llenado del molde a 1/3, y apisonar con 25 golpes de la varilla

distribuidos uniformemente.


Poner la segunda capa a 2/3 del volumen del molde y apisonar con la varilla 25

veces sin que esta penetre en más de 1cm la capa anterior.


101

En la última capa dejamos llenar hasta que se desborde el material sobre el molde y

nuevamente realizamos el apisonamiento con la varilla con 25 golpes, se enraza y se

limpia el exceso de material que queda alrededor del molde.


Sujetar con las manos el molde y levantar de manera vertical en un solo

movimiento.


102

Invertir el cono y poner la varilla de manera horizontal sobre el mismo, tomar la

diferencia de alturas con Flexómetro entre la superficie de la muestra y la altura de

la varilla.


103

19. TITULO. ELABORACION Y CURADO DE ESPECIMENES DE CONCRETO

EN OBRA.

19.1. OBJETO.

Esta norma establece los procedimientos para elaboración y curado de

especímenes cilíndricos y prismáticos. Tomado de mezclas representativas de concreto

fresco para construcción.


Moldes cilíndricos.

Varilla compactadora.

Pala.

Palustre.

Balanza.

Chipote.

Tazones.

Bandejas.

Cemento.

104


Pesar los materiales (grava, arena, cemento).

Ilustración 103. Fuente propia. Especimenes de concreto, (2019).

Arrojar los materiales y utilizar la pala para homogenizar la grava, la arena y el

cemento.


105

Con la pala abrir un hueco en la mitad del material y agregar agua.


Revolver la mezcla hasta que quede una pasta manejable y homogénea.


106

Agregar concreto al molde cilíndrico hasta 1/3 del volumen y con la barra lisa se

dan 25 golpes alrededor del molde en forma de caracol.


Poner la segunda capa a 2/3 del volumen del molde y apisonar con la varilla 25

veces.


107

Agregar el material hasta que rebose el molde y con la varilla se dan 25 golpes;

luego enrrazar.


Con el chipote se dar golpes alrededor del molde para eliminar los vacíos y repetir

el procedimiento para los demás cilindros.


108

20. DOSIFICACION PARA MEZCLAS DE CONCRETO

PASOS A SEGUIR:

Selección del asentamiento.

Chequeo del tamaño maximo nominal.

Determinacion de la resistencia de dosificación.

Selección de la relación A/C.

Calculo del contenido de cemento y aditivo.

Calculo de la cantidad de cada agregado.

Calculo de proporciones iniciales.

Primera mezcla de prueba; ajuste por humedad de los agregados.

109

20.1. SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO:

Para la selección del asentamiento es necesario tener en cuenta las especificaciones de la

obra a ejecutar y se adoptaran las recomendaciones dadas en la tabla 8.

Tabla 8. (2019). Selección del asentamiento. Recuperado de (Libro concreto simple – U. del

cauca).

110

20.2. CHEQUEO DEL TAMAÑO MAXIMO NOMINAL:

Se obtiene de acuerdo a la granulometría realizada o por especificaciones de la cantera

de donde es obtenido el material.

Nota 1. Por recomendación de la NSR-10:

1/3 (espesor de la losa).

1/5 (menor distancia entre lados de formaleta).

3/4 (espacio libre entre varillas de refuerzo).

111

20.3. ESTIMACION DEL AGUA DE MEZCLA

Para la estimación del agua de mezcla se debe tener en cuenta si el concreto es con aire

o sin aire incluido.

En las tablas 9 y 10 se observan los posibles asentamientos (cm) (casillas de la

izquierda) y los tamaños máximos nominales posibles del agregado a utilizar (mm) (casilla

superior). Lo que se busca es que con el sentamiento y tamaño maximo nominal se

encuentre un punto de convergencia y ese punto será la cantidad de agua para la mezcla

(Kg*m³). Seguido de las tablas 9 y 10 se mostrara un ejemplo de la forma en que se obtiene

el agua de mezcla.



112

Tabla 11. (2019). Agua de mezcla. Recuperado de (Libro concreto simple – U. del cauca)

Ilustración 111. (2019). Agua de mezcla. Recuperado de (Libro concreto simple – U. del cauca).

20.4. RESISTENCIA DE DOSIFICACION DE LA MEZCLA (F’cr)

Se puede hacer el cálculo de la resistencia de dosificación de dos maneras que se

explican a continuación:

1. Se calcula utilizando los valores de “n” (número total de resultados de los ensayos

hechos previamente) y “V” (coeficiente de variación, expresado en porcentaje).

Para los valores de “n” existen ciertos valores de “V” establecidos por la NSR-10

presentados en la tabla 12.

Tabla 12. (2019). Valores de coeficientes según “n”. Recuperado de (Libro concreto simple – U.

del cauca).

113

Con los datos obtenidos realizamos los siguientes cálculos:

( )

Ahora usando la ilustración 112. Trazamos una vertical desde el valor obtenido (Z%)

hasta el punto donde converge con la recta del valor de la resistencia a la compresión de

diseño dada por el calculista (F’c); seguido de esto se traza una horizontal a la izquierda

para obtener finalmente el valor de (F’cr) (Kg/cm²).

Ilustración 112. (2019). Calculo de (F’cr). Recuperado de (Libro concreto simple – U. del

cauca).

114

2. En caso de no tener valores que permitan obtener una desviación estándar se tomaran los

criterios dados en la tabla 13.

Tabla 13. (2019). Calculo de (F’cr). Recuperado de (Libro concreto simple – U. del cauca).

20.5. SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA/CEMENTO (A/C)

Para la selección de la relación agua/cemento se deben tener en cuenta dos criterios:

Resistencia.

Durabilidad.

Para calcular la relación agua/cemento por resistencia, hacemos uso de la curva del

decreto 1400 presentada en la ilustración 113, utilizando la resistencia a la compresión para

la cual va a ser diseñada la mezcla (F’cr) (MPa).

En este proceso se debe trazar una recta horizontal a la derecha desde el punto que

representa la resistencia a la compresión (F’cr) definida anteriormente y se ubica el punto

donde intersecta con la curva del decreto 1400; seguido de esto y desde el punto

mencionado se debe trazar una recta vertical hacia abajo para obtener así el valor de la

relación agua/cemento (A/C).

115

Ilustración 113. (2019). Selección de la relación agua cemento(A/C). Recuperado de (Libro

concreto simple – U. del cauca).

Para el cálculo de la relación agua/cemento por durabilidad se debe observar en la

tabla 13 los criterios aplicables a la mezcla que se va a diseñar entre F (congelamiento y

116

deshielo), S (sulfatos), P (requiere baja permeabilidad) y C (protección del refuerzo para la

corrosión).


117

Seguido de esto nos ubicamos en la tabla 14 y observamos las tres columnas de la

izquierda que se refieren a la clase de exposición asumidas de la tabla 13, luego en las

siguientes dos columnas ubicamos la relación agua/cemento y la resistencia a la

compresión mínima (F’c) (MPa) con que debe cumplir la mezcla; esta última se debe

comparar con la (F’cr) escogida anteriormente y de ser mayor no se tiene en cuenta.

Nota 1: Este proceso se debe realizar para cada clase de exposición o categoría (F, S, P, C)

escogidos.


118

Finalmente en caso de que se obtengan dos valores de relación agua/cemento, uno por

resistencia y otro por durabilidad, es aconsejable tomar según la NSR-10 la que sea menor.

20.6. CALCULO DELCONTENIDO DE CEMENTO

Dónde:

C: Cantidad de cemento en Kg por m³ de concreto.

A: Cantidad de agua escogida. (20.3)

A/C: Relación agua cemento escogida. (20.5)

20.7. CALCULO DE LA CANTIDAD DE CADA AGREGADO

Primero hallamos el volumen absoluto de los agregados con la siguiente ecuación:

Dónde:

VAagr: Volumen absoluto de los agregados.

VAagu: Volumen absoluto del agua.

VAcem: Volumen absoluto del cemento.

119

Para obtener el valor absoluto del agua y el cemento se dividen sus valores en la

densidad correspondiente. Para el agua se toma la densidad como 1 y para el

cemento se debe tomar la densidad hallada con el respectivo ensayo de laboratorio.

Dónde:

VAagr: Volumen absoluto de los agregados (dm³).


Da: Densidad del agua.

C: Cantidad de cemento en Kg por m³ de concreto. (20.6)

Dc: Densidad del cemento calculada mediante ensayo de laboratorio.

Antes del siguiente procedimiento es necesario obtener los porcentajes que se deben usar de

cada agregado utilizando el metodo de fuller así:

Se dibujan tres curvas granulométricas (agregado fino, agregado grueso y agregado

fino + agregado grueso) en una misma hoja.

Se traza una línea vertical uniendo los puntos asociados al tamiz que es común en

las dos series al hallar la granulometría del agregado fino y la granulometría del

agregado grueso (tamiz #4).

Se ubican los puntos (A, B, C). A es el punto donde la recta vertical corta la

granulometría del agregado fino. B es el punto donde la línea vertical corta la

120

granulometría del agregado grueso. C es el punto donde la recta vertical corta la

granulometría del agregado fino + agregado grueso.

Desde cada punto (A, B, C) se traza una línea horizontal hasta el eje de las

ordenadas, este punto representara el valor cuantitativo de (A, B, C).

A continuación se ilustra la forma de hacer todo lo anteriormente descrito:

Ilustración 114. (2019). Metodo de fuller – porcentaje de cada agregado. Recuperado de

https://www.academia.edu/

121

Luego de obtener los valores de A, B y C procedemos a realizar los cálculos

respectivos mediante las siguientes ecuaciones:

Dónde:

α: % en volumen absoluto del agregado fino dentro de la mezcla de agregados.

β: % en volumen absoluto del agregado grueso dentro de la mezcla de agregados.

Por tratarse de dos agregados con densidades diferentes (arena, grava) es necesario

y recomendable obtener un promedio de las dos densidades calculadas mediante

ensayos de laboratorio. Este procedimiento se realiza mediante el uso de la siguiente

ecuación:

(

)

Dónde:

G promedio: Densidad promedio de los agregados.

α: % en volumen absoluto del agregado fino.

β: % en volumen absoluto del agregado grueso.

Daf: Densidad del agregado fino calculada mediante ensayos de laboratorio.

122

Dag: Densidad del agregado grueso calculada mediante ensayos de laboratorio.

Ahora calculamos la masa total de los agregados:

(

) ( ) (

)

Dónde:

MTa: Masa total de los agregados.

VAagr: Volumen absoluto de los agregados. (20.7)

G promedio: Densidad promedio de los agregados. (20.7)

Ahora calculamos la masa total de cada agregado:

(

) (

) (

)

(

) (

) (

)

Dónde:

MTaf: Masa total del agregado fino.

MTag: Masa total del agregado grueso.

MTa: Masa total de los agregados. (20.7)

α: % en volumen absoluto del agregado fino. (20.7)

β: % en volumen absoluto del agregado grueso. (20.7)

123

20.8. PROPORCIONES INICIALES EN MASA (MASA SECA DE AGREGADOS).

Para efectos del cálculo de las proporciones iniciales en masa es necesario tener en

cuenta que:

TABLA DE PROPORCIONES POR METRO CUBICO DE CONCRETO

AGUA CEMENTO ARENA GRAVA

MASA (Kg) A C MTaf MTag

VOLUMEN ABSOLUTO (dm3/m3) A/Da C/Dc MTaf/Daf MTag/Dag

PROPORSION EN MASA SECA A/C C/C MTaf/C MTag/C

Tabla 16. Fuente propia. Proporciones iniciales en masa, (2019).

Dónde:



MTaf: Masa total del agregado fino. (20.7)

MTag: Masa total del agregado grueso. (20.7)

Daf: Densidad del agregado fino calculada mediante ensayos de laboratorio.

Dag: Densidad del agregado grueso calculada mediante ensayos de laboratorio.

Da: Densidad del agua.

Dc: Densidad del cemento calculada mediante ensayo de laboratorio.

124

20.9. PRIMERA MEZCLA DE PRUEBA

Volumen de concreto a preparar:

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( ) ( ) (( ( ) ( )) )

Dónde:

VCs: Volumen de concreto para slump.

VCc: Volumen de concreto para cilindros.

Vm: Volumen del molde.

Ne: Numero de ensayos a realizar.

VTC: Volumen total de concreto a preparar para slump y cilindros.

X%: Porcentaje de desperdicio establecido.

Cantidad de cemento para la primera mezcla de prueba:

( ) ( )

Dónde:

C1: Cantidad de cemento para la primera mezcla de prueba.

VTC: Volumen total de concreto a preparar para slump y cilindros. (20.9)


125

Humedad de los materiales (antes de preparar la mezcla):

Humedad natural agregado fino (Wnf).

Humedad natural agregado grueso (Wng).

Porcentaje de absorción agregado fino (%Absf).

Porcentaje de absorción agregado grueso (%Absg).

(1) MATERIAL

(2) PROPRCION

INICIAL

(3) MASA

SECA (Kg)

(4) MASA HUMEDA (Kg)

(5) AGUA DEL GREGADO

(Kg)

(6) ABSORCION (Kg)

(7) AGUA LIBRE (Kg)

(8) APORTE

(Kg)

AGUA PI.a (2) * C1

CEMENTO PI.c (2) * C1

FINO PI.af (2) * C1 (3) * (100+Wnf)/100 (4) - (3) ((3) * %Absf)/100 (5) - (6)

GRUESO PI.ag (2) * C1 (3) * (100+Wng)/100 (4) - (3) ((3) * %Absg)/100 (5) - (6) ∑(7)

Tabla 17. Fuente propia. Humedad de los materiales, (2019).

( )( ) ( )

( ) ( )

( )

( )

Nota 1: Si al preparar la mezcla de prueba es necesario usar más agua para obtener el

asentamiento escogido, entonces se debe realizar un ajuste nuevo de la cantidad de agua

requerida (Kg).

( )

126

Se calcula nuevamente la relación agua/cemento:

( ) (( ( ) )( )

( )

Nota 2: Si (A/C) utilizada ≠ (A/C) escogida entonces se debe hacer el ajuste por

asentamiento.

127

21. CONCLUSIONES

El manual de procedimientos realizado cumple con las expectativas iniciales de

aportar al lector la posibilidad de tener un apoyo de procedimientos requeridos para

la elaboracion de un diseño de mezcla.

Se logró establecer una serie de pautas que permiten entender en términos más

coloquiales el desarrollo de la ejecución de los ensayos de laboratorio realizados

para cada uno de los agregados.

Se usaron ilustraciones a lo largo de todos los procedimientos técnicos y cálculos

requeridos para la dosificación de una mezcla de concreto que permita al lector

entender de manera más sencilla el paso a paso descrito.

Se consignó en este documento la forma en que se calculan las proporciones

iniciales en masa seca de los agregados para un diseño de mezcla de concreto, lo

que permitirá realizar un trabajo más completo en caso de que se requiera el uso de

presente manual.

128

22. BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA

Lopez, D. (2017). (I.N.V. E – 133). Ensayo equivalente de arena de suelos y

agregados finos. https://es.scribd.com/document/363328917/INV-E-133-13-pdf.

Perez, E. (2012). (I.N.V. E – 230). Ensayo índice de aplanamiento y de

alargamiento de los agregados. https://es.scribd.com/document/104425702/INV-E-

230.

Varela, D. (2019). (NTC 237). Metodo para determinar la densidad y la absorción

del agregado fino.

https://www.academia.edu/37098066/NORMA_T%C3%89CNICA_NTC_COLOM

BIANA_237_INGENIER%C3%8DA_CIVIL_Y_ARQUITECTURA._M%C3%89

TODO_PARA_DETERMINAR_LA_DENSIDAD_Y_LA_ABSORCI%C3%93N_

DEL_AGREGADO_FINO.

Molina, L. (2017). (NTC 176). Metodo de ensayo para determinar la densidad y la

absorción del agregado grueso. https://kupdf.net/download/ntc-176-metodo-de-

ensayo-para-determinar-la-densidad-y-la-absorcion-del-agregado-

grueso_59e6cc3608bbc5033ee65309_pdf.

Muñoz, W. (2015). (NTC 92). Determinacion de la masa unitaria y los vacíos entre

partículas de agregados.

https://issuu.com/wilson2996/docs/ntc_92_determinaci__n_de_la_masa_un.

Garcia, L. (2016). (NTC 127). Metodo de ensayo para determinar la materia

orgánica en agregados finos. https://prezi.com/nneam4gbvdgc/ntc-127/.

Calderon, L. (2019). (NTC 77). Metodo de ensayo para el análisis por tamizado de

los agregados finos y gruesos.

https://es.scribd.com/document/363328917/INV-E-133-13-pdf

https://es.scribd.com/document/104425702/INV-E-230

https://es.scribd.com/document/104425702/INV-E-230

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https://kupdf.net/download/ntc-176-metodo-de-ensayo-para-determinar-la-densidad-y-la-absorcion-del-agregado-grueso_59e6cc3608bbc5033ee65309_pdf



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https://prezi.com/nneam4gbvdgc/ntc-127/

129

https://www.academia.edu/14595154/NTC_77_M%C3%89TODO_DE_ENSAYO_

PARA_EL_AN%C3%81LISIS_POR_TAMIZADO_DE_LOS_AGREGADOS_FI

NOS_Y_GRUESOS.

Daza, J. (2015). (NTC 221). Metodo de ensayo para determinar la densidad del

cemento hidráulico. https://es.scribd.com/doc/282493880/NTC-221-Cementos-

Metodo-de-Ensayo-Para-Determinar-La-Densidad-Del-Cemento-Hidraulico

https://www.academia.edu/14595154/NTC_77_M%C3%89TODO_DE_ENSAYO_PARA_EL_AN%C3%81LISIS_POR_TAMIZADO_DE_LOS_AGREGADOS_FINOS_Y_GRUESOS



https://es.scribd.com/doc/282493880/NTC-221-Cementos-Metodo-de-Ensayo-Para-Determinar-La-Densidad-Del-Cemento-Hidraulico

https://es.scribd.com/doc/282493880/NTC-221-Cementos-Metodo-de-Ensayo-Para-Determinar-La-Densidad-Del-Cemento-Hidraulico

130

23. DATOS DE CONTACTO

Datos de contacto:

Diego Alexander Lozano Martinez

Correo: [email protected]

Cel. 310-8757453

mailto:[email protected]

creación de un manual de laboratorio para la elaboración de

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