TESIS: MANUAL INTERACTIVO PARA LA DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS …132.248.9.195/ptd2017/junio/0760598/0760598_A1.pdf · 2018. 4. 26. · tesis: manual interactivo para la dosificaciÓn

Sánchez Rivera Luis Ernesto

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN

MANUAL INTERACTIVO PARA LA DOSIFICACIÓN

DE MEZCLAS DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA BASADO EN EL MÉTODO DE CONTENIDO MÍNIMO DE

VACÍOS

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

P R E S E N T A:

LUIS ERNESTO SÁNCHEZ RIVERA

ASESOR:

ING. JOSÉ PÁULO MEJORADA MOTA

Nezahualcóyotl, Estado de México, Noviembre de 2015

UNAM – Dirección General de Bibliotecas

Tesis Digitales

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Agradecimientos.

A mis padres: No existen palabras para poder expresarles lo inmensamente

agradecidos que estoy con ustedes por haberme dado la vida, valores, amor y una

formación académica. Gracias por haber creído en mí y siempre apoyarme aun en

los momentos difíciles.

Padre gracias por haberme enseñado con tu ejemplo el significado de la

paciencia, la constancia, el amor y la nobleza, sin tus enseñanzas nunca lo

hubiera logrado.

Madre, incansable luchadora las palabras sacrificio, amor, voluntad y entrega te

definen a la perfección, gracias por enseñarme a luchar por lo que quiero y creo.

Infinitas gracias por todo, los amo.

A Juan Carlos: Gracias por tu compañía, tu complicidad, tu tiempo, tus

conocimientos y tus consejos, sin ti este trabajo estaría incompleto. Gracias por

siempre confiar en mí.

A Xhaíl: Hay veces que las palabras por más bellas y exactas que sean no son

suficientes para expresar lo que uno siente y quiere, y este es el caso, aun así lo

intentare: “Gracias por todo ese amor incondicional que siempre me has brindado,

tu compañía y apoyo ha sido esencial en el desarrollo de mi vida profesional.

Gracias porque siempre has creído en mí, simplemente gracias por existir. Te

amo”.


A mis hermanos: Alfredo gracias por enseñarme el sentido de la responsabilidad

y ayudarme a desarrollar mi creatividad, el apoyo que siempre me has dado ha

sido determinante en el logro de todas mis metas.

Leticia gracias por tus conocimientos que en algún tiempo me brindaste, a lo

mejor piensas que son insignificantes pero marcaron una gran tendencia en mi

vida, gracias por enseñarme a luchar por lo que uno quiere y no por lo que

esperan de uno.

Guadalupe gracias por ser siempre un ejemplo a seguir de constancia, dedicación

y responsabilidad, gracias por esa madurez que siempre proyectas, tu ejemplo ha

sido un gran motor para mí.

Alma Delia tu ejemplo de amor ha sido invaluable en mi vida, gracias por ser una

excelente persona la cual me ha brindado su amor y apoyo de manera

incondicional y sobre todo gracias por la vida de Juan Carlos, ese pequeño gran

hermano que sin ti nunca hubiera existido.

Eduardo gracias por haber sido un ejemplo de bondad y fidelidad para mí, este

trabajo es el fruto de tu apoyo y cariño.

A Susana y Enrique: Ustedes fueron una pieza fundamental en la conclusión de

esta etapa de mi vida, gracias por la confianza que han depositado en mí al

abrirme las puertas de su casa. El apoyo que me han brindado allanó el camino.

Gracias por haber formado una excelente mujer, llena de amor y valores, sin la

cual mi vida no sería la misma.


A mis amigos: Julio Flores, Manuel Ramirez, Daniela Muñoz, Carlos Eduardo

Lopez, Alberto Rincón y Gilberto Bautista. Hay una frase que dice “No hay mejor

hermano que un amigo”, gracias porqué con ustedes me di cuenta que es verdad.

Gracias por estar conmigo en los buenos y malos momentos durante tantos años,

el saber que cuento con un círculo de hermanos que me respalda es algo

invaluable y muy reconfortante.

A Héctor Iván Morales Huerta: Concreto del latín concretus significa Crecer

unido, tú en verdad vives esa filosofía. Gracias por enseñarme la importancia del

trabajo en equipo y ser un buen líder, gracias por contagiarme de esa pasión que

tienes por el concreto y por todos los conocimientos que me brindaste sin esperar

nada a cambio. Sin tu apoyo y conocimientos este trabajo no se hubiera llevado a

cabo.

A los Concreteros: Jocsan Badillo, Sara Lozano, Yessica Álvarez, Miguel

Balderas, Oniel García, Leslii Citalan, Alejandra Hernández, Javier Sánchez, Angel

de la Cruz, Alejandro Toxtega, Gregorio Rodriguez, Angel González, Kleine

Camargo, Arturo Iván Peralta, Alan Luna, Juan Aguilar, Alfredo Landaverde, este

trabajo es gracias a su esfuerzo y apoyo, mil gracias.

A la UNAM: Máxima casa de estudios, universidad de excelencia la cual llevare

por siempre en mi corazón y que con mucho amor, orgullo, pasión y respeto

representaré. Gracias por tener las puertas siempre abiertas para mí y por todos

los conocimientos adquiridos durante mi formación profesional. Gracias a la


Facultad de Estudios Superiores Aragón por ser semillero de muchos que como yo

eligieron esta extraordinaria carrera.

A mi asesor: Gracias al profesor José Paulo Mejorada por el tiempo dedicado a la

revisión de este trabajo, por todos sus consejos y conocimientos que me brindo a

lo largo de la carrera.


Contenido

INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................1

Capitulo 1. El concreto hidráulico y sus conceptos básicos. .....................................................5

1.1. Concreto hidráulico ..........................................................................................................5

1.2. Componentes básicos del concreto ..............................................................................5

1.2.1. Agregados pétreos. .....................................................................................................5

1.2.2. Pasta cementante ........................................................................................................7

1.2.3. Aditivos ..........................................................................................................................8

1.3. Conceptos básicos del concreto Hidráulico en estado fresco ...................................9

1.3.2. Revenimiento. ............................................................................................................10

1.3.3. Sangrado. ...................................................................................................................12

1.3.4. Consolidación. ............................................................................................................12

1.3.5. Trabajabilidad. ............................................................................................................14

1.3.6. Cohesión. ....................................................................................................................14

1.3.7. Segregación. ..............................................................................................................15

1.3.8. Tiempo de fraguado. .................................................................................................15

1.4. Conceptos básicos del concreto Hidráulico en estado endurecido ........................16

1.4.1. Curado.........................................................................................................................16

1.4.2. Relación agua/cemento. ...........................................................................................17

1.4.3. Calor de hidratación. .................................................................................................19

1.4.4. Resistencia. ................................................................................................................20

1.4.5. Resistencia a la compresión. ...................................................................................20

1.4.6. Durabilidad..................................................................................................................22

1.4.7. Reactividad álcali-agregado. ....................................................................................23

1.5. Concreto de alta resistencia .........................................................................................24

1.6. Aplicación de los concretos de alta resistencia. ........................................................26

Capitulo 2. Cemento .....................................................................................................................29

2.1. Cemento portland ..........................................................................................................29

2.2. Tipos de cementos portland en México. .....................................................................30

2.3. Parámetros del cemento para la dosificación de concretos de alta resistencia....32

2.3.1. Masa específica. ....................................................................................................33


2.4. Ensayos en el cemento para la dosificación de concretos de alta resistencia. ....34

2.4.1. Determinación de la masa específica del cemento portland. ..........................34

Capitulo 3. Agregados pétreos ....................................................................................................39

3.1. Conceptos básicos de los agregados pétreos. ..........................................................39

3.1.1. Granulometría. .......................................................................................................39

3.1.2. Humedad superficial y absorción.........................................................................42

3.1.3. Masa específica (Densidad). ................................................................................43

3.1.4. Masa volumétrica (masa unitaria). ......................................................................44

3.2. Obtención de muestras representativas en los agregados......................................47

3.2.1. Preparación y reducción de muestras de agregados. ......................................47

3.3. Calibración de recipientes. ...........................................................................................50

3.3.1. Obtención de tara y factor para recipientes usados en la obtención de masa

volumétrica de los agregados. .............................................................................................51

3.4. Ensayos en el agregado fino para la dosificación de concretos de alta resistencia.

54

3.4.1. Análisis granulométrico del agregado fino. ........................................................54

3.4.2. Determinación de la masa volumétrica compactada del agregado fino. ........57

3.4.3. Obtención de muestras de agregado fino en estado Saturado

Superficialmente Seco (SSS). .............................................................................................60

3.4.4. Determinación de la masa especifica del agregado fino. .................................63

3.4.5. Determinación del porcentaje de absorción del agregado fino. ......................66

3.4.6. Determinación del porcentaje de humedad por secado del agregado fino. ..68

3.5. Ensayos en el agregado grueso para la dosificación de concretos de alta

resistencia. .................................................................................................................................71

3.5.1. Análisis granulométrico del agregado grueso. ...................................................71

3.5.2. Determinación de la masa volumétrica compactada del agregado grueso. ..79

3.5.3. Obtención de muestras de agregado grueso en estado Saturado

Superficialmente Seco (SSS). .............................................................................................83

3.5.4. Determinación de la masa específica del agregado grueso. ...........................84

3.5.5. Determinación del porcentaje de absorción del agregado grueso. .................87

3.5.6. Determinación del porcentaje de humedad por secado en el agregado

grueso. 88

Capitulo 4. Agua. ...........................................................................................................................93


Capitulo 5. Aditivos. ......................................................................................................................96

5.1. Aditivos reductores de agua. ........................................................................................98

5.1.1. Reductores de agua de medio rango. .................................................................99

5.1.2. Reductores de agua de alto rango. .....................................................................99

5.2. Aditivos retardantes. ......................................................................................................99

5.3. Aditivos acelerantes. ...................................................................................................100

5.4. Aditivos superplastificantes. .......................................................................................101

5.5. Aditivos inclusores de aire. .........................................................................................102

Capitulo 6. Humo de sílice .........................................................................................................105

6.1. Aplicación de concretos con humo de sílice. ...........................................................108

6.1.1. Edificio de Almacenamiento de Residuos Nucleares, Hanford, Washington.

108

6.1.2. Puente confederación, Isla Príncipe Eduardo, Canadá. .................................109

6.2. Determinación de la masa específica del humo de sílice. .....................................110

CAPITULO 7. MÉTODO DE DOSIFICACIÓN PARA CONCRETOS DE ALTA

RESISTENCIA BASADO EN EL MÉTODO DE CONTENIDO MÍNIMO DE VACÍOS .......115

Capitulo 7. Método de dosificación para concretos de alta resistencia basado en el método

de contenido mínimo de vacíos .................................................................................................116

7.1. Combinación de agregados finos con la mínima cantidad de vacíos...................117

7.2. Combinación de agregados gruesos con la mínima cantidad de vacíos. ............120

7.3. Determinación de la relación grava/arena................................................................124

7.4. Dosificación de mezcla. ..............................................................................................128

7.4.1. Dosificación de mezcla usando materiales en estado SSS. ..........................131

7.4.2. Corrección de dosificación usando materiales en estado seco. ...................137

7.4.3. Corrección de dosificación usando materiales en estado húmedo. ..............141

7.5. Resultados de aplicación. ...........................................................................................147

7.6. Interfaz gráfica .............................................................................................................156

7.6.1. Instalación de la interfaz gráfica ........................................................................156

7.6.2. Desinstalación de la interfaz gráfica. ................................................................158

7.6.3. Uso de la interfaz gráfica. ...................................................................................160

Conclusiones................................................................................................................................172


Anexos ..........................................................................................................................................174

Anexo 1. ....................................................................................................................................175

Anexo 2 .....................................................................................................................................176

Anexo 3 .....................................................................................................................................177

Anexo 4. ....................................................................................................................................180

Anexo 5. ....................................................................................................................................183

Anexo 6. ....................................................................................................................................185

Anexo 7. ....................................................................................................................................186

Anexo 8. ....................................................................................................................................187

Referencias ..................................................................................................................................188

1 Sánchez Rivera Luis Ernesto

INTRODUCCIÓN

La historia del concreto comienza en el momento que el hombre busca un espacio

para vivir con mayor comodidad, seguridad y protección. Después que termina la

época de las cavernas, la mayor parte de los esfuerzos humanos son por marcar

límites a su espacio vital, esto ha evolucionado de tan solo satisfacer necesidades

básicas de vivienda hasta levantar construcciones con requerimientos y usos

específicos.

Antiguas civilizaciones como los egipcios, ya utilizaban un mortero – mezcla de

arena con un cementante – para la unión de bloques gigantescos de piedra. Los

griegos y romanos fueron más allá descubriendo un mortero con mucha mayor

fuerza –mezcla de caliza, arena y depósitos volcánicos- que además resistía el

contacto con agua tanto dulce como salada. Los romanos obtuvieron este material

volcánico de un lugar llamado Pozzuoli, material que hoy en día conocemos como

puzolana.

Como podemos apreciar, lo que hoy conocemos como concreto ha estado

presente en la historia de la humanidad hasta nuestros días, y ha sido pieza

fundamental en el desarrollo de nuestra historia.

Dentro de la industria de la construcción el concreto es el material más usado, por

lo tanto debe de tener un proceso de manufactura y dosificación minucioso para

poder obtener los resultados esperados para el uso que se vaya a destinar.


Debido a la problemática dada por la ausencia de una metodología estructurada

para diseñar concretos de alta resistencia, este manual tiene como objetivo el

poder desglosar de una manera sencilla y entendible las pruebas que se deben de

realizar a los componentes del concreto – cemento, agua, cementantes

suplementarios, agregados finos y agregados gruesos – para poder llevar a cabo

una dosificación de mezclas de concreto de alta resistencia basada en el método

de contenido mínimo de vacíos, así como presentar, a través de una interfaz

gráfica, la posibilidad de realizar los cálculos de manera automatizada de cada

una de las pruebas, y llevar a cabo una dosificación de manera completa.

En el capítulo uno se abordan temas como la definición de concreto hidráulico y

los materiales que lo componen, así como conceptos básicos del mismo tanto en

estado fresco como en estado endurecido; también se definen los concretos de

alta resistencia y se menciona algunas de sus aplicaciones.

El cemento portland, su definición y su clasificación según las normas mexicanas

vigentes se abordan en el capítulo dos; adicionalmente se mencionan los

parámetros necesarios para una dosificación de alta resistencia y su proceso de

ensayo.

Por su parte el capítulo tres nos proporciona información sobre los agregados

pétreos, sus conceptos básicos y las diferentes metodologías de ensayo que se

realizan en ellos para una correcta dosificación.

Una breve descripción de las características que debe de tener el agua de

mezclado, así como sus niveles permisibles se muestra en el capítulo cuatro.


En el capítulo cinco se aborda la temática de los aditivos, proporcionando una

definición y una clasificación según la norma mexicana vigente, además de

señalar los más usados en el diseño de mezclas de alta resistencia.

El capítulo seis tiene como objetivo definir y mostrar las características más

importantes de uno de los cementantes suplementarios más usado en concretos

de alta resistencia, el humo de sílice. En este capítulo también se plantea la

metodología para la obtención de la masa volumétrica del mismo, parámetro de

suma importancia en la dosificación.

Por ultimo en el capítulo siete se presenta el método de contenido mínimo de

vacíos y su procedimiento para aplicarlo en los agregados y así poder determinar

la correcta dosificación de un concreto de alta resistencia. De manera adicional se

incluyen los resultados de la resistencia a compresión simple de algunos cilindros

de concreto realizados con la metodología mostrada en este manual así como un

breve instructivo del uso correcto de la interfaz gráfica.


CAPITULO 1. EL CONCRETO HIDRAULICO Y SUS

CONCEPTOS BASICOS


No se trata nada más de resguardarse,

se trata de manifestar la civilización a

través de sorprendentes y prácticas

construcciones.

Álvaro Ancona

Capitulo 1. El concreto hidráulico y sus conceptos básicos.

1.1. Concreto hidráulico

Según Kosmatka, Kerkhoff, Panarese y Tanesi (2004) el concreto hidráulico

simple lo podemos definir como una mezcla de dos componentes principales:

agregados, normalmente grava (piedra triturada) y arena, ambos unidos por una

pasta cementante, compuesta principalmente por cemento portland, aire y agua,

para formar una masa semejante a una roca, esto debido a la reacción química

que se lleva a cabo entre el agua y el cemento. En la pasta se pueden incluir otras

adiciones minerales o materiales cementantes. El concreto dependiendo de sus

propiedades mecánicas, físicas, químicas y de la interacción de sus componentes

puede ser capaz de soportar grandes cantidades de esfuerzo de compresión.

1.2. Componentes básicos del concreto

1.2.1. Agregados pétreos.

Generalmente los agregados (áridos) se dividen en dos grupos: finos y

gruesos. Los agregados finos pueden ser arena natural o artificial

(manufacturadas) con partículas de hasta 9.5 mm (3⁄8 pulg.); agregados

gruesos son las partículas retenidas en la malla 1.18 mm (tamiz no.16) y


pueden llegar hasta 150 mm (6 pulg.). El tamaño máximo del agregado

grueso comúnmente empleado es 19 mm o 25 mm (3⁄4 pulg. o 1 pulg.).

(Kosmatka et al., 2004, p 1).

Fotografía 1.1 Agregado fino triturado y cribado de la mina "La Coatepeña", Coatepec, Estado de México. Fuente: Luis Ernesto

Sánchez Rivera.

Los agregados deben estar compuestos en su mayoría por partículas que

presenten una adecuada resistencia mecánica, resistencia de exposición a

la intemperie, así como estar libre de materiales que puedan causar un

deterioro en el concreto. Para que nuestra pasta cementante tenga un uso


lo más eficiente posible, debemos de cuidar que la distribución de tamaños

sea continua en las partículas de los agregados.

1.2.2. Pasta cementante

Los componentes principales de la pasta son: Cemento Portland, agua y

aire (puede ser atrapado o incorporado de forma intencional). En los casos

más generales la pasta representa del 25% y hasta el 40% del volumen del

concreto (Polanco, 2010). A continuación podemos apreciar en la figura un

ejemplo de 4 mezclas (2 sin aire incluido y 2 con aire incluido) en las cuales

se muestra el volumen absoluto de cada uno de los materiales incluidos en

la fabricación de concreto.

Figura 1.1 Variación de las proporciones usadas en concreto, en volumen absoluto. Fuente: Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.


Como podemos darnos cuenta los agregados en el volumen del concreto

pueden llegar a representar desde un 60% hasta un 75% del total, por lo

tanto la selección y el buen uso de los mismos es fundamental en la

realización de un concreto de calidad.

La calidad de los agregados y de la pasta, así como una buena unión entre

los dos nos da como resultado un concreto de calidad.

En un concreto correctamente realizado, todas y cada una de las partículas

de agregado están cubiertas con la pasta en toda su dimensión, así como

todos los espacios que hay entre las mismas.

1.2.3. Aditivos

Si deseamos cambiar las propiedades del concreto tanto en estado fresco

como endurecido debemos de tener en cuenta la adición de aditivos

químicos, que normalmente están en estado líquido, durante la dosificación.

A continuación se enumeran algunos de los usos de aditivos químicos:

Ajustar el tiempo de endurecimiento o fraguado.

Reducir la cantidad de agua que la mezcla demanda.

Aumento de la trabajabilidad.

Inclusión de aire.

Dentro de los concretos de alta resistencia, debido a que la cantidad de

agua es muy reducida, es de vital importancia el uso de aditivos reductores


de agua, así como aditivos plastificantes esto con el fin de que la

trabajabilidad no se vea afectada por la reducción de agua.

1.3. Conceptos básicos del concreto Hidráulico en estado

fresco

Desde el momento que se comienza a hacer una mezcla de concreto hasta el

momento en que es colocado en su posición final, compactado y acabado esta

debe de ser plástico, capaz de ser moldeado a mano y trabajable.

Durante esta etapa en la que el concreto se encuentra en estado fresco se lleva a

cabo el proceso de hidratación, en el cual el cemento comienza a reaccionar con

el agua dando paso a la producción de algunos compuestos químicos dando como

resultado la generación de calor y el endurecimiento de la pasta cementante. Las

reacciones que se llevan a cabo en este proceso son de tipo exotérmico1.

Mientras el concreto se encuentre en estado fresco, según Kosmatka et al. (2004)

podemos identificar algunas características importantes de su comportamiento,

como:

1.3.1. Masa volumétrica.

También llamada masa unitaria es la masa del material por unidad de

volumen, siendo el volumen el ocupado por el material en un recipiente

especificado (Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la

Construcción y Edificación [ONNCCE], 2010).

1 Desprendimiento de la energía contenida en enlaces químicos en forma de calor.


Para calcular la Masa unitaria del concreto se usa la siguiente expresión:

𝑀𝑢 =𝑀𝑡 − 𝑀𝑟

𝑉𝑟

Dónde:

𝑀𝑢= Masa unitaria del concreto, en kg/m³.

𝑀𝑡= Masa del recipiente más concreto, en kg.

𝑀𝑟= Masa del recipiente, en kg.

𝑉𝑟= Volumen del recipiente, en m³.

La masa unitaria de un concreto simple se está entre los 2200 y hasta los

2400 Kg/m³ y entre otros factores esta depende de la densidad y cantidad

de agregado, la relación agua/cemento y la cantidad de aire ya sea

atrapado o incluido. La masa unitaria del concreto armado (concreto con

acero de refuerzo) generalmente se considera de 2400 Kg/m³. Para poder

determinar la masa unitaria del concreto se ocupa la Norma Mexicana

NMX-C-162-0NNCCE-2010.

1.3.2. Revenimiento.

Es una prueba también llamada asentamiento del cono de Abrams que se

realiza al concreto para poder medir su consistencia.

El equipo de prueba consiste en un cono de revenimiento (molde

cónico de metal 300 mm de altura, con 200 mm de diámetro de base y 100


mm de diámetro de la parte superior) y una varilla de metal con 16 mm de

diámetro y 600 mm de longitud con una punta de forma hemisférica. El cono

húmedo, colocado verticalmente sobre una superficie plana, rígida y no

absorbente, se debe llenar en tres capas de volúmenes aproximadamente

iguales. Por lo tanto, se debe llenar el cono hasta una profundidad de 70

mm en la primera capa, una profundidad de 160 mm en la segunda y la

última capa se debe sobrellenar. Se aplican 25 golpes en cada capa.

Después de los golpes, se enrasa la última capa y se levanta el cono

lentamente aproximadamente 300 mm. en 5 ± 2 segundos. A medida que el

concreto se hunde o se asienta en una nueva altura, se invierte el cono

vacío y se lo coloca gentilmente cerca del concreto asentado. El

revenimiento o el asentamiento es la distancia vertical que el concreto se ha

asentado, medida con una precisión de 5 mm. Se usa una regla para medir

de la parte superior del molde del cono hasta el centro original desplazado

del concreto asentado. (Kosmatka et al., 2004, p 330).

Fotografía 1.2 Ensayo de revenimiento con cono de Abrams para medir la consistencia del concreto. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


1.3.3. Sangrado.

También llamado exudación es cuando parte del agua de mezcla sube

hacia la superficie formando una lámina delgada, esto fenómeno es

causado principalmente por el asentamiento de los materiales solidos

(agregados y cemento). En algunos tipos de colocación la presencia de

sangrado facilita el acabado del elemento.

Si el concreto está correctamente colocado y acabado, el sangrado no

debería de disminuir la calidad del mismo ya que este fenómeno es

completamente normal. Por otro lado si el sangrado se presenta de manera

excesiva puede ocasionar una capa superficial de concreto demasiado

húmeda y dando como resultado un concreto débil, poroso, y poco durable.

Algunas formas de reducir el sangrado son las siguientes:

Uso de cementos más finos.

Inclusión de Aire.

Uso de agregados con una distribución del tamaño de sus

partículas adecuada.

Uso de ciertos aditivos químicos.

Uso de materiales cementantes suplementarios.

1.3.4. Consolidación.

Es el proceso por medio del cual se trata de densificar la masa del

concreto, aun en estado fresco lo cual reduce a un mínimo la cantidad de

espacios vacíos. La consolidación se puede realizar por métodos manuales


o métodos mecánicos. La elección de un método en particular depende en

gran parte de la consistencia de la mezcla, así como la forma de las

cimbras y el espaciado del refuerzo.

La vibración generada por la consolidación hace que las partículas se

muevan y su ángulo de fricción se reduzca dándole a la mezcla la movilidad

de un fluido denso.

Gráfica 1.1 Los vacíos y sus efectos en las propiedades del concreto, resultado de la falta de consolidación. Fuente: Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.

Si se ocupa una menor cantidad de agua, la calidad del concreto mejora

sustancialmente. Cantidades menores de agua provocan mezclas más

secas; pero con una correcta vibración, pueden ser colocadas de manera

fácil aun las mezclas más rígidas. La consolidación por vibración, por lo

tanto, nos permite mejorar la calidad del concreto.


Una buena consolidación da como resultado un concreto más económico y

de mejor calidad. Por otro lado, una mala consolidación resulta en un

concreto con poca durabilidad, débil y poroso.

1.3.5. Trabajabilidad.

Rivera (2008) define la trabajabilidad como la propiedad que tiene el

concreto en estado fresco la cual está asociada a la facilidad con la que una

mezcla puede ser transportada, colocada, consolidada y acabada.

Los factores que más influyen en la trabajabilidad son:

Características y cantidad de cementantes.

Cantidad de agua.

Temperatura ambiente y del concreto.

Cantidad de aire incluido.

Forma, textura y tamaño de los agregados.

Revenimiento.

Aditivos.

1.3.6. Cohesión.

La capacidad de atracción que tienen la pasta cementante y los agregados,

evitando que los materiales se separen.


1.3.7. Segregación.

La tendencia que tiene el agregado grueso de separarse de los demás

elementos de la mezcla, provocada por la falta de cohesión de la pasta

cementante.

1.3.8. Tiempo de fraguado.

Es el tiempo que pasa desde de la adición del agua hasta cuando la pasta

deja de tener fluidez y de ser plástica (llamado fraguado inicial) y del tiempo

requerido para que la pasta adquiera un cierto grado de endurecimiento

llamado fraguado final (Neville & Brooks, 2010).

Fotografía 1.3 Aparato de Vicat usado para medir el tiempo de fraguado del concreto. Recuperado: http://proetisa.com


Para determinar si un cemento se fragua de acuerdo con los límites

especificados se realizan ensayos usando el aparato de Vicat2. Esta prueba

está normalizada en México por la norma NMX-C-177-1997-ONNCCE.

1.4. Conceptos básicos del concreto Hidráulico en estado

endurecido

De acuerdo con Kosmatka et al. (2004) podemos decir que el concreto en estado

endurecido presenta las siguientes características importantes en su

comportamiento:

1.4.1. Curado.

Un proceso muy importante en la realización de un concreto, sin lugar a

dudas, es el curado ya que este permite que las propiedades con las cuales

diseñamos el concreto se desarrollen de manera adecuada, la definición de

curado queda de la siguiente manera

“Es la manutención de la temperatura y del contenido de humedad

satisfactorios, por un periodo de tiempo que empieza inmediatamente

después de la colocación (colado) y del acabado, para que se puedan

desarrollar las propiedades deseadas en el concreto.” (Kosmatka et al.,

2004, p. 261)

2 Consta de un armazón con un vástago móvil provisto de una Sonda de Tetmayer, un indicador y

opcionalmente de un freno. El vástago se puede fijar en cualquier posición mediante un tornillo. El indicador es ajustable y se mueve sobre una escala graduada en mm.


Fotografía 1.4 Curado de cilindros de concreto por el método de inmersión. Recuperado: http://precoladosyagregados.blogspot.mx

1.4.2. Relación agua/cemento.

Sin importar el grupo de materiales y las condiciones de curado; el

contenido de agua usada en relación con la cantidad de materia

cementante influyen de manera importante en la calidad del concreto

endurecido. Se debe de buscar diseñar nuestro concreto con la menor

cantidad de agua posible, sin descuidar la trabajabilidad del mismo.

A continuación se presenta algunas ventajas que Polanco (2010) considera

que obtiene el concreto en estado endurecido cuando reducimos la cantidad

de agua de la mezcla:


Aumento de la resistencia a la compresión y a la flexión.

Reducción de la permeabilidad en el concreto endurecido, esto

genera menos absorción y mayor hermeticidad.

Disminuye el cambio que se presenta en el volumen del elemento de

concreto por efectos de secado y humedecimiento.

Mejora la unión entre el acero de refuerzo y el concreto.

Aumenta la resistencia del elemento de concreto cuando es expuesto

a la intemperie.

El vínculo entre la resistencia a la compresión y la relación agua/cemento,

encontrada en concretos de baja resistencia, tiene la misma validez para

concretos de alta resistencia.

Debido a que la dosificación que se realizara en capítulos posteriores será

para un concreto de alta resistencia, este manual se enfoca principalmente

en mezclas con una relación agua/cemento menores o iguales a 0.40,

Con base en lo anterior y en los datos obtenidos en los laboratorios de la

Facultad de Estudios Superiores Aragón durante la dosificación de

concretos de alta resistencia, se pudo determinar una relación aproximada

entre la resistencia a la compresión y la relación agua/cemento de

especímenes de concreto elaborado con las mismas características la cual

se muestra en la tabla 1.1


Relación agua/cemento

Resistencia a la compresión a los 28 días de curado.

(kg/cm²)

0.40 650

0.35 780

0.30 900

0.25 1050

0.23 1200 Tabla 1.1 Resistencia a la compresión de especimenes de concreto con diferente relación agua/cemento, con un tiempo de curado de 28 dias. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Es importante mencionar que los valores obtenidos son solo una

aproximación debido a que la resistencia a compresión de este tipo de

concretos depende de muchos otros factores como se verá en los capítulos

siguientes.

1.4.3. Calor de hidratación.

Es el calor generado por el concreto durante su proceso de endurecimiento

cuando el cemento reacciona con el agua, Kosmatka et al. (2004) considera

que los elementos que hacen variar la tasa de liberación del calor de

hidratación y su cantidad son los siguientes:

Tipo de cemento.

Dimensiones del elemento de concreto.

Temperatura ambiente.

Relación agua/cemento.

Temperatura inicial del concreto.

Aditivos incorporados.


1.4.4. Resistencia.

La resistencia de un material se puede definir como la capacidad que tiene

de soportar esfuerzos sin presentar una falla.

1.4.5. Resistencia a la compresión.

También llamada f’c, se puede definir como la máxima carga axial3 que

resiste un espécimen de concreto, expresada de manera común en

kilogramos por centímetros cuadrados (kg/cm²), a una edad de 28 días.

Kosmatka et al. (2004) consideran que la resistencia que presenta un

espécimen de concreto a los 7 días es de aproximadamente el 75% de la

resistencia a los 28 días, mientras que a los 56 y 90 días, las resistencias

son 10% y 15% respectivamente mayores que a los 28 días.

Algunos factores de los cuales depende la resistencia del concreto son los

siguientes:


Progreso de la hidratación.

Condiciones ambientales.

Edad del concreto.

La gráfica 1.2 nos muestra un esquema de la relación agua/cemento contra

la resistencia a los 28 días de una variedad de mezclas de concreto, donde

3 Se refiere al plano que divide las secciones superior e inferior de un cuerpo.


podemos apreciar el aumento de la resistencia cuando la relación

agua/cemento disminuye.

Gráfica 1.2 Cambios en la resistencia para diferentes relaciones agua cemento en más de 100 mezclas diferentes. Fuente: Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.

Para poder determinar la resistencia a compresión se ocupan cilindros de

concreto de 15 x 30 cm. Según la norma NMX-C-083-ONNCCE-2002.

Aplicando carga constante a una velocidad de 84-210 (kg/cm²)/min

(aproximadamente 0.5 ton/s) hasta la falla del espécimen (ONNCCE 2002).

Sin embargo para concretos de alta resistencia se recomienda el uso de

cilindros de 10 x 20 cm.


Para calcular la resistencia a compresión de cilindros de concreto se usa la

siguiente expresión:

𝑓′𝑐 =𝐶𝑎

𝐴𝐶

Dónde:

𝑓′𝑐= Resistencia a la compresión del cilindro de concreto, (kg/cm²).

𝐶𝑎= Carga axial soportado por el cilindro de concreto, en kg.

𝐴𝑐= Área de la sección transversal del cilindro de concreto, en cm².

1.4.6. Durabilidad.

Es la capacidad del concreto de resistir la acción del medio ambiente, la

abrasión 4 y al ataque químico 5 , sin perder sus propiedades (Neville &

Brooks, 2010).

Algunos de los factores que determinan la durabilidad del concreto son los

siguientes:

Los materiales del concreto.

La interacción entre los materiales.

La proporción de los materiales.

Curado.

Métodos de colocación.

4 Derivada del vocablo en latín abradĕre, la noción de abrasión está vinculada con el hecho y

consecuencia de raer o desgastar por medio de la fricción. 5 Ataque de sulfatos, ácidos, agua de mar y cloruros.


1.4.7. Reactividad álcali-agregado.

Basándonos en lo investigado por Neville y Brooks (2010), podemos

definirla como el deterioro que ocurre en el concreto de manera interna

cuando los elementos minerales activos que constituyen a algunos

agregados reaccionan con los hidróxidos6 de los álcalis7 del concreto.

Hay dos tipos de reacciones, álcali-sílice y álcali-carbonato siendo la más

preocupante la reacción álcali-sílice debido a que es más común encontrar

agregados que contengan minerales de sílice.

La reacción comienza cuando se forma un gel de álcalis en las oquedades

internas del elemento se concretó, este gel atrae agua por absorción o por

osmosis 8 aumentando su volumen y provocando presiones internas las

cuales generan fisuración, redes de agrietamiento o dislocación en

diferentes partes de la estructura de concreto.

6 Los hidróxidos son compuestos iónicos formados por un metal (catión) y tantas agrupaciones de

aniones OH- (hidróxido) como el número de oxidación que tenga el metal. 7 Son sustancias cáusticas que se disuelven en agua formando soluciones con un pH bastante

superior a 7 (al neutro) 8 Proceso físico-químico que hace referencia al pasaje de un disolvente, entre dos disoluciones que

están separadas por una membrana con características de semipermeabilidad.


Fotografía 1.5 Elemento de concreto presentando deterioro por expansión debido a la reacción álcali-agregado. Recuperado:http://en.wikipedia.org/wiki/Alkali%E2%80%93silica_reaction

Además de poderse moldear el concreto en una gran variedad de formas y

texturas, una vez que el concreto endurece, si se hizo una correcta dosificación,

colocación, consolidación, acabado y curado, el concreto obtiene las siguientes

características:

No combustible.

Impermeable.

Durable.

Resistente a la abrasión.

Bajo mantenimiento o Libre de mantenimiento.

1.5. Concreto de alta resistencia

Debido a que la tecnología del concreto así como su resistencia va en aumento es

muy difícil definir el concepto de “Concreto de Alta Resistencia”, por lo tanto

podemos considerarlo como sigue:


Aquél que posee una resistencia considerablemente superior a las normalmente

encontradas en la práctica.

El ACI (Instituto Americano del Concreto) define concreto de alta resistencia como

aquel que tiene una resistencia a la compresión, f´c>=420 kg/cm2.

Por otro lado las Normas Técnicas Complementarias (N.T.C.) de Concreto del

Reglamento de Construcciones del Distrito Federal (RCDF) 2004, lo define como

aquel con una resistencia a la compresión, f´c>=400 kg/cm2.

De manera tradicional, determinamos la resistencia de un concreto en pruebas de

compresión simple realizadas a los especímenes de muestra a los 28 días. Sin

embargo Kosmatka et al. (2004) considera que los concretos de alta resistencia

son un caso especial, esto es debido a que su uso es principalmente en edificios

altos, donde el proceso constructivo de los mismos es de tal manera que las

estructuras de los niveles más bajos no reciben el 100% de la carga para la cual

están diseñados hasta después de un año o más. Por lo tanto, en estos casos la

resistencia a la compresión simple de estos especímenes está basada en pruebas

realizadas a los 56 o 91 días, esto con el fin de bajar los costos de los materiales.

Los concretos de alta resistencia deben de dosificarse con relaciones

agua/cemento menores a 0.40, al dosificarse con una baja relación agua/cemento,

por lo general presentan un bajo revenimiento e incluso en ocasiones revenimiento

cero. Estas mezclas al ser más secas se deben de colocar y compactar por un

tiempo más prolongado o por un método llamado “de sacudidas”, esto presenta un

problema ya que las cimbras comunes son frágiles y no permiten la consolidación


por el método antes mencionado, esto provoca que en la práctica sea necesario

para la confección de concretos de alta resistencia el uso de aditivos

superplastificantes, los cuales producen mezclas más trabajables donde se puede

lograr el grado de compactación necesaria, evitar la segregación y la formación de

agujeros.

1.6. Aplicación de los concretos de alta resistencia.

Gómez, M. (2011) menciona que a través de diversos estudios se ha podido

demostrar que el uso de concreto de alta resistencia produce un beneficio

económico importante y esto se puede ver directamente en el tamaño de los

elementos estructurales, sobre en las columnas que soportan edificios de gran

altura.

Si se tienen elementos estructurales de menor tamaño esto produce un material

más resistente y durable, representando también un beneficio cuando la estructura

es sometida a un análisis de tipo dinámico, ya que se ha demostrado que se

produce un desplazamiento lateral menor, provocando una mayor resistencia a la

rigidez lateral de la estructura.

Otro aspecto que vale la pena destacar del uso del concreto de alta resistencia es

poder usar las mismas dimensiones en todos los elementos del edificio, ya que se

puede iniciar la construcción de niveles inferiores usando concreto de alta

resistencia y en los niveles posteriores simplemente ir disminuyendo la resistencia

del mismo.


Fotografía 1.6 Edificio Burj Dubái, Emiratos Árabes Unidos. Cuenta con 818 m de altura, siendo el rascacielos más alto del mundo construido con el uso de concreto de alta resistencia. Recuperado: http://blog.360gradosenconcreto.com/377/


A Susana Xhaíl: Cualquier logro, por grande que

sea, es insignificante si no tienes con quien

compartirlo, dedicado a ti porque siempre has

estado a mi lado para compartir no solo los buenos

sino también los malos momentos, formando

siempre un gran equipo, así como el cemento es el

corazón del concreto, tú eres el corazón y sostén de

todos y cada uno de mis proyectos. Te amo.

CAPITULO 2. CEMENTO


Trabajar con amor es construir una casa

con cariño, como si nuestro ser amado

fuera a habitar en esa casa.

Khalil Gibran

Capitulo 2. Cemento

2.1. Cemento portland

Invención atribuida al constructor ingles Joseph Aspdin, el cual lo llamo de esa

forma por la similitud que tenía el concreto con el color de la caliza natural que se

explotaba en la isla homónima ubicada en el Canal de la Mancha.

Fotografía 2.1 Piedra de caliza natural de la isla de Portland (izquierda), cilindro de concreto actual (derecha). Fuente: Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.


El cemento portland se produce por la pulverización del Clinker, el cual

consiste principalmente en silicatos de calcio hidráulicos. El Clinker también

contiene algunos aluminatos de calcio y ferroaluminatos de calcio y una o más

formas de sulfato de calcio (yeso) que se muele conjuntamente con el clínker para

la fabricación del producto final (Kosmatka et al., 2004, p. 28).

Es un cemento de tipo hidráulico. Los cementos hidráulicos reciben su nombre

debido a que comienzan una etapa de fraguado y endurecimiento por una

reacción química que se produce cuando entran en contacto con el agua.

2.2. Tipos de cementos portland en México.

Según la ONNCCE (2010) en su norma mexicana NMX-C-414-ONNCCE-2010 los

cementos se dividen en 6 tipos:

1. Cemento portland ordinario (CPO): El cual puede contener materiales

adicionados como caliza, humo de sílice, escoria o puzolanas hasta en un

5%.

2. Cemento portland puzolánico (CPP): Este tipo de cemento puede poseer

desde un 6% hasta un 50% de materiales puzolánicos.

3. Cemento portland con escoria granulada de alto horno (CPEG): Puede

tener desde un 6% hasta un 60% de escoria.

4. Cemento portland compuesto (CPC): Este tipo de cemento contiene yeso y

clinker en un porcentaje que va desde el 50% hasta el 94% y dos o más

adiciones de los siguientes materiales:


6%-35% de caliza

1%-10% de humo de sílice

6%-35% de materiales puzolánicos

6%-35% de escoria

5. Cemento portland con humo de sílice (CPS): Puede contener desde el 1%

hasta el 10% de humo de sílice.

6. Cemento con escoria granulada de alto horno (CEG): Puede contener

escoria de alto horno en una proporción que varía entre el 61% y el 80%

Basándonos en la norma estos cementos pueden presentar ciertas características

especiales, tales como:

RS: Resistencia a los sulfatos9.

BRA: Baja reactividad álcali-agregado.

BCH: Bajo Calor de hidratación.

B: Blanco.

La norma en cuestión marca una subdivisión más en lo relativo a las clases de

resistencias quedando de la siguiente manera:

20: Resistencia a la compresión mínima de 20 MPa (200 𝑘𝑔/𝑐𝑚2) a los 28

días


días

9 Sales inorgánicas derivadas del ácido sulfúrico.



días.

30R: Resistencia a la compresión mínima de 30 MPa (300 𝑘𝑔/𝑐𝑚2) a los 28

días y de 20 MPa (200 𝑘𝑔/𝑐𝑚2) a los 3 días.

40R: Resistencia a la compresión mínima de 40 MPa (400 𝑘𝑔/𝑐𝑚2) a los 28

días y de 30 MPa (300 𝑘𝑔/𝑐𝑚2) a los 3 días.

Nomenclatura Resistencia

Resistencia a la compresión (Kg/cm²)

Valor mínimo a 3 días

Resistencia a 28 días

Mínimo Máximo

20 - 200 400

30 - 300 500

30R 200 300 500

40 - 400 -

40R 300 400 -

Tabla 2.1 Clasificacion de los diferentes cementos en México segun su resistencia basada en la norma NMX-C-414-ONNCCE-2010. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

La manera correcta de nombrar un cemento es la siguiente: se indica el nombre

de alguno de los 6 tipos de cementos, seguido por la nomenclatura de resistencia

y al final la característica especial. Por ejemplo, un cemento portland compuesto

con un tipo de resistencia 40R, con resistencia a los sulfatos y bajo calor de

hidratación, en la norma se designaría como CPC 40R RS/BCH.

2.3. Parámetros del cemento para la dosificación de concretos

de alta resistencia.

El comprender la importancia que tienen las características físicas del cemento en

la interpretación de las pruebas de laboratorio es de vital importancia.


Durante la fabricación del cemento se vigilan de manera constante las

características físicas índice en el cemento estos son algunos ejemplos:

Tamaño y finura de las partículas.

Sanidad (constancia de volumen).

Consistencia.

Tiempo de fraguado.

Resistencia a compresión.

Calor de hidratación.

Masa específica (densidad).

En este manual solo nos evocaremos a calcular la masa específica debido a que

este dato juega un papel importante en la dosificación de mezclas, aunado a que

en los otros parámetros las normas fijan requisitos mínimos los cuales son

cómodamente rebasados por la mayoría de los fabricantes, además de solo

utilizarse para la evaluación de las propiedades del cemento y no del concreto.

2.3.1. Masa específica.

La masa específica del cemento (densidad) se define como la masa de

cemento por unidad de volumen de los sólidos o partículas, excluyéndose el

aire entre las partículas. La masa específica se presenta en toneladas por

metro cúbico (ton/m³) o gramos por centímetro cúbico (g/cm³) (el valor

numérico es el mismo en las dos unidades). La masa específica del

cemento varía de 3.10 hasta 3.25, con promedio de 3.15 ton/m³ (Kosmatka

et al., 2004, p. 67).


2.4. Ensayos en el cemento para la dosificación de concretos de alta

resistencia.

2.4.1. Determinación de la masa específica del cemento portland.

Basándonos en el método descrito por la ONNCCE (2010) en su norma

NMX-C-152 podemos proponer el siguiente método de ensayo:

Objetivo.

Establecer un método para determinar la masa específica del cemento

portland que se utilizara para la dosificación de concreto de alta resistencia.

Material y equipo.

Muestra de cemento.

Frasco le Chatelier.

Keroseno libre de agua o Nafta.

Balanza de 0.05 g de precisión.

Termómetro de 0.2 C de precisión.

Embudo.

Procedimiento.

1. Llenar el frasco con keroseno a un nivel entre cero y un mililitro.

2. Secar el interior del frasco arriba del nivel del keroseno, esto con el fin

de evitar la adherencia del cemento en las paredes internas del frasco.

3. Sumergir el frasco en un baño de agua a temperatura ambiente,

cuidando que durante el baño la temperatura sea lo más constante


posible, hasta que no existan diferencias mayores de 0.2° C entre la

temperatura del keroseno dentro del frasco y la temperatura del

keroseno exterior a éste.

Fotografía 2.2 Frasco le Chatelier en baño de agua para temperar el keroseno dentro de el Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

4. Debido a que cuando se desprendan las burbujas de aire el líquido

dentro del frasco disminuirá, llenar éste con una pipeta entre las marcas

de cero y un ml (se recomienda mantener la medida en cero).

5. Registrar el volumen de líquido dentro del frasco y la temperatura de

ensayo (temperatura ambiente).


6. Colocar el cemento en el área de trabajo para que adquiera la

temperatura ambiente.

7. Obtener una muestra de 60 ± 0.05 g. de cemento.

8. Depositar el cemento dentro del frasco auxiliándonos del embudo para

acelerar la colocación del mismo y para prevenir que éste se adhiera al

cuello del frasco.

Fotografía 2.3 Frasco le Chatelier con embudo, el cual facilita la introducción del cemento durante la obtención del masa específico del cemento. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera..

9. Colocar el tapón al frasco y girar el frasco tomándolo entre las manos en

posición inclinada o haciéndolo rodar en posición inclinada sobre una


superficie plana, teniendo cuidado de que la superficie este cubierta con

algún material suave que evite alguna ruptura del frasco; este proceso

con el fin de desalojar el aire que haya sido atrapado al introducir el

cemento en el keroseno.

10. Sumergir el frasco en un baño de agua durante un tiempo suficiente

para estabilizar la temperatura a la del ambiente, medir el volumen y

anotarlo.

11. Realizar el ensayo por lo menos 2 veces y registrar el promedio de los

resultados.

Cálculos.

Para poder determinar la masa específico del cemento hacemos uso de la

siguiente ecuación:

𝜌 =𝑀

(𝑉𝑓 − 𝑉𝑖)

Dónde:

M= Masa de la muestra de cemento, en g.

𝑉𝑖= Volumen inicial, en 𝑐𝑚3

𝑉𝑓= Volumen final (después de introducir los 60 g de cemento), en 𝑐𝑚3

ρ= Masa específica del cemento, en 𝑔/𝑐𝑚3


A mis padres: Los agregados pétreos constituyen

hasta 2/3 partes del concreto e influyen en gran

manera en las características y propiedades del

mismo, de igual manera ustedes han influido en

todos mis logros y son una parte importantísima de

ellos. Este trabajo va dedicado especialmente para

ustedes por ser los cimientos de mi vida, todo lo

que tengo, soy y sé es gracias a ustedes, estoy

inmensamente agradecido por haberme dado uno

de los legados más importantes en la vida que es la

educación y haberme dado la oportunidad de

cumplir mis metas. Esto va por ustedes, los amo.

CAPITULO 3. AGREGADOS PÉTREOS.


Aquel que quiera construir torres altas,

deberá permanecer largo tiempo en los

cimientos.

Anton Bruckner

Capitulo 3. Agregados pétreos

Debido a que los agregados dentro de una mezcla de concreto ocupan de un 60%

a un 75% del volumen total estos influyen fuertemente en algunas propiedades

del concreto tanto fresco como seco, así como en las proporciones de la mezcla y

en la economía de la misma, es por esto que es de suma importancia poner

atención en la calidad y el tipo de cada uno de los agregados que van a ser

usados en el diseño de la mezcla.

Los agregados se dividen en dos tipos: agregado grueso (grava) y agregado fino

(arena), ambos deben de cumplir con ciertas normas y características como: tener

partículas durables, duras, limpias, resistentes, libres de productos químicos, no

ser porosos, ni ser blandos.

3.1. Conceptos básicos de los agregados pétreos.

Los agregados sin importar si son finos o gruesos comparten ciertas propiedades

físicas las cuales son de suma importancia para elaborar el diseño de una mezcla,

estos se enuncian a continuación:

3.1.1. Granulometría.

Neville y Brooks (2010) la definen como la graduación y medición del

tamaño de las partículas de un agregado con fines de análisis. El tamaño


de las partículas se obtiene por medio del uso de mallas de alambre con

aberturas cuadradas de diferentes tamaños, el cual se expresa como el

porcentaje que pasa de material a través de cada uno de los tamices; la

ONNCCE (2004) en su norma NMX-C-111-ONNCCE-2004 indica que para

agregados finos se ocupa un grupo de 7 tamices cuyos tamaños varían de

150 μm a 9.5 mm. Mientras el agregado grueso utiliza un total de 13

tamices los cuales sus tamaños están entre 1.18 mm y 100 mm.

Fotografía 3.1 Ejemplos de la distribución de tamaños en los agregados usados para el concreto. Fuente: Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.

A continuación se definirán algunos conceptos íntimamente relacionados a

la granulometría de los agregados:


3.1.1.1. Módulo de finura.

Es un índice de la finura del agregado, entre mayor sea el módulo de finura

más grueso será el agregado. Este se calcula sumando los porcentajes

acumulados de cada de la masa retenida en cada uno de los tamices y

dividiendo este resultado entre 100.

ANALISIS GRANULOMETRICO

Malla. Masa Ret. % Reten. % Ret Acu. % Pasa.

No. 3/8" 0.00 0.0 0.00 100.00

No. 4 20.80 2.08 2.08 97.92

No. 8 323.10 32.35 34.43 65.57

No. 16 246.40 24.67 59.10 40.90

No. 30 153.30 15.35 74.45 25.55

No. 50 78.90 7.90 82.35 17.65

No. 100 57.90 5.80 88.15 11.85

Charola. 118.40 11.85 100.00 0.00

Total. 998.80 100.00 340.56

Masa Inicial.

Masa Final. Perdidas.

Módulo de Finura

3.41

1000.00 998.80 1.20 Tabla 3.1 Ejemplo de la obtencion del modulo de finura en una muestra de arena basáltica durante el analisis granulometrico. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

3.1.1.2. Tamaño máximo del agregado grueso.

Es el menor tamiz por el cual pasa toda la muestra de agregado grueso.

3.1.1.3. Tamaño máximo nominal del agregado grueso.

Es el menor tamiz por el cual pasa la mayor parte de la muestra de

agregado grueso. Este tamiz puede retener entre un 5% y un 15% de la

masa total de la muestra.


3.1.2. Humedad superficial y absorción.

En una partícula de agregado su estructura interna está compuesta por

material sólida y espacios vacíos los cuales pueden contener o no agua.

La ONNCCE (2002) en sus normas NMX-C-164-ONNCCE-2002 y NMX-C-

165-ONNCCE-2004 muestra la forma correcta de poder obtener la

absorción del agregado grueso y del agregado fino respectivamente; y la

norma NMX-C-166-ONNCCE-2006 la manera de obtener la humedad de

ambos.

Las condiciones de humedad de los agregados se presentan en la figura

3.1 y según Kosmatka et al. (2004) se pueden definir como:

i) Secado al horno – totalmente absorbente

ii) Secado al aire – la superficie de las partículas está seca, pero su interior

contiene humedad y, por lo tanto, aún es ligeramente absorbente

iii) Saturado con superficie seca (SSS) – no absorben ni ceden agua al

concreto

iv) Húmedos – Contiene un exceso de humedad sobre la superficie (agua

libre).


Figura 3.1 Condiciones de humedad de los agregados pétreos. Fuente: Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.

El nivel absorción de los agregados gruesos generalmente varía entre 0.2%

y 4%, mientras que el nivel de absorción de los agregados finos esta entre

0.2% y 2%.

La humedad superficial del agregado grueso generalmente se encuentra

del 0.5% al 2% y en los agregados finos entre el 2% y el 6%.

La humedad superficial y absorción de un agregado son parámetros que

debemos tomar en cuenta para realizar un ajuste en la cantidad de agua de

diseño, de modo que nuestros requerimientos de agua se atiendan con la

mayor precisión posible.

3.1.3. Masa específica (Densidad).

Se define como la relación entre la masa de un agregado y el volumen que

ocupan las partículas incluyendo los poros que hay dentro de las mismas

(Guzmán, 2009). Normalmente se ocupa en cálculos de proporcionamiento


y control de una mezcla, pero no es usado como un indicador de la calidad

del agregado.

El valor de la masa específica de agregados naturales generalmente se

encuentra entre 2400 y 2900 kg/m³.

Los métodos necesarios para la determinación de este parámetro en

agregados gruesos y finos se encuentran en las normas NMX-C-164-

ONNCCE-2002 y NMX-C-165-ONNCCE-2004 respectivamente.

3.1.4. Masa volumétrica (masa unitaria).

Está definida como la masa necesaria de agregado (incluyendo espacios

vacíos) para poder llenar un volumen específico.

La masa volumétrica de los agregados generalmente está entre 1200 y

1750 kg/m³. Para agregados finos la cantidad de vacíos varía entre el 40%

y el 50% del total de volumen y para los agregados gruesos entre 30% al

45%.La cantidad de vacíos es importante ya que esta afecta de manera

directa la demanda de pasta cementante en el diseño de una mezcla

(Kosmatka, 2004).


Fotografía 3.2 Realización del ensayo de Masa volumétrico en la arena. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Los métodos usados para obtener la masa volumétrica y la cantidad de vacíos en

los agregados están redactados en la norma NMX-C-073-ONNCCE-2004

contemplando 3 tipos de masas volumétricas: Masa volumétrica suelta, masa

volumétrica compactada y masa volumétrica sacudida.

En la dosificación de concretos de alta resistencia se utilizan bajas relaciones

agua/cemento, al aumentar de manera significativa la cantidad de cemento, surge

la necesidad de que el agua demandada por los agregados sea la menor posible.

La demanda de agua del agregado grueso se encuentra en función,

principalmente, de su tamaño y su forma, así como de su origen mineralógico.

Para conseguir una mayor superficie de contacto entre la pasta cementante y la

grava, lo cual aumenta la adherencia, el agregado grueso debe de contar con un

tamaño máximo pequeño.


Generalmente, las gravas pequeñas presentan una mayor resistencia que

aquellas de mayor tamaño, esto debido a que durante el proceso de trituración

algunos defectos internos de la roca, como fisuras o poros, son eliminados; es por

esto que se recomienda que el agregado grueso utilizado en los concretos de alta

resistencia provenga de trituración.

Con base en lo anterior, Flores, González, Rocha y Vázquez (2000) recomiendan

para la realización de concretos de alta resistencia el uso de agregados gruesos

con tamaños máximos nominales menores a los habituales, siendo los más

usados los que se encuentran entre 10 y 15 mm, aunque se pueden ocupar los

que estén entre 20 y 25 mm, siempre y cuando el material sea lo suficientemente

homogéneo y resistente.

Otro aspecto a considerar es que contrariamente a los concretos normales, los

concretos de alta resistencia contienen agregados gruesos con una resistencia

menor que la masa cementante que los rodea, siendo el agregado grueso una

parte fundamental en la resistencia a compresión de los mismos.

En lo relacionado al agregado fino, es necesario mencionar que la granulometría

del mismo no afecta de manera importante la resistencia, sin embargo esta no

debe de contener exceso de partículas en los tamices del No. 50 y No.100, ya que

esto incrementa la demanda de pasta cementante y por lo tanto el costo de la

mezcla. Sin embargo el módulo de finura del agregado fino influye de manera

importante en la trabajabilidad y la resistencia a compresión, pudiéndose ocupar


agregados finos con valores entre 2.83 y 3.36, siendo más óptimo el uso de

agregados con un módulo de finura cercano a 3.00.

3.2. Obtención de muestras representativas en los agregados.

Obtener muestras representativas de los agregados es un proceso sumamente

importante a la hora de realizar ensayos en los mismos. El llevar a cabo un buen

muestreo nos permite obtener una porción representativa del tipo de material con

el cual vamos a trabajar, esta muestra debe de ser de un volumen lo

suficientemente cómodo para poder manipularlo, pero debe conservar todas las

características de nuestra muestra de campo.

3.2.1. Preparación y reducción de muestras de agregados.

Apoyándonos en la norma NMX-C-170 de la ONNCCE (1997) se propone el

siguiente método de ensayo

Objetivo:

Establecer un método para reducir las muestras obtenidas en el campo

hasta un volumen apropiado para poder realizar pruebas; tratando de

obtener las mínimas variaciones en las características medibles entre la

muestra de campo y la muestra sometida a pruebas.

Material y equipo:

Pala

Cucharon de punta recta

Escoba o cepillo


Procedimiento:

1. Se coloca la muestra de campo sobre una superficie dura, plana y

limpia, donde no haya contaminación ni perdida de material.

2. Se mezcla el material de manera uniforme, traspaleando la totalidad de

la muestra formando una pila cónica, colocando cada paleada sobre la

anterior.

Fotografía 3.3 Agregado grueso formando una pila cónica durante el proceso de muestreo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

3. Usando la pala, aplanar con cuidado la pila del centro hacia la periferia

hasta obtener un espesor y un diámetro uniformes. El diámetro debe de

ser aproximadamente de cuatro a ocho veces el espesor.


Fotografía 3.4 Muestra de agregado grueso formando un círculo durante el muestreo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

4. Dividir la pila aplanada en cuatro partes iguales haciendo uso de la pala.

Fotografía 3.5 Cuarteo de muestra de agregado durante el proceso de muestreo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

5. Eliminar dos de las partes que se encuentren diagonalmente opuestas,

limpiando también el material fino de los espacios vacíos usando el

cepillo.


Fotografía 3.6 Eliminacion de las extremos diagonalmente opuestos de la muestra durante el proceso de muestreo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

6. Mezclar el material restante y repetir el proceso de manera sucesiva

hasta obtener la muestra del tamaño requerido para el ensayo.

3.3. Calibración de recipientes.

La calibración de los recipientes que se usaran durante los procesos de ensaye en

los cuales se necesite determinar su masa (tara) y su volumen son sumamente

importantes, ya que si se presenta un error en alguno de estos datos, el resultado

en los parámetros de los agregados será erróneo y con seguridad todo el proceso

de dosificación se verá afectado. Ante esta problemática se presenta el método

normalizado para poder calibrar de forma correcta los recipientes que se usaran

para los ensayos posteriores de este manual.


3.3.1. Obtención de tara y factor para recipientes usados en la

obtención de masa volumétrica de los agregados.

Este método está basado en la Norma Mexicana NMX-C-073 de la

ONNCCE (2004).

Objetivo:

Establecer un método para calibrar (obtener tara y factor) los recipientes

usados en la obtención de masa volumétrica de los agregados pétreos.

. Material y equipo:

Balanza de 0.1 g de precisión

Placa de vidrio al menos 25 mm más grande que el diámetro del

recipiente a calibrar.

Recipiente metálico a calibrar.

Grasa sólida.

Termómetro de 1º C de precisión.

Procedimiento:

1. Determinar la masa del recipiente limpio y seco, anotándolo en el mismo

recipiente con el nombre de tara.

2. Colocar el recipiente con la placa de vidrio en la balanza y determinar su

masa.

3. Colocar una capa delgada de grasa en todo el borde del recipiente para

evitar el escurrimiento del agua.


4. Llenar el recipiente con agua limpia a temperatura ambiente y enrasar

con la placa de vidrio de afuera hacia dentro cuidando que no se formen

burbujas de aire entre la placa de vidrio y el interior del recipiente. Si

aparecen burbujas repetir el proceso.

5. Determinar la masa del recipiente lleno de agua y con la placa de vidrio.

Fotografía 3.7 Determinación de la masa del recipiente lleno de agua durante el proceso de calibracion. Recuperado de: http://html.rincondelvago.com/determinacion-de-la-densidad-del-terreno.html

6. Determinar la temperatura del agua y en función de ello obtener la masa

específica del agua en kg/m³ utilizando la siguiente tabla:


Temperatura del agua (° C)

Masa Específica (Kg/m³)

0-12 1000.00

15 999.10

18 998.58

21 997.95

23 997.50

24 997.30

27 996.52

29 995.97

30 995.75

Tabla 3.2 Masa específica del agua a diferentes temperaturas. Fuente: Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Masa volumétrica – Método de prueba”. NMX-C-073-ONNCCE-2004. México, 2004.

7. Realizar la prueba por lo menos 2 veces y registrar el promedio de los

resultados del ensayo.

Cálculos:

Para determinar el factor del recipiente se utiliza la siguiente expresión:

𝐹𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 =𝑀𝑢

𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑀𝑟+𝑣

Dónde:

𝐹𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒= Factor del recipiente en un metro cúbico, en 1/m³.

𝑀𝑢 = Masa específica del agua obtenida en la tabla 3.2, en Kg/m³.

𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Masa del recipiente lleno de agua más la placa de vidrio, en kg.

𝑀𝑟+𝑣 = Masa del recipiente vacío más la placa de vidrio, en kg.


3.4. Ensayos en el agregado fino para la dosificación de concretos de alta

resistencia.

3.4.1. Análisis granulométrico del agregado fino.

Método basado en la Norma Mexicana NMX-C-077 de la ONNCCE (1997).

Objetivo:

Establecer un método para la realizar un análisis granulométrico del

agregado fino en estado seco y así poder determinar la distribución de

tamaños en las partículas del mismo.

Material y equipo:

Charola metálica.


Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C.

Cucharon de punta recta.

Brocha.

Juego de mallas (3/8”, No. 4, No. 8, No. 16, No. 30, No. 50, No. 100).

Maquina agitadora para mallado.

Procedimiento:

1. Obtener una muestra representativa de agregado fino con una masa

aproximada de 1.0 kg.


2. Colocar la muestra en la charola y secar en el horno a una temperatura

de 110° C ± 5° C hasta lograr una masa constante y enfriar a

temperatura ambiente hasta alcanzar una temperatura confortable para

su manejo.

3. Obtener una muestra de 500 g. de material en estado seco.

4. Armar las mallas en orden descendente de aberturas, terminando con la

charola como base.

5. Colocar la muestra en estado seco en la malla superior y colocar la tapa.

6. Colocar el juego de mallas conteniendo la muestra en la maquina

agitadora de mallado por un lapso de 15 min.

Fotografía 3.8 Mallas granulometricas colocadas en la maquina agitadora durante el ensayo granulometrico. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

7. Retirar las mallas de la máquina y se procede a desarmarlas

empezando por la malla superior, midiendo la masa retenida en cada


una de ellas; teniendo cuidado de no perder material al momento del

pesaje, ocupar la brocha para poder retirar todo la muestra atrapada en

los huecos de las mallas.

8. Con ayuda de la tabla localizada en el anexo 1 y la masa total de

muestra calcular:

La masa retenida en cada malla

El porcentaje retenido en cada malla usando la fórmula:

% 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛 =𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑅𝑒𝑡.

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑥100

El porcentaje del material retenido acumulado en cada malla sumando

los porcentajes retenidos anteriores.

El porcentaje que pasa por cada una de las mallas, usando la fórmula:

% 𝑃𝑎𝑠𝑎 = 100 − %𝑅𝑒𝑡 𝐴𝑐𝑢 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎

9. Revisar que los resultados del análisis granulométrico se encuentren

dentro de los límites que marca la norma utilizando la siguiente tabla.

Tamaño de la malla

% que pasa en

Masa

9.52 mm (3/8)" 100

4.75 mm (No. 4) 95 a 100

2.36 mm (No.8) 80 a 100

1.18 mm (No. 16) 50 a 85

0.60 mm (No. 30) 25 a 60

0.30 mm (No. 50) 10 a 30

0.15 mm (No. 100) 2 a 10

Tabla 3.3 Límites granulométricos para agregado fino según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


3.4.2. Determinación de la masa volumétrica compactada del agregado

fino.

La ONNCCE (2004) en su norma NMX-C-073 propone el siguiente método

de ensayo para agregados finos:

Objetivo:

Establecer un método para determinar la masa volumétrica compactada del

agregado fino en estado seco que se utilizara para la dosificación de

concreto de alta resistencia.

Material y equipo:


Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C

Varilla punta de bala

Cucharon de punta plana

Recipiente para Masa volumétrico

Enrasador

Procedimiento:

1. Anotar la tara y el factor del recipiente que se usara previamente

calibrado.

2. Tomar una muestra de agregado de aproximadamente 1.5 veces la

capacidad del recipiente.





su manejo.

4. Colocar el recipiente en una superficie dura y nivelada, llenar con la

muestra seca hasta la tercera parte de su capacidad y nivelar la

superficie con los dedos.

5. Compactar el material con la varilla punta de bala aplicando 25

penetraciones distribuidas uniformemente de manera concéntrica sobre

la superficie sin llegar a tocar el fondo del recipiente,

Fotografía 3.9 Proceso de compactacion durante la obtencion de la masa volumetrica compactada del agregado fino. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

6. Agregar el material necesario para llenar el recipiente hasta dos terceras

partes de su capacidad y repetir el proceso de compactación con la

varilla punta de bala.

7. Agregar el material necesario de modo que este rebase el borde

superior del recipiente y repetir el proceso de compactación.


8. Enrasar el recipiente usando el enrasador mediante movimientos de

corte horizontal.

9. Determinar la masa total del recipiente con todo y material.


resultados.

Cálculos:

Para determinar la masa volumétrica compactada del agregado fino en

estado seco se utiliza la siguiente expresión:

𝑀𝑣𝑐 = (𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑀𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒) ∗ 𝐹𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒

Dónde:

𝑀𝑣𝑐 = Masa volumétrica compactada de la muestra en estado seco, en

kg/m³.

𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Masa del recipiente con material, en kg.

𝑀𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = Masa del recipiente, en kg.

𝐹𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = Factor del recipiente, en 1/m³


3.4.3. Obtención de muestras de agregado fino en estado Saturado

Superficialmente Seco (SSS).


Objetivo:

Establecer un método para la obtención de muestras de agregado fino en la

condición de saturado y superficialmente seco (sss).

Material y equipo:



Molde y pisón para ensayo de humedad superficial.

Charola metálica

Procedimiento:

1. Obtener una muestra de por lo menos el doble del volumen que se va a

emplear en el ensayo.




su manejo.

3. Sumergir la muestra en agua a temperatura ambiente teniendo por lo

menos un tirante de agua de 20 mm, por un lapso de 24 h ± 4 h.


4. Decantar el exceso de agua, cuidando que los finos de la muestra no se

pierdan.

5. Extender la muestra en una superficie limpia, seca y no absorbente,

expuesta a una corriente de aire tibio que no arrastre los finos y remover

la muestra con frecuencia para lograr un secado homogéneo.

6. Repetir hasta que la muestra se acerque al estado saturado

superficialmente seco (sss).

7. Para determinar que el agregado se encuentre en el estado sss se

coloca el molde con forma de cono truncado con su diámetro mayor

hacia abajo sobre una superficie lisa y no absorbente, con parte de la

muestra llenar hasta el tope el molde y se compacta con el pisón

colocándolo suavemente 10 veces sin altura de caída.

8. Se vuelve a llenar el molde y se compacta de nuevo 10 veces.

9. De nuevo se llena el molde y se compacta 3 veces.

10. El molde se llena una vez más y se vuelve a compactar en 2 ocasiones

hasta llegar a las 25 compactaciones.

11. Si al final el material rebasa el borde del molde, se procede a enrasar

con el mismo pisón, tratando de no ejercer presión sobre el material.

12. Levantar el molde verticalmente y observar el comportamiento del

material.

Si el material conserva la forma del molde, se puede decir que el agregado

aún tiene humedad superficial, por lo tanto la muestra se tiene que seguir

secando repitiendo el paso 5.


Fotografía 3.10 Muestra de arena en estado humedo, durante el ensayo de humedad superfical. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Si al retirar el molde el material se disgrega un poco perdiendo la forma, se

puede decir que el agregado se encuentra en el estado saturado

superficialmente seco.

Fotografía 3.11 Muestra de arena en estado Saturado Superficialmente Seco, durante el ensayo de humedad superficial. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Si al retirar el molde la muestra se abate más de lo indicado, se puede decir

que la muestra se encuentra más seca que en el estado de saturado


superficialmente seco, por lo tanto se añade agua al material y se remezcla,

se introduce en un recipiente, tapándolo y dejándolo reposar 30 min, se

repite el procedimiento hasta alcanzar la condición deseada.

Fotografía 3.12 Muestra de arena en estado seco, durante el ensayo de humedad superficial. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

3.4.4. Determinación de la masa especifica del agregado fino.

Este método de ensayo está basado en la Norma Mexicana NMX-C-165 de

la ONNCCE (2004).

Objetivo:

Establecer un método para determinar la masa especifica del agregado fino

en la condición de saturado y superficialmente seco (sss) que se utilizara

para la dosificación de concreto de alta resistencia.


Material y equipo:


Picnómetro de cono.

Muestra de agregado fino en estado SSS.

Procedimiento:

1. Limpiar totalmente el picnómetro, llenarlo con agua hasta su nivel de

aforo y medir su masa.

2. Obtener 500 g ± 10 g de la muestra de agregado fino en estado SSS.

3. Introducir la muestra en el picnómetro y agregar agua hasta

aproximadamente el 90% de la capacidad del frasco.

4. Tapar el picnómetro, rodar y agitar el mismo hasta eliminar todas las

burbujas de aire. De forma periódica parar la agitación y eliminar las

burbujas formadas en la parte superior.

Fotografía 3.13 proceso de agitación del picnometro de cono para eliminar burjujas de aire durante la obtencion de la masa específica del agregado fino. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


5. Ajustar la temperatura del picnómetro y su contenido por medio de un

baño de agua a 23.0° C ± 2.0° C.

6. Llenar el picnómetro hasta su nivel de aforo con el agua del baño.

Fotografía 3.14 Picnómetro lleno hasta su nivel de aforo conteniendo agua y muestra de agregado fino. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

7. Secar la humedad superficial y determinar la masa del picnómetro

conteniendo el agua y la muestra.


resultados.

Cálculos:

Para determinar la masa específica del agregado fino en estado SSS se

utiliza la siguiente expresión:

𝑀𝑒𝑆𝑆𝑆 =𝑃𝑚

(𝑃𝑝𝑎 + 𝑃𝑚 − 𝑃𝑝𝑎𝑚)


Dónde:

𝑀𝑒𝑆𝑆𝑆 = Masa especifica del agregado fino en estado Saturado

Superficialmente Seco (SSS), en g/cm³.

𝑃𝑚= Masa de la muestra en estado Saturado Superficialmente Seco (SSS),

en g.

𝑃𝑝𝑎= Masa del picnómetro lleno de agua, en g.

𝑃𝑝𝑎𝑚= Masa del picnómetro conteniendo agua y muestra, en g.

3.4.5. Determinación del porcentaje de absorción del agregado fino.

El siguiente método de ensayo está basado en la Norma Mexicana NMX-C-

165 de la ONNCCE (2004).

Objetivo:

Establecer un método para determinar el porcentaje de absorción del

agregado fino.

Material y equipo:

Charola metálica



Muestra de agregado fino en estado Saturado Superficialmente Seco

(SSS)


Procedimiento:

1. Tomar una muestra del agregado fino en estado SSS y se determinar su

masa (la masa no debe de ser menor a 200 g).

2. Meter la muestra al horno con una temperatura de 110 °C ± 5 °C durante

24 h ± 4 h.

3. Dejar enfriar la muestra a temperatura ambiente y determinar la masa de

la muestra seca.


resultados.

Cálculos:

Para determinar el porcentaje de absorción del agregado fino se utiliza la


% 𝑎𝑏𝑠 =𝑃𝑠𝑠𝑠 − 𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜

𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜𝑥100

Dónde:

% 𝑎𝑏𝑠= Porcentaje de absorción del agregado fino.

𝑃𝑠𝑠𝑠= Masa de la muestra de agregado fino en estado SSS, en g.

𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜= Masa de la muestra de agregado fino en estado seco, en g.


3.4.6. Determinación del porcentaje de humedad por secado del

agregado fino.


ONNCCE (2006).

Objetivo:

Establecer un método para determinar el porcentaje de humedad por medio

del secado del agregado fino.

Material y equipo:


Parrilla eléctrica o de gas.

Recipiente metálico (Con volumen suficiente para contener la muestra

sin que ésta se derrame, de tal forma que la altura de la muestra no sea

superior a una quinta parte de la profundidad del recipiente).

Espátula pequeña.

Vidrio de reloj.

Procedimiento:

1. Obtener una muestra representativa de agregado fino con una masa


2. Tomar la muestra previamente pesada y colocarla en el recipiente.

3. Colocar el recipiente en la parrilla y secar la muestra totalmente,

teniendo cuidado de no perder partículas de muestra durante el proceso.


Mover continuamente la mezcla con la espátula para evitar

sobrecalentamiento y acelerar el proceso.

Fotografía 3.15 Proceso de secado del agregado fino, durante la obtención del porcentaje de humedad. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

4. Para determinar si la muestra está completamente seca, se coloca sobre

ella el vidrio de reloj, si este se empaña la muestra aún tiene humedad,

si el vidrio no se empaña la muestra se encuentra totalmente seca.

Fotografía 3.16 Uso de vidrio de reloj para determinar si la muestra se encuentra completamente seca. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

5. Cuando la muestra este totalmente seca, dejarla enfriar a temperatura

ambiente y determinar su masa.



resultados.

Cálculos:

Para determinar el porcentaje de humedad del agregado fino se utiliza la


% 𝐻𝑢𝑚 =𝑃𝑛𝑎𝑡 − 𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜


Dónde:

% 𝐻𝑢𝑚= Porcentaje de humedad del agregado fino.

𝑃𝑛𝑎𝑡= Masa de la muestra de agregado fino en estado natural, en g.

𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜= Masa de la muestra de agregado fino en estado seco, en g.


3.5. Ensayos en el agregado grueso para la dosificación de concretos de

alta resistencia.

3.5.1. Análisis granulométrico del agregado grueso.


Objetivo:

Establecer un método para la realizar un análisis granulométrico del

agregado grueso en estado seco y así poder determinar la distribución de

tamaños en las partículas del mismo.

Material y equipo:

Charola metálica.



Cucharon de punta recta.

Juego de mallas (4”, 3 ½”, 3”, 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, No. 4, No.

8 y No 16).

Maquina agitadora para mallado.

Procedimiento:

1. Obtener una muestra representativa de agregado grueso con una masa






su manejo.

3. Obtener una muestra de 1000 g. de material en estado seco.

4. Armar las mallas en orden descendente de aberturas, terminando con la

charola como base.

5. Colocar la muestra en estado seco en la malla superior y colocar la tapa.

6. Colocar el juego de mallas conteniendo la muestra en la maquina

agitadora de mallado por un lapso de 15 min.

7. Retirar las mallas de la máquina y se procede a desarmarlas

empezando por la malla superior, midiendo la masa retenida en cada

una de ellas; teniendo cuidado de no perder material al momento del

pesaje.

8. Con ayuda de la tabla del anexo 2 y la masa total de muestra calcular:

La masa retenida en cada malla

El porcentaje retenido en cada malla usando la fórmula:

% 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛 =𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑅𝑒𝑡.

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑥100

El porcentaje del material retenido acumulado en cada malla sumando

los porcentajes retenidos anteriores.

El porcentaje que pasa por cada una de las mallas, usando la fórmula:

% 𝑃𝑎𝑠𝑎 = 100 − %𝑅𝑒𝑡 𝐴𝑐𝑢 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎


9. Revisar que los resultados del análisis granulométrico se encuentren

dentro de los límites que marca la norma según sea el caso.

a) Si el tamaño nominal del agregado es de 3 ½” (90 mm) a 1 ½” (37.5

mm) utilizar la siguiente tabla:

Tamaño de la malla % que pasa en

Masa

4" 100

3 1/2" 90 a 100

3"

2 1/2" 25 a 60

2"

1 1/2" 0 a 15

1"

3/4 " 0 a 5

Tabla 3.4 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 3 ½” (90 mm) a 1 ½” (37.5 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

b) Si el tamaño nominal del agregado es de 2 ½” (63 mm) a 1 ½” (37.5



Masa

3" 100

2 1/2" 90 a 100

2" 35 a 70

1 1/2" 0 a 15

1"

3/4" 0 a 5 Tabla 3.5 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 2 ½” (63 mm) a 1 ½” (37.5 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


c) Si el tamaño nominal del agregado es de 2” (50 mm) a 1” (25.0 mm)

utilizar la siguiente tabla:


Masa

2 1/2" 100

2" 90 a 100

1 1/2" 35 a 70

1" 0 a 15

3/4"

1/2" 0 a 5 Tabla 3.6 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 2” (50 mm) a 1” (25 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

d) Si el tamaño nominal del agregado es de 2” (50 mm) a No. 4 (4.75 mm)



Masa

2 1/2" 100

2" 95 a 100

1 1/2"

1" 35 a 70

3/4"

1/2" 10 a 30

3/8 “

No. 4 0 a 5 Tabla 3.7 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 2” (50 mm) a No. 4 (4.75 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


e) Si el tamaño nominal del agregado es de 1 ½” (37.5 mm) a ¾” (19.0



Masa

2 " 100

1 1/2" 90 a 100

1" 20 a 55

3/4" 0 a 15

1/2" -

3/8 “ 0 a 5

No. 4 -

Tabla 3.8 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 1 ½” (37.5 mm) a 3/4” (19.0 mm), según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

f) Si el tamaño nominal del agregado es de 1 ½” (37.5 mm) a No. 4 (4.75



Masa

2 " 100

1 1/2" 95 a 100

1" -

3/4" 35 a 70

1/2" -

3/8 “ 10 a 30

No. 4 0 a 5

Tabla 3.9 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 1 ½” (37.5 mm) a No. 4 (4.75 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


g) Si el tamaño nominal del agregado es de 1” (25.0 mm) a ½” (12.5 mm)



Masa

1 1/2" 100

1" 90 a 100

3/4" 20 a 55

1/2" 0 a 10

3/8 “ 0 a 5

No. 4 -

Tabla 3.10 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 1” (25 mm) a ½” (12.5 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

h) Si el tamaño nominal del agregado es de 1” (25.0 mm) a 3/8” (9.5 mm)



masa

1 1/2" 100

1" 90 a 100

3/4" 40 a 85

1/2" 10 a 40

3/8 “ 0 a 15

No. 4 0 a 5

Tabla 3.11 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 1” (25 mm) a 3/8” (9.5 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


i) Si el tamaño nominal del agregado es de 1” (25.0 mm) a No. 4 (4.75



masa

1 1/2" 100

1" 95 a 100

3/4" -

1/2" 25 a 60

3/8 “ -

No. 4 0 a 10

No. 8 0 a 5 Tabla 3.12 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 1” (25.0 mm) a No. 4 (4.75 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

j) Si el tamaño nominal del agregado es de ¾” (19.0 mm) a 3/8” (9.50 mm)



masa

1" 100

3/4" 90 a 100

1/2" 20 a 55

3/8 “ 0 a 15

No. 4 0 a 5 Tabla 3.13 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 3/4” (19.0 mm) a 3/8” (9.50 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


k) Si el tamaño nominal del agregado es de ¾” (19.0 mm) a No. 4 (4.75



masa

1" 100

3/4" 90 a 100

1/2" -

3/8 “ 25 a 55

No. 4 0 a 10

No. 8 0 a 5 Tabla 3.14 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 3/4” (19.0 mm) a No. 4 (4.75 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

l) Si el tamaño nominal del agregado es de ½” (12.5 mm) a No. 4 (4.75



masa

3/4" 100

1/2" 90 a 100

3/8 “ 40 a 70

No. 4 0 a 15

No. 8 0 a 5 Tabla 3.15 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de ½” (12.5 mm) a No. 4 (4.75 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


m) Si el tamaño nominal del agregado es de 3/8” (9.5 mm) a No. 8 (2.36



masa

1/2" 100

3/8 “ 85 a 100

No. 4 10 a 30

No. 8 0 a 10

No. 16 0 a 5 Tabla 3.16 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 3/8” (9.5 mm) a No. 8 (2.36 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

3.5.2. Determinación de la masa volumétrica compactada del agregado

grueso.


de ensayo para agregados con un tamaño máximo nominal de 40 mm o

menos:

Objetivo:

Establecer un método para determinar la masa volumétrica compactada del

agregado grueso con un tamaño máximo nominal de hasta 40 mm en

estado seco que se utilizara para la dosificación de concreto de alta

resistencia.


Material y equipo:





Recipiente para masa volumétrico.

Procedimiento:

1. Determinar la capacidad adecuada del recipiente utilizando el tamaño

máximo nominal del agregado grueso basándose en la siguiente tabla.

Capacidad (L)

Tamaño máximo nominal (mm)

5 13

10 25

14 40

Tabla 3.17 Capacidades adecuadas de los recipientes para el ensayo de masa volumetrica segun el tamaño maximo nominal del agregado. Fuente: Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Masa volumétrica – Método de prueba”. NMX-C-073-ONNCCE-2004. México, 2004.

2. Anotar la tara y el factor del recipiente correspondiente previamente

calibrado.

3. Tomar una muestra de agregado de aproximadamente 1.5 veces la

capacidad del recipiente correspondiente.





su manejo.

5. Colocar el recipiente en una superficie dura y nivelada, llenar con la

muestra seca hasta la tercera parte de su capacidad.


penetraciones distribuidas uniformemente de manera concéntrica sobre

la superficie sin llegar a tocar el fondo del recipiente, con una fuerza tal

que no triture las partículas de agregado.

Fotografía 3.17 Proceso de compactación durante la obtención de la masa volumétrica compactada del agregado grueso. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

7. Agregar el material necesario para llenar el recipiente hasta dos terceras

partes de su capacidad y repetir el proceso de compactación con la

varilla punta de bala.

8. Agregar el material necesario de modo que este rebase el borde



9. Enrasar el recipiente visualmente, quitando y poniendo partículas, de tal

manera que los salientes sobre la superficie del borde compensen las

depresiones por debajo de él.

10. Determinar la masa total del recipiente con todo y material.


resultados.

Cálculos:

Para determinar la masa volumétrica compactada del agregado grueso en

estado seco se utiliza la siguiente expresión:

𝑀𝑣𝑐 = (𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑀𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒) ∗ 𝐹𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒

Dónde:


kg/m³.


𝑀𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = Masa del recipiente, en kg.

𝐹𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = Factor del recipiente, en 1/m³


3.5.3. Obtención de muestras de agregado grueso en estado Saturado

Superficialmente Seco (SSS).


Objetivo:

Establecer un método para la obtención de muestras de agregado grueso

en la condición de saturado y superficialmente seco (sss).

Material y equipo:



Charola metálica

Malla del No 4

Franela

Procedimiento:

1. Obtener una muestra de por lo menos el doble del volumen que se va a

emplear en el ensayo.

2. Lavar todo el material de la muestra a ensayar sobre la malla No.4, esto

con el fin de evitar polvo o cualquier otro material adherido a la

superficie.





su manejo.

4. Sumergir la muestra en agua a temperatura ambiente teniendo por lo

menos un tirante de agua de 20 mm, por un lapso de 24 h ± 4 h.

5. Sacar la muestra del agua y secar superficialmente con la franela

húmeda hasta que las superficies pierdan el brillo acuoso, esto pone al

material en estado saturado superficialmente seco (sss).

3.5.4. Determinación de la masa específica del agregado grueso.


de ensayo:

Objetivo:

Establecer un método para determinar la masa especifica del agregado

grueso en la condición de saturado y superficialmente seco (sss) que se

utilizara para la dosificación de concreto de alta resistencia.

Material y equipo:


Picnómetro de sifón

Probeta graduada de 1.0 L

Charola metálica


Procedimiento:

1. Llenar el picnómetro con agua a una temperatura de 22° C ± 1° C y

dejar que fluya el agua hasta que el picnómetro deje de gotear.

2. Determinar la masa de la muestra que se va a ensayar, no siendo menor

a 5 kg Para picnómetros cuyo diámetro sean de 15 cm y 8 kg para los

que tengan 20 cm; estas cantidades se pueden interpolar de forma

lineal.

3. Tapar la salida del sifón y agregar la muestra cuidando que no arrastre

burbujas de aire.

4. Destapar el sifón cuando la superficie libre del agua este en reposo y

recibir el agua en la probeta graduada.

Fotografía 3.18 Medición del volumen de agua desplazada por el agregado, durante el proceso de obtención de masa específica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


5. Medir el volumen colectado en la probeta.



Cálculos:

Para determinar la masa específica del agregado grueso en estado SSS se

utiliza la siguiente expresión:

𝑀𝑒𝑠𝑠𝑠 =𝑀𝑠𝑠𝑠

𝑉𝑎

Dónde:

𝑀𝑠𝑠𝑠= Masa de la muestra en estado sss, en kg.

𝑉𝑎= Volumen del agua desalojada, en 𝑑𝑚3.

𝑀𝑒𝑠𝑠𝑠= Masa especifica saturada y superficialmente seca, en kg/𝑑𝑚3


3.5.5. Determinación del porcentaje de absorción del agregado grueso.

El siguiente método de ensayo está basado en la Norma Mexicana NMX-C-

164 de la ONNCCE (2002).

Objetivo:

Establecer un método para determinar el porcentaje de absorción del

agregado grueso.

Material y equipo:

Charola metálica



Muestra de agregado grueso en estado Saturado Superficialmente Seco

(SSS)

Procedimiento:

1. Tomar una muestra del agregado grueso en estado SSS y determinar su

masa (la masa no debe de ser menor a 200 g).

2. Meter la muestra al horno con una temperatura de 110 °C ± 5 °C durante

24 h ± 4 h.

3. Dejar enfriar la muestra a temperatura ambiente y determinar la masa de

la muestra seca.




Cálculos:

Para determinar el porcentaje de absorción del agregado grueso se utiliza la


% 𝑎𝑏𝑠 =𝑃𝑠𝑠𝑠 − 𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜


Dónde:

% 𝑎𝑏𝑠= Porcentaje de absorción del agregado grueso.

𝑃𝑠𝑠𝑠= Masa de la muestra de agregado grueso en estado SSS, en g.

𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜= Masa de la muestra de agregado grueso en estado seco, en g.

3.5.6. Determinación del porcentaje de humedad por secado en el

agregado grueso.


ONNCCE (2006).

Objetivo:

Establecer un método para determinar el porcentaje de humedad por medio

del secado del agregado grueso.

. Material y equipo:


Parrilla eléctrica o de gas.


Recipiente metálico (Con volumen suficiente para contener la muestra

sin que ésta se derrame, de tal forma que la altura de la muestra no sea

superior a una quinta parte de la profundidad del recipiente).

Espátula pequeña.

Vidrio de reloj.

Procedimiento:

1. Basándonos en la siguiente tabla, obtenemos la masa de la muestra a

ensayar en estado natural.

Tamaño

nominal (mm)

Masa de

la muestra (kg)

150 30

102 25

90 16

75 13

64 10

50 8

40 6

25 4

20 3

13 2

10 1.5

Tabla 3.18 Cantidad de muestra a ensayar basado en el tamaño nominal.

2. Tomar la muestra previamente pesada y colocarla en el recipiente.

3. Colocar el recipiente en la parrilla y secar la muestra totalmente,

teniendo cuidado de no perder partículas de muestra durante el proceso.


Mover continuamente la mezcla con la espátula para evitar

sobrecalentamiento y acelerar el proceso.

Fotografía 3.19 Proceso de secado del agregado grueso, durante la obtención del porcentaje de humedad. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

4. Para determinar si la muestra está completamente seca, se coloca sobre

ella el vidrio de reloj, si este se empaña la muestra aún tiene humedad,

si el vidrio no se empaña la muestra se encuentra totalmente seca.

Fotografía 3.20 Uso de vidrio de reloj para determinar la condicion de humedad de la muestra. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


5. Cuando la muestra este totalmente seca, dejarla enfriar a temperatura

ambiente y determinar su masa.



Cálculos:

Para determinar el porcentaje de humedad del agregado grueso se utiliza la


% 𝐻𝑢𝑚 =𝑃𝑛𝑎𝑡 − 𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜


Dónde:

% 𝐻𝑢𝑚= Porcentaje de humedad del agregado grueso.

𝑃𝑛𝑎𝑡= Masa de la muestra de agregado grueso en estado natural, en g.

𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜= Masa de la muestra de agregado grueso en estado seco, en g.


A Alfredo: El agua es uno de los principales

componentes del concreto ya que gracias a ella se

inician los procesos químicos necesarios para su

endurecimiento, dedicado a ti hermano que

gracias a tus consejos, apoyo y conocimientos

lograste iniciar esa reacción que ha logrado

consolidar mi carrera profesional.

CAPITULO 4. AGUA.


¿Quién de ustedes, si quiere edificar

una torre, no se sienta primero a

calcular los gastos, para ver si tiene

con qué terminarla?

Lucas 14:28

Capitulo 4. Agua.

Cualquier agua considerada natural, potable y que no presente un fuerte olor o

sabor puede ser usada como agua de mezcla para preparar concreto.

Sin embargo Kosmatka et al. (2004) menciona que se puede usar agua

considerada no potable en la elaboración de concretos, pero su desempeño se

debe de monitorear, debido a que un exceso de impurezas en el agua de

mezclado puede provocar algunos de los siguientes problemas:

Inestabilidad en el volumen en el elemento de concreto.

Reducción de la durabilidad.

Corrosión del acero de refuerzo.

Eflorescencias.10

Afectar el tiempo de fraguado.

Reducir la resistencia del concreto.

La tabla 4.1 basada en la norma NMX-C-122-ONNCCE- 2004 de la ONNCCE

(2004) nos indica los límites máximos tolerables de sales e impurezas en el agua

de mezcla.

10

La migración de sales minerales, generalmente de color blanco, desde el interior del concreto hasta su superficie, las cuales se mueven al ser arrastrada por el vapor de agua o la humedad ambiental, algunas sales solubles en agua pueden ser transportadas también por capilaridad a través de los materiales porosos y ser depositadas en su superficie cuando se evapora el agua por efecto de los rayos solares y/o del aire.


Sales e impurezas Cementos ricos en

calcio11

Límites en p.p.m

Cementos sulforesistentes

12

Límites en p.p.m

Sólidos en suspensión

En aguas naturales (limos y arcillas) 2 000 2 000

En aguas recicladas (finos de cemento y agregados) 50 000 35 000

Cloruros como CL

Para concreto con acero de pre esfuerzo y piezas de puente

400 600

Para otros concretos reforzados en ambiente húmedo o en contacto con metales como aluminio, fierro galvanizado y otros similares

700 1 000

Sulfato como SO₄ 3 000 3 500

Magnesio como Mg++ 100 150

Carbonatos como CO₃ 600 600

Dióxido de carbonato disuelto, como CO₂ 5 3

Álcalis totales como Na+ 300 450

Total de impurezas en solución 3 500 4 000

Grasas o Aceites 0 0

Materia orgánica (oxigeno consumido en medio acido) 150 150

Valor del pH No menor de 6 No menor de 6.5

Tabla 4.1 Límites máximos tolerables de sales e impurezas en el agua para la elaboración de mezclas de concreto. Fuente: Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agua para concreto –Especificaciones”. NMX-C-122-ONNCCE-2004. México, 2004.

Fotografía 4.1 Efecto de la eflorescencia en elementos de concreto. Recuperado: http://www.preguntaleasherwin.cl/2011/%C2%BFcomo-

tratar-las-eflorescencias-salinas-en-superficies-de-concreto/

11

Se consideran como tales los cementos portland ordinarios con contenido de cal libre en el límite tolerable y ricos en silicato tricalcico. 12

Se consideran como tales a los cementos portland referidos en la norma NMX-C-414-ONNCCE (véase capítulo 2) Con la característica RS (resistente a los sulfatos).


CAPITULO 5. ADITIVOS.


Si has construido un castillo en el aire,

no has perdido el tiempo, es allí donde

debería estar. Ahora debes construir los

cimientos debajo de él.

George Bernard Shaw

Capitulo 5. Aditivos.

Los aditivos químicos son sustancias que se incorporan a la mezcla de concreto

en función de la cantidad de material cementante, durante el proceso de mezclado

antes de su colocación, con el fin de lograr modificaciones específicas en las

propiedades normales del concreto.

Como se vio en capítulos anteriores el concreto debe de ser trabajable, de fácil

acabado, durable, impermeable, fuerte y resistente al desgaste. Se debe de

preferir obtener estas características con la selección de los materiales adecuados

que con el uso de aditivos.

Kosmatka et al. (2004) nos enumera las principales razones para el uso de

aditivos:

1. Reducción del costo del concreto.

2. Obtención de ciertas propiedades de una manera más efectiva.

3. Manutención de la calidad del concreto en climas extremos durante las

etapas de mezclado, transporte, colado y curado.

4. Superación de ciertos inconvenientes durante las etapas de mezclado,

transporte, colado y curado.


Existen una serie de factores que influyen de manera importante en la eficiencia

de un aditivo tales como:

Tipo

Marca

Contenido de agua

Cantidad de materiales cementantes

Granulometría.

Tiempo de mezclado

Temperatura del concreto

Con base en la norma NMX-C-255 de la ONNCCE (2006) los aditivos se clasifican

de la siguiente manera:

Tipo Nombre

A Reductor de agua

B Retardante

C Acelerante de fraguado inicial

C2 Acelerante de resistencia

D Reductor de agua y retardante

E Reductor de agua y acelerante

F Reductor de agua de alto rango

G Reductor de agua de alto rango y retardante

F2 Superplastificante

G2 Superplastificante y retardante

AA Inclusor de aire

Tabla 5.1 Clasificación de los aditivos según su uso. Fuente: Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Aditivos químicos para concreto – Especificaciones, muestreo y métodos de ensayo”. NMX-C-255-ONNCCE-2006. México, 2006.


5.1. Aditivos reductores de agua.

Este tipo de aditivos se usan para los siguientes propósitos:

Reducir la cantidad de agua de mezcla en la producción de concretos con

un asentamiento especificado.

Aumentar la resistencia debido a la reducción de la relación agua/cemento

conservando una buena trabajabilidad.

Obtener una buena trabajabilidad al reducir la cantidad de cemento, esto

con el fin de aminorar el calor de hidratación en la producción de concretos

masivos.

Aumentar la trabajabilidad para lograr una buena colocación en lugares de

difícil acceso.

Aumentar el revenimiento.

Sin embargo el uso más recurrente es el de aumentar la resistencia, Kosmatka et

al. (2004) menciona lo siguiente: “En concretos con los mismos contenidos de

cemento y de aire y revenimiento, la resistencia a los 28 días de un concreto

conteniendo un reductor de agua puede ser del 10% al 25% mayor que la

resistencia de un concreto sin aditivo” (p. 138)

Los aditivos reductores de agua convencionales logran disminuir el contenido de

agua entre un 5 a un 10 %, indicados para concretos con revenimiento de 100 a

125 mm.


5.1.1. Reductores de agua de medio rango.

Este tipo de aditivos proporcionan una reducción de agua comprendida

entre 6 y 12% y son recomendados para concretos con revenimiento de 125

a 200 mm. Este tipo de reductores se puede usar para mejorar la capacidad

de bombeo del concreto, reducir la viscosidad y facilitar el acabado.

5.1.2. Reductores de agua de alto rango.

Este tipo de aditivos pueden reducir la demanda de agua de una forma más

eficiente que los reductores de agua normales, pudiendo lograr una

reducción de entre 12 a 30%, algunas de las ventajas de los concretos

producidos con este tipo de aditivos son las siguientes:

Concretos con baja relación agua cemento.

Resistencia a compresión mayor a 715 kg/cm².

Trabajabilidad normal o alta.

Menor penetración de iones cloruros.

La gran reducción de agua que se logra con el uso de estos aditivos puede

disminuir de manera importante el sangrado del concreto, lo cual puede

generar dificultades al momento de realizar el acabado si se presenta un

secado rápido.

5.2. Aditivos retardantes.

Este tipo de aditivos se ocupan para retrasar el tiempo de fraguado y mejorar las

propiedades de endurecimiento del concreto en ambientes con clima cálido o

temperaturas altas, esto con el fin de facilitar su colocación y acabado.


Polanco (2010) indica algunos de los propósitos con los cuales se ocupan los

aditivos retardantes:

Retrasar el fraguado ante la ejecución de técnicas especiales de acabado.

Compensar el efecto acelerador de las altas temperaturas sobre el fraguado

del concreto.

Retrasar el fraguado del concreto en condiciones de colocación no

convencionales o difíciles.

El uso de aditivos retardantes puede presentar una disminución en la resistencia

temprana, entre uno a tres días, en los elementos de concreto.

5.3. Aditivos acelerantes.

Este tipo de aditivos se usa para poder acelerar la resistencia a temprana edad o

el fraguado del concreto, proporcionando un desempeño optimo en ambientes de

clima frio.

Los hay formulados con base cloruro y sin cloruro, siendo los de base cloruro los

más comunes y eficientes.

El uso de cloruro de calcio (CaCl₂) en este tipo de aditivos, además de acelerar el

desarrollo de resistencia también genera corrosión potencial de la armadura,

aumento del descacaramiento y oscurecimiento del concreto.

Kosmatka et al. (2004) recomienda no usar aditivos con cloruros de calcio en los

siguientes casos:

En Construcción de estacionamientos.

En concretos pretensados, debido al riesgo de la corrosión.


En concretos con aluminio inmerso, pues puede ocurrir corrosión severa del

aluminio.

En concretos que contengan agregados potencialmente reactivos.

En concretos con exposición a aguas o suelos con sulfatos.

Durante clima caluroso.

En concretos masivos.

La cantidad de cloruro de calcio que se debe de adicionar al concreto, siempre

debe de ser la mínima necesaria para lograr la aceleración y nunca ser mayor al

2% de la masa del material cementante.

5.4. Aditivos superplastificantes.

Son aquellos aditivos reductores de agua de alto rango que generan un alto

revenimiento, dando como resultado un concreto fluido. Se le conoce como

concreto fluido o plástico a aquel que presenta un revenimiento mayor que 190

mm, una consistencia bien fluida pero sin perder trabajabilidad, el que se puede

colocar sin compactación y se mantiene prácticamente libre de sangrado y

segregación excesivos.

Si agregáramos un aditivo superplastificante a un concreto con revenimiento de 75

mm se produciría un concreto con un revenimiento aproximado de 230 mm. Sin

embargo debido a los altos revenimientos que presentan los concretos realizados

con estos aditivos la prueba para medir su consistencia se basa en medir el

diámetro de la extensibilidad de la mezcla sobre una placa de metal.


Fotografía 5.1 Ensayo de extensibilidad realizada a una muestra de concreto adicionada con un aditivo superplastificante. Recuperado:http://www.construdata.com/BancoMedios/Imagenes/aditivos3-1.gif

La eficiencia de este tipo de aditivos se ve grandemente impactada por el aumento

en la cantidad de agregados finos y cemento presentes en la mezcla.

La dosificación llevada a cabo por este manual en capítulos posteriores será

basada en el uso de este tipo de aditivos, ya que se buscara dosificar un concreto

de alta resistencia, con buena fluidez y trabajabilidad usando una relación agua

cemento menor a 0.40.

5.5. Aditivos inclusores de aire.

Este tipo de aditivo se usan para incorporar, de manera intencional, burbujas de

aire microscópicas distribuidas uniformemente en toda la pasta cementante.

Mientras el concreto se encuentra en estado fresco reducen tanto la segregación

como el sangrado y aumentan la trabajabilidad; una vez que el concreto ha

endurecido aumentan la durabilidad del mismo, si tiene que ser sometido a ciclos

de congelamiento y deshielo.


Para la realización de un concreto de alta resistencia con una relación

agua/cemento menor a 0.40, en este manual se recomienda la utilización de un

aditivo superplastificante para lograr una buena trabajabilidad y un aditivo

retardante para lograr retardar y estabilizar el proceso de hidratación del cemento,

así como tener un control en la permanencia de la fluidez.


A Juan Carlos: Amigo, hijo, sobrino, hermano,

confidente, todas mis metas siempre han estado

inspiradas en ti y para ti con la esperanza de darte

un buen ejemplo, y esta no es la excepción, así

como el humo de sílice potencializa y mejora las

propiedades del concreto, tú has logrado

potencializar mis capacidades gracias a esa gran

mancuerna que siempre hemos tenido,

sencillamente sin ti esto no hubiera sido posible,

este trabajo es para ti y recuerda: “Todo en esta

vida se puede lograr con pasión, dedicación y

mucho farmeo”.

CAPITULO 6. HUMO DE SÍLICE.


¡Ah, construir, construir! Ésta es la más

noble de todas las artes.

Henry Longfellow Wadsworth

Capitulo 6. Humo de sílice

Considerado como material cementante suplementario, el humo de sílice usado

conjuntamente con el cemento portland contribuye en la mejora de las

propiedades del concreto endurecido.

También llamado microsílice, el humo de sílice es un subproducto del ferrosilicio,

extremadamente fino con partículas con un diámetro promedio de 0.1 μm, casi

cien veces menor que las partículas de cemento; debido a la finura de sus

partículas estas tienen la capacidad de colocarse en los espacios vacíos entre las

partículas de cemento provocando que se incremente la densidad de la pasta.

El humo sílice se adiciona al concreto como parte del material cementante, este se

puede utilizar como sustitución parcial del cemento portland o como adición

dependiendo de los efectos esperados o de las propiedades de los materiales del

concreto.

Fotografía 6.1 Muestra de humo de sílice. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


La masa específica del humo de sílice se encuentra generalmente entre 2.20 y

2.50 g/cm³.

Fotografía 6.2 Ensayo para la obtención de la masa especifica del humo de sílice. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Los efectos del humo de sílice en el concreto fresco son las siguientes:

Aumenta la demanda de agua a menos que se utilice un reductor de agua

Reduce ligeramente la trabajabilidad

Reduce el sangrado

Reduce la segregación

Disminuye el calor de hidratación.

Aumenta de manera eficiente la capacidad de bombeo del concreto


Los efectos del humo de sílice en el concreto endurecido son las siguientes:

Favorece el aumento de la resistencia entre los 3 y los 28 días

Aumenta la impermeabilidad

Reduce considerablemente la reacción álcali-agregado

Aumenta la resistencia al ataque de sulfatos o agua de mar

Disminuye grandemente la reacción electroquímica de corrosión del acero

de refuerzo

Altera ligeramente el color

Debido a que este manual busca dosificar concretos de alta resistencia, la adición

de humo de sílice en la mezcla es de suma importancia pues da como resultado

resistencias a la compresión a los 14 días cercanas a 1000 kg/cm², con relaciones

agua/cemento entre 0.30 y 0.25; Morales y Barzola (2001) encontraron que

adicionar entre el 10 y el 15% de humo de sílice del total de la masa de cemento

incrementa los sólidos presentes en la pasta, colocándose en los espacios vacíos

y aumentando la cohesividad, también reacciona con el C₂(OH)₂ libre, formando

silicatos de calcio, los cuales incrementan la resistencia a la compresión del

concreto, además de reducir el excesivo de calor de hidratación presente en los

concretos de alta resistencia debido a la gran cantidad de material cementante

que contienen.


Figura 6.1 Relación entre la resistencia a la compresión, la edad del concreto en días y el contenido de humo de sílice. Fuente: Instituto Mexicano del Cemento y el Concreto (IMCYC).

6.1. Aplicación de concretos con humo de sílice.

El construir estructuras con una gran resistencia, optimizando costos y reduciendo

los tiempos, ha sido uno de los retos más grandes de investigadores y

diseñadores de concretos. Es por esto que se han llevado a cabo diversas obras

estructurales utilizando adiciones, siendo el humo de sílice uno de los más

usados. A continuación se citan algunos ejemplos:

6.1.1. Edificio de Almacenamiento de Residuos Nucleares, Hanford,

Washington.

Debido a la compleja forma arquitectónica que presenta, para este proyecto

se requería un concreto de fácil colocación, además se buscaba reducir el

calor de hidratación y obtener resistencia tempranas en los elementos de

concreto, esto debido al grosor de las paredes que se tenían que construir,

las cuales cuentan con 1.4 m de espesor. Para cumplir con estos requisitos


se optó por diseñar una mezcla para las paredes y el techo con 232 kg/m³

de cemento portland, 36 kg/m³ de sílice (11% de adición) y una relación

agua cemento de 0.37, obteniendo una resistencia a los 28 días de 430

kg/cm² y de 520 a los 90 días. (Silica Fume Association, 2011).

Fotografía 6.3 Construcción en 1943 del edificio de almacenamiento de residuos nucleares en Hanford, Washington. Recuperado: www.gettyimages.es.

6.1.2. Puente confederación, Isla Príncipe Eduardo, Canadá.

Cuenta con 13 km de longitud y conecta la costa este de Canadá con la isla

Príncipe Eduardo, y sus especificaciones de diseño fueron las siguientes:

Tres carriles para tránsito.

Cargas accidentales como viento, nieve y olas.

100 años de vida útil.


Resistencia a colisión de embarcaciones de tamaño medio.

Canal de navegación de 172 m de ancho y 39 m de altura.

Estos requerimientos fueron cubiertos con el uso de tramos prefabricados

de concreto de 250 m de longitud, con un porcentaje de humo de sílice del

7.5% lo cual resulto en resistencias de 550 kg/cm² a los 28 días. Fue

terminado en 1997 (Silica Fume Association, 2011).

Fotografía 6.4 Puente Confederación, ubicado en la isla Principe Eduardo, Canadá. Recuperada: http://www.info7.mx/a/noticia/409788/clasificado.

6.2. Determinación de la masa específica del humo de sílice.

Basándonos en el método descrito por la ONNCCE (2010) en su norma NMX-C-

152 podemos proponer el siguiente método de ensayo:

Objetivo:

Establecer un método para determinar la masa específica del humo de sílice que

se utilizara para la dosificación de concreto de alta resistencia.


Material y equipo:

Humo de sílice

Frasco le Chatelier

Keroseno libre de agua o Nafta


Termómetro de 0.2 C de precisión

Embudo

Procedimiento:

1. Llenar el frasco con keroseno a un nivel entre cero y un mililitro.

2. Secar el interior del frasco arriba del nivel del keroseno, esto con el fin de

evitar la adherencia del humo de sílice en las paredes internas del frasco.

3. Sumergir el frasco en un baño de agua a temperatura ambiente, cuidando

que durante el baño la temperatura sea lo más constante posible, hasta que

no existan diferencias mayores de 0.2° C entre la temperatura del keroseno

dentro del frasco y la temperatura del keroseno exterior a éste.

4. Debido a que cuando se desprendan las burbujas de aire, el líquido dentro

del frasco disminuirá, llenar éste con una pipeta entre las marcas de cero y

un ml (se recomienda mantener la medida en cero).

5. Registrar el volumen de líquido dentro del frasco y la temperatura de

ensayo (temperatura ambiente).

6. Colocar el humo de sílice en el área de trabajo para que adquiera la

temperatura ambiente.


7. Obtener una muestra de 40 ± 0.05 g. de humo de sílice.

8. Depositar el humo de sílice dentro del frasco auxiliándonos del embudo

para acelerar la colocación del mismo y para prevenir que éste se adhiera

al cuello del frasco.

Fotografía 6.5 Introducción del humo de silice en el frasco de le chatelier, durante el proceso de obtención de masa específica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

9. Colocar el tapón al frasco y girar el frasco tomándolo entre las manos en

posición inclinada o haciéndolo rodar en posición inclinada sobre una

superficie plana, teniendo cuidado de que la superficie este cubierta con

algún material suave que evite alguna ruptura del frasco; este proceso con


el fin de desalojar el aire que haya sido atrapado al introducir el humo de

sílice en el keroseno.

10. Sumergir el frasco en un baño de agua durante un tiempo suficiente para

estabilizar la temperatura, medir el volumen y anotarlo.

Fotografía 6.6 Frasco de le chatelier con queroseno y muestra de sílice, en baño de agua durante el proceso de obtenció de masa específica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.




Cálculos:

Para poder determinar la masa específica del humo de sílice hacemos uso de la


𝜌 =𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒, 𝑒𝑛 𝑔

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑑𝑜, 𝑒𝑛 𝑚𝑙=

𝑀

(𝑉𝑓 − 𝑉𝑖)

Dónde:

M= Masa de la muestra de humo de sílice, en g.

𝑉𝑖= Volumen inicial, en 𝑐𝑚3

𝑉𝑓= Volumen final (después de introducir los 40 g de humo de sílice), en 𝑐𝑚3

ρ= Masa específica del humo de sílice, en g/cm³


A la UNAM: Así como los mejores materiales son

inservibles sin una correcta metodología de

muestreo y ensaye, así también los mejores

talentos son nada sin una buena formación, este

trabajo va dedicado con amor y respeto a mi Alma

Mater, la cual me ha dado una excelente formación

tanto académica como social, esto no hubiera sido

posible sin los conocimientos que me brindaste.

CAPITULO 7. MÉTODO DE DOSIFICACIÓN PARA

CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA BASADO EN

EL MÉTODO DE CONTENIDO MÍNIMO DE VACÍOS


Las grandes obras se deben a fuerzas

colectivas excitadas por fuerzas

individuales: manos inconscientes

allegan materiales de construcción;

solo cerebros conscientes logran idear

monumentos hermosos y durables. De

ahí la conveniencia de instruir a las

muchedumbres para transformar al

más humilde obrero en colaborador

consciente.

Manuel Gonzalez Prada.

Capitulo 7. Método de dosificación para concretos de alta

resistencia basado en el método de contenido mínimo de

vacíos

El siguiente método de dosificación ha sido investigado y probado por alumnos

miembros del capítulo estudiantil del American Concrete Institute (ACI) en los

laboratorios de la Facultad de Estudios Superiores Aragón de la Universidad

Nacional Autónoma de México durante el III Concurso Interestatal de Mezclas de

Concreto, a continuación se muestra el proceso y los resultados obtenidos.

Este método está enfocado principalmente a los agregados pétreos y tiene como

base primaria la obtención de una mezcla optima de los mismos, utilizando la

combinación de máximo dos agregados finos y dos agregados gruesos diferentes,

la cual contendrá la mínima cantidad de vacíos.

La combinación se logra adicionando a un agregado base, un 10% en masa de

otro agregado para posteriormente obtener la masa volumétrica de esa mezcla,

este proceso se repite de manera sucesiva hasta que la adición llegue a un 100%


de la masa del agregado base, siendo la combinación con mayor masa

volumétrico la que contiene la mínima cantidad de vacíos.

7.1. Combinación de agregados finos con la mínima cantidad de vacíos.

Este método solo aplica para la utilización de dos agregados finos diferentes y

está basado en la obtención de masa volumétrica compactada propuesta por la

ONNCCE (2004) en su norma NMX-C-073.

Objetivo:

Establecer un método para obtener la combinación de dos agregados finos en

estado seco con la mínima cantidad de vacíos.

Material y equipo:





Recipiente para masa volumétrico

Enrasador

Procedimiento:

1. Utilizar la tabla del anexo 3 para registrar y calcular las diferentes etapas

del proceso.

2. Anotar la tara y el factor del recipiente previamente calibrado que se usara

para el ensayo.


3. Tomar una muestra de cada agregado de aproximadamente 1.5 veces la


4. Colocar las muestras en charolas separadas y secar en el horno a una

temperatura de 110° C ± 5° C hasta lograr una masa constante y enfriar a

temperatura ambiente hasta alcanzar una temperatura confortable para su

manejo.

5. Etiquetar la muestra con mayor masa volumétrica como “arena 1” y la de

menor masa volumétrica como “arena 2”.

6. Colocar el recipiente en una superficie dura y nivelada y llenar con la

muestra “arena 1” hasta la tercera parte de su capacidad.


penetraciones distribuidas uniformemente de manera concéntrica sobre la

superficie sin llegar a tocar el fondo del recipiente,

8. Agregar la cantidad necesaria de la muestra “arena 1” para llenar el

recipiente hasta dos terceras partes de su capacidad y repetir el proceso de

compactación con la varilla punta de bala.

9. Agregar la cantidad necesaria de “arena 1” de modo que esta rebase el

borde superior del recipiente y repetir el proceso de compactación.

10. Enrasar el recipiente usando el enrasador mediante movimientos de corte

horizontal.

11. Determinar la masa total del recipiente con todo y material y registrar el

resultado en la tabla.

12. Calcular la masa volumétrica compactada y registrar los datos en la tabla.



resultados.

14. Determinar la cantidad de masa ensayada de “arena 1” utilizando la

siguiente fórmula:

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 − 𝑇𝑎𝑟𝑎

Obtener una muestra de “arena 1” con esta magnitud y registrar los

resultados.

15. Determinar la masa de “arena 2” que se adicionara en cada paso usando la

siguiente fórmula:

𝐴𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 1 ∗ 0.10

Obtener una muestra de “arena 2” con esta magnitud y registrar los

resultados

16. Mezclar de manera uniforme las dos muestras obtenidas hasta lograr una

combinación homogénea.

17. Obtener la masa volumétrica compactada de la nueva combinación (paso 6

al 13).

18. Reservar el total de la muestra contenida en el recipiente durante la

obtención de la última masa volumétrica compactada y desechar el

sobrante del enrasamiento.

19. A la muestra reservada adicionar una porción de “arena 2” con una masa

igual a la obtenida en el paso 15 (Adición de “arena 2”).

20. Repetir de manera sucesiva los pasos del 16 al 19 hasta que el porcentaje

de adición de la “arena 2” llegue al 100%.


21. Utilizando los datos registrados en la tabla, localizar la combinación que

presente el mayor masa volumétrico y por lo tanto el menor contenido de

vacíos, siendo esta la que se utilizara para el cálculo de dosificación.

Cálculos:

Para determinar la masa volumétrica compactada de la combinación de

agregados finos en estado seco se utiliza la siguiente expresión:

𝑀𝑣𝑐 = (𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑇𝑎𝑟𝑎) ∗ 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑅

Dónde:


kg/m³.


𝑇𝑎𝑟𝑎= Masa del recipiente vacío, en kg.

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑅 = Factor del recipiente, en 1/m³

7.2. Combinación de agregados gruesos con la mínima cantidad de

vacíos.

Este método aplica para la utilización de dos agregados gruesos diferentes y está

basado en la obtención de masa volumétrica compactada propuesta por la



Objetivo:

Establecer un método para obtener la combinación de dos agregados gruesos en

estado seco con la mínima cantidad de vacíos.

Material y equipo:






Procedimiento:


del proceso.


para el ensayo.

3. Tomar una muestra de cada agregado de aproximadamente 1.5 veces la





manejo.

5. Etiquetar la muestra con mayor masa volumétrica como “grava 1” y la de

menor masa volumétrica como “grava 2”.



muestra “grava 1” hasta la tercera parte de su capacidad.



superficie sin llegar a tocar el fondo del recipiente, con una fuerza tal que no

triture las partículas de agregado.

8. Agregar la cantidad necesaria de la muestra “grava 1” para llenar el



9. Agregar la cantidad necesaria de “grava 1” de modo que esta rebase el

borde superior del recipiente y repetir el proceso de compactación.

10. Enrasar el recipiente visualmente, quitando y poniendo partículas, de tal

manera que los salientes sobre la superficie del borde compensen las

depresiones por debajo de él.





resultados.

14. Determinar la cantidad de masa ensayada de “grava 1” utilizando la

siguiente fórmula:

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 − 𝑇𝑎𝑟𝑎


Obtener una muestra de “grava 1” con esta magnitud y registrar los

resultados.

15. Determinar la masa de “grava 2” que se adicionara en cada paso usando la

siguiente fórmula:

𝐴𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 ∗ 0.10

Obtener una muestra de “grava 2” con esta magnitud y registrar los

resultados




al 13).




19. A la muestra reservada adicionar una porción de “grava 2” con una masa

igual a la obtenida en el paso 15 (Adición de “grava 2”).


de adición de la “grava 2” llegue al 100%.



vacíos, siendo esta la que se utilizara para el cálculo de dosificación.


Cálculos:

Para determinar la masa volumétrica compactada de la combinación de agregados

gruesos en estado seco se utiliza la siguiente expresión:


Dónde:


kg/m³.




7.3. Determinación de la relación grava/arena.

Este proceso busca encontrar la relación óptima entre la cantidad de grava y la

cantidad de arena para que la mezcla presente la menor cantidad de vacíos y la

mejor trabajabilidad.

Este método aplica para la utilización de agregados simples o combinados y está

basado en la obtención de masa volumétrica compactada propuesta por la



Objetivo:

Establecer un método para determinar la relación grava/arena optima en estado

seco con la mínima cantidad de vacíos.

Material y equipo:






Enrasador

Muestra de arena simple o combinada (según sea el caso)

Muestra de grava simple o combinada (según sea el caso)

Procedimiento:


del proceso.


para el ensayo.

3. Tomar una muestra de cada agregado o combinación de agregados, de

aproximadamente 1.5 veces la capacidad del recipiente.





manejo.


muestra de arena hasta la tercera parte de su capacidad.



superficie sin llegar a tocar el fondo del recipiente.

7. Agregar la cantidad necesaria de la muestra de arena para llenar el



8. Agregar la cantidad necesaria de arena de modo que esta rebase el borde


9. Enrasar el recipiente usando el enrasador mediante movimientos de corte

horizontal.





resultados.

13. Determinar la cantidad de masa ensayada de arena utilizando la siguiente

fórmula:

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 − 𝑇𝑎𝑟𝑎

Obtener una muestra de arena con esta magnitud y registrar los resultados.


14. Determinar la masa de grava que se adicionara en cada paso usando la

siguiente fórmula:

𝐴𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 ∗ 0.10

Obtener una muestra de grava con esta magnitud y registrar los resultados




al 12).




18. A la muestra reservada adicionar una porción de grava con una masa igual

a la obtenida en el paso 14 (Adición de grava).


de adición de grava llegue al 50%.



vacíos, siendo esta la relación grava/arena que se utilizara para el cálculo

de dosificación.

Cálculos:

Para determinar la masa volumétrica compactada de la combinación de agregados

en estado seco se utiliza la siguiente expresión:



Dónde:


kg/m³.




7.4. Dosificación de mezcla.

Las características de los materiales, el tipo de uso y la resistencia esperada son

factores que influyen en la selección de las proporciones de mezclas para

concretos de alta resistencia.

Algunos otros factores que influyen en menor proporción en la dosificación son:

ambiente de curado, requisitos estructurales, economía, método de fabricación y

masa especifica del agua de mezcla según su temperatura.

El determinar la masa específica del agua de mezcla según su temperatura nos

genera una dosificación más precisa y por lo tanto una mejor hidratación de la

molécula de concreto, la siguiente tabla nos muestra la variación de la masa

específica del agua según su temperatura.


Temperatura del agua (° C)

Masa Especifica (Kg/dm³)

0-12 1.0000

15 9.9910

18 9.9858

21 9.9795

23 9.9750

24 9.9730

27 9.9652

29 9.9597

30 9.9575

Tabla 7.1 Masa específica del agua según su temperatura. Fuente: Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Masa volumétrica – Método de prueba”. NMX-C-073-ONNCCE-2004.

Otro factor importante en la dosificación es el contenido de cemento presente en la

mezcla el cual se define como la cantidad en masa de cemento por metro cubico

de mezcla. Es importante mencionar que el mejor método para determinar el

contenido de cemento en una mezcla con una baja relación agua/cemento es la

realización de muestras de ensayo.

Los contenidos de cemento presentes en mezclas de concreto de alta resistencia

generalmente oscilan entre 450 kg/m³ y 700 kg/m³.

Rivva (2002) menciona que “Para un conjunto dado de materiales en una mezcla

de concreto, hay un contenido dado de cemento el cual produce la máxima

resistencia del concreto” (p. 60), por lo tanto la resistencia se puede ver reducida

si se añade más cemento del contenido optimo requerido.


Cabe mencionar que mezclas con un alto contenido de cemento frecuentemente

tienen demandas muy grandes de agua, por lo tanto, esto se debe de tomar en

cuenta para proporcionar un curado adecuado.

Otro aspecto que condiciona el contenido de cemento óptimo es la eficiencia del

aditivo superplastificante en mantener la trabajabilidad y evitar la aglomeración de

partículas de cemento.

El contenido de aire en un concreto de alta resistencia también juega un papel

muy importante, ya que la incorporación de aire mejora la trabajabilidad de la

mezcla sin embargo reduce de manera significativa la resistencia a compresión,

siendo una excepción los concretos sometidos a ciclos de congelamiento y

deshielo, en los cuales la incorporación de porcentajes de aire oscila entre el 2 y el

7% siendo esto primordial para su resistencia (Kosmatka et al., 2004).

Debido a que el método redactado en este capítulo busca un concreto con una

mínima cantidad de vacíos y una resistencia mayor a los 700 Kg/cm², los

contenidos de aire de los concretos producidos bajo esta metodología serán entre

0.5 y 2.0%, siendo no aptos para la exposición a ciclos de congelamiento y

deshielo.

Para llevar a cabo el cálculo de dosificación de la mezcla, se debe de contar con el

cálculo de todos los parámetros contemplados previamente en este manual como:


Contenido de cemento.

Masa específica (Densidad) del cemento.


Masa Específica del agua según su temperatura.

Porcentaje de adición de humo de sílice.

Masa específica (densidad) del humo de sílice.

Dosificación de los aditivos a utiliza (retardante y superplastificante) según

la ficha técnica de los mismos.

Masa específica (densidad) de los aditivos.

Masa específica (densidad) del agregado o agregados finos.

Masa específica (densidad) del agregado o agregados gruesos.

Porcentaje de humedad del agregado o agregados finos.

Porcentaje de humedad del agregado o agregados gruesos.

Porcentaje de absorción del agregado o agregados finos.

Porcentaje de absorción del agregado o agregados gruesos.

Porcentajes de arenas y/o gravas a utilizar.

Relación grava/arena.

La siguiente dosificación está realizada para 1 m³ de concreto.

7.4.1. Dosificación de mezcla usando materiales en estado SSS.

El anexo 6 proporciona una tabla para poder registrar los resultados de

cada paso del proceso.

1. Determinar la cantidad de agua en función de la relación agua/cemento

utilizando la siguiente ecuación:

𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎 = (𝑅 𝑎𝑐⁄ ) ∗ (𝑀𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜)


Dónde:

𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎= Masa del agua de mezcla, en kg.

𝑅 𝑎𝑐⁄ = Relación agua/cemento.

𝑀𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜= Contenido de cemento, en kg.

2. Determinar la masa de humo de sílice que se adicionara a la mezcla

haciendo uso de la siguiente expresión:

𝑀𝑠í𝑙𝑖𝑐𝑒 = 𝑀𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 ∗ % 𝑆í𝑙𝑖𝑐𝑒

Dónde:

𝑀𝑠í𝑙𝑖𝑐𝑒 = Masa de sílice adicionada, en Kg.

𝑀𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = Contenido de cemento, en kg.

% 𝑆í𝑙𝑖𝑐𝑒 = Porcentaje de adición de sílice, en centésimos.

3. Determinar la masa de los aditivos a utilizar (retardante y

superplastificante) con la siguiente expresión:

𝑀𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜 =(𝑀𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜) ∗ 𝑑𝑜𝑠𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 ∗ 𝑀𝑒𝑠𝑝𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜

1000

Dónde:

𝑀𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜= Masa de aditivo necesario para la mezcla, en Kg.


𝑀𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜= Contenido de cemento, en kg.

𝑑𝑜𝑠𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = Cantidad de aditivo necesario por cada kg de

cemento según la ficha técnica del mismo, en cc/Kg.

𝑀𝑒𝑠𝑝𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜= Masa específica del aditivo, en g/ml

4. Con base en las masas obtenidas, determinar y anotar el volumen de

cemento, humo de sílice, agua y aditivos necesarios para la mezcla

usando en cada material la siguiente expresión:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 =𝑀𝑎𝑠𝑎

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑

Dónde:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛= Volumen del material, en L.

𝑀𝑎𝑠𝑎= Masa del material, en Kg.

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑= Masa específica del material, en g/cm³.

5. Determinar la masa total de arena, mediante la siguiente ecuación:

𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 =1000 − 𝑉𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 − 𝑉𝑠í𝑙𝑖𝑐𝑒 − 𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎 − 𝑉𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜1 − 𝑉𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜2 − 𝑉𝑎𝑖𝑟𝑒

(%𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1

𝜌𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1+

%𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎2

𝜌𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎2) + 𝑅

𝑔𝑎⁄ (

%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1

𝜌𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1+

%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2

𝜌𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2)

Dónde:

𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎= Masa total de arena, en Kg.


𝑉𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜= Volumen de cemento, en L.

𝑉𝑠í𝑙𝑖𝑐𝑒= Volumen de humo de sílice, en L.

𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎= Volumen de agua, en L.

𝑉𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜1= Volumen de aditivo retardante, en L.

𝑉𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜2= Volumen de aditivo superplastificante, en L.

𝑉𝑎𝑖𝑟𝑒= Volumen de aire, en L.

%𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1=Porcentaje de arena 1, en centésimos.

𝜌𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1= Masa específica arena 1, en g/cm³.


𝜌𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2= Masa específica arena 2, en g/cm³.

𝑅𝑔

𝑎⁄ = Relación grava/arena.

%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1= Porcentaje de grava 1, en centésimos.

𝜌𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = Masa específica grava 1, en g/cm³.

%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2= Porcentaje de grava 2, en centésimos.

𝜌𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = Masa específica grava 2, en g/cm³.


6. Determinar la masa total de grava, usando la siguiente ecuación:

𝑀𝑡𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 = (𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎) ∗ (𝑅𝑔

𝑎⁄ )

Dónde:

𝑀𝑡𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎= Masa total de grava, en Kg.


𝑅𝑔

𝑎⁄ = Relación grava/arena.

7. Determinar la masa de arena 1 necesaria para la mezcla, mediante la


𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = %𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 ∗ 𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎

Dónde:

𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1= Masa arena 1, en Kg.




8. Determinar la masa de arena 2 necesaria para la mezcla, usando la


𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 = %𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 ∗ 𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎

Dónde:

𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2= Masa arena 2, en Kg.



9. Determinar la masa de grava 1 necesaria para la mezcla, mediante la


𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = %𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 ∗ 𝑀𝑡𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎

Dónde:

𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1= Masa grava 1, en Kg.

%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1=Porcentaje de grava 1, en centésimos.



10. Determinar la masa de grava 2 necesaria para la mezcla, usando la


𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = %𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 ∗ 𝑀𝑡𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎

Dónde:

𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2= Masa grava 2, en Kg.

%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2=Porcentaje de grava 2, en centésimos.


Realizados estos pasos se obtiene la dosificación de los materiales en estado

SSS.

7.4.2. Corrección de dosificación usando materiales en estado seco.



1. Las masas de cemento, humo de sílice y aditivos se mantienen igual

que en el diseño en SSS.

2. Determinar la masa de arena 1 corregida por absorción, mediante la


𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑠𝑒𝑐𝑎=

𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑆𝑆𝑆

1 + %𝑎𝑏𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1


Dónde:

𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑠𝑒𝑐𝑎= Masa de arena 1 en estado seco, en kg.

𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑆𝑆𝑆= Masa de arena 1 en estado SSS, en kg.

%𝑎𝑏𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = Porcentaje de absorción de la arena 1, en

centésimos.

Obtener la diferencia entre la masa de arena 1 en estado SSS y la

masa de arena 1 en estado seco con la siguiente formula:

𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑠𝑒𝑐𝑎

3. Determinar la masa de arena 2 corregida por absorción, mediante la


𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑠𝑒𝑐𝑎=

𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑆𝑆𝑆


Dónde:

𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑠𝑒𝑐𝑎= Masa de arena 2 en estado seco, en kg.



centésimos.



masa de arena 2 en estado seco con la siguiente formula:

𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 = 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑠𝑒𝑐𝑎

4. Determinar la masa de grava 1 corregida por absorción, mediante la


𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑠𝑒𝑐𝑎=

𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑆𝑆𝑆

1 + %𝑎𝑏𝑠𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1

Dónde:

𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑠𝑒𝑐𝑎= Masa de grava 1 en estado seco, en kg.

𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑆𝑆𝑆= Masa de grava 1 en estado SSS, en kg.

%𝑎𝑏𝑠𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = Porcentaje de absorción de la grava 1, en

centésimos.

Obtener la diferencia entre la masa de grava 1 en estado SSS y la

masa de grava 1 en estado seco con la siguiente formula:

𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑠𝑒𝑐𝑎

5. Determinar la masa de grava 2 corregida por absorción, mediante la



𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑠𝑒𝑐𝑎=

𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑆𝑆𝑆


Dónde:

𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑠𝑒𝑐𝑎= Masa de grava 2 en estado seco, en kg.



centésimos.


masa de grava 2 en estado seco con la siguiente formula:

𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑠𝑒𝑐𝑎

6. Para obtener la cantidad de agua corregida, sumar las diferencias de

masas obtenidas previamente a la masa de agua determinada en el

diseño en SSS, utilizando la siguiente formula:

𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠𝑒𝑐𝑜 = 𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎𝑆𝑆𝑆 + 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 + 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 + 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1

+ 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2

Dónde:

𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠𝑒𝑐𝑜= Masa de agua necesaria para la dosificación usando

materiales en estado seco, en Kg.


𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎𝑆𝑆𝑆 = Masa de agua necesaria para la dosificación usando

materiales en estado SSS, en Kg.

𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1= Diferencia de masa entre la arena 1 en estado SSS

y estado seco, en Kg.

𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2= Diferencia de masa entre la arena 2 en estado SSS


𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1= Diferencia de masa entre la grava 1 en estado SSS


𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2= Diferencia de masa entre la grava 2 en estado SSS


Nota: Para obtener la sumatoria de las diferencias entre la masa en

estado SSS y la masa en estado seco se consideran los signos

obtenidos.

7.4.3. Corrección de dosificación usando materiales en estado

húmedo.



1. Las masas de cemento, humo de sílice y aditivos se mantienen igual

que en el diseño en SSS.

2. Determinar la masa de arena 1 corregida por humedad, mediante la



𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1ℎ𝑢𝑚=

𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑆𝑆𝑆∗ (1 + %ℎ𝑢𝑚𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1)


Dónde:

𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1ℎ𝑢𝑚= Masa de arena 1 en estado húmedo, en kg.



centésimos.

%ℎ𝑢𝑚𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = Porcentaje de humedad de la arena 1, en

centésimos.


masa de arena 1 en estado húmedo con la siguiente formula:

𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1ℎ𝑢𝑚

3. Determinar la masa de arena 2 corregida por humedad, mediante la


𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2ℎ𝑢𝑚=

𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑆𝑆𝑆∗ (1 + %ℎ𝑢𝑚𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2)


Dónde:


𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2ℎ𝑢𝑚= Masa de arena 2 en estado húmedo, en kg.



centésimos.

%ℎ𝑢𝑚𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 = Porcentaje de humedad de la arena 2, en

centésimos.


masa de arena 2 en estado húmedo con la siguiente formula:

𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 = 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2ℎ𝑢𝑚

4. Determinar la masa de grava 1 corregida por humedad, mediante la


𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1ℎ𝑢𝑚=

𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑆𝑆𝑆∗ (1 + %ℎ𝑢𝑚𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1)


Dónde:

𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1ℎ𝑢𝑚= Masa de grava 1 en estado húmedo, en kg.




centésimos.

%ℎ𝑢𝑚𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = Porcentaje de humedad de la grava 1, en

centésimos.


masa de grava 1 en estado húmedo con la siguiente formula:

𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1ℎ𝑢𝑚

5. Determinar la masa de grava 2 corregida por humedad, mediante la


𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2ℎ𝑢𝑚=

𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑆𝑆𝑆∗ (1 + %ℎ𝑢𝑚𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2)


Dónde:

𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2ℎ𝑢𝑚= Masa de grava 2 en estado húmedo, en kg.



centésimos.


%ℎ𝑢𝑚𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = Porcentaje de humedad de la grava 2, en

centésimos.


masa de grava 2 en estado húmedo con la siguiente formula:

𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2ℎ𝑢𝑚

7. Para obtener la cantidad de agua corregida, sumar las diferencias de

masas obtenidas previamente a la masa de agua determinada en el

diseño en SSS, utilizando la siguiente formula:

𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎ℎ𝑢𝑚 = 𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎𝑆𝑆𝑆 + 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 + 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 + 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1

+ 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2

Dónde:

𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎ℎ𝑢𝑚= Masa de agua necesaria para la dosificación usando

materiales en estado húmedo, en Kg.

𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎𝑆𝑆𝑆= Masa de agua necesaria para la dosificación usando

materiales en estado SSS, en Kg.

𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1= Diferencia de masa entre la arena 1 en estado

SSS y estado húmedo, en Kg.


𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2= Diferencia de masa entre la arena 2 en estado


𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1= Diferencia de masa entre la grava 1 en estado


𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2= Diferencia de masa entre la grava 2 en estado


Nota: Para obtener la sumatoria de las diferencias entre la masa en

estado SSS y la masa en estado húmedo se consideran los signos

obtenidos.


7.5. Resultados de aplicación.

Durante el III Concurso Interestatal de Mezclas de Concreto alumnos de la

Facultad de Estudios Superiores Aragón realizaron cilindros de concreto utilizando

este método, a continuación se muestran los parámetros de los materiales

ocupados para la dosificación, así como los resultados de la resistencia a

compresión de los cilindros obtenidos.

Para la pasta cementante se usaron los siguientes materiales:

Pasta cementante

Material Masa

Específica Descripción

Cemento 3.12 g/cm³ Cemento portland ordinario

(CPO)

Humo de sílice 2.20 g/cm³

Agua 0.9975 Kg/dm³ Agua potable a 23° C.

Aditivo retardante

1.15 g/cm³ Aditivo en estado líquido

Aditivo Superplastificante

1.05 g/cm³ Aditivo en estado líquido

Tabla 7.2 Caracteristicas principales de los materiales usados para la dosificacion de concretos de alta resistencia realizados por alumnos de la Facultad de Estudios Superiores Aragón. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Utilizando las siguientes cantidades:

Cantidades

Relación agua/cemento 0.25

Contenido de cemento 700 kg/m³

% adición sílice 15.00%

% aire 1.00%

Tabla 7.3 Relacion agua/cemento, contenido de cemento y porcentajes de sílice y aire de las mezcas de alta rssistencia, realizadas por alumnos de la Facultad de Estudios Superiores Aragón. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Quedando una dosificación de la pasta cementante para un m³ de concreto de la

siguiente manera:

Material Masa (kg)

Volumen (L)

Cemento 700.00 224.36

Humo de sílice 105.00 47.73

Agua 175.00 175.44

Aire 0.00 10.00

Aditivo retardante 3.22 2.80


7.63 7.00

Total 990.85 467.325

Tabla 7.4 Dosificación de la pasta cementante de concretos de alta resistencia, realizada por alumnos de la Facultad de Estudios Superiores Aragón. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Los agregados pétreos utilizados fueron los siguientes:

Agregado Masa

Específica

Masa Vol. Compactada (Kg/m³)

Descripción

Arena de rio 2.38

g/cm³ 1619.03

De origen basáltico, extraída del banco de materiales Como S.A. en

el Estado de Morelos.

Arena tigre 2.52

g/cm³ 1320.27

Gravilla de origen basáltico, extraída del banco de

materiales La joya en el Estado de México.

Grava 2.52

g/cm³ 1371.72

De origen basáltico, extraída del banco de

materiales La joya en el Estado de México.

Tabla 7.5 Masa específica, Masa volumétrica compactada y descripción de los agregados pétreos utilizados en la realizacion de concretos de alta resistencia por alumnos de la Facultad de Estudios Superiores Aragón. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Las granulometrías y los módulos de finura de los agregados se muestran a

continuación:

ANALISIS GRANULOMETRICO ARENA DE RIO.

Malla. Masa Ret. (g) %

Retenido % Ret. Acu.

% Pasa

3/8 " 0.00 0.00 0.00 100.00

No. 4 18.05 3.61 3.61 96.39

No. 8 38.13 7.63 11.25 88.75

No. 16 73.47 14.71 25.96 74.04

No. 30 149.68 29.97 55.93 44.07

No. 50 145.10 29.05 84.98 15.02

No. 100 58.37 11.69 96.66 3.34

Charola. 16.67 3.34 100.00 0.00

Total 499.47 100 278.39

Masa Inicial (g)

Masa Final (g)

Pérdidas (g)

% Pérdidas

Módulo Finura

500.00 499.47 0.53 0.11 2.78

Tabla 7.6 Ensayo granulométrico realizado a una muestra de 500 g de arena de rio. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Gráfica 7.1 Resultado del ensayo granulométrico realizado a la arena de rio, en comparación con los límites de la norma ASTM-C-33. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

ANALISIS GRANULOMETRICO ARENA TIGRE.



% Pasa

3/8 " 0.00 0.00 0.00 100.00

No. 4 20.29 4.06 4.06 95.94

No. 8 106.79 21.36 25.42 74.58

No. 16 177.50 35.51 60.93 39.07

No. 30 78.43 15.69 76.62 23.38

No. 50 35.36 7.07 83.69 16.31

No. 100 28.61 5.72 89.41 10.59

Charola. 52.93 10.59 100.00 0.00

Total 499.91 100 340.12

Masa Inicial (g)

Masa Final (g)

Pérdidas (g)

% Pérdidas

Módulo Finura

500.00 499.91 0.09 0.02 3.40

Tabla 7.7 Ensayo granulométrico realizado a una muestra de 500 g de arena tigre. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Gráfica 7.2 Resultado del ensayo granulométrico realizado a la arena tigre, en comparación con los límites de la norma ASTM-C-33. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

ANALISIS GRANULOMETRICO GRAVA BASALTICA



% Pasa

1 1/2" 0.00 0.00 0.00 100.00

1 85.25 8.53 8.53 91.47

3/4" 262.87 26.31 34.85 65.15

1/2" 339.88 34.02 68.87 31.13

3/8" 291.68 29.20 98.07 1.93

No. 4 14.32 1.43 99.50 0.50

Charola 4.96 0.50 100.00 0.00

Total 998.96 100.00 309.83

Masa Inicial (g)

Masa Final (g)

Pérdidas %

Pérdidas Módulo de

Finura

1000.00 998.96 1.04 0.10 3.10

Tabla 7.8 Ensayo granulométrico realizado a una muestra de 1000 g de grava basáltica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Gráfica 7.3 Resultado del ensayo granulométrico realizado a la grava basaltica, en comparación con los límites de la norma ASTM-C-33. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Posteriormente se obtuvo el mínimo contenido de vacíos en una combinación de

arenas conformada por 30% de arena de rio y 70% de arena tigre, estos son los

resultados del análisis:


Gráfica 7.4 Resultado de las masas volumetricas compactadas de arena de rio y arena tigre en diferentes porcentajes de combinacion. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Una vez obtenida la combinación optima de arenas, se procedió a determinar la

mejor relación grava/arena, siendo esta 60% arena optima y 40% grava basáltica,

a continuación se muestran los resultados:

Gráfica 7.5 Resultado de las masas volumetricas compactadas de arenas combinadas y grava basáltica en diferentes porcentajes de combinacion. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Con todos los datos necesarios calculados, se hizo el diseño de mezcla para un

m³ de concreto, quedando de la siguiente manera:

Material Volumen

(L) Masa en SSS

(Kg)

Cemento 224.359 700.000

Sílice 47.727 105.000

Agua 175.439 175.000

Aditivo Retardante 2.800 3.220

Aditivo Superplastificante 7.000 7.630

Arena 1 116.997 278.452

Arena 2 257.826 649.721

Grava 1 157.853 397.789

Grava 2 0.000 0.000

Aire 10.000 0.000

Total 1000.000 2316.812 Tabla 7.9 Dosificación de concreto de alta resistencia realizada por alumnos de la Facultad de Estudios Superiores Aragón. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Con esta dosificación se realizaron 8 cilindros de concreto los cuales fueron

curados por inmersión en agua a una temperatura de 23° C durante 14 días, estos

son los resultados de la resistencia a compresión:

No. Cilindro

Resistencia a compresión f'c (kg/cm²)

1 956

2 940

3 899

4 912

5 1025

6 1034

7 980

8 983

Promedio 966.125 Tabla 7.7.10 Resultados de la resistencia a compresión en cilindros de concreto creados bajo la ametodologia propuesta en esta tesis. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


7.6. Interfaz gráfica

De manera complementaria se realizó una interfaz gráfica programada con la

plataforma multimedia Adobe Macromedia Flash CS6 apoyado con el lenguaje de

programación C++, la cual es capaz de guiar al usuario de manera interactiva

durante la dosificación de un concreto de alta resistencia, esta interfaz gráfica

tiene las siguientes requerimientos mínimos de funcionamiento:

Procesador Intel® Pentium® 4 o AMD Athlon®.

Microsoft® Windows® XP con Service Pack 3; Windows 7 con Service

Pack 1, Windows 8 o Windows 8.1.

1 GB de RAM (se recomiendan 2 GB).

100 MB de espacio disponible en disco duro para la instalación; (no se

puede instalar en dispositivos de almacenamiento extraíbles flash).

Resolución de 1024 x 768 (1280 x 800 recomendada).

Java™ Runtime Environment 1.6.

7.6.1. Instalación de la interfaz gráfica

Para llevar a cabo la correcta instalación de la interfaz gráfica se debe de

ejecutar el archivo adjunto de tipo “exe” llamada

INSTALADOR_CONCALTRES.

Fotografía 7.1 Primera pantalla de proceso de instalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Dar click en “next” donde aparecerá la siguiente pantalla que despliega la

licencia de uso:

Fotografía 7.2 Segunda pantalla de proceso de instalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Para aceptar la licencia de uso dar click en el botón “I Agree” y a

continuación se desplegara la pantalla de la ubicación de instalación.

Fotografía 7.3 Tercera pantalla de proceso de instalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Es de suma importancia recalcar que la ruta de instalación de la interfaz

gráfica predefinida (C:/CONCALTRES 1.0) no debe cambiarse, esto con el

fin de garantizar el buen funcionamiento de la misma. Para iniciar la

instalación dar click en el botón “next”, una vez finalizada la instalación se

mostrara la pantalla final.

Fotografía 7.4 Pantalla final de proceso de instalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Por ultimo dar click en el botón “Finish” para cerrar el asistente de

instalación.

7.6.2. Desinstalación de la interfaz gráfica.

Para llevar a cabo la desinstalación de la interfaz gráfica de dosificación

basta seguir los siguientes pasos:


1. Ir al folder de instalación de la interfaz en la ruta “C:/CONCALTRES 1.0”,

localizar el archivo llamado “Uninstall” y darle doble click como lo muestra la

figura 7.5.

Fotografía 7.5 Primera parte del proceso de desinstalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

2. Posteriormente aparecerá una ventana emergente como la mostrada en

la figura 7.6 que indicara que el proceso de desinstalación está a punto de

comenzar, dar click en “Si” y esperar a que el asistente termine la

desinstalación.

Fotografía 7.6 Segunda parte del proceso de desinstalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


3. Finalmente cuando el asistente termine la desinstalación se mostrara una

ventana emergente como la figura 7.7, en la cual dando click en “aceptar”

se cerrara el asistente.

Fotografía 7.7 Tercera parte del proceso de desinstalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

7.6.3. Uso de la interfaz gráfica.

La interfaz gráfica desarrollada busca que el usuario lleve a cabo una

dosificación de concreto de alta resistencia de una manera sencilla y rápida,

para poder lograr este objetivo basta seguir esta serie de recomendaciones

que garantizaran el buen funcionamiento de la misma.

Después de haber instalado la interfaz en nuestro equipo de cómputo

aparecerá en el escritorio el icono de la interfaz (Figura 7.8) el cual bastara

con darle doble click para poner en marcha el funcionamiento de la misma.


Fotografía 7.8 Icono de la interfaz instalada.

Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Dentro de las pantallas de la interfaz podemos encontrar en la esquina

inferior derecha los botones de desplazamiento, estos nos servirán para

poder navegar dentro de las pantallas de los procesos, los botones de

desplazamientos son los siguientes:

Botón “atrás”, regresa a la pantalla o al proceso anterior.

Botón “adelante”, adelanta a la pantalla o al proceso siguiente.

Botón “Menú principal” dirige directamente a la pantalla de

selección de la interfaz gráfica (figura 7.9).

Después de una pequeña presentación y algunas recomendaciones por las

cuales la interfaz nos guiara llegaremos a la pantalla que se muestra en la

figura 7.9, donde se da la opción al usuario de realizar una dosificación

completa o algún ensayo de los que conforman la dosificación de manera


separada, en esta pantalla se podrá acceder a la opción deseada dando

click sobre ella.

Fotografía 7.9 Pantalla de selección de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Ensayos por separado: al elegir esta opción se desplegara una pantalla

como la figura 7.10 la cual da al usuario la posibilidad de poder obtener

cualquiera de los parámetros calculados dentro de la dosificación de

manera independiente y utilizando un método normalizado.

Fotografía 7.10 Pantalla de selección de la obtención de parámetros por separado. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Dosificación completa: al elegir esta opción el usuario será guiado a

través de un proceso de dosificación de concreto de alta resistencia paso

por paso, mostrando al final una tabla con los resultados exactos de la

dosificación, si se elige esta opción se desplegara una pantalla como la

figura 7.11 la cual dará la opción al usuario de hacer una dosificación de

concreto de alta resistencia desde el inicio o desde un paso anterior en

caso de existir un proceso inconcluso.

Fotografía 7.11 Pantalla de selección de dosificación completa. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Al elegir la opción “Hacer dosificación desde un punto intermedio” se

desplegara una pantalla como la figura 7.12 donde se muestra un índice de

todos los parámetros que se calculan dentro de la dosificación, aquí el

usuario podrá acceder a cualquiera de ellos dando click en el nombre del

mismo, esto con el fin de continuar con un proceso de dosificación que se

haya dejado incompleto.


Fotografía 7.12 Pantalla de selección de "Hacer dosificación desde un punto intermedio". Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Al elegir la opción “Hacer dosificación desde el principio” se iniciara el

proceso de cálculo de dosificación desde el primer paso y de manera

ordenada, sin embargo hay que tomar en cuenta que al dar click en la

opción cualquier dato de algún proceso de dosificación ejecutado con

anterioridad será borrado para dar paso a los nuevos valores de los

parámetros.

Durante el uso de la interfaz gráfica en el cálculo de algún parámetro

ocupado dentro de la dosificación se pueden encontrar 3 tipos de procesos,

los cuales son enunciados a continuación:

1) Proceso informativo. Tiene la finalidad de proporcionar la información

necesaria para darle el tratamiento requerido a alguno de los materiales

ocupados durante la dosificación, sin realizar ningún cálculo matemático.

Los procesos dentro de la interfaz que son de carácter informativo son

los siguientes:


Obtención de muestras de agregado fino en estado saturado


Obtención de muestras de agregado grueso en estado saturado


Preparación y reducción de muestras de agregados (Muestreo).

2) Proceso con apoyo de hojas de cálculo. Este tipo de procesos debido

a la gran cantidad de datos así como a la necesidad de graficar los

resultados de los mismos se optó por utilizar la ayuda de una hoja de

cálculo la cual se puede abrir utilizando un botón con la leyenda “abrir

hoja de cálculo” dentro del proceso en la interfaz, una vez abierta la hoja

de cálculo se pueden colocar en ella los resultados y obtener los datos y

las gráficas necesarias. Los procesos dentro de la interfaz que son con

apoyo de hojas de cálculo son los siguientes:

Análisis granulométrico del agregado fino

Combinación de dos agregados finos con la mínima cantidad de

vacíos.

Análisis granulométrico del agregado grueso

Combinación de dos agregados gruesos con la mínima cantidad

de vacíos.

Determinación de la relación grava arena.


Fotografía 7.13 Ejemplo de Proceso con apoyo de hojas de cálculo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

3) Proceso con cálculo promedio. Este tipo de procesos llevan a cabo

cálculos mediante una formula estructurada para la obtención del valor

de un parámetro, una vez obtenido el dato, el proceso se repite y

posteriormente se obtiene un promedio de los valores obtenidos con

anterioridad.

En la pantalla inicial de estos procesos el usuario encontrara la

posibilidad de iniciar el procedimiento completo o de ir directamente al

cálculo de resultados, esta segunda opción se presenta en el caso de

que el usuario ya domine el método de ensaye.


Fotografía 7.14 Ejemplo de pantalla inicial de los procesos con apoyo de hojas de cálculo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.

Durante la ejecución de este tipo de procesos el usuario tendrá que

introducir el valor de las variables en una formula previamente

estructurada y dar click en el botón de cálculo correspondiente (figura

7.14) y guardar el archivo resultante en la carpeta donde se instaló el

programa.

Fotografía 7.15 Ejemplo de Proceso con cálculo promedio. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


NOTA IMPORTANTE: Durante la primera ejecución del programa y al

momento de crear el primer archivo el usuario tendrá que guardarlo en

la siguiente ruta “C:/CONCALTRES 1.0”, si esto no se llegara a realizar

el programa se encontraría imposibilitado para poder llevar a cabo la

dosificación de manera correcta; si el archivo se guardó en la carpeta

correcta (C:/CONCALTRES 1.0), al momento de guardar los elementos

subsecuentes esta ruta quedara como predeterminada y por lo tanto es

de vital importancia no cambiarla para garantizar una correcta

dosificación.

Finalmente al realizar una dosificación de manera completa y una vez que

se han obtenido todos los parámetros mencionados con anterioridad se le

pedirá al usuario que introduzca, en una pantalla como la mostrada en la

figura 7.16, los valores propios de la mezcla, los cuales se registraran en la

base de datos del programa con tan solo llenar la casilla con el valor

correspondiente y posteriormente darle click en el botón “agregar datos” en

cada uno de los parámetros solicitados y confirmar su almacenamiento en

la ruta predeterminada por la interfaz. Los datos que se deben de introducir

en esta etapa son los siguientes:

Relación agua cemento

Contenido de cemento

Porcentaje de adición de humo de sílice

Dosificación de aditivo retardante (encontrado en la ficha técnica del

mismo)


Masa especifica del aditivo retardante (encontrado en la ficha técnica

del mismo)

Dosificación de aditivo superplastificante (encontrado en la ficha

técnica del mismo)

Masa especifica del aditivo superplastificante (encontrado en la ficha

técnica del mismo)

Porcentaje de arena 1 (obtenido mediante el proceso de mínimos

vacíos)

Porcentaje de grava 1 (obtenido mediante el proceso de mínimos

vacíos)

Porcentaje de grava (obtenido mediante la relación grava arena)

Porcentaje de aire de la mezcla

Masa especifica del agua según su temperatura.

Volumen de la mezcla que se desea dosificar.

Fotografía 7.15 Pantalla de introducción de datos particulares de la mezcla. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Finalmente después de introducir los datos particulares de la mezcla la

interfaz gráfica procederá a calcular la dosificación de tres diferentes

maneras, con los agregados en estado saturado superficialmente seco,

en estado húmedo y en estado seco, primeramente para un volumen de

1 metro cubico y en la siguiente pantalla mostrara la dosificación para el

volumen introducido por el usuario, finalizando con esto el proceso de

dosificación.

Fotografía 7.16 Tabla de dosificación para un metro cubico de mezcla con los agregados en los estados SSS, seco y húmedo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Fotografía 7.17 Tabla de dosificación para un volumen establecido de mezcla con los agregados en los estados SSS, seco y húmedo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.


Conclusiones.

El objetivo primordial de este trabajo fue el proporcionar una metodología

estructurada con la cual se pudiera llevar a cabo la correcta dosificación para un

concreto de alta resistencia; así como una interfaz gráfica programada con el

mismo método, que de manera interactiva guiara al usuario por cada una de las

etapas del proceso y realizara los cálculos de manera automatizada.

Así pues la principal aportación de este trabajo consiste en la presentación de un

método bien estructurado, con el cual se puede realizar el diseño de una mezcla

cuya resistencia a la compresión oscile entre 650 y 1200 kg/cm².De manera

adicional se implementó una interfaz gráfica la cual tiene la capacidad de guiar al

usuario de manera ordenada por todos los ensayos necesarios durante la

dosificación, así como de ayudar en la realización de las operaciones de forma

automática.

Las conclusiones derivadas de este trabajo son referentes a los temas tratados en

el proceso de dosificación de concretos de alta resistencia y son las expuestas a

continuación:

De manera general se puede concluir que se logró el objetivo principal del

presente trabajo.

Se pudo generar un concreto con una relación agua/cemento de 0.25, el cual

presentó una buena trabajabilidad y una buena compactación.


Se observó que el uso de una relación grava/arena mayor a 1.00 reduce de

manera considerable la trabajabilidad de la mezcla aun con la adición de un aditivo

superplastificante.

Así mismo se apreció que el porcentaje de adición de humo de sílice que presento

los resultados más óptimos fue de 15% del total de la masa de cemento, logrando

densificar la masa cementante de una manera más eficiente, sin reducir la

trabajabilidad.


Anexos


Anexo 1.



No. 3/8"

No. 4

No. 8

No. 16

No. 30

No. 50

No. 100

Charola.

Total.


Anexo 2



4"

3 ½”

3”

2 ½“

2”

1 ½”

1”

¾“

½”

3/8”

No. 4

No. 8

No. 16

Charola.

Total.


Anexo 3

Tara (kg) Factor (1/m³)

Masa Total

(kg)

Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor

Masa Vol. Promedio (Kg/m³)

Masa Total Promedio (Kg)

Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-Tara)

Adición de Arena 2 (Kg) (Masa Arena 1 * 0.10)

Masa Total (kg)



Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-

Tara) % Adición

Masa Total Arena 2 (kg) (Masa Arena 1 * %

Adición)

10.00%

Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

20.00%


Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

30.00%

Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

40.00%

Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

50.00%

Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

60.00%


Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

70.00%

Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

80.00%

Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

90.00%

Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

100.00%


Anexo 4.


Masa Total (kg)




Masa Grava 1 (kg) (Masa Total Prom-Tara)

Adición de Grava 2 (Kg) (Masa Grava 1 * 0.10)

Masa Total (kg) Masa Vol. (Kg/m³)

(Masa Total-Tara)*Factor Masa Vol.

Promedio (Kg/m³) Masa Grava 1 (kg)

(Masa Total Prom-Tara) % Adición

Masa Total Grava 2 (kg) (Masa Arena 1 * % Adición)

10.00%






20.00%







30.00%






40.00%






50.00%






60.00%







70.00%






80.00%






90.00%






100.00%


Anexo 5.


Masa Total

(kg)




Masa Arena (kg) (Masa Total Prom-

Tara)

Adición de Grava (Kg) (Masa Arena * 0.10)

Masa Total (kg)




Tara) % Adición

Masa Total Grava (kg) (Masa Arena 1 * %

Adición)

10.00%

Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

20.00%


Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

30.00%

Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

40.00%

Masa Total (kg)




Tara) % Adición


Adición)

50.00%


Anexo 6.

Relación agua/cemento

Combinación Arenas

Dosificación usando materiales en estado SSS

Contenido de Cemento (kg/m³)

Masa Total arena (Kg)

Material Masa SSS

(Kg) Masa

específica Volumen(L)

Dosificación Aditivo Retardante (cc/kg)

% Arena 1

cemento

Dosificación Aditivo Superplastificante (cc/kg)

% Arena 2

sílice

% adición sílice

Combinación Gravas

aire

% aire

Masa Total Grava (Kg)

Aditivo Retardante

% Grava 1


% Grava 2

Agua

Relación Grava/Arena

Arena 1

% Grava

Arena 2

% Arena

Grava 1

Relación Grava/Arena

Grava 2


Anexo 7.

Corrección de dosificación usando materiales en estado seco

Material Masa


Masa SSS (Kg)

% Absorción

Masa Seca (Kg)

Diferencia

cemento - - sílice - - aire - -

Aditivo Retardante

- - Aditivo

Superplastificante - -

Arena 1

Arena 2

Grava 1

Grava 2

Agua - -

Total


Anexo 8.

Corrección de dosificación usando materiales en estado de humedad natural

Material Masa


Masa SSS (Kg)

% Absorción % Humedad Masa Húmeda

(Kg) Diferencia

cemento - - - sílice - - - aire - - -

Aditivo Retardante

- - - Aditivo

Superplastificante - - -

Arena 1

Arena 2

Grava 1

Grava 2

Agua - - -

Total


Referencias

Flores, A., González, F., Rocha, L. y Vázquez, A. (2000). Concretos de alta

resistencia. Construcción y tecnología, núm. 12. Recuperado el 07 de abril de

2015, de http://www.imcyc.com/revista/2000/dic2000/resistencia.htm.

Gómez, M. (2011). Diseño estructural de edificios altos tipo torre empleando

concreto de alta resistencia. Tesis de licenciatura. Universidad Nacional Autónoma

de México, México.

Guzmán, V. (2009). Manual de prácticas de concreto hidráulico. Tesis de

licenciatura. Universidad Veracruzana, México.

Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y

Control de mezclas de concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.

Morales, P. & Barzola, C. (2001). Investigación del concreto de alta resistencia:

metodología de obtención y determinación de las propiedades de los concretos de

550 – 1200 kg/cm². Recuperado el 31 de marzo de 2015, de

http://www.asocem.org.pe/bivi/re/dt/RES/investigacion_concreto.pdf.

Neville, M. & Brooks, J. (2010). Tecnología del Concreto. (2ª ed.) Londres:

Pearson Education Limited.


Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y

Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Aditivos químicos para concreto –

Especificaciones, muestreo y métodos de ensayo”. NMX-C-255-ONNCCE-2006.

México, 2006.


Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Contenido de agua

por secado – Método de prueba”. NMX-C-166-ONNCCE-2006. México, 2006.


Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Determinación de la

masa específica y absorción de agua del agregado fino – Método de prueba”.

NMX-C-165-ONNCCE-2004. México, 2004.


Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Determinación de la

masa específica y absorción de agua del agregado grueso”. NMX-C-164-

ONNCCE-2002. México, 2002.


Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Masa volumétrica –

Método de prueba”. NMX-C-073-ONNCCE-2004. México, 2004.


Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Reducción de las

muestras de agregados obtenidas en el campo al tamaño requerido para las

pruebas”. NMX-C-170-ONNCCE-1997. México, 1997.



Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados para concreto –

Análisis granulométrico –Método de prueba”. NMX-C-077-ONNCCE-1997. México,

1997.


Edificación, S.C., NMX-C-111-ONNCCE-2004 “Industria de la construcción–

Agregados para concreto hidráulico –Especificaciones y métodos de prueba”.


Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agua para concreto –

Especificaciones”. NMX-C-122-ONNCCE-2004. México, 2004.


Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Cementantes hidráulicos – Método

de prueba para la determinación del masa específico de cementantes hidráulicos”.

NMX-C-152-ONNCCE-2010. México, 2010.


Edificación, S.C., “Industria de la construcción – Cementos hidráulicos –

Especificaciones y métodos de ensayo”. NMX-C-414-ONNCCE-2010. México,

2010.


Edificación, S.C., “Industria de la construcción – Concreto – Determinación de la

masa unitaria, cálculo de rendimiento y contenido de aire del concreto fresco por el

método gravimétrico”. NMX-C-162-ONNCCE-2010. México, 2010.



Edificación, S.C., "Industria de la construcción - concreto - Determinación de la

resistencia a la compresión de cilindros de concreto - método de prueba". NMX-C-

083-ONNCCE-2002, México, 2002.

Polanco, R. A. (2010). Manual de prácticas de laboratorio de concreto. Manuscrito

inédito, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Chihuahua, Chihuahua,

México.

Rivera, L. G. (2008). Concreto Simple. Manuscrito inédito, Facultad de Ingeniería

Civil, Universidad del Cauca, Popayán, Colombia. p 83.

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