Guia_TCM

2012

AUTOR:

JONY CHARLY GUTIERREZ ABANTO

Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas

Edición: 30/08/2012

Manual de Laboratorio de

Tecnología del Concreto y de los

Materiales

P á g i n a | 1

PRESENTACIÓN

Con la finalidad de mejorar el rendimiento y conocimiento técnico en los diversos ensayos y pruebas efectuadas en laboratorio, se ha visto conveniente hacer la publicación de este muy útil manual de procedimientos en el cual se detalla paso a paso el modo operativo para la ejecución correcta de acuerdo a las normativas vigentes y de esta forma poder minimizar la gran cantidad de errores que se comete en obra debido ya sea a un ensayo mal hecho en laboratorio o a la interpretación incorrecta de los resultados.

En el desarrollo de cada tipo de ensayo se ha visto conveniente agregar una pequeña introducción de

el por qué se realiza el ensayo, un breve marco teórico, los equipos y aparatos que intervienen en cada prueba, las fórmulas para los cálculos y lo más importante por supuesto, la interpretación de los resultados; de estos últimos se desarrollan en algunos casos las posibles fuentes de error de los mismos.

El presente manual está dividido como sigue:

LABORATORIO N°1

(Ensayos en los Agregados) PAG. ENSAYOS

2 Material más fino que pasa la malla N° 200

4 Análisis Granulométrico por tamizado 9 Impurezas Orgánicas 11 Terrones de arcilla y Partículas friables 14 Valor Impacto en el Agregado (VIA) 17 Contenido de Humedad 20 Peso específico de los agregados 24 Peso Unitario de los agregados LABORATORIO N°2

(Ensayos en Cemento) PAG. ENSAYOS 28 Peso específico del cemento 29 Consistencia del Cemento 31 Tiempo de Fraguado del Cemento 33 Fluidez del mortero de consistencia Plástica 34 Compresión de morteros elaborados en

prismas de 2”x2” LABORATORIO N°3

(Ensayos en aceros y maderas) PAG. ENSAYOS

36 Tracción en aceros 44 Compresión de madera paralela al grano 46 Tracción de madera paralela al grano 48 Flexión estática en madera

LABORATORIO N°4

(Diseño de mezcla de concreto convencional y

propiedades del concreto fresco) PAG. ENSAYOS

51 Diseño de mezcla de concreto convencional

64 Temperatura 65 Slump 67 Peso Unitario 68 Contenido de aire LABORATORIO N°5

(Prop. del concreto en estado endurecido) PAG. ENSAYOS

74 Compresión de probetas cilíndricas 78 Tracción por compresión diametral 82 Flexión de prismas normalizados 85 Esclerometría 86 Extracción y compresión de núcleos de

concreto endurecido

LABORATORIO N°6

(Diseño de mezcla de concretos especiales) PAG. ENSAYOS

87 Diseño de mezcla de concretos especiales (pigmentado, Autocompactante y alta resistencia)

Cualquier consulta con respecto a la edición del presente manual o sugerencias del caso, no dudar en contactarse con el Área de Laboratorio o enviar un e-mail a: [email protected]

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ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL MATERIAL

MÁS FINO QUE PASA LA MALLA Nº 200 NORMAS: ASTM C-117 / NTP 400-018

DEFINICIÓN.- Este ensayo se realiza para determinar las partículas más finas contenidas en los

agregados. Estas partículas en cantidades considerables son perjudiciales para el concreto, evita

que la pasta se adhiera firmemente a la superficie de los agregados, interfiriendo en la resistencia

del concreto.

EQUIPOS A SER EMPLEADOS

Para este ensayo se emplea lo siguiente: . Balanzas, con aproximación a 0.1 gr. Para agregado fino Y de 1 gr. Para agregado grueso.

. Horno, controlado por termostatos capaz de mantener una temperatura uniforme de 110

+/- 5º C.

. Tamiz #200 . Envases y herramientas varias

PROCEDIMIENTO.- Tomar una muestra por cuarteo, secar en el horno hasta peso constante

una cantidad determinada de acuerdo a la siguiente tabla:

TMN PESO MÍN. gr.

1 ½” 5000

¾” 2500

3/8” 1000

≤ Nº 4 300

Tomar el Peso Inicial Seco, transportar la muestra en un recipiente en el cual pueda ser

completamente sumergida, adicionarle agua y remover ligeramente con los dedos para que los

finos se suspendan, decantar el agua a través del tamiz # 200.

Repetir el procedimiento hasta que el agua esté clara, el material retenido en la malla #200

transportarlo al recipiente donde se encuentra la muestra, llevarlo al horno hasta peso constante y

luego de seco, pesar el material.

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Donde:

PIS = Peso inicial seco PLS= Peso lavado seco EXPRESIÓN DE RESULTADOS Si el % de finos no excede al 10%, se informará con aproximación a 0.1%. Si el % de finos es igual o mayor que 10% se informará aproximando al entero más cercano. ESPECIFICACIONES: Para agregado grueso %máximo de material debe ser 1% Para agregado fino el %máximo de material fino debe ser de 5% RESULTADOS

El grupo de alumnos presentará un informe conteniendo lo siguiente:

1. Formato, donde registre los pesos y otros datos del material ensayado.

2. Calcular el % de material más fino que la malla Nº 200

3. Indicar las posibles fuentes de error, limitaciones y precauciones del ensayo.

4. Explicar el significado y uso del ensayo.

% de Finos = PIS – PLS * 100 PIS

Datos / Prueba N° 1 2Recipiente N°

Peso del recipiente

Peso del recipiente + muestra seca

Peso de la muestra seca

Peso del recipiente + muestra lavada

peso de la muestra lavada

% de más fino que el tamiz #200

FORMATO DE ENSAYO

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ANALISIS GRANULOMETRICO DE LOS AGREGADOS NORMAS: ASTM C-136 / NTP 400-012

DEFINICIÓN.- Este ensayo se realiza para determinar la distribución de los diferentes tamaños

de las partículas que conforman al agregado.

En el agregado fino, se determina el Módulo de Fineza (MF), que debe estar en un rango de 2.3 a

3.1.

En el agregado grueso determinamos el Tamaño Máximo Nominal (TMN) y el Módulo de Fineza

(MF).

En el agregado global (combinación de agregado fino y agregado grueso en proporciones

diferentes), se determinan los mismos valores.

TAMAÑO MÁXIMO (TM).- Se refiere al tamiz de menor dimensión por el cual pasa todo el

agregado grueso. Es la malla inmediata – superior al tamaño máximo nominal.

TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL (TMN).- Es la malla que produce el primer retenido de la

fracción gruesa en un rango de 5 a 10%. Es la malla inmediata – inferior del tamaño máximo.

MÓDULO DE FINEZA (MF).- El módulo de fineza está dado por la sumatoria de los

porcentajes acumulados retenidos de los tamices de la serie de Taylor (3” + 1 ½” + 3/4” + 3/8” +

#4 + #8 + #16 + #30 + #50 + #100), dividido entre 100. Es un valor empírico adimensional el cual

nos puede indicar que tan grandes o pequeñas pueden ser las partículas del agregado, es decir,

mientras mayor sea el módulo de fineza el agregado será más grande o si el módulo de fineza es

menor el tamaño de las partículas del agregado serán más pequeñas.


Para este ensayo se emplea lo siguiente: . Balanzas, con aproximación a 0.1 gr.


+/- 5º C.

. Mallas, un juego normalizado que debe incluir tamices de: Análisis de Agregado Grueso: 2 1/2”, 2”, 1½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, # 4, (# 8, # 16 opcional)

y el fondo. Análisis del Agregado Fino: 3/8”, #4, #8, #16, #30, #50, #100 y fondo.

. Tamizador electromecánico.

MF del agregado = ∑ % R. Ac. 1 ½” + 3/4” + 3/8” + #4 + #8 + #16 + #30 + #50 + #100

Fino 100

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. Aparato Cuarteador, para separar la muestra en especímenes representativos aproximadamente semejantes.

. Envases y herramientas varias PROCEDIMIENTO PARA EL ANÁLISIS DEL AGREGADO FINO

El agregado fino, para ser cuarteado debe tener cierta humedad de tal forma que la muestra esté

cohesiva y evite la segregación de las partículas gruesas.

Obtener una muestra en estado seco, no menor de 500gr. Tomar el peso inicial seco, lavar el

material por el tamiz # 200, dejar secar al horno por 24 horas o hasta peso constante, registrar el

peso lavado y tamizar. Determinar el peso retenido en cada malla con aproximación a 0.1gr. Tratar

en lo posible de no perder material, pesar incluso sacando el material que queda atrapado en las

aberturas de las mallas con ayuda de una brocha o escobilla. Calcular el % retenido en cada tamiz,

el % retenido acumulado, el % que pasa, el módulo de fineza y dibujar la curva granulométrica con

su respectiva especificación.

PROCEDIMIENTO PARA EL ANÁLISIS DEL AGREGADO GRUESO PROCEDIMIENTO.- Si el agregado grueso se encuentra húmedo, secarlo hasta peso constante,

si el agregado se encuentra aparentemente seco, se puede utilizar para el ensayo.

Tomar una muestra representativa por cuarteo, de acuerdo a la siguiente tabla:

MUESTRA MÍNIMA EN Kg.

TMN ASTM Y NTP

3/8” 1 Kg.

½” 2 Kg.

¾” 5 Kg.

1” 10 Kg.

1 ½” 15 Kg.

2” 20 Kg.

Tamizar por sus respectivas mallas, pesar los retenidos de cada malla y calcular.

RESULTADOS


1. Formato de granulometría con los cálculos y los resultados obtenidos.

2. Graficar la curva granulométrica en el formato semilogarítmico entregado con sus

respectivas especificaciones.

3. Calcular el MF de ambos agregados, determinar el TM y el TMN del agregado grueso.



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ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS

IMPUREZAS ORGÁNICAS NORMAS: ASTM C-40 / NTP 400-024 / NTP 400.03

DEFINICIÓN.- Las impurezas orgánicas son sustancias de origen animal o vegetal que

contienen los agregados. Este ensayo se realiza al agregado fino y es cualitativo.

Determina la presencia de contaminación del material el cual puede influir en la determinación de

la resistencia del concreto, hidratación del cemento, calor, aspecto del elemento, etc.

EQUIPOS A SER EMPLEADOS Para este ensayo se emplea lo siguiente: . Balanzas, con aproximación a 0.1 gr. Para agregado fino Y de 1 gr. Para agregado grueso.

. Frasco de vidrio, de 350ml.

. Embudo . Solución: de hidróxido de sodio al 3% . Patrón Gardner: o solución normal de referencia. PREPARACIÓN DEL REACTIVO Hidróxido de sodio NAOH 3% Disolver 3 partes en peso NAOH en 97 partes de agua destilada (3gr. NAOH + 97gr. Agua destilada). SOLUCIÓN NORMAL DE REFERENCIA Disolver 250 gr. De bicromato de potasio K2Cr2O7 en 100 ml. De ácido sulfúrico concentrado (γ = 1.84 gr./cm3).

PROCEDIMIENTO.- (La muestra debe estar semi-seca).

Cuartear y obtener un volumen aproximado de 130 cc. De agregado en el frasco. Añadir la solución de NAOH y completar el volumen de 200 ml. Aproximadamente (Agregado fino + solución). Tapar el frasco, agitar ligeramente y dejar reposar por 24 horas. Comparar con el patrón Gardner y calificarlo con el color que más se aproxime.

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EXPRESIÓN DE RESULTADOS

COLOR GARDNER CLASIFICACIÓN

1 No presenta impurezas orgánicas

2 Presenta trazos de impurezas orgánicas

3 Contiene bajo contenido de impurezas orgánicas

4 Alto contenido de impurezas orgánicas

5 Muy alto contenido de impurezas orgánicas

ESPECIFICACIONES: Arena para concreto: Máximo color Gardner N° 3. RESULTADOS

El grupo de alumnos presentará un informe conteniendo los resultados obtenidos del material

sometido a prueba con el reactivo.

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ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DE LOS TERRONES DE ARCILLA Y

PARTÍCULAS FRIABLES NORMAS: ASTM C-142 / NTP 400-015

DEFINICIÓN.- Este ensayo tiene por objetivo determinar el porcentaje de partículas frágiles o

friables y terrones de arcilla en los agregados.




+/- 5º C.

. Agua destilada . Tamices; N°8, N°4, 3/8”, 3/4" y 1 1/2” para agregado grueso. . Tamices; N°16 y N°20 para agregado fino. . Envases y herramientas varias

PROCEDIMIENTO.- Se usa el material remanente (sobrante) del ensayo de la malla N°200. AGREGADO FINO: Obtener una muestra lavada y seca no menor a 25.0 gr. (100 gr.) del material retenido en la malla N° 16. Colocar en un envase y agregarle agua destilada hasta que cubra los agregados y dejarlos sumergidos durante 24 horas + 4 horas. Luego tamizar vía húmeda por la malla N°20 presionando y deslizando ligeramente cada grano del material entre los dedos. Realizar el tamizado vía húmeda haciendo pasar el agua sobre la muestra a través del tamiz. Extraer el material de la malla, se coloca en un recipiente y se lleva al horno hasta peso constante. AGREGADO GRUESO: De acuerdo a su granulometría la muestra de las siguientes mallas:

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Mallas Peso a ensayar

Malla para el tamizado vía húmeda Pasa Retenido

3/8” N°4 1000 N°8

3/4" 3/8” 2000 N°4

1 ½” 3/4" 3000 N°4

> 1 ½” 5000 N°4

Proceder de la misma forma con el agregado fino, en caso de trabajar con el agregado global, se

deben separar la malla N°4 para luego realizar el ensayo para cada agregado.

CÁLCULO:

Donde:

PIS = Peso inicial seco PLS= Peso final seco NOTA: El % de partículas desmenuzables y terrones de arcilla para el agregado global es el promedio nombrado de los porcentajes obtenidos entre los distintos tamaños en que se dividió la muestra. Si el agregado grueso contiene menos del 5% en cualquiera de los tamaños especificados, este tamaño no será ensayado. Para cualquier promedio ponderado se considera que dicho tamaño contiene igual porcentaje de partículas friables y terrones de arcilla que el tamaño superior o inferior más próximo. ESPECIFICACIONES: Para agregado grueso %máximo de 3% Para agregado fino el %máximo de 3% RESULTADOS



2. Calcular el % de arcilla y partículas friables.



% Terrones de arcilla = PIS – PFS * 100 y partículas friables PIS

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FORMATOS:

AGREGADO FINO

TAMICES PESO

INICIAL PESO

FINAL PÉRDIDA

% % RETENIDO

% PERD. CORREGIDA

Nª4 100

Nª8 100

Nª16 100

PROMEDIO

AGREGADO GRUESO

TAMICES PESO

INICIAL PESO FINAL

PÉRDIDA (%)

PORC.RETEN % PERDIDA CORREGIDO

Nª4 - 3/8pulg.

3/8pulg - 3/4pulg.

3/4pulg - 1 1/2pulg.

> 1 1/2pulg

PROMEDIO

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ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL VALOR

IMPACTO AGREGADO (VIA) NORMAS: BS 812-110 / NTP 400-038

DEFINICIÓN.- La muestra de ensayo se compacta, de manera normalizada, en un recipiente de

acero tipo copa abierta. La muestra es sometida a un número determinado de impactos mediante

una masa que cae. Esta acción rompe el agregado a un grado que depende de su resistencia al

impacto. Este grado de resistencia es evaluado mediante un tamizado de la muestra impactada y se

considera como el valor de impacto agregado (VIA).


Para este ensayo se emplea lo siguiente:

. Máquina para ensayo de impacto, será metálico con un peso total entre 45kg y 60kg, el

cual incluirá: Base circular metálica con peso entre 22kg y 30kg con superficie inferior plana, diámetro no menor de 30cm; recipiente cilíndrico de acero (tipo copa abierta): con un diámetro interno de 102 + 0.5mm y profundidad de 50 + 0.25mm con paredes de por lo menos 6mm de espesor con superficie endurecida, la copa estará rígidamente sujeta al centro de la base pero podrá ser retirada fácilmente para su descarga; martillo metálico endurecido con un peso entre 13.5kg y 14.0kg, con acabado final en forma cilíndrica con diámetro de 100 + 0.54mm y longitud de 50 + 1.15mm, con bisel de 1.5mm en el extremo final, el martillo se deslizará libremente entre las guías verticales y orientado en forma concéntrica con el recipiente cilíndrico inferior.

. Tamices, de 3/8”, ½” y N°8 . Varilla compactadota, de acero liso, de 60 cm. De longitud, 5/8” de diámetro y con punta

de bala o semiesférica. . Balanza, con capacidad no menor de 500g, con aproximación de lectura a 0.1gr. . Horno, con capacidad de 110 + 5°C . Martillo de goma . Recipientes y herramientas varias PROCEDIMIENTO.- Tamizar la muestra seca entre los tamices de ½” y el tamiz de 3/8” hasta

obtener una muestra simple la cual pueda llenar el recipiente de ensayo. Utilizar para el ensayo el

material retenido en el tamiz de 3/8”, realizar este procedimiento para tres muestras iguales para

poder obtener un promedio de resultados.

Llenar la medida por exceso, comprimiendo la muestra con ayuda de una cuchara. Apisonar el

agregado con 25 golpes del extremo redondeado de la varilla apisonadora, dejándola caer

libremente desde una altura de aproximadamente 50mm sobre la superficie y uniformemente

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repartidos sobre la misma. Golpear los costados del molde con un martillo de goma de 10 a 15

veces para cerrar algunos vacíos.

Remover el exceso del agregado enrazando mediante la varilla compactadora, haciéndola

desplazar por los bordes del recipiente. Retirar a mano algún agregado que impida esta acción y

rellene luego la depresión ocurrida adicionando agregado. Registrar el peso neto del agregado en la

medida y utilice el mismo peso para la segunda muestra.

Situar el equipo en una superficie nivelada y rígida, fijar la copa firmemente a la base del equipo,

colocar la muestra de ensayo, ajustar la altura del martillo a 380 + 5mm encima de la superficie

superior del agregado en la copa. Dejar caer el martillo libremente sobre el agregado un total de 15

golpes cada uno a un intervalo no menor a 1 seg.

Retirar el contenedor y verter el material en una bandeja limpia y seca, golpear por fuera con el

martillo de goma para que las partículas no sean disturbadas y caigan con su propio peso. Limpiar

las partículas finas con ayuda de una brocha de cerda firme.

Tamizar todo el contenido sobre la malla N°8 hasta que no pase cantidad significativa durante un

periodo no mayor de 1 minuto.

Registrar el peso de la fracción que pasa así como de la retenida, comparar con el peso inicial, si al

obtener la diferencia y esta excede a 1 g, descartar el resultado y ensayar otra muestra.

CÁLCULOS:

Donde: M1: es el peso de la muestra en gramos. M2: es el peso del material que pasa la malla N°8 en gramos. EXPRESIÓN DE RESULTADOS Los resultados de los promedios de muestras ensayadas no deben diferir de más de 15% del valor promedio, si ocurriera, repetir el ensayo. RESULTADOS


1. Datos de pesos obtenidos.

2. Calcular el valor impacto agregado.



VIA = M2 x 100 M1

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FORMATO

Datos / Muestra N° 1 2 3 4

Peso del Recipiente

Peso total de muestra + p. del Rec.

Peso final de muestra + p. del Rec.

Peso de muestra total sola

Peso pasante el tamiz N° 8

Valor de Impacto Agregado (%)

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ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EVAPORABLE EN LOS AGREGADOS POR SECADO

NORMAS: ASTM C-566 / NTP 339.185

OBJETO.- Establecer el procedimiento para determinar el porcentaje total de humedad

evaporable en una muestra de agregado fino o grueso por secado. La humedad evaporable incluye

la humedad superficial y la contenida en los poros del agregado, pero no considera el agua que se

combina químicamente con los minerales de algunos agregados y que no es susceptible de

evaporación, por lo que no está incluida en el porcentaje determinado por este método.

Las partículas más grandes de agregado grueso, especialmente aquellas superiores a 50mm. (2

pulgadas) requerirán de mas tiempo de secado para que la humedad se desplace del interior de la

partícula hasta la superficie. El usuario de este método deberá determinar empíricamente si los

métodos por secado rápido suministran la suficiente precisión para el fin requerido, cuando se

sequen partículas de tamaños mayores.




+/- 5º C. . Envases y herramientas varias

PROCEDIMIENTO.- El muestreo se efectuará de acuerdo con la norma NTP 400.010:2001, con

excepción del tamaño de la muestra.

Deberá disponerse de una muestra representativa del contenido de humedad de la fuente de abastecimiento que está evaluándose con una masa no menor de la cantidad indicada en la Tabla 1. La muestra debe protegerse contra la pérdida de humedad antes de determinar su masa.

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TABLA 1.- Tamaño de la muestra de agregado

Tamaño Máximo Nominal de Agregado milímetros (pulgadas)

Masa mínima de la muestra de agregado de peso normal en Kilogramos

4.75 mm.(0.187”)(Nº4) 0.5

9.5mm.(3/8”) 1.5 12.5mm.(1/2”) 2.0 19.0mm.(3/4”) 3.0 25.0mm.(1”) 4.0

37.5mm.(11/2”) 6.0 50.0mm.(2”) 8.0

63.0mm.(21/2”) 10.0 75.0mm.(3”) 13.0 90.0mm.(3”) 16.0 100.0mm.(4”) 25.0 150mm.(6”) 50.0

Registrar el Peso húmedo del material, transportar la muestra en un recipiente en el cual pueda ser

secado al horno, secar la muestra prolijamente en el recipiente por medio de la fuente de calor

elegida, teniendo cuidado de evitar la pérdida de ninguna partícula. Un secado muy rápido puede

causar que exploten algunas partículas resultando en pérdidas de partículas. Usar un horno de

temperatura controlada cuando el calor excesivo puede alterar las características del agregado o

cuando se requiera una medición más precisa. Si se usa una fuente de calor diferente al horno de

temperatura controlada revolver la muestra durante el secado para acelerar la operación y evitar

sobrecalentamiento localizado. Cuando se use un horno microondas, es opcional el revolver la

muestra.

Cuando se use una plancha o cocina, el secado puede acelerarse mediante el siguiente

procedimiento: Añadir suficiente alcohol anhidro hasta cubrir la muestra húmeda. Revolver y

permitir que el material suspendido se asiente. Decantar la mayor cantidad posible de alcohol sin

perder ninguna partícula de la muestra. Encender el alcohol remanente y permitir que arda hasta

que se consuma durante el secado de la muestra sobre la plancha o cocina.

Advertencia.- Tomar precauciones para controlar la ignición a fin de prevenir daños o heridas con

el alcohol encendido. Si se hace uso de un horno con termostato, graduar la temperatura entre

110+ 5°C y dejarlo secar durante 16 horas o hasta peso constante (para una mayor efectividad

durante 24 horas)

Determinar la masa de la muestra seca con una aproximación de 0.1% del peso total de la muestra,

después que haya secado lo suficiente para no dañar la balanza.

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CÁLCULOS

Donde:

Phum = Peso húmedo del agregado Psec = Peso seco del agregado Prec = Peso del recipiente que contiene al agregado

REPORTE Los resultados se reportarán con precisión a 0.1%

RESULTADOS



2. Calcular el % de humedad de los agregados



% de Humedad = Phum – Psec * 100 Psec - Prec

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ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO Y PORCENTAJE DE ABSORCIÓN

DE LOS AGREGADOS

AGREGADO FINO: ASTM C-128 / NTP 400.022 AGREGADO GRUESO: ASTM C-127 / NTP 400.021 DEFINICIÓN.- El peso específico, llamado también densidad, es la relación del peso del

material entre el volumen que ocupa sin incluir sus vacíos, en este ensayo determinamos el peso

específico de masa, el peso específico saturado con superficie seca aparentemente y el % de

absorción.

PORCENTAJE DE ABSORCIÓN.- Es la cantidad de agua que puede absorber un agregado

para llenar sus vacíos.

PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO GRUESO

EQUIPOS A SER EMPLEADOS Para este ensayo se emplea lo siguiente: . Balanza Hidrostática, con aproximación a 1 gr.


+/- 5º C. . Cesta Metálica, confeccionada con malla # 10 y un recipiente de almacenaje. . Fiola de vidrio de 500 cm3

. Franelas . Pizón y cono para absorción.

. Herramientas varias

PROCEDIMIENTO.- Tomar una muestra de agregado grueso, según la siguiente tabla:

TMN PESO MÍNIMO

Kg.

< ½” 2

¾” 3

1” 4

1 ½” 5

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Obtener la cantidad por cuarteo, que retenga la malla # 4 y saturarlo por 24 horas.

Decantar el agua y tomar el peso mínimo del material según el TMN aproximado de agregado

saturado con superficie seca (agregado en sss). Esto se obtiene secando el agregado con ayuda de

una franela (la superficie de las partículas).

Sumergir la canastilla metálica en un recipiente lleno de agua a un determinado nivel y que debe

estar acoplado a la balanza hidrostática. Registrar el peso de la canastilla dentro del agua, adicionar

la muestra en sss en la canastilla y pesar.

Retirar la muestra, colocarlo en un recipiente, llevarlo al horno hasta peso constante y pesar.

CÁLCULO: Ver fórmulas en formato adjunto

PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO FINO Saturar aproximadamente 1 Kg. de agregado fino durante 24 horas. Luego decantar el agua,

extender el agregado saturado en una superficie no absorbente. Se deja que el agregado pierda

humedad superficial gradualmente, este procedimiento se puede acelerar con ayuda de un

ventilador.

Cuando el agregado se encuentre con baja humedad, se procede a probar en el cono, introducir la

arena dentro del cono y apisonar 25 veces con el pizón normalizado, limpiar el agregado que se ha

caído a los costados y levantar el cono en forma vertical. Si no hubiera desmoronamiento, se sigue

extendiendo el material y se prueba entre lapsos de tiempo de 15 a 30 minutos, hasta que se

produzca un desmoronamiento parcial, es en ese momento que se dice que el agregado fino se

encuentra en condición saturada con superficie seca, momento en el cual se toma 500 gr. Para el

ensayo.

Si por el contrario, cuando se prueba el material en el cono y se desmorona totalmente, se dice que

ya pasó la condición de saturado con superficie seca, en este caso se puede adicionar unos cm3 de

agua para humedecer la muestra y se coloca en un recipiente herméticamente cerrado por 30

minutos y se vuelve a probar en el cono hasta que alcance la condición de sss.

Colocar 500 gr. De agregado en sss en una fiola de vidrio de 500 cm3 de capacidad y de peso

conocido. Adicionarle agua hasta la marca y realizar giros circulares con el fin de eliminar todas

las burbujas de aire contenidas en la muestra, completar con agua hasta la marca, luego pesar.

Extraer la muestra y colocarlo en un recipiente metálico de peso conocido y llevarlo al horno por

24 horas o hasta peso constante.

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CÁLCULO: Ver fórmulas en formato adjunto

RESULTADOS:


1. Datos de pesos obtenidos.

2. Calcular los pesos específicos de cada agregado.

3. Calcular los porcentajes de absorción de cada agregado.



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LABORAT. Nº : Muestra : Realizado por : Cantera : Ciclo : Lugar :Téc. A cargo : Fecha de ensayo :

(1) Peso del recipiente : gr.(2) Peso del recipiente + muestra seca : gr.

(3) Peso de la muestra seca : gr.

(4) Peso del recipiente + muestra sss : gr.

(5) Peso de la muestra sss : gr.

(6) Peso de la canastilla dentro del agua : gr.

(7) Peso de la canastilla + muestra sss dentro del agua : gr.

(8) Peso de la muestra sss dentro del agua : gr.

(1) Peso de la fiola : gr.

(2) Peso del agua que entra en la fiola : gr.

(3) Peso del fiola + muestra sss : gr.

(4) Peso de la fiola + agua + muestra sss : gr.(5) Peso del recipiente : gr.(6) Peso del recipiente + muestra seca : gr.(7) Peso de la muestra seca (6) - (5) : gr.(8) Volumen de la fiola : 500.0 cc.

Observaciones: Revisado por :

PESO ESPECÍFICO APARENTE (3) / ((3)-(8)))

% DE ABSORCIÓN ((5)-(3)) / (3))*100

PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO FINOASTM C-128 / NTP 400.022

PESO ESPECÍFICO DE MASA (7) / ((8)-(2))

% DE ABSORCIÓN ((500 - (7)) / (7)) * 100%

PESO ESPECÍFICO SSS 500 / ((8)-(2)

gr./cm3PESO ESPECÍFICO APARENTE ((500 - (7)) / (7)) * 100

gr./cm3

PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DE LOS AGREGADOS

PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO GRUESOASTM C-127 / NTP 400.021

%

gr./cm3

gr./cm3

PESO ESPECÍFICO DE MASA (3) / ((5)-(8))gr./cm3

PESO ESPECÍFICO SSS (5) / ((5)-(8)

gr./cm3

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ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL PESO

UNITARIO DEL AGREGADO NORMAS: ASTM C-29 / NTP 400-017

DEFINICIÓN.- Es la cantidad de agregado o material que entra en 1m3 incluyendo sus vacíos,

en estado suelto o compactado y con diferentes pesos. Se expresa en Kg./m3 y para fines de diseño

de mezcla, el peso unitario debe estar en condición seca.

EQUIPOS A SER EMPLEADOS Para este ensayo se emplea lo siguiente: . Balanzas, con aproximación a 0.1 gr. Para contenido de humedad Y de 1 gr. Para peso unitario.


+/- 5º C.

. Moldes Normalizados, de 1pie3, ½ pie3, 1/3 pie3 y 1/10 pie3 . Varilla compactadota, de acero liso, de 60 cm. De longitud, 5/8” de diámetro y con punta

de bala o semiesférica. . Martillo de goma PROCEDIMIENTO.- Seleccionar el recipiente a usar de acuerdo al TMN del material que se

pretende ensayar, de acuerdo a la siguiente tabla:

TMN RECIPIENTE A

USAR (pie3)

3” 1

1 ½” 1/2

1” 1/3

½” 1/10

PESO UNITARIO SUELTO.- El material a ensayar con fines de diseño no deberá tener

cohesión, (debe estar seco o aparentemente seco). Tomar una muestra representativa de por lo

menos 2 veces mayor del volumen del recipiente a usar. Llenar el molde con el material, dejando

caer libremente a una altura de 2” sobre el borde superior del molde.

Llenar en exceso, enrazar con una regla metálica y luego pesar. Si el material está aparentemente

seco, determinar su contenido de humedad.

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PESO UNITARIO COMPACTADO.- La muestra a ensayar debe estar seco o aparentemente

seco y debe carecer de cohesión si es que el ensayo se va a utilizar con fines de diseño, llenar el

envase en tres capas de igual volumen, y cada capa compactarlo, luego enrazar y pesar.

SISTEMA DE COMPACTACIÓN Método de apisonado o Chuseado: Este método se utiliza se tiene agregados menores a TMN de

1 ½” ó cuando se utiliza envase máximo el de ½ pie3, consiste en compactar cada capa con 25

chuseadas con una varilla normalizada para luego golpear el exterior del molde con un martillo de

goma para que los agujeros dejados por la varilla se cierren. Llenar la segunda capa de tal forma

que la varilla penetre 1” aproximadamente a la capa inferior, llenar la tercera capa en exceso y

proceder de la misma forma que la segunda capa.

Método de Percusión: Se utiliza cuando el agregado posee TMN mayor de 1 ½” ó cuando se

utiliza el recipiente de 1 pie3, compactando cada capa a razón de 50 golpes. Cada golpe consiste

en levantar un lado del molde a una altura de 5 cm. y dejar caer al suelo (25 caídas por lado).

CÁLCULOS:

A) POR VOLÚMENES:

Peso Unitario Húmedo = Peso del material Kg. . Volumen del Recipiente cm3 Peso Unitario Seco = Peso Unitario Húmedo.

(Cont. de Humedad + 100) B) POR SU CONSTANTE Peso Unitario Húmedo = Peso del material Kg. x Constante = Kg./m3 Peso Unitario Seco = Peso Unitario Húmedo (Cont. de humedad + 100) EXPRESIÓN DE RESULTADOS Si el % de finos no excede al 10%, se informará con aproximación a 0.1%. Si el % de finos es igual o mayor que 10% se informará aproximando al entero más cercano.

X 100 = Kg./m3

= Kg./m3

X 100 = Kg./m3

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ESPECIFICACIONES: Para agregado grueso %máximo de material debe ser 1% Para agregado fino el %máximo de material fino debe ser de 5% RESULTADOS


1. Datos de pesos y volúmenes obtenidos.

2. Calcular los pesos unitarios de cada agregado.



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LABORAT. Nº : Muestra : Realizado por : Cantera : Ciclo : Lugar :Téc. A cargo : Fecha de ensayo :

(1) Peso del molde : kg.(2) Volumen del molde : m3

(3) Peso del molde + muestra seca : kg.

(4) Peso de la muestra seca : kg.

(5) Peso Unitario Suelto : kg./m3

(1) Peso del molde : kg.

(2) Volumen del molde : m3

(3) Peso del molde + muestra seca : kg.

(4) Peso de la muestra seca : kg.

(5) Peso Unitario Suelto : kg./m3

(1) Peso del recipiente : gr.(2) Peso del recipiente + suelo húmedo : gr.(3) Peso del recipiente + suelo seco : gr.

(4) Peso del suelo seco (3) - (1) : gr.(5) Peso del agua (2) - (3) : gr.(6) Conteido de Humedad ((5) / (4)) * 100 : %


PESO UNITARIO COMPACTADO

CONTENIDO DE HUMEDAD

PESO UNITARIO SUELTO CORREGIDO

PESO UNITARIO COMPACTADO CORREGIDO

kg./m3

kg./m3

CORRECIÓN POR HUMEDAD

PESO UNITARIO DE LOS AGREGADOSASTM C-29 / NTP 400.017

PESO UNITARIO SUELTO

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METODO PARA DETERMINAR EL PESO ESPECÍFICO DEL CEMENTO HIDRÁULICO

ASTM C 188 / NTP 334.005 / AASHTO T-133 1. OBJETO

1.1 Esta norma tiene por objeto establecer el método de ensayo para determinar el peso específico

del cemento hidráulico. El peso específico es la relación de masa entre volumen, que se utiliza principalmente como dato en el diseño de mezcla.

2. ENSAYO

2.1 Aparatos

2.1.1 Balanza: Con aproximación a 0.05 gr.

2.1.2 Le Chatelier: De gradación de 0 a 24 ml con aproximación a 0.1ml.

2.2 Procedimiento.

2.2.1 Llenar el frasco con kerosene o nafta hasta 0 o 1 ml (lectura inicial). Agregar 64 gr. De cemento al frasco, lentamente evitando que se adhiera en las paredes. Agitar el frasco en posición inclinada para eliminar las burbujas de aire. Leer la lectura final, después del baño María a temperatura ambiente.

2.3 Cálculos.

P.E. (gr/cc) = 64

LF – LI

Donde: LF: Lectura final LI: Lectura inicial

3. APENDICE

9.1 Indicaciones complementarias: El aparato no debe estar sometido a vibraciones durante la toma de

las lecturas.

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DETERMINACION DE LA CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO

ASTM C-187 / NTP: 334.006 / AASHTO T-29

DEFINICIÓN Consistencia normal se define como la cantidad mínima de agua (Expresada en porcentaje con respecto al peso del cemento), con la cual el cemento se hidrata totalmente. El rango aproximado en el cual se encuentra la consistencia de los cementos es de 30% o R A/c = 0.3. Se dice que una pasta de cemento tiene consistencia normal cuando presenta una penetración de 10 ± 1mm con la parte posterior de la aguja de Vicat (La sonda pesa 300gr). OBJETIVO Determinar la cantidad de agua para preparar la pasta de cemento de consistencia normal. EQUIPOS - Equipo de Vicat (el peso de la sonda será de 300 + 0.5gr). - Molde cónico de caucho. - Balanza con aproximación a 0.1gr y con capacidad de por lo menos de 2000gr. - Probeta graduada de 100ml. - Batidora para pasta normalizada. - Cronómetro. - Herramientas varias. Condiciones ambientales: La temperatura del ambiente, las herramientas y materiales excepto el agua debe mantenerse entre 20 y 27.5°C. Temperatura del agua 23 ± 2°C y la humedad relativa no menor de 50%. Procedimiento: 1. Pesar 650gr de cemento y mezclar con una cantidad de agua destilada adecuada para obtener la

consistencia normal. Utilizar el método normalizado de mezclado de pasta de cemento, retirar la pasta adherida en las paredes del recipiente de mezclado (con la mano) y hacer una bola.

2. Bolear 6 veces entre las manos a una distancia de 6” o 150mm. e introducir la pasta por la parte

inferior del molde cónico y colocarlo sobre un vidrio, enrasar el exceso con la ayuda de una espátula y darle un acabado plano.

3. Luego se coloca la muestra centrada debajo del vástago de la aguja de Vicat de tal forma que haga

contacto con la superficie de la muestra y se deja caer por espacio de 30”. Tiempo en el cual debe penetrar 10 ± 1mm para que sea considerada una pasta de consistencia normal.

Nota: Los pasos 2 y 3, se deberán realizar antes de 30 segundos, tiempo que se controla desde el momento que se apaga la máquina de mezclado una vez finalizada de mezcla. Si se obtuvieran lecturas fuera del rango, se realizarán otras pastas con menos o mayor cantidad de agua, según sea el caso.

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Expresión del resultado: Se informará el porcentaje de agua con aproximación a 0.5%, con lo cual se obtuvo una penetración de 10±1mm. Nota: La muestra necesaria de cemento para el ensayo es de 500gr o 650gr. Ejemplo:

Cemento Pacasmayo Peso (gr) 650.0 Agua (ml) 195.0 Penetración (mm) 10 Consistencia (%) 30.0

CÁLCULO Si: 650.0 100 195.0 X 195.0 x 100 X = 650.0 X = 30.0%

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METODO PARA DETERMINAR EL TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO HIDRAULICO

MEDIANTE EL APARATO DE VICAT

ASTM C 191 / NTP 334.006 1. OBJETIVO Determinar la velocidad de endurecimiento del cemento hidráulico mediante la aguja de Vicat. 2. EQUIPOS: Balanza con capacidad de 1000g con precisión a 0.1g. Probeta graduadada Aparato de Vicat Cronometro Cono de plástico Placa de vidrio Herramientas varias CAMARA HUMEDA: Debe tener las dimensiones adecuadas para que las muestras puedan almacenarse con facilidad. Mantener una temperatura de 23±1.7°C y una húmeda relativa no menor de 90%. PREPARACION DE LA PASTA DE CEMENTO: Debe mezclarse 650g de cemento con el porcentaje de agua de amasado requerido para la consistencia normal. CONDICIONES AMBIENTALES: Temperatura ambiente de 20 a 27.5 °C, temperatura de agua 23±1.7°C y humedad relativa > 50%. 3. PROCEDIMIENTO: Rápidamente se debe dar forma esférica a la pasta de cemento con las manos enguantadas y lanzarse de una mano a otra por 6 veces estando estas a una distancia de 15 cm aproximadamente. Se toma el molde con una mano y la se presiona la esfera hasta llenar el molde completamente por la base mayor. Quitar el exceso con un solo movimiento de la palma de la mano. El molde debe colocarse con la base mayor sobre la placa de vidrio. Y el exceso de pasta que aparezca en la base menor debe retirarse con la espátula de modo que forme un Angulo pequeño con el borde superior del molde. La parte superior de la muestra debe realizarse si es necesario, con una o dos pasadas del borde de la espátula. Durante esta operación debe tenerse cuidado de no ejercer presión sobre la muestra. Inmediatamente después del terminado del conteo, debe colocarse la muestra en la cámara húmeda, donde debe sacarse únicamente para determinaciones de tiempo de fraguado. La muestra debe permanecer en el molde, soportada con la placa de vidrio, durante el ensayo. 4. DETERMINACION DEL TIEMPO DE FRAGUADO La muestra buscada debe mantenerse dentro de la cámara húmeda durante 30 minutos después del moldeo sin que sufra ninguna alteración.

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Debe determinarse la penetración de la aguja en mm en ese instante y luego debe repetirse cada 15 minutos (para cemento tipo III debe repetirse cada 10 minutos), hasta que se obtenga una penetración de 25 mm o menos, dejando que la aguja penetre 30 segundos, momento en el cual debe tomarse la lectura para determinar la penetración. Si durante las primeras lecturas la pasta se mantiene blanda, el descenso del vástago se puede hacer lentamente para evitar la deformación de la guja. Las penetraciones deben estar separadas 6 mm entre si y 10 mm del borde interior del molde. Se anotaran los resultados de todas las penetraciones por interpretación debe determinarse el tiempo obtenido para una penetración de 25mm en cual indica el tiempo de fraguado inicial. 5. INDICACIONES COMPLEMENTARIAS: El equipo no debe estar sometido a vibraciones durante la penetración, la aguja debe estar recta y limpia. 6. RESULTADOS: Reportar el tiempo en minutos.

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METODO PARA DETERMINAR LA FLUIDEZ DE UN MORTERO DE CONSISTENCIA

PLÁSTICA

ASTM C-230 / AASHTO T-152 1. OBJETIVO: Determinar la fluidez o extensibilidad de una mezcla plástica de mortero. 2. EQUIPOS: Cronometro Probeta de 100ml Meza de fluidez Cono y pisón Calibrador o regla graduada 3. PROCEDIMIENTO: Colocar la meza de fluidez sobre una superficie totalmente plana, el equipo debe estar colocado en la parte inferior del engranaje de la mesa. Humedecer la superficie de la mesa y el cono, centrar el cono dentro de las marcas de la superficie de la mesa. Llenar el molde en 2 capas, compactar cada capa con 20 golpes, la última se llena en exceso y se nivela con la ayuda de una espátula. Retirar cuidadosamente en forma vertical el cono, limpiar los bordes de la mesa dejado por el mortero, teniendo cuidado de eliminar el agua de la mezcla, todo este procedimiento debe realizarse en no más de 1 minuto. 4. CALCULOS: % de Fluidez = Diámetro promedio (mm) – 101.6mm 101.6mm

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METODO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL MORTERO DE CEMENTO HIDRAÚLICO USANDO CUBOS DE 50.8mm DE LADO

ASTM C-109 / NTP 334.051

OBJETIVO Determinar la resistencia del cemento mediante un mortero moldeado en cubos de 2” x 2”. APARATOS - Una mezcladora de morteros. - Tamices: Nº16, Nº30, Nº40, Nº50, Nº100. - Probetas con precisión a 1 ml. - Cámara de curado. - Mesa de Flujo - Máquina o prensa para ensayo a compresión. - Termómetros. - Moldes para cubos de 2” x 2”. - Herramientas varias. ARENA: La arena a utilizar debe cumplir la norma ASTM C-788 previamente de debe cuartear de 700gr de muestra reduciéndola a 100gr y realizar el ensayo granulométrico.

MALLA ESPECIFICACION (Porcentaje que pasa)

Nº 16 Nº 30 Nº 40 Nº 50 Nº 100

100 96 - 100 65 - 75 20 - 30 9 - 4

Nota: Se utilizará arena de OTAWA o arena sílice PROPORCIONES DE CONSISTENCIA La dosificación para el mortero de cemento se realiza en peso en relación 1:2.75

MATERIAL Para 6 Cubos Para 9 Cubos Cemento 500 gr. 740 gr. Arena 1375 gr. 2035gr.

Agua

Para cementos Puzolánicos: 110% ± 5% ASTM C-230 “Especificaciones para mesa de

fluidez” Para cementos normales: a/c = 0.485

PREPARACION DE LOS MOLDES Lo moldes deben estar limpios, aceitados y totalmente ajustados.

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LLENADO DE LOS MOLDES Se llenan en 2 capas, con un total de 32 golpes por capa. Cada capa tiene cuatro etapas de 16 golpes. La última capa se adiciona en exceso y con la ayuda de los dedos el material sobrante se incorpora hacia adentro y se nivela con una espátula. CAMARA DE CURADO La temperatura ambiente debe estar entre 20 y 27ºC. La temperatura de curado (cámara) debe estar en 23 ± 2ºC. La humedad relativa debe ser mayor del 90% TIEMPO DE ROTURA TOLERABLE

EDAD (Días)

HORAS PERMISIBLE

S 1 3 7 28

± 1/2 Hora ± 1Hora ± 3 Horas ± 12 Horas

- Cuando se va a ensayar cubos a 24 Horas se debe extraer la muestra del molde con mucho cuidado, la

cual debe estar en el cuarto de curado y envuelto en un paño húmedo hasta el momento del ensayo a compresión

- Si se ensaya a otras edades debe permanecer la muestra saturada de agua a 23 ± 1ºC hasta la fecha de su

rotura. RESULTADOS Los cubos deben ensayarse por la cara opuesta de donde han sido vaciados, determinar el área en cm2. La carga es expresada en Kg. Se necesita por ensayo 3 muestras de las cuales el promedio no debe diferir cada una de ellas en 10%. Ejemplo: 1 ------------ 40 Kg/cm2 2 ------------ 45 Kg/cm2 3 ------------ 42 Kg/cm2 10% 42 ± 4

1

2

3

4

8

7

6

5

12

11

10

9

13

14

15

16

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El Acero El Acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). 1. Aumento de carbono en Acero Tiene las siguientes consecuencias:

§ Aumenta la fragilidad § Aumentan las características mecánicas § Disminuye la temperatura de fusión del acero § Facilidad para aplicación de tratamientos térmicos § Mayor resistencia al desgaste § Menor solubilidad

2. Elementos de Aleación en los Aceros – Componentes Aluminio (Al).- EL Aluminio es usado principalmente como desoxidante en la elaboración de

acero. Azufre (S).- El Azufre se considera como un elemento perjudicial en las aleaciones de acero,

una impureza. Sin embargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para mejorar la maquinabilidad. Los aceros altos en azufre son difíciles de soldar pueden causar porosidad en las soldaduras.

Carbono (C).- El Carbón - Carbono es el elemento de aleación más efectivo, eficiente y de bajo

costo. En aceros enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro y cementita, la cual con la ferrita forma a su vez la perlita. Cuando el acero se enfría más rápidamente, el acero al carbón muestra endurecimiento superficial. El carbón es el elemento responsable de dar la dureza y alta resistencia del acero.

Boro (B).- El Boro logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero esta totalmente desoxidado. Una pequeña cantidad de Boro, (0.001%) tiene un efecto marcado en el endurecimiento del acero, ya que también se combina con el carbono para formar los carburos que dan al acero características de revestimiento duro.

Cobre (Cu).- El Cobre aumenta la resistencia a la corrosión de aceros al carbono.

Cromo (Cr).- El Cromo es un formador de ferrita, aumentando la profundidad del

endurecimiento. Asimismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita

la corrosión. El Cromo es un elemento principal de aleación en aceros inoxidables, y debido a su capacidad de formar carburos se utiliza en revestimientos o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc.

Fósforo (P).- Fósforo se considera un elemento perjudicial en los aceros, casi una impureza, al

igual que el Azufre, ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin embargo, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad.

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Manganeso.- El Manganeso (Mn) es uno de los elementos fundamentales e indispensables, esta

presente en casi todas las aleaciones de acero. El Manganeso es un formador de ductilidad, y al combinarse con el azufre previene la formación de sulfuro de hierro en los bordes del grano, altamente perjudicial durante el proceso de laminación. El Manganeso se usa para desoxidar y aumentar su capacidad de

endurecimiento.

Molibdeno.- El Molibdeno (Mo) también es un elemento habitual, ya que aumenta mucho la

profundidad de endurecimiento del acero, así como su resistencia al impacto. El Molibdeno es el elemento mas efectivo para mejorar la resistencia del acero a las bajas temperaturas, reduciendo, además, la perdida de resistencia por templado.

Niquel (Ni).- Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia al

impacto. El Níquel se utiliza mucho en los aceros inoxidables, para aumentar la

resistencia a la corrosión. El Níquel ofrece propiedades únicas para soldar fundición.

Plomo (Pb).- El Plomo es un ejemplo de elemento casi insoluble en Hierro. Se añade plomo a

muchos tipos de aceros para mejorar en gran manera su maquinabilidad.

Titanio (Ti).- Básicamente, el Titanio se utiliza para estabilizar y desoxidar acero, aunque

debido a sus propiedades, pocas veces se usa en soldaduras. Tungsteno.- El Tungsteno (W) se añade para impartir gran resistencia a alta temperatura. El

Tungsteno también forma carburos, que son excepcionalmente duros, dando al acero una gran resistencia al desgaste, para aplicaciones de revestimiento duro o en acero para la fabricación de herramientas.

Vanadio (V).- El Vanadio facilita la formación de grano pequeño y reduce la pérdida de

resistencia durante el templado, aumentando por lo tanto la capacidad de endurecimiento. Asimismo, es un formador de carburos que imparten resistencia al desgaste en aceros para herramientas, herramientas de corte, etc.

3. Uso del Acero de refuerzo en elementos de CONCRETO El acero es muy útil para:

§ Aumentar la ductilidad § Aumentar resistencia § Resistir esfuerzos de tensión y compresión § Resistir torsión § Restringir agrietamiento § Reducir deformaciones a largo plazo § Confinar el Concreto

4. Control de Calidad en Aceros. El control de calidad en aceros en nuestro país se basa en dos ensayos:

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4.1 Comprobación química Esta se hace porque existen muchos tipos de acero y se exige a la empresa que los fabrica un comprobante de su composición química.

4.2 Ensayo de Tracción Axial

Es realizado en el Lab. de Tecnología de los Materiales de la Carrera de Ing. Civil, ubicado en el campus Los Álamos.

Con la prueba de tracción obtenemos relevante información del acero: § Deformación al Máximo de Carga (%) § Esfuerzo de tracción al Máximo de carga (Zona Plástica) (kgf) § Extensión en la muestra hasta su rotura (Alargamiento) (milímetros) § Fluencia (umbral de la pendiente 0.21) (Kg/cm2) § Máxima carga en la Zona Elástica (kgf) § Máxima carga en la Zona Plástica (kgf) § Módulo de Elasticidad (Kgf/cm2) § Tiempo de rotura (segundos)

5. Etapas que se presentan en la gráfica Esfuerzo de Tracción vs. Esfuerzo Real Comportamiento Elástico.- Se dice que la muestra responde elásticamente si retorna a su

longitud o forma original cuando se retira la carga que actúa sobre ella. Este comportamiento elástico ocurre cuando las deformaciones se muestran como una línea recta a través de toda la región, así que el esfuerzo es proporcional a la deformación. En otras palabras, se dice que el material es linealmente elástico. El límite superior del esfuerzo en esta relación lineal se llama límite proporcional. La curva tiende aplanarse causando un incremento mayor de la deformación con el correspondiente incremento de esfuerzo. Esto continúa hasta que el esfuerzo llega al límite elástico.

Fluencia.- Un ligero aumento en el esfuerzo más allá del límite elástico

provocara el colapso del material y causara que se deforme permanentemente. Este comportamiento se llama fluencia. El esfuerzo que origina la fluencia se llama esfuerzo de fluencia o punto de fluencia y la deformación que ocurre se llama deformación plástica al contrario de la carga elástica, una carga que ocasione la fluencia del material cambiara permanentemente las propiedades del mismo.

Endurecimiento Por deformación.- Cuando la fluencia ha terminado, se observa una curva que se eleva

continuamente pero se va aplanando hasta llegar al esfuerzo máximo, llamado esfuerzo ultimo. La elevación en la curva de esta manera se llama endurecimiento por deformación. A los largo de la prueba, y mientras el espécimen se esta alargando, el área de su sección transversal disminuirá.

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Formación de la Estricción.- En el esfuerzo último, el área de la sección transversal comienza a

disminuir en una zona localizada en la muestra, en lugar de hacerlo en toda su longitud. Este fenómeno es causado por los planos de deslizamiento que se forman dentro del material. Como resultado, tiende a desarrollarse una estricción o “cuello” en esta zona a

medida que el espécimen se alarga cada vez más. Puesto que el área de la sección transversal en esta zona esta decreciendo continuamente, el área mas pequeña puede soportar solo una carga siempre decreciente. De aquí que el diagrama esfuerzo -vs.- deformación tienda a curvarse hacia abajo hasta que la muestra se rompe en el punto del esfuerzo de fractura o rotura.

La figura muestra la forma de la varilla de acero al inicio del ensayo y al momento que alcanza la carga máxima en el estado plástico, la estricción y finalmente la rotura.

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ENSAYO DE TRACCIÓN EN ACERO NORMA DE ENSAYO: ASTM A 370

1. OBJETIVO: El objetivo de este ensayo realizado en el laboratorio es determinar la resistencia a la tracción o tensión del acero corrugado y acero liso para poder determinar el esfuerzo de fluencia, el esfuerzo máximo (esfuerzo a la tracción), el módulo de elasticidad, la elongación o alargamiento, la estricción y el esfuerzo de rotura. Antes de pasar a explicar el ensayo se debe tratar algunos aspectos básicos del comportamiento del acero al ser sometido a esfuerzos de tracción. El acero al ser un material dúctil y de gran resistencia tanto a la tracción como a la flexión, es utilizado en elementos estructurales como el concreto armado (acero corrugado) y carpintería metálica (acero lizo). El acero en sus primeras etapas de resistencia presenta una deformación o comportamiento elástico (zona elástica) en la cual si se detuviese la aplicación de carga antes de llegar al límite de fluencia, este retornaría a su estado o longitud inicial. Pasado el límite elástico inicia la zona plástica dejando atrás el límite de fluencia en el cual el acero tiende a presentar un endurecimiento por deformación por lo cual llega a seguir incrementando su esfuerzo. Al llegar al punto más alto en el esfuerzo o al esfuerzo máximo, el acero tiende a disminuir su sección, efecto llamado estricción, al reducirse la sección, el esfuerzo disminuye hasta llegar a su rotura o falla. En el siguiente gráfico se detallan las principales fases del proceso de deformación del acero durante la prueba de tracción.

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En el gráfico anterior se visualiza la forma en la que se produce el alargamiento (elongación) con respecto a su longitud inicial. De la misma forma la reducción de la sección (estricción) hasta su rotura.

2. EQUIPOS USADOS PARA EL ENSAYO: · Equipo de aplicación de carga; provista de una celda de carga de 100KN de

capacidad máxima y un extensómetro automático el cual permitirá medir deformaciones en forma automática durante el proceso de ensayo.

· Calibrador vernier; con precisión a 0.01mm para tomar las dimensiones iniciales y finales de la muestra a ensayar.

· Otros: Computadora provista de software de captura de datos la cual controla a interfaz del equipo de ensayo.

3. PROCEDIMIENTO: Previo al ensayo se deben preparar las muestras de acero siendo cortadas a 22 cm de longitud total. La muestra de acero será colocada en el centro de las mordazas, estas deben ser resistentes de superficie rugosa para evitar la fricción o escape de la muestra. La muestra es ajustada por el sistema de mordazas con la fuerza necesaria para mantener su fijación. Una vez instalada la muestra en el centro de las mordazas, se determina el diámetro promedio de 2 lecturas con un vernier y la longitud entre mordazas la cual vendría a ser la longitud inicial. Se coloca en el centro de la muestra un sensor el cual permitirá identificar en el gráfico la zona elástica y poder calcular automáticamente el límite de fluencia (fy). Después se colocan las cargas y deformaciones en cero y se da inicio a la aplicación de carga a una velocidad de 9mm/min, la velocidad según la norma de ensayo debe ser como sigue: Periodo o intervalo elástico, usar una velocidad igual o inferior al 5% de la longitud entre marcas por minuto (0.05% Lo/min) o un aumento de tensión de 10 N/mm^2.min. Periodo o intervalo plástico, usar una velocidad igual o inferior al 40% de la longitud entre marcas por minuto (0.40 Lo/min).

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Cuando el gráfico esfuerzo Vs deformación se encuentre pasando el límite de fluencia, el software dará un aviso para poder retirar el extensómetro y evitar que este se pueda dañar; el ensayo se detiene automáticamente cuando la muestra ha fallado dividiéndose en dos partes casi iguales al producirse la rotura cerca al centro d la muestra. Los problemas que se pueden presentar durante la ejecución del ensayo pueden ser:

· Un mal ajuste de la muestra en uno de los extremos de las mordazas puede generar que la muestra falle en los extremos considerándose como un ensayo no válido.

· Olvidar colocar el sensor de deformación puede que el software no proporcione los resultados de esfuerzo al límite de fluencia.

4. CALCULOS: El área inicial se calcula utilizando los datos de diámetro promedio inicial, elevando el diámetro promedio al cuadrado, multiplicando este resultado por el valor de PI y el resultado final dividiéndolo entre 4. De la misma forma se determina el área final utilizando los datos del diámetro final después de haberse desarrollado el ensayo. Según las exigencias del acero grado 60 ASTM A615 y NTP 341.031, éste debe tener como mínimo un f’y o esfuerzo de fluencia de 420 MPA (4283 kg/cm

2), una resistencia máxima a la tracción de por lo menos 620 MPA (6322 kg/cm2) y una elongación mínima de 9%. Según las exigencias del acero grado 50 ASTM A572, éste debe tener como mínimo un f’y

o esfuerzo de fluencia de 345 MPA (3518 kg/cm2), una resistencia máxima a la tracción de por lo menos 450 MPA (4589 kg/cm2) y una elongación mínima de 18%. 5. RESULTADOS: Los resultados obtenidos del ensayo y los datos respectivos de ensayo son como siguen a continuación:

Estricción (%) = Area inicial – Area final x 100 Área inicial

Elongación (%) = Longitud final – Longitud inicial x 100 Longitud inicial

Pág

ina

| 43

Probeta N°

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1923687

5184

6943

5786

10.3

05

13.1

19

24.4

7

0.7

47

0.3

42

54.2

2

4288

2100453

3889

5429

3496

10.3

02

13.6

39

30.3

1

0.7

16

0.2

27

68.3

Página | 44

ENSAYOS EN MADERA: COMPRESIÓN PARALELA AL GRANO NORMAS: NTP. 251.014

1. OBJETIVO: El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la compresión máxima, resistencia a la compresión hasta el límite proporcional, deformación hasta el límite proporcional y el módulo de elasticidad.

2. EQUIPOS USADOS PARA EL ENSAYO:

· Equipo de aplicación de carga · Calibrador vernier; calibrador digital u otro con precisión a 0.01mm para tomar las

dimensiones iniciales y finales de la muestra a ensayar. · Otros: Computadora provista de software de bajada de datos la cual controla a interfaz del

equipo de ensayo. · Accesorios de ensayo; platinas de acero cilíndricas para recibir la muestra según indica el

método de compresión. 3. PROCEDIMIENTO: Previo al ensayo se tallarán las muestras de madera cortándolas de tal manera que el sentido de la fibra sea en dirección perpendicular a las caras que serán sometidas a compresión o la dirección del grano sea paralela a la base de aplicación de carga en el equipo tal como se ilustra a continuación:

Las medidas en las que se cortan las muestras deben ser según la norma de ensayo: de 5cm x 5cm de lado x 15cm de longitud. El tallado debe ser de tal forma que ambas caras deben quedar totalmente paralelas entre si y perpendiculares a la altura de la muestra. Antes del ensayo se toman las dimensiones de la muestra a ensayar, largo ancho y espesor, con un promedio de 2 a 3 mediciones en forma distribuida. El promedio de las dimensiones de la muestra serán utilizadas como datos iniciales para ingresar en el software que controla al equipo de ensayo para que este pueda ejecutar los cálculos correspondientes y nos pueda reportar al final del ensayo los resultados finales. Se coloca la muestra entre las platinas del equipo, se calibra automáticamente mediante el uso del software la celda de carga para asegurar que los datos iniciales de esfuerzo y deformación estén en cero; se realiza un avance rápido de la cruceta del equipo hasta que las platinas tengan un pequeño contacto con la cara superior de la muestra a ensayar.

Sentido de las fibras en forma perpendicular a las caras que

recibirán la carga

Sentido del grano paralelo a las caras que recibirán la carga del equipo de ensayo

Imagen 01

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Una vez que las platinas han establecido contacto con la muestra, colocamos las cargas y deformaciones en cero y damos inicio a la aplicación de carga con una velocidad de 0.6 mm/min. Se detiene la aplicación de carga cuando se visualice en el gráfico que el esfuerzo está descendiendo. Una vez finalizado el ensayo el software arrojará los resultados finales los cuales son calculados con los datos ingresados antes del ensayo. 4. RESULTADOS DE ENSAYO

Ensayo: Velocidad de ensayo 0.60 mm/min

Probeta N

°

Ancho

(cm)

Altura inicial

(cm)

Altura final

(cm)

Espesor

(cm)

Área

(cm^2)

Máxima carga de

compresión

(kgf)

Máximo esfuerzo de compresión

(kgf/cm^2)

Deformación al límite

proporcional

(%)

Esfuerzo al límite

proporcional

(kgf/cm^2)

Módulo de elasticidad

(kgf/cm^2)

1 5.01 15.2 14.7 4.99 25.00 5839.23 233.57 1.524 171.14 1404

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ENSAYO DE TRACCIÓN DE MADERA PARALELA AL GRANO NORMA DE ENSAYO: NTP 251.085

1. OBJETIVO: El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la tracción máxima, resistencia a la tracción hasta el límite proporcional, deformación hasta el límite proporcional y el módulo de elasticidad.


· Equipo de aplicación de carga provista de una celda de carga de 100KN de capacidad máxima, un sensor o deformímetro el cual identificará en el gráfico la zona elástica hasta el límite de proporcionalidad de los materiales en caso tuviesen y un extensómetro automático el cual permitirá medir deformaciones en forma automática durante el proceso de ensayo.


· Accesorios de ensayo; mordazas de sujeción para materiales planos con superficie rugosa para evitar el deslizamiento de a muestra durante el ensayo.

3. PROCEDIMIENTO: Previo al ensayo se deberán tallar las muestras de madera según la forma y dimensiones que indica la norma de ensayo:

Como forma experimental se tallarán las muestras en forma prismática con las dimensiones que se indica en el formato de ensayo. Antes del ensayo se toma nota del promedio de tres lecturas de ancho, espesor y longitud inicial entre mordazas para los cálculos pertinentes de esfuerzo y elongación o deformación. Se coloca la muestra de madera tallada en el centro de las mordazas ajustando con la misma fuerza ambos extremos de la muestra, para evitar que esta se deslice durante el ensayo. Se colocan las cargas y deformaciones en cero posteriormente se da inicio a la aplicación de carga a una velocidad de 2.5mm/min, el equipo empezará a estirar a la muestra midiendo esfuerzo y deformación.

Pág

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4.

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ENSAYO DE FLEXIÓN ESTATICA EN MADERA NORMA DE ENSAYO: NTP 251.017

1. OBJETIVO: El objetivo de este ensayo es determinar el esfuerzo a la flexión estática o módulo de rotura, esfuerzo hasta el límite proporcional y deformación hasta el límite proporcional de la madera.


· Equipo de aplicación de carga; provista de una celda de carga de 100KN de capacidad máxima y un extensómetro automático el cual permitirá medir deformaciones en forma automática durante el proceso de ensayo.


· Otros: Computadora provista de software de captura de datos la cual controla a interfaz del equipo de ensayo.

· Accesorios de ensayo; accesorio de flexión que consta de una base en acero con dos puntos de apoyo móviles también en acero a 70cm de luz y un pistón de carga radial al centro de la luz de la muestra de ensayo.

3. PROCEDIMIENTO: La muestra debe ser cortada según la norma en forma prismática de dimensiones especificadas: de 2.5cm x 2.5cm x 41cm (a 35 cm de luz) o de 5cm x 5cm x 76cm (a 70 cm de luz). Se tomarán sus dimensiones iniciales, ancho, espesor y longitud total, con esta última se traza el centro de la muestra para poder aplicar la carga en el centro de la misma. Una vez trazadas tres marcas, dos a los costados y una al centro, se coloca la muestra de madera sobre el equipo, apoyando los extremos sobre los puntos de apoyo entre las marcas trazadas y el centro sobre la marca central trazada. Después de haber instalado la muestra de madera en el equipo se realiza un avance rápido hasta conseguir que el pistón de carga del equipo tenga un ligero contacto con la muestra, luego en el software se introducen los datos de las medidas iniciales de la muestra, se colocan las cargas y deformaciones en cero y se da inicio al ensayo con una velocidad de aplicación de carga según las dimensiones del especimen. En la pantalla se desarrollará un gráfico de esfuerzo Vs deformación a medida que la carga se va incrementando hasta producir el fallo de la muestra. 4. CÁLCULOS: Las fórmulas que se utilizan para el cálculo son las siguientes: Donde: ELP: Esfuerzo al límite proporcional en kg/cm2

MOR: Módulo de ruptura en kg/cm2 MOE: Módulo de elasticidad en kg/cm2

ELP = 3P’L 2 a e2

MOR = 3PL 2 a e2

MOE = P’ L3 4 a e3Y

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P: Carga máxima en kg. P’: Carga al límite proporcional en kg. L: Distancia entre los apoyos (luz de la muestra ensayada) a: Ancho de la probeta en cm e: Espesor de la probeta en cm Y: Deflexión en el centro de la luz al límite proporcional en cm 5. RESULTADOS: Independientemente de los resultados finales que el software de ensayo nos proporciona, se debe proporcionar en el formato de informe el tipo de falla ocurrido en forma gráfica. La representación gráfica del tipo de falla sería como sigue: Falla por corte diagonal. También indica en la norma de ensayo reportar si la muestra fue secada al aire o al horno, el reporte del contenido de humedad, la densidad de la muestra y la procedencia de la misma.

Probeta N

°

Ancho

(cm)

Espesor

(cm)

Carga al Límite

Proporcional

(kgf)

Esfuerzo de flexión al

Límite Proporcional

(kgf/cm^2)

Deformación al Límite

Proporcional

(%)

Máxima carga

(kgf)

Módulo de Ruptura

(kgf/cm^2)

Deformación máxima

(%)

Módulo de Elasticidad

(kgf/cm^2)

1 5.00 5.00 1231.72 1034.65 1.24 1231.72 1034.65 1.25 117291

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NOTA FINAL: Ya que la madera es un material no isotrópico (no uniforme en cuando a su textura y cuerpo), los resultados de ensayos son muy variables en muestras del mismo lote, pueden existir diferentes motivos para surgir variaciones entre muestras del mismo tipo, tales como presencia de ojos, vacíos internos, cambios internos del sentido de la fibra, mala formación del grano, etc. Por ende al existir gran dispersión en los resultados de resistencia mecánica en la madera se consideran factores de seguridad mucho mayores a los materiales comunes en el diseño de estructuras (acero, concreto).

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DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO Para poder realizar adecuadamente un diseño de mezcla de concreto debemos conocer las propiedades que se esperan en el concreto tanto en estado fresco como en estado endurecido las que se definen a continuación: A) Trabajabilidad: Claramente un concreto apropiadamente diseñado debe permitir ser colocado y

compactado apropiadamente con el equipamiento disponible. El acabado que permite el concreto debe ser el requerido y la segregación y sangrado deben ser minimizados. Como regla general el concreto debe ser suministrado con la trabajabilidad mínima que permita una adecuada colocación. La cantidad de agua requerida por trabajabilidad dependerá principalmente de las características de los agregados en lugar de las características del cemento. Cuando la trabajabilidad debe ser mejorada, el rediseño de la mezcla debe consistir en incrementar la cantidad de mortero en lugar de incrementar simplemente el agua y los finos (cemento). Debido a esto es esencial una cooperación entre el diseñador y el constructor para asegurar una buena mezcla de concreto. En algunos casos una menos mezcla económica podría ser la mejor solución. Y se deben prestar oídos sordos al frecuente pedido, en obra, de “más agua”.

B) Resistencia y durabilidad: En general las especificaciones del concreto requerirán una resistencia mínima a compresión. Estas especificaciones también podrían imponer limitaciones en la máxima relación agua cemento (w/c) y el contenido mínimo de cemento. Es importante asegurar que estos requisitos no sean mutuamente incompatibles. Como veremos en otros capítulos, no necesariamente la resistencia a compresión a 28 días será la más importante, debido a esto la resistencia a otras edades podría controlar el diseño. Las especificaciones también podrían requerir que el concreto cumpla ciertos requisitos de durabilidad, tales como resistencia al congelamiento y descongelamiento ó ataque químico. Estas consideraciones podrían establecer limitaciones adicionales en la relación agua cemento (w/c), el contenido de cemento y en adición podría requerir el uso de aditivos. Entonces, el proceso de diseño de mezcla, envuelve cumplir con todos los requisitos antes vistos. Asimismo debido a que no todos los requerimientos pueden ser optimizados simultáneamente, es necesario compensar unos con otros; (por ejemplo puede ser mejor emplear una dosificación que para determinada cantidad de cemento no tiene la mayor resistencia a compresión pero que tiene una mayor trabajabilidad). Finalmente debe ser recordado que incluso la mezcla perfecta no producirá un concreto apropiado si no se lleva a cabo procedimientos apropiados de colocación, acabado y curado.

1. DATOS PREVIOS

Antes de dosificar una mezcla de concreto además de conocer los datos de la obra o estructura que se va a construir y de las condiciones de transporte y colocación, también se deben conocer las propiedades de los materiales con los que se va a preparar la mezcla.

1.1. Datos de la obra

Los datos que se deben conocer de la obra son:

· Máxima relación agua/cemento · Tamaño máximo nominal del agregado

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· Asentamiento (consistencia) recomendado · Mínimo contenido de cemento · Dimensión mínima del elemento a construir · Espaciamiento del acero de refuerzo · Condiciones a que estará expuesta la estructura · Resistencia a la compresión mínima necesaria por consideraciones estructurales. · Densidad mínima para pesas de gravedad y estructuras similares.

Generalmente la totalidad de estos datos se obtiene de planos y especificaciones de la obra y la norma sismo resistente.

1.2 Datos de los materiales

De las propiedades de los materiales que se van a utilizar se debe conocer:

· Granulometría · Módulo de fineza de la arena · Tamaño máximo de la piedra · Peso específico de la piedra y de la arena · Absorción de la piedra y de la arena · Peso unitario compactado de la piedra · Humedad de los agregados inmediatamente antes de hacer las mezclas. · Peso específico del cemento.

1.3 MÉTODOS DE DOSIFICACIÓN Se puede apreciar que para el diseño de mezclas se recurre tanto a datos reales como a datos empíricos o de experiencia que con la ayuda de tablas, gráficas y ábacos, se obtiene una guía para alcanzar combinaciones óptimas de los materiales.

La optimización de las proporciones de la mezcla de concreto que cumpla con las características deseadas con los materiales disponibles, se logra mediante el sistema de ajuste y reajuste.

Existen varios métodos de diseño de mezcla los cuales no están exigidos en su uso ya que pueden variar según las condiciones de la obra, tipo de materiales, posición geográfica, clima y otros factores. 1.3.1. Elección del asentamiento

Los valores de asentamiento se eligen de acuerdo al elemento que se desea llenar. Hay que tener en cuenta que los valores de asentamiento indicados se usan cuando el método de compactación utilizado es la vibración. Cuando se empleen otros métodos diferentes se deben aumentar en 2.5 cm.

1.3.2. Elección del tamaño máximo nominal (TMN)

El TMN está limitado por las dimensiones de la estructura teniéndose presente que en ningún

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caso debe exceder de un quinto la menor dimensión entre los lados de la formaleta, de un tercio el espesor de las losas, ni de las tres cuartas partes del espaciamiento libre entre varillas individuales de refuerzo, haces de varillas o cables pretensados. Estas restricciones se pueden evitar, si a juicio del ingeniero, la trabajabilidad y los métodos de compactación son tales que el concreto se puede colocar sin que se produzcan cangrejeras o vacíos.

De otra parte, los agregados con una buena granulometría y con mayor TMN tienden a formar masas más compactas y con menos vacíos que los de menor TMN; en consecuencia, si se aumenta el TMN de los agregados en una mezcla de concreto para un asentamiento dado, tanto el contenido de agua como de cemento se disminuyen, con lo que se consiguen concretos más económicos y con menor retracción por fraguado. Sin embargo cuando se desea obtener concreto de alta resistencia, se debe reducir el TMN de los agregados, debido a que estos producen mayores resistencias con una determinada relación agua cemento.

En algunas ocasiones la elección del TMN puede no estar limitada por la dimensión mínima del elemento a construir sino de otros factores como el equipo disponible para mezclar o el método de colocación del concreto que se requiera.

1.2.3. Estimación del contenido de aire

Con el objeto de tener un mejor criterio acerca de la cantidad de aire en el concreto, en una tabla se enseñan los valores que recomienda la norma técnica para varios grados de exposición.

Es importante anotar que cuando se prevea que la estructura no estará expuesta a ambientes severos, la incorporación de aire incluido es notoriamente menor. El aire incluido beneficia la manejabilidad y la cohesión de la mezcla con la mitad de los valores de contenido de aire que se recomienda para concretos con aire incorporado.

1.2.4. Estimación de la cantidad de agua de mezclado (a)

Se puede anotar que la cantidad de agua por volumen unitario de concreto que se requiere para producir un asentamiento dado depende del tamaño máximo del agregado, la forma y textura de las partículas así como de la gradación de los agregados, de la cantidad de aire incluido y de los aditivos reductores de agua (cuando son utilizados).

De tabla se pueden obtener estimativos aproximados de la cantidad de agua de mezclado. Las curvas que aparecen están en función del TMN del agregado, del asentamiento deseado y de la forma y textura de las partículas de agregado.

Es necesario hacer hincapié en que al valor encontrado en la tabla hay que sumarle el agua de absorción de los agregados o restarle el agua libre de los mismos. Esto se debe a que la cantidad de agua calculada asume que los agregados son lisos y no absorbentes, o sea que están en la condición saturada y superficialmente seca (sss). De allí la importancia de medir el contenido de humedad de los agregados con la mayor exactitud posible inmediatamente antes de colocarlos en la mezcladora.

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De otra parte, cuando se hacen mezclas de prueba para establecer relaciones de resistencia o para verificar la capacidad de producción de resistencia de una mezcla, se debe usar la combinación menos favorable de agua de mezclado y contenido de aire.

En otras palabras, se debe utilizar el máximo contenido de aire permitido o el que probablemente ocurra, y el concreto se debe calcular con el asentamiento más alto permisible. Con estas precauciones se evita que se haga una estimación demasiado optimista de la resistencia, bajo la suposición de que las condiciones promedio más que las extremas son las que predominan en el campo.

1.2.5. Elección de la relación agua/cemento (a/c)

La relación agua/cemento, medida en peso, es uno de los factores más importantes en el diseño de mezclas de concreto y por lo tanto se le debe prestar mucha atención a su selección, la relación agua/cemento requerida se determina básicamente por requisitos de resistencia, durabilidad, impermeabilidad y acabado.

Puesto que los diferentes agregados y cementos producen generalmente resistencias distintas con la misma relación agua/cemento y además cuando no se le ejerce un control a la durabilidad, la selección de la relación agua/cemento se debe hacer con base en el desarrollo de gráficas en donde se relacione la resistencia a la compresión y la relación agua/cemento.

De otro lado, cuando se prevean condiciones severas de exposición, la elección de la relación agua/cemento debe ser lo más baja posible, aun cuando los requisitos de resistencia puedan cumplirse con un valor más alto. 1.2.6. Cálculo del contenido de cemento

El cálculo de la cantidad de cemento por metro cúbico de concreto es muy sencillo. Simplemente, como ya se tienen la relación agua/cemento y el contenido de agua, calculados en los dos pasos inmediatamente anteriores se despeja el contenido de cemento (c)

1.2.7. Verificación de las especificaciones granulométricas

Un buen concreto fresco y endurecido depende en gran medida de la granulometría de los agregados. Por este motivo, antes de dosificar las cantidades de arena y grava es necesario verificar que su distribución de tamaños esté comprendida dentro de un rango prestablecido y no obtener proporciones de agregado grueso y fino, no conveniente.

La verificación se lleva a cabo bien sea elaborando una curva granulométrica de los agregados de que se dispone y compararla con la recomendada en la norma (ASTM C 33), o bien tabulando. Dependiendo de sí están o no dentro del rango granulométrico recomendando, la dosificación de grava y arena se puede lograr por uno de los métodos siguientes:

1.2.8.2. Ajuste de la cantidad de agua de mezclado debido a la humedad de los agregados

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Las partículas de agregado, debido a la porosidad de los granos, siempre tendrán algún grado de humedad, recordándose que el secado total se logra únicamente mediante un horno a 110°C las 24 horas. De otra parte la estimación de la cantidad de agua de mezclado, se hizo tomando como base que los agregados están en condición sss, lo cual no se logra sino en el laboratorio.

En consecuencia, con respecto a la condición sss, siempre tendrá un exceso de agua (agua libre) o un defecto, cantidad que no es independiente del agua de mezclado y por lo tanto se debe o restarle la cantidad de exceso o sumarle la cantidad en defecto.

Para determinar el sobrante o faltante de agua se puede utilizar la siguiente expresión.

A = M ( H ± Abs) De donde

A = Agua en exceso o defecto respecto a la condición sss. M = Peso de la muestra seca, en kg H = Humedad del agregado en tanto por uno Abs = Absorción del agregado en tanto por uno

Cuando la humedad es mayor que la absorción, indica que el agregado tiene agua en exceso y está aportando agua a la mezcla, de tal forma que hay que restarle agua a la mezcla y por lo tanto se debe usar el signo menos (-). Por el contrario, cuando la absorción es mayor que la humedad indica que el agregado necesita más agua para llegar a la condición sss, entonces hay que agregarle agua a la mezcla puesto que hay defecto de ésta, por lo tanto hay que usar el signo positivo (+).

1.2.8.3. Ajustes a las mezclas de prueba

El diseño explicado anteriormente para calcular las proporciones de los diferentes materiales que componen el concreto, permite conocer unas cantidades que teóricamente producen un concreto con las propiedades deseadas. Sin embargo, existen algunos factores de los materiales que no se detectan en los ensayos y que traen como consecuencia un concreto con propiedades algo diferentes a las esperadas. Por esto es necesario comprobar las cantidades teóricas por medio de mezclas de prueba La mezcla de prueba se debe efectuar de acuerdo con la norma. A dicha mezcla se le verifica el peso unitario y el rendimiento volumétrico del concreto (Norma ASTM C 138) así como el contenido de aire. También se debe observar que el concreto tenga la trabajabilidad y el acabado adecuado y que no se presente exudación ni segregación. De acuerdo a ello, se puede llevar a cabo los ajustes pertinentes con las proporciones de las mezclas subsecuentes siguiendo el procedimiento sugerido por el ACI y que se indica a continuación:

• Se estima de nuevo la cantidad de agua de mezclado necesaria por metro cúbico de concreto, dividiendo el contenido neto de agua de mezclado de la mezcla de prueba entre el rendimiento de la mezcla de prueba en metros cúbicos. Si el asentamiento de la mezcla de prueba no fue el correcto, se aumenta o se disminuye la cantidad estimada de agua en 2 kg por cada centímetro de aumento o disminución del asentamiento requerido.

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• Si el contenido de aire que se obtuvo no es el deseado (para concreto con aire incluido), se estima nuevamente el contenido de aditivo requerido para el contenido adecuado de aire, y se aumenta o se reduce el contenido de agua de mezclado indicando en el párrafo (a) en 3 kg / m3 por cada 1 % de contenido de aire que deba disminuirse o aumentarse en la mezcla de prueba previa.

• Se calculan los nuevos pesos de la mezcla partiendo de la elección de la relación agua/ cemento. Si es necesario, se modifica el volumen de agregado grueso mostrado en la tabla 1 1.9. (ver anexos) con el objeto de lograr una trabajabilidad adecuada.

1.2.8.4. Cálculo del peso unitario y rendimiento volumétrico

El peso unitario del concreto consiste en determinar el volumen del concreto producido a partir de una mezcla de cantidades conocidas de los materiales componentes con el fin de verificar la correcta dosificación y rendimiento de los materiales.

Donde: PUC: Peso unitario del concreto PMC: Peso del molde más concreto compactado PM: Peso del molde VM: Volumen del molde

Donde: R: Rendimiento del concreto PUT: Peso unitario teórico (suma de pesos húmedos de los materiales) PUC: Peso unitario compactado

PROCEDIMIENTO DE LOS PRINCIPALES MÉTODOS DE DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

METODO ACI 211 Este procedimiento propuesto por el comité ACI 211, se basa en el empleo de tablas las cuales han sido elaboradas en base a experimentos en laboratorio. Secuencia: 1. Selección de la resistencia requerida (f’cr)

f’cr = f’cr + 1.33σ f’cr = f’cr + 2.33 σ - 35

2. Selección del TMN del agregado grueso 3. Selección del asentamiento 4. Seleccionar el contenido de agua TABLA 01 5. Seleccionar en contenido de aire atrapado TABLA 02 6. Selección de la relación agua/cemento sea por resistencia a compresión o por durabilidad.

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TABLAS 05 y 07 7. Cálculo del contenido de cemento Agua/Relación ac 8. Seleccionar el peso del agregado grueso TABLA 04 proporciona el valor de b/bo, donde bo y b:

son los pesos unitarios secos con o sin compactar respectivamente del agregado grueso. 9. Calcular la suma de los volúmenes absolutos de todos los materiales sin considerar el agregado

fino. 10. Cálculo del volumen del agregado fino. 11. Presentación del diseño en estado seco. 12. Corrección del diseño por el aporte de humedad de los agregados. 13. Presentación del diseño en estado húmedo.

MÉTODO WALKER Secuencia: 1. Selección de la resistencia requerida (f’cr)

f’cr = f’cr + 1.33σ f’cr = f’cr + 2.33 σ - 35


TABLAS 05 y 07 7. Cálculo del contenido de cemento Agua/Relación ac 8. Calcular la suma de los volúmenes absolutos de todos los componentes sin incluir los agregados. 9. Determinar el volumen del agregado total. 10. Calcular el porcentaje del agregado fino TABLA 08 11. Calcular el volumen del agregado grueso. 12. Cálculo de los pesos de los agregados gruesos y finos. 13. Presentación del diseño en estado seco. 14. Corrección del diseño por el aporte de humedad de los agregados. 15. Presentación del diseño en estado húmedo.

MÉTODO DEL MODULO DE FINEZA DE LA COMBINACIÓN DE LOS AGREGADOS Secuencia: 1. Selección de la resistencia requerida (f’cr)

f’cr = f’cr + 1.33σ f’cr = f’cr + 2.33 σ - 35


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TABLAS 05 y 07 7. Cálculo del contenido de cemento Agua/Relación ac 8. Calcular la suma de los volúmenes absolutos de todos los componentes sin incluir los agregados. 9. Cálculo del módulo de fineza de la combinación de agregados. TABLA 03 10. Cálculo del porcentaje de agregado fino (rf)

11. Cálculo de los volúmenes absolutos de los agregados. 12. Cálculo de los pesos secos de los agregados. 13. Presentación del diseño en estado seco. 14. Corrección del diseño en estado húmedo.

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DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA DE UNA MEZCLA

DE CONCRETO NORMA: ASTM C-1064

DEFINICIÓN.- Este ensayo tiene por objetivo determinar la temperatura del concreto en estado

plástico.


Para este ensayo se emplea lo siguiente: . Termómetro, blindado, con un rango de -5°C a 50°C.

. Recipiente, que albergue el concreto de tal forma que cuando se introduce el termómetro,

éste quede cubierto 3” de mezcla en todas sus direcciones. PROCEDIMIENTO:

Colocar el concreto en un recipiente e introducir la sonda del termómetro a una profundidad de 3”,

dejar 2 minutos o hasta la lectura estabilizada y registrar la temperatura con aproximación a 0.5°C. Si la mezcla de concreto tiene agregado grueso con TMN mayor a 3”, esta muestra se debe

estabilizar por lo menos en 20 minutos, luego determinar la temperatura. TEMPERATURAS EXTREMAS.

La temperatura de la mezcla de concreto no debe ser menor a 10°C ni mayor a 32°C.

La temperatura ambiente en el cual se va a vaciar el concreto no debe ser menor a 5°C ni mayor a

28°C.

Si la temperatura del concreto o del ambiente está fuera de este rango, se tomarán las medidas

necesarias para evitar complicaciones.

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DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA DE UNA MEZCLA

DE CONCRETO FRESCO MEDIANTE EL CONO DE ABRAMS NORMA: ASTM C-143

DEFINICIÓN.- Este ensayo se realiza para determinar la consistencia o fluidez de una mezcla de

concreto en estado fresco. La consistencia no es sinónimo de trabajabilidad, viene a ser la fluidez

de la mezcla como consecuencia del agua que contiene.

Esta mezcla es solo aplicable a asentamientos verdaderos, no es aplicable a mezclas secas o muy

fluidas.

Este ensayo también se le conoce con los siguientes nombres: Slump, revestimiento, asentamiento,

revenimiento y prueba de ordenamiento.

EQUIPOS A SER EMPLEADOS Para este ensayo se emplea lo siguiente: . Cono de Abrams, de 4” de diámetro superior, 12” de altura y 8” de diámetro inferior.

. Varilla compactadora, de 60 cm. De longitud, acero liso, de 5/8” de diámetro y punta de

bala.

. Plancha metálica, de ¼” de espesor y con suficiente dimensión para colocar la base

inferior del cono. . Guincha, o regla metálica con aproximación a ¼”.

. Herramientas varias PROCEDIMIENTO:

Humedecer el cono, la base metálica y la varilla compactadora con una franela húmeda. Ubicar el

equipo en una superficie nivelada, libre de vibración, fijar el cono (esto se logra pisando las aletas

del cono con las puntas de los pies).

Llenar el molde con concreto fresco en tres capas, aproximadamente de igual volumen, compactar cada capa a razón de 25 chuseadas con la varilla. En la primera capa, la chuseada no debe tocar fuertemente la base, luego se procede a llenar la segunda capa y se chusea de tal forma que la varilla penetre 1” aproximadamente en la capa inferior, se llena la última capa en exceso y se procede a chusear, si durante este chuseo, la mezcla baja por debajo del nivel del cono, puede hacerse una pausa y adicionar más mezcla, luego se completa las chuseadas de tal forma que cuando se termine exceda el volumen del cono. Enrazar la parte superior del cono con ayuda de una plancha de albañil, inmediatamente se procede a limpiar el exterior del cono, levantar verticalmente en un tiempo de 5 + 2 segundos, medir el asentamiento de la mezcla con ayuda de una guincha o regla en pulgadas.

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Se mide el asentamiento en el centro del área superior que ha quedado deformado. Si la mezcla falla por corte se repite el ensayo y si vuelve a fallar nuevamente por corte, quiere decir que la mezcla carece de cohesión y que el ensayo ya no es aplicable. El tiempo máximo que debe transcurrir desde la obtención de la última parte de la muestra y el término del ensayo no debe ser mayor de 5 minutos. El tiempo máximo que debe transcurrir desde la el inicio del ensayo hasta la finalización no debe ser mayor a 2.5 minutos. RESULTADOS


1. Formato control de asentamiento con cantidades distintas de agua.

2. Temperatura ambiente y temperatura del concreto en estado fresco.



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DETERMINACIÓN DEL PESO UNITARIO DEL CONCRETO FRESCO NORMAS: ASTM C-138 / NTP 339.049

DEFINICIÓN.- Este ensayo se realiza para determinar el peso del concreto fresco en 1m3, con

fines de verificación del rendimiento del concreto diseñado.

EQUIPOS A SER EMPLEADOS Para este ensayo se emplea lo siguiente: . Balanza, de 50 Kg. de capacidad . Varilla compactadora, de 60 cm. De longitud, acero liso, de 5/8” de diámetro y punta de

bala.

. Moldes, de ½ pie3 o ¼ de pie3.

. Martillo de goma

. Herramientas varias PROCEDIMIENTO:

Para fines de cálculo, determinar el volumen del recipiente en m3 o determinar su constante de acuerdo a la norma ASTM C-29. Colocar el molde el molde en una superficie plana y libre de vibraciones. Llenar el molde en tres capas de igual volumen aproximadamente, compactando cada capa a razón de 25 chuseadas en forma de espiral de fuera hacia el centro del molde, luego dar de 10 a 15 golpes el exterior de la probeta en tres partes diferentes con ayuda del martillo de goma, esto nos ayudará a cerrar los vacíos dejados por el paso de la varilla al momento de compactar, la segunda y tercera capa se llenan de la misma forma, teniendo en cuenta que el chuseado de estas debe penetrar 1” aproximadamente con respecto a la capa inferior, luego enrazar, dar un buen acabado superior con una plancha de pulir. Debemos registrar el peso del molde húmedo antes del ensayo y el peso del molde + el concreto fresco en Kg. CALCULOS

PESO UNITARIO DEL = Peso del Concreto fresco Kg.

CONCRETO Volumen del molde m3

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DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE EN EL CONCRETO POR EL MÉTODO DE PRESIÓN

NORMA: ASTM C-231 NORMA: NTP 339.083

DEFINICIÓN.- Este ensayo tiene por objetivo determinar la cantidad de aire atrapado en una

muestra de concreto fresco expresado en porcentaje. Este método de ensayo esta intentando usarse

con concretos y morteros hechos con agregados relativamente densos; No es aplicable a concretos

hechos con agregados ligeros, escoria de altos hornos, o agregados de alta porosidad. En estos

casos, debería ser utilizado el método de ensayo C 173 de la ASTM. Este método tampoco es

aplicable a concreto no plástico tal como el comúnmente usado en la construcción de tubos y

unidades de albañilería de concreto.

EQUIPOS A SER EMPLEADOS Para este ensayo se emplea lo siguiente: . Medidor de aire, tipo B, pressur meter. . Tazón de medición, de forma cilíndrica, hecho de acero, metal duro, u otro material duro

no fácilmente atacado por la pasta de cemento, teniendo un diámetro mínimo igual a 0.75 a 1.25 veces su altura, y una capacidad de por lo menos 0.20pies3 (0,006m3). Será maquinado o construido de manera de prever una presión de ajuste hermético entre el tazón y la cubierta de montaje. Las superficies interiores del tazón y las superficies de lados, bordes, y de otras piezas comprendidas serán lisas y pulidas a máquina. El tazón de medición y la cubierta de montaje serán suficientemente rígidos para limitar el factor de expansión, D, del ensamblaje del aparato, no más de 0.1% del contenido del aire en la escala del indicador de presión bajo funcionamiento normal.

. Cubierta de montaje, hecha de acero, metal duro, u otro material duro no fácilmente

atacado por la pasta de cemento. Será maquinada o construida de manera de prever una presión de ajuste hermético entre el tazón y la cubierta de montaje y tendrá rebajado a máquina el contorno de las superficies interiores para proporcionar un espacio de aire encima del nivel de la cresta del tazón de medición.

. Varilla, de acero lizo de 5/8” de diámetro, punta semiesférica y 40 cm de longitud.

. Plancha, de albañil o plancha de pulir

. Martillo de goma, que pese aproximadamente 1.25 +/- 0,50lb (0.57 +/- 0,23kg) para el

uso con medidas de 0,5ft3 (14dm3) o menores, y un mazo que pesa aproximadamente 2.25 +/-

0,50lb (1.02 +/- 0,23kg) para su uso con medidas mayores de 0,5 pie3.

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PROCEDIMIENTO: Humedezca el interior del tazón de medida y póngalo en una superficie plana, llana, firme.

Coloque una muestra representativa del concreto, Coloque el concreto en el tazón en tres capas de

volumen aproximadamente igual.

Consolidar cada capa con 25 golpes de la barra de apisonamiento distribuidos uniformemente

sobre la sección transversal. Después de consolidar cada capa, golpee ligeramente las caras de la

medida 10 a 15 veces con el mazo de cerrar cualquier vacío dejado por la barra de apisonamiento y

liberar cualquier burbuja de aire que pudiera haber sido atrapada. Chucee la capa inferior sin que la

barra golpee fuertemente el fondo de la medida. En la segunda y capa final utilice solamente la

fuerza necesaria para hacer que la barra penetre la superficie de la capa anterior 1 pulgada (25mm).

Agregue a la capa final la menor cantidad de concreto que permita sobrepasar ligeramente el borde

del recipiente.

Enrazar y alisar la superficie del molde con ayuda de una plancha de pulir (albañil). Limpiar los

bordes con un paño húmedo de modo que cuando la cubierta se afiance con abrazadera se obtenga

sello hermético. Ensamble el aparato. Cierre la válvula de aire entre la cámara de aire y el tazón de

medida y abra ambas llaves de purga en la cubierta. Con una jeringuilla de goma, inyecte el agua a

través de una llave de purga hasta que el agua emerge de la llave de purga opuesta. Sacuda el

medidor suavemente hasta que todo el aire se expele de esta misma llave de purga.

Cierre la válvula de la cámara de aire y bombee aire hasta que la aguja del dial llegue a la línea de presión inicial. Permita algunos segundos para que el aire comprimido se enfríe a la temperatura normal. Estabilice la aguja del dial en la línea de presión inicial por bombeo o liberación del aire, como sea necesario, golpeando el dial ligeramente con la mano. Cierre ambas llaves de purga de la cubierta. Abra la válvula de la cámara de aire. Golpee ligeramente las caras del tazón con el mazo para liberar restricciones locales. Golpee ligeramente el dial a mano para estabilizar la aguja. Lea el porcentaje del aire en el dial. El defecto de cerrar la válvula principal de aire antes de liberar la presión del envase o de la cámara de aire dará lugar a la introducción de dentro de la cámara de aire, introduciendo error en medidas subsecuentes. En el caso que el agua ingrese a la cámara de aire, debe ser extraída de la cámara de aire a través de la válvula de purga por varios movimientos de la bomba para soplar hacia fuera de los rastros pasados del agua. Libere la presión abriendo ambas llaves de purga antes de quitar la cubierta. EXPRESIÓN DE RESULTADOS: Los resultados del ensayo se deben reportar con aproximación al 0.1%.

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DETALLE DEL EQUIPO

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ELABORACIÓN DE PROBETAS CILÍNDRICAS NORMALIZADAS

NORMAS: ASTM C-31 / NTP. 339.033

OBJETIVO.- Esta norma tiene por objetivo dar a conocer la forma adecuada de la elaboración y

curado de probetas cilíndricas de concreto para su posterior rotura.

EQUIPOS A SER EMPLEADOS Para este ensayo se emplea lo siguiente: . Probetas cilíndricas, normalizadas de 6” x 12” de diámetros interiores y altura,

fabricados con planchas de ¼” de espesor. . Varilla compactadora, de 60 cm. De longitud, acero liso, de 5/8” de diámetro y punta de

bala. . Martillo de goma,

. Herramientas varias

PROCEDIMIENTO: La muestra mínima que se debe obtener para la elaboración de probetas no debe ser menor a 30 litros o 1 pie3, la muestra debe ser moldeada sin exceder los 15 minutos desde la última obtención de la muestra hasta el inicio de la elaboración de la probeta. Colocar la probeta en un lugar libre de vibraciones, que no entorpezca el tránsito vehicular y peatonal, protegido de la lluvia y de la evaporación excesiva (protegerlo del sol). Llenar el molde en tres capas de igual volumen aproximadamente, compactando cada capa a razón de 25 chuseadas en forma de espiral de fuera hacia el centro del molde, luego dar de 10 a 15 golpes el exterior de la probeta en tres partes diferentes con ayuda del martillo de goma, esto nos ayudará a cerrar los vacíos dejados por el paso de la varilla al momento de compactar, la segunda y tercera capa se llenan de la misma forma, teniendo en cuenta que el chuseado de estas debe penetrar 1” aproximadamente con respecto a la capa inferior, luego enrazar, dar un buen acabado

superior con una plancha de pulir.

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El curado inicial de la probeta es a una temperatura comprendida de 16° a 27°C por espacio de 16 a 32 horas, desmoldar la probeta dentro del lapso indicado, identificar con fecha de vaciado, resistencia, elemento al que pertenece o cualquier otro dato que se crea importante. Dentro de la media hora que ha sido desencofrado llevarlo a mano a la posa de curado (solución saturada a razón de 2 gr. De cal hidratada por 1 litro de agua, temperatura de curado 23 + 2°C) hasta el día de la rotura. RESULTADOS


1. La temperatura ambiente en la que se realizó el vaciado.

2. La temperatura del concreto utilizado para la elaboración de los especimenes cilíndricos.

3. Resistencia de diseño realizado.

4. Fecha y hora de vaciado

5. Apariencia de la mezcla de concreto.

6. Recomendaciones para mejorar el diseño.

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LABORAT. Nº : Muestra :

Realizado por : Planta :

Ciclo : Lugar :

Téc. A cargo : Fecha de ensayo :

(1) Peso del molde : Kg.(2) Volumen del molde : m3

(3) Peso del molde + concreto : Kg.

(4) Peso del concreto (3) - (1) : Kg.

(5) Peso Unitario del Concreto (4) / (2) : Kg./m3

T° Ambiente :

T° de la mezcla :

Slump (") : % piedra utilizada :

% de aire total : % arena utilizada :

N° de probetas : Peso cemento x m3 :

R a/c :

F'cr :


CONTENIDO DE AIRE ASTM C-231 / NTP 339.083

ELABORACIÓN DE PROBETAS CILINDRICAS

ASTM C-71 / NTP 339.033

ENSAYO DE COMPRESIÓN ASTM C-39 / NTP 339.034

TEMPERATURA DEL CONCRETO ASTM C-1064

ASENTAMIENTO DEL CONCRETO ASTM C-143

NORMAS DE ENSAYO

PESO UNITARIO DEL CONCRETOASTM C-138 / NTP 339.049

APUNTES

LABORATORIO DE TECNOLOGÍA DEL CONCRETOCONTROL DE MEZCLAS DE CONCRETO FRESCO

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ENSAYO DE COMPRESIÓN EN PROBETAS CILÍNDRICAS DE CONCRETO ASTM C39 / NTP 339.034

1.- RECOMENDACIONES: Las probetas cilíndricas para la aceptación deben tener un tamaño de 6 x 12 pulgadas (15 x 30 cm) ó 4 x 8 pulgadas (10 x 20 cm), cuando así se especifique. Las probetas más pequeñas tienden a ser más fáciles de elaborar y manipular en campo y en laboratorio. El diámetro del cilindro debe ser como mínimo 3 veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso que se emplee en el concreto. El registro de la masa de la probeta antes de de colocarles tapa, constituye una valiosa información en caso de desacuerdos. Con el fin de conseguir una distribución uniforme de la carga, generalmente los cilindros se tapan (afrentan) con mortero de azufre (ASTM C 617) o con tapas de almohadillas de neopreno (ASTM C 1231). Las cubiertas de azufre se deben aplicar como mínimo 2 horas antes y preferiblemente 1 día antes de la prueba. Las cubiertas de almohadilla de neopreno se pueden utilizar para medir las resistencias del concreto entre 1500 y 7000 PSI. (105 – 492 Kg./cm2). Para resistencias mayores de hasta 12000 (844 Kg./cm2), se permite el uso de tapas de almohadillas de neopreno siempre y cuando hayan sido calificadas por pruebas con cilindros compañeros con tapas de azufre. Los requerimientos de dureza en durómetro varían desde 50 a 70 dependiendo del nivel de resistencia sometido a ensayo. Las almohadillas se deben sustituir si presentan desgate excesivo. No se debe permitir que los cilindros se sequen antes de la prueba. Es importante antes de la prueba verificar el diámetro con aproximación a 0.01” (0.25mm), la perpendicularidad con

respecto al eje axial no debe ser mayor a 5° los especímenes que no tengan los extremos planos, se pulirán o cortarán antes de ser capeados, la longitud debe ser medida con precisión de 1mm en tres lugares espaciados alrededor de la circunferencia.

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2.- PROCEDIMIENTO: El diámetro del cilindro se debe medir con un micrómetro en dos sitios en ángulos rectos entre sí a media altura de la probeta y deben promediarse para calcular el área de la sección. Si los dos diámetros medidos difieren en más del 2%, no se debe someter a prueba el cilindro. Los extremos de las probetas no deben presentar desviación con respecto a la perpendicular del eje del cilindro en más 0.5% y los extremos deben hallarse planos dentro de un margen de 0.002 pulgadas (0.05mm). Los cilindros se deben centrar en la máquina de ensayo de compresión y cargados hasta completar la ruptura. El régimen de carga con máquina hidráulica se debe mantener en un rango de 20 a 50 PSI/s. (1.5 a 3.5 Kg./cm2/s) durante la última mitad de la fase de carga. Se debe anotar el tipo de ruptura. La fractura cónica es un patrón común de ruptura. La resistencia del concreto se calcula dividiendo la máxima carga soportada por la probeta para producir la fractura, entre el área promedio de la sección. La norma ASTM C 39 presenta los factores de corrección en caso de que la relación altura-diámetro del cilindro se halle entre 1.75 y 1.00, lo cual es poco común. Se someten a prueba por lo menos dos cilindros de la misma edad y se reporta la resistencia promedio como el resultado de la prueba, al intervalo más próximo de 10 PSI. (1 Kg./cm2). Los resultados de las pruebas realizadas en diferentes laboratorios para la misma muestra de concreto no deberán diferir en más de 13% aproximadamente del promedio de los dos resultados de las pruebas. Si 1 ó 2 de los conjuntos de cilindros se fracturan a una resistencia menor a f’c, evalúe si los

cilindros presentan problemas obvios y retenga los cilindros sometidos a ensayo para examinarlos posteriormente. A menudo, la causa de una prueba malograda puede verse fácilmente en el cilindro, bien inmediatamente o mediante examen petrográfico. Si se desechan o botan estos cilindros se puede perder una oportunidad fácil de corregir el problema. En algunos casos, se elaboran cilindros adicionales de reserva y se pueden probar si un cilindro de un conjunto de fractura a una resistencia menor.

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Una prueba a los 3 ó 7 días puede ayudar a detectar problemas potenciales relacionados con la calidad del concreto o con los procedimientos de las pruebas de laboratorio pero no constituye el criterio para rechazar el concreto. La norma ASTM C 1077 exige que los técnicos del laboratorio que participan en el ensayo del concreto deban ser certificados. Los informes o reportes sobre las pruebas de resistencia a la compresión son una fuente valiosa de información para el equipo del proyecto actual o para proyectos futuros. Los reportes se deben remitir lo más prontamente posible al productor del concreto, al contratista y al representante del propietario.

FACTORES DE CORRECCIÓN POR RELACIÓN ALTURA-DIAMEDRO

Altura/diámetro ASTM

2.00 1.75 1.50 1.25 1.00

1.00 0.98 0.96 0.93 0.87

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TIPOS DE FALLAS EN CILINDROS DE CONCRETO

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ENSAYO DE TRACCIÓN POR COMPRESIÓN DIAMETRAL TRACCIÓN INDIRECTA (MÉTODO POR BRASILERO)

NTP 339.084 / ASTM C496 La resistencia a la tracción del concreto es una forma de comportamiento de gran interés para el diseño y control de calidad en todo tipo de obras y en especial las estructuras hidráulicas y de pavimentación. Sin embargo en razón de que los métodos de ensayo a la tracción aparecen tardíamente, en la década de los cincuenta, la resistencia a la comprensión mantiene su hegemonía como indicador de la calidad, principalmente por el largo tiempo de aplicación que ha permitido acumular valiosa experiencia.

Inicialmente la determinación de la resistencia a la tracción del concreto se efectúo por ensayos de flexo

tracción. Posteriormente, se han desarrollado dos métodos de prueba conocidos como ensayos de tracción

directa por hendimiento, también denominado de comprensión diametral. El método de ensayo de

tracción directa consiste en someter a una solicitación de tracción axial un espécimen, cilíndrico o

prismático, de relación de h/d, entre 1.6 a 1.8 resultante del aserrado de las extremidades de una probeta

moldeada, para eliminar las zonas de mayor heterogeneidad. Los especímenes se pagan por sus extremos,

mediante resinas epóxicas, a dos placas de acero que contienen varillas de tracción, centradas y

articuladas mediante rótula, las mismas que se sujetan a los cabezales de una máquina de ensayos de

tracción convencional (fig. 1a).

El método de tracción directa si bien es representativo del comportamiento del concreto, requiere una

operación compleja, por lo que se ha firmado únicamente en el ámbito de los laboratorios.

El ensayo de tracción por hendimiento consiste en romper un cilindro de concreto, del tipo normalizado

para el ensayo de comprensión, entre los cabezales de una prensa, según generatrices opuestas.

Este método fue desarrollado con Lobo Carneiro y Barceles en Brasil en 1943, cuando verificaban el

comportamiento del concreto, destinado a rellenar cilindros de acero a utilizarse en el desplazamiento de

una antigua iglesia. En el mismo año en Japón T. Azakawa, realizó una tesis de doctorado desarrollando

el método.

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Ensayo de tracción por hendimiento

En el estudio de la distribución de tensiones principales de tracción y composición en una pala circular

bajo la acción de fuerza diametralmente opuestas, distribuidas a lo largo de dos generatrices situadas en el

mismo plano diametral (estado plano de deformaciones). Ha sido efectuado originalmente por

Timoshenko. Asimismo, han sido objeto de análisis por método fotoeslástico.(Fig. 2).

Al solicitar diametralmente por compresión un cilindro a lo largo de la generatriz, un elemento, ubicado a

una distancia “I” a una de las caras, queda sometido a un esfuerzo de compresión, que tiene como valor:

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Siendo P la fuerza total de compresión: D el diámetro y L la longitud del cilindro.

Esta tensión se incrementa a partir del centro y tiende al infinito en la aproximación de las generatrices de

contacto. Sin embargo, en la práctica, esto produce en una banda de contacto con la platina de los

cabezales de la maquina de ensayo, en un ancho “a”, de donde resulta, una perturbación local y el valor

máximo de la tensión principal de compresión es de:

Además a todo lo del plano diametral donde están situadas las generatrices sobre las cuales actúa la

compresión, las tensiones normales de tracción se distribuyen uniformemente y son iguales a:

Sin embargo, la tensión principal de tracción decrece en la vecindad de la banda de contacto, resulta nula

y cambia de signo transformándose en una tensión de compresión (Fig. 3).

Estos valores son validos hasta el momento de la rotura, que no se encuentra en el dominio de la teoría de

la elasticidad pase a la existencia de una tensión principal de compresión la rotura se produce por

separación, según un plano normal a la tensión principal de tracción, en el momento que éste alcanza el

valor del concreto es generalmente cinco veces menor que la de compresión.

Ventajas del método

Las ventajas del método, normalizado en numerosos países, se encuentran en los siguientes factores:

a) Se utilizan los mismos moldes, sistemas de curado, y prensa que en el ensayo de compresión.

b) Constituye un ensayo simple, económico y de fácil ejecución.

c) Los ensayos pueden realizarse sobre corazones extraídos del concreto endurecido cuando tiene

regular.

Como limitación, podemos señalar que sus resultados son superiores a los que se obtiene por el ensayo de

tracción directa, en razón que en el ensayo de compresión diametral, existe una zona de fractura pre-

determinada, que no revela las fallas que pueden presentarse en otro lugar del espécimen.

Condiciones de ensayo

La norma establece las condiciones que rigen el procedimiento de ensayo, debemos incidir en algunas

disposiciones significativas:

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a. Luego del curado de los especímenes de ensayo y antes de la prueba, debe procederse a determinar

su longitud, por el promedio de tres medidas y el diámetro por el promedio de dos medidas.

Asimismo, deberá marcarse las caras del espécieme, determinando las generatrices de carga.

b. Si las dimensiones de las placas de apoyo de la maquina de compresión, son menores que la longitud

del cilindro, debe interponerse una platina suplementaria de acero maquinado, de por lo menos 50

mm de ancho y espesor no menos que la distancia entre el borde de las placas.

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PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN EN VIGAS DE CONCRETO ENDURECIDO

ASTM C-78 1.- OBJETIVO.- Determinar la resistencia a la flexión del concreto que se utilizará en pavimentos u otros donde esté sometido a flexión. 2.- EQUIPOS:

· Máquina de flexión. · Huincha o vernier · Herramientas varias.

3.- PROCEDIMIENTO.- Extraer la viga de la cámara de curado y con ayuda de una espátula quitarle las rebabas que pudiera tener, medir la viga y marcar el centro y los tercios de luz. Colocar la viga sobre los rodillos y hacer contacto entre la viga y los rodillos de aplicación de carga. Si no se logra contacto completo, será necesario lijar o suplementar con tiras de cuero. Se podrá utilizar tiras de cuero solamente en la superficie de la viga en contacto con las placas o rodillos que difieran en no más de 0.5 mm. Las tiras de cuero serán de un espesor uniforme (6mm), de 25 a 50 mm de ancho y se extenderá a todo el ancho de la probeta. Antes de dar inicio al ensayo se determinará las dimensiones de la probeta prismática con aproximación a 1 mm (luz, ancho, altura). Se ensayará la probeta con una carga constante suave hasta la rotura. 4.- CÁLCULOS MR = PL / bh2 Donde: MR = Módulo de rotura. P = Carga Kg. L = Luz cm. b = Ancho promedio cm. h = Altura promedio cm. Esta fórmula se aplica cuando la falla ocurre en el tercio central. Si la falla ocurre fuera del tercio, pero no mayor del 5% de la luz libre, se aplica la siguiente fórmula. MR = 3Pa / bh2 Donde: a = Distancia entre la línea de falla y el apoyo más cercano medido sobre el largo de la línea central de la superficie inferior de la viga (cm) Si la falla ocurre fuera del tercio central y a una distancia mayor del 5% de la luz libre se descarta el ensayo.

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Detalle del equipo de ensayo

FORMATO DE COMPRESIÓN

IDENTIFICACIÓN DIAMETRO PROM. (cm)

AREA (cm2)

FUERZA MÁXIMA

(Lbf)

FUERZA MAXIMA

(Kgf)

ESFUERZO MAXIMO (Kgf/cm2)

ESFUERZO PROMEDIO

FORMATO DE TRACCIÓN INDIRECTA

IDENTIFICACIÓN DIAMETRO

PROM. (cm) LONGITUD PROMEDIO

(cm)

FUERZA MÁXIMA

(Lbf)

FUERZA MAXIMA

(Kgf)

ESFUERZO MAXIMO (Kgf/cm2)

ESFUERZO PROMEDIO

FORMATO DE FLEXIÓN

IDENTIFICACIÓN ALTURA

PROM. (cm)

ANCHO PROM.

(cm)

LUZ LIBRE

(cm)

FUERZA MÁXIMA

(Lbf)

FUERZA MAXIMA

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MODULO DE

ROTURA (Kgf/cm2)

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ROTURA PROM.

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jony.gutierrez@

upc.edu.pe

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ENSAYO DE ESCLEROMETRÍA ASTM C805

1.- DEFINICIÓN.- Este ensayo se realiza generalmente para determinar la uniformidad del concreto, puntos críticos o de baja calidad en una estructura y conjuntamente con otros ensayos no destructivos contribuyen a la evaluación de la estructura. Este ensayo no debe ser usado para determinar la resistencia del concreto por muchos factores que inciden en la prueba (carbonatación del concreto, temperatura del cemento, humedad del concreto, temperatura del equipo, tipo de encofrado, tipo de agregado, etc.) ya que posee una dispersión muy grande. 2.- TIPOS DE ESCLERÓMETROS: Existen 3 tipos:

· TIPO N: Se utiliza para obras civiles normales (columnas, pisos, etc.) · TIPO L: Se utiliza para concretos de dimensiones reducidas y sensibles a los golpes. · TIPO M: Se utiliza para estructuras masivas o de gran volumen.

3.- PROCEDIMIENTO.- Preparar un área de 6” de diámetro en el elemento que se desea ensayar. Desgastar con la piedra abrasiva (carburo de silicio) por lo menos 5mm de concreto. Realizar 10 disparos con una separación de por lo menos 1” de disparo a disparo. Obtener el promedio de las

10 lecturas y si una o dos lecturas individuales difieren en más de 7 unidades, el promedio se descarta y se obtiene el nuevo promedio. Si son más lecturas las que difieren a 7 unidades del promedio se descarta la prueba. NOTA: La edad mínima para realizar el ensayo es de 14 días. El elemento que se desea ensayar debe tener una dimensión mínima de 10cm o 4”, si se desea realizar el

ensayo en probetas cilíndricas, fijarlas en los cabezales de la máquina de compresión (con aproximadamente 5000lb). No es recomendable realizar esta prueba en concretos menores del f’c 140 kg/cm

2 y en concretos que tengan agregados gruesos con TM mayores a 2”. Si se desea determinar la uniformidad del concreto esta debe ser por lo menos realizada en cuatro elementos y los cuatro ensayos con el mismo ángulo de disparo. 4.- CLIBRACIÓN DEL EQUIPO.- Se recomienda calibrar el equipo cada 200 determinaciones o cuando se presentan lecturas erróneas. Se dice que el esclerómetro está calibrado cuando tiene una lectura de 80+2 determinado en el yunque de calibración que tiene una resistencia de 500kg/mm2, el disparo se da de arriba hacia abajo (promedio de 10 lecturas).

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EXTRACCIÓN Y ENSAYO DE TESTIGOS DIAMANTINOS ASTM C42 / NTP 339.059

1.- DEFINICIÓN.- La extracción de testigos diamantinos se realiza generalmente cuando la calidad del concreto se encuentra en duda como consecuencia de una resistencia menor al f’c especificado en probetas cilíndricas normalizadas y

curadas bajo condiciones de laboratorio. Se realiza también cuando no se cuenta con información sobre la resistencia del concreto, cuando una estructura ha sufrido incendio, cuando a una estructura se le ha aplicado cargas a edades tempranas, etc. 2.- GEOMETRÍA DE LA PROBETA: El espécimen extraído, el cual se va a ensayar a compresión para determinar la f’c debe tener una relación altura/diámetro igual a 2. La elección de la broca con la cual se extraerá el testigo será como sigue:

· Si el concreto tiene agregado grueso de TMN mayor a 1 ½”, la broca debe ser preferentemente 3

veces el TMN, pero nunca menor a 2 veces el TMN. · Si el concreto tiene agregado grueso de TMN menor a 1 ½”, se debe usar brocas de 3 ¾” de

diámetro, no se permitirá el uso de brocas de menor diámetro, salvo que no se pueda penetrar en el concreto.

3.- EXTRACCIÓN.- La extracción debe ser realizada por personal calificado, el testigo debe ser extraído de la parte central del elemento, evitando el acero de refuerzo. La edad mínima para la extracción de un testigo debe ser 14 días, a menos que se estipule lo contrario se podrá extraer los testigos a edades menores. 4.- ENSAYO.- Una vez extraído el testigo, se procede al tallado o acerrado, de tal forma que el testigo quede alineado verticalmente y las áreas se encuentren paralelas entre si. Para la rotura del espécimen se tendrán en cuenta los siguientes criterios: Antes del ensayo determinar la geometría de la probeta con aproximación a 0.1cm, el área con aproximación a 0.5cm2 y la relación altura diámetro al 0.001. Cuando no cumpla con los criterios antes mencionados de relación altura/diámetro, se tendrá que corregir la resistencia obtenida multiplicando por los siguientes factores de corrección.

La altura del espécimen se mide una vez refrendado (con todo caping). 4.- INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS.- De acuerdo al Reglamento del ACI, el concreto de la zona representada por las pruebas de corazones, se considera estructuralmente adecuada si el promedio de los tres corazones es por lo menos igual al 85% de la resistencia especificada (f´c) y ningún corazón tiene una resistencia menor del 75% de la resistencia especificada (f´c). A fin de comprobar la precisión de las pruebas, se pueden volver a probar zonas representativas de resistencias erráticas de los corazones.

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CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE MEZCLA DE ALGUNOS CONCRETOS ESPECIALES

Consideraciones para el diseño de concreto pigmentado o coloreado: Para diseñar concreto pigmentado se debe tener en cuenta lo siguiente:

1) Para obtener una mayor intensidad del color del concreto se recomienda trabajar con cemento blanco y agregados claros.

2) La cantidad máxima de cemento gris para un metro cúbico debe ser de 450kg. 3) La cantidad de cemento blanco debe ser igual o mayor a 350kg para un metro cúbico de concreto. 4) Suele definirse un relación A/C = 0.5 como norma para un buen concreto. 5) Para un concreto coloreado, utilizando óxidos colorantes, la cantidad de agua también tiene

influencia sobre el tono final. El color se pone más claro cuando la relación A/C es mayor. 6) Con concreto coloreado, asegúrese de que el aditivo sea compatible con el color y resista a los rayos

U.V. del sol. 7) En el caso de concretos coloreados, se tomará la precaución de comprobar si el color del aditivo no

tiene influencia sobre el color final, o si no se descolorará con el tiempo. 8) Lo máximo descrito para dosificar la proporción de un pigmento debe ser igual o menor que 10% del

peso del cemento. 9) Para obtener mejores resultados de uniformidad en el color se deben mezclar primero los agregados

con el agua y el pigmento, posteriormente el cemento o aditivos. 10) Los aditivos a utilizar no deberán contener cloruros.

Consideraciones para el diseño de concreto Autocompactante: Se considera concreto aurtocompactante a cuyo concreto presenta una fluidez tal que su extensibilidad debe ser como mínimo 50cm presentando buena cohesión entre finos y agregados.

1) Se utilizará aditivos súper plastificantes a base de policarboxilatos modificados. 2) El TMN del agregado grueso deberá ser como máximo 3/8” 3) Relación agua/finos 4) El cementante o finos deberá dosificarse entre 500 y 600 kg/m3 5) La relación piedra/arena debe estar entre 0.72 y 0.80 6) Se agregará micro sílice o filler.

Consideraciones para el diseño de concreto de Alta resistencia: Se considera concreto de alta resistencia a cuyo concreto presenta un f’c mayor a los 423kg/cm2 a los 28 días. La resistencia a la compresión se mide en cilindros de 4”x8” o en cilindros de 6”x12” a los 56 o 90 días

de edad.

1) Se utilizará aditivos súper plastificantes a base de policarboxilatos modificados. 2) El TMN del agregado grueso debe ser menor a ½” o 3/8”. 3) El MF del agregado fino debe ser mayor a 3.2 para compensar el exceso de finos de los cementantes. 4) Se adicionará microsílice como material cementante con una cantidad máxima de 8% al 30% del

peso del cemento. 5) El peso total de materiales cementantes por metro cúbico deben estar entre 425 y 650kg/M3. 6) La R A/C debe estar entre 0.23 y 0.35 7) El peso del cemento por metro cúbico debe ser entre 400 y 550kg/M3. 8) Relación arena/piedra 45%/55% o hasta ajustar a una mejor proporción.

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