Resumen—En este artículo se dan a conocer los resultados obtenidos del ensayo de resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de concreto, a partir de muestras de concreto elaboradas y curadas según la norma colombiana; Adicionalmente se determina el asentamiento del concreto en el laboratorio con objeto de correlacionarlo con las resistencias obtenidas.

Palabras clave— Asentamiento (settlement), cilindros (cylinders), compresión (compression), concreto (concrete), esfuerzo (stress), preparación de muestras (simple preparation), resistencia (resistance).

I. INTRODUCCIÓN

A normatividad existente para regular los procedimientos que se emplean en la Ingeniería y

construcción como son la NSR 10 y en especial la norma que regula los ensayos Norma Técnica Colombiana permiten evaluar y categorizar comportamientos y propiedades de los materiales que a diario se emplean en el área de la ingeniería .En el presente texto se dan a conocer resultados obtenidos del ensayo de resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de concreto y el asentamiento determinado para las muestras elaboradas y curadas en el laboratorio de materiales de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.

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II. EQUIPOS

A continuación se describen los equipos y materiales empleados para llevar a cabo la preparación de muestras, el ensayo de asentamiento y el ensayo de compresión. Y en las secciones III y IV se suministrara información valiosa sobre los especímenes de concreto y el procedimiento a seguir, importantes para el desarrollo del laboratorio.

A. Moldes cilíndricos

Los moldes para las muestras o sujetadores deben ser de acero, hierro fundido u otro material no absorbente, que no reaccione con el concreto y se deben ajustar a las dimensiones y tolerancias especificadas en el método para el cual se requieren los especímenes.

Los moldes deben mantener sus dimensiones y forma bajo condiciones severas de uso y deben ser impermeables. Si son reutilizables se deben impregnar ligeramente, antes de usar, con aceite mineral u otro material apropiado no reactivo.

B. Varilla compactadora

Para el ensayo de determinación del asentamiento, debe ser de acero, cilíndrica, lisa, de 16 mm de diámetro y con una longitud aproximada de 600 mm; el extremo compactador debe ser hemisférico de 16 mm de diámetro.

C. Mazos Se debe usar un mazo, con cabeza de caucho o de cuero, que pese 0,60 kg ± 0,20 kg.

D. Herramientas pequeñas

Se debe contar con herramientas y artículos tales como palas, baldes, palustres, guantes de caucho y recipientes metálicos para mezcla.

E. Cono para ensayo de asentamiento

La muestra debe elaborarse en un molde resistente al ataque de la pasta de cemento. El calibre mínimo del metal debe ser No.16 (BWG); si el molde se ha elaborado mediante el proceso de repujado ningún punto de la pared de éste debe tener un espesor menor de 1,14 mm. Las dimensiones y características del molde se indican en la Figura 1. El interior del molde debe estar libre de abolladuras y ser relativamente liso, sin protuberancias, tales como remaches salientes.

Determinación del asentamiento y la resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de

concreto curados y preparados de acuerdo con la norma 1377(NTC 1377, NTC 396 y NTC 673)

(08 Noviembre 2012)

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Fig 1. Molde para ensayo de asentamiento de acuerdo a la NTC 396.

F. Recipiente de mezclado y muestreo El recipiente debe ser de fondo plano y de un metal de alta dureza, impermeable, de una profundidad conveniente y con una capacidad suficiente para permitir una mezcla fácil de toda la carga con pala o palustre.

G. Balanzas Las balanzas para el pesaje de los lotes de materiales y concreto deben tener una precisión de 0,3 % del peso de ensayo en cualquier punto dentro del intervalo de utilización. Deben cumplir los requisitos de sensibilidad y tolerancia de la Superintendencia de Industria y Comercio.

H. Cemento

El cemento se debe almacenar en un lugar seco, en recipientes a prueba de humedad, preferiblemente hechos de metal, y se debe mezclar completamente para asegurar un suministro uniforme durante los ensayos.

I. Agregados.

Para prevenir la separación del agregado grueso, se divide en fracciones de tamaño individual y se vuelve a combinar para cada carga en las proporciones adecuadas que produzcan la gradación deseada.

J. Maquina Universal

La máquina debe ser operada por medio de electricidad y debe aplicar la carga continuamente, no en forma intermitente y sin impacto. Se debe verificar la calibración y precisión; y esta debe estar equipada con dos bloques de apoyo de acero con caras endurecidas y un sistema que permita la lectura de carga. Las especificaciones se dan a conocer en la NTC 675.

III. ESPECIMENES

A. Especímenes Cilíndricos

Los cilindros para ensayos tales como resistencia a la compresión, módulo de elasticidad de Young, fluencia y resistencia a la tracción indirecta, pueden ser de varios tamaños, con un mínimo de 50 mm de diámetro x 100 mm de longitud. Para este caso tendrán unas dimensiones aproximadas de 150mm de diámetro x 300 mm de longitud, y se moldean y endurecen con el eje del cilindro en posición vertical.

B. Numero de especímenes

Usualmente, y si no se especifica otra cosa, se moldean tres o más muestras para cada edad. Las edades de ensayo usadas son 7d, 14d y 28d (cilindros para ensayo a edad de 28d se fallaron a 48d).

C. Condiciones especímenes de ensayo Los especímenes no deben ser ensayados si:

1) cualquier diámetro individual de un cilindro difiere de cualquier otro diámetro del mismo cilindro en más del 2 %

2) Cuando un extremo de los especímenes de ensayo se aparta de la perpendicularidad a los ejes en más de 0,5°

IV. PROCEDIMIENTO

A continuación se nombran los pasos relevantes a seguir para el ensayo realizado.A. Mezcla manual de concreto

1) Se mezclan, sin adición de agua, el cemento, y el agregado fino, hasta que estén completamente combinados y se añade el agregado grueso y se mezcla la carga completa hasta que el agregado grueso esté distribuido uniformemente.

2) Se adiciona el agua y se mezcla la masa hasta que el concreto tenga una apariencia homogénea y la consistencia deseada

B. Asentamiento Inmediatamente después de mezclado el concreto, se mide el asentamiento de acuerdo con la NTC 396.

1) El molde tronco cónico, se llena con la muestra de concreto en tres capas, cada una de ellas de un tercio del volumen del molde aproximadamente y se compacta mediante una varilla.

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2) Cada capa debe compactarse con 25 golpes de la varilla, distribuidos uniformemente sobre su sección transversal y deben compactarse a través de todo su espesor respectivo.

3) Después de compactarse la última capa debe alisarse a ras la superficie del concreto utilizando la varilla compactadora.

4) Se levanta el molde a una distancia de 300 mm durante 5 s ± 2 s, mediante un movimiento uniforme hacia arriba sin producir movimiento lateral o de torsión al concreto.

5) El asentamiento corresponde a la diferencia entre la posición inicial y la desplazada de la superficie superior del concreto.

Se debe tener en cuenta que las mediciones se deben tomar en el centro de la cara superior y que la operación completa, desde que se comienza a llenar el molde hasta que se retira, debe efectuarse sin interrupción durante un tiempo máximo de 2 min, 30 s.

Fig. 2. Ensayo de Asentamiento

C. Elaboración de muestras1) Los moldes se colocan sobre una superficie rígida

libre de vibración u otras alteraciones. Se deben evitar sacudidas, golpes, inclinaciones ó rayado de la superficie de las muestras cuando éstas se transportan al lugar de almacenamiento.

2) El concreto se coloca en los moldes utilizando un cucharón, un palustre despuntado o una pala.

D. Compactación(Apisionado)

Se coloca el concreto en el molde, en el número requerido de capas y se apisona cada capa con la punta redondeada de la varilla, (utilizando el número de golpes y el tamaño de la varilla especificados) distribuyendo uniformemente los golpes sobre la sección transversal del molde y a través de todo el espesor respectivo de la capa.

TABLA I

NUMERO DE CAPAS REQUERIDAS PARA LAS MUESTRAS

Después de que cada capa ha sido apisonada, se golpea ligeramente 10 ó 15 veces con el mazo la parte exterior del molde para cerrar los huecos dejados por el apisonado y para sacar las burbujas de aire que puedan haber quedado atrapadas. E. Acabado Se afinan las superficies superiores enrasándolas con la varilla o con una llana de madera o un palustre para producir una superficie lisa uniforme que esté nivelada con el borde o filo del molde y que no tenga depresiones o protuberancias mayores de 3,2 mm.

F. Curado Para evitar la evaporación de agua del concreto sin endurecer, se cubren los especímenes inmediatamente después del acabado, preferiblemente con una lámina no absorbente y no reactiva, o con una lámina de plástico duro, durable e impermeable.

G. Remoción de los moldes Los especímenes se retiran de los moldes 24 h ± 8 h después de fundidos.

H. Ambiente de curado Los especímenes se deben curar con humedad a 23 °C ± 2 °C desde el momento del moldeado hasta el momento del ensayoPara el curado húmedo los cilindros se sumergen en agua saturada con cal, almacenados en un cuarto o cámara húmeda que cumpla los requisitos de la NTC 3512.

I. Ensayo de compresión Los cilindros deben ser ensayados en la condición húmeda y deben romperse dentro de las tolerancias de tiempo admisibles para cada edad de ensayo.

TABLA IIEDAD DE ENSAYO DE LOS ESPECIMENES

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1) Ubicar el espécimen y verificar que el indicador de carga este en cero.

2) Aplicar la carga continuamente y sin impactos, Esta debe corresponde a una velocidad de esfuerzo sobre el espécimen de 0.25 MPa ± 0.05 MPa

3) Aplicar la carga de compresión hasta que el indicador de carga muestre que la carga está decreciendo constantemente y el espécimen muestre un patrón de fractura bien definido.

4) Registre la carga máxima soportada por el espécimen durante el ensayo.

5) Adicionalmente tomar el peso, el diámetro y la altura para cada cilindro.

V. DATOS OBTENIDOS

VI. CÁLCULOS

A. Esfuerzo de compresión

Se Calcula la resistencia a la compresión del espécimen dividiendo la carga máxima (P máx.) soportada por el espécimen durante el ensayo por el promedio de la sección transversal determinada.

B. Factor de corrección Si la relación de longitud a diámetro del espécimen es de 1,75 o menos, se debe corregir el resultado obtenido multiplicando por el factor de corrección apropiado mostrado en la Tabla IV:

TABLA IVFACTOR DE CORRECION LONGITUD DIAMETRO

A. Densidad del espécimen

La densidad se calcula dividiendo el peso del espécimen (W) entre el volumen del espécimen.

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TABLA III CRACTERISTICAS, ASENTAMIENTO Y ESFUERZO SOPORTADO POR LOS ESPECIMENES

1 20/9/12 7 27/9/12 3.000 12.614 152.000 303.000 163.313

2 20/9/12 14 4/10/12 3.000 12.620 154.000 305.000 217.930

3 20/9/12 43 2/11/12 3.000 12.760 152.000 303.000 409.189

4 20/9/12 7 27/9/12 2.200 12.728 152.000 306.000 156.054

5 20/9/12 14 4/10/12 2.200 12.902 152.000 304.000 250.413

6 20/9/12 43 2/11/12 2.200 12.808 151.000 303.000 342.600

7 20/9/12 7 27/9/12 2.200 12.776 152.000 305.000 153.330

8 20/9/12 14 4/10/12 2.200 12.876 151.000 303.000 276.820

9 20/9/12 2.200

10 20/9/12 43 2/11/12 2.200 12.870 151.000 301.000 324.140

11 20/9/12 43 2/11/12 2.200 3.744 100.000 199.000 148.280

CILINDRO N°FECHA DE MOLDEO

EDADFECHA DE ROTURA

ASENTAMIENTO (cm)

PESO (Kg)DIAMETRO

(mm)ALTURA

(mm)CARGA

MAXIMA (kN)

TABLA VCALCULO ESFUERZO Y DENSIDAD ESPECIMENES

.

VII. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Los especímenes elaborados no alcanzaron la resistencia esperada de 3000 Psi, debido seguramente a condiciones inadecuadas de los materiales y falta de experiencia en la preparación de las muestras que condujeron a procedimientos erróneos; por lo cual cabe resaltar que la grava usada para la mezcla de concreto tenia un notable contenido de arcilla que genera mala adherencia y que el calculo inicialmente del agua para la mezcla se modifico buscando obtener manejabilidad.

La divergencia de los valores de esfuerzos obtenidos para los especímenes para cada edad, puede atribuirse a que se prepararon dos mezclas diferentes de concreto, las cuales difieren en proporciones de materiales y asentamiento, ya que no se certifica una medición adecuada de las proporciones en el laboratorio para cada mezcla. En la Tabla V se puede observar que la resistencia de los cilindros con asentamiento de 3cm, difieren notoriamente de los cilindros con asentamiento 2.2cm.

A pesar de que los cilindros con asentamiento de 2.2cm deberían presentar una mayor resistencia a la compresión que los cilindros con asentamiento de 3cm, esto no ocurre, debido a que la dosificación de los materiales en la mezcla vario sustancialmente y a otros errores en los procedimientos como apasionar con varilla plana y por ausencia de los golpes del chipote que puede dejar vacíos y burbujas de aire atrapadas en los cilindros o por exceso de golpes de chipote que puede conducir al agregado grueso al fondo del cilindro y a una mezcla no uniforme.

Los especímenes de concreto presentan una densidad normal. El espécimen Nº9 no ensayo por considerarse muy defectuoso.

VIII. CONCLUSIONES

Para lograr con certeza los valores de esfuerzo esperados en las muestras se deben controlar variables, procedimientos y condiciones ambientales; el tamaño y forma del espécimen, dosificación, procedimientos de mezclado, moldeo, la fabricación, la edad, temperatura y las condiciones de .

.humedad durante el curado son muy importantes para obtener las resistencias esperadas dentro de los rangos admisibles.

La preparación de mezclas de concreto requiere de una correcta selección de materiales (agregados de buena gradación, gravilla con forma angular), procedimientos y equipos que deberán se elegidos de acuerdo con las especificaciones del elemento estructural o no estructural y buscando el máximo rendimiento.

La precisión, la correcta utilización de los equipos y el seguimiento de los procedimientos apropiados son aspectos que se deben evaluar a la hora de determinar si los resultados obtenidos son coherentes con el objetivo de la práctica o si por el contrario nos llevan hacia una mal interpretación del mismo. Para el presente laboratorio no se logra determinar la relación de asentamiento con la resistencia de concreto, ya que los valores obtenidos no obedecen a ninguna tendencia.

Los resultados de este método de ensayo son usados como base para el control de calidad de las operaciones de dosificación, mezclado y colocación del concreto, determinación del cumplimiento de las especificaciones, control para la evaluación de la efectividad de aditivos; y usos similares

AGRADECIMIENTOS

Agradecen al grupo 3 y 4 de la asignatura de materiales la guía en el desarrollo del ensayo y las respuestas a dudas generadas sobre la presentación del informe.

REFERENCIAS

[1] CONCRETOS. ELABORACIÓN Y CURADO DE ESPECÍMENES DE CONCRETO PARA ENSAYOS DE LABORATORIO.Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC).Bogotá.1994-07-27.

[2] CONCRETOS. MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL ASENTAMIENTO DEL CONCRETO..Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC).Bogotá.1992-01-15

[3] CONCRETOS ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE ESPECIMENES CILÍNDRICOS DE CONCRETO.Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC).Bogotá.2010-02-27

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1 7 3.000 163.313 18145.839 9.000 1305.339 1.993 0.000 5498189.268 2294.210 4.4522 14 3.000 217.930 18626.503 11.700 1696.941 1.981 0.000 5681083.367 2221.407 4.3103 43 3.000 409.189 18145.839 22.550 3270.600 1.993 0.000 5498189.268 2320.764 4.5034 7 2.200 156.054 18145.839 8.600 1247.324 2.013 0.000 5552626.785 2292.248 4.4485 14 2.200 250.413 18145.839 13.800 2001.520 2.000 0.000 5516335.107 2338.872 4.5386 43 2.200 342.600 17907.864 19.131 2774.754 2.007 0.000 5426082.648 2360.451 4.5807 7 2.200 153.330 18145.839 8.450 1225.550 2.007 0.000 5534480.946 2308.437 4.4798 14 2.200 276.820 17907.864 15.458 2241.995 2.007 0.000 5426082.648 2372.983 4.6049 2.200

10 43 2.200 324.140 17907.864 18.100 2625.244 1.993 0.000 5390266.921 2387.637 4.63311 43 2.200 148.280 7853.982 18.880 2738.253 1.990 0.000 1562942.345 2395.482 4.648

VOLUMEN (m³) DENSIDAD (Kg/m³) DENSIDAD (Slug/ft³)AREA

TRANSVERSAL (m2)CILINDRO N° EDAD

ASENTAMIENTO (cm)

CARGA MAXIMA (kN)

ESFUERZO DE COMPRESION

RELACION L/DFACTOR DE

CORRECCION

Adriana Ochoa nació en Tunja, Boyacá, el 3 de Abril de 1993, actualmente es estudiante de sexto semestre de Ingeniería Civil en la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.

Alejandra Villar nació en Villavicencio, Meta, el 11 de octubre de 1993, actualmente es estudiante de sexto semestre de Ingeniería Civil en la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

Juliana Becerra nació en Bogotá D.C. el 7 de julio de 1993, actualmente es estudiante de sexto semestre de Ingeniería Civil en la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

Camilo Jiménez nació en Samacá, Boyacá el 21 de Julio de 1993,actualmente es estudiante de sexto semestre de Ingeniería Civil en la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

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