TECNOLOGA DEL HORMIGN

TECNOLOGA DEL HORMIGN

ESCUELA DE INGENIERA DE ANTIOQUIA- EIA

PROGRAMA DE ASIGNATURA

1. IDENTIFICACIN 1.1 ASIGNATURA: Tecnologa del Hormign

1.2 DISCIPLINA: Construccin

1.3 PROGRAMA ACADMICO: Ingeniera civil

1.4 NIVEL: Sexto semestre

1.5 PRERREQUISITO(S): Quinto semestre

1.6 CORREQUISITO: Ninguno

1.7 DURACIN:16 clases magistrales ms trabajo independiente

1.8 FECHA DE REVISIN: 21 de julio de 2006

2. JUSTIFICACIN El ingeniero civil debe estar en capacidad de disear una mezcla de hormign, hacer uso correcto del diseo y controlar la calidad del producto obtenido, considerando que es el material de construccin ms usado en el mundo.

La materia tecnologa del hormign surge por la necesidad de atender una serie de problemas que se han presentado y se siguen presentando en nuestro medio, tales como:

-Manejo del hormign como un material genrico (recetas establecidas) y no como un producto de diferentes materiales que se debe disear de acuerdo con las necesidades, posibilidades y caractersticas de un proyecto particular.

-Indiferencia y a veces desconocimiento frente a los procesos de diseo, produccin, manejo y control de calidad exigidos en las NSR-98 (Normas sismo- resistentes colombianas).

Falta de criterio para resolver problemas.

Desconocimiento de las Normas Tcnicas Colombianas (NTC) establecidas para los ensayos de los materiales componentes del hormign y para el hormign mismo.

-Desconexin total de la teora y la prctica, entre otros.

Para atender esta serie de dificultades y siendo fiel a las directrices iniciales de la EIA, los procesos de enseanza - aprendizaje en esta asignatura, estn orientados de acuerdo con su misin y su visin: Formacin integral de profesionales de la ms alta calidad y ser una universidad de excelencia acadmica.

3. PROBLEMA En la mayora de las obras civiles, si no es en todas, se usa la mezcla de hormign como material de construccin; su buen diseo, manejo, preparacin y adecuado control, asegura la manejabilidad, resistencia y durabilidad de la obra a construir; por lo tanto, el ingeniero civil debe saber disear, manejar, preparar y controlar adecuadamente una mezcla de hormign, por ser ste el material de construccin de mayor uso en el medio.

4. OBJETO DE ESTUDIO

La mezcla de hormign.

5. OBJETIVOS DE FORMACIN Al finalizar el curso el estudiante estar en capacidad de:

Disear una mezcla de hormign simple, considerando las propiedades fsicas y mecnicas necesarias de sus materiales componentes y las especificaciones del proyecto en particular, para obtener un producto final que cumpla con los requisitos de manejabilidad en estado fresco, resistencia a la compresin simple y durabilidad en estado endurecido, y economa, atendiendo las normas actuales, aplicando el mtodo utilizado por el Instituto Americano del Concreto (ACI) y las NSR-98; adems, estar en capacidad de verificar la calidad del material obtenido.

As mismo, con la realizacin de un paralelo entre lo que exigen las Normas Tcnicas Colombianas (NTC) y lo que se est haciendo en las obras en construccin, en los laboratorios de hormign y plantas de produccin de materiales, el estudiante podr adquirir criterios que lo lleven a emplear correctamente la tecnologa existente, conjugando en todo momento SER, SABER Y SERVIR, que es el LEMA de la EIA.

6. CONTENIDO

6.1 Sistema de habilidades

Relatar los datos histricos del hormign, reconocer su evolucin a travs del tiempo e identificar los trminos tcnicos ms usados.

Identificar las propiedades fsicas, mecnicas y qumicas de los componentes del hormign. Identificar las propiedades fsicas y mecnicas del hormign fresco y endurecido.

Disear mezclas de hormign.

Identificar las caractersticas que afectan la durabilidad del hormign.

Relatar el proceso de produccin y manejo del hormign en planta y en obra.

Controlar la calidad del hormign y elaborar un manual de calidad.

Identificar los hormigones especiales.

Reconocer los diferentes ensayos para evaluar la resistencia del hormign ya colocado.

6.2 Sistema de conocimientos (resumen)

- Generalidades (definicin y resea histrica)

- Caractersticas de los materiales componentes (cemento, agregados, aire, aditivos)

- Propiedades del hormign (en estado fresco y en estado endurecido)

- Diseo de mezclas de hormign (mtodo del ACI y NSR-98)

- Produccin y manejo del hormign (en obra y planta)- Control de calidad (de materiales componentes y hormign)- Patologa (ensayos ms comunes: no destructivos, semidestructivos y destructivos)

6.3 Sistema de valores

tica, responsabilidad, honestidad, compromiso, pasin por la carrera, estmulo de seguir aprendiendo y valorar lo nuestro.

7. METODOLOGA

Cada equipo de trabajo conformado por tres estudiantes realizar las visitas necesarias a una o varias obras en construccin, donde observarn los materiales utilizados en la produccin del hormign, su almacenamiento y los cuidados que se tienen en cada obra con dichos materiales. Tambin observarn cmo formaletean los elementos de la obra (zapatas, vigas, columnas, muros, losas, etc.), cmo se preparan para los vaciados, cmo se miden (dosifican) los materiales para la produccin del hormign, cmo mezclan, cmo se transporta el hormign, cmo se toman las muestras, cmo se hacen los vaciados, cmo se vibran los elementos, qu equipos y herramientas se utilizan, qu personal est involucrado en cada proceso, qu tipo de controles se realizan, cmo se hace el curado, en qu momento quitan las formaletas, qu problemas ocurren con el hormign fresco y endurecido y cules son las causas y posibles soluciones y finalmente, si los hormigones producidos en cada una de las obras cumplen con los requisitos establecidos para cada proyecto en particular.

Adems, visitarn uno o varios laboratorios de la ciudad donde observarn la realizacin de los ensayos de calidad ms comunes, utilizando el manual de calidad respectivo.

Se realizarn visitas a plantas de produccin de cemento, agregados y hormigones, en las cuales se efectuar un recorrido para observar el proceso de produccin, el sistema de control de calidad y el procedimiento de despacho.

Cada grupo presentar un informe de las visitas efectuadas como se indica en la evaluacin (ver anexo).

En las clases magistrales se orientar el trabajo independiente y se har el seguimiento del aprendizaje de los estudiantes.

8. EVALUACIN (ver anexo)

Cada equipo elaborar cinco(5) informes (uno por cada gua).

En cada trabajo se debe presentar un registro fotogrfico de los procesos observados; dicho registro debe ser independiente del informe.

Al final del semestre todos los registros fotogrficos se unificarn en uno slo y se le asignar una calificacin con un valor del 10%, el cual hace parte del 30% del examen final. Tngase en cuenta todos los aspectos a evaluar (ver numeral 8).

Se har un seguimiento en cada clase mediante exmenes cortos escritos, una prueba escrita sobre aplicacin de control de calidad del hormign, un informe final sobre diseo de mezclas de hormign simple y una autoevaluacin de cada alumno.

Nota: Todos los trabajos extras que se presenten servirn como ayuda en las calificaciones ms bajas.

9. BIBLIOGRAFA BSICA

El grupo elaborar un fichero colectivo sobre la literatura consultada, de tal manera que sirva como aporte para la EIA.

Es importante recordar que la bibliografa debe presentarse como lo establece la norma (NTC 1486); adems, es prctico indicar en qu lugar fue hallada la informacin, como elemento fundamental para futuras consultas.

Libros recomendados:

- SNCHEZ DE GUZMN, Diego. Tecnologa del concreto y del mortero, Bhandar Editores Ltda, 2001 (620.136/s 211) (EIA)

- DELIBES LINIERS, Adolfo. Tecnologa y propiedades mecnicas del hormign, 2 ed. Madrid: INTEMAC Ediciones. 1993. 396 p. (620.136/D 355t) (EIA)

- Ideas en concreto. 20 aos Concretos Premezclados S.A. Alfa y Beta Diseos Ltda.1996.127p(620.136/c744i)(EIA)

- Normas colombianas de diseo y construccin sismo -resistentes- NSR-98 (EIA)- Nota tcnica N.12 del ICPC (Instituto Colombiano de Productores de Cemento) (ICPC)

INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TCNICAS Y CERTIFICACIN. Tesis y otros trabajos de grado. Bogot : ICONTEC, 1996. 132 p. NTC. 1486.

Revistas:

-Noticreto y Asocreto

Direcciones de Internet y bases de datos:

http://asocreto.org.co

http://icpc.org.co (Instituto Colombiano de Productores de Cemento)http://aci-int.net (Instituto Americano del Concreto)

http://portcement.org (PCA. Portland Cement Association)

Ebsco

Solar

Sabio

10. OBSERVACIONES

En la calificacin de los informes se tendr en cuenta lo siguiente:

ASPECTO

VALORContenido de gua

2.50

Objetivos

0.30

Conclusiones

0.40

Bibliografa

0.20

Ortografa

0.20

Buena presentacin (NTC 1486)0.20 (Normas mnimas de presentacin)

Firmas de los integrantes

0.10

Entrega puntual

0.50 (Martes 8:00 a.m. aula: 1.6)Sustentacin escrita

0.30 (Una pregunta al azar)Planilla de asistencia con sello

0.30 (Copia de la planilla original)Total

5.00

NOTA:

En la fotocopiadora de la EIA se dejar toda la documentacin respectiva.

- Cuadro general de la materia (resumen)

-Glosario (vocabulario tcnico)

-Programa de la asignatura (con su respectiva evaluacin)

-Planilla de asistencia para las obras, plantas y laboratorios visitados

-Guas de trabajo (para la elaboracin de los informes)

-Cuestionario y solucin (para el seguimiento del semestre)

-Apuntes de clase (resmenes)

-Nota tcnica N.12 del ICPC (gua para el diseo de mezclas de concreto)

-Gua para el control de calidad del hormign en obraQuedo atenta a sus observaciones,

Cordialmente,

____________________________________

ISABEL DEL SOCORRO GIRALDO ROS

Profesora tecnologa del hormign

22 de julio de 2006

EL AGUA

El agua permite mayor o menor trabajabilidad, pero tambin produce mayor o menor resistencia. Su comportamiento es contrario al de los agregados, que generalmente cuando producen mejor trabajabilidad tambin producen mayor resistencia.

La cantidad de agua que necesita el cemento para reaccionar y formar la pasta o pegante es aproximadamente la quinta parte de su peso. Para obtener una adecuada trabajabilidad debemos agregar ms agua. Esta agua adicional, que no reacciona con el cemento, sobra en el hormign endurecido. Posteriormente se evapora y da lugar a que donde haba una gotica de agua quede un pequeo hueco con aire llamado PORO. Esta es una porosidad distinta de la porosidad por mala colocacin. En ambos casos se origina una prdida de resistencia.

El agua que se puede beber es apropiada para producir hormign. Agua salina, contaminada con residuos orgnicos, aceites minerales, tierra, o simplemente que no debemos beber, generalmente no es apta. Por lo tanto, es fcil el control de la calidad del agua e importante porque de ella tambin depende la calidad del hormign.

1. GENERALIDADES

El agua es el elemento por medio del cual el cemento desarrolla sus propiedades aglutinantes, ya que en presencia de ella experimenta reacciones qumicas dndole las caractersticas de fraguar y endurecer.

USOS DEL AGUA EN EL HORMIGN:

- Como AGUA DE MEZCLADO (amasado). Es aquella que se agrega al cemento para formar la pasta. Aproximadamente es el 15% del volumen total del hormign. Tiene por funciones hidratar el cemento (5%) y proporcionar fluidez a la mezcla con una lubricacin adecuada de las partculas (10%).

El agua de mezclado se puede considerar bajo dos formas: agua de hidratacin o no evaporable y agua evaporable.

. AGUA DE HIDRATACIN O NO EVAPORABLE: Es aquella parte del agua de mezclado que reacciona qumicamente con el cemento para pasar a formar parte de la fase slida del gel.

Es tambin llamada no evaporable porque en una porcin de pasta hidratada se conserva a 0% de humedad del ambiente y 110C de temperatura.

. AGUA EVAPORABLE: El resto del agua de mezclado puede evaporarse a 0% de humedad relativa del ambiente y a 110C de temperatura, pero no se encuentra libre en su totalidad. El agua evaporable puede ser:

* AGUA DE ADSORCIN O AGUA ACTIVA. El gel de cemento ejerce atraccin molecular sobre una parte del agua evaporable y la mantiene atrada, tambin llamada agua activa por su influencia en el hormign bajo carga.

* AGUA CAPILAR. La que ocupa los poros capilares de la pasta y parte de ella est sujeta dbilmente a la influencia de las fuerzas de la superficie del gel.

* AGUA LIBRE. La que se encuentra fuera de la influencia de las fuerzas de superficie, de tal modo que tiene completa movilidad y puede evaporarse con facilidad.

La dosificacin del agua de mezclado se debe hacer con un control muy estricto, ya que, si se aumenta demasiado, la parte de agua de hidratacin permanece constante, pero la parte evaporable se incrementa; quedando cierta porcin atrapada en el interior del hormign y al producirse la evaporacin se forman una serie de conductos capilares que se llenan de aire, generando un hormign poroso, menos resistente y ms permeable.

Puede decirse que cualquier agua natural que sea apta para el consumo humano y no tenga sabor ni olor fuerte puede ser usada para la elaboracin del hormign.

Las impurezas tales como: azcares, cidos, sales, materia vegetal, aceites, sulfatos, etc.; pueden retardar el tiempo de fraguado y reducir la resistencia del hormign.

El carbonato de sodio puede causar un fraguado muy rpido, mientras que los bicarbonatos pueden acelerar o retardar el fraguado.

La cantidad excesiva de cloruros en el agua de mezclado puede causar corrosin en el acero de refuerzo.

Cuando se hace indispensable el uso de agua de mar, sta no ofrece peligros si el contenido de sal disuelta no excede 35.000 p.p.m y se va a utilizar en estructuras de hormign no reforzadas. Sin embargo, un hormign elaborado con agua de mar puede tener resistencias ms altas en edades tempranas y menores despus de los 28 das.

Es preferible utilizar agua de mar en vez de arena de mar y nunca las dos simultneamente.

Otro problema que se puede presentar con el agua de mar es la aparicin de eflorescencias; es decir, depsitos o manchas blancas sobre la superficie del hormign que se originan cuando la sal involucrada absorbe humedad del aire. - Como AGUA DE CURADO. Sigue hidratando el cemento y se utiliza despus de fraguado el hormign.

En el proceso de la hidratacin las partculas de cemento no se hidratan totalmente sino que, a medida que entra en contacto con el agua, se va formando una pelcula superficial quedando en el interior una porcin sin reaccionar y por tanto inerte. Para que este ncleo reaccione es necesario lograr un abastecimiento adicional de agua durante las etapas tempranas de endurecimiento despus del proceso de fraguado y lograr as que el cemento desarrolle todo su potencial aglutinante. A dicho suministro de agua se denomina PROCESO DE CURADO DEL HORMIGN.

Por lo general, el agua que se considera buena para mezclado es buena para curado.

A pesar de la importancia que reviste dicho proceso, es muy comn que no se le preste la atencin que requiere.

El curado debe efectuarse en todas las obras de hormign y mantenerse durante un tiempo prudente. Tericamente debe comenzar inmediatamente despus que el hormign ha fraguado y prolongarse hasta que alcance aproximadamente el 70% de la resistencia especificada. Sin embargo, en la prctica generalmente se da inicio pasadas 24 horas despus que se ha colocado el hormign fresco y se mantiene como mnimo 4 das.

Puesto que la ganancia de resistencia es mucho ms rpida en los primeros das, es importante que el curado se realice con especial atencin en las edades tempranas de endurecimiento.

La efectividad de cualquier mtodo de curado depende de la prontitud con que se realice.

La hidratacin parcial trae como consecuencia una baja resistencia, el agrietamiento produce alta permeabilidad y reducida durabilidad, y una hidratacin deficiente conduce a baja resistencia y poca durabilidad.Si por algn motivo se llega a interrumpir el suministro de agua de curado, el desarrollo de la resistencia contina por un corto perodo de tiempo y luego para; pero si el proceso es reanudado, el desarrollo de la resistencia puede ser reactivado.

En resumen: Un buen curado se logra nicamente si se tiene un contenido satisfactorio de humedad, una temperatura adecuada y se efecta durante un lapso prudente con un mtodo apropiado.

+ CONTENIDO SATISFACTORIO DE HUMEDAD: La humedad satisfactoria en el hormign se obtiene si se controlan problemas como la subestimacin de la absorcin de los agregados, de las formaletas o del suelo.

+ TEMPERATURA ADECUADA: La temperatura afecta la velocidad de reaccin entre el cemento y el agua puesto que es mnima por debajo de 12C y mxima a temperaturas cercanas a los 100C.

Se ha demostrado que el desarrollo de la resistencia inicial por debajo de 10C no es favorable para el hormign, por debajo de 5C se retarda en gran medida, y a temperaturas por debajo de 10C el desarrollo de la resistencia es prcticamente nulo.

Una temperatura alta durante la colocacin y el fraguado, aunque incrementa la resistencia a edades tempranas, afecta adversamente la resistencia posterior (~a los 7 das).El hormign en estado endurecido, como cualquier otro material, se expande cuando la temperatura aumenta y se contrae cuando la temperatura disminuye; por lo tanto, es mejor evitar temperaturas de curado mayores que el promedio de la temperatura del hormign pronosticado para su vida til. As mismo, en cuanto sea posible se aconseja mantener una temperatura uniforme en toda la masa del hormign.

+ TIEMPO DE CURADO: En general, el tiempo de curado requerido depende de las caractersticas del medio ambiente, las caractersticas de la obra y de la dosificacin y tipo de cemento.

Si la temperatura ambiente es superior a 4C, el perodo mnimo de curado recomendable debe ser de 7 das.

Si la temperatura ambiente es de 4C o menos, se deben tomar las precauciones para evitar daos por congelamiento.

Cuando se trata de elementos estructurales compuestos de hormign de alta resistencia (420 kgf/cm2 o ms), los perodos de curado se pueden aumentar hasta 28 das o ms, con el fin de permitir el desarrollo de la resistencia potencial del hormign.

+ MTODOS Y MATERIALES PARA EL CURADO: Los procedimientos para curar el hormign se pueden clasificar en tratamientos hmedos y tratamientos para evitar la excesiva prdida de humedad en la superficie del hormign.

. TRATAMIENTOS HMEDOS: Estos mtodos se basan en la continua o frecuente aplicacin de agua por saturamiento o inmersin, rocos o riegos de agua, cubiertas de material absorbentes saturados, tierra, arena, aserrn, paja o por medio de vapor de agua.

. MTODOS PARA EVITAR LA EXCESIVA PRDIDA DE LA HUMEDAD EN LA SUPERFICIE: Estos mtodos consisten bsicamente en el empleo de materiales tales como pelculas plsticas, papel impermeable o bien, mediante la aplicacin de compuestos de curado formadores de membranas sobre el hormign inmediatamente despus de colocado.

- COMO AGUA DE LAVADO DE LOS AGREGADOS: No participa activamente en la mezcla, pero es importante en el procesamiento de los agregados.

Esta agua no debe contener materiales en cantidades suficientes para formar pelculas o recubrimientos sobre la superficie de las partculas de agregado que afecten las propiedades del hormign.

El problema que genera este tipo de agua luego de su utilizacin es el de su disposicin final, puesto que podra causar serios problemas como cualquier otro tipo de aguas negras; por esto, se debe someter a algn tipo de tratamiento antes de colocarla dentro del sistema de alcantarillado, lagos, ros, etc.

En general, el agua a utilizar cualquiera que sea el caso, debe ser potable y cuando se trata de utilizar aguas cuyo comportamiento es desconocido, se hace imprescindible su ensayo y comparacin con agua de reconocidas buenas caractersticas para producir hormign.

2. CALIDAD DEL AGUA.

Para verificar la calidad del agua, se acostumbra hacer un ensayo de relacin de resistencias y tiempos de fraguado sobre cubos de morteros a 7,28 y 90 das de edad. Tambin se acostumbra efectuar ensayos directamente sobre el agua para saber si es apta para la fabricacin de hormign.VALORES MXIMOS RECOMENDADOS DE CONCENTRACIONES DE IMPUREZAS EN EL AGUA DE MEZCLADO PARA HORMIGN.

IMPUREZA VALOR MXIMO

Carbonatos y bicarbonatos de sodio y de potasio

1000 ppm

Cloruros en estructuras con bajo potencial de corrosin

20000 ppm

Sulfato de sodio

10000 ppm

Carbonato de calcio y magnesio

400 ppm

Cloruro de magnesio

40000 ppm

Cloruro de calcio

30000 ppm

Sales de hierro

40000 ppm

Sulfato de magnesio

25000 p.p.m

Sales de zinc, magnesio, estao, cobre y plomo

500 ppm

Sulfito de sodio

100 ppm

IMPUREZA VALOR MXIMOAgua de mar para hormign no reforzado

35000 ppm

Agua de mar para hormign reforzado no se recomiendaPH

6.0 a 8.0Hidrxido de sodio (por peso del cemento)

0.5%

Hidrxido de potasio (por peso del cemento)

1.2%

Aguas sanitarias

20 ppmAzcar

500 ppm

Partculas en suspensin

2000 ppm

Aceite mineral (por peso del cemento)

2.0%

Agua con algas

no se recomiendaMateria orgnica

20 ppm

CRITERIOS DE ACEPTACIN DE UN AGUA CUESTIONABLE PARA HORMIGN O MORTERO

ENSAYO

LMITES

NORMA

Desviacin de los tiempos de No ms temprano de NTC 118

fraguado con respecto al testigo (h/min) (1/00), ni ms tarde

(1/30)

Resistencia mnima a los 7 das de edad 90%

NTC 220

con respecto al testigo

EL AIRECuando el hormign se encuentra en proceso de mezclado, es normal que quede aire incluido dentro de la masa (aire naturalmente atrapado), el cual es posteriormente liberado por los procesos de compactacin a que es sometido el hormign una vez ha sido colocado. Sin embargo, como la compactacin no es perfecta, queda siempre un aire residual dentro de la masa endurecida. Por otra parte, en algunas ocasiones se incluyen burbujas de aire, por medio de aditivos, con fines especficos como se ver ms adelante.

SOLUCIN PREGUNTAS- LECTURAS

1. Hormign reforzado o concreto armado: Es una piedra artificial que puede resistir esfuerzos de compresin, traccin y flexin, circunstancia que no se da en las piedras naturales.2. Monoltica: Perteneciente o relativo al monolito (monumento de piedra de una sola pieza).

3. Cal libre: (CaO) Fase menor en la composicin qumica del cemento.

4. Petrografa: Parte de la petrologa dedicada a la descripcin de las rocas y su clasificacin sistemtica.5. Petrologa: Parte de la geologa que tiene por objeto el estudio de las rocas.

6. Clinker: Producto intermedio para la fabricacin del cemento.

7. Incubacin: Tiempo que transcurre entre la fecundacin y la formacin de un organismo.

8. Junta: Grieta artificial.9. Mampostera: Obra hecha con mampuestos.

10. Mampuesto: Piedra sin labrar. Hilada de ladrillos o de piedras que se van colocando en un edificio.

11. Dintel: Parte superior de las ventanas y puertas. Queda encima del hueco.

3. Hormign reforzado o concreto armado: Es una piedra artificial que puede resistir esfuerzos de compresin, traccin y flexin, circunstancia que no se da en las piedras naturales.

4. Monoltica: Perteneciente o relativo al monolito (monumento de piedra de una sola pieza).

3. Cal libre: (CaO) Fase menor en la composicin qumica del cemento.

10. Petrografa: Parte de la petrologa dedicada a la descripcin de las rocas y su clasificacin sistemtica.11. Petrologa: Parte de la geologa que tiene por objeto el estudio de las rocas.

12. Clinker: Producto intermedio para la fabricacin del cemento.

13. Incubacin: Tiempo que transcurre entre la fecundacin y la formacin de un organismo.

14. Junta: Grieta artificial.15. Mampostera: Obra hecha con mampuestos.

10. Mampuesto: Piedra sin labrar. Hilada de ladrillos o de piedras que se van colocando en un edificio.

12. Dintel: Parte superior de las ventanas y puertas. Queda encima del hueco.

13. Dovelas: Refuerzo vertical

14. Pneles: Elemento prefabricado de amplias dimensiones y pequeo espesor.

15. Interventora: Empresa que cuida de la buena ejecucin del contrato.

(Es un representante del dueo del proyecto)

16. Nefito: Principiante en cualquier actividad.

16. Aprestamiento: Disposicin de lo necesario para alguna actividad.

(contratacin de la obra)

17. Auditora: Este trmino se define en la norma ISO 9000:2000 y se puede considerar como el examen sistemtico para determinar si las actividades de calidad planificadas y los resultados asociados corresponden a lo esperado o planificado.

AGREGADOS

El hormign est constituido en su mayor parte por agregados (70- 80% en volumen) y gran parte de sus caractersticas, dependen de las caractersticas y propiedades de stos.1. DEFINICIN:

Los agregados, ridos o material de relleno, son aquellos materiales por lo general inertes, de forma granular, naturales o artificiales, que aglomerados por el cemento en presencia de agua conforman la piedra artificial llamada hormign.

La mayora son materiales inertes; es decir, que no desarrollan ningn tipo de reacciones con los dems constituyentes del hormign, especialmente con el cemento; sin embargo, hay algunos cuya fraccin ms fina presenta actividad en virtud de sus propiedades hidrulicas, colaborando con el desarrollo de la resistencia mecnica caracterstica del hormign, tales como: escorias de alto horno de las siderurgias, los materiales de origen volcnico en que hay slice activa, y el ladrillo triturado entre otros. Pero hay unos, que presentan elementos activos nocivos o eventualmente inconvenientes que reaccionan afectando la estructura interna del hormign y su durabilidad, tales como: los que presentan compuestos sulfurados, los que contienen partculas pulvurulentas ms finas o aquellas que se encuentran en descomposicin latente como algunas pizarras.

2. ORIGEN DE LOS AGREGADOS NATURALES:

Todas las partculas provienen de una masa mayor que puede haberse fragmentado por procesos naturales tales como: intemperismo y abrasin, o trituracin mecnica por el hombre, por lo cual, la gran mayora de sus propiedades y caractersticas dependen de la roca madre.

3. RESEA HISTRICA:

Por fenmenos geolgicos internos de la tierra, al solidificarse y consolidarse el magma (mezcla heterognea de diversos silicatos) se formaron las rocas originales o gneas y posteriormente, por fenmenos geolgicos externos, como la meteorizacin, con el tiempo se formaron las rocas sedimentarias. Adicionalmente, las rocas gneas y las sedimentarias, al sufrir la accin de procesos de presin y temperatura, formaron el tercer grupo de rocas denominadas metamrficas. Esto se conoce como el ciclo geolgico de las rocas que est permanentemente en actividad.

ROCAS GNEAS

M+T+D+C Q+S+P

ROCAS SEDIMENTARIAS

Q+S+P

ROCAS METAMRFICAS

M+T+D+C

Donde: M: Meteorizacin T: Transporte D: Depsito C: Consolidacin Q: Calor

S: Solucin y P: Presin

3.1 ROCAS GNEAS:

Segn la velocidad de solidificacin del magma y del lugar dentro de la tierra donde ocurre la solidificacin se clasifican as:

Denominacin de las rocas gneasVelocidad de solidificacin

Del magmaLugar donde ocurre

la solidificacin

*Intrusivas, plutnicas o abisales

*Filonianas o hipoabisales

*Extrusivas, efusivas o volcnicas

Lenta

Media

RpidaA gran profundidad

Profundidad media

Superficial

(erupcin volcnica)

De acuerdo con la velocidad de enfriamiento del magma, se obtiene una textura dada, la cual tiene gran incidencia en la capacidad de adherencia del material. Cuando la velocidad de enfriamiento es baja las partculas son grandes, cuando la velocidad es alta las partculas son pequeas y si la velocidad es instantnea (erupcin volcnica) quedan hechas granos (piedra pmez).

3.2 ROCAS SEDIMENTARIAS:

Son las ms abundantes en la superficie terrestre (75%). Los agentes que contribuyen al transporte y depsito de este tipo de rocas permiten hacer la clasificacin que se indica a continuacin:

AgenteTransporteDepsito

Agua

Hielo

AireRo

Lago

Mar

Glaciar

VientoDepsitos aluviales de canto rodado, gravas, arcilla, limo, etc.

Depsitos lacustres en estratos horizontales.

Depsitos marinos que dependen de vientos y mareas.

Mezcla de toda clase de materiales y tamaos por su sistema de formacin.

Dunas o barjanes (arena), loess (limo).

Los depsitos se pueden clasificar de acuerdo al tamao as:

Depsito no consolidadoTamao (mm(Depsito consolidado de rocas

*Cantos

*Gravas

*Arenas

*Limos

*Arcillas256-64(10 - 2.5)

64- 5- (2.5- N.4)

5-0.074(N.4-N.200)

0.074-0.002

( 0.002Conglomerado muy grueso

Conglomerado

Arenizca

Limolitos

Arcillolitas, lutitas o argilitas (segn compactacin)

3.3 ROCAS METAMRFICAS:

Existen dos tipos de metamorfismo: De contacto y regional o dinmico.

Segn el grado de metamorfismo, se obtienen estructuras foliadas (esquistadas) o masivas, las cuales inciden notablemente en la forma, tamao y textura de las partculas de un agregado.

4. CLASIFICACIN DE LOS AGREGADOS:

4.1 CLASIFICACIN SEGN EL TAMAO: La distribucin del tamao de las partculas es lo que se conoce como GRANULOMETRA.

Tamao de partculas

(milmetros(DenominacinClasificacin

GeneralAceptacin como

agregado para

hormign

( 0.002

0.002-0.074

0.074-4.76(N.200-N.4)

4.76-19.1 (N.4-3/4)

19.1-50.8 (3/4-2)

50.8-152.4 (2-6)

( 152.4 (6)

Arcilla

Limo

Arena

Gravilla

Grava

Piedra

Rajn, piedra bolaFraccin muy fina

Fraccin muy fina

Agregado fino

Agregado grueso

Agregado grueso

Agregado grueso

Agregado gruesoNo recomendable

No recomendable

Apto

Apto

Apto

4.2 CLASIFICACIN SEGN SU PROCEDENCIA:

4.2.1 Agregados Naturales: Provienen de la explotacin de fuentes naturales tales como: depsitos de arrastre fluviales (arenas y gravas de ro) o de glaciares (cantos rodados) y de canteras de diversas rocas y piedras naturales. Se pueden aprovechar en su granulacin natural o triturndolos mecnicamente, segn sea el caso de acuerdo con las especificaciones requeridas.

4.2.2 Agregados artificiales: Se obtienen a partir de productos y procesos industriales tales como arcillas expandidas, escorias de alto horno, limaduras de hierro y otros. Por lo general estos agregados son ms ligeros o pesados que los ordinarios.

4.3 CLASIFICACIN SEGN SU DENSIDAD:

La densidad depende de la cantidad de masa por unidad de volumen y del volumen de los poros, ya se trate de agregados naturales o artificiales.

Esta distincin se hace porque afecta la densidad del hormign que se desee producir.

Tipo de

HormignPeso unitario

del hormign

(kgf/m3(Peso unitario

del agregado

(kgf/m3(Ejemplo de

aplicacinEjemplo de

agregado

Ligero

Normal

Pesado500-800

950-1350

1450-1950

2250-2450

3000-5600480-1040

1300-1600

3400-7500*Para aislamientos

*Rellenos y mampostera

no estructural

*Hormign estructural

*Hormign estructural

y no estructural

*Hormign - proteccin

contra radiacin gamma

o rayos X.Piedra pmez

Perlita

Canto rodado

Agregado ro

Piedra barita

magnetita

5. PROPIEDADES QUMICAS:

5.1 EPITAXIA: La nica reaccin qumica favorable de los agregados, conocida hasta el momento, es la llamada epitaxia, la cual mejora la adherencia entre ciertos agregados calizos y la pasta de cemento, a medida que transcurre el tiempo.

5.2 REACCIN AGREGADO- LCALI: Existen otros tipos de reacciones que por lo general originan expansiones dentro de la masa endurecida del hormign, las cuales inducen esfuerzos de tensin que pueden hacer fallar la integridad estructural, ya que la resistencia a tensin del hormign es del orden de un 10% de su resistencia a compresin. La reaccin ms comn se produce entre los xidos de silicio (SiO2) en sus formas inestables y los hidrxidos alcalinos de la pasta de cemento. Esta reaccin, que es de tipo slido- lquido, produce un gel de tipo hinchable que aumenta de volumen a medida que absorbe agua, con lo cual aparecen presiones internas en el hormign que conducen a expansin, agrietamiento y ruptura de la pasta de cemento. Esto es lo que se conoce como reaccin lcali- slice. Tambin existe otra reaccin similar entre algunos tipos de caliza dolomtica y los lcalis del cemento, conocida como reaccin lcalis- carbonato.

Para detectar la presencia de slice activa en los agregados, hay necesidad de efectuar ensayos de reactividad potencial (ASTM C-289) y expansin en mortero (ASTM C-227), los cuales deben ir acompaados de un detallado anlisis petrogrfico de acuerdo a la norma ASTM C-295.

6. PROPIEDADES FSICAS:

6.1 GRANULOMETRA: Distribucin de los tamaos de las partculas que constituyen una masa de agregados. La granulometra se determina mediante un anlisis granulomtrico, el cual consiste en hacer pasar una masa de agregados a travs de una serie de tamices (mallas) que tienen aberturas cuadradas y cuyas caractersticas deben ajustarse a la norma ICONTEC-32.

Denominacin

Del tamizDesignacinDenominacin

Del tamizDesignacin

ICONTEC

(Normal)Equivalente

AlternoICONTEC

(Normal)Equivalente

Alterno

150 mm

125 mm

106 mm

(1)

90 mm

75 mm

63 mm

53 mm

(1)45 mm

37.5 mm

31.5 mm

26.5 mm

(1)22.4 mm

19.0 mm

16.0 mm

13.2 mm

(1)11.2 mm

9.5 mm

8.0 mm

6.7 mm

(1)5.6 mm

4.75 mm

4.00 mm-

-

107.6 mm

101.6 mm

90.5 mm

76.1 mm

64.0 mm

53.8 mm

50.8 mm

45.3 mm

38.1 mm

32.0 mm

26.9 mm

25.4 mm

22.6 mm

19.0 mm

16.0 mm

13.5 mm

12.7 mm

11.2 mm

9.51 mm

8.00 mm

6.73 mm

6.35 mm

5.66 mm

4.76 mm

4.00 mm-

-

4.24

4

3

3

2

2.12

2

1

1

1

1.06

1

7/8

5/8

0.53

7/16

3/8

5/16

0.265

N. 3

N. 4

N.5

3.35 mm

2.80 mm

2.36 mm

2.00 mm

1.70 mm

1.40 mm

1.18 mm

1.00 mm

850 m

710 m

600 m

500 m

425 m

355 m

300 m

250 m

212 m

180 m

150 m

125 m

106 m

90 m

75 m

63 m

53 m

45 m

38 m

3.36 mm

2.83 mm

2.38 mm

2.00 mm

1.68 mm

1.41 mm

1.19 mm

1.00 mm

841 m

707 m

595 m

500 m

420 m

354 m

297 m

250 m

210 m

177 m

149 m

125 m

105 m

88 m

74 m

63 m

53 m

44 m

37 mN.6

N.7

N.8

N.10

N.12

N.14

N.16

N.18

N.20

N.25

N.30

N.35

N.40

N.45

N.50

N.60

N.70

N.80

N.100

N.120

N.140

N.170

N.200

N.230

N.270

N.325

N.400

(1) Tamices que no cumplen la relacin 1:2 SERIE DE TAMICES MS UTILIZADOS EN AGREGADOS PARA HORMIGN.

Denominacin del tamizDesignacin ICONTECAntigua designacin ASTM

150 mm

125 mm (2)112 mm (2)110 mm (2)90 mm (2)75 mm

50.8 mm (2)37.5 mm

26.5 mm (2)19.0 mm

13.2 mm (2)9.5 mm

4.75 mm

2.36 mm

1.18 mm

600 m

300 m

150 m

75 m-

-

-

101.6 mm

90.5 mm

76.1 mm

50.8 mm

38.1 mm

25.4 mm

19.4 mm

12.7 mm

9.51 mm

4.76 mm

2.38 mm

1.19 mm

595 m

297 m

149 m

74 m6

5 (2)4 (2)4 (2)3 (2)3

2 (2)1

1 (2)

(2)3/8

N.4

N.8

N.16

N.30

N.50

N.100

N.200

(2) Tamices que no cumplen con la relacin 1:2 (SERIE TYLER)

La operacin del tamizado debe hacerse de acuerdo con la norma ICONTEC 77.

En el anlisis granulomtrico aparece la siguiente informacin: Pesos retenidos en cada tamiz, porcentaje retenido en cada tamiz, porcentaje retenido acumulado y porcentaje acumulado que pasa cada tamiz.

CURVAS GRANULOMTRICAS: Los anlisis de granulometra se representan grficamente mediante la curva de granulometra o lnea de cribado. Dicha curva dibuja el porcentaje acumulado que pasa a travs de los tamices en escala aritmtica contra las aberturas de los tamices, a veces en escala aritmtica o logartmica.

MDULO DE FINURA: Es un factor emprico que permite estimar que tan fino o grueso es un material.

Est definido como la suma de los porcentajes retenidos acumulados en los tamices de la serie estndar que cumplen la relacin de dimetros 1:2, desde el tamiz 149 m (N.100) en adelante, hasta el mximo tamao que se encuentre, dividido por 100.

El mdulo de finura es un factor que indica de manera prctica el predominio de partculas finas o gruesas dentro de la distribucin granulomtrica.

En la medida que se acerca a cero indica un agregado fino y en la medida que aumenta su valor indica que el agregado es ms grueso.

TAMAO MXIMO: Est definido como la abertura del menor tamiz de la serie que permite el paso del 100% del material.

TAMAO MXIMO NOMINAL: Est definido como la abertura del tamiz inmediatamente superior a aquel cuyo porcentaje retenido acumulado sea del 15% o ms.

La mayora de las especificaciones granulomtricas se dan en funcin del tamao mximo nominal, el cual puede definir de manera ms real y generalizada una especificacin granulomtrica determinada.

De igual manera, que se ha generalizado la costumbre de utilizar el mdulo de finura en el agregado fino, el uso del tamao mximo y el tamao mximo nominal se aplican al agregado grueso.

TEORAS SOBRE GRANULOMETRAS CONTINUAS IDEALES:

La mayora de las investigaciones que se han desarrollado acerca de lo que es una buena granulometra de agregados para hormign, se basan en la capacidad de acomodamiento y compactacin de las partculas dentro de un volumen dado, para lograr la mxima densidad y con esto la mxima resistencia. Sin embargo, como se ver ms adelante, esto conduce a mezclas poco trabajables en estado plstico.

Las principales teoras son: Principio de gradacin de Fuller y Thompson, Teora de Weymouth y Teora de Bolomey.

Por lo general el punto de partida de todos los desarrollos tericos de las curvas de granulometra, es el trabajo de Fuller y Thompson (EE.UU-1907), en el cual se concluye que las curvas de gradacin ideal de toda la masa presentan un comportamiento elptico en su fraccin fina, el cual converge con una lnea recta tangente a la elipse, en las siguientes fracciones.

En 1933 Weymouth public su obra donde concluye que para obtener la adecuada trabajabilidad con una mxima economa, hay una ley de gradacin de tal forma que los granos de un solo tamao deben tener espacio suficiente para moverse dentro del espacio dejado por los granos del tamao siguiente mayor, evitando de esta manera la interferencia de las partculas. Esta interferencia aparece cuando hay mucha cantidad de agregados de un solo tamao.

Se ha observado que estas gradaciones dan lugar a mezclas con exceso de finos (pastosas) por lo cual requieren de un alto contenido de agua y por lo tanto de cemento para una misma resistencia.

La modificacin que en su momento (1947) fue ms aceptada y an hoy en da tiene vigencia es la propuesta por Bolomey, la cual contempla un mayor contenido de finos dentro de la masa del agregado (sin exceso como en la teora de Weymouth) con el objeto de eliminar la aspereza y mejorar la manejabilidad de la mezcla de hormign en estado plstico.

ESPECIFICACIONES DE LAS CURVAS DE GRANULOMETRA.

En resumen, para lograr una buena compactacin del hormign en estado plstico, se requiere de una adecuada manejabilidad sin segregacin, que slo se obtiene con una granulometra tal que permite compactar la mezcla a la mxima densidad con un uso moderado de energa.

Las granulometras ideales slo existen en la teora, difcilmente se pueden reproducir en la pctica, de tal manera que una buena granulometra o mejor una especificacin granulomtrica se refiere al aprovechamiento eficiente de condiciones tcnicas y econmicas para obtener el resultado deseado.

Para este efecto, casi todas las especificaciones granulomtricas contemplan un lmite superior y un lmite inferior, dentro de los cuales cualquier granulometra es buena.

En los EE.UU la especificacin ASTM C-33, de la cual se ha extractado la norma ICONTEC 174, especifica un par de curvas lmites para agregado fino que deben utilizarse para hormign y 13 pares de curvas para agregados gruesos segn su tamao mximo nominal.

En el caso Colombiano, existe la norma ICONTEC 174 que especifica 10 pares de curvas para agregados gruesos.

6.2 FORMA:

En trminos generales, se puede decir que los agregados procedentes de piedras naturales sometidas a un proceso de trituracin y clasificacin, tienen formas geomtricas que varan desde las aproximadamente cbicas o polidricas, a las esquirlas alargadas o astilladas, a las laminares aplanadas, o a las de forma de cascos. Mientras que los agregados de ro o depsitos (fluviales o glaciares) tienen formas de cantos redondeados (cantos rodados) o aplanadas (medalln).

La clasificacin ms utilizada para definir la forma es la descrita la norma Britnica BS.812: Redondeada, irregular, angular, escamosa (laminar), elongada y escamosa y elongada.

La aptitud de compactacin de una mezcla de hormign no depende slo de la granulometra del agregado sino tambin del grado de acomodamiento de las partculas. Para lograr un alto grado de acomodamiento y compactacin de las partculas, que genera una alta densidad y por lo tanto una mayor resistencia, las formas ms adecuadas son las redondeadas para piedras de ros y cantos rodados y la cbica para triturados. Por otra parte, la forma ideal es la redondeada, debido a que el grado de acomodamiento es mejor que en las cbicas.

En cuanto a las partculas de forma lajuda (alargadas y planas), a parte de tener por lo general una estructura laminar (en capas) con poca resistencia, stas tienden a colocarse en posicin horizontal dentro de la masa de hormign, lo cual impide la salida del agua libre de la mezcla durante el proceso de fraguado y genera burbujas de aire que debilitan la resistencia del hormign. Por esto, deben evitarse.

La norma ICONTEC 174 especifica que el porcentaje de partculas de forma indeseable (plana o alargada) no debe exceder del 50% de la masa total del agregado.

Partcula larga: Aquella cuya relacin entre la longitud y el ancho es mayor de 1.5.

Partcula plana: Aquella cuya relacin entre el espesor y el ancho es menor de 0.5.

6.3 TEXTURA:

La textura incide notablemente en las propiedades del hormign, especialmente en la adherencia entre las partculas del agregado y la pasta del cemento fraguado, y gobierna las condiciones de fluidez mientras la mezcla se encuentra en estado plstico.

La clasificacin de la textura superficial se basa en las caractersticas de la superficie de una partcula en trminos de si es pulida, mate, suave o spera, lo cual est ligado a la dureza, tamao, forma y estructura de la roca original. En trminos generales, se puede decir que es lisa (agregados redondeados) o spera (agregados triturados), pero la clasificacin ms utilizada est dada por la norma Britnica BS.812: Vtrea, lisa, granular, spera, cristalina y aplanada.

6.4 SUPERFICIE ESPECFICA:

Se define como la relacin que hay entre la superficie exterior de una partcula y el volumen que ocupa esa partcula. Si se supone una forma esfrica con dimetro d, esta relacin es: S.E= rea superficial/ volumen = (3*(3/4)r2(/((3/4)r3( = 3/r

S.E= 3/(d/2) = 6/d ( S.E= 6/d

6.5 SUPERFICIE DE PEGA:

Es la superficie especfica total; o sea, la suma de las superficies especficas de todas las partculas que constituyen la masa del agregado. Esta superficie de pega depende de la granulometra, la forma y la textura de las partculas. Reviste gran importancia, ya que a partir de sta se calculan los requerimientos de agua para mojar y unir todas las partculas.

A partir de este concepto, se entiende cmo a medida que es mayor el tamao mximo de una masa de agregado, es menor su superficie especfica y por tanto se requiere menos pasta y por ende menos agua y menos cemento.

6.6 DENSIDAD:

Definida como la relacin entre el peso y el volumen de una masa determinada.

Poro saturable Partcula de agregado

Poro no saturable

6.6.1 DENSIDAD ABSOLUTA: Relacin entre el peso de la masa del material y el volumen que ocupa nica y exclusivamente la masa slida, o sea que se excluyen todos los poros (saturables y no saturables).

Densidad absoluta= Ps /(Vm- Vp) donde:

Ps: Peso seco de la masa m

Vm: Volumen ocupado por la masa m

Vp: Volumen de los poros (saturables y no saturables)

6.6.2 DENSIDAD NOMINAL: Relacin entre el peso de la masa del material y el volumen que ocupan las partculas de ese material incluidos los poros no saturables.

Densidad nominal = Ps/ (Vm-Vps) donde:

Ps: Peso seco de la masa m

Vm: Volumen ocupado por la masa m

Vps: Volumen de poros saturables

6.6.3 DENSIDAD APARENTE: Relacin que existe entre el peso de la masa del material y el volumen que ocupan las partculas incluidos todos los poros.

Densidad aparente = Ps/ Vm donde:

Ps: Peso seco de la masa m

Vm: Volumen ocupado por la masa m

En el campo de la tecnologa del hormign, la densidad que interesa es la densidad aparente, debido a que con ella se determina la cantidad (en peso) de agregado requerida para un volumen unitario de hormign.

Por lo general, el valor de esta densidad en los agregados ptreos oscila entre 2.30 gf/cm3 y 2.80 gf/cm3 segn la roca de origen.

6.7 POROSIDAD Y ABSORCIN: La porosidad, es muy importante porque una partcula porosa es mucho menos dura que una partcula compacta o maciza, lo cual afecta no slo las propiedades mecnicas como la adherencia y la resistencia a compresin y flexin sino tambin propiedades de durabilidad como la resistencia al congelamiento y deshielo, estabilidad qumica y resistencia a la abrasin.

La porosidad est relacionada con la capacidad de absorcin de agua u otro lquido dentro de los agregados segn el tamao de los poros, su continuidad (permeabilidad) y su volumen total. En la prctica, lo que se mide para cuantificar la influencia de la porosidad dentro del agregado, es su capacidad de absorcin, ya que las partculas del agregado pueden pasar por cuatro etapas: seco, parcialmente saturado, saturado y superficialmente seco o hmedo, lo cual depende del grado de absorcin de las partculas que vara aproximadamente entre el 0% y el 5% para agregados ptreos de peso normal.

Diferentes estados de saturacin del agregado:

SECO TOTAL PARCIALMENTE SATURADO Y HMEDO TOTAL

HMEDO SUPERFICIALMENTE

SECO

La capacidad de absorcin se puede determinar por diferencia de pesos, entre el peso saturado y superficialmente seco y el peso seco, expresado como un porcentaje del peso seco.

Porcentaje de absorcin = ((Psss-Ps)/Ps(*100 donde:

Psss: Peso saturado y superficialmente seco

Ps: Peso seco de la muestra

6.8 PESO VOLUMTRICO:

Es lo que se conoce como masa unitaria. Definido como la relacin existente entre el peso de una masa de agregado compuesta de varias partculas y el volumen que ocupan estas partculas agrupadas dentro de un recipiente de volumen conocido. Lo que se percibe en realidad como masa unitaria, es una densidad del material como conjunto.

La masa unitaria de un agregado indica de manera general la calidad de ste y su aptitud para ser utilizado en la fabricacin del hormign.

La masa unitaria oscila desde 1100 kgf/m3 a 1600 kgf/m3 para agregados naturales, segn su grado de compactacin.

6.8.1 MASA UNITARIA COMPACTA (M.U.C): Es la misma relacin anterior, pero se ha sometido los agregados a vibracin o compactacin, ya que esto mejora el acomodamiento y aumenta la masa unitaria.

M.U.C= Ps/Vr

donde: Ps: Peso seco del material compacto

Vr: Volumen del recipiente

6.8.2 MASA UNITARIA SUELTA (M.U.S): Es la misma relacin anterior, pero con el material en estado normal de reposo; por lo tanto, la masa unitaria suelta es menor que la compacta.

El valor de la masa unitaria suelta es de vital importancia cuando se van a manejar los agregados, ya que el transporte se hace por volumen y en estado suelto, de tal manera que el volumen de agregado a transportar y consumir ser mayor que el volumen de agregados dentro del hormign a producir, colocar y compactar.

6.9 HINCHAMIENTO DE LA ARENA:

Este fenmeno consiste en un aumento de volumen para un determinado peso de arena, causado por la presin del agua entre partcula y partcula de arena cuando se encuentra hmeda, o sea con agua libre en la superficie.

Experimentalmente se ha observado que al aumentar el agua libre de un 5% a 8%, el hinchamiento puede ser del 20% al 30%. Sin embargo, cuando la arena est totalmente inundada, el volumen disminuye y no existe expansin alguna.

La expansin en arenas gruesas puede ser hasta del 20% y la de arenas muy finas hasta un 40%.7. PROPIEDADES MECNICAS:

7.1 RESISTENCIA DE LAS PARTCULAS DEL AGREGADO:

Por lo general, en los agregados naturales de peso normal (baja porosidad) sucede que las partculas tienen una resistencia superior a la de la pasta de cemento endurecida, por lo cual la resistencia a la compresin del hormign, no se ve muy afectada por la resistencia del agregado a la compresin.

La resistencia del agregado cobra importancia cuando ste falla antes que la pasta de cemento endurecida, bien sea porque tiene una estructura pobre entre los granos que constituyen las partculas o porque previamente se le han inducido fallas a sus partculas durante el proceso de explotacin (principalmente cuando se hace con voladura) o por un inadecuado proceso de trituracin cuando se trata d conseguir una granulometra dada. Adicionalmente, cuando se aumenta la adherencia por la geometra o la textura superficial del agregado al buscar una alta resistencia en el hormign, tambin aumenta el riesgo de que las partculas del agregado fallen antes que la pasta de cemento endurecida.

Se han desarrollado pruebas de resistencia a la trituracin en muestras de roca y valores de trituracin del agregado a granel, los cuales permiten darse una idea del comportamiento de los agregados en el hormign.

7.2 TENACIDAD:

Tambin conocida como resistencia a la falla por impacto, la cual est muy relacionada con el manejo de los agregados, ya que si stos son dbiles ante las cargas de impacto se puede alterar su granulometra (Norma B.S 812).

7.3 ADHERENCIA:

Interaccin en la zona de contacto agregado - pasta. Esta adherencia se debe a fuerzas de origen fsico qumico que ligan las partculas del agregado con la pasta.

Hoy en da no se conoce ningn mtodo para medir la adherencia de un agregado, pero es claro que sta aumenta con la rugosidad superficial de las partculas.

7.4 DUREZA:

Cuando el hormign va a estar sometido a desgaste por abrasin (pisos y carreteras), los agregados que se utilicen en su fabricacin deben ser duros. La dureza es una propiedad que depende de la constitucin mineralgica, la estructura y la procedencia de los agregados.

La forma ms usual de determinar esta propiedad de una manera indirecta, es el conocido ensayo de resistencia al desgaste en la mquina de los ngeles, el cual se encuentra descrito en las normas ICONTEC 90 y 98 para agregados gruesos.

SUSTANCIAS PERJUDICIALES:

La arcilla, el limo y los polvos procedentes de la trituracin impiden los enlaces entre la pasta de cemento y los agregados hacindoles perder su capacidad aglutinadora, lo cual trae como consecuencia disminucin en la resistencia del hormign.

La norma ICONTEC 174 establece los lmites para estas sustancias.

TIPO DE

HORMIGNPORCENTAJE MXIMO DE LA MASA TOTAL DE LA MUESTRA

AGREGADO FINOAGREGADO GRUESO

NaturalManufacturadoNaturalManufacturado

Hormign de alta resistencia o sometido a desgaste.

Hormign normal.3%

5%

5%

7%-

1%-

1.5%

Nota: En el caso de material manufacturado, se permiten estos lmites siempre y cuando el polvo proceda del proceso de trituracin y se encuentre libre de arcilla o pizarra.

Los procedimientos para determinar el porcentaje de material que pasa el tamiz de 74 se encuentra descrito en la norma ICONTEC 78.

MATERIA ORGNICA:

Generalmente proviene de la descomposicin de materia vegetal, como hojas, tallos y races y se manifiesta en forma de humus. Este humus, en cierta cantidad, puede impedir parcial o totalmente el fraguado del cemento, por lo cual hay que controlar su presencia en los agregados, especialmente en la arena.

La norma ICONTEC 174 estipula un contenido mnimo de materia orgnica en el agregado, segn el ensayo de la prueba colorimtrica (norma ICONTEC 127) y que consiste en someter una muestra de arena a la accin de una solucin de soda custica (NaOH) al 3% que le da una coloracin caracterstica a las 24 horas segn el contenido de materia orgnica.

Para la evaluacin del resultado se tiene lo siguiente:

ColorAmarillo

claroAmarillo

oscurombarmbar

oscuroNegro

Nmero de referencia

12345

Se considera que el contenido de materia orgnica no es perjudicial si el ensayo da un valor de 3 inferior.

Sin embargo, ste es un ensayo relativo, ya que si el valor del nmero de referencia orgnica se encuentra por encima de 3, no es necesariamente por la materia orgnica, por lo cual se procede a efectuar un ensayo alterno que est descrito en la norma ICONTEC 579 que consiste en hacer cubos de mortero para determinar la resistencia de stos a los 28 das de edad, para arena sin tratar con soda custica y arena lavada.

CONTAMINACIN SALINA:

Cuando el agregado, especialmente la arena, procede de depsitos marinos o de playas o lugares cercanos al mar, puede contener sal, que posteriormente puede causar manchas en el hormign o eventualmente corrosin en el acero de refuerzo.

Es conveniente hacer un lavado con agua dulce al material, con el objeto de disminuir la probabilidad de que se presente alguno de los problemas mencionados.

PARTCULAS DELEZNABLES:

Partculas blandas, terrones de arcilla, madera, carbn, lignito o mica, los cuales pueden minar la resistencia del hormign o su durabilidad, en el caso de estar expuestos a la abrasin (Norma ICONTEC 589).

SANIDAD DE LOS AGREGADOS:

Se refiere a su capacidad para soportar cambios excesivos en volumen debidos a cambios en las condiciones ambientales como congelamiento - deshielo, calentamiento - enfriamiento, humedecimiento - secado, los cuales afectan la durabilidad del hormign y pueden comprometer no slo su aspecto superficial (descascaramientos) sino tambin la estabilidad de una estructura (agrietamientos internos), con un fenmeno similar al de la reaccin agregado- lcali (ASTM C-88).

8. SELECCIN Y PRODUCCIN DE AGREGADOS:

La seleccin de un agregado debe orientarse hacia determinar cul es la calidad econmicamente ms adecuada de acuerdo con las posibles fuentes disponibles.

8.1 Estudios preliminares: Granulometra, forma, dureza, porosidad y absorcin.

8.2 Exploracin:

8.2.1 Recopilacin de datos geotcnicos y geolgicos sobre la zona de trabajo.

8.2.2 Seleccin del sistema de exploracin.

-Mtodos directos: Perforaciones, apiques, sondeos.

-Mtodos indirectos: Mtodos gravimtricos, magnticos, elctricos, ssmicos, radioactivos, termoelctricos.

8.3 Programacin detallada del trabajo de campo:

8.3.1 Seleccin y prueba de equipos.

8.3.2 Determinacin de la densidad de las mediciones.

8.3.3 Recopilacin de formatos de registros.

8.3.4 Coordinacin de alojamientos, medios de transporte y suministros.

8.3.5 Seleccin del personal adecuado.

8.4 Ejecucin del trabajo de campo.

8.5 Recopilacin y estudio de los datos y muestras obtenidas.

8.6 Interpretacin.

8.7 Conclusin y recomendaciones.

8.8 Explotacin:

-Arrastre (fluviales, lacustres o marinos)

-Voladura y barrenacin (canteras de diversas rocas)

8.8.1 Descapote: remover material de capa vegetal.

8.8.2 Excavacin y carga

8.8.3 Transporte

8.9 Proceso de produccin:

8.9.1 Procesamiento bsico:

Para lograr gradacin y limpieza adecuadas: Trituracin y molienda, cribado o tamizado, lavado, clasificacin con agua (principio de velocidad de sedimentacin)

8.9.2 Beneficio: Define el mejoramiento de un material por la remocin de partculas indeseables: Separacin por trituracin, separacin por densidad, fraccionamiento elstico.

ADITIVOS

1. DEFINICIN:

Segn el comit ACI-212, un aditivo se puede definir como un material distinto del agua, agregados y cemento hidrulico, que se usa como ingrediente en hormigones o morteros y se aade a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado.

Hoy en da, los aditivos pueden ser usados para modificar las propiedades del hormign de tal manera que lo hagan ms adecuado para las condiciones de trabajo o por economa.

En la gua para el empleo de aditivos del comit ACI-212, hay una clasificacin desde el punto de vista funcional, en donde se establecen las 20 razones ms importantes para usar aditivos. Estas son:

- Para aumentar la trabajabilidad sin aumentar el contenido de agua o reducir el contenido de agua, logrando la misma trabajabilidad

- Para acelerar la velocidad de desarrollo de resistencia a edades tempranas

- Para aumentar la resistencia

- Para retardar o acelerar el fraguado inicial

- Para retardar o reducir el desarrollo de calor

- Para modificar la velocidad de exudacin

- Para aumentar la durabilidad o la resistencia a condiciones severas de exposicin incluyendo la aplicacin de sales para quitar el hielo

- Para controlar la expansin causada por la reaccin de los lcalis con ciertos constituyentes de los agregados

- Para reducir el flujo capilar del agua

- Para reducir la permeabilidad a los lquidos

- Para producir hormign celular

- Para mejorar la penetracin y el bombeo

- Para reducir el asentamiento, especialmente en mezclas para rellenos

- Para reducir o evitar el asentamiento o para originar una leve expansin en el hormign o mortero, usados para rellenar huecos y otras aberturas en estructuras de hormign y en rellenos para cimentacin de maquinaria, columnas o trabes, o para rellenar ductos de cables de hormign postensionado o vacos en hormign precolocado

- Para aumentar la adherencia del hormign y el acero

- Para aumentar la adherencia entre hormign viejo y nuevo

- Para producir hormign o mortero de color

- Para obtener hormigones o morteros con propiedades fungicidas (mata los hongos), germicidas o insecticidas

- Para inhibir la corrosin de metales sujetos a corrosin embebidos en el hormign

- Para reducir el costo unitario del hormign

2. CLASIFICACIN DE LOS ADITIVOS:

- Inclusores de aire

- Reductores de agua (Plastificantes)

- Retardantes

- Acelerantes

- Superplastificantes (Reductores de agua de alto poder)

- Aditivos minerales

- Generadores de gas

- Para la adherencia

- Colorantes

- Inhibidores de corrosin

- Impermeabilizantes

- Para producir expansin

- Para curar hormign

- Para morteros de larga vida

- Para estabilizar hormign

- Para hormign lanzado

- Reductores de permeabilidad

CLASIFICACIN DE ACUERDO A LA NORMA ASTM C-494 (ICONTEC 1299)

TIPODESCRIPCIN

A

B

C

D

E

F

GReductores de agua

Retardantes

Acelerantes

Reductores de agua y retardantes

Reductores de agua y acelerantes

Reductores de agua de alto rango

Reductores de agua de alto rango y retardantes

ADITIVOS INCLUSORES DE AIRE: Su finalidad es aumentar la manejabilidad y la resistencia al congelamiento del hormign (Durabilidad).

En nuestro medio las condiciones de congelamiento y descongelamiento no son habituales pero, la inclusin de aire, permite reducir los contenidos de agua y arena para el asentamiento deseado. Lo anterior disminuye la probabilidad de exudacin y segregacin.

Es conveniente tener en cuenta que la inclusin de aire reduce el peso unitario del concreto y su resistencia. El efecto tiende a compensarse por la ganancia en resistencia, por la disminucin de la relacin agua/cemento.

ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA (PLASTIFICANTES): Tienen por objeto reducir la cantidad de agua que requiere una mezcla de hormign para un determinado asentamiento.

Al disminuir el contenido de agua se produce un hormign ms durable e impermeable. Si se desea conservar la relacin (A/C), se necesita modificar tambin la cantidad de cemento; y el hormign se beneficia al estar menos expuesto a las consecuencias del calor de hidratacin.

Por otro lado, sin hacer reduccin de agua, adicionando un plastificante se aumenta el asentamiento y se obtiene un hormign ms manejable que se podr compactar y vibrar mejor. Como beneficios aparecen: un mejor acabado, una mejor textura y una mayor adherencia con el acero de refuerzo.

Con el uso de un aditivo plastificante en dosificaciones normales se pueden lograr reducciones de agua entre un 5% y un 15%, dependiendo de las caractersticas de los agregados utilizados.

Con el uso de aditivos plastificantes se logra:

- Mejoramiento de la resistencia del hormign

- Facilidad en la colocacin

- Facilidad en el acabado

- Uniformidad en las resistencias

- Control de los tiempos de fraguado

- Facilidad en el bombeo

- Reduccin de la segregacin

- Reduccin de la exudacin

- Reduccin de la permeabilidad

- Aumento de la durabilidad

Es necesario aclarar, que dependiendo de la base qumica del aditivo plastificante, los puntos anteriores pueden convertirse en ventajas o desventajas.

Los aditivos reductores de agua se agrupan en cuatro categoras, de acuerdo con su base qumica:

- Derivados de cidos hidroxilados carboxlicos- tienden a originar exudacin en el hormign

- Melaminas

- Polmeros hidroxilados

- Multicompuestos

ADITIVOS RETARDANTES: Se deben utilizar cuando se quiere contrarrestar los efectos de las altas temperaturas que generan reduccin en el tiempo de fraguado. Otro uso es cuando existan demoras inevitables entre el proceso de mezclado y el proceso de colocacin.

Para la colocacin de hormigones masivos el retardo de fraguado puede ser muy conveniente pues las sucesivas capas de hormign pueden unirse mediante la vibracin y se eliminan las juntas fras.

Otra caracterstica importante es lograr un mayor tiempo del hormign en estado plstico que le permita tomar las deformaciones producidas por las cargas muertas, sin que se presenten fisuras.

Cuando se utilizan aditivos retardantes es normal que las resistencias tempranas sean menores.

ADITIVOS ACELERANTES: Existen los que aceleran el proceso normal de fraguado y desarrollo de la resistencia y los que producen fraguados super-rpidos. Los de fraguado sper-rpido se usan para aplicaciones de hormign lanzado, taponamiento de fugas bajo presin hidrosttica, entre otras.

Los acelerantes convencionales, permiten incrementar la velocidad de construccin al reducir los tiempos necesarios para el acabado de superficies, retiro de formaletas y que el hormign alcance la resistencia necesaria para soportar cargas.

En climas fros los acelerantes contrarrestan la disminucin en la velocidad de endurecimiento.

Los aditivos acelerantes se pueden dividir en tres grupos:

- Sales inorgnicas solubles. Las sales de calcio son las ms efectivas

- Compuestos orgnicos solubles

- Materiales slidos diversos

Al usar aditivos acelerantes es importante tener en cuenta que el tiempo de colocacin se reduce y, por tanto, la operacin de acarreo interno y colocacin debe estar muy bien programada.

ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA DE ALTO RANGO (SUPERPLASTIFICANTES): Con su uso se puede lograr reducciones de agua del 30% al 40%, dependiendo de las caractersticas de los elementos constitutivos del hormign.

Con el uso de superplastificantes se producen hormigones fluidos con alto asentamiento (18 a 20 cm) de muy fcil colocacin, muy prcticos de utilizar en elementos altamente reforzados. As mismo se logra producir hormign de alta resistencia con relaciones (A/C) en el rango de 0.3 a 0.40.

Los superplastificantes son usados para:

- Colocacin de hormigones en climas clidos

- Colocacin rpida de hormign para muros, pues permite incrementar los espesores y la cada libre del hormign sin producir segregacin en la mezcla

- Concretos con menores contracciones

- Menores presiones de bombeo

- Mnima prdida de asentamiento

- Concretos impermeables (por la gran reduccin de agua que permite para asentamientos iguales)

ADITIVOS PARA AUMENTAR ADHERENCIA: Son basados en emulsiones de ltex acrlico y se usan para incrementar la capacidad natural de adherencia del hormign.

ADITIVOS INHIBIDORES DE CORROSIN: Su principal propsito es la proteccin del refuerzo contra los agentes corrosivos.

ADITIVOS IMPERMEABILIZANTES: Estos aditivos implican prevencin contra la penetracin de agua en el hormign seco o el movimiento de agua a travs del mismo.

Ningn aditivo elimina totalmente este movimiento, pero si reduce la velocidad a la que ocurre.

ADITIVOS PARA PRODUCIR EXPANSIN: Estos se usan para convertir un hormign comn en hormign expansivo.

ADITIVOS PARA CURAR HORMIGN: Son generalmente membranas que se aplican sobre el hormign para reducir la rata de evaporacin del agua. Ello garantiza un buen proceso de hidratacin y previene las fisuras.

ADITIVOS PARA MORTEROS DE LARGA VIDA: Con una combinacin de aditivos (Retardantes y retenedores de agua), se logra prolongar el tiempo de manejabilidad de un mortero hasta un lapso de 15 das, sin necesidad de adicionarle agua ni cemento.

ADITIVOS PARA ESTABILIZAR HORMIGN: Con el uso de un sistema de aditivos llamados Neutralizantes y Reactivantes, se logra mantener el hormign en estado plstico por tiempo indefinido.

El neutralizante estabiliza la reaccin qumica del cemento con el agua. Al adicionar el reactivante, se suspende la neutralizacin y el proceso de fraguado contina.

ADITIVOS PARA HORMIGN LANZADO: Para hormigones lanzados es necesario garantizar un fraguado casi inmediato de la mezcla.

Se utilizan aditivos acelerantes en polvo o en lquido, dependiendo del sistema de lanzado.

DISEO DE MEZCLAS DE HORMIGN

El mtodo presentado se basa en los clculos de los volmenes absolutos ocupados por los ingredientes del hormign.La dosificacin de una mezcla de hormign es la determinacin de la combinacin ms econmica y prctica de los componentes del hormign para que ste sea trabajable en estado fresco y para que adquiera las propiedades requeridas en su estado endurecido: resistencia, durabilidad y apariencia.

MANEJABILIDAD: Se refiere a la facilidad con que el hormign fresco puede ser mezclado, manejado, transportado, colocado y terminado sin que pierda su homogeneidad. sta, depende del tamao y forma del elemento que se vaya a construir, de la disposicin y tamao del refuerzo y de los mtodos de colocacin y compactacin.

Los factores ms importantes que influyen en la manejabilidad son: La gradacin, la forma y la textura de las partculas y las proporciones del agregado, la cantidad de cemento, el aire incluido, los aditivos y la consistencia de la mezcla.

Un mtodo indirecto para medir la manejabilidad de una mezcla consiste en determinar su consistencia o fluidez por medio del ensayo de asentamiento con el cono de Abrams (Norma NTC 396).

La manejabilidad de una mezcla slo podr determinarse mediante la observacin de cmo se acomoda a las diferentes partes de la estructura y cmo responde a la compactacin con un buen vibrado.

Es conveniente utilizar el mnimo asentamiento posible, compatible con una adecuada manejabilidad. La cantidad de agua requerida en una mezcla disminuye con la incorporacin de aire.

RESISTENCIA: La resistencia a la compresin simple es la caracterstica mecnica ms importante de un hormign, pero otras como la durabilidad, la permeabilidad y la resistencia al desgaste son a menudo de similar importancia.

Las propiedades del hormign son influenciadas por un gran nmero de variables relacionadas con las diferencias en el tipo y la cantidad de ingredientes, diferencias en el mezclado, transporte, colocacin y curado y diferencias en la fabricacin de muestras y detalles de los ensayos. Si se combinan materiales de buenas caractersticas para formar una mezcla trabajable y se le somete a unas condiciones satisfactorias de curado, la resistencia del hormign endurecido a una edad dada depender fundamentalmente de la cantidad de agua neta utilizada por cantidad unitaria de cemento. El contenido neto de agua excluye el agua absorbida por los agregados.

DURABILIDAD: El hormign debe poder soportar exposiciones tales como: congelacin y deshielo, ciclos repetidos de mojado y secado, calentamiento y enfriamiento, sustancias qumicas, ambiente marino y otras.

La utilizacin de bajas relaciones Agua/ cemento (A/C) prolongar la vida til del hormign reduciendo la penetracin de lquidos agresivos. La resistencia a condiciones severas de intemperie, particularmente a congelacin y deshielo y a sales utilizadas para eliminar hielo, se mejora notablemente incorporando aire correctamente distribuido.

DATOS PREVIOS. Para realizar un diseo de mezcla de hormign se debe conocer:

1. DATOS DE LA OBRA:

- Dimensin mnima de la seccin del elemento a construir

- Espaciamiento mnimo del refuerzo

- Tamao mximo del agregado disponible en la obra

- Mxima relacin agua/cemento: (A/C)mx.

- Asentamiento recomendado

- Mnimo contenido de cemento

- Condiciones de exposicin del elemento a construir

- Resistencia estructural fc o resistencia nominal

2. DATOS DE LOS MATERIALES:

- Anlisis granulomtrico de los agregados. Mdulo de finura de la arena (M.F), tamao mximo y tamao mximo nominal del agregado grueso o grava (T.M, T.M.N)

- Densidades aparentes secas de la arena, grava y cemento (D.A.S)

- Absorcin de la arena y la grava

- Masa unitaria compactada de la grava (M.U.C)

- Humedad total de la arena y la grava en el momento de preparar las mezclas de prueba

PROCEDIMIENTO DE DISEO. En este procedimiento se consideran la mayora de los pasos seguidos en la nota tcnica N12 del ICPC y lo expuesto en el captulo C-5 de la NSR-98.

El principio bsico para la dosificacin de los hormigones plsticos es la ley de la relacin Agua/cemento (A/C), que dice: Para mezclas plsticas, con agregados limpios y de buena calidad, la resistencia y otras propiedades convenientes del hormign, en las condiciones dadas de obra, es una funcin de las cantidades netas del agua de mezclado por unidad de cemento.

Esta ley que fue establecida por Abrams, del Lewis Institute, con respecto a la resistencia a la compresin ha sido ms tarde generalizada, aplicndose igualmente a los esfuerzos de flexin, traccin, adherencia entre el refuerzo y el hormign y a la resistencia al desgaste. Tambin se ha demostrado que las propiedades de impermeabilidad y resistencia a la alteracin debida a los agentes atmosfricos son funciones de la proporcin del agua al cemento prtland.

El procedimiento de dosificacin se basa fundamentalmente en las siguientes suposiciones:

1. La Trabajabilidad y la consistencia de las mezclas usando un agregado dado sern aproximadamente constantes, si a la vez el agua y el agregado grueso por unidad de volumen de hormign se mantienen constantes. Es decir, para diferentes relaciones A/C, se intercambian los volmenes absolutos de cemento y arena, manteniendo su suma constante.

2. Las mezclas confeccionadas con diferentes tipos de agregados gruesos del mismo tamao mximo, tendrn tambin el mismo grado de plasticidad y trabajabilidad cuando ellas contengan el mismo volumen compactado de agregado grueso. Es por esto, que a dicho volumen suele denominrsele Factor de Trabajabilidad.

3. El volumen resultante de cualquier hormign plstico es igual a la suma de los volmenes absolutos o slidos de todos los materiales componentes.

Nota: Vase de la NSR-98

C-5-2: Dosificacin de las mezclas de hormign.

C-5-3: Dosificacin basada en experiencias de obras anteriores o mezclas de prueba o ambas.

C-5-4: Dosificacin sin experiencia en obras anteriores o mezclas de prueba.

PASO 1: Seleccin del asentamiento. Se usa la tabla 1 de la nota tcnica N.12 del ICPC o el asentamiento recomendado si existe.

El asentamiento en la tabla 1, est en funcin del tipo de estructura y condiciones de colocacin. Los datos de la tabla deben aumentarse en 2.5 cm cuando se empleen otros mtodos de compactacin diferentes a la vibracin.

Como en la tabla aparece un rango de asentamientos, se acostumbra trabajar con el valor promedio del rango. Adems, se trabaja con nmeros enteros de asentamientos.

Por ejemplo: Para una consistencia media se tiene un rango de asentamientos de 5.0- 10.0 cm, entonces el valor promedio del rango sera: 7.5 cm; por lo tanto, se trabajara con un asentamiento de 8 cm.

PASO 2: Seleccin del tamao mximo del agregado. Se usa la tabla 2 de la nota tcnica N.12 del ICPC o el disponible en la obra.

El Tamao mximo (T.M) en la tabla 2, est en funcin de la dimensin mnima de la seccin del elemento a construir y del elemento con su grado de refuerzo.

El Tamao mximo (T.M) del agregado deber ser el mayor econmicamente disponible y compatible con las dimensiones de la estructura.

Se debe chequear lo siguiente para el tamao mximo (T.M):

1/5 Dimensin mnima de la seccin del elemento a construir

T.M 1/3 Espesor de las losas (si existen)

Espaciamiento libre mnimo del refuerzo.

Estas limitaciones se pueden omitir si la trabajabilidad y los mtodos de compactacin son tales que el hormign se pueda colocar sin dejar vacos en forma de panal; es decir, hormigueros.

Resistencias altas pueden ser obtenidas con altos contenidos de cemento para todos los tamaos de agregado hasta que se alcanza la resistencia mxima, ms all de la cual, la adicin de cemento no produce incremento en la resistencia, siendo este valor mximo ms alto para agregados de tamao menor.

PASO 3: Estimacin de los contenidos de agua y aire. La cantidad de agua que se requiere para producir un asentamiento dado, depende del tamao mximo del agregado, de la forma de las partculas y gradacin de los agregados y de la cantidad de aire incluido.

Se usa la tabla 3 de la nota tcnica N.12 del ICPC: Agua en kilogramos por metro cbico de hormign para los tamaos mximos de agregado indicados (llmese este valor A). A es funcin de la cantidad de aire incluido, asentamiento en cm y el tamao mximo nominal del agregado grueso (T.M.N).

Nota: Se usa el tamao mximo nominal (T.M.N) porque es ms representativo que el tamao mximo (T.M).

Adems, debe hacerse una correccin por la forma de las partculas, dato que es obtenido por la experiencia de cada laboratorio.

Por ejemplo: En cierto laboratorio de la ciudad de Medelln se ha observado que para agregados de origen aluvial (partculas redondeadas) el valor obtenido de la tabla (A) debe incrementarse en un 6% y para agregados de origen de pea o cantera (partculas con aristas) el valor obtenido de la tabla (A) debe incrementarse en un 10%.

Estos valores no son absolutos, pero son de gran ayuda para minimizar las posibles correcciones de agua por asentamiento.

En este mtodo se desprecia el volumen de aire atrapado.Para el clculo del agua, se considera el valor obtenido de la tabla 3: A, corrregido por la forma de las partculas (experiencia de cada laboratorio). En este caso, llmese AP: A* factor de correccin por forma: Agua en kilogramos por metro cbico de hormign; es decir, AP es el peso del agua por volumen unitario de hormign.

PASO 4: Determinacin de la resistencia de diseo (fcr). Tomado de C-5-3-2 de la NSR-98.

C-5-3-2-1. La resistencia promedio requerida fcr, en MPa, que se utiliza para dosificar el hormign, debe ser la mayor de las obtenidas con las siguientes ecuaciones:

fcr = fc + 1.34 S (1) fc + 2.33 S 3.5 [MPa] (2) Se elige la mayor de (1) y (2)

S: Desviacin estndar (vase C-5-3-1 de la NSR-98).

Nmero de ensayosCoeficiente de modificacin para la desviacin estndar

Menos de 15

15

20

25

30Vase tabla C-5-2 de la NSR-98

1.16

1.08

1.03

1.00

Tabla C-5-2. Resistencia promedio requerida a la compresin cuando no hay datos suficientes que permitan determinar la desviacin estndar.

Resistencia nominal a la

Compresin fc [MPa]Resistencia promedio requerida

fcr [MPa]

< 21

21-35

>35fc + 7

fc + 8.5

fc + 10

En el caso de no tener datos para calcular la desviacin estndar (S) se tendra que usar la tabla C-5-2, pero la mayora de los clientes no la usan por ser bastante castigadora; entonces, lo que se acostumbra es suponer una desviacin estndar de 35 kgf/cm2 3.5 MPa, ya que con este valor que es aproximado al promedio obtenido en la mayora de las obras, fcr es igual al calcularlo con las dos ecuaciones establecidas en la NSR-98 (C-5-3-2-1).

PASO 5: Seleccin de la relacin agua/cemento (A/C). Se usan las tablas 5 y 6 de la nota tcnica N.12 del ICPC. La relacin A/C requerida se determina no slo por los requisitos de resistencia, sino tambin por los factores como la durabilidad y propiedades para el acabado.

Para condiciones severas de exposicin, la relacin A/C deber mantenerse baja, aun cuando los requisitos de resistencia puedan cumplirse con un valor ms alto.

Tabla 5. : (A/C)1 en funcin de la resistencia a la compresin (fc) y contenido de aire.

Tabla 6. : (A/C)2 en funcin de tipo de estructura y condiciones de exposicin.

De los dos valores ledos en las tablas 5 y 6, se debe elegir el menor.

Por lo tanto, el valor de A/C mximo es el menor de (A/C)1 y (A/C)2. Llmese este valor A/C.

PASO 6: Clculo del contenido de cemento. Divisin del contenido de agua calculada en el paso 3 (AP). Por la relacin A/C determinada en el paso 5. Llmese este valor CP.

CP= AP/ (A/C) Contenido de cemento en kilogramos por metro cbico de hormign; es decir, CP es el peso de cemento por volumen unitario de hormign.

PASO 7: Determinacin del contenido de agregado grueso. Tabla 7 de la nota tcnica N.12 del ICPC.

Para igual manejabilidad, el volumen de agregado grueso por volumen unitario de hormign depende solamente de su tamao mximo y del mdulo de finura del agregado fino.

(b/bO): Volumen seco y compactado de agregado grueso por volumen unitario de hormign. [m3/m3 de hormign]

De la tabla 7 se lee b/bO en funcin del tamao mximo nominal (T.M.N) del agregado grueso y el mdulo de finura (M.F) del agregado fino.

bO: Relacin entre la masa unitaria seca y compactada del agregado grueso y la densidad aparente seca del agregado grueso.

bO= M.U.C (GRAVA)/D.A.S (GRAVA): Volumen absoluto del agregado grueso por unidad de volumen compactado del mismo.

b: Volumen absoluto de agregado grueso por volumen unitario de hormign.

b= (b/bO)*bO [m3/m3 de hormign]

b [m3/m3 de hormign]*1000 dm3/m3 : Llmese este valor GV, entonces, GV= b*1000GV: Volumen de agregado grueso en dm3 por m3 de hormign.

Con esta informacin se procede a la determinacin de la primera mezcla de prueba; para esto, se puede hacer uso de una tabla muy sencilla y prctica, la cual se explica a continuacin:

Material

Consumo

por m3 de hormignProporcin

por peso

de cemento

[ ]Peso

seco

[kgf]Peso

hmedo

[kgf]Humedad

Total

[%]Absorcin

[%]Humedad

superficial

[%]Agua

agre-

gada

[kgf]

Volumen

[dm3]Peso

[kgf]

Agua

Cemento

Arena

Grava

Total

=

Paso 8.

AP /(1)AVPaso 9.

CP/(2)CVPaso 10.

(3)

FVPaso 7.

GV1000Pas.3

APPas.63./5.

CPP. 11(4)

FPP. 12(5)

GPP. 13

2400Paso.5

A/CPaso 14.

CP/CP1.00

Paso 15.

FP/CPF

Paso 16.

GP/CPGPaso 17.

K(6)

P. 19

AS(8)

P. 18PC/K

(7)

CSP. 20FS(9)

P. 21

GS(10)Paso 27.

As-a

AhPaso 28.

CSPaso 29.

Fh(14)

Paso 30.

Gh(15)WFWGAFAGPaso 22.

WF-AFWSFPaso 23.

WG-AGWSGP. 26

a

(13)

P. 24aF(11)

P. 25

aG(12)

(1) Densidad del agua = 1 kgf/dm3 (13) a= aF + aG(2) Densidad del cemento = 3 kgf/dm3

(14) Fh= FS*[1+(WF/100)]

(3) FV = 1000 dm3 -(AV+CV+GV)

(15) Gh= GS*[1+(WG/100)]

(4) FP = FV* Densidad aparente seca de la arena o agregado fino (D.A.SF)

(5) GP = GV* Densidad aparente seca de la grava o agregado grueso (D.A.S.G)

(6) K = A/C + 1 + f + g = AP/CP +CP/CP +FP/CP +GP/CP = (AP +CP +FP +GP)/CPK = ( Peso de materiales)/CP, entonces: K=PC/CS CS=PC/K En este valor CS hay que considerar el desperdicio probable en la preparacin de la mezcla de prueba.(7) PC = Peso de cilindros de prueba

(8) AS = A/C * CS (9) FS = f * CS (10) GS = g*CS(11) aF= (WSF*FS)/100 (12) aG= (WSG*GS)/100

PRIMERA MEZCLA DE PRUEBA: Se procede a preparar una mezcla con los pesos hmedos correspondientes; es decir, con Ah, CS, Fh y Gh.

Una vez mezclados los materiales se procede a realizar el ensayo de asentamiento con el cono de Abrams. En el caso que se requiera ms o menos agua de la calculada para obtener el asentamiento terico, se debe hacer la correccin de las cantidades establecidas inicialmente, de la siguiente manera:Se puede conocer perfectamente el volumen de mezcla preparada haciendo uso de las respectivas densidades de los materiales, entonces, con una simple regla de tres, se tiene que:

Agua corregida [kgf/m3 de hormign]= [Cantidad de agua usada (kgf)*1000 dm3]/V

Con V: Volumen preparado en dm3Para corregir la tabla se conserva el valor de (A/C) y el valor de GV y se emplea el valor del agua corregida en vez de AP.

Vase C-5-3-3-2 de la NSR-98.(b) Las mezclas de prueba con la dosificacin y consistencia requeridas para el trabajo propuesto deben hacerse utilizando por lo menos tres relaciones Agua/material cementante o contenidos de cemento diferentes, capaces de producir un rango de resistencias que cubra la resistencia promedio requerida fcr.

(e) Con los resultados de los ensayos de los cilindros debe dibujarse un grfico que muestre la correspondencia entre la relacin agua/material cementante o el contenido de cemento y la resistencia a la compresin a la edad designada.Para cumplir con lo estipulado en el cdigo (C-5-3-3-2.(b)) se deben preparar otras dos mezclas de prueba, en las cuales se conservan constantes las cantidades de agua por m3 de hormign y grava por m3 de hormign y las relaciones A/C tienen una diferencia de 0.06; por lo tanto, se tiene:

Primera mezcla de prueba: (A/C)mxima = (A/C)1 Agua y grava constantes para un

Segunda mezcla de prueba: (A/C)2= (A/C)1 0.06 metro cbico de hormign.

Tercera mezcla de prueba: (A/C)3= (A/C)2 0.06

Si la segunda o tercera mezcla de prueba se preparan en das diferentes, se debe medir la humedad total de la arena y la grava nuevamente antes de preparar las mezclas.

En C-5-3-3-2(d) de la NSR-98 se establece que para cada relacin agua/cemento, deben producirse al menos tres cilindros de prueba para cada edad de ensayo. Los cilindros deben ensayarse a los 28 das o a la edad designada para la determinacin de fc.En C-5-3-3-2(e) de la NSR-98 se establece el grfico a dibujarse: Resistencia a compresin.Vs. Relaciones agua/cemento.

Debido a que en el medio de la construccin el factor tiempo es muy importante, en el laboratorio adems de tomar cilindros para ensayar a los 28 das o edad designada en los planos estructurales, se toman otros cilindros para ensayar a edades tempranas y con el conocimiento de ecuaciones de proyeccin a la edad designada del mismo laboratorio, se puede informar con mayor rapidez al cliente las cantidades del diseo de mezclas de hormign, con la aclaracin de que son datos provisionales y que una vez se ensayen los cilindros a la edad designada para la obtencin de fc, se les enviar la informacin definitiva.

Algunas ecuaciones que se han manejado en el medio son:

R28proy. = 1.26*R1 +124 kgf/cm2 (con curado acelerado o termofraguado)

R28proy. = 1.15*R3 +120 kgf/cm2 (con curado normal)

R28proy. = 1.06*R7 + 66 kgf/cm2 (con curado normal)R28proy. = R14/0.85 kgf/cm2 (con curado normal) donde:

R28proy. : Resistencia a compresin proyectada a los 28 das.

R1: Resistencia a compresin a 1 da promedio de dos cilindros de prueba.

R3: Resistencia a compresin a 3 das promedio de dos cilindros de prueba.

R7: Resistencia a compresin a 7 das promedio de dos cilindros de prueba.

R14: Resistencia a compresin a 14 das promedio de dos cilindros de prueba.

Supongamos que en el laboratorio van a tomar 4 cilindros en cada mezcla de prueba para ser ensayados as: 2 cilindros a un da (con curado acelerado) y 2 cilindros a 28 das (con curado normal). Entonces, retomemos el ejercicio: Al preparar la primera mezcla de prueba se hace inicialmente el ensayo de asentamiento con el cono de Abrams y una vez cumpla con el valor terico de dicho asentamiento, se procede a tomar los cilindros, en este caso, dijimos que son cuatro. De igual manera se tendrn 4 cilindros para la segunda mezcla de prueba y 4 cilindros para la tercera mezcla de prueba.

Una vez ensayados los dos primeros