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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
“DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL, DE
ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO AGREGADOS DE LA
CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA”
TRABAJO DE GRADUACIÓN PREVIO LA OBTENCIÓN DEL
TÍTULO DE:
INGENIERO CIVIL
AUTORES: IVONNE LUCIA HIDALGO ALARCÓN
CARLOS ERNESTO MORA LUCERO
TUTOR: ING. DIEGO MARCELO QUIZANGA MARTÍNEZ
QUITO 08 DE AGOSTO
2016
ii
DEDICATORIA
Este proyecto se lo dedico a las personas que estuvieron apoyándome en todo
momento en el transcurso de este largo caminar.
A mis padres amados Hugo y Lucia, por estar junto a mí en cada etapa y
brindarme su apoyo incondicional, gracias a su amor, paciencia y dedicación
gracias a todo esto y más, me han permitido la culminación de un logro en mi
vida.
A mi hermano Gabriel, que siempre estuvo al pendiente de mi bienestar y me
apoyó en todo lo que le fue posible.
Gracias a cada uno de ustedes por ser parte de mi vida.
Ivonne Lucia Hidalgo Alarcón
iii
DEDICATORIA
A Dios por la bendición de la vida, por darme las fuerzas y la motivación
necesaria en cada uno de mis días.
A mis queridos y adorados padres, Patricio y Yolanda, que son mi orgullo, mi
fuente de inspiración diaria, mi más digna admiración de trabajo, esfuerzo,
dedicación, sencillez, por darme la vida, su amor incondicional, su apoyo en
todos los momentos, mi más eterno agradecimiento por brindarme todo.
A mis hermanas Silvia y Anita, por ser las personas que en cada uno de mis días
son motivos de grandes alegrías, de retos sobrellevados, del don de compartir y
ser dignas de mi admiración y respeto.
A mi sobrino Martín, que es mi alegría, la luz de mi sendero, la razón por la cual
se debe levantar para seguir luchando, por ser ese ser divino que nos llena de
mucho amor sin esperar nada a cambio.
A mis amigos y amigas que hicieron posible cada una de mis metas, a los que
siempre están presentes en momentos de tristeza y alegría, pero en especial a un
buen amigo que está en el cielo, W.F
Carlos Ernesto Mora Lucero
iv
AGRADECIMIENTO
Agradezco enormemente a la Universidad Central del Ecuador, a la Facultad de
Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática y sobre todo a la Escuela de Ingeniería
Civil por el tiempo en el cual me acogieron en mi transcurso como estudiante de
tan gloriosa Universidad, en sus aulas y gracias a mis queridos profesores
adquirí el conocimiento necesario para culminar mi carrera profesional.
A mi compañero de tesis y amigo incondicional Carlitos, por ser parte
fundamental para lograr la culminación de este trabajo, por su paciencia y
ahínco al momento de realizarlo.
Mi agradecimiento a mi profesor Ing. Víctor Ushiña y a nuestro tutor el Ing.
Diego Quizanga, por su formación y guía para conseguir este logro.
Un agradecimiento especial a todo el personal del Laboratorio de Ensayo de
Materiales y Modelos de la Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y
Matemáticas, por brindarme toda su ayuda para la elaboración del proyecto.
Ivonne Lucia Hidalgo Alarcón
v
AGRADECIMIENTO
Un agradecimiento a la Universidad Central del Ecuador, a la facultad de
Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática, a la Escuela de Ingeniería Civil, por
darme la base de los conocimientos necesarios para formarnos como excelentes
profesionales y dejar muy en alto el nombre de nuestra querida universidad.
Un agradecimiento a nuestro tutor al Ing. Diego Quizanga, que nos supo guiar
con sus conocimientos y experiencias, por su entera predisposición a solventar
cualquier inconveniente presentada en este proyecto.
A mi compañera y amiga Ivonne, que conjuntamente hemos solventado todos los
años de universidad y amistad.
A los miembros del laboratorio de Ensayo de materiales y modelos, que con sus
conocimientos y ayuda, hicieron posibles los resultados en especial a la Ing.
Angélica Merizalde y a Fernando Vinueza.
Carlos Ernesto Mora Lucero
vi
AUTORIZACIÓN DE LA AUTORIA INTELECTUAL
Nosotros, Ivonne Lucia Hidalgo Alarcón y Mora Lucero Carlos Ernesto, en
calidad de autores del Trabajo de Investigación o Tesis realizada sobre: “Diseño
de hormigón para pisos de uso residencial, de alta resistencia, utilizando
agregados de la Cantera de Pifo, Provincia de Pichincha”, por la presente
autorizamos a la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, hacer uso de
todos los contenidos que pertenecen o de parte de los que contiene esta obra, con
fines estrictamente académicos o de investigación.
Los derechos que como autores nos corresponden, con excepción de la presente
autorización, seguirán vigentes a nuestro favor, de conformidad con lo establecido
en los artículos 5, 6, 8, 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual
y su Reglamento.
Quito, 24 de Junio de 2016
Ivonne Lucía Hidalgo Alarcón Carlos Ernesto Mora Lucero
C.I: 1722535265 C.I: 0401581129
Telf: 0995258284 Telf: 0987088060
E-mail: [email protected] E-mail:[email protected]
vii
CERIFICACIÓN DEL TUTOR
Yo, Diego Quizanga Martínez en calidad de tutor del trabajo de titulación
“DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL, DE
ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO AGREGADOS DE LA
CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA”, elaborado por los
estudiantes Ivonne Lucía Hidalgo Alarcón y Carlos Ernesto Mora Lucero
de la Carrera de Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y
Matemática de la Universidad Central del Ecuador, considero que el
mismo reúne los requisitos y méritos necesarios en el campo metodológico
y en el campo epistemológico, para ser sometido a la evaluación por parte
del jurado examinador que se designe, por lo que lo APRUEBO, a fin de
que trabajo investigativo sea habilitado para continuar con el proceso de
titulación determinado por la Universidad Central del Ecuador.
En la ciudad de Quito a los 24 días del mes de Junio de 2016
ING. DIEGO MARCELO QUIZANGA MARTÍNEZ
C.I: 1715468292
viii
ix
x
xi
CONTENIDO
Pág.
DEDICATORIA ................................................................................................................................................ ii
DEDICATORIA ............................................................................................................................................... iii
AGRADECIMIENTO ...................................................................................................................................... iv
AGRADECIMIENTO ....................................................................................................................................... v
AUTORIZACIÓN DE LA AUTORIA INTELECTUAL ................................................................................. vi
CERIFICACIÓN DEL TUTOR ...................................................................................................................... vii
CONTENIDO ................................................................................................................................................... xi
LISTA DE TABLAS ...................................................................................................................................... xiv
LISTA DE GRÁFICOS .................................................................................................................................. xvi
LISTA DE FOTOGRAFIAS ......................................................................................................................... xvii
RESUMEN ................................................................................................................................................... xviii
ABSTRACT ................................................................................................................................................... xix
1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ............................................................................................ 1
1.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 1
1.2 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA A INVESTIGAR ............................................................................. 6
1.3 HIPÓTESIS ................................................................................................................................ 8
1.4 ALCANCE ................................................................................................................................. 9
1.5 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................................. 10
1.5.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................................. 10
1.5.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ......................................................................................... 10
1.6 MARCO CONCEPTUAL ..................................................................................................... 11
1.7 NORMATIVO TÉCNICO .................................................................................................... 12
1.8 PROCEDIMIENTO GENERAL DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................ 13
2. ESTUDIOS FÍSICOS Y MECÁNICOS DE LOS COMPONENTES DEL HORMIGÓN. 17
2.1 GENERALIDADES. .................................................................................................................. 17
2.2 CEMENTO............................................................................................................................... 17
2.2.1 Ensayos del Cemento ..................................................................................................... 21
2.2.1.1 Densidad del Cemento........................................................................................................... 22
2.2.1.2 Tiempo de Fraguado .............................................................................................................. 23
2.3 AGUA DE MEZCLADO. ........................................................................................................... 25
2.4 RELACIÓN AGUA – CEMENTO ................................................................................................ 26
2.5 AGREGADO ............................................................................................................................ 29
2.5.1 Selección del Material y Ubicación de la Mina ............................................................ 29
2.5.2 Agregado Fino ............................................................................................................... 31
2.5.3 Agregado Grueso. .......................................................................................................... 32
2.5.4 Ensayo de Colorimetría ................................................................................................. 35
2.5.5 Densidad Real (Peso Específico). .................................................................................. 39
xii
2.5.6 Ensayo de Abrasión. ...................................................................................................... 42
2.5.7 Capacidad de Absorción. .............................................................................................. 44
2.5.8 Granulometría ............................................................................................................... 46
3. ADITIVOS ................................................................................................................................. 53
3.1 ADITIVO HIPERPLASTIFICANTE .............................................................................................. 54
3.2 ADITIVO A UTILIZARSE .......................................................................................................... 55
3.2.1 Aditivo Glenium 3000 NS .............................................................................................. 55
3.2.2 Descripción de Glenium 3000 NS.................................................................................. 56
3.2.3 Ventajas de Glenium 3000 NS ....................................................................................... 56
3.2.4 Características del desempeño de Glenium 3000 NS .................................................... 57
3.2.5 Aplicación de Glenium 3000 NS .................................................................................... 58
3.2.6 Recomendaciones .......................................................................................................... 58
4. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL HORMIGÓN DE ALTA
RESISTENCIA. ............................................................................................................................. 60
4.1 GENERALIDADES ................................................................................................................... 60
4.2 PROPIEDADES MECÁNICAS DEL CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA ...................................... 62
4.2.1 Relación esfuerzo-deformación del concreto a compresión. ......................................... 62
4.3 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN FRESCO ................................................................................. 64
4.3.1 Consistencia .................................................................................................................. 65
4.3.2 Docilidad ....................................................................................................................... 65
4.3.3 Homogeneidad ............................................................................................................... 66
4.4 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN ENDURECIDO ......................................................................... 67
4.5 PARÁMETROS QUE AFECTAN LA CALIDAD DEL CONCRETO ................................................... 70
4.6 HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA PARA PISOS (HARP) ....................................................... 71
4.6.1 Fabricación, Colocación y Curado de los Hormigones de Alta Resistencia con Aditivo
para su Aplicación en Pisos. .................................................................................................. 76
4.6.1.1 Amasado ................................................................................................................................ 76
4.6.1.2 Puesta en obra y compactación .............................................................................................. 77
4.6.1.3 Curado de Hormigón de Alta Resistencia ............................................................................. 79
4.6.1.4 Acabado Final para Pisos de Alta Resistencia ....................................................................... 83
4.6.2 Juntas de Dilatación para Pisos de Alta Resistencia .................................................... 84
5. DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA CON
AGREGADO TAMIZADO Y SIN TAMIZAR. ......................................................................... 87
5.1 DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA (GENERALIDADES) ................................................................ 87
5.2 EXPRESIÓN DE LA DOSIFICACIÓN. .......................................................................................... 88
5.3 MÉTODOS DE DISEÑOS DE MEZCLAS ..................................................................................... 90
5.3.1 Método de las Mezclas de Prueba - Error ..................................................................... 90
5.3.2 Método propuesto por el ACI ........................................................................................ 97
xiii
5.4 MEZCLAS REALIZADAS ........................................................................................................ 104
5.4.1 Mezcla No 1; Método de Diseño de Prueba y Error. .................................................. 104
5.4.2 MEZCLA No 2; Método de Diseño de Prueba y Error. .............................................. 105
5.4.3 MEZCLA No 3; Método de Diseño de Prueba y Error. .............................................. 107
5.4.4 MEZCLA No 4; Método de Diseño Propuesta por el ACI. .......................................... 108
6. ENSAYOS PROPUESTOS PARA EL HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA PARA
PISOS. .......................................................................................................................................... 110
6.1 TOMA DE PROBETAS DE HORMIGÓN .................................................................................... 110
6.2 ENSAYOS A COMPRESIÓN DE LAS PROBETAS DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA ........... 113
6.3 MEDIDA DE LA RESISTENCIA AL DESGASTE POR ABRASIÓN. ................................................ 115
6.3.1 Principio del ensayo. ................................................................................................... 115
6.3.2 Materiales, Equipo y Preparación de la Muestra. ...................................................... 116
6.3.3 Procedimiento.............................................................................................................. 118
6.3.4 Medida de la huella. .................................................................................................... 119
6.4 ENSAYO DE IMPACTO ........................................................................................................... 121
6.4.1 Generalidades.............................................................................................................. 121
6.4.2 Procedimiento.............................................................................................................. 122
7. PRESUPUESTO ...................................................................................................................... 126
7.1 PRESUPUESTO GENERAL ...................................................................................................... 126
7.2 ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS ........................................................................................ 132
8. RESULTADOS ........................................................................................................................ 136
8.1 RESULTADOS DEL ENSAYO DE COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN ............................................... 136
8.2 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE IMPACTO ........................................................................ 141
8.3 RESULTADO DE LA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN ................................................................ 147
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................... 149
10. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................... 153
11. ANEXOS ................................................................................................................................ 155
xiv
LISTA DE TABLAS
Pág
Tabla 2.1 Clasificación de los tipos de cemento existentes .................................. 19
Tabla 2.2 Requisitos físicos normalizados para el cemento (NTE INEN 2380) .. 20
Tabla 2.3 Requisitos físicos normalizados para el cemento ................................. 21
Tabla 2.4 Resultados del ensayo por el método de Le Chatelier .......................... 22
Tabla 2.5 Resultados de la densidad del cemento por el método del Picnómetro 23
Tabla 2.6 Tiempo de Fraguado Inicial (min) ........................................................ 24
Tabla 2.7 Tiempo de Fraguado Final (min) .......................................................... 25
Tabla 2.8 Resultados del ensayo de Tiempo de Fraguado (min) .......................... 25
Tabla 2.9 Resistencia aproximada del hormigón a los 28 días de edad, en función
de la relación A/C (sin inclusión de aire) .............................................................. 28
Tabla 2.10 Requisitos de gradación del árido fino ................................................ 32
Tabla 2.11 Requisitos de gradación del árido grueso ........................................... 33
Tabla 2.12 Pesos de la carga abrasiva ................................................................... 34
Tabla 2.13 Ensayo de colorimetría de los agregados de Pifo / Colorimetría del
agregado fino ......................................................................................................... 36
Tabla 3.1 Características del desempeño del aditivo, desempeño en la mezcla ... 57
Tabla 3.2 Características del desempeño del aditivo, tiempo de fraguado ........... 58
Tabla 4.1 Consistencia de los Hormigones ........................................................... 65
Tabla 5.1 Aspectos de los áridos ........................................................................... 93
Tabla 5.2 Cuadro de la granulometría para mezcla 1. Agregado grueso .............. 95
Tabla 5.3 Cuadro de la granulometría para la mezcla 1. Agregado fino .............. 96
Tabla 5.4 Cantidades aproximadas de agua de mezclado que se requiere para
diferentes asentamientos y tamaños máximos de granulado grueso ..................... 98
Tabla 5.5 Resistencia a la compresión del hormigón basada en la relación
Agua/Material Cemento ........................................................................................ 99
Tabla 5.6 Volumen aparente seco y compactado de granulado grueso por unidad
de volumen de hormigón (*) ................................................................................. 99
Tabla 5.7 Resumen de materiales empleados utilizando el método del ACI para
sacar por diferencia el volumen de arena que se va a emplear para cumplir con la
dosificación ......................................................................................................... 102
Tabla 5.8 Datos y cantidades de la mezcla 1 ...................................................... 104
Tabla 5.9 Datos y cantidades de la Mezcla 2 ..................................................... 106
xv
Tabla 5.10 Datos y cantidades de la mezcla 3 .................................................... 107
Tabla 5.11 Datos y cantidades de la Mezcla 4 .................................................... 108
Tabla 6.1 Requisitos para el diámetro de la varilla de compactación ................. 111
Tabla 6.2 Requisitos para determinar el método de compactación ..................... 112
Tabla 6.3 Requisitos para el molde mediante varillado ...................................... 113
Tabla 7.1 Presupuesto mezcla 1 .......................................................................... 126
Tabla 7.2 Presupuesto mezcla 2 .......................................................................... 127
Tabla 7.3 Presupuesto mezcla 3 .......................................................................... 127
Tabla 7.4 Presupuesto mezcla 4 .......................................................................... 128
Tabla 8.1 Resultados de los ensayos de compresión de la mezcla 1 .................. 137
Tabla 8.2 Resultados de los ensayos de compresión de la mezcla 2 .................. 137
Tabla 8.3 Resultados de los ensayos de compresión de la mezcla 3 .................. 139
Tabla 8.4 Resultados de los ensayos de compresión de la mezcla 4 .................. 140
Tabla 8.5 Resumen del esfuerzo esperado f´´ c de las mezclas ensayadas a los
diferentes días...................................................................................................... 141
Tabla 8.6 Resultados de la prueba de impacto al hormigón de alta resistencia .. 142
Tabla 8.7 Resultado del ensayo de impacto en adoquines .................................. 143
Tabla 8.8 Resultados del ensayo de impacto aplicado en cerámica de fabricación
nacional ............................................................................................................... 145
Tabla 8.9 Resultados de los ensayos de abrasión en las probetas de hormigón.. 147
xvi
LISTA DE GRÁFICOS
Pág.
Gráfico 1.1 Resistencia a la compresión vs la relación agua/cemento .................. 2
Gráfico 1.2 Envolvente de Eficiencias por resistencia............................................ 4
Gráfico 2.1 Efecto la cantidad de agua de amasado con el porcentaje de la
resistencia a la compresión del hormigón a los 28 días ........................................ 26
Gráfico 4.1 Curva Esfuerzo – Deformación del concreto en compresión ............ 62
Gráfico 4.2 Efecto de la velocidad de carga en la resistencia a la compresión del
concreto ................................................................................................................. 64
Gráfico 4.3 Influencia de la relación A/C en la permeabilidad ............................. 69
Gráfico 4.4 Propiedades de un concreto de altas prestaciones ideal ..................... 70
Gráfico 4.5 Resistencia a la compresión de cilindros de 15 x 30 cm en función de
la edad, para una variedad de condiciones del curado .......................................... 81
Gráfico 5.1 Curva granulométrica del agregado grueso mezcla 1 material
tamizado ................................................................................................................ 96
Gráfico 5.2 Curva granulométrica para mezcla agregado fino 1 con material
tamizado ................................................................................................................ 97
Gráfico 6.1 Molde tipo para tomar los testigos de hormigón ............................. 111
Gráfico 6.2 Diagrama esquemático del equipo de abrasión en adoquines .......... 117
Gráfico 6.3 Esquema del ensayo de impacto para diferentes materiales ............ 122
Gráfico 8.1 Grafica del esfuerzo de compresión vs días de curado .................... 141
Gráfico 8.2 Esquema del ensayo de impacto para diferentes materiales ............ 142
Gráfico 8.3 Esquema del ensayo de impacto en adoquines ................................ 144
Gráfico 8.4 Esquema del ensayo de impacto en cerámica de fabricación nacional
............................................................................................................................. 145
Gráfico 8.5 Esquema de los resultados totales comparativos de los diferentes
materiales ensayados ........................................................................................... 146
xvii
LISTA DE FOTOGRAFIAS
Pág.
Fotografía 1.1 Se muestra piso industrial ................................................................ 6
Fotografía 2.1 Cantera de Holcim Pifo, Pichincha - Ecuador ............................... 29
Fotografía 2.2 Cantera de Holcim Pifo, Pichincha – Ecuador. Entrada principal 30
Fotografía 2.3 Colorimetría del agregado fino ...................................................... 35
Fotografía 2.4 Ensayo de colorimetría de los agregados; Colorimetría del
agregado fino ......................................................................................................... 36
Fotografía 2.5 Ensayo de Abrasión en la máquina de los Ángeles, colocación de
material .................................................................................................................. 42
Fotografía 2.6 Ensayo de abrasión, colocación de esferas de acero en el tambor
rotatorio ................................................................................................................. 42
Fotografía 3.1 Superplastificante BASF de alto rango ......................................... 56
Fotografía 4.1 Aplicación de Hormigón de altas prestaciones en residencias con
pulidas ................................................................................................................... 74
Fotografía 4.2 Aplicación de Hormigón de altas prestaciones en residencias, salas
y comedores .......................................................................................................... 75
Fotografía 4.3 Aplicación de Hormigón de altas prestaciones, presentación final
sin pigmento .......................................................................................................... 75
Fotografía 4.4 Diferentes clases de pigmento para hormigones ........................... 75
Fotografía 4.5 Curado de placas de hormigón con fibras de madera .................... 83
Fotografía 4.6 Diferentes clases de pigmentos para hormigones .......................... 84
Fotografía 4.7 Juntas de dilatación de hormigón de alta resistencia (representativa)
............................................................................................................................... 86
Fotografía 6.1 Ensayo de probetas de hormigón de alta resistencia con carga axial
............................................................................................................................. 114
Fotografía 6.2 Ensayo de probetas de hormigón de alta resistencia con carga axial,
gráfica de incremento de carga uniforme y constante ......................................... 115
Fotografía 6.3 Realización del ensayo de abrasión en probetas de hormigón .... 116
Fotografía 6.4 Preparación de las probetas para el ensayo de abrasión .............. 118
Fotografía 6.5 Realización del ensayo de abrasión en las probetas de hormigón 119
Fotografía 6.6 Medida de la huella dejada por la máquina de abrasión .............. 120
Fotografía 6.7 Esquema del ensayo de impacto para diferentes materiales ........ 123
xviii
RESUMEN
“DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL,
DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO AGREGADOS DE LA
CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA”
AUTORES: IVONNE LUCIA HIDALGO ALARCÓN
CARLOS ERNESTO MORA LUCERO
TUTOR: ING. DIEGO MARCELO QUIZANGA MARTÍNEZ
El presente trabajo de investigación, se ha fundamentado en la necesidad
de obtener un hormigón de alta resistencia para pisos de uso residencial,
en el cual se utilizara material pétreo que se encuentra con mayor
frecuencia en la Provincia de Pichincha, siendo este el caso de los
agregados de la zona de Pifo. Para garantizar el cumplimiento en la
obtención de un hormigón de alta resistencia, propuesto para este tipo de
pisos, se seguirán todas las normas y especificaciones técnicas, lo cual
avalara los diseños de las mezclas que se realizaran en el laboratorio, para
una resistencia requerida mayor (f´c) a 40 MPa. Con los mejores
resultados de los distintos diseños de mezcla, se realizaran placas de
hormigón de alta resistencia simulando un tramo de piso el cual se
ensayara a impacto y abrasión para así verificar la calidad de hormigón de
altas prestaciones para pisos.
PALABRAS CLAVES: HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA /
AGREGADOS DE LA CONSTRUCCIÓN / PROPIEDADES DEL
HORMIGÓN FRESCO Y ENDURECIDO / ENSAYOS DEL
HORMIGÓN / ENSAYO DEABRASIÓN /ENSAYO DE IMPACTO.
xix
ABSTRACT
"CONCRETE DESIGN FOR RESIDENTIAL FLOORS, HIGH STRENGTH,
USING ADDED OF THE PIFO QUARRY, PICHINCHA PROVINCE"
AUTHORS: IVONNE LUCIA HIDALGO ALARCÓN
CARLOS ERNESTO MORA LUCERO
TUTOR: ING. DIEGO MARCELO QUIZANGA MARTÍNEZ
This research work has been based on the need to obtain a high strength concrete
flooring for residential use, in which will use stone material found most often in
Pichincha Province , it is the case of aggregates Pifo area. To ensure compliance
in obtaining a high strength concrete proposed for this type of floors, all technical
standards and specifications will be followed which is going to cosign the designs
mixtures that will make in the laboratory, in order to greater strength required
(f 'c) to 40 MPa. With the best results of the various mix designs, concrete slabs
are made of high strength simulating a section of floor which will be tested to
impact and attrition in order to verify the quality of high performance concrete
floor.
KEY WORDS: HIGH STRENGTH CONCRETE / CONSTRUCTION
AGGREGATES / CONCRETE PROPERTIES OF FRESH AND HARDENED /
TRIALS OF CONCRETE / TRIAL OF ATTRITION / TRIAL OF IMPACT.
CERTIFY that the above and foregoing is a true and correct translation of the original document in Spanish.
------------------------------ MEJÍA GAVILÁNEZ PIEDAD GISELA Certified Translator
ID: 1719371864 SENESCYT: 1005-07-771317
1
1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
1.1 INTRODUCCIÓN
Inicialmente el hormigón, fue dedicado exclusivamente a solventar las
solicitaciones de las obras de ingeniería como elemento estructural, ya sea en
edificaciones, puentes, plataformas de alto tráfico, residencias, elementos
decorativos como cascarones o bóvedas de hormigón, en fin un sinnúmero de
obras que son apreciadas a simple vista pero ignoradas por su apariencia. El
concreto al ser un material dócil y moldeable al momento de su fabricación,
puede adoptar la forma que el constructor requiera, pero el hormigón como tal no
es bien visto como elemento decorativo ni de acabado de alta calidad. Pero esto es
solo cuestión de enfoque, debido a que el hormigón podría presentarse como un
elemento elegante a la vista, que sobresalte ante cualquier otro tipo de materiales
y/o recubrimientos, que sea duradero y confiable al momento de utilizarlo como
un recubrimiento o tenga un buen acabado final.
El concreto tradicional posee múltiples ventajas y aplicaciones siendo uno de los
materiales más utilizados en la construcción, sin embargo para proyectos con
exigencias más altas, es necesario desarrollar productos que sean capaces de
satisfacer altos estándares de calidad y resistencia, además que sea parte del
entorno decorativo y sea un elemento elegante de gran dureza y resistencia.
Para la consecución de resistencias elevadas en el hormigón, se ha establecido
desde finales del siglo XIX, que la tenacidad del concreto aumenta en cuanto se
disminuía su relación agua - cemento. Es por este motivo que los investigadores
del hormigón, como FÉRET (1896), cuya ecuación simplificada es la que se
expone a continuación, fue uno de los primeros en analizar y cuantificar la
influencia de la relación agua-cemento en la resistencia del hormigón a
compresión.
2
EQ. (1.1) Ecuación de FÉRET (1896) influencia de la relacion a/c asociada a f ´c
( )
FUENTE: Notas Técnicas Hormigones de Alto Desempeño INECYC
Dónde:
w : es el volumen de agua
c: es el volumen de cemento de la mezcla
k: es una constante que depende del tipo de cemento.
En el gráfico No 1.1 constan valores que son ligeramente diferentes pero
siguiendo la misma tendencia a ser iguales. Se muestran las curvas de FÉRET del
ACI 211 y de las de un estudio realizado por el Centro Técnico del Hormigón.
Gráfico 1.1 Resistencia a la compresión vs la relación agua/cemento
Fuente. INECYC (2011) Notas Técnicas Hormigones de Alto Desempeño; 1ra Edición.
Se puede observar que las 3 ramificaciones tienden a ser paralelas y con la misma
tendencia hacia ambos extremos, es notable que existe la barrera de 0,40 para la
relación agua - cemento y con proyección a 0,3 para hormigones de alto
desempeño. Este gráfico nos da la facilidad de entender que cuando la relación
agua - cemento disminuye, la resistencia del hormigón aumenta, a la misma vez
3
se aclara que la resistencia no viene dada por la cantidad de cemento utilizado en
la mezcla, sino por la disposición de los elementos constitutivos del hormigón.
Entre los años 70 del siglo pasado, las relaciones de agua y cemento fluctuaban
entre 0,8 y 0,5 obteniéndose resultados de f´c entre 18 y 28 MPa. A medida que el
tiempo transcurría, las estructuras se tornaban más exigentes a la hora de
requerimientos de esfuerzos a la compresión, de docilidad, trabajabilidad, ataques
químicos, impermeabilizantes, por lo que se tomaron alternativas de construcción
más costosas, con nuevos productos para mejorar la calidad del concreto,
aumentando las características de desempeño que los investigadores realizaron en
su momento y para las solicitaciones de la época. Es notable que las exigencias
de las obras de ingeniería requieran más parámetros de calidad, los investigadores
realizan un sinnúmero de análisis para contrarrestar y solventar estas exigencias y
poder sacar un producto al mercado que resuelvan cualquier tipo de solicitudes
que estas obras requieran. Es decir, la evolución del concreto no cesa, es
progresiva y continua, va de la mano de la ingeniería y de las normas técnicas
que nos rigen actualmente.
Debido a que el hormigón es un material compuesto de varios materiales entre los
cuales son más representativos en volumen de los agregados finos y gruesos, estos
son de vital importancia para la obtención de altas resistencias, por lo que es
indispensable que estos materiales sean elegidos cuidadosamente, además que
tengan características mecánicas favorables para hormigones de alta resistencia,
además de parámetros de granulometría y abrasión, que son los desencadenantes a
la hora de realizar un concreto de altas prestaciones.
El gráfico No 1.2 muestra la envolvente de eficiencia por resistencia la cual fue
publicada por el comité ACI 363R-92 publicada en su edición 2003, según las
normas técnicas de hormigones de alto desempeño I parte publicada por el
INECYC (2011).
4
Gráfico 1.2 Envolvente de Eficiencias por resistencia
Fuente. INECYC primera edición 2011. Notas Técnicas Hormigones de Alto Desempeño
Se puede observar que las curvas de sección amarillo son las que nos indican las
diferentes resistencias del hormigón en función del tamaño máximo de los
agregados (eje x) y de las correspondientes eficiencias (eje y). “De este grafico se
establece que hay un tamaño máximo ideal para cada resistencia del hormigón y
ese tamaño máximo ideal es tanto menor cuanto mayor es la resistencia del
hormigón que se requiere”. (INECYC primera edición 2011. Notas Técnicas Hormigones de
Alto Desempeño).
Es decir que para realizar elementos estructurales de alta resistencia, los
agregados gruesos (ripio) deben ser de menor tamaño que los que se utilizan
normalmente en la construcción, además de aditivos que se deben utilizar cuando
las relaciones de agua - cemento son menores a 0,40.
A su vez la curva de color rojo es la envolvente de eficiencia por resistencia,
mediante la cual se establece que para una determinada resistencia del hormigón,
la mezcla con menor contenido de cemento es la que presenta mayor eficiencia.
5
EQ. (1.2) Eficiencia del hormigón:
FUENTE: Notas Técnicas Hormigones de Alto Desempeño INECYC (2)
Los superplastificantes comenzaron a usarse en su verdadera función por los años
80, por iniciativa de Meyer en Alemania y de Hattorini en el Japón. Su efecto en
los Hormigones permitió romper por primera vez la barrera de la relación a/c
“mínima” de 0,40 y de conseguir resistencias que superaron el límite de
resistencia de los hormigones convencionales, fijados entonces en 50 MPa. Se
generaban así los “Hormigones de Alta Resistencia”.
Ya en la actualidad uno de los principales problemas que prevalece en la industria
del hormigón es la prioridad de infraestructura debido a la rápida urbanización del
mundo, siempre tomando en cuenta la durabilidad del hormigón que va de la
mano con el costo y las soluciones ecológicas.
Es de importancia en la ingeniería, sobre todo en la de la construcción, realizar
proyectos que sean amigables con el ambiente, sean menos costosos, de fácil
construcción y que su habitabilidad sea rápida. Es imprescindible no contar con la
mano de obra, pero la clave de la economía de una obra civil, está en realizarlo en
el menor tiempo posible, ya que un menor tiempo implica una disminución de
gasto en salarios, reducimos el tiempo de obra negra y aumentamos la rentabilidad
de estas estructuras. Es por esto y mucho más, en cada obra se pretende que el
tiempo de construcción sea mínimo, para esto se requiere aplicar técnicas de
construcción adecuada, material de implementación rápida y un buen acabado,
reducción de los costos de mano de obra, facilidad de instalación, alta durabilidad
y reducción de tiempo en acabados de la construcción.
6
1.2 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA A INVESTIGAR
Conforme a que las necesidades de la población aumentaban, las demandas del
hormigón en cuanto a su resistencia se tornaban más exigentes a la hora de
implementar en los diferentes ámbitos que requiere la sociedad civil, este y varios
motivos más fueron desencadenantes de una serie de investigaciones que hicieron
posible más utilidades para el hormigón de alta resistencia como por ejemplo: en
muros, presas, puentes, tanques de reserva, vías de comunicación y un sinnúmero
de obras civiles que requieren una mayor resistencia, al desgaste, a las
inclemencias del clima, al peso de las mismas, a las solicitaciones de carga y a un
sinnúmero de normas técnicas que se van ajustando con el tiempo.
En la actualidad, el uso del concreto se ha globalizado en todos los aspectos de la
vida cotidiana del hombre moderno, en cuanto a prestaciones de servicios se
requiere, sin embargo todavía el hormigón no se lo toma como un elemento
decorativo o de acabado, ya que su aspecto es grotesco y de poco brillo. La
demanda peatonal y vehicular en conjuntos habitacionales, condominios,
vecindades, plazas de centros comerciales, plataformas de arribo y desembarque
de buses, trenes, estaciones de metro, parqueaderos, hacen que los acabados de la
construcción sean motivo de grandes inversiones por parte de los constructores, ya
que se requiere un material que sea duradero y con un aspecto agradable a la vista.
Fotografía 1.1 Se muestra piso industrial
FUENTE.-recuperado en (https://www.google.com.ec/search?q=pisos+industriales)
Al existir esta necesidad de abaratar los costos de la construcción en cuanto a
acabados se refiere, obtener una alta resistencia con los hormigones normales,
7
tener una mejor presentación del material, existe la necesidad de contar con un
material de alta durabilidad, que tenga una buena resistencia al desgaste, una
buena tolerancia a impactos, un buen aspecto visual, y que sea de acorde a las
prestaciones a las que va a estar sometido el hormigón de revestimiento con un
bajo costo, además que cumpla con las exigencias y las nuevas tecnologías que
hoy en día se aplican para la consecución de dichos hormigones.
El concreto de alta resistencia no se lo utiliza normalmente en pisos, porque
siempre hay un recubrimiento que cubre las estructuras de hormigón y requieren
de mucho conocimiento realizar un hormigón de altas prestaciones. Generalmente
los pisos HPC (por sus siglas en ingles High Performance Concrete o Concreto de
Alta Eficiencia), se requieren en fábricas, en plataformas con alto tráfico peatonal,
en plazas comerciales, embarcaderos de buses, trenes, estaciones de metro; hay
que tomar en cuenta que para el constructor es necesario obtener una mezcla que
sea fácil de trabajar y que de los resultados esperados en el transcurso del tiempo,
en cuanto a resistencia, por otro lado es muy importante también obtener un
acabado acorde al lugar donde se lo va a utilizar.
Para lograr los resultados deseados, se requieren de especificaciones técnicas,
tener un procedimiento adecuado al momento de su ejecución, así como también
se requiere conocimiento de diseño de mezclas, procedimientos de fabricación,
una correcta relación agua/cemento, tipos de agregado, la granulometría adecuada
y el tipo de aditivos a utilizar para conseguir los fines propuestos. El control de
calidad en este tipo de concreto es vital, ya que se debe incluir un monitoreo
durante todo el proceso de fabricación, hormigonamiento y curado.
8
1.3 HIPÓTESIS
Con la mezcla adecuada de los componentes del hormigón se plantea conseguir
un aumento significativo en la resistencia, así mismo con una dosificación
ajustada se podrá lograr bajar los costos de producción acercándose a los
materiales para revestimiento más usados en el mercado actual.
Se realizará varias mezclas de hormigón de alta resistencia, para la cual se
utilizará diferentes métodos y así obtener conclusiones sobre cada método y
analizar la eficiencia de cada mezcla
Para poder corroborar la resistencia del hormigón que se realizara en el proyecto
varios ensayos entre los que se encontraran: ensayo de impacto, ensayo de
abrasión y ensayo de compresión, cuya interpretación es motivo de aceptación o
rechazo de los componentes usados así como de los métodos para su obtención
Asimismo se le dará un cabo final al hormigón de alta resistencia que se utiliza en
pisos, este tipo de acabado pretende competir con los revestimientos de una mejor
calidad de presentación y brillo, además de poder contar con un sistema de
impresión de patrones para otorgarle al hormigón un aspecto con textura y brillo
único en el ámbito comercial.
Extender la utilidad del hormigón de alta resistencia, para otros fines decorativos,
a su vez la facilidad de realizar la industrialización de este tipo de producto y
competir con los diferentes tipos de revestimiento y acabados.
Además el proyecto pretende reducir los espesores de hormigones de alta
resistencia utilizados en contra pisos y losas, con ello se procura bajar la cantidad
de los materiales, bajar el peso muerto de las estructuras de hormigón armado,
reducir el costo de acabados de las obras.
9
1.4 ALCANCE
Al realizar un breve análisis de los tipos de acabados para pisos que se encuentran
en el mercado exclusivamente para uso residencial, podemos encontrar que
existen productos de diferentes prestaciones, versatilidad, usos y de economía
variable, que si bien algunos de estos son económicos, su durabilidad no es
favorable y viceversa, por lo que debe existir una media entre resistencia vs
economía.
El proyecto pretende realizar el diseño de hormigones de alta resistencia para
pisos con lo que se desea obtener los parámetros detallados de la mezcla que se
utilizará para alcanzar un hormigón de altas prestaciones de durabilidad, calidad y
resistencia, el cual pretende ser una alternabilidad de revestimiento de buena
calidad y de bajo costo para que sea accesible a la sociedad.
Se pretende lograr hormigones de alta resistencia con dos métodos utilizados
comúnmente en la sociedad, los resultados de esta serán calificados por los
ensayos del hormigón y así obtener conclusiones de la efectividad de los métodos
para la consecución de hormigones de alto desempeño.
Con los ensayos de impacto practicados en este proyecto, no se pretende llegar a
una fórmula matemática o ecuación para determinar la dureza del hormigón al
impacto, este ensayo es con el carácter informativo, cuantitativo en números de
medición de resultados y comparativo con los diferentes revestimientos.
No se pretende realizar un análisis de mercadeo de los diferentes revestimientos,
solo se comparará costos de producción de varios materiales comerciales.
10
1.5 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.5.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar un hormigón para pisos de uso residencial, de alta
resistencia, utilizando agregados de la cantera de Pifo, Provincia de
Pichincha.
1.5.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Realizar los ensayos correspondientes al cemento y agregados.
Realizar un ensayo empírico de impacto con diferentes
recubrimientos de pisos y analizar los resultados con los obtenidos
del diseño del hormigón.
Diseñar una mezcla que cumpla los parámetros de resistencia vs
costo.
Realizar ensayos de abrasión en placas de hormigón variando los
espesores de estas.
11
1.6 MARCO CONCEPTUAL
Hormigones de alta resistencia: Los Hormigones de Alta Resistencia son
materiales necesarios que han ido evolucionando con la ingeniería civil, con la
creación de nuevos estilos y estándares de vida, es necesario dar a las personas
alternativas de pisos de hormigón, el cual actúe de una manera eficiente y
adecuada ante el desgaste por rozamiento e impacto.
Es un hormigón que cumple con la combinación de desempeño especial y
requisitos de uniformidad, combinación que no puede ser rutinariamente
conseguida usando solamente los componentes tradicionales y las prácticas
normales de mezclado, colocación y curado, “Instituto Ecuatoriano del Cemento y
del Hormigón Normas Técnicas.”
Componentes del hormigón: Al referirnos a componentes del hormigón queremos
decir que son los elementos que permiten su elaboración; como son el cemento,
agregados, agua de mezclado y debido al tipo de hormigón a diseñar se puede
utilizar aditivos especiales.
Aditivos: Estos son componentes de naturaleza orgánica o inorgánica, que al
incorporar al hormigón fresco mejoran algunas de sus características.
Durabilidad: El término durabilidad se refiere a la capacidad del hormigón para
resistir los deterioros provocados por el medio ambiente o por las condiciones de
servicio para las cuales se lo utiliza; este debe ser capaz de satisfacer la función
para la cual fue pensado sin sufrir deterioros considerables durante su vida útil.
Impacto: Del latín tardío impactus, el impacto es el choque o la colisión de dos o
más objetos dejando como resultado una alteración física entre sus componentes
ya sea o no notorio a simple vista llamada huella.
12
1.7 NORMATIVO TÉCNICO
Norma NTE INEN 2 380 – Cemento Hidráulico. Requisitos de
desempeño para Cementos Hidráulicos.
Norma ACI 211 – Norma para el diseño de mezclas de hormigón.
Norma NTE INEN 2615 – Cemento para mortero. Requisitos.
Norma NTE INEN 158 – Cemento Hidráulico. Determinación del tiempo
de fraguado. Método de Vicat.
Norma NTE INEN 489 – Cementos. Determinación de la finura por
Tamizado seco.
Norma NTE INEN 872 – Áridos para hormigón. Requisitos.
Norma NTE INEN 696 – Áridos. Análisis granulométrico en los áridos,
finos y grueso.
Norma ASTM C 33 – 03. Impurezas orgánicas en arenas.
Norma NTE INEN 856 – Áridos. Determinación de la densidad,
densidad relativa (gravedad específica) y absorción del árido fino.
Norma NTE INEN 857 – Áridos. Determinación de la densidad,
densidad relativa (gravedad específica) y absorción del árido grueso.
Norma NTE INEN 861 – Áridos. Determinación del valor de la
degradación del árido grueso de partículas mayores a 19 mm mediante el
uso de la Máquina de los Ángeles.
Norma NTE INEN 2189 – Baldosas Cerámicas. Determinación de la
resistencia a la abrasión profunda en baldosas sin esmaltar.
Norma ACI 308 – Curado del hormigón para construcciones diversas.
Norma ASTM C 156 – Método de curado para hormigón.
Norma NTE INEN 1576 – Hormigón de cemento hidráulico. Elaboración
y curado en obra de especímenes para ensayo.
Norma NTE INEN 490 – Cementos hidráulicos compuestos.
Requerimientos.
Norma NTE INEN 1 578 – Hormigón de cemento hidráulico.
Determinación del asentamiento.
13
Norma NTE INEN 1 573 – Hormigón de cemento hidráulico.
Determinación de la resistencia a la compresión de especímenes
cilíndricos de hormigón de cemento hidráulico.
Norma INEN 3040 – Adoquines de Hormigón. Requisitos y Métodos de
Ensayo.
1.8 PROCEDIMIENTO GENERAL DE LA INVESTIGACIÓN
Para la obtención de Hormigones de Alta Resistencia con su aplicación como
revestimiento de pisos, se deben seguir los siguientes parámetros para la
obtención de características similares a las que se pretende en esta investigación:
Selección de los Materiales Constitutivos del Hormigón de Alta Resistencia:
Para obtener excelentes resultados, se deben cotejar ciertos parámetros de
calidad en cuanto a los materiales constitutivos del hormigón en primera
instancia, de estos dependerá la resistencia, acabado y presentación final del
concreto.
Del Cemento: Para la selección del cemento es necesario realizar
un análisis del lugar donde se va instalar este tipo de revestimiento,
según el cual dependerá el tipo de cemento a utilizarse (Sulfatos,
ácidos), del tiempo disponible de implementación (fraguado
rápido, fraguado lento), de la resistencia a obtenerse (tipo HE, GU,
HS).
Una vez que se elige el cemento óptimo, se procede a realizar los
ensayos respectivos del cemento, como densidad del cemento y
tiempo de fraguado.
De la Relación agua- cemento: Se elige la relación agua – cemento
de acuerdo a la resistencia que se desea obtener, mientras más baja
la relación agua - cemento, más alta es su resistencia a la
compresión.
De los Agregados: Los agregados se deben seleccionar de tal
manera que se aseguren los parámetros de calidad y economía. Una
vez seleccionada la mina de extracción de los materiales pétreos, se
14
recurren a los ensayos (abrasión, colorimetría, granulometría,
densidad, capacidad de absorción, etc.), de los agregados para
obtener parámetros para un posterior diseño de la mezcla.
Del aditivo: dependerá de las condiciones de trabajabilidad de la
obra, de las condiciones atmosféricas, de resistencia y de
velocidades de fraguado.
Diseños de las mezclas
Métodos de diseño de la mezcla: Para la correcta dosificación de la
mezcla se debe recurrir a los diferentes métodos expuestos por
algunos investigadores, en este caso se realizará cuatro mezclas
que usarán diferentes métodos de diseño de hormigón, para la
realización de concretos de alta resistencia. Los métodos utilizados
son el método de Prueba y error expuesto por CAMANIERO,
Raúl, 2006 en su libro “Dosificación de Mezclas”, y el Método
propuesto por el ACI (American Concret Institute).
Método de Prueba y Error.- Se usará para dosificar 3 mezclas
dosificadas con este método, de las cuales la Mezcla No 1 se
presenta con materiales sin tamizar y con granulometría natural de
la mina. Las mezclas No 2 y No 3 se presenta con material pétreo
tamizado y con granulometría definida.
Método Propuesto por el ACI.- Se usará para dosificar la mezcla
No 4, con los parámetros expuestos en este método con el control
de calidad del caso.
La utilización de dos métodos de diseño de mezclas es para obtener
un parámetro de comparación de estos dos métodos, en cuanto a su
funcionamiento en el laboratorio y en los resultados obtenidos.
Recolección de muestras: Para la recolección de probetas de hormigón se
tomará en cuenta la norma NTE INEN 1576 “Hormigón de Cemento
Hidráulico. Elaboración y Curado en Obra de Especímenes para Ensayo”,
para las cuales se elaborará una serie de 5 probetas de hormigón que serán
ensayadas a los 3, 7, 14, 28 días de fraguado el hormigón. Además de la
realización de 2 planchas de hormigón de 3, 5 y 7 centímetros de espesor
cada una, para la realización de los ensayos de abrasión e impacto.
15
Ensayos propuestos para el hormigón: Los ensayos previstos para el
hormigón son los siguientes:
De compresión.- Para todas las probetas de hormigón de las 4
mezclas descritas en esta investigación en un laboratorio
certificado y con equipos adecuados, esto se realizará de acuerdo a
la Norma NTE INEN 1 573.
Desgaste por abrasión.- se la realiza para cuantificar la resistencia
al desgaste del hormigón de alta resistencia, para lo cual se realizan
3 probetas de concreto de 3, 5 y 7 cm de espesor de la capa
resistente, la norma UNE-EN 1338 es la que se utilizará.
De impacto.- El método de impacto se lo realizó para cuantificar
mediante la huella de una esfera de acero en caída libre desde
alturas de 0,5, 1,0 y 1,50 metros para realizar una comparación de
la dureza de los diferentes materiales ensayados (Cerámica, HAR,
Adoquín), para este ensayo no se encontró una norma por lo cual
se lo realizara empíricamente.
Presupuesto, resultados y conclusiones
Del presupuesto: Se realizará un presupuesto referencial de cada
una de las mezclas de hormigón de alta resistencia, el costo por
metro cúbico de este material y además del análisis de precios
unitarios.
De los resultados: Se analizará los resultados de las mezclas de
hormigón con el presupuesto, se verificará la eficiencia del
hormigón y se definirá la mezcla óptima.
De las conclusiones: Las conclusiones son de carácter general de
todo el proyecto investigativo, experiencias y recomendaciones que
serán expuestas.
El presente procedimiento se lo realizó en ambientes controlados y con la
supervisión de personal técnico él cual tenga la certificación ACI para toma y
fabricación de hormigón. Cualquiera que sea el cambio de en los componente para
la realización de este proyecto, será responsabilidad del diseñador. Los autores de
16
este proyecto, así como la Universidad Central del Ecuador tienen autoría en
cualquiera que sea la implementación de este hormigón de alta resistencia.
17
2. ESTUDIOS FÍSICOS Y MECÁNICOS DE LOS
COMPONENTES DEL HORMIGÓN.
2.1 GENERALIDADES.
El hormigón de alta resistencia es un material de construcción, constituido por la
mezcla de cemento, agua de mezclado, agregado grueso, agregado fino, y en
algunas ocasiones especiales se implementa un aditivo químico; los mismos que
deben cumplir con normas de calidad y características físicas – mecánicas, para
formar una mezcla homogénea y consistente.
Con los elementos constitutivos del hormigón de altas prestaciones, se requiere
que tenga una buena presencia sobre todo en el acabado para su aplicación en
pisos, para esto se debe definir los conceptos de cada uno de los materiales
involucrados y sus restricciones al momento de efectuar la mezcla.
A continuación se precisará las definiciones de cada uno de los componentes
utilizados para la consecución de un hormigón de alta resistencia aplicado en
pisos. Las características de los componentes del hormigón son elegidos de
acuerdo a la permanencia en el mercado para la construcción.
2.2 CEMENTO.
Es el material más importante que interviene para diseñar hormigones de alta
resistencia, ya que gracias a sus propiedades cementantes permiten que la mezcla
con los agregados gruesos y finos sea homogénea, y de una consistencia adecuada
para el manejo del hormigón.
Existen varios criterios para la clasificación de los cementos, esta puede hacerse
de la siguiente manera:
18
Las clases de cementos o categorías (en base a su resistencia mecánica
mínima o medias a la compresión a los 28 días)
Los tipos de cemento
Las características especiales más importantes de los cementos
Según el tipo puede clasificarse en:
Cementos comunes
Cementos resistentes a los sulfatos
Cementos resistentes al agua de mar
Cementos de bajo calor de hidratación
Cementos blancos
Cementos para usos especiales.
De acuerdo a la norma NTE INEN 2380, clasifica a los cementos hidráulicos de la
siguiente manera:
Tipo GU.- Para construcción en general. Se lo debe utilizar cuando no se
requiere uno o más de los tipos especiales.
Tipo HE.- Alta resistencia inicial.
Tipo MS.- Moderada resistencia a lo sulfatos.
Tipo HS.- Alta resistencia a los sulfatos.
Tipo MH.- Moderado calor de hidratación.
Tipo LH.- Bajo Calor de hidratación.
Para el proyecto se utilizará cemento HOLCIM tipo GU de uso normal en la
construcción cumpliendo con la norma NTE INEN 2380, cuya simbología GU son
las siglas en ingles de “General Use”, siendo utilizado dentro del país por su
renombre y alto índice de producción, además de un renombre internacional por la
aplicación de altos estándares de calidad y aplicación de procesos, además con la
utilización de este cemento hace que se mantengan bajos los costos de producción
de hormigón de alta resistencia para su aplicación en pisos y conseguir óptimos
resultados con materiales de uso común.
19
Para la dosificación del hormigón se utilizará el ensayo de tiempo de fraguado,
que es necesario para medir el periodo en el cual ya se pueden realizar trabajos de
pulido y acabado final del hormigón.
En la tabla No 2.1 se presenta la clasificación de los Tipos de Cemento existentes
tomado del folleto del INECYC 2007 de “Manual de pepe Hormigón” además
hace referencia a las normas INEN y ASTM de cada tipo de cemento.
Tabla 2.1 Clasificación de los tipos de cemento existentes
TIPO DESCRIPCION NORMA
INEN ASTM
PU
RO
S
I Uso Común 152 C150
II Moderada resistencia a los sulfatos, bajos en calor de hidratación 152 C150
III Alta resistencia inicial 152 C150
IV Bajo calor de Hidratación 152 C150
V Alta resistencia a la acción de los sulfatos 152 C150
Los tipos IA, IIA,IIIA, incluyen incorporador de aire
CO
MP
UE
ST
OS
IS Portland con escoria altos hornos 490 C595
IP Portland puzolánico 490 C595
P Portland puzolánico (cuando no se requiere altas resistencias iniciales) 490 C595
I(PM) Portland puzolánico modificado 490 C595
I(SM) Portland con escoria altos hornos modificado 490 C595
S Cemento de escoria 490 C595
PO
R D
ES
EM
PE
ÑO
GU Uso en construcción en general 2380 C1157
HE Elevada resistencia inicial 2380 C1157
MS Moderada resistencia a los sulfatos, bajos en calor de hidratación 2380 C1157
HS alta resistencia a los sulfatos 2380 C1157
MH moderado calor de Hidratación 2380 C1157
LH Bajo calor de Hidratación 2380 C1157
Si adicionalmente tienen "R", tienen baja reactividad con áridos álcali-reactivos
Fuente: INECYC 2007 “Manual de Pepe Hormigón”
Se basará los estudios y requerimientos del cemento conforme la norma INEN
2380, las especificaciones técnicas del cemento dependerá de las solicitudes a las
que el hormigón de altas prestaciones estará expuesta, ya que por ejemplo si se
requiere un hormigón de alta resistencia inicial se colocará un cemento HE
(elevada resistencia inicial), o un piso con alta concentración de sulfatos se
20
realizará con un cemento HS (alta resistencia a los sulfatos), esto dependerá de los
estudios y de las exigencias que el cliente requiera y a las solicitaciones del medio
en cual va a estar en contacto el hormigón.
En la tabla No2.2 se presenta los requerimientos físicos que el cemento debe
cumplir conforme la norma NTE INEN 2380, este cuadro sirve de guía para poder
predeterminar los ensayos adecuados e identificar las normas que se deben seguir
para adquirir un cemento de acorde a las características del proyecto.
Tabla 2.2 Requisitos físicos normalizados para el cemento (NTE INEN 2380)
TIPO DE CEMENTO NORMA DE
ENSAYO
APLICABLE
GU HE MS HS MH LH
Finura INEN 196 A A A A A A
Cambio de longitud por autoclave,
%máximo
INEN 200 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80
Tiempo de fraguado, método de Vicat
Inicial, no menos de, minutos
Inicial, no más de, minutos
INEN158
45
420
45
420
45
420
45
420
45
420
45
420
Contenido de aire del mortero, en
volumen, %
INEN 195 C C C C C C
Resistencia a la compresión, MPa,
mín
1 día
3días
7días
28días
INEN 488
-
13
20
28
12
24
-
-
-
11
18
-
-
11
18
25
-
5
11
-
-
-
11
21
Calor de hidratación
7 días, kJ/kg (kcal/kg), máximo
28 días, kJ/kg (kcal/kg), máximo
INEN 199
-
-
-
-
-
-
-
-
290
(70)
-
250
(60)
290
(70)
Expansión en barra de mortero
14 días, % máximo
INEN 2 529
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
Expansión por sulfatos (resistencia a
sulf)
6 meses, % máximo
1 año, % máximo
INEN 2 503
-
-
-
-
0,10
-
0,05
0,10
-
-
-
-
A El porcentaje retenido en el tamiz de 45 µm (No. 325) por vía húmeda y el área de la superficie específica
determinada en el equipo de permeabilidad al aire en m2/kg, ambos deben ser informados en todos los
certificados de resultados requeridos al fabricante. B El tiempo de fraguado se refiere al tiempo de fraguado inicial en la NTE INEN 158 C Se debe informar el contenido de aire en todos los certificados de resultados de ensayos requeridos al
fabricante. El valor obtenido en el mortero no garantiza necesariamente que el contenido de aire en el
hormigón es el mismo.
D Los cementos pueden ser despachados antes que estén disponibles con los datos de ensayo de mayor edad.
En tales casos, el valor del ensayo puede dejarse en blanco. Alternativamente, el fabricante puede proveer
valores estimativos basados en datos históricos de producción. El informe debe indicar si se proporcionan tales
estimaciones.
E En los ensayos de cemento HS, no se requieren los ensayos a un año cuando el cemento cumple con el límite
a 6 meses. Un cemento HS que no cumple con el límite a 6 meses, no debe ser rechazado a menos que
tampoco cumpla el límite a un año.
FUENTE: NTE INEN 2380
21
En la tabla No 2.3 representa los estudios físicos normalizados que deben cumplir
los cementos bajo la normativa de la NTE INEN 2380.
Tabla 2.3 Requisitos físicos normalizados para el cemento
TIPO DE CEMENTO NORMA DE
ENSAYO
APLICABLE
GU HE MS HS MH LH
Opción R. Baja reactividad con áridos
reactivos
Álcali – sílice F. Expansión a:
14 días, % máximo
56 días, % máximo
INEN 867
0,020
0,060
0,020
0,060
0,020
0,060
0,020
0,060
0,020
0,060
0,020
0,060
Falso fraguado, penetración final, %
mínimo
INEN 875
50
50
50
50
50
50
Resistencia a la compresión, G
28 días, MPa, Mínimo
INEN 488
-
-
28
-
22
-
Contracción por secado INEN 1 508 --G --G --G --G --G --G
F No se debe solicitar el cumplimiento de este requisito a menos que el cemento vaya a ser utilizado con áridos
reactivos con los álcalis. G A pedido del comprador, se debe suministrar datos sobre la contracción del secado.
FUENTE: NTE INEN 2380
Se debe tomar en cuenta la cantidad de cemento que se va a introducir al
hormigón, la cual ser la que se presente en los cálculos de la dosificación de
hormigón, ya que si se exagera con la esta, la resistencia del hormigón tiende a
bajar, ya que la pasta de cemento es solo el ligante de las partículas (agregados)
resistentes del hormigón. Hay que tener en cuenta este particular a la hora de
realizar hormigones de altas prestaciones.
2.2.1 Ensayos del Cemento
Para realizar un hormigón de alta resistencia y su aplicación para pisos, es
necesario realizar los ensayos de:
Densidad del Cemento
Tiempo de fraguado
22
2.2.1.1 Densidad del Cemento
Se comprende como densidad del cemento al volumen de la masa de cemento
desplazada y la masa de cemento, es decir una relación masa - volumen, ésta se
expresa en gr/cm3, se debe tomar en cuenta que la densidad del cemento no está
ligada con la calidad de éste, al contrario está se usa para el cálculo de peso y
volúmenes en la mezcla de hormigón.
Para la determinación del peso específico del cemento se pueden utilizar varios
métodos de ensayos que son:
Método De Le Chetalier.
Método de Schuman
Método de Candlot.
Método de Picnómetro.
Para la investigación se usara el Método De Le Chetalier y el Método de
Picnómetro, ya que estos son los más usados para la determinación de la densidad
del cemento, se debe tomar en cuenta que el líquido al ser utilizado para este
ensayo no debe reaccionar con el cemento.
En la tabla No 2.4 se presenta los resultados de la densidad del cemento por el
método de Le Chetalier:
Tabla 2.4 Resultados del ensayo por el método de Le Chatelier
DESCRIPCIÓN Masa Volumen
gr cm3
frasco Le chatelier 138 0
frasco + gasolina 325 0,6
frasco + gasolina+ cemento 375 18,5
Cemento 50 17,9
Densidad 2,79 g/cm3
FUENTE: Autores
En la tabla No 2.5 se presenta los resultados de la densidad del cemento por el
método del Picnómetro:
23
Tabla 2.5 Resultados de la densidad del cemento por el método del Picnómetro
DESCRIPCIÓN Valor Unidad
Masa Picnómetro vacío 159,9 G
Masa Picnómetro + cemento 393 G
Masa Picnómetro + cemento + gasolina 697 G
Masa Picnómetro + gasolina 524 G
Volumen Total (Picnómetro) 500 cm3
Densidad Gasolina (calibración) 0,7282 g/cm3
Volumen de gasolina 417,47 cm3
Volumen de Cemento 82,53 cm3
Masa de Cemento 233,1 G
Densidad del Cemento 2,82 g/cm3
FUENTE: Autores
Como se puede observar tanto el método de Le Chetalier y el Método del
Picnómetro sus resultados son bastante cercanos, por lo tanto ambos métodos son
calificados para definir la característica física de la densidad del cemento.
2.2.1.2 Tiempo de Fraguado
El propósito de este ensayo es para establecer si un cemento cumple con un límite
específico en el tiempo de fraguado, se debe tomar en cuenta que existen dos
métodos que se encuentran normados en el INEN, para esta investigación
usaremos uno de ellos que se encuentra en la norma NTE INEN 158, el cual se
refiere al tiempo de fraguado de pasta de cemento hidráulico por el método de la
aguja de Vicat.
Cuando se une el agua de amasado con el cemento se forma la denominada pasta
de cemento, que al inicio se presenta en un estado plástico, que es moldeable y
trabajable, que después de un intervalo de tiempo se presenta el endurecimiento de
esta pasta, que no es sino la reacción del cemento con el agua causando una
reacción exotérmica dentro de la misma. Esta pasta de cemento se endurece y pasa
al endurecimiento que es la resistencia de la pasta ya fraguada.
24
Para el tiempo de fraguado, existen factores que alteran en los tiempos de
fraguado, los cuales pueden ser:
Si la Finura del cemento es mayor, aumenta la velocidad de hidratación de
la pasta y viceversa
La Composición química del cemento.
La temperatura ambiente también juega un papel importante en el
momento del fraguado, ya que a una temperatura baja las reacciones de
hidratación del cemento también son bajas.
Mientras mayor es la cantidad de agua en el amasado, más rápido se
presenta en fraguado, dentro de ciertos parámetros y limitaciones.
En la tabla No 2.6 se presenta las condiciones de fraguado inicial que debe tener
la pasta de cemento según la norma técnica NTE INEN 158 en condiciones
normales y para las diferentes clases de cemento. Estas dependerán del tipo de
cemento que se utiliza en el amasado del hormigón.
Tabla 2.6 Tiempo de Fraguado Inicial (min)
CEMENTO RONDA
No
INICIAL
INEN 158.
MÉTODO
A
INICIAL
AUTOMÁTICO
MÉTODO B
DIFERENCIA
DE PROMEDIO
(ESP. MAX. 25)
A 1 95 105 ….
A 2 90 105 ….
A 3 95 90 ….
Rango (Esp. Max. 30) 5 15 ….
Promedio 93,3 100 6,7
B 1 100 120 ….
B 2 105 95 ….
B 3 85 95 ….
Rango (Esp. Max. 30) 20 25 ….
Promedio 96,7 103,3 6,7
C 1 155 170 ….
C 2 155 160 ….
C 3 145 155 ….
Rango (Esp. Max. 30) 10 15 ….
Promedio 151,7 161,7 10
FUENTE: Norma NTE INEN 158
En la tabla No 2.7 se presenta las condiciones de fraguado final que debe tener la
pasta de cemento según la norma técnica NTE INEN 158 en condiciones normales
y para las diferentes clases de cemento. Estas dependerán del tipo de cemento que
se utiliza en el amasado del hormigón.
25
Tabla 2.7 Tiempo de Fraguado Final (min)
CEMENTO RONDA
No
INICIAL
INEN 158.
MÉTODO A
INICIAL
AUTOMÁTICO
MÉTODO B
DIFERENCIA
DE
PROMEDIO
(ESP. MAX.
25)
A 1 150 150 ….
A 2 145 150 ….
A 3 170 125 ….
RANGO (ESP. MAX. 30) 25 25 ….
PROMEDIO 155 141,7 13,3
B 1 185 180 ….
B 2 200 180 ….
B 3 185 155 ….
RANGO (ESP. MAX. 30) 15 25 ….
PROMEDIO 190 171,7 18,3
C 1 235 225 ….
C 2 240 220 ….
C 3 240 215 ….
RANGO (ESP. MAX. 30) 5 10 ….
PROMEDIO 238,3 220 18,3
FUENTE: Norma NTE INEN 158
En la tabla No 2.8 se presenta los resultados del ensayo del tiempo de fraguado
realizado con el cemento HOLCIM tipo GU presentando un tiempo de fraguado
normal.
Tabla 2.8 Resultados del ensayo de Tiempo de Fraguado (min)
ENSAYO TIEMPO DE FRAGUADO "CEMENTO HOLCIM"
Unidades 1 2 3
Consistencia normal del cemento % 28 29 27
Penetración de la aguja de Vicat mm 7 9 6
Hora inicio del ensayo h:min 7:38 7:48 7:58
Hora inicio del fraguado del cemento h:min 11:10 11:20 11:30
Tiempo del fraguado inicial del cemento h:min 3:22 3:32 3:42
Hora final del fraguado del cemento h:min 12:50 13:00 13:10
Tiempo de fraguado final del cemento h:min 5:38 5:48 5:58
Densidad (gr/cm3) = 2,82
FUENTE: Autores
2.3 AGUA DE MEZCLADO.
El agua de mezclado en el hormigón cumple un papel muy importante ya que sin
ésta no se conseguiría una mezcla homogénea y trabajable.
26
Debemos tomar en cuenta que el agua que se va a utilizar para el amasado del
hormigón debe ser de buena calidad al punto que podamos beberla (agua potable),
muchas de las veces no se podrá conseguir un agua de esta calidad, por lo cual es
necesario llevar un pequeño equipo de laboratorio que verificara la dureza, la
alcalinidad, el cloro residual, el potencial hidrógeno y así poder obtener un
parámetro de calidad del agua para la utilización del amasado del hormigón.
Una vez escogida el agua a ser utilizada, se tiene que tener en cuenta el contenido
de agua a utilizarse en la mezcla de hormigón, ya que si esta es excesiva vamos a
ver una reducción notable en la resistencia del hormigón dado que al tener una
gran cantidad de agua, esta al momento de fraguarse va a dejar espacios vacíos en
el hormigón esto quiere decir que tendremos un hormigón poroso.
En el grafico No 2.1 se muestra la influencia el agua de amasado en litros con el
porcentaje de la compresión del hormigón. La curva muestra visiblemente que la
curva tiene un máximo, que simboliza la mezcla óptima de agua de amasado con
el porcentaje que alcanza la compresión del hormigón a los 28 días de fraguado.
Gráfico 2.1 Efecto la cantidad de agua de amasado con el porcentaje de la resistencia a la compresión del
hormigón a los 28 días
Fuente: ROCHEL Roberto (2000); Libro de Hormigón Reforzado
2.4 RELACIÓN AGUA – CEMENTO
La relación agua – cemento se refiere a la proporción entre el peso del agua y el
peso del cemento, siempre viene dada en un valor menor que la unidad, este al ser
27
un factor trascendente para el diseño y la elaboración de hormigón, esta expresado
en varias formas siendo una de las más comunes en términos de un factor mínimo
de cemento.
Este al ser un factor importante al momento de la fabricación de hormigones, se
debe tomar en cuenta que si se tiene una menor relación agua - cemento se puede
obtener hormigones de resistencia mayor y viceversa, esto ocurre debido al
fraguado del cemento a causa de la absorción del agua ya que esta es una reacción
química exotérmica.
“Como en las reacciones químicas sus componentes interviene en cantidades fijas
podemos decir que para la hidratación de 100 gramos de cemento se necesitan 40
gramos de agua de los cuales 20 gramos de agua son fijados químicamente y los
20 restantes por adsorción; por lo tanto, la disminución de la resistencia del
hormigón por aumento de agua es por la disminución de la compacidad de la pasta
del cemento.” (Ref. ULLOA, Javier; Módulo estático del hormigón en base a su resistencia a la
compresión 21 MPa. Fabricado con materiales de la mina Villacrés ubicada en el sector de la
península, Cantón Ambato Provincia de Tungurahua y cemento Holcim;).
En la tabla No 2.9 se muestra las resistencias del hormigón a los 28 días vs las
relaciones agua/cemento, se aprecia que mientras es menor la relación agua
cemento en nuestra mezcla, más alto será la resistencia del hormigón. Por lo
general la relación agua - cemento es un parámetro que viene dado dependiendo
de la resistencia que se desee obtener.
28
Tabla 2.9 Resistencia aproximada del hormigón a los 28 días de edad, en función de la relación A/C (sin
inclusión de aire)
RELACIÓN
AGUA /CEMENTO
RESISTENCIA
PROBABLE A LOS
28 DIAS
(En masa) (MPa)
0,60 22
0,58 25
0,56 28
0,54 30
0,52 34
0,50 36
0,48 38
0,46 40
0,44 42
0,42 44
Fuente: Dosificación de mezclas – apuntes de clases. CAMANIERO Raúl.
La relación agua/cemento forman un gel o pasta de cemento que cuya reacción
química hace que los componentes del hormigón se liguen durante el
endurecimiento de este hasta que todas las partículas de cemento se hidraten o ya
no exista agua para hidratarlas. La resistencia del hormigón dependerá de
mantener pegadas las partículas gruesas y finas después de iniciado el proceso de
fraguado de la pasta de cemento.
A menor relación agua / cemento corresponde una mayor resistencia a la
compresión, a su vez en el momento de realizarse la mezcla se produce menor
trabajabilidad, menor fluidez, pero aumenta su durabilidad ya que una relación a/c
baja tiene una menor cantidad de poros o vasos capilares que se forman durante la
evaporación del agua en donde los agentes agresivos pueden albergarse y dañar
las armaduras de refuerzo. Es por eso que es recomendable que en condiciones
extremas, es necesario obtener relaciones bajas de a/c.
29
2.5 AGREGADO
2.5.1 Selección del Material y Ubicación de la Mina
La sección de los materiales en de vital importancia para la consecución de
hormigones de altas prestaciones, estos materiales deben ser de una buena calidad
y de minas que tengan ciertos estándares de calidad que nos aseguraran los
objetivos prescritos en cualquier obra civil o proyecto programado. Es por eso que
se necesita una información previa para la ubicación de la cantera con los mejores
materiales pétreos y así poder asegurar un buen producto final.
Para la ejecución del proyecto de investigación se utilizará los materiales pétreos
de la cantera de Pifo, por ser los agregados más comercializados para la
construcción, en el sector oriental y centro de la Provincia de Pichincha, y
cumpliendo con las normas establecidas, garantizar la calidad de los materiales.
La fotografía No 2.1 muestra la ubicación satelital (Google Earth) de la cantera de
HOLCIM en el sector de Pifo, como se puede observar es una cantera de
explotación a cielo abierto con presencia de rocas de origen volcánico.
Fotografía 2.1 Cantera de Holcim Pifo, Pichincha - Ecuador
Fuente: Google Earth (12/04/2016)
30
La mina de HOLCIM Pifo se encuentra ubicada en el sur – oriente de la ciudad de
Pifo encontrándose dentro del Distrito Metropolitano de Quito de la Provincia de
Pichincha, a 40 min aproximadamente de la ciudad de Quito. Esta se encuentra en
el km 4 ½ de la vía Interoceánica que conecta a Pifo con Papallacta, con una
elevación de 2830 m.s.n.m y con las siguientes coordenadas:
Holcim Pifo: Latitud 0°17'24.55"S,
Longitud 78°21'12.49"O
Explotación material pétreo: Latitud 0°17'40.31"S,
Longitud 78°21'28.49"O
Como se muestra en la fotografía No 2.2, la mina de HOLCIM se encuentra a un
costado de la vía interoceánica, mostrándose también el seguimiento de las
normas de seguridad industrial y de personal al interior de este establecimiento.
Fotografía 2.2 Cantera de Holcim Pifo, Pichincha – Ecuador. Entrada principal
Fuente: Google Earth (12/04/2016)
En la mina de HOLCIM Pifo está conformada por materiales pétreos de “andesita
volcánica” de alto desempeño así que es de un origen ígneo extrusivo que puede
presentar dos tipos de coloraciones: azul y rojizo, que estas dependerán la
cantidad de feldespatos presentes en la roca madre.
31
Justificación de la selección del material:
El agregado implementado para la investigación fue el de coloración azul (menor
cantidad de feldespatos) ya que la coloración rojiza presenta una gran cantidad de
feldespatos principalmente del compuesto químico KAlSi3O8 que proviene de la
roca ortoclasa, la que presenta una falla ortogonal en dos planos por lo que no es
recomendable para la utilización en hormigones de altas prestaciones por su tipo
de falla, es por esto que el agregado de coloración azul traerá mejores resultados
en cuanto a su resistencia y a la abrasión.
2.5.2 Agregado Fino
El árido fino o conocido como arena se entiende aquél que contiene las partículas
entre 5 y 0,075 mm, este debe ser un material limpio libre de limos y basuras
orgánicas que impidan el buen comportamiento de la arena con el resto de
elementos que conforman el hormigón especial o de alta resistencia.
Es necesario realizar los ensayos de colorimetría, densidad, capacidad de
absorción, contenido de humedad, módulo de finura y granulometría. Para
proceder al diseño del hormigón de alta resistencia, se debe tomar en cuenta que el
ensayo de colorimetría, es muy importante, ya que con este verificamos que la
arena se encuentre libre de contenidos orgánicos, ya que si se encuentra algún
rastro de limos o basuras orgánicas es indispensable proceder a lavar la arena,
para retirar todo rastro de material orgánico.
Una vez lavado y seco el material, es necesario tamizarlo, para lograr una
granulometría apropiada para los requerimientos del hormigón de alta resistencia,
de esta manera podemos colocar las cantidades necesarias de agregado que
retenga en cada tamiz.
De acuerdo a la tabla No 2.10 se muestra los límites máximos y mínimos dentro
de la curva granulométrica para que el agregado fino se encuentre bien gradado.
32
Para la realización de hormigones de alta resistencia estos límites deben respetarse
y ser calculados de manera tal que el árido fino encaje perfectamente en el centro
de la curva granulométrica.
Tabla 2.10 Requisitos de gradación del árido fino
TAMIZ INEN PORCENTAJE QUE PASA
9,5 mm 100
4,75 mm 95 a 100
2,36 mm 80 a 100
1,18 mm 50 a 85
600 µm 25 a 60
300 µm 10 a 30
150 µm 2 a 10
Fuente: INEN 872 – 1982 - 12
Una vez tamizado se debe lograr ajustar a la curva granulométrica, para que
quede dentro de los límites establecidos por la norma de una forma equilibrada, no
olvidemos que los elementos de la mezcla deben cumplir ampliamente con las
normas, para garantizar un hormigón de alta resistencia.
La determinación del contenido de humedad en la arena, permite hacer las
correcciones respectivas para el agua en el hormigón y de esta manera no afectar a
la mezcla, esto debe ser tratado con meticulosidad, ya que el hormigón de alta
resistencia se caracteriza por tener un contenido de agua muy bajo, y de no tomar
en cuenta este ensayo podríamos alterar la dosificación del hormigón y no
alcanzar los objetivos planteados.
2.5.3 Agregado Grueso.
El agregado grueso o más conocido como ripio, se clasifica como tal si el tamaño
más pequeño de las partículas es mayor de ¼ in (6 mm), como característica
principal se tiene su dureza, este al igual que el agregado fino debe estar libre de
limos y de material orgánico. Es necesario realizar los ensayos pertinentes como
es el de abrasión, el cual permitirá obtener los parámetros de la dureza y calidad
del material.
33
En la tabla No 2.11 se muestra la serie de tamices por los cuales el agregado
grueso debe pasar y retenerse un cierto porcentaje para ser catalogado como bien
graduado. Todo el procedimiento para la realización de los ensayos del agregado
grueso se encuentra en la norma INEN 696 “Áridos. Análisis granulométrico en
los áridos finos y grueso”. Además en la norma INEN 872 – 1982 – 12 “Áridos
para el hormigón, Requisitos” se encuentran las especificaciones técnicas de los
materiales pétreos para la realización del hormigón.
Tabla 2.11 Requisitos de gradación del árido grueso
(1)
TAMIZ
INEN
(abertura
cuadrada)
mm
PORCENTAJE EN MASA QUE DEBE PASAR POR LOS TAMICES INEN
INDICADOS EN LA COLUMNA (1) PARA SER CONSIDERADO COMO ARIDO
GRUESO DE GRADO:
90 –
37,5
mm
63 –
37,5
mm
53 –
4,75
mm
37,5 –
4,75
mm
28,5 –
4,75
mm
19 –
4,75
mm
13,2 –
4,75
mm
9,50 –
2,36
mm
53 –
26,5
mm
37,5 –
19
mm
106 100
90 90 –
100
75 100
63 25 –
60
90 -
100
100 100
53 35 –
70
95-
100
100 90-
100
100
37,5 0 – 15 0 –
15
95-
100
100 35-70 90-
100
26,5 35-70 95-
100
100 0-15 20-55
19 0 – 5 0 –
5
35-70 90-
100
100 0-15
13,2 10-30 25-60 90-
100
100 0-5
9,5 10-30 20-55 40-70 85-
100
0-5
4,75 0-5 0-5 0-10 0-10 0-15 10-30
2,36 0-5 0-5 0-5 0-10
1,18 0-5
Fuente: INEN 872 – 1982 - 12
En este material se encontraron elemento que no pertenecen al ripio como tal, son
pequeños mezclas de limos y piedras pequeñas las cuales al contacto con el agua,
se desintegran de una forma inmediata, y por esta razón afectan directamente a la
resistencia del hormigón.
34
Para corroborar que existen elementos que no pertenecen al agregado grueso es
necesario realizar el ensayo de abrasión, el cual nos indica el excesivo desgaste
que presenta el árido grueso.
Se debe tomar en cuenta que este ensayo se lo realizo con el material en su forma
original, es decir, sin previo lavado, obteniéndose resultados aceptables, pero no
son los adecuados para un hormigón de alta resistencia; por esta razón se procedió
al lavado del agregado grueso.
En la tabla No 2.12 muestra las especificaciones técnicas de la norma ASTM
C131-06 que indican las características de las esferas de acero y de la cantidad de
material para el ensayo de abrasión en la máquina de los ángeles del agregado
grueso.
Tabla 2.12 Pesos de la carga abrasiva
GRADUACIÓN
No. DE
ESFERAS
PESO DE LA
CARGA
(gr)
A 12 5000±25
B 11 4584±25
C 8 3330±20
D 6 2500±15
Fuente: ASTM C131-06
En lo que respecta al ensayo de granulometría, se realizó el ajuste de la curva
granulométrica, ya que en ocasiones tendría a los gruesos y en otras tendría a los
finos, generando inestabilidad en la obtención de datos.
35
2.5.4 Ensayo de Colorimetría
El ensayo de colorimetría se lo utiliza para poder determinar si los agregados
finos tienen presencia de materia orgánica ésta puede consistir principalmente en
tejidos de animales y vegetales los cuales están formados por nitrógeno y carbono.
Cuanto existe una gran presencia de esta materia orgánica en el agregado fino,
altera las propiedades del hormigón de alta resistencia ya que no permiten un
adecuado fraguado y esto conlleva a una baja resistencia y un poco durabilidad.
Para la realización de este ensayo es necesario colocar una cantidad de agregado
fino en una botella de vidrio transparente y a esta se le agrega una solución de
NaOH (Hidróxido de sodio) al 3% con relación a la cantidad de agua que se va a
utilizar, se bate el frasco y se lo deja reposar por al menos 24 horas, luego de esto
podremos ver si la solución se torna de algún tipo de coloración.
En la fotografía No 2.3 se muestra las distintas coloraciones de la reacción
química producida con el material orgánico, este grafico es sacado del libro
“ELWYN E. Seelye; Data Book for Civil Engineers; American Society for
Testing Materials”, según la coloración de la reacción se lo clasificará con forme
dicta la norma ASTM C40.
Fotografía 2.3 Colorimetría del agregado fino
Fuente: Laboratorio de Ensayo de Material Universidad Central del Ecuador
36
En la fotografía No 2.4 muestra el resultado de la reacción del Hidróxido de Sodio
(NaOH) con el material pétreo de la mina Holcim Pifo, la coloración del ensayo
es clara, transparente por lo cual es en este caso se designa la fig.1 con lo cual sus
propiedades descritas en “ELWYN E. Seelye; Data Book for Civil Engineers;
American Society for Testing Materials”
Fotografía 2.4 Ensayo de colorimetría de los agregados; Colorimetría del agregado fino
FUENTE: Autores
En la tabla No 2.13 se muestra las designaciones de las fig.1 a la fig. 5 del ensayo
de colorimetría, con sus respectivas propiedades de acuerdo a la reacción obtenida
con los agregados finos de la cantera de Holcim Pifo.
Tabla 2.13 Ensayo de colorimetría de los agregados de Pifo / Colorimetría del agregado fino
FIG. COLOR PROPIEDADES
1 Blanco claro a
Transparente
Arena de muy buena calidad por no contener materia
orgánica, limos o arcillas.
2 Amarillo pálido Arena de poca presencia de materia orgánica, limos o
arcilla. Se considera de buena calidad
3 Amarillo
encendido
Contiene materia orgánica en altas cantidades. Puede usarse
para hormigones de baja resistencia
4 Café Contiene materia orgánica en concentraciones muy
elevadas. Se considera de mala calidad
5 Café chocolate Arena de muy mala calidad
Fuente: ELWYN E. Seelye; Data Book for Civil Engineers; ASTM
37
Resultados:
Con los resultados del análisis de colorimetría de los agregados finos de la cantera
Holcim Pifo para el proyecto de investigación Diseño de hormigón para pisos de
uso residencial, de alta resistencia, utilizando agregados de la cantera de Pifo,
Provincia de Pichincha, se selecciona la fig. 1 (blanco claro a transparente) que
como propiedades es una arena de muy buena calidad por no contener material
orgánico, limos o arcillas.
38
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática Escuela de Ingeniería Civil DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS Telefax: 2 522-655 Casilla: 17-03-1650 Quito
RESULTADOS DEL ENSAYO DE COLORIMETRIA EN AGREGADO FINO
ASTM C 40
FECHA: 16 de Febrero de 2016 INFORME: No 1
SOLICITADO
POR: Ivonne Hidalgo - Carlos Mora. OBRA: DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL, DE ALTA
RESISTENCIA, UTILIZANDO AGREGADOS DE LA CANTERA DE PIFO,
PROVINCIA DE PICHINCHA.
MUESTRA: 1
ORIGEN: Cantera de Pifo, Cantón Quito, Provincia de Pichincha.
ANALISIS COLORIMETRICO: GRÁFICO No. Ensayo de colorimetría del agregado fino de la Cantera de Pifo
OBSERVACIONES: El agregado fino es de roca triturado, razón por la cual es de
mayor transparencia que la Fig. 1
Esto quiere decir que es un agregado de muy buena calidad
REALIZADO POR: Ivonne Hidalgo; Carlos Mora
39
2.5.5 Densidad Real (Peso Específico).
La densidad de los agregados es una propiedad física que muestra la relación entre
el peso de una muestra y el volumen de una masa determinada, esto quiere decir
que tiene una relación directa con las características del grano del agregado. Los
agregados al ocupar una porcentaje entre el 60% y el 75% del volumen de la
mezcla de hormigón es necesario conocer su densidad real ya que con este dato se
colocará la cantidad adecuada de cada uno de los agregados tanto fino como
grueso.
El factor de la densidad en muy importante para la realización del diseño de las
mezclas, ya que gracias a este parámetro se determinará la cantidad de agregado
para un volumen unitario de hormigón, ya que en el interior de la masa del
hormigón los poros interiores van a ocupar un volumen y a su vez también el agua
se aloja dentro de los poros saturables del hormigón.
La densidad real está basada entre la masa (en el aire) y el volumen del material,
para lo cual esta se divide en tres clases de densidad:
“Densidad Nominal. Es la relación entre la masa en el aire de un volumen
dado de agregado, incluyendo los poros no saturables, y la masa de un
volumen igual de agua destilada libre de gas a temperatura establecida.
Densidad Aparente. La relación entre la masa en el aire de un volumen
dado de agregado, incluyendo sus poros saturables y no saturables, (pero
sin incluir los vacíos entre las partículas) y la masa de un volumen igual de
agua destilada libre de gas a una temperatura establecida.
Densidad Aparente (SSS). La relación entre la masa en el aire de un
volumen dado de agregado, incluyendo la masa del agua dentro de los
poros saturables, (después de la inmersión en agua durante
aproximadamente 24 horas), pero sin incluir los vacíos entre las partículas,
comparado con la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas
a una temperatura establecida”.
Tomada de: (http://www.construaprende.com/docs/lab/335-practica-densidad-absorcion-
agregados). (03-03-2016).
40
Para la realización de este ensayo se tiene como referencia la norma NTE INEN
856 (A.S.T.M C 127) para el agregado fino y la norma NTE INEN 857 (A.S.T.M
C 128) para el agregado grueso.
41
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática Escuela de Ingeniería Civil DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS Telefax: 2 522-655 Casilla: 17-03-1650 Quito
RESULTADOS DE ENSAYOS DE DENSIDAD SUELTA Y COMPACTADA NORMA NTE INEN 0856:2010 1R (ASTM C 128) NORMA NTE INEN 0857:2010 1R (ASTM C 127)
OBRA: DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS RESIDENCIALES DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO AGREGADOS DE
LA CANTERA DE PIFO, UBICADA EN EL CANTÓN QUITO
INFORME: 1
FECHA: 22-
feb-16 SOLICITADO POR: Ivonne Hidalgo - Carlos Mora
DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA:
AGREGADO GRUESO:
MASA DEL RECIPIENTE VACIO 258
4 g VOLUMEN DEL RECIPIENTE c.c. 287
2 MASA DEL RIPIO
SUELTO+RECIPIENTE: MASA DEL RIPIO COMPACTADO+RECIPIENTE:
1.- 3845 1.- 4239 2.- 3827 2.- 4206 3.- 3823 3.- 4239 PROMEDIO: 3831.66 PROMEDIO: 4228
δ ap. Suelta del ripio: 1.33 δ ap. Compactada del ripio: 1.47
AGREGADO FINO:
MASA DEL RECIPIENTE VACIO
2584 g
VOLUMEN DEL RECIPIENTE c.c.
2872
MASA DE ARENA SUELTO+RECIPIENTE:
MASA DE ARENA COMPACTADO+RECIPIENTE:
1.- 4259 1.- 4825 2.- 4269 2.- 4829 3.- 4243 3.- 4828 PROMEDIO: 4257 PROMEDIO: 4827.33 δ ap. Suelta del arena: 1.48
δ ap. Compactada del arena: 1.68
42
2.5.6 Ensayo de Abrasión.
El propósito de este ensayo es básicamente medir la dureza y desgaste del
agregado grueso, ya que la dureza es una de las propiedades primordiales para la
obtención de un hormigón de alta resistencia.
La realización de este ensayo se lo hace en la denominada Máquina de los
Ángeles, el cual consiste en colocar una cantidad determinada de material pétreo
(ripio) en dicha máquina y conjuntamente con el agregado se colocan esferas de
acero las cuales al momento de producirse el movimiento giratorio en la máquina,
va a producir un desgaste al agregado grueso y con esto se medirá la perdida de
material producto del impacto. Con el ensayo de abrasión se obtiene el porcentaje
de desgaste del ripio y el coeficiente de uniformidad.
En la fotografía No 2.5 y 2.6 se muestra la Maquina de los Ángeles y realizando el
procedimiento conforme dicta la norma NTE INEN 0861:83 (ASTM C-131).
Fotografía 2.5 Ensayo de Abrasión en la máquina de los Ángeles, colocación de material
Fuente: Autores
Fotografía 2.6 Ensayo de abrasión, colocación de esferas de acero en el tambor rotatorio
Fuente: Autores
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RESULTADOS DE ENSAYOS DE ABRASIÓN EN AGREGADO GRUESO
ASTM C 131
INFORME No. 1
FECHA: 17 de Febrero de 2016
ENVIADO POR: IVONNE HIDALGO-CARLOS MORA
ORIGEN: CANTERA PIFO - CANTÓN QUITO
GRADUACIÓN:
1 MASA INICIAL – g 5000
2
RETENIDO EN EL TAMIZ No. 12 DESPUES DE 100
REVOLUCIONES 4725
3 PERDIDA DESPUES DE 100 REVOLUCIONES - g 275
4 PERDIDA DESPUES DE 100 REVOLUCIONES - % 5.5
5
RETENIDO EN EL TAMIZ No. 12 DESPUES DE 500
REVOLUCIONES 3899
6 PERDIDA DESPUES DE 500 REVOLUCIONES -g 1101
7 PERDIDA DESPUES DE 500 REVOLUCIONES -% 22.02
8 COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (4/7) 0.25
OBSERVACIONES:
Se observa que el material que va hacer usado en el proyecto de
investigación es de muy buena calidad ya que su desgaste luego de las
500 revoluciones es menor que el 25%.
44
2.5.7 Capacidad de Absorción.
Se entiende como capacidad de absorción “el incremento de la masa del árido
debido a la penetración de agua en los poros de las partículas durante un
determinado período de tiempo, sin incluir el agua adherida a la superficie externa
de las partículas, se expresa como un porcentaje de la masa seca” (Ref. NTE INEN
857:2013).
Para alcanzar la absorción de los áridos, se debe sumergir a estos durante 24
horas, posteriormente se realiza el secado superficial con una toalla o paño seco, y
por diferencia del peso se tiene el porcentaje de absorción del agregado.
Conocer la cantidad del agua alojada en los materiales pétreos es de gran ayuda a
la hora de realizar el diseño de las mezclas, ya que con ella se puede realizar
correcciones a la hora de colocar el agua de amasado. La cantidad de agua
absorbida estima la porosidad del material pétreo. La cantidad de agua absorbida
estima la porosidad de las partículas del agregado.
Resultados:
Los resultados del ensayo de la prueba de abrasión se obtuvieron siguiendo los
parámetros de la norma NTE INEN 857, o a su vez la norma ASTM C – 129. En
la cual estipulan los procedimientos necesarios para la realización de los cuales
tuvieron los siguientes resultados:
45
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RESULTADOS DE ENSAYOS DE PESO ESPECIFICO Y CAPACIDAD
DE ABSORCION DE AGREGADO FINO Y GRUESO
NORMA NTE INEN 0856:2010 1R (ASTM C 128)
NORMA NTE INEN 0857:2010 1R (ASTM C 127)
OBRA: DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO
RESIDENCIAL, DE ALTA RESISTENCIA,
UTILIZANDO AGREGADOS DE LA CANTERA
DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA
INFORME: 1
FECHA: 18-feb-16
SOLICITADO POR: Ivonne Hidalgo - Carlos Mora
AGREGADO GRUESO:
PESO ESPECIFICO
1 MASA DEL RECIPIENTE + RIPIO EN SSS (g) 2424
2 MASA DEL RECIPIENTE (g) 296
3 MASA DEL RIPIO EN SSS (g) 2128
4 MASA DE LA CANASTILLA SUMERGIDA EN AGUA (g) 1655
5 MASA DE LA CANASTILLA + RIPIO SUMERGIDO EN AGUA (g) 2959
6 MASA DEL RIPIO EN AGUA (g) 1304
7 VOLUMEN DESALOJADO (cm3) 824
8 PESO ESPECIFICO (g/cm3) 2.58
CAPACIDAD DE ABSORCION
1 MASA DE RIPIO SSS + RECIPIENTE (g) 2424
2 MASA DE RIPIO SECO + RECIPIENTE (g) 2375
3 MASA DE RECIPIENTE (g) 296
4 MASA DE AGUA (g) 49
5 MASA DE RIPIO SECO (g) 2079
6 CAPACIDAD DE ABSORCION (%) 2.06
AGREGADO FINO:
PESO ESPECIFICO
1 PASA DE PICNOMETRO + ARENA SSS (g) 642
2 MASA DE PICNOMETRO (g) 159.1
3 MASA DE ARENA EN SSS (g) 482.9
4 MASA DE PICNOMETRO CALIBRADO (g) 657.9
5 MASA DE PICNOMETRO + ARENA SSS + AGUA (g) 950.8
6 VOLUMEN DESALOJADO (g) 190
7 PESO ESPECIFICO (g/cm3) 2.54
CAPACIDAD DE ABSORCION
1 MASA DE ARENA EN SSS + RECIPIENTE (g) 487.10
2 MASA DE ARENA SECO + RECIPIENTE (g) 480.50
3 MASA DE RECIPIENTE (g) 136.90
4 MASA DE AGUA (g) 6.60
5 MASA DE ARENA SECA (g) 343.60
6 CAPACIDAD DE ABSORCION (%) 1.92
OBSERVACIONES:
46
2.5.8 Granulometría
Granulometría se define como la distribución del tamaño de las partículas de una
muestra de material pétreo; este ensayo consiste en ubicar una serie de tamices
normados seguidos uno de otro con relación a las aberturas de acuerdo a la norma
técnica del ASTM C-136; las ranuras de los tamices deben ser cuadradas, luego se
pesa una cantidad determinada de material (alrededor de 30 kg para el ripio y 10
kg para la arena) para realizar la partición y elegir la muestra representativa del
material. Posteriormente se procede a pesar y a verter en la serie de tamices,
procediendo a agitar hasta lograr que las partículas se vayan depositando en cada
uno de los tamices de acuerdo a su numeración. Para culminar el ensayo se
procede a pesar el material retenido y expresarlo en porcentaje siendo 100% el
porcentaje total pesado inicialmente. Posteriormente se realiza el grafico y realizar
una comparación de los límites establecidos en la norma ASTM C-136.
La granulometría se realiza para los dos agregados tanto como el agregado fino
como para el grueso, ya que al tener una buena gradación de estos obtendremos
mejores resultados en el hormigón.
Una buena gradación del material se la obtiene cuando al realizar el ensayo de
granulometría, la curva representativa de los pesos que se retienen en cada tamiz
está dentro de los límites permisivos de la norma ASTM C-136
De acuerdo a los ensayos de granulometría realizados a los agregados fino y
grueso de la cantera de Pifo, se obtuvieron las siguientes curvas granulométricas,
que serán parte de la primera mezcla sin tamizar de nuestro proyecto.
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE GRANULADOS GRUESOS
ESPECIFICACIÓN: ASTM C 33 MÉTODO: ASTM C136
OBRA: DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL,
DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO AGREGADOS DE LA
CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA
INFORME: 1
SOLICITADO POR: Ivonne Hidalgo; Carlos Mora FECHA:
10-feb-16
MASA INICIAL: 16836 (g) ORIGEN: PIFO
TAMIZ RETENIDO
% RETENIDO % PASA LÍMITES ESPECÍFICOS PARCIAL ACUMULADO
3/4" 0 0 0.00 100.00 100 100
1/2" 2138 2138 12.94 87.06 90 - 100
3/8" 4849 6987 42.30 57.70 40 - 70
No 4 6480 13467 81.53 18.47 0 - 15
No 8 1729 15196 92.00 8.00 0 - 15
No 16 447 15643 94.70 5.30
BANDEJA 875 16518 100 0
OBSERVACIONES:
LABORATORISTA: SUPERVISADO POR:
48
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE GRANULADOS GRUESOS
ESPECIFICACIÓN: ASTM C 33 MÉTODO: ASTM C136
OBRA: DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL,
DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO AGREGADOS DE LA
CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA
INFORME: 2
SOLICITADO POR: Ivonne Hidalgo; Carlos Mora FECHA:
10-feb-16
MASA INICIAL: 14517 (g) ORIGEN: PIFO
TAMIZ RETENIDO
% RETENIDO % PASA LÍMITES
ESPECÍFICOS PARCIAL ACUMULADO
3/4" 0 0 0.00 100.00 100 100
1/2" 2095 2095 14.74 85.26 90 - 100
3/8" 3646 5741 40.39 59.61 40 - 70
No 4 5050 10791 75.91 24.09 0 - 15
No 8 1785 12576 88.47 11.53 0 - 15
No 16 744 13320 93.70
BANDEJA 895 14215 100 0
OBSERVACIONES:
LABORATORISTA: SUPERVISADO POR:
0%
20%
40%
60%
80%
100%
No. 8 No. 4 3/8" 1/2" 3/4"
% Q
UE
PA
SA
TAMIZ
CURVA GRANULOMÉTRICA DEL AGREGADO GRUESO
LIMITE INFERIOR LIMITE SUPERIOR GRANULOMETRIA
49
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE GRANULADOS GRUESOS
ESPECIFICACIÓN: ASTM C 33 MÉTODO: ASTM C136
OBRA: DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL,
DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO AGREGADOS DE LA
CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA
INFORME: 3
SOLICITADO POR: Ivonne Hidalgo; Carlos Mora FECHA: 10-feb-16
MASA INICIAL: 16423 (g) ORIGEN: PIFO
TAMIZ RETENIDO
% RETENIDO % PASA LÍMITES ESPECÍFICOS PARCIAL ACUMULADO
3/4" 0 0 0.00 100.00 100 100
1/2" 1533 1533 9.36 90.64 90 - 100
3/8" 4228 5761 35.18 64.82 40 - 70
No 4 6911 12672 77.39 22.61 0 - 15
No 8 2290 14962 91.37 8.63 0 - 15
No 16 707 15669 95.69
BANDEJA 706 16375 100 0
OBSERVACIONES:
LABORATORISTA: SUPERVISADO POR:
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
No. 8 No. 4 3/8" 1/2" 3/4"
% Q
UE
PA
SA
TAMIZ
CURVA GRANULOMÉTRICA DEL AGREGADO GRUESO
LIMITE INFERIOR LIMITE SUPERIOR GRANULOMETRIA
50
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ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE GRANULADOS FINOS ESPECIFICACIÓN: ASTM C 33 MÉTODO: ASTM C136
OBRA:
DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO
RESIDENCIAL, DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO
AGREGADOS DE LA CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE
PICHINCHA
INFORME: 4
SOLICITADO POR: Ivonne Hidalgo; Carlos Mora FECHA: 11-feb-16
MASA INICIAL: 4261.5 (g) ORIGEN: PIFO
TAMIZ RETENIDO %
RETENIDO % PASA LÍMITES ESPECÍFICOS
PARCIAL ACUMULADO
3/8" 0 0 0.00 100.00 100
No. 4 14.7 14.7 0.35 99.65 95 - 100
No. 8 1475.8 1490.5 34.99 65.01 80 - 100
No. 16 758.4 2248.9 52.80 47.20 50 - 85
No. 30 848 3096.9 72.71 27.29 25 - 60
No. 50 460 3556.9 83.51 23.00 10 - 30
No. 100 498.4 4055.3 95.21 8.00 2 - 10
No. 200 168.6 4223.9 99.17 0.83 0 - 5
BANDEJA 35.3 4259.2 100 0 GRUESO FINO
OBSERVACIONES:
LABORATORISTA:
SUPERVISADO POR:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
51
Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática Escuela de Ingeniería Civil DEPARTAMENTO DE ENSAYO DE MATERIALES Y MODELOS Telefax: 2 522-655 Casilla: 17-03-1650 Quito
ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE GRANULADOS FINOS ESPECIFICACIÓN: ASTM C 33 MÉTODO: ASTM C136
OBRA:
DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO
RESIDENCIAL, DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO
AGREGADOS DE LA CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE
PICHINCHA
INFORME:
SOLICITADO POR: Ivonne Hidalgo; Carlos Mora FECHA: MASA INICIAL: 4663 (g) ORIGEN: PIFO
TAMIZ RETENIDO
% RETENIDO % PASA LÍMITES ESPECÍFICOS PARCIAL ACUMULADO
3/8" 7.7 7.7 0.17 99.83 100
No. 4 14.8 22.5 0.50 99.50 95 - 100
No. 8 1594.7 1617.2 35.60 64.40 80 - 100
No. 16 844.3 2461.5 54.19 45.81 50 - 85
No. 30 890.8 3352.3 73.80 26.20 25 - 60
No. 50 459.4 3811.7 83.91 16.09 10 - 30
No. 100 541.6 4353.3 95.84 4.16 2 - 10
No. 200 177.6 4530.9 99.75 0.25 0 - 5
BANDEJA 11.5 4542.4 100 0 GRUESO FINO
OBSERVACIONES:
LABORATORISTA: SUPERVISADO POR:
Resultados:
52
Para los ensayos de granulometría realizados con el material de la mina Holcim
Pifo se puede decir que:
Agregado Fino:
El material fino (arena) se encuentra dentro de los límites establecidos en la
Norma ASTM C-33 con excepción de las partículas retenidas en el tamiz No 8
(2,36mm) que sobresalen de la curva granulométrica, pero están siempre
siguiendo la misma tendencia de la curva, así que es aceptable la graduación del
material en cuanto al agregado fino se refiere.
Agregado grueso:
El material grueso (ripio) se encuentra dentro de los límites establecidos en la
Norma ASTM C-33 con excepción de las partículas retenidas en el tamiz No 4
(>4,75mm) que sobresalen de la curva granulométrica, pero están siempre
siguiendo la misma tendencia de la curva, así que es aceptable la graduación del
material en cuanto al agregado fino se refiere.
Por lo tanto los materiales elegidos para el proyecto de investigación son los
adecuados para obtener buenos resultados en cuanto a su resistencia, calidad,
densidad, abrasión, colorimetría.
53
3. ADITIVOS
Los aditivos son aquellos productos de naturaleza orgánica (resinas) o inorgánica
que se agregan al hormigón cuando aún se encuentra fresco con el objeto de
mejorar algunas de sus características tanto en el hormigón fresco como en el
hormigón endurecido. Pueden o no ser parte de la estructura del concreto, y con la
ayuda de estos se puede obtener hormigones de diferentes características,
ayudando a conseguir mejores resultados en un periodo corto de tiempo, que a su
vez represente un menor costo de producción.
Se pueden distinguir dos tipos de aditivos según el comportamiento que generan
en el hormigón, estas son:
Los aditivos que modifican el comportamiento en estado fresco, como la
consistencia, trabajabilidad, docilidad.
Los aditivos que modifican el fraguado, que adelantan o retrasan el
fraguado o las condiciones de este.
Los aditivos tienen el objetivo de cambiar las propiedades físicas de los materiales
componentes del hormigón, para eso existen un sinnúmero de aditivos cuantas
necesidades de aplicación se necesite.
A continuación se presenta algunos aditivos que se deben implementar en la
fabricación de hormigón:
Aditivos acelerantes
Aditivos incorporadores de aire
Aditivos reductores de agua – plastificantes
Aditivos superplastificantes,
Aditivos fluidificantes
Aditivos impermeabilizantes
Aditivos retardadores,
Curadores químicos.
54
3.1 ADITIVO HIPERPLASTIFICANTE
Según AITCIN (1994) “Durante décadas los más comúnmente empleados fueron
los lignosulfonatos modificados, los sulfonatos de polimelamina y los sulfonatos
de polinaftaleno”. Pero a medida que las demandas del hormigón fueron
creciendo, la de los aditivos fueron desarrollándose de modo que llevan a una
mayor reducción de la cantidad de agua, aumentando la eficiencia del aditivo
generándose así la era de los superplastificantes e hiperplastificantes, que son
encargados de favorecer la fluidez de la pasta de cemento.
Este es un aditivo que, sin modificar la consistencia, permite reducir fuertemente
el contenido de agua de un determinado hormigón, o que, sin modificar el
contenido de agua, aumenta considerablemente el asentamiento, o ambos efectos a
la vez.
Se puede definir como aditivos químicos que permiten mantener la trabajabilidad
del hormigón fresco, permite rebasar la barrera de 0,40 en la relación agua
cemento de los concretos comunes durante periodos de tiempo razonables sin
verse afectado el comportamiento de endurecimiento y curado.
Al utilizar este aditivo la reducción de agua en la mezcla de hormigón entre un
15% al 30%, de esta manera se podrá lograr un aumento significativo en la
resistencia del hormigón ya que la relación agua cemento disminuye por debajo
del límite de 0,40.
Los hiperplastificantes mejoran notablemente la trabajabilidad de la mezcla, la
ayudando notablemente a conseguir aumentos en los asentamientos en el cono de
Abrams, no se varía la relación agua - cemento. El hormigón mantiene la cohesión
de los elementos sin presentar exudación, segregación ni perdida de su resistencia.
Hay que tomar en cuenta que los hiperplastificantes son de uso rápido al momento
del amasado, ya que con el pasar el tiempo pierden eficiencia, por lo que se
recomienda que las masas deben colocarse antes de transcurrido un tiempo entre
55
30 y 70 minutos de haber añadido el aditivo, dependiendo ese lapso de tiempo del
tipo de cemento, de los áridos y la dosificación. Esta pérdida de eficiencia es
mayor en hormigones de bajo contenido de cemento y con temperaturas
superiores a 30 C.
Por sus características de desempeño en hormigones de alta resistencia, se debe
aplicar para la presente investigación un aditivo hiperplastificante, que ayudará en
la reducción de la relación agua - cemento, además de mejorar la trabajabilidad,
consistencia y contribuirá en la resistencia del hormigón.
3.2 ADITIVO A UTILIZARSE
3.2.1 Aditivo Glenium 3000 NS
Para la presente investigación se requiere utilizar un aditivo químico
hiperplastificante, estos permiten emplear menor cantidad de agua de la que se
usaría en condiciones normales para la mezcla de hormigón fresco, produciendo
mejores características, como la trabajabilidad así como también al reducir el
contenido de agua en la mezcla fresca, existe un aumento en la resistencia del
hormigón una vez fraguado.
El aditivo a utilizar para la investigación es, Glenium 3000 NS, este es un aditivo
reductor de agua para mezclas de concreto, cuyas características son las
apropiadas para conseguir los objetivos planteados.
Este aditivo fue seleccionado por sus características de desempeño, por su costo
más económico que sus similares, su desempeño y sobre todo por la reputación
que tiene este producto con los concursantes de hormigones de alto desempeño en
la Universidad Central del Ecuador en el año 2015.
La aplicación de Glenium 3000 NS en la industria de la construcción son infinitas pero
puede ser utilizado en:
Donde el concreto tiene tiempo de fraguado limitado y la accesibilidad a la obra
es crítica.
56
Donde el concreto que se desea obtener es bastante fluido y con una buena
trabajabilidad.
Donde el concreto requiera altas resistencias iniciales y finales, además de una
mayor durabilidad.
3.2.2 Descripción de Glenium 3000 NS
GLENIUM 3000 NS es un aditivo hiperplastificante reductor de agua, pertenece a
una nueva generación de aditivos patentados basados en la tecnología del
policarboxilato. Es efectivo en la producción de concreto con variedad de
trabajabilidad y manejabilidad, además de tener buenas referencias entre los
constructores que emplean aditivos en sus construcciones.
En la fotografía No 3.1 se muestra el aditivo empleado en la investigación, este
aditivo hiperplastificante muestra un gran desempeño al momento de realizar el
amasado, y colocado del hormigón. Su utilización se debe regir a las
recomendaciones del fabricante en cuanto a su dosificación para obtener buenos
resultados de resistencia y durabilidad.
Fotografía 3.1 Superplastificante BASF de alto rango
Fuente: Autores
3.2.3 Ventajas de Glenium 3000 NS
Algunas de las ventajas observadas de este aditivo son presentadas a
continuación:
57
El aditivo cumple con las especificaciones técnicas ASTM 494 para aditivos
reductores de agua
Utilización de una menor cantidad de agua en el hormigón.
Una mejor trabajabilidad de la mezcla cuando se la realiza en concretera.
Se disminuyen los costos de producción debido a que es más rápido el vaciado,
se presenta con un mejor acabado final.
3.2.4 Características del desempeño de Glenium 3000 NS
En la tabla No 3.1 se presenta las características del desempeño de la mezcla
utilizando cementos tipo I, (cemento de uso general), con datos importantes como
el asentamiento, contenido de aire, temperatura del concreto y reducción de agua,
que nos permitirán tener un panorama de la mezcla a efectuarse.
Tabla 3.1 Características del desempeño del aditivo, desempeño en la mezcla
Cemento Tipo I, kg/m3 (lb/yd
3)
Asentamiento, mm (in)
Contenido de aire, %
390 (658)
200-225 (8-9)
Sin aire ocluido
Temperatura del concreto, ºC (ºF) 21 (70)
Reducción de agua, dosis de
aditivo ajustada
30 %
Fuente: Basf
Velocidad de Fraguado
El aditivo se ha formulado de tal manera que no afecte las características del
fraguado, es decir se mantienen los mismos tiempos de fraguado realizados
anteriormente en el cemento.
Tiempo de Fraguado
En la tabla No 3.2 se presenta los diferentes tiempos de fraguado para un
hormigón normal o de base para referencia, un hiperplastificante convencional y
el aditivo utilizado para el presente proyecto.
58
Tabla 3.2 Características del desempeño del aditivo, tiempo de fraguado
MEZCLA
FRAGUADO
Inicial Final
H: Min H: Min
Concreto normal, o referencia 3:58 -
Superplastificante convencional 7:15 3:17
GLENIUM 3000 NS 4:42 +0:44
Fuente: Basf
3.2.5 Aplicación de Glenium 3000 NS
Dosificación
El rango de dosificación recomendado para el aditivo superplastificante GLENINUM
3000 NS es de 260 – 780 ml por cada 100 kg de cemento para la mayoría de las mezclas
de concreto.
Para la investigación, en la primera mezcla de hormigón, se tomó una dosificación de
aproximada de 500cc por cada 100 Kg de cemento. Se observó que existía una dosis en
exceso al momento de desencofrar las probetas de hormigón, pudiéndose ver los espacios
ocupados por este aditivo en la mezcla.
Posteriormente se fue ajustando el valor de la dosificación de acuerdo a las experiencias
anteriores, hasta conseguir una aceptable dosificación del aditivo como se encuentra
planteada en la mezcla No 4.
Mezclado
Para la adición de este aditivo al mezclado de la masa fresca de hormigón, se debe contar
con una concretera, mixer, o a su vez un importante número de personas para el amasado.
Ya que a diferencia del hormigón convencional, este aditivo hace que la masa del
hormigón se vuelva muy poco trabajable cuando no se realiza un mezclado vigoroso. Es
por esta razón que se requiere para el mezclado una concretera manual para evitar este
tipo de contratiempos con el amasado del concreto.
3.2.6 Recomendaciones
Utilice las dosificaciones recomendadas por el fabricante, ya que el
aumento de la cantidad de aditivo no es sinónimo de buena trabajabilidad
59
y fluidez del hormigón, más bien se podría representar como perdida de
resistencia, terminado poroso y un producto final de muy baja calidad
Realizar un mezclado vigoroso de la mezcla, ya que después de un cierto
tiempo el aditivo se vuelve poco trabajable si no se realiza un amasado
enérgico.
La colocación del aditivo debe hacerse mezclando previamente una
cantidad pequeña de agua la cantidad de aditivo a utilizarse, esto se debe
efectuar cuando todos los componentes del hormigón se estén mezclando.
60
4. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL HORMIGÓN
DE ALTA RESISTENCIA.
4.1 GENERALIDADES
El concreto es un material de construcción universal que se ha venido empleando
durante muchos miles de años. Uno de los factores que más destacan es su
versatilidad, mientras el hormigón se encuentra en su estado plástico, este se
puede depositar en encofrados que se desee llenar con este tipo de material
artificial. Su alta resistencia al fuego y a la intemperie hace que se vea una ventaja
evidente con cualquier otro material de construcción.
Es un material semejante a la piedra natural, fabricado por el hombre para
solventar las necesidades de la población en cualquier tipo de obra civil, este
material resulta al efectuarse la mezcla entre algunos materiales como: agregados
(grueso y fino), cemento, agua, aire y en algunos casos se puede incluir aditivos.
“A diferencia de las piedras, el concreto puede ser formado de acuerdo a las
dimensiones que se necesite; para dar con estas dimensiones se usan las formas o
encofrados”. (ORTEGA Juan (2000); Concreto Armado I, Cap. I, pág. 1-330).
Según PARKER, Harry “El concreto es una mezcla formada de partículas sueltas
e inertes de tamaño graduado (comúnmente grava y arena) que se mantienen
unidas mediante un aglutinante”
La interacción química del cemento con el agua forman el aglutinante que unen
las partículas del agregado y así confinándose en una masa sólida. Es necesario
agregar agua además de la que se requiere en esta reacción química con el fin de
curar al hormigón para que no se produzca una fisuración excesiva y sus
componentes estén ligados entre sí de tal forma que se una el acero de refuerzo
con la masa fresca de hormigón y se produzca una adherencia adecuada.
61
Según NILSON Arthur en su libro “Diseño de estructuras de concreto” dice que:
Se puede obtener un sinnúmero de concretos con solo variar cualquiera de sus
componentes constitutivos, y aún más cuando se utilizan variedad de cementos de
alta resistencia (microcemento, sílice, de alta resistencia), aditivos (incorporadores
de aire, plastificantes, retardantes, de fraguado rápido), agregados especiales con
variantes en su composición (sílice, polvo volcánico, alimaña de acero, piedra
pómez) adicionando los métodos de curación del hormigón (curado al vapor).”
(NILSON Arthur; Diseño de Estructuras de Concreto, duodécima edición, Editora Emma Ariza H,
Quebecor World Bogotá - Colombia)
Las propiedades a obtener del hormigón dependen exclusivamente de las
proporciones de la mezcla, del cuidado que se tenga con los materiales
constitutivos, del medio ambiente (humedad, temperatura, presión atmosférica),
mano de obra desde el momento que se comience a realizar el mezclado hasta que
termine el proceso de endurecimiento de la mezcla. Para obtener altos estándares
de calidad de la mezcla se debe seguir las normativas propuestas por el
laboratorio, cuidar las proporciones de los componentes del hormigón así como
también su mezclado correcto y su curado.
Una de las ventajas más significativas del hormigón es su resistencia a los
esfuerzos a compresión, esto es muy semejante a las piedras procedentes de la
naturaleza. Pero existe una desventaja significativa en cuanto a resistencia a
esfuerzos de tracción, ya que es alrededor del 15% del esfuerzo de compresión es
lo que soporta el concreto, es por esto que se impide su utilización económica en
los elementos estructurales sometidos a tensión. Eh aquí el hecho de incorporar
elementos de acero para soportar dichos esfuerzos de tensión para las cuales
fueron diseñadas.
62
4.2 PROPIEDADES MECÁNICAS DEL CONCRETO DE ALTA
RESISTENCIA
4.2.1 Relación esfuerzo-deformación del concreto a compresión.
En el gráfico No 4.1 se muestran curvas esfuerzo-deformación de concretos que
tienen diferentes capacidades de resistencia a la compresión. Las ramificaciones
ascendentes son típicas del hormigón a compresión, que al inicio tiene una
tendencia lineal y que se extiende desde el 1/3 a ½ del esfuerzo nominal del
concreto f´c, luego de este punto adopta la fórmula de una parábola invertida que
cuyo vértice es el esfuerzo máximo a la compresión y que para concretos de altas
resistencias la deformación es mucho mayor que los hormigones normales.
Gráfico 4.1 Curva Esfuerzo – Deformación del concreto en compresión
Fuente: HARMSEM Teodoro (2002); Diseño de Estructuras de Concreto; Modificado por
autores.
En esta gráfica se muestran las ramificaciones típicas de esfuerzo y deformación
de diferentes tipos de hormigones en cuanto a su resistencia se refiere.
Se puede observar que las ramificaciones 1 y 2 son curvas de esfuerzo de
compresión vs deformación del concreto, estas pertenecen a hormigones de alta
63
resistencia cuyos vértices denotan una gran deformabilidad del hormigón además
de tener una mayor pendiente con relación a otros hormigones. Estas
características son las que se esperan tener en la presente investigación.
Las ramificaciones 3 y 4 son curvas que representan esfuerzo de compresión vs
deformación del concreto en las cuales se observa que las pendientes de las curvas
son mucho menores que las curvas 1 y 2, además el vértice se encuentra
aproximadamente en una deformación de 0,002 del concreto, por lo que son
concretos de una menor deformación y a su vez de menor esfuerzo de compresión.
Así mismo en las ramificaciones 5, 6 y 7 son hormigones que tienen muy poco
esfuerzo de compresión, además el punto del vértice parabólico tiende a tener una
deformación del concreto menor que 0,002 como también un menor esfuerzo de
compresión.
En el gráfico No 4.2 se muestra la velocidad con la que la aplicación de la carga
se aplica influye en la curva esfuerzo-deformación, esto es que si se incrementa a
un ritmo mayor la carga, la resistencia máxima obtenida es mayor que si la carga
se incrementaría en razón menor. Este fenómeno debe tenerse presente cuando se
realice las pruebas en el laboratorio.
64
Gráfico 4.2 Efecto de la velocidad de carga en la resistencia a la compresión del concreto
FUENTE: HARMSEM Teodoro (2002); Diseño de Estructuras de Concreto; Pág. 31 de 683, 3ra
Ed.
De las 2 curvas expresadas (a y b) en el gráfico No 4.2 se muestra que la curva al
tener una mayor velocidad de carga (a), mayor es el esfuerzo soportado por el
concreto.
La velocidad de carga de las probetas de hormigón incide en los resultados del
esfuerzo de compresión, es por esta razón que para los ensayos de compresión del
concreto debe realizarse por un solo operador y todas las muestras de un mismo
lote deben ensayarse a una carga constante.
4.3 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN FRESCO
El hormigón fresco es un material que se lo puede catalogar como heterogéneo en
su composición, ya que existen tres fases para la conformación: la sólida (áridos y
cemento), la líquida (agua) y la gaseosa (aire incluido). A su vez la fase sólida es
heterogénea entre sí, ya que sus granos son por naturaleza diferentes y de
dimensiones variables.
Entre las propiedades más representativas del hormigón fresco podemos citar:
La Consistencia,
65
La Docilidad,
La Homogeneidad
4.3.1 Consistencia
La consistencia según MONTOYA, MESEGUER, MORÁN (2000) “Es la menor o mayor
facilidad que tiene el hormigón fresco para deformarse. Varía con multitud de
factores: cantidad de agua de amasado, tamaño máximo, granulometría, y forma
de los áridos; el que más influye es la cantidad de agua de amasado”
En la tabla No 4.1 se muestra la clasificación de los hormigones por su
consistencia. La consistencia liquida no es admisible para hormigón armado.
Tabla 4.1 Consistencia de los Hormigones
CONSISTENCIA
ASENTAMIENTO
EN EL CONO DE
ABRAMS (cm)
Seca (S) 0 a 2
Plástica (P) 3 a 5
Blanda (B) 6 a 9
Fluida (F) 10 a 15
Liquida (L) ≥16 Fuente: Autores
En el proyecto de investigación se considera que la consistencia del hormigón
puede catalogarse como fluida (F), ya que al utilizar un aditivo hiperplastificante
el amasado de la mezcla se vuelve fluida.
4.3.2 Docilidad
La docilidad es un concepto de difícil definición por algunos autores, pero puede
considerarse como la facilidad o dificultad que tiene un hormigón para ponerse en
obra con la implementación de los medios de compactación que se disponga. Esta
docilidad del hormigón está relacionada con la deformabilidad (consistencia), con
su homogeneidad, con la fricción que tienen los distintos componentes y con la
66
mayor o menor facilidad que la masa presente para eliminar los huecos de la
misma (aire incluido) logrando una alta compacidad.
La docilidad depende, entre otros factores, de lo siguiente:
a) De la cantidad de agua de amasado. Cuanto mayor sea esta, mayor será
la docilidad,
b) De la granulometría de los áridos, siendo más dóciles los hormigones
cuyo contenido en arena es mayor. Pero por otra parte, a más cantidad
de árido fino corresponde más agua de amasado necesaria y, por lo
tanto, menor resistencia. Por ello las relaciones que indicamos no
pueden extrapolarse más allá de ciertos límites.
c) La docilidad es mayor con áridos redondeados que con áridos
procedentes de machaqueo.
d) El empleo de un plastificante aumenta la docilidad del hormigón, a
igualdad de las restantes características.
Se puede señalar que la trabajabilidad del hormigón es inversamente proporcional
a la cantidad de trabajo útil que es necesaria para producir una compactación
completa
Para el proyecto de investigación, la característica de la docilidad es bastante alta,
ya que con el uso de un aditivo hiperplastificante la mezcla se vuelve trabajable y
se utilizará menor cantidad de esfuerzo para realizar el amasado.
4.3.3 Homogeneidad
La homogeneidad es la cualidad por la cual los diferentes componentes del
hormigón aparecen regularmente distribuidos en toda la masa, de manera tal que
dos muestras tomadas de distintos lugares de la misma resulten prácticamente
iguales. La homogeneidad se consigue con un buen amasado, para mantenerse,
requiere un transporte cuidadoso y una colocación adecuada.
67
La homogeneidad puede perderse por segregación (separación de los gruesos por
una parte y los finos por otra) o por decantación (los granos gruesos caen al fondo
y el mortero queda en la superficie, cuidando la mezcla es muy líquida). Ambos
fenómenos aumentan el contenido de agua, con el tamaño máximo del árido, con
las vibraciones o sacudidas durante el transporte y con la puesta en obra en caída
libre.
Como se nota la homogeneidad es muy difícil de conseguir ya que interfieren
muchos factores tales como la vibración, caída del material, cantidad de pasta y de
agua de mezclado, y un sinnúmero de factores que hacen que la homogeneidad
sea difícil de obtener.
La homogeneidad en el proyecto de investigación fue aceptable para todas las
mezclas ya que estas presentaron una buena distribución del material, buena
disposición de los diferentes tamaños de agregados, además de una buena
cantidad de pasta de cemento.
4.4 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN ENDURECIDO
Es necesario realizar un análisis del hormigón endurecido, esto en cuanto a sus
propiedades físicas y mecánicas que este tiene, entre las propiedades más
destacadas del hormigón endurecido se destaca:
La Densidad
La Compacidad
La Permeabilidad
Densidad:
La densidad o masa especifica del hormigón endurecido depende de algunos
factores, entre los cuales esta su composición interna que es la estructura natural
de los áridos, de la granulometría empleada para la conformación del hormigón, y
de los factores externos que son los métodos de compactación y vertido que se
realicen, los aditivos que se pueden incorporar a la mezcla.
68
La densidad de las mezclas del proyecto de investigación es catalogada como las
de un hormigón común, ya que el cemento utilizado ni el aditivo hace que se
altere las características de densidad del hormigón fresco.
Compacidad:
La compacidad está ligada íntimamente con la densidad del hormigón endurecido,
esto es porque dependen de los mismos factores que están involucrados en los
métodos de compactación del mismo. Los métodos de compactación tienen por
objetivo principal introducir, en un volumen determinado, la mayor cantidad
posible de material granular y dejar que la pasta de cemento rellene los huecos de
la masa y así eliminar completamente los espacios vacíos.
Es evidente la relación directa que existe entre la compacidad de un hormigón y
sus resistencias mecánicas, por cuanto dicha compacidad aumenta con el volumen
de materias sólidas que componen el hormigón, en relación con los volúmenes
ocupados por el agua y el aire.
Una buena compacidad no solo proporciona una mayor resistencia mecánica
(frente a esfuerzos, impactos, desgaste, vibraciones.), sino también una mayor
resistencia física (efecto de las bajas temperaturas) y química frente a las acciones
agresivas, ya que, al contener una cantidad mínima de huecos o porosidades, las
vías de penetración de los agentes exteriores son también mínimas
La vibración del concreto de todas las mezclas en el proyecto de investigación fue
mediante el martillo de goma y varilla lisa según las especificaciones de la norma
NTE INEN 1576, por lo que la compacidad del hormigón es en cierto modo
variable, porque depende del operador la mayor o menor compacidad de las
muestras de hormigón.
69
Permeabilidad:
El agua en el hormigón puede penetrarse de 2 formas: por presión y por
capilaridad. Lo factores que influyen en la permeabilidad son los mismos que
hacen variar su red capilar.
El más influyente sin duda, la relación agua/cemento. Al disminuir esta,
disminuye la permeabilidad: mientras que para una relación agua/cemento igual a
0,5 el factor de permeabilidad es aproximadamente de 15, para 0,8 es alrededor de
450, asea, treinta veces mayor.
En el gráfico No 4.3 se muestra la influencia que tiene la relación de agua /
cemento en la permeabilidad del concreto esto es que a una menor relación
agua/cemento, menor será la permeabilidad. Esto debido a que el agua al
momento del amasado este tiende a ocupar un espacio dentro del hormigón fresco,
conforme pasa el tiempo, la pasta de cemento se va secando y a su vez
evaporando las moléculas de agua dejando un hormigón con poros en su interior,
por lo tanto este será un hormigón con un alto factor de permeabilidad.
Gráfico 4.3 Influencia de la relación A/C en la permeabilidad
Fuente: MONTOYA, MESEGUER MORÁN (sf); Hormigón Armado
Para el proyecto es motivo de investigaciones futuras un análisis de la
permeabilidad del hormigón con la utilización de estos aditivos
hiperplastificantes, que estos aparte de brindar una resistencia mayor a la
compresión y un consumo adecuado de agua. La permeabilidad no será parte del
proyecto ya que se requiere equipos necesarios para realizar este procedimiento.
70
4.5 PARÁMETROS QUE AFECTAN LA CALIDAD DEL CONCRETO
Para la consecución de un hormigón de alta calidad es necesario aplicar las
diferentes normativas para el control de calidad, además de un buen diseño de
hormigones, selección de los materiales, un buen control de curado y acabado del
mismo.
En el gráfico No 4.4 se muestra las propiedades que un concreto de alta calidad
debe tener, esto para garantizar la vida útil del concreto y que sea ideal para
cualquier solicitación que se requiera
Gráfico 4.4 Propiedades de un concreto de altas prestaciones ideal
Fuente: NAWY Rachel (sf); Concreto Reforzado; Pág. 27 de 735.
Para lograr un concreto de buena calidad se debe cumplir con lo siguiente:
a) Calidad del cemento
b) Buena proporción de agua-cemento en la mezcla de hormigón.
c) Buena resistencia a la abrasión y un agregado libre de material orgánico.
d) Que exista una buena adherencia entre la pasta de cemento y los
agregados.
e) Mezclado adecuado de los ingredientes
f) Apropiada la colocación, terminación y compactación del concreto fresco.
71
g) Que exista un buen control de curado
h) Supervisión técnica y control de calidad en todos los procesos formativos
del hormigón.
Para obtener buenos resultados a la hora de realizar hormigones de altas
prestaciones y su aplicación para pisos es indudablemente la calidad de los
materiales para la fabricación, además de un excelente control de calidad al
momento de realizar la mezcla, que de esto dependerá la resistencia final
alcanzada del hormigón a los 28 días.
4.6 HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA PARA PISOS (HARP)
Según el ACI (American Concret Institute) define en la siguiente forma a un
hormigón de alto desempeño. “Es un hormigón que cumple con la combinación
de desempeño especial y requisitos de uniformidad, combinación que no puede
ser rutinariamente conseguida usando solamente los componentes tradicionales y
las practicas normales de mezcla colocación y curado”.
Esta definición recoge un hecho categórico mencionado por P-C AÏTCIN que en
su tratado de Hormigones de Alto Desempeño dice: “es muy difícil, sino
imposible, hacer un hormigón manejable con la mayoría de los cementos portland
convencionales, con una relación a/c menor que 0.4, sin ayuda de un
superplastificante”, esto se tomó de “Nota Técnica escrita por el Ing. José A.
Camposano L”. Además sugiere que esta relación a/c de 0.40 puede ser tomada
como el límite entre hormigones comunes o convencionales y los hormigones de
alto desempeño.
Entre los hormigones de alto desempeño por su utilización pueden ser los
siguientes:
Hormigón de Alta Resistencia
Hormigón de Alta Resistencia Inicial
Hormigón Autocompactante o Auto Nivelante
72
Hormigón Compactado con Rodillo
Hormigón de Polvo Reactivo o de Ultra Alto Desempeño.
Todos los hormigones antes mencionados tienen la característica de tener una
relación a/c menor que 0,40. Por ello la recomendación que se da por AÏTCIN de
tomar como límite entre los hormigones convencionales y hormigones de alto
desempeño parece totalmente lógica.
Modernamente el concepto de “alta resistencia” está siendo sustituido por el de
“altas prestaciones”. Se denomina así al hormigón que reúne unas características
especiales, que no pueden alcanzarse usando componentes convencionales y
métodos ordinarios de amasado, puesta en obra, compactación y curado.
Entre las características especiales que pueden reunir los hormigones de altas
prestaciones se encuentran las siguientes:
Facilidad de colocación
Compactación sin segregación de los materiales pétreos
Alta resistencia en las primeras edades
Alta resistencia a largo plazo incluso posterior a los 28 días
Estabilidad de volumen (retracciones)
Larga vida útil en ambientes agresivos.
Con muchas de estas características están relacionadas entre sí, un cambio de una
cualquiera de ellas entraña cambios en las otras. Por esta razón, cuando se desee
utilizar un hormigón de altas prestaciones, conviene especificar claramente en el
proyecto aquellas características del mismo que se consideran críticas.
Para la aplicación de estas características de hormigones de altas prestaciones a
las de pisos de alta resistencia, son las mismas detalladas anteriormente, con la
variante de que se debe cuidar el curado del hormigón, el vibrado, el tamaño
nominal del agregado grueso y fino, la relación agua cemento de la mezcla así
como también la utilización de un aditivo, Además de una buena disposición de
73
los agregados que se obtiene mediante el diseño de las mezclas y ensayos de
laboratorio.
Los hormigones de altas prestaciones y su aplicación en pisos pueden ser
colocados en:
Ingreso peatonal de alto tráfico para ingreso de viviendas, urbanizaciones,
conjuntos residenciales.
Pisos residenciales con aplicación en cocinas, salas, baños, mesones de
cocina, gradas, terrazas, parqueaderos.
Edificios gubernamentales, especialmente en mezzanine, oficinas de
atención al cliente, plataforma para atención de cajeros, hall de entrada y
salida de personal y clientes.
En bulevares, pasos peatonales, aceras de alta demanda de tráfico,
plazoletas, plazas.
Plataformas de acceso y desembarque de buses, articulados y bi-
articulados, así como también en las estaciones de metro, metro bus, eco
vía, trolebús, plataformas de salida y llegada en terminales terrestres y
aéreos.
En parqueaderos de centros comerciales, entidades gubernamentales,
edificios de aparcamiento.
En centros comerciales; áreas de comida incluyendo cocinas y
almacenamiento de alimentos; área de comida de los clientes; área de
tránsito de consumidores; halls peatonales; zonas de carga y descarga de
mercadería.
En mercados, centros de acopio de mercadería, mayoristas y minoristas,
centros de acopio de frutas, vegetales, hortalizas, mariscos, productos
cárnicos y de servicio de comedores.
En fin su aplicación para un sinnúmero de necesidades que la comunidad lo
requiera, ya sea este como revestimiento natural, o como revestimiento con diseño
o estampados de hormigón.
74
La aplicación de estampados en el hormigón resulta conveniente cuando se desea
resaltar el impacto visual de un piso o un acceso. Esto se lo realiza con polímeros
y fibras de alta calidad, con pigmentos colorantes del hormigón, que están en base
a las necesidades del proyecto a implementarse.
Aquí se presenta algunos ejemplos del impacto visual que presenta el hormigón en
residencias, centros comerciales, hangares:
En la fotográfia No 4.1 se muestra la aplicación de hormigón pulido en cocinas,
comedores, su acabado es fino y elegante.
Fotografía 4.1 Aplicación de Hormigón de altas prestaciones en residencias con pulidas
Fuente: obtenido en (http://www.xn--hormignpulido-glb.com/wp-
content/uploads/2012/11/hormigonpulido.jpg)
En la fotografía No 4.2 se muestra la aplicación de hormigón pulido en
residencias, las cuales dan un acabado de alto contraste, además de una alta
luminosidad. La variación del tono del piso dependerá del color de los agregados
y del cemento.
75
Fotografía 4.2 Aplicación de Hormigón de altas prestaciones en residencias, salas y comedores
Fuente: Obtenido en (https://www.elblogdediy.com/hacer-un-suelo-de-hormigon-pulido/120/)
En la fotografía No 4.3 se muestra el proceso de pulido del hormigon, este
proceso se lo lleva en seco y no genera ninguna cantidad de polvo.
Fotografía 4.3 Aplicación de Hormigón de altas prestaciones, presentación final sin pigmento
Fuente: obtenido en (http://i01.i.aliimg.com/img/pb/332/155/103/1251361757113jpg.)
En la fotografía No 4.4 se muestra las diferentes pigmentaciones que se le puede
dar al acabado del hormigón de alta resistencia, sin afectar significativamente la
resistencia final.
Fotografía 4.4 Diferentes clases de pigmento para hormigones
76
Fuente: obtenido en (http://i00.i.aliimg.com/img/pb/906/727/111/111727906_420.jpg)
4.6.1 Fabricación, Colocación y Curado de los Hormigones de Alta
Resistencia con Aditivo para su Aplicación en Pisos.
Para la fabricación, colocación y curado del hormigón es necesario realizar varios
procedimientos para una correcta aplicación de este hormigón en pisos
residenciales. Aquí se nombrará algunos procedimientos importantes a la hora de
la puesta en obra.
4.6.1.1 Amasado
El amasado de los hormigones de alta resistencia es distinto del correspondiente a
los hormigones convencionales. En estos, el amasado se lleva a cabo en central,
antes de su llegada a obra, mientras que en las HARP es necesario corregir la
dosificación y completar el amasado a pie de obra.
El efecto, para prevenir una pérdida de eficiencia del superfluidificante, es
conveniente añadir una parte del mismo en la central y el resto a pie de obra, hasta
conseguir la consistencia necesaria. Entonces se completa el amasado en la cuba,
a una velocidad superior a la de régimen durante unos minutos.
77
Casi todos los autores recomiendan que el tiempo de amasado de un HAR sea un
60% mayor que el correspondiente a un hormigón convencional.
El amasado para los hormigones de alta resistencia y su utilización en pisos, se
debe realizar con mezcladora a través de un mixer o de una mezcladora de
concreto convencional, ya que al momento de colocar el aditivo
(hiperplastificante) este comienza a reaccionar con la pasta de cemento y se torna
de difícil trabajabilidad por lo que resultaría muy sacrificado realizar la mezcla a
mano, es por eso que la mezcla deberá realizarse vigorosamente en una
mezcladora de hormigón o mixer.
4.6.1.2 Puesta en obra y compactación
Para la puesta en obra de hormigones de alta resistencia es indiscutible tener
varias consideraciones para tener una buena resistencia, adherencia y terminado.
Es importante señalar que para un terminado óptimo se debe contar con las
herramientas y maquinaria adecuadas para la buena terminación del hormigón.
La trabajabilidad y la docilidad del HARP son importantes para la correcta
colocación, en el caso de que no existan aditivos en el hormigón, el asiento del
cono de Abrams resulta entre 1,5 y 2,0 cm aproximadamente, pero si la mezcla se
realiza con aditivos (reductores de agua, plastificantes, fluidificantes) es mucho
más fácil la puesta en obra de estos hormigones que suelen efectuarse mediante
bombeo.
Para la colocación en obra, es necesario tener en obra o sitio de instalación del
recubrimiento todas las herramientas y equipos listos, ya que un retraso en el
momento de realizarse el hormigonado puede verse afectado en su resistencia,
trabajabilidad, consistencia y acabado final del hormigón.
Para la puesta en obra es necesario el siguiente personal:
Mezclado en concretera convencional
78
Un Ingeniero Civil o supervisor de obra encargado del control de
materiales, equipo y control de calidad, toma de muestras y ensayos
pertinentes.
Un maestro de obra para colocación de niveles y dirección de la
cuadrilla a su cargo.
2 Albañiles para la realización de los terminados del piso ( Liana y
codal)
6 ayudantes para la colocación de material en concretera y
transportación al sitio.
Un total de 10 personas para la colocación del piso de hormigón de altas
prestaciones.
Mezclado en mixer
Para la colocación en mixer es necesario el siguiente personal:
1 Ingeniero Civil encargado del control de materiales, equipo y control
de calidad, toma de muestras y ensayos pertinentes.
Un maestro de obra para colocación de niveles y dirección de la
cuadrilla a su cargo.
2 Albañiles para la realización de los terminados del piso ( Liana y
codal)
4 ayudantes para la colocación de material y transportación.
Un total de 8 personas para la colocación del piso de hormigón de altas
prestaciones, sin contar el personal que maneja la bomba de hormigón y el mixer.
Para la vibración del hormigón se debe emplear una aguja de no mayor a 40mm y
en un espesor de capas de 10 cm, o lo suficiente para que no exista disgregación
de los elementos componentes. El vibrador no debe aplicarse en las armaduras ni
mucho tiempo en los encofrados. Para este piso es necesario realizar un vibrado
con mínimo 2 vibradores y dependiendo del área a instalar este valor puede
aumentar.
79
Las herramientas que necesitamos para la colocación de este recubrimiento de alta
resistencia son los siguientes.
4 palas
2 carretillas
2 lianas
2 balaustres
Concretera
2 codales
Para la colocación del hormigón se debe seguir las normas básicas de protección
personal, las cuales deben ser vigiladas por el residente de obra. El equipamiento
personal debe contar con guantes para trabajos en hormigón, casco de polivinilo,
botas de caucho punta de acero, gafas de protección, ropa de trabajo adecuada,
tapones de oídos.
4.6.1.3 Curado de Hormigón de Alta Resistencia
El curado es una de las acciones que debemos tener muy presentes a la hora de
conseguir hormigones de altas prestaciones, este nos permite que se tengan altas
resistencias en muy poco tiempo además de controlar la fisuración y permitir la
terminación del ciclo del endurecimiento del hormigón. El calor de hidratación en
Hormigones de Alta Resistencia (HAR) puede alcanzar una temperatura de 80°C
con lo que sería un peligro eminente a la fisuración del elemento.
Es muy necesario realizar un efectivo curado, mantener la superficie del elemento
completamente húmedas los primeros días después de su colocación hasta un
lapso de dos semanas para obtener buenos resultados.
El curado, según el ACI 308 R, es el proceso por el cual el concreto elaborado con
cemento hidráulico madura y endurece con el tiempo, como resultado de la
hidratación continua del cemento en presencia de suficiente cantidad de agua y de
calor.
80
Según Ortega Juan en su libro “Concreto Armado I” dice que “La razón de curar
el hormigón es evitar que la proporción de agua retenida en el diseño de mezclas y
suministrada a la mezcla se evapore y se produzca una disminución del agua
proporcionada, variando de esta manera las propiedades para las cuales fue
diseñada la mezcla.”
Existen recomendaciones de curado de acuerdo a la temperatura en que se está
efectuando el mismo; pudiendo mencionase:
A. Curado de Temperaturas Normales (ASTM – C 156).
a. Curado con aplicación de agua.
Curado por inundación o inmersión.
Curado pos rociado.
Curado con cubiertas de yute o algodón.
Curado con cubiertas de tierra húmeda.
Curado con cubierta de paja o heno.
b. Curado con aplicación de materiales de sellado.
Curado con películas de plástico.
Curado usando papeles impermeables.
Curado mediante membranas líquidas de recubrimiento.
B. Curado a temperaturas bajas
C. Curado a temperaturas altas.
D. Curado con vapor de agua a altas presiones.
E. Curado con vapor de agua a temperatura atmosférica.
(ORTEGA Juan; Concreto Armado I, Piura-Perú)
En el gráfico No 4.5 se muestra la afectación que sufre el hormigón cuando no se
realiza el curado, es por esto que es necesario realizar una buena curación del
hormigón para tener un buen producto final sin ninguna afectación posterior en
cuanto a su resistencia.
81
Gráfico 4.5 Resistencia a la compresión de cilindros de 15 x 30 cm en función de la edad, para una variedad
de condiciones del curado
Fuente: obtenida en https://col.sika.com/dms/...get/.../Curado%20del%20Concreto.pdf
En la norma NTE INEN 1576 se encuentra especificado el curado inicial y el
curado final que estipula lo siguiente:
Curado inicial.- Inmediatamente después del moldeo y terminado, el espécimen
debe ser almacenado por un período de hasta 48 horas a una temperatura entre 16
°C y 27 °C, en un ambiente que prevenga la perdida de humedad de los
especímenes. Para mezclas de hormigón con una resistencia especificada de 40
MPa o mayor, la temperatura de curado inicial debe estar entre 20 °C y 26 °C. Se
permite utilizar varios procedimientos capaces de mantener las condiciones de
humedad y temperatura especificada durante el periodo de curado inicial, se debe
utilizar un procedimiento apropiado o una combinación de procedimientos.
Proteger todos los especímenes de los rayos directos del sol y de cualquier
radiación calórica, si se utiliza. La temperatura de almacenamiento debe ser
controlada utilizando dispositivos de calefacción y enfriamiento, según sea
necesario. Registrar la temperatura utilizando un termómetro de máximas y
82
mínimas. Si se utilizan moldes de cartón, proteger las superficies exteriores de los
moldes de su contacto con paños húmedos o cualquier fuente de agua.
Curado final.- Una vez concluido el curado inicial y dentro de 30 minutos después
de remover los especímenes de los moldes, curarlos a una temperatura de 23 °C ±
2 °C, manteniendo todo el tiempo sus superficies con agua libre, utilizando
tanques de almacenamiento o cámaras de curado, que cumplan con los requisitos
de la NTE INEN 2 528, excepto cuando se los refrente con mortero de azufre
inmediatamente antes del ensayo. Cuando se refrenta con mortero de azufre, se
deben secar las superficies superior e inferior del cilindro para prevenir la
formación de paquetes de vapor o espuma mayores de 6 mm, debajo o dentro del
refrentado, como se describe en la norma ASTM C 617. Para un periodo que no
exceda de 3 horas inmediatamente antes del ensayo, no se requieren temperaturas
de curado normalizado, a condición de que se mantenga en los cilindros la
humedad libre y la temperatura ambiente esté entre 20 °C y 30 °C.” (Norma Técnica
Ecuatoriana INEN 1 576:2011 “Hormigón de cemento hidráulico. Elaboración y curado en obra
de especímenes para ensayo”)
En la fotografía No 4.5 se realiza el curado de las planchas de hormigón, las
cuales van a ser ensayadas posteriormente, en esta investigación se implementa un
curado con fibras de madera (aserrín) humedecido durante los 25 días para un
mejor rendimiento. Se realiza el curado con aserrín, ya que este tiene la propiedad
de ser un aislante térmico (para bajas temperaturas) y a su vez es un material que
retiene la humedad. Es por lo tanto muy versátil, de muy bajo costo y es de fácil
empleo.
83
Fotografía 4.5 Curado de placas de hormigón con fibras de madera
Fuente: Autores
Este procedimiento se realizó por 25 días obteniendo muy buenos resultados con
las fibras de madera, ya que se constató que dentro de los días de curado, la
probeta se encontraba húmeda y con una temperatura promedio de 15°C. Este
procedimiento no se encuentra descrito en los libros, pero será motivo de
investigaciones futuras la comparación con otros métodos de curado.
Cuando se trata de pisos de hormigón en las cuales no se puede realizar el curado
por largo tiempo, se propone realizar un curado con vapor, como se estipula en la
norma ASTM C 617, pero será necesario realizar el curado en los primeros 7 días,
en las cuales el hormigón adquiere su máxima resistencia.
4.6.1.4 Acabado Final para Pisos de Alta Resistencia
Para el acabado final del Hormigón de Alta Resistencia Para Pisos (HARP) es
necesario eliminar las irregularidades que presenta cuando ya se encuentra
endurecido, es inevitable tener una superficie 100% lisa y libre de imperfecciones,
pero con los procedimientos correctos tendremos un acabado agradable a la vista.
Es necesario ver las especificaciones del cliente al momento de realizar el
mezclado y posterior terminado, tales como pigmentación, espesores, juntas y
diseños. Además de contar con un alisador tipo helicóptero o una liana de mango
84
flexible para pisos en el momento de la puesta en marcha y colocación del
hormigón. Posteriormente a eso se realiza el alisado del piso de hormigón con un
pulidor industrial sin levantamiento de polvo, después de realizado el pulido, se
procederá a colocar la capa de poliuretano para dar un acabado brillante.
En la fotografía No 4.6 se muestra las diferentes pigmentaciones que los
agregados le dan al terminado este hormigón
Fotografía 4.6 Diferentes clases de pigmentos para hormigones
Fuente: obtenido en
(http://www.pisosdecorativos.com/yahoo_site_admin/assets/images/pulidosimage54.59115702_lar
ge.jpg)
El acabado dependerá mucho de los agregados que tenga el hormigón además del
personal calificado para realizar este procedimiento de pulido y acabado final.
4.6.2 Juntas de Dilatación para Pisos de Alta Resistencia
Para las juntas de dilatación es necesario realizar dos consideraciones para las
cuales el concreto va ser colocado:
En interiores
En exteriores
85
Para interiores:
Para la colocación de interiores es necesario considerar que el hormigón no va a
estar expuesto a condiciones de variación climática brusca, sino más bien se
considerará una temperatura promedio entre 10°C a 20°C, por lo cual no es
necesario realizar juntas de dilatación de hormigón, ni realizar el cálculo de acero
de retracción de temperatura.
Para exteriores:
Para la colocación en exteriores hay que considerar que el hormigón va a estar
expuesto a las condiciones del medio ambiente como por ejemplo; variaciones
bruscas de temperatura (25°C en el día y de 4°C en la noche), lluvia, granizo,
nieve, agentes agresivos al hormigón como sulfatos y ácidos. Es por esto que se
debe realizar una protección contra la contracción del hormigón por temperatura,
colocando juntas de dilatación y acero de retracción de temperatura.
Juntas de dilatación:
Las juntas de contracción se las utiliza normalmente en hormigones, estas pueden
ser transversales o longitudinales. La función principal es limitar las dimensiones
del elemento de hormigón con el afán de disminuir las tensiones producidas por
los fenómenos de retracción y gradientes térmicos para evitar fracturas en el
hormigón.
La mayor o menor distancia de disposición de las juntas depende de los factores
tales como el coeficiente de dilatación del hormigón fresco, la retracción del
concreto, la variabilidad de la temperatura.
La distancia entre juntas se conoce que puede ser a partir del espesor del elemento
de hormigón, no debiendo ser más allá de 20 a 25 veces el espesor de la misma.
En el caso del proyecto de investigación no será mayor de 1,5 m en espesores de 7
cm y de 0,80 en espesores de 3 cm.
Las juntas deben ser en forma cuadrada y siguiendo la misma línea de la junta
durante toda su extensión.
86
Fotografía 4.7 Juntas de dilatación de hormigón de alta resistencia (representativa)
FUENTE: obtenida en (http://guillermo-guillerblog.blogspot.com/)
87
5. DISEÑO DE LAS MEZCLAS DE HORMIGÓN DE ALTA
RESISTENCIA CON AGREGADO TAMIZADO Y SIN
TAMIZAR.
5.1 DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA (GENERALIDADES)
Dosificar un hormigón consiste en encontrar las cantidades de los componentes
que deben combinarse para producir una mezcla que cumpla con las condiciones
de resistencia, durabilidad, economía y otras que se les imponga previamente. Las
proporciones deben seleccionarse de manera de utilizar los materiales en la forma
más eficiente y económica posible. La dosificación de una mezcla es función de
los materiales que se van a utilizar y de la obra particular que se va a construir con
esta mezcla. Debe contener condiciones de manejabilidad cuando está fresca,
resistencia y durabilidad necesarias cuando haya endurecido. Los aspectos que
deben tomarse en cuenta para llegar a determinar la dosificación de un hormigón
son, generalmente:
La disponibilidad de los materiales
Su costo de extracción y manipuleo
Las condiciones locales en que debe desenvolverse el personal y equipo
utilizado
Las características de la obra
Los requerimientos de trabajabilidad
Colocación y compactación del hormigón
Las propiedades físicas y mecánicas que este debe poseer una vez
endurecido
La gama de elementos que podemos jugar es extensa a condición de conocer
todos los parámetros que intervienen en la mezcla. El factor determinante es, con
frecuencia la economía. Este factor económico es relativo, porque depende del
mayor grado del costo de los materiales.
88
El costo de la mano de obra, herramientas y equipo permanece casi constante para
el hormigón común cualquiera que sea su calidad, entre los materiales, el cemento
es, indiscutiblemente el más caro (en nuestro medio un kilogramo de cemento
cuesta de 15 a 20 veces un kilogramo de ripio y de 20 a 25 veces un kilogramo de
arena), entonces el diseño de la mezcla debe tender a utilizar la menor cantidad
posible de cemento que nos proporcione la resistencia, durabilidad y otras
cualidades que se requieren del hormigón.
El costo de los agregados, si son de buena calidad, tiene poca variación
ateniéndose a su naturaleza, entonces, en donde se pueda escoger, hay que escoger
el agregado de mejor calidad. El costo del agua de mezclado es muy pequeño aun
en sitios en donde es escasa. Los aditivos tienen una influencia en el costo que es
discutible pues al balancear las compensaciones puede resultar mínima e
inclusive, si podemos confiar en las afirmaciones de los proveedores, favorable al
constructor.
Pero, en relación al costo, hay otras consideraciones que pueden ser
determinantes: manteniendo de constante todas las otras condiciones (materiales,
manejabilidad, entre otros.) si se desea mayor resistencia hay que emplear mayor
cantidad de cemento (y/o aditivos), entonces el hormigón es más caro pero, ese
costo extra se puede compensar utilizando más eficientemente las estructuras
(mayor resistencia, mayor esfuerzo de trabajo) y obtener como ventaja adicional
la calidad y la durabilidad del hormigón. En resumen, fabricar mezclas de mejor
calidad y más resistente es, en cualquier caso beneficioso.
5.2 EXPRESIÓN DE LA DOSIFICACIÓN.
Los materiales que entran en la composición del hormigón son: agua, cemento,
agregado grueso, agregado fino, y frecuentemente un aditivo. Todos estos
elementos deben estar representados al expresar una dosificación. Los agregados
fino y grueso se manejan separadamente, en parte para evitar la segregación, pero
principalmente para controlar la granulometría de la mezcla de agregados y por la
89
posibilidad de utilizar agregados de diferente naturaleza como piedra triturada y
piedras redondas de la arena natural. En general la dosificación se expresa en
masa, considerando que los agregados se encuentran en estado saturado-
superficie-seca (“SSS” y tomando como unidad la masa del cemento). Así será la
dosificación:
0,55:1,00: 2,00: 3,00
Agua: Cemento: Arena: Grava
Esto quiere decir que por cada kilogramo de cemento se deben emplear 0,55Kg
(litros) de agua, 2,0 Kg de arena (SSS), y 3,0 Kg de grava (SSS). El tipo de
aditivo se expresa separadamente aunque debe incluirse en la cantidad de agua. El
aire atrapado o incluido también se indica aparte y en porcentaje del volumen do
hormigón.
El primer valor se lo conoce como la “Relación Agua-Cemento” y con frecuencia
se la menciona separadamente de la dosificación por tener un papel preponderante
para fijar la calidad del hormigón. La relación agua - cemento, en forma estándar,
se expresa en masa, es decir en kilogramos de agua por cada kilogramo de
cemento, pero también se acostumbra a utilizar litros de agua por cada saco de
cemento de 50 Kg.
Existen numerosos procedimientos para obtener adecuadamente las proporciones
de la mezcla para que cumplan los parámetros de diseño y las características para
las cuales el hormigón es diseñado.
Para aplicar los métodos empíricos de diseño es necesario conocer:
Las características de cada uno de los componentes (procedencia del
material).
Estimar en forma visual la calidad de los materiales a utilizarse (color,
resistencia, forma del agregado, contenido orgánico).
Aplicar los conocimientos básicos del hormigón fresco y endurecido.
90
Aplicar las técnicas más favorables para conseguir una adherencia optima
entre la pasta de cemento y los agregados, así obtener el objetivo
propuesto.
Otros procedimientos tienen bases más técnicas y se apoyan en ensayos de
laboratorio y cálculos realizados en base a las relaciones entre los materiales.
Otros simplemente proponen mezclas tentativas, producto de la mezcla de
diferentes ensayos.
Desde principios del siglo XX, dos tendencias hacia la solución del problema de
diseño de mezclas tuvieron aceptación: una basada en la relación agua – cemento
propuesta por el insigne investigador Abrams y otra basada en la relación cemento
– vacíos de Talbot y Richart.
El método de la relación: cementos – vacíos evolucionó posteriormente a la
concepción del “volumen de sólidos” tan importante para el cálculo del
rendimiento de una mezcla, y tiene amplia difusión actualmente. El método
propuesto por Abrams tuvo general aceptación; ha sufrido modificaciones y
refinamientos y en la actualidad la gran mayoría de diseños de las mezclas se
realizan por medio de alguna variante técnica “relación-agua-cemento-mezclas de
prueba”. El A.C.I Committe 613 adopto este procedimiento y ha reportado varias
versiones del mismo.
5.3 MÉTODOS DE DISEÑOS DE MEZCLAS
5.3.1 Método de las Mezclas de Prueba - Error
Para la presente investigación se realizó en el laboratorio de ensayo de materiales
de la Universidad Central del Ecuador 3 mezclas por el método de prueba y error
con el fin de encontrar una mezcla óptima para un hormigón de altas prestaciones
para revestimiento de pisos residenciales que sea de tal manera competente con
los revestimientos más populares y económicos del mercado.
91
“Teniendo en cuenta el conocimiento básico de las relaciones entre los
componentes y los medios elementales para analizar las mezclas frescas y si la
magnitud, condiciones económicas o geográficas de la ubicación de la obra que se
va a construir no justifica o al menos hacen muy difícil recurrir a un laboratorio
especializado, el constructor puede, en obra, encontrar la mezcla que satisfaga sus
necesidades con solo encontrar con un equipo elemental. Aunque de todas
maneras, la colaboración de un laboratorio, que cuente con una prensa hidráulica,
es necesaria para verificar la resistencia a la compresión en probetas de ensayo.”
(CAMANIERO Raúl (2008), Dosificación de Mezclas, Apuntes de clase)
Para realizar un buen diseño de mezclas es necesario tener ciertos criterios que no
pueden pasar por alto a la hora de realizar hormigones de alto desempeño:
Se debe utilizar la menor cantidad de pasta agua-cemento, es también
necesario que la granulometría de los agregados sea la adecuada. Pero no
debe esperar la combinación perfecta (la combinación resultaría muy
costosa), hay que tener una combinación que prácticamente lleve a
resultados satisfactorios.
La granulometría debe ser la adecuada para generar la menor cantidad de
espacios vacíos (espacios llenos de aire). De aquí que si se disminuye el
tamaño del ripio, aumenta la cantidad de arena en la mezcla y viceversa.
Este método de prueba y error se basa en el control de la relación agua –
cemento. En muchas publicaciones se encuentra la resistencia a la
compresión del hormigón a los 28 días de edad en función de la relación
agua- cemento. Es decir la resistencia que se puede obtener del hormigón
duro si las condiciones de trabajabilidad del hormigón fresco y todas las
otras características son satisfactorias.
En la tabla No 2.9 expuesto anteriormente en el capítulo 2 se muestra las
resistencias características que se pueden obtener, en función de la relación
agua/cemento. Estos valores es necesario actualizarlos periódicamente pues los
cementos sufren cambios de tiempo en tiempo (usualmente para mejorar su
calidad o darle características particulares).
92
Los hormigones con relaciones agua – cemento 0,50 y menores, requieren
un aditivo plastificante de alto rendimiento.
En laboratorio se pueden obtener resistencias hasta de 5% mayores a las
indicadas.
El curado del hormigón tiene que estar en cierta condición para que este
adquiera resistencia y durabilidad. Es necesario realizar un cuidado prolijo
del curado del hormigón, al menos por 14 días cuando se utiliza cementos
puzolánicos. Por otra parte, si las condiciones de curado inicial fueron
óptimas, la resistencia del hormigón sigue creciendo después de los 28
días incluso se puede hablar hasta un 20 % más de resistencia hasta
alrededor de los 90 días.
Las resistencias que se han establecido para hormigones sin inclusión de
aire y las relaciones agua-cemento se pueden adoptar para condiciones
ambientales normales. Si las condiciones de exposición ambiental son
severas: contacto con aguas saladas o sulfatadas, ciclos de endurecimiento
y secado, grandes cambios de temperatura, el constructor puede recurrir a
las tablas del método del ACI.
Aunque para realizar las mezclas de prueba, con el método de prueba y
error, no se requiere conocer la capacidad de absorción ni el contenido de
humedad de los granulados, una vez definida la mezcla que reúna las
condiciones impuestas, es necesario conocer esos valores para calcular las
cantidades “en obra” que deben emplearse para poner en práctica el
diseño. Si la obra no requiere de gran precisión, los valores de las tablas
siguientes pueden servir de guía para realizar los cálculos en forma
aproximada.
En la tabla No 5.1 se presenta los diferentes aspectos que tiene el agregado
con un cierto porcentaje de humedad, esto es necesario cuando no se
realizaron el ensayo de humedad de los agregados y capacidad de
absorción y la obra se encuentra fuera de los límites urbanos o cercanos a
un laboratorio.
93
Tabla 5.1 Aspectos de los áridos
ASPECTO DEL GRANULADO HUMEDAD TOTAL (%)
Grava con superficie húmeda 1,5 a 2,5
Ripio con superficie húmeda 2,0 a 4,0
Grava sobresaturada 2,5 a 4,0
Ripio sobresaturado 3,5 a 5,0
Arena húmeda 3,5 a 6,0
Arena sobresaturada escurrida 6,0 a 10,0
Arena inundada Mayor a 10
Fuente: CAMANIERO Raúl; Dosificación de mezclas – apuntes de clases.
Procedimiento para el diseño de la mezcla por el método de prueba –error
Para el procedimiento del diseño de las 3 mezclas expuestas en este proyecto
investigativo por el método de prueba y error se realizaron los siguientes pasos:
a) Se seleccionó los agregados de forma que cumplan ciertos parámetros de
calidad, dureza y desempeño.
b) Definir la cantidad de mezcla a utilizarse, de esto dependerá las cantidades
de agregados.
c) Definir la relación agua/cemento de la tabla No 2.9, así mismo se definirá
la resistencia del hormigón a la cual se desea obtener.
d) De la relación agua/cemento, obtenemos las cantidades de agua y cemento
necesarias definidas por el diseñador.
e) Se escoge la cantidad de árido grueso y fino participantes en la mezcla.
f) Observar la cantidad de agua presente en los agregados, en este caso se
recurre la tabla No 5.1 para su interpretación.
g) Definir el aditivo a utilizarse, y seguir las recomendaciones del fabricante
en cuanto a su dosificación.
h) Una vez definidos los materiales a intervenir en la mezcla, se realiza un
análisis granulométrico de la arena y el ripio. Esto es definir las cantidades
de material pétreo retenido en cada tamiz hasta conseguir una curva
granulométrica dentro de los límites establecidos en la norma ASTM
C136.
94
Se detalla a continuación el método de prueba y error con la mezcla No 1:
Datos:
Se define el cemento a utilizarse:
El tamaño del agregado:
Volumen de la mezcla
Para el volumen de la muestra, se realizó el análisis para un volumen de 20
cilindros de 100x200mm, dándonos como resultado:
Del cuadro No 17 se obtiene la relación agua/cemento, para la cual
también se definirá la resistencia que se pretende obtener.
EQ. (5.1) expresión de la relación agua cemento
Fuente: Norma ASTM C29
Cantidad de Cemento
Para la cantidad de cemento, se presenta que por cada 5 cilindros
(v=0,016m3) se requieren 5 Kg de cemento.
Cantidad de Agua
Con la relación agua/cemento obtenemos la cantidad de agua necesaria
para la mezcla.
(5.1)
Cantidad de agregado grueso y fino
Se define que por cada 14 Kg de grava y 10 Kg de arena se forman 5
probetas de 100x200mm, por lo tanto se tiene que:
95
El aditivo a utilizarse, es un hiperplastificante que según las
especificaciones del fabricante es de 260ml – 780 ml por cada 100 kg de
cemento.
Se realiza el cálculo de los pesos retenidos en cada tamiz, siguiendo la
curva granulométrica.
En la tabla No 5.2 se muestra la cantidad de agregado grueso para la dosificación
en la mezcla 1 con material tamizado.
Tabla 5.2 Cuadro de la granulometría para mezcla 1. Agregado grueso
Tamiz CANTIDAD
UNIDADES
ACUMULADO %RETENIDO
% QUE
PASA
3/4" 0 gr. 0 0 100
1/2" 2100 gr. 2100 5 95
3/8" 17955 gr. 20055 47,75 52,25
No 4 20299,13 gr. 40354,13 96,08 3,92
No 8 1522,43 gr. 41876,56 99,71 0,29
Bandeja 123,44 gr.
42000 100 0
Fuente: Autores
En el gráfico No 5.1 se muestra la curva granulométrica que se utilizó para la
mezcla No 1 con agregado tamizado.
96
Gráfico 5.1 Curva granulométrica del agregado grueso mezcla 1 material tamizado
Fuente: Autores
En la tabla No 5.3 se muestra la cantidad de material retenido para la dosificación
de la mezcla 1 con material tamizado
Tabla 5.3 Cuadro de la granulometría para la mezcla 1. Agregado fino
TAMIZ CANTIDAD
UNIDADES ACUMULADO %RETENIDO % QUE PASA
3/8" 0 gr. 0 0 100
No. 4 1500 gr. 1500 5 95
No. 8 5700 gr. 7200 24 76
No. 16 11400 gr. 18600 62 38
No. 30 8550 gr. 27150 90,5 9,5
No. 50 2565 gr. 29715 99,05 0,95
No. 100 279,3 gr. 29994,3 99,98 0,019
No. 200 5,7 gr. 30000 100 0
Fuente: Autores
En el gráfico No 5.2 se muestra la curva granulométrica del agregado fino
preparada para la mezcla No 1 con agregado tamizado.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
No. 8 No. 4 3/8" 1/2" 3/4"
% Q
UE
PA
SA
TAMIZ
GRANULOMETRIA GRUESO
LIMITE INFERIOR LIMITE SUPERIOR DOSIFICACION 1
97
Gráfico 5.2 Curva granulométrica para mezcla agregado fino 1 con material tamizado
Fuente: Autores
En el gráfico No 5.2 se muestran la curva granulométrica de la mezcla No 1 con
material tamizado, esta curva es la representación de la cantidad de agregados que
se utilizaron en la mezcla No 1.
5.3.2 Método propuesto por el ACI
Dosificación realizada por el método del ACI (American Concret Institute).
Para realizar la dosificación por este método es necesario contar con cemento
hidráulico que cumpla las especificaciones ASTM C 150 (INEN 152) y los
agregados deben ser de densidad normal.
´´Este método contempla el uso de incorporadores de aire para hormigones
expuestos a condiciones de exposición ambiental severa, las relaciones básicas
entre los componentes han sido previamente establecidas de numerosas
experiencias; pero no son sino una guía para acercarse a la dosificación óptima;
esta solo se puede obtener de acuerdo a las condiciones de los materiales en la
obra y después de haber realizado las correcciones en mezclas de prueba’’
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
No. 200 No. 100 No. 50 No. 30 No. 16 No. 8 No. 4 3/8"
% Q
UE
PA
SA
TAMIZ
CURVA GRANULOMÉTRICA FINO
LIMITE INFERIOR LIMITE SUPERIOR DOSIFICACION 1
98
(CAMANIERO Raúl (2008), Dosificación de Mezclas, Apuntes de clase) para aplicar este método
es necesario utilizar las siguientes tablas:
En la tabla No 5.4 se muestra la cantidad de agua en m3 necesaria para los
diferentes hormigones (con o sin inclusión de aire) además de su asentamiento
que podría tener este tipo de mezcla.
Tabla 5.4 Cantidades aproximadas de agua de mezclado que se requiere para diferentes asentamientos y
tamaños máximos de granulado grueso
AGUA: litros por m3 de hormigón para los
tamaños indicados en mm
ASENTAMIENTO – mm 10 12,5 20 25 38 50 70 150
Hormigón sin Aire Incluido
20 a 50 205 200 185 180 160 155 145 125
80 a 100 225 215 200 195 175 170 160 140
150 a 180 240 230 210 205 185 180 170 …
Cantidad aproximada de aire
atrapado, %
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,3
0,2
Hormigón con Aire Incluido
20 a 50 180 175 165 160 145 140 135 120
80 a 100 200 190 180 175 160 155 150 135
150 a 180 215 205 190 185 170 165 160 …
Contenido de aire promedio
recomendado para el nivel de
exposición, %
Benigno
Moderado
Riguroso
4,5
6,0
7,5
4,0
5,5
7,0
3,5
5,0
6,0
3,0
4,5
6,0
2,5
4,5
5,5
2,0
4,0
5,0
Fuente: CAMANIERO Raúl; Libro de Dosificación de mezclas
En la tabla No 5.5 se muestra las diferentes resistencias que se desea obtener del
hormigón, con las diferentes relaciones agua cemento. Estas resistencias son
tomadas con un factor de seguridad de 2. El factor de seguridad es colocado de
acuerdo variabilidad de los materiales utilizados, y al ser el hormigón una muestra
100% homogénea, siempre existe esta incertidumbre en la dosificación de
hormigones.
99
Tabla 5.5 Resistencia a la compresión del hormigón basada en la relación Agua/Material Cemento
Relación agua/material
cementante en masa
Resistencia a la compresión
a los 28 días – Mpa
Hormigón
sin aire
incluido
Hormigón con
aire incluido
50
45
40
35
30
25
22
0,40
0,43
0,46
0,50
0,54
0,58
0,60
…
…
…
0,35
0,43
0,80
0,53
Fuente: Libro de Dosificación de mezclas Ing. Raúl Camaniero
En la tabla No 5.6 se presenta el volumen aparente seco y compactado para los
diferentes módulos de finura de la arena en relación con el tamaño máximo de la
grava. Como se puede observar entre mayor sea el tamaño de la grava, mayor es el
volumen aparente que este representa.
Tabla 5.6 Volumen aparente seco y compactado de granulado grueso por unidad de volumen de hormigón (*)
Volumen Aparente de Ripio Seco y Compactado para
Diferentes Módulos de Finura de la Arena – m3
Tamaño Máximo
de la grava - mm
2,40 2,50 2,60 2,70 2,80 2,90 3,00
10,0 0,50 0,49 0,48 0,47 0,46 0,45 0,44
12,5 0,59 0,58 0,57 0,56 0,55 0,54 0,53
20,0 0,66 0,65 0,64 0,63 0,62 0,61 0,60
25,0 0,71 0,70 0,69 0,68 0,67 0,66 0,65
38,0 0,76 0,75 0,74 0,73 0,72 0,71 0,70
50,0 0,78 0,77 0,76 0,75 0,74 0,73 0,72
70,0 0,81 0,80 0,79 0,78 0,77 0,76 0,75
150,0 0,87 0,86 0,85 0,84 0,83 0,82 0,81 Fuente.- Libro de Dosificación de mezclas Ing. Raúl Camaniero
(*) Las cantidades representadas en volumen aparente compactado del granulado grueso seco al
aire ambiente que se obtiene de acuerdo al método de ensayo A.S.T.M. C 29.
100
Procedimiento para el diseño de la mezcla propuesta por el ACI:
a) De la tabla No 5.4 obtenemos la cantidad de agua para un asentamiento
determinado con anterioridad y dependiendo el tamaño máximo del
agregado grueso que se va a utilizar.
b) De la tabla No 5.5 tenemos las relaciones de agua/cemento dependiendo
de la resistencia que se desee obtener la cual está dada en MPa.
c) De la tabla No 5.6 nos da el valor del volumen aparente del agregado
grueso de la mezcla que servirá para relacionar con los volúmenes de obra
que se requieran en la construcción.
d) Se diseñará la mezcla para 1 m3 en volumen, por lo que por diferencia de
volúmenes de agua, ripio, aire, cemento, se obtiene el volumen del
agregado fino o arena.
e) Realizando la multiplicación y por los pesos específicos de cada uno de los
componentes, obtendremos los volúmenes de cada componente del
hormigón
f) Para obtener la dosificación en peso de cemento, las cantidades parciales
de cada componente se divide para la cantidad de cemento expuesta.
Se detalla a continuación el método propuesto por el ACI para la mezcla No 4:
Diseño de la mezcla No 4 por el método propuesto por el ACI:
Para el presente ejemplo se detallará el proceso que se hizo con la mezcla No 4,
para la cual se siguió el método del ACI obteniendo muy buenos resultados.
De la tabla No 5.4 se escoge el valor del asentamiento que debe tener el
hormigón, de la cual se da una cantidad de agua de amasado para la mezcla de
hormigón.
101
Datos:
De la tabla No 5.5 se escoge el valor de la resistencia característica que se desea
obtener del hormigón. Para garantizar que la mezcla cumpla con la resistencia de
50 MPa se toma en cuenta un factor de seguridad en la relación agua - cemento,
que en este caso será inferior a 0,40. El factor MF (módulo de finura) se la obtuvo
en los ensayos de granulometría del agregado.
Datos:
Resistencia esperada a los 28 días
Relación agua cemento
⁄ (5.1)
Módulo de Finura
Realizando el análisis respectivo del cuadro No 22 y con los datos obtenidos se
procede a sacar el volumen aparente del ripio:
Volumen aparente ripio
Como se definió anteriormente la relación agua/cemento y a su vez la cantidad de
agua a emplearse, se realiza el cálculo de la cantidad de cemento con la ecuación:
Datos:
(5.1)
Cantidad de cemento (Kg)
102
Para sacar la masa del ripio se tiene que:
Datos:
EQ. (5.2) Ecuación despejada del principio físico de la densidad de los materiales
Fuente: SCHAUM; Física General
En donde:
(5.2)
Masa del ripio
A continuación se realiza una tabla de resumen para hallar la cantidad de
materiales presentes en un metro cubico de hormigón.
Tabla 5.7 Resumen de materiales empleados utilizando el método del ACI para sacar por diferencia el
volumen de arena que se va a emplear para cumplir con la dosificación
MATERIAL MASA
PESO
ESPECÍFICO VOLUMEN
Kg Kg/dcm3 dcm
3
Agua 215 1 215
Cemento 614,28 2,82 217,83
Ripio 823,2 2,65 310,64
Aire 0 0 0
TOTAL 743,471
Fuente.- Autores
103
Por diferencia de volumen de la mezcla de hormigón obtenemos la cantidad de
arena necesaria:
Volumen de arena
Multiplicando el volumen de la arena por el peso específico obtenido en los
ensayos de laboratorio se obtiene la masa, la cual servirá para cumplir con la
dosificación al volumen:
(5.2)
En donde:
Masa de arena
Dividiendo todas las cantidades en volumen para 614,28 (masa del cemento) la
dosificación sería:
0,35: 1,00: 1,07: 1,34
A continuación se detallará un resumen de las mezclas realizadas en el laboratorio
y en las cuales los ensayos de compresión de las probetas de hormigón
identificarán la mezcla más eficiente en cuanto a su resistencia y costo.
104
5.4 MEZCLAS REALIZADAS
A continuación se describen los resultados y cuadros de cada una de las mezclas
realizadas en el proyecto de investigación.
5.4.1 Mezcla No 1; Método de Diseño de Prueba y Error.
Esta mezcla se la realizó con el material de la cantera de Pifo, ubicada al
noroccidente del cantón Quito, esta se la realizó con los siguientes parámetros de
dosificación, que representa un hormigón convencional para pisos con la ayuda de
un aditivo plastificante.
MEZCLA No 1
MEZCLA SIN TAMIZAR
En la tabla No 5.8 se muestra los datos de la mezcla No 1 con material sin
tamizar, esta mezcla se tomó de base para comparación de ensayos a compresión
de las probetas de hormigón.
Tabla 5.8 Datos y cantidades de la mezcla 1
MEZCLA DE HORMIGON CON MATERIAL SIN TAMIZAR
DATOS
F´c esperada a los 28 días 28 MPa
Cemento Utilizado HOLCIM Tipo GU
Relación Agua/Cemento 0,4
Tamaño nominal Máximo del agregado 1/2"
Asentamiento del Cono de Abrams 2 Cm
Tipo de aditivo a utilizarse Hiperplastificante Glenium 3000
Humedad de los Agregados
CANTIDADES DE LOS MATERIALES CON MATERIAL SIN TAMIZAR
DATOS
CEMENTO 33 Kg
AGUA 13,2 Lts
AGREGADO FINO 38 Kg
AGREGADO GRUESO 53,2 Kg
ADITIVO 137,8 Cc
FUENTE: Autores
105
Esto es una dosificación de 0,4: 1,00: 1,43: 2,00
Esta primera mezcla se la realizó para tener un parámetro base de comparación de
resistencia y costo, para lo cual se ejecutó un mezclado normal con un aditivo
hiperplastificante y que se espera tener una resistencia aproximada de 30 a 35
MPa.
Para la dosificación de la mezcla se siguió el método de prueba y error presentado
en este capítulo, para lo cual es conveniente realizar los estudios de los agregados
para realizar las correcciones de humedad y obtener una mezcla de acorde a los
parámetros de diseño.
La dosificación empleada en esta mezcla, presentó unos cuantos problemas a la
hora de realizar el mezclado, ya que el aditivo requiere una mezcla más vigorosa
que cuando se realiza una mezcla normal de hormigón, esto se representó en un
hormigón de muy baja trabajabilidad, una mezcla seca por la baja cantidad de
agua de amasado.
Una de las recomendaciones para la realización de este tipo de mezclado con
aditivo hiperplastificante es realizar un previo humedecimiento del material
pétreo, ya que el aditivo a utilizarse hace que el agua contenida en el interior del
agregado grueso salga de este y se agregue al agua de amasado, por lo tanto hay
que realizar este proceso o realizar el cálculo del coeficiente de corrección de la
humedad de los agregados para mantener la calidad del hormigón.
5.4.2 MEZCLA No 2; Método de Diseño de Prueba y Error.
MEZCLA No 2
MEZCLA TAMIZADA No 1
En la tabla No 5.9 se muestra los datos de la mezcla No 2, esta mezcla es la
primera prueba de 3 mezclas que se hizo con material pétreo tamizado.
106
Tabla 5.9 Datos y cantidades de la Mezcla 2
MEZCLA DE HORMIGON CON MATERIAL TAMIZADO No 1
DATOS
F´c esperada a los 28 días 40 MPa
Cemento Utilizado HOLCIM Tipo GU
Relación Agua/Cemento 0,35
Tamaño nominal Máximo del agregado 1/2"
Asentamiento del Cono de Abrams 10 Cm
Tipo de aditivo a
utilizarse Hiperplastificante Glenium 3000
Humedad de los
agregados
CANTIDADES DE LOS MATERIALES CON MATERIAL TAMIZADO No 1
DATOS
CEMENTO 36 Kg
AGUA 14,4 Lts
AGREGADO FINO 30 Kg
AGREGADO GRUESO 42 Kg
ADITIVO 175,24 Cc
FUENTE: Autores
Esto es una dosificación de 0,35: 1,00: 0,89: 1,24
Para la dosificación de la mezcla se siguió el método de prueba y error presentado
en este capítulo, para lo cual es conveniente realizar los estudios de los agregados
para realizar las correcciones de humedad y obtener una mezcla de acorde a los
parámetros de diseño.
Esta mezcla se la realizó mediante concretera, ya que por experiencias de la
primera mezcla, el aditivo tiende a endurar la mezcla cuando no se realiza una
mezcla vigorosa y tiende a tener muy poca trabajabilidad.
En esta mezcla se puedo evidenciar la importancia de un hiperplastificante al
momento de traspasar la barrera de la relación agua/cemento de 0,40, ya que la
mezcla se vuelve muy seca y de difícil trabajabilidad.
La humedad de los agregados es de vital importancia cuando se requiere
hormigones de alta resistencia, ya que al momento de utilizar un
superplastificante, este hace que exude la humedad de los agregados, por lo que si
107
el agregado se encuentra con una humedad baja, será mucho mayor la pasta de
cemento que debamos utilizar, por lo que la resistencia final del hormigón se
podría ver afectada.
Al momento de desmoldar la mezcla, las probetas presentaban unas pequeñas
burbujas en el concreto, esto podría deberse al aditivo utilizado, o a su vez a la
poca energía de compactación que se realizó en el momento de llenado de los
moldes.
5.4.3 MEZCLA No 3; Método de Diseño de Prueba y Error.
En la tabla No 5.10 se muestra los datos de la mezcla No 2, esta mezcla es la
segunda prueba de 3 mezclas que se hizo con material pétreo tamizado.
Tabla 5.10 Datos y cantidades de la mezcla 3
MEZCLA DE HORMIGON CON MATERIAL TAMIZADO No 2
DATOS
F´c esperada a los 28 días 50 MPa
Cemento Utilizado HOLCIM Tipo GU
Relación Agua/Cemento 0,29
Tamaño nominal Máximo del agregado 1/2"
Asentamiento del Cono de Abrams 15.5 Cm
Tipo de aditivo a
utilizarse Hiperplastificante Glenium 3000
Humedad de los
Agregados
CANTIDADES DE LOS MATERIALES CON MATERIAL TAMIZADO No 2
DATOS
CEMENTO 30 Kg
AGUA 8,7 Lts
AGREGADO FINO 30 Kg
AGREGADO GRUESO 42 Kg
ADITIVO 123,6 Cc
FUENTE: Autores
Esto es una dosificación de 0,29: 1,00: 1,42: 2,00
Para la dosificación de la mezcla se siguió el método de prueba y error presentado
en este capítulo, para lo cual es conveniente realizar los estudios de los agregados
para realizar las correcciones de humedad y obtener una mezcla de acorde a los
parámetros de diseño.
108
En esta mezcla se bajó la cantidad de aditivo, ya que se observó que en la mezcla
No 1 tamizada se produjeron una pequeña cantidad de burbujas de aire, por lo que
podría afectar la calidad del hormigón en cuanto a su resistencia, durabilidad y
presentación final.
Se realizó la corrección del parámetro de humedad de los agregados antes de
realizar el mezclado, obteniendo un mejor desempeño de la mezcla, viéndose
claramente que la masa de hormigón se tornaba consistente, con una mejor
disposición de los agregados en la mezcla, buena cantidad de pasta de cemento
además de tener una mejor presentación que las anteriores mezclas.
5.4.4 MEZCLA No 4; Método de Diseño Propuesta por el ACI.
En la tabla No 5.11 se muestra los datos de la mezcla No 3, esta mezcla es la
tercera prueba de 3 mezclas que se hizo con material pétreo tamizado.
Tabla 5.11 Datos y cantidades de la Mezcla 4
MEZCLA DE HORMIGON CON MATERIAL TAMIZADO No 3
DATOS
F´c esperada a los 28 días 55 MPa
Cemento Utilizado HOLCIM Tipo GU
Relación Agua/Cemento 0,28
Tamaño nominal Máximo del agregado 1/2"
Asentamiento del Cono de Abrams 16 Cm
Tipo de aditivo a
utilizarse Hiperplastificante Glenium 3000
Humedad de los
Agregados
CANTIDADES DE LOS MATERIALES CON MATERIAL TAMIZADO No 3
DATOS
CEMENTO 35,3 Kg
AGUA 9,88 Lts
AGREGADO FINO 35.36 Kg
AGREGADO GRUESO 46,01 Kg
ADITIVO 123,67 Cc
Esta es una dosificación 0,30: 1,00: 1,07: 1,34
109
La mezcla No 4 se realizó bajo la normativa del diseño de mezclas del ACI,
siguiendo los pasos para concluir con las mezclas de hormigón de alta resistencia.
En esta dosificación se realizó el moldeado de las planchas de hormigón de alta
resistencia para realizar posteriormente los ensayos respectivos.
El análisis de los ensayos darán los resultados de las resistencias alcanzadas por
cada una de las mezclas. La mezcla definitiva saldrá del presupuesto, además de
verificar la eficiencia de cada una de las mezclas.
110
6. ENSAYOS PROPUESTOS PARA EL HORMIGÓN DE ALTA
RESISTENCIA PARA PISOS.
6.1 TOMA DE PROBETAS DE HORMIGÓN
Para el proceso de toma de probetas de hormigón se rige en la norma NTE INEN
1576 que versa “Hormigón de cemento hidráulico. Elaboración y curado en obra
de especímenes para ensayo”, en esta se encontrará el procedimiento para la toma
correcta de los testigos de hormigón.
Una vez diseñada la mezcla de hormigón por el método que se haya elegido, se
procede a pesar los componentes (áridos, cemento, agua y aditivo) del mismo, se
realiza el amasado del hormigón, esta se la puede hacer a mano o en concretera
todo dependerá de la cantidad de hormigón que se ha diseñado.
Al tener el hormigón fresco, se realiza correcciones o ajustes necesarios ya que en
ocasiones puede ocurrir que falte pasta de cemento (agua y cemento), por lo que
es necesario colocar estos dos materiales sin alterar su relación (a/c) con que fue
diseñada, una vez ya hechas las correcciones necesarias a la mezcla, se lo
muestrea y se determina sus características físicas como trabajabilidad,
consistencia, disposición de los agregados en la mezcla. Posteriormente se realiza
el ensayo de asentamiento en el cono de Abrams, una vez hecho este
procedimiento se agrega el aditivo que será motivo de fluidez y buena
trabajabilidad de la mezcla. Se amasa vigorosamente la mezcla de 7 a 10 min.
Hasta lograr la mezcla adecuada para colocar en los moldes de muestras de
hormigón que deben estar preparados con anterioridad que se ha determinado
previamente para el proyecto de investigación que son moldes cilíndricos de
100mm x 200mm. Una vez vertida la mezcla de hormigón fresco se realiza el
vibrado con varilla lisa y martillo de caucho según estipula la norma NTE INEN
1576.
111
En la tabla No 6.1 se muestra los requisitos que debe tener la varilla compactadora
para la toma de la muestra, esta debe ser de acero, recta, lisa y de sección circular:
Tabla 6.1 Requisitos para el diámetro de la varilla de compactación
Diámetro del cilindro o
ancho de la viga (mm)
Diámetro de la varilla (mm)
<150 10±2
≥150 16±2
Fuente: NTE INEN 1578
También se necesitan dos mazos con una cabeza de caucho o cuero no tratado,
con una masa de 0,6 kg ± 0,2 kg, para la colocación del hormigón en los cilindros
se debe tener una herramienta que debe tener “un tamaño suficientemente grande
para que la cantidad de hormigón obtenida del recipiente en el que se tomó la
muestra, sea representativa y lo suficientemente pequeña parra que el hormigón
no se derrame durante la colocación en el molde”; para el terminado de los
cilindros se necesita tener una llana para que el acabado sea regular y al momento
de ensayarlos a compresión.
En el gráfico No 6.1 se muestra los moldes para probetas de hormigón, estos
moldes deben estar de acorde a las exigencias de la norma NTE INEN 1576.
Gráfico 6.1 Molde tipo para tomar los testigos de hormigón
Fuente: obtenido en (www.adatec.co.cr)
112
Según la norma NTE INEN 1575 “Hormigón de cemento hidráulico. Elaboración
y curado en obra de los especímenes de ensayo.” Estipula que: Los moldes para
elaborar especímenes, así como las bisagras y seguros que estén en contacto con
el hormigón, deben ser elaborados de: acero, hierro fundido u otro material no
absorbente, no reactivo con el hormigón de cemento portland o cualquier otro
cemento hidráulico. Los moldes deben mantener sus dimensiones y forma, bajo
cualquier condición de uso; deben ser impermeables durante su uso,
comprobándose por su capacidad para mantener el agua vertida en su interior. Las
condiciones para los ensayos de estanqueidad están dadas en los métodos de
ensayo de elongación, absorción y estanqueidad de la norma ASTM C 470. Se
puede utilizar un sellante adecuado como grasa pesada, arcilla moldeable o cera
micro cristalina, cuando sea necesario prevenir la fuga de agua a través de las
juntas. Se deben proveer los seguros necesarios para sujetar firmemente las bases
a los moldes. Los moldes reutilizables deben ser cubiertos ligeramente en su
interior, con aceite mineral o con un material desmoldante no reactivo, antes de su
uso.”
En la tabla No 6.2 se muestra los requisitos para los cuales se debe aplicar el
método de compactación dependiendo del asentamiento registrado en el mezclado
del hormigón.
Tabla 6.2 Requisitos para determinar el método de compactación
Asentamiento
(mm)
Método de
compactación
≥ 25 Varillado o Vibración
< 25 Vibración
Fuente.- NTE INEN 1 576
La tabla No 6.3 muestra los requisitos del molde para la toma de muestras de
hormigón, para las cuales están los diferentes tipos de moldes q existen además de
cómo se debe efectuar el llenado y el varillado de la mezcla de hormigón.
113
Tabla 6.3 Requisitos para el molde mediante varillado
TIPO DE
ESPECÍMEN Y
TAMAÑO
NÚMERO DE CAPAS
DE
APROXIMADAMENTE
IGUAL ALTURA
NÚMERO DE
GOLPES CON
LA VARILLA
POR CAPA
Cilindros:
Diámetros (mm)
100
150
225
2
3
4
25
25
50
Vigas:
Ancho (mm)
De 150 a 200
˃ 200
2
3 o más capas de igual
altura, cada una no debe
exceder de 150mm
Fuente.- NTE INEN 1 576
La toma de los cilindros se la realiza de la siguiente manera: se coloca una
primera capa de hormigón dentro del molde a esta se la compacta con la varilla
que previamente se determinó se le da 25 taqueadas en forma circular del tal
manera que toda la masa de hormigón sea compactada luego se procede con los
mazos de caucho a golpear 25 veces el molde de acero para que haya una mejor
toma de la muestra, esto se repite en tres capaz capa una se procede de la misma
manera, al final para el acabado del cilindro se coloca el hormigón de tal manera
que este se desborde para que no quede vacíos, con la misma varilla enrasamos el
molde lleno de hormigón y con la llana damos el acabado liso.
6.2 ENSAYOS A COMPRESIÓN DE LAS PROBETAS DE
HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
Las probetas de hormigón tomadas se las ensayará a Compresión Axial de
acuerdo a la norma NTE INEN 1573 que versa “Hormigón de cemento hidráulico.
Determinación de la resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de
hormigón de cemento hidráulico”.
Según la norma NTE INEN 1573 estipula que: Este método de ensayo consiste en
aplicar una carga axial de compresión a los cilindros moldeados o núcleos de
hormigón de cemento hidráulico a una velocidad que se encuentra dentro de un
114
rango definido hasta que ocurra la falla del espécimen. La resistencia a la
compresión de un espécimen se calcula dividiendo la carga máxima alcanzada
durante el ensayo para el área de la sección transversal del espécimen.
EQ. (6.2) Ecuación de la resistencia a la compresión de cilindros de hormigón
Fuente: Norma NTE INEN 1573
En la fotografía No 6.1 se muestra el ensayo a compresión axial de las muestras
de hormigón, ensayadas en el Laboratorio de Ensayo de Materiales y Modelos de
la Universidad Central del Ecuador.
Fotografía 6.1 Ensayo de probetas de hormigón de alta resistencia con carga axial
Fuente: Autores
En la fotografía No 6.2 se muestra el ensayo a compresión axial de una de las
probetas de hormigón, ensayándose en el Laboratorio de Ensayo de Materiales de
la Universidad Central del Ecuador, la cual indica una grafica de incremento de la
carga de forma uniforme y constante hasta llegar a la ruptura.
115
Fotografía 6.2 Ensayo de probetas de hormigón de alta resistencia con carga axial, gráfica de incremento de
carga uniforme y constante
Fuente: Autores
6.3 MEDIDA DE LA RESISTENCIA AL DESGASTE POR ABRASIÓN.
Para la realización del ensayo de la resistencia del hormigón al desgaste, se hace
referencia a la norma NTE INEN 3040 “Adoquines de Hormigón, Requisitos
Métodos de Ensayo”, que establece los métodos de ensayo en el anexo F
(normativo), ya que al no existir ensayos directos de la resistencia al desgaste en
hormigón para pisos, se escoge la presente normativa porque el material a ser
ensayado tiene similares características que el hormigón como son la dureza, la
rugosidad, materiales.
6.3.1 Principio del ensayo.
El ensayo se realiza desgastando la cara vista del adoquín con material abrasivo
bajo condiciones normalizadas. Para determinar la resistencia al desgaste, se mide
la longitud de la curda del arco que se forma al desgastar la superficie vista del
adoquín.
116
6.3.2 Materiales, Equipo y Preparación de la Muestra.
El abrasivo requerido para este ensayo es el corindón (aluminio blanco fundido)
con un tamaño del grano de F80 de acuerdo a ISO 8486-1. No se debe utilizar más
de 3 veces.
Equipo.
La máquina de desgaste fotografía No 6.3 se compone esencialmente de una rueda
ancha de abrasión, una tolva de almacenamiento con una o dos válvulas de control
para regular la salida del material abrasivo, una tolva de guía de flujo, un carro
porta probeta móvil y un contrapeso.
Cuando se utilicen dos válvulas de control, una se debe emplear para regular el
flujo y pueden estar permanentemente fija en una posición, mientras que la otra se
utiliza para la apertura o cierra total del flujo.
Fotografía 6.3 Realización del ensayo de abrasión en probetas de hormigón
Fuente: Autores
En el gráfico No 6.2 se representa esquemáticamente el equipo de abrasión en
adoquines, en donde se muestra cada uno de los componentes de esta máquina que
se encuentra normada por NTE INEN 3040.
117
Gráfico 6.2 Diagrama esquemático del equipo de abrasión en adoquines
Fuente: SALGUERO Víctor (2013) Tesis UCE: “Adoquines modificados con fibra de
polipropileno para el uso de vías en la ciudad de Quito”
Preparación de la probeta
La probeta de ensayo debe ser un elemento completo o una pieza cortada a la
mitad, al menos, (100x70) mm, incorporando la cara vista de la unidad. La pieza
de ensayo debe estar limpia y seca.
La parte superior de la cara vista a ser ensayada debe ser plana dentro de una
tolerancia de ± 1mm medida en dos direcciones perpendiculares.
Si la parte superior de cara vista tiene textura rugosa o está fuera de esta
tolerancia, debe ser ligeramente pulida para producir una superficie lisa dentro de
la tolerancia.
En la fotografía No 6.4 se muestran las 3 probetas a ensayarse en la máquina de
abrasión, se verifica la cara vista que esté completamente plana y sin rugosidades,
118
esta cumplió con las tolerancias de la norma. Además se realizó el ensayo con
probetas de 21 días de curado y 30 días de edad.
Fotografía 6.4 Preparación de las probetas para el ensayo de abrasión
Fuente: Autores
6.3.3 Procedimiento.
Se llena la tolva de almacenamiento con material abrasivo seco, con un contenido
de humedad que no exceda del 1,0% se aparta el carro porta probetas de la rueda
ancha de abrasión. Se sitúa la probeta sobre el mismo para que la huella producida
este al menos a 15mm de cualquier borde de la probeta y se fija la probeta sobre
un soporte para permitir que el flujo de abrasivo pase bajo la misma. Se sitúa el
colector del abrasivo bajo la rueda de abrasión.
Se ubica la probeta en contacto con la rueda de abrasión, se abre la válvula de
control y, al mismo tiempo, se arranca el motor de forma que la rueda de abrasión
alcance 75 revoluciones (60±3s). Se verifica visualmente la regularidad del flujo
del material abrasivo durante el ensayo. Después de las 75 revoluciones de la
rueda, se detiene el flujo del abrasivo y la rueda. Se deben realizar dos ensayos
sobre cada probeta.
119
En la fotografía No 6.5 se muestra el ensayo de las probetas de hormigón al
ensayo de abrasión, las cuales fueron inspeccionadas y analizadas por el
laboratorio para su ejecución.
Fotografía 6.5 Realización del ensayo de abrasión en las probetas de hormigón
Fuente: Autores
6.3.4 Medida de la huella.
Se sitúa la probeta debajo de una lupa de al menos dos aumentos nominales y que
este preferentemente equipada con una luz para facilitar la lectura de la huella.
Con un lápiz con una punta de un diámetro de 0,5mm con una dureza de 6H o 7H,
se dibujan los limites externos longitudinales de la huella, utilizando (l1,l2)
utilizando una regla.
A continuación se dibuja una línea (AB) en el medio de la huella, perpendicular a
la línea central de la huella. Se sitúa un calibre digital de puntas cuadradas en los
puntos A y B en el lado interior de los límites externos longitudinales (l1,l2) de la
huella, se mide y registra la dimensión con una aproximación de ± 0,1 mm más
cercano.
Según la norma UNE-EN 1338 establece los métodos de ensayo para la
resistencia a la abrasión profunda de todos los adoquines de hormigón utilizadas
para pisos. En este caso adoptaremos esta norma para la realización del ensayo de
120
abrasión para el presente proyecto, ya que los pisos de hormigón de alta
resistencia para pisos muy similar en cuanto a su material a los adoquines de
hormigón.
Para la colocación de la probeta a ensayarse debe ubicarse tangencialmente a la
rueda de desgaste, además se tiene que asegurar que el material abrasivo (oxido de
aluminio blanco fundido F 80 según ISO 8486-1) sea alimentado uniformemente
sobre la zona de desgaste a una velocidad de (100 +- 10) /100gr, previamente
calibrado, en estado seco, y se debe colocar un recipiente vacío debajo del disco
para la recolección del material abrasivo usado en el ensayo. Se debe retirar el
porta espécimen para colocar y asegurar el espécimen en el carro, separándolo del
disco metálico de tal manera que este separado una distancia de cualquier borde
del espécimen de 15mm.
Posteriormente se debe colocar la probeta y abrir la válvula de control y
distribución de flujo del material abrasivo y, simultáneamente, se debe encender
el sistema, de tal manera que la rueda realice en un tiempo de 60 +- 3 seg. 75
revoluciones, esto es 75 RPM.
En la fotografía No 6.6 se muestra la huella generada por el ensayo de abrasión es
un referente para darnos una idea de la dureza del material ya que la longitud
resultante es inversamente proporcional a la resistencia al desgaste.
Fotografía 6.6 Medida de la huella dejada por la máquina de abrasión
Fuente: Autores
121
6.4 ENSAYO DE IMPACTO
6.4.1 Generalidades
El término impacto se refiere al intervalo de tiempo en el cual dos objetos de
manera violenta se chocan uno con otro. El impacto causa cierta alteración a las
características de los elementos involucrados en cierta proporción dependiendo de
la composición de los elementos, tal es así que el elemento más frágil, se verá más
afectado por la interacción del choque. Por lo tanto el impacto es una alteración o
afectación a un elemento de manera que se altere sus características de superficie,
internas, mecánicas, dependiendo de la energía del impacto.
La energía se la define como la capacidad para realizar trabajo, esta se puede
transformar en cualquier otro tipo de energía, en el proyecto se registran 3 tipos de
energía; la energía potencial gravitacional, la energía cinética, la energía de
impacto.
El principio de este ensayo es el cambio de energía potencial (cuando se eleva el
objeto a cierta altura) a energía cinética por acción de la gravedad (caída libre) y
por último la energía liberada a causa del impacto.
Este ensayo trata de encontrar la afectación que tiene un piso de hormigón a la
acción de impacto de un objeto bajando en caída libre, cuantificar la energía
disipada por el hormigón, observar la huella marcada en cada material objeto,
además buscar alguna correlación entre la resistencia y la huella de manera
empírica.
Para el presente proyecto de investigación, será necesario realizar una prueba
empírica de la energía disipada por el impacto de un objeto en caída libre. Esta
prueba busca la afectación que se tiene cuando es necesario realizar una prueba
empírica del fenómeno de impacto, ya que comúnmente existen este tipo de
accidentes en nuestro entorno y se desea obtener un parámetro de cuan resistente
122
es un revestimiento para este tipo de fenómeno, ya que no se cuenta con una
norma técnica especializada para pisos de hormigón.
A continuación se definirán los parámetros para la realización de la prueba, que
analizaremos los resultados con los principios básicos de la física y sacar una
posible correlación de la fuerza de impacto con la huella dejada por un objeto en
caída libre desde una cierta altura.
6.4.2 Procedimiento
El experimento consistirá en dejar caer un objeto de 7,250 Kg, de forma esférica,
que representará un objeto cotidiano de uso doméstico, en este caso
representaremos un cilindro de gas de uso doméstico, desde alturas de 0,50m,
1,0m y 1,50m. Posteriormente se realizara los cálculos de la energía disipada de
la interacción del impacto, se medirá la huella dejada por este objeto y
obtendremos una relación empírica entre la resistencia del hormigón al impacto
con la energía liberada por una cierta masa en caída libre.
En el gráfico No 6.3 se muestra el esquema del ensayo de impacto practicado en
diferentes tipos de revestimiento. Para lo cual se utilizó una esfera de acero para
medir su huella y ser cuantificada mediante los datos obtenidos por esta prueba.
Gráfico 6.3 Esquema del ensayo de impacto para diferentes materiales
Fuente: Autores
123
En la fotografía No 6.7 se muestra el ensayo de impacto realizado a una altura de
0,50 m sobre cerámica de fabricación nacional.
Fotografía 6.7 Esquema del ensayo de impacto para diferentes materiales
Fuente: Autores
Para determinar la energía liberada, obtendremos partiendo de la siguiente
expresión:
EQ. (6.4.1) Ecuación de la energía potencial de un cuerpo en caída libre
FUENTE: SCHAUM; Física General
O también se puede expresar como:
(6.4.1)
Donde:
E= Energía de Impacto expresada en (Kg-m)
V= Velocidad Final expresada en metros por segundo (m/s)
m= Masa del objeto
124
Para calcular la velocidad del objeto, se emplea la siguiente expresión, cabe
señalar que para este experimento se desprecia la fuerza de rozamiento que tiene
el objeto con el aire:
EQ. (6.4.2) Ecuación de la velocidad final que alcanza un cuerpo en caída libre
FUENTE: SCHAUM; Física General
En donde:
V= Velocidad final del objeto
Vi= Velocidad Inicial
g= constante de la aceleración de la gravedad
t= tiempo expresado en segundos
Cálculo de la energía disipada para una altura de 0,50 m:
DATOS:
M= 7,50 Kg
Vi= 0 m/s
t= s
Se aplica la ecuación de la velocidad final de un cuerpo en caída libre
(6.4.2)
(6.4.1)
125
La energía de impacto es de 73,549 Kg-m para una altura de 0,50 m.
126
7. PRESUPUESTO
7.1 PRESUPUESTO GENERAL
Para la realización del presupuesto de las diferentes mezclas de hormigón, se
realizó mediante el programa PROEXCEL, todos los presupuestos fueron
realizados para una dosificación de 1 m3, las tablas aquí presentadas son
exportadas del programa.
En la tabla No 7.1 se presenta el presupuesto de la mezcla No 1, para la cual se
dosificó para 1 m3.
Tabla 7.1 Presupuesto mezcla 1
PRESUPUESTO MEZCLA 1
PROYECTO: DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL, DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO AGREGADOS DE LA CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA
ELABORADO POR: IVONNE HIDALGO, CARLOS MORA
UBICACION : PICHINCHA, QUITO
TABLA DE CANTIDADES Y PRECIOS DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P.UNITARIO TOTAL
HORMIGON DE ALTA RESISTENCIA 0.00 209.17
HORMIGON MEZCLA 1 m3 1.02 205.07 209.17
TOTAL: 209.17
SON :DOSCIENTOS NUEVE dólares DIECISIETE centavos Fuente: Autores - Proexcel
En la tabla No 7.2 se presenta el presupuesto de la mezcla No 2, para la cual se
dosificó para 1 m3.
127
Tabla 7.2 Presupuesto mezcla 2
PRESUPUESTO MEZCLA 2
PROYECTO: DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL, DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO AGREGADOS DE LA CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA
ELABORADO POR: IVONNE HIDALGO, CARLOS MORA
UBICACION : PICHINCHA, QUITO
TABLA DE CANTIDADES Y PRECIOS DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P.UNITARIO TOTAL
HORMIGON DE ALTA RESISTENCIA 0.00 231,27
HORMIGON MEZCLA 2 m3 1,02 226,74 231,27
TOTAL: 231,27
SON :DOSCIENTOS TREINTA Y UN dólares VEINTE Y SIETE centavos
Fuente: Autores - Proexcel
En la tabla No 7.3 se presenta el presupuesto de la mezcla No 3, para la cual se
dosificó para 1 m3.
Tabla 7.3 Presupuesto mezcla 3
PRESUPUESTO MEZCLA 3
PROYECTO: DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL, DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO AGREGADOS DE LA CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA
ELABORADO POR: IVONNE HIDALGO, CARLOS MORA
UBICACION : PICHINCHA, QUITO
TABLA DE CANTIDADES Y PRECIOS DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P.UNITARIO TOTAL
HORMIGON DE ALTA RESISTENCIA 0,00 276,42
HORMIGON MEZCLA 1 m3 1.02 271,00 276,42
TOTAL: 276,42
SON :DOSCIENTOS SETENTA Y SEIS dólares CUARENTA Y DOS centavos
Fuente: Autores - Proexcel
En la tabla No 7.4 se presenta el presupuesto de la mezcla No 1, para la cual se
dosificó para 1 m3.
128
Tabla 7.4 Presupuesto mezcla 4
PRESUPUESTO MEZCLA 4
PROYECTO: DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL, DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO AGREGADOS DE LA CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA
ELABORADO POR: IVONNE HIDALGO, CARLOS MORA
UBICACION : PICHINCHA, QUITO
TABLA DE CANTIDADES Y PRECIOS DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P.UNITARIO TOTAL
HORMIGON DE ALTA RESISTENCIA 0.00 282,52
HORMIGON MEZCLA 1 m3 1.02 276.98 282,52
TOTAL: 282,52
SON :DOSCIENTOS OCHENTA Y DOS dólares CINCUENTA Y DOS centavos
Fuente: Autores - Proexcel
Realización del presupuesto
Para el presupuesto y análisis de precios unitarios de las mezclas obtenidas en el
trabajo de investigación, es necesaria la ejecución de programas computacionales
que son utilizados en nuestro medio. El presente presupuesto y análisis de precios
unitarios APUS, son ejecutadas por la herramienta informática “PROEXCEL”,
que simplifica de manera rápida el cálculo de estos y ser expuestos de una manera
ordenada y clara.
Para la realización del presupuesto es necesario un primer análisis de precios
unitarios de los componentes del hormigón en cada una de las mezclas, para lo
cual se coloca todas y cada una de las actividades de la obtención del producto
final a alcanzarse.
A continuación se detallará las actividades realizadas para la obtención de
hormigón de alta resistencia para pisos, que para las 4 mezclas realizadas, son
iguales:
129
Equipos:
Herramienta menor: Son las herramientas que no necesitan de combustibles para
ser utilizadas. La cantidad dependerá de la magnitud de la obra a ejecutarse, en
este caso será de (1) y con un rendimiento de (0,40) para una jornada de (8) horas
al día.
Pulidora de piso: Para obtener un piso de acabado brillante es necesario la
pulidora de piso, que se encargará de quitar las asperezas del hormigón
endurecido. La tarifa de este equipo es de (40) dólares la hora, con un rendimiento
de (0,40) de una jornada de (8) horas al día.
Vibradora de hormigón: Para la colocación de hormigones es siempre necesario
el vibrador de hormigón, que hará que se distribuyan mejor los componentes del
concreto y saque las burbujas de aire atrapadas en la masa. El costo hora de un
equipo de vibración es de (5) dólares por cada hora. Al igual con un rendimiento
de 0,40 para una jornada de (8) horas al día.
Alisadora de pisos: La alisadora de pisos puede ser o no parte de la consecución
del terminado final, ya que dependerá del espacio y de las condiciones de
movilidad de la obra. El costo de un alisador de piso es de (5) dólares la hora con
un rendimiento de (0,40) para un jornal de (8) horas diarias.
Mano de Obra:
Para la mano de obra será criterio del ingeniero la colocación de una mayor
cantidad de obreros para la consecución del hormigón de alta resistencia para
pisos. Los costos están de acuerdo a la revista de la cámara de la construcción
(CAMICON; Mayo 2016).
El rendimiento está planteado de manera que un obrero puede realizar en una hora
un área de 0,5 metros cuadrados de hormigón de alta resistencia para pisos
cumpliendo todos los procesos de elaboración; se expresa en unidades por jornal
130
de 8 horas diarias, así que se obtiene 0,5x8=4m2 de piso. Por lo que se consigue
un rendimiento de (1/4) o de (0,25) contando con un solo obrero. En este caso
existe más personal trabajando en la obtención de pisos de hormigón, por lo que
sube el rendimiento a 0,40 de acuerdo a los criterios de trabajos de obra y
conforme el criterio del constructor así lo requiera.
Materiales:
Los materiales constitutivos del hormigón de alta resistencia para pisos son
cemento, arena tamizada, ripio tamizado, agua, aditivo hiperplastificante,
poliuretano.
La cantidad de los materiales se obtuvo del diseño de las mezclas, se alcanzó los
valores de volumen de materiales dividiendo el peso específico de cada
componente de hormigón para su peso, para la colocación en la columna de
cantidad de la descripción de los materiales del análisis de precios unitarios de
cada mezcla.
A continuación el detalle de cada uno de los componentes del hormigón:
Cemento: El costo de un saco de cemento Holcim tipo GU es alrededor de 8
dólares. Su cantidad la expresaremos en la unidad de medida kilogramos (Kg).
Arena tamizada: La arena tamizada en cuanto a costo es diferente a una arena
normal, ya que radica en que para la consecución de un hormigón de alta
resistencia es necesario entrar en la curva granulométrica. Por lo que es necesario
realizar el tamizado y separar por tamaño del material. El costo de este tamizado
es considerado en este ítem.
Ripio tamizado: al igual que la arena, el ripio tiene un costo más elevado que un
ripio normal, por el proceso de tamizado que se debe de realizar para la
consecución de un hormigón de alta resistencia.
131
Agua: El agua de amasado se está considerando que esta agua es potable y de uso
común, esto en el Distrito Metropolitano de Quito tiene un costo de 44 ctvs. de
dólar un metro cúbico de agua.
Aditivo: El aditivo hiperplastificante (BASF) esta alrededor de los 24 dólares los 5
litros. Para la utilización del aditivo en cuanto a cantidades, es necesario verificar
el diseño de la mezcla de hormigón para la colocación de la cantidad respectiva.
Poliuretano: La capa de poliuretano tiene la finalidad de realzar el brillo del piso
de hormigón de la resistencia, este material puede o no ser tomado en cuenta para
el trabajo final, ya que con un buen trabajo de pulido no se necesita de una capa
de poliuretano.
132
7.2 ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
NOMBRE DE PROYECTO:
DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL, DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO
AGREGADOS DE LA CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA
REALIZADO POR: IVONNE HIDALGO, CARLOS MORA
Página 1 de 1
RUBRO: HORMIGON MEZCLA 1 UNIDAD: m3 DETALLE:
EQUIPOS
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R D = C x
R
HERRAMIENTA MENOR 1.00 0.20 0.20 0.4000 0.08 PULIDORA 1.00 40.00 40.00 0.4000 16.00 VIBRADOR DE HORMIGON 2.00 5.00 10.00 0.4000 4.00 ALISADORA DE PISO 1.00 5.00 5.00 0.4000 2.00
SUBTOTAL M 22.08
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL
/HR COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R D = C x
R
ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 3.00 3.32 9.96 0.4000 3.98 PEON (Estr. Oc. E2) 5.00 3.28 16.40 0.4000 6.56 MAESTRO DE OBRA (ESTR.OC C1)
1.00 3.57 3.57 0.4000 1.43
INSPECTOR (ESTR.OC B3) 1.00 3.57 3.57 0.4000 1.43
SUBTOTAL M 13.40
MATERIALES
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO
A B C = A x
B
CEMENTO HOLCIM TIPO GU Kg 390.80 0.15 58.62 ARENA TAMIZADA m3 0.48 35.00 16.80 RIPIO TAMIZADO m3 0.83 43.50 36.10 AGUA m3 0.10 0.44 0.04 ADITIVO HIPERPLASTIFICANTE
ml 652.00 0.03 19.56
POLIURETANO ml 110.00 0.15 16.50
147.62
TRANSPORTE
DESCRIPCION UNIDAD DISTANCIA CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C = A x
B
SUBTOTAL P
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P)
183.10
COSTO INDIRECTO 12.00 21.97
ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA OTROS INDIRECTOS:
COSTO TOTAL DEL RUBRO:
205.07
VALOR OFERTADO: 205.07
133
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
NOMBRE DE PROYECTO:
DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL, DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO
AGREGADOS DE LA CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA
REALIZADO POR: IVONNE HIDALGO, CARLOS MORA
Página 1 de 1
RUBRO: HORMIGON MEZCLA 2 UNIDAD: m3 DETALLE:
EQUIPOS
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R D = C x
R
HERRAMIENTA MENOR 1.00 0.20 0.20 0.4000 0.08 PULIDORA 1.00 40.00 40.00 0.4000 16.00 VIBRADOR DE HORMIGON 2.00 5.00 10.00 0.4000 4.00 ALISADORA DE PISO 1.00 5.00 5.00 0.4000 2.00
SUBTOTAL M 22.08
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL
/HR COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R D = C x
R
ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 3.00 3.32 9.96 0.4000 3.98 PEON (Estr. Oc. E2) 5.00 3.28 16.40 0.4000 6.56 MAESTRO DE OBRA (ESTR.OC C1)
1.00 3.57 3.57 0.4000 1.43
INSPECTOR (ESTR.OC B3) 1.00 3.57 3.57 0.4000 1.43
SUBTOTAL M 13.40
MATERIALES
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO
A B C = A x
B
CEMENTO HOLCIM TIPO GU Kg 473.65 0.15 71.05 ARENA TAMIZADA m3 0.50 35.00 17.50 RIPIO TAMIZADO m3 0.85 43.50 36.98 AGUA m3 0.10 0.44 0.04 ADITIVO HIPERPLASTIFICANTE
ml 830.00 0.03 24.90
POLIURETANO ml 110.00 0.15 16.50
166.97
TRANSPORTE
DESCRIPCION UNIDAD DISTANCIA CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C = A x
B
SUBTOTAL P
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P)
202.45
COSTO INDIRECTO 12.00 24.29
ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA OTROS INDIRECTOS:
COSTO TOTAL DEL RUBRO:
226.74
VALOR OFERTADO: 226.74
134
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
NOMBRE DE PROYECTO:
DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL, DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO
AGREGADOS DE LA CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA
REALIZADO POR: IVONNE HIDALGO, CARLOS MORA
Página 1 de 1
RUBRO: HORMIGON MEZCLA 4 UNIDAD: m3 DETALLE:
EQUIPOS
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R D = C x
R
HERRAMIENTA MENOR 1.00 0.20 0.20 0.6000 0.12
PULIDORA 1.00 40.00 40.00 0.6000 24.00
VIBRADOR DE HORMIGON 2.00 5.00 10.00 0.6000 6.00
ALISADORA DE PISO 1.00 5.00 5.00 0.6000 3.00
SUBTOTAL M 33.12
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL
/HR COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R D = C x
R
ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 3.00 3.32 9.96 0.6000 5.98
PEON (Estr. Oc. E2) 5.00 3.28 16.40 0.6000 9.84
MAESTRO DE OBRA (ESTR.OC C1)
1.00 3.57 3.57 0.6000 2.14
INSPECTOR (ESTR.OC B3) 1.00 3.57 3.57 0.6000 2.14
SUBTOTAL M 20.10
MATERIALES
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO
A B C = A x
B
CEMENTO HOLCIM TIPO GU Kg 643.55 0.15 96.53
ARENA TAMIZADA m3 0.62 35.00 21.70
RIPIO TAMIZADO m3 0.90 43.50 39.15
AGUA m3 0.10 0.44 0.04
ADITIVO HIPERPLASTIFICANTE ml 494.10 0.03 14.82
POLIURETANO ml 110.00 0.15 16.50
188.74
TRANSPORTE
DESCRIPCION UNIDAD DISTANCIA CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C = A x
B
SUBTOTAL P
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P)
241.96
COSTO INDIRECTO 12.00 29.04
ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA OTROS INDIRECTOS:
COSTO TOTAL DEL RUBRO:
271.00
VALOR OFERTADO: 271.00
135
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
NOMBRE DE PROYECTO:
DISEÑO DE HORMIGÓN PARA PISOS DE USO RESIDENCIAL, DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO
AGREGADOS DE LA CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA
REALIZADO POR: IVONNE HIDALGO, CARLOS MORA
Página 1 de 1
RUBRO: HORMIGON MEZCLA 4 UNIDAD: m3 DETALLE:
EQUIPOS
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA
RENDIMIENTO
COSTO
A B C = A x B R D = C x
R
HERRAMIENTA MENOR 1.00 0.20 0.20 0.6000 0.12 PULIDORA 1.00 40.00 40.00 0.6000 24.00 VIBRADOR DE HORMIGON 2.00 5.00 10.00 0.6000 6.00 ALISADORA DE PISO 1.00 5.00 5.00 0.6000 3.00
SUBTOTAL M 33.12
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL
/HR COSTO HORA
RENDIMIENTO
COSTO
A B C = A x B R D = C x
R
ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 3.00 3.32 9.96 0.6000 5.98 PEON (Estr. Oc. E2) 5.00 3.28 16.40 0.6000 9.84 MAESTRO DE OBRA (ESTR.OC C1)
1.00 3.57 3.57 0.6000 2.14
INSPECTOR (ESTR.OC B3) 1.00 3.57 3.57 0.6000 2.14
SUBTOTAL M 20.10
MATERIALES
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDA
D P. UNITARIO
COSTO
A B C = A x
B
CEMENTO HOLCIM TIPO GU Kg 681.75 0.15 102.26 ARENA TAMIZADA m3 0.58 35.00 20.30 RIPIO TAMIZADO m3 0.86 43.50 37.41 AGUA m3 0.10 0.44 0.04 ADITIVO HIPERPLASTIFICANTE
ml 585.80 0.03 17.57
POLIURETANO ml 110.00 0.15 16.50
194.08
TRANSPORTE
DESCRIPCION UNIDAD DISTANCI
A CANTIDA
D TARIFA
COSTO
A B C = A x
B
SUBTOTAL P
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P)
247.30
COSTO INDIRECTO 12.00 29.68
ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA OTROS INDIRECTOS:
COSTO TOTAL DEL RUBRO:
276.98
VALOR OFERTADO: 276.98
136
8. RESULTADOS
Para el análisis de resultados es necesario tener varios aspectos entre los cuales
tenemos:
Ensayos de compresión del hormigón
Alta resistencia
Bajo costo de producción
8.1 RESULTADOS DEL ENSAYO DE COMPRESIÓN DEL
HORMIGÓN
Se presenta los resultados de las pruebas de compresión efectuadas a las probetas
de hormigón de alta resistencia, realizados en el Laboratorio de Ensayo de
Materiales de la Universidad Central del Ecuador.
De los resultados se obtendrá cuál de las mezclas es la que cuenta con mejor
capacidad de resistencia a la compresión.
En la tabla No 8.1 se muestra los resultados del ensayo de compresión axial de la
primera mezcla, esta se realizó con la muestra natural de agregados pétreos (arena
y ripio), como base de resistencia y comparación para las demás mezclas, además
se utilizó aditivo hiperplastificante. El ensayo de compresión de las probetas de
hormigón se las realizó en el Laboratorio de Ensayo de Materiales y Modelos de
la Universidad Central del Ecuador.
137
Tabla 8.1 Resultados de los ensayos de compresión de la mezcla 1
ENSAYO DE COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN
TEMA: Diseño de hormigón para pisos de uso residencial, de alta resistencia, utilizando
agregados de la cantera de Pifo, Provincia de Pichincha
AUTORES Hidalgo Ivonne; Mora Carlos
DATOS
Esfuerzo esperado 28 MPa NTE INEN 1576
Diámetro de la probeta 104 Mm
Área 84,948 cm2 AGREGADO:
Altura 200 Mm SIN TAMIZAR
Fecha de Inicio 15/02/2016
MEZCLA:
Fecha de culminación 07/03/2016 No 1
FECHA DIAS PROBETAS COMPRESIÓN f´c
f´c
ESPERADO
(28 DIAS)
f´c PROMEDIO
ESPERADO (28
DIAS)
dd/mm/aa No No Kg (kg/cm2) (kg/cm
2) (kg/cm
2)
18/02/2016 3
1 17840 210,01 466,69
464,91
2 17960 211,42 469,83
3 17340 204,12 453,61
4 17860 210,25 467,21
5 17860 210,25 467,21
22/02/2016 7
1 16320 192,12 295,57
342,83
2 18350 216,01 332,33
3 17820 209,78 322,73
4 22270 262,16 403,32
5 19890 234,14 360,22
29/02/2016 14
1 21950 258,39 322,99
319,28
2 20510 241,44 301,80
3 22040 259,45 324,32
4 22100 260,16 325,20
5 21890 257,69 322,11
07/03/2016 21
1 23970 282,17 313,53
313,87
2 22990 270,64 300,71
3 28820 339,27 376,96
4 21480 252,86 280,96
5 22720 267,46 297,18
Fuente: Autores
En la tabla No 8.2 se muestra los resultados del ensayo de compresión axial de la
segunda mezcla, esta se realizó con los materiales pétreos tamizados, la
granulometría de esta mezcla fue realizada de manera que se encuentre en la mitad
de los límites expuestos en la norma ASTM C136. El ensayo de compresión de las
probetas de hormigón se las realizó en el Laboratorio de Ensayo de Materiales y
Modelos de la Universidad Central del Ecuador.
Tabla 8.2 Resultados de los ensayos de compresión de la mezcla 2
138
ENSAYO DE COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN
TEMA: Diseño de hormigón para pisos de uso residencial, de alta resistencia, utilizando
agregados de la cantera de Pifo, Provincia de Pichincha
AUTORES Hidalgo Ivonne; Mora Carlos
DATOS
Esfuerzo esperado 40 MPa NTE INEN 1576
Diámetro de la probeta 104 Mm
Área 84,948 cm2 AGREGADO:
Altura 200 Mm TAMIZADO
Fecha de Inicio 16/02/2016
MEZCLA:
Fecha de culminación 08/03/2016 No 2
FECHA DIAS PROBETAS COMPRESION f´c
f´c
ESPERADO
(28 DIAS)
f´c
PROMEDIO
ESPERADO
(28 DIAS)
dd/mm/aa No No Kg (kg/cm2) (kg/cm
2) (kg/cm
2)
19/02/2016 3
1 18350 216,01 480,03
484,64
2 18720 220,37 489,71
3 17990 211,78 470,61
4 18560 218,49 485,53
5 19010 223,78 497,30
23/02/2016 7
1 21890 257,69 396,44
396,48
2 21730 255,80 393,54
3 22100 260,16 400,24
4 21840 257,10 395,54
5 21900 257,80 396,62
01/03/2016 14
1 24500 288,41 360,51
365,61
2 24670 290,41 363,02
3 25050 294,89 368,61
4 24890 293,00 366,25
5 25120 295,71 369,64
08/03/2016 21
1 26450 311,37 345,96
352,19
2 27050 318,43 353,81
3 27130 319,37 354,86
4 26900 316,66 351,85
5 27100 319,02 354,47
Fuente: Autores
En la tabla No 8.3 se muestra los resultados del ensayo de compresión axial de la
tercera mezcla, esta se realizó con los materiales pétreos tamizados, la
granulometría de esta mezcla fue realizada de manera que se encuentre en la mitad
de los límites expuestos en la norma ASTM C136. El ensayo de compresión de las
probetas de hormigón se las realizó en el Laboratorio de Ensayo de Materiales y
Modelos de la Universidad Central del Ecuador.
139
Tabla 8.3 Resultados de los ensayos de compresión de la mezcla 3
ENSAYO DE COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN
TEMA: Diseño de hormigón para pisos de uso residencial, de alta resistencia, utilizando
agregados de la cantera de Pifo, Provincia de Pichincha
AUTORES Hidalgo Ivonne; Mora Carlos
DATOS
Esfuerzo esperado 50 MPa NTE INEN 1576
Diámetro de la probeta 104 Mm
Área 84,948 cm2
AGREGADO:
Altura 200 Mm TAMIZADA
Fecha de Inicio 23/02/2016
MEZCLA:
Fecha de culminación 15/03/2016 No 3
FECHA DIAS PROBETAS COMPRESION f´c
f´c
ESPERADO
(28 DIAS)
f´c
PROMEDIO
ESPERADO
(28 DIAS)
dd/mm/aa No No Kg (kg/cm2) (kg/cm
2) (kg/cm
2)
26/02/2016 3
1 23900 281,35 625,22
628,10
2 24020 282,76 628,36
3 24100 283,70 630,45
4 24040 283,00 628,88
5 23990 282,41 627,57
01/03/2016 7
1 28200 331,97 510,72
523,76
2 29180 343,50 528,47
3 29220 343,98 529,19
4 28900 340,21 523,40
5 29100 342,56 527,02
08/03/2016 14
1 34200 402,60 503,25
505,22
2 34380 404,72 505,90
3 33960 399,77 499,72
4 34500 406,13 507,66
5 34630 407,66 509,58
15/03/2016 21
1 36800 433,21 481,34
484,56
2 37100 436,74 485,26
3 37000 435,56 483,96
4 36980 435,33 483,69
5 37350 439,68 488,53
Fuente: Autores
En la tabla No 8.4 se muestra los resultados del ensayo de compresión axial de la
cuarta mezcla, esta se realizó con los materiales pétreos tamizados, la
granulometría de esta mezcla fue realizada de manera que se encuentre en la mitad
de los límites expuestos en la norma ASTM C136. El ensayo de compresión de las
probetas de hormigón se las realizó en el Laboratorio de Ensayo de Materiales y
Modelos de la Universidad Central del Ecuador.
140
Tabla 8.4 Resultados de los ensayos de compresión de la mezcla 4
ENSAYO DE COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN
TEMA: Diseño de hormigón para pisos de uso residencial, de alta resistencia, utilizando
agregados de la cantera de Pifo, Provincia de Pichincha
AUTORES Hidalgo Ivonne; Mora Carlos
DATOS
Esfuerzo esperado 55 MPa NTE INEN 1576
Diámetro de la probeta 104 Mm
Área 84,948 cm2
AGREGADO:
Altura 200 Mm TAMIZADA
Fecha de Inicio 26/02/2016
MEZCLA:
Fecha de culminación 18/03/2016 No 4
FECHA DIAS PROBETAS COMPRESION f´c
f´c
ESPERADO
(28 DIAS)
f´c
PROMEDIO
ESPERADO
(28 DIAS)
dd/mm/aa No No Kg (kg/cm2) (kg/cm
2) (kg/cm
2)
29/02/2016 3
1 24890 293,00 651,12
645,73
2 24600 289,59 643,53
3 24730 291,12 646,93
4 24610 289,71 643,79
5 24590 289,47 643,27
04/03/2016 7
1 29400 346,09 532,45
535,57
2 29560 347,98 535,35
3 29710 349,74 538,07
4 29590 348,33 535,89
5 29600 348,45 536,07
11/03/2016 14
1 35500 417,90 522,38
521,02
2 35390 416,61 520,76
3 35330 415,90 519,88
4 35420 416,96 521,20
5 35400 416,73 520,91
18/03/2016 21
1 37310 439,21 488,01
485,58
2 37290 438,97 487,75
3 36900 434,38 482,65
4 37000 435,56 483,96
5 37120 436,97 485,53
Fuente: Autores
Los resultados de las probetas de hormigón dieron como resultado que la mezcla
No 4 efectuada por el método propuesto por el ACI es la que obtuvo mayor
resistencia. Sin embargo el método de prueba y error es válido para realizar
cualquier tipo de mezclas, solo que en este método descarta las pruebas de los
agregados, por lo que pone al buen juicio del diseñador de la mezcla el
conocimiento de los materiales empleados.
141
Tabla 8.5 Resumen del esfuerzo esperado f´´ c de las mezclas ensayadas a los diferentes días
Días Mezcla 1 Mezcla 2 Mezcla 3 Mezcla 4
3 209,21 218,09 282,64 290,58
7 222,84 257,71 340,44 348,12
14 255,43 292,48 404,18 416,82
21 282,48 316,97 436,10 437,02
28 313,87 352,19 484,56 485,58
Fuente: Autores
Gráfico 8.1 Grafica del esfuerzo de compresión vs días de curado
Fuente: Autores
8.2 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE IMPACTO
En la tabla No 8.6 se muestran los resultados de la prueba de impacto practicada
para los hormigones de alta resistencia:
200,0
250,0
300,0
350,0
400,0
450,0
500,0
3 7 14 21 28
f´c
(kg/
cm2
)
Días
Esfuerzo a la compresión f´c vs días de curado
Mezcla 1 Mezcla 2 Mezcla 3 Mezcla 4
142
Tabla 8.6 Resultados de la prueba de impacto al hormigón de alta resistencia
HORMIGÓN ALTA RESISTENCIA
ESPESOR
ALTURA DE
IMPACTO DIAMETRO
Cm Cm Cm
3
50 1,656
100 2,086
150 2,501
5
50 1,657
100 1,944
150 2,132
7
50 1,521
100 1,907
150 2,054
Fuente: Autores
En el gráfico No 8.2 se muestra los resultados del ensayo de Impacto a diferentes
alturas, para los cuales fueron ensayados las planchas de hormigón de alta
resistencia y con los diferentes espesores.
Gráfico 8.2 Esquema del ensayo de impacto para diferentes materiales
Fuente: Autores
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
50 100 150
HU
ELLA
(d
iám
etro
cm
)
ALTURA DE CAÍDA (cm)
ENSAYO DE IMPACTO EN HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
ESPESOR 3 CM ESPESOR 5 CM ESPESOR 7 CM
143
Del gráfico No 8.2 se puede corroborar que:
Se observa que el la plancha de hormigón de alta resistencia con espesor 3
cm es de menor resistencia al impacto que la placa de 7cm de hormigón de
alta resistencia. Esto en cuanto a la medida de la huella de la energía
liberada por la esfera en caída libre.
La resistencia al impacto se podría decir que es directamente proporcional
al espesor de la capa resistente, mientras más gruesa es la capa resistente
de hormigón de alta resistencia, menor será la huella dejada por la energía
liberada de un objeto en caída libre
Se puede considerar que los valores tienden a una línea recta, por lo que
será motivo de otras investigaciones la relación que existe entre la
cantidad de energía liberada con la huella producida por la esfera de acero.
En la tabla No 8.7 se muestra los valores del ensayo de impacto en adoquines,
para el cual se recolectaron 3 especímenes de dos fábricas diferentes, dando los
siguientes resultados:
Tabla 8.7 Resultado del ensayo de impacto en adoquines
ENSAYO DE IMPACTO EN ADOQUINES
ESPESOR
ALTURA DE
IMPACTO HUELLA
Cm Cm cm
8
50 2,444
100 2,742
150 3,001
8
50 2,351
100 2,696
150 2,982
Fuente: Autores
En el gráfico No 8.3 se muestran las gráficas del ensayo de impacto practicado en
adoquines de hormigón, las cuales muestran una resistencia característica similar.
144
Gráfico 8.3 Esquema del ensayo de impacto en adoquines
Fuente: Autores
Del ensayo prácticado en adoquines se puede decir que:
Los adoquines ensayados al impacto tienen una resistencia similar al
impacto.
Asi mismo la altura de caída de la esfera es directamente proporcional a la
huella dejada, esto es porque a medida que se aumenta la altura de
impacto, se genera mas energía potencial, y al dejar caer el objeto en caida
libre, se transforma esa energia potencial en energia cinética, generando lo
que se llama cantidad de movimiento.
Asi mismo se puede encontrar una correlación de la huella medida con la
altura de caida del objeto, ya que las ramificaciones tienden a ser lineas
rectas formando asi una posible ecuacion lineal.
En la tabla No 8.8 se muestra el ensayo de impacto realizado en cerámicas de
fabricación nacional, mostrando en cierta forma la calidad de los productos
nacionales.
2
2,2
2,4
2,6
2,8
3
3,2
50 100 150
HU
ELLA
(d
iám
etro
cm
)
ALTURA (cm)
ENSAYO DE IMPACTO EN ADOQUÍN
ADOQXXXX ADOQ2XXX
145
Tabla 8.8 Resultados del ensayo de impacto aplicado en cerámica de fabricación nacional
ENSAYO DE IMPACTO EN CERÁMICA
MARCA
ALTURA DE
IMPACTO HUELLA
cm cm
ECUACXXXXX
50 3,175
100 3,481
150 3,853
GRAIMXXXX
50 2,342
100 3,065
150 3,964
Fuente: Autores
En el gráfico No 8.4 se muestra los resultados del ensayo de impacto realizado
con cerámica de diferentes fabricas nacionales. Recordemos que el espesor de la
cerámica es mucho menor a las de los otros materiales.
Gráfico 8.4 Esquema del ensayo de impacto en cerámica de fabricación nacional
Fuente: Autores
2
2,5
3
3,5
4
50 100 150
HU
ELLA
(d
iám
etro
cm
)
ALTURA (cm)
ENSAYO DE IMPACTO EN CERÁMICA
ECUACXXX GRAIMXXXX
146
Del ensayo de impacto en cerámica se puede decir que:
Las diferencias en cuanto a los ensayos de impacto son significativas. Esto
se debe a la calidad del producto.
Los resultados muestran una tendencia lineal con respecto a la altura de
caída del objeto.
La cerámica de mayor resistencia al impacto es la Graimxxx que presenta
una menor huella con respecto a la cerámica Ecuacxxx que presentó una
mayor huella de impacto.
En el gráfico No 85 se muestran los resultados de todos los materiales ensayados
al impacto. Como se muestra existe una tendencia lineal de todas las gráficas, esto
determina que existe una correlación directa entre la dureza del material y la
energía de impacto liberada por un objeto en caída libre.
Gráfico 8.5 Esquema de los resultados totales comparativos de los diferentes materiales ensayados
Fuente: Autores
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
2,6
2,8
3
3,2
3,4
3,6
3,8
4
4,2
50 100 150
HU
ELLA
(D
iám
etro
cm
)
ALTURA DE CAIDA (cm)
HUELLA MARCADA EN DIFERENTES MATERIALES VS LA ALTURA DE CAÍDA
HARP PORCELANATO GRAIMAN
PORCELANATO ECUACERAMICA ADOQUINES
147
8.3 RESULTADO DE LA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN
En la tabla No 8.9 se muestra los resultados del ensayo de abrasión realizados en
las probetas de hormigón, las cuales fueron ensayadas en el laboratorio de
Resistencia de Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador,
obteniendo resultados satisfactorios en cuanto al desgaste.
Tabla 8.9 Resultados de los ensayos de abrasión en las probetas de hormigón
TEMA: “Diseño de hormigón para pisos de uso residencial, de alta resistencia, utilizando
agregados de la cantera de Pifo, Provincia de Pichincha”
AUTORES: Hidalgo Ivonne; Mora Carlos
FECHA: 31/03/2016 Norma UNE EN 1338:2004
ENSAYO DE DESGASTE POR ABRASION
Muestra No 1 2 3
Descripción de la Muestra
Hormigón de Alta
Resistencia
Edad de la probeta (días)
más de
28 días
más de
28 días
más de
28 días
Velocidad del material abrasivo (gr/75rev) 1383,44 1383,44 1383,,44
longitud de la cuerda de la pesa 66,5 66,5 66,5
masa de la pesa (gr) 13844 13844 13844
Angulo (a) 12,58 12,03 13,8
Espesor de la rueda (mm) 70 70 70
Diámetro (mm) 200 200 200
F.C (factor de corrección) 0,7 0,7 0,7
L (longitud de la cuerda medida)(mm) 21,22 20,26 23,33
Lc (longitud de la cuerda corregida) (mm) 21,92 20,96 24,03
Volumen de desgaste (mm3) 616,61 538,92 812,96
Fuente: Resultados del ensayo de abrasion en hormigon de alta resistencia realizado en el
Laboratorio de Ensayo de Materiales (PUCE)
Muestra 1: 21.92mm < 23mm
Los valores obtenidos cumplen con las especificaciones de la norma UNE EN
1388:2004 catalogando al hormigón como un adoquín de clase 3
Muestra 2: 20.96mm < 23mm
Los valores obtenidos cumplen con las especificaciones de la norma UNE EN
1388:2004 catalogando al hormigón como un adoquín de clase 3
Muestra 3: 24.03mm > 23mm
Los valores obtenidos cumplen con las especificaciones de la norma UNE EN
1388:2004 catalogando al hormigón como un adoquín de clase 2.
148
149
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En cuanto a los ensayos del cemento y de los agregados, el cemento
HOLCIM tipo GU, resultó ser de excelente calidad para conseguir
hormigones de altas prestaciones. En cuanto a los agregados los ensayos
realizados mostraron que el material pétreo de la cantera de Pifo es de gran
calidad, sin contenido de material orgánico, excelente para la consecución de
hormigones de alta resistencia, además que su granulometría tiene una ligera
desviación de los límites de la granulometría óptima.
En la realización de los ensayos de impacto, se puede concluir que la
resistencia de los materiales está directamente relacionada con la energía de
disipación o de impacto, esto puede ser motivo de futuras investigaciones,
realizar la correlación de la energía liberada de impacto y la dureza de los
materiales en cuanto a revestimientos se refiere.
El análisis de la comparación de mezclas en cuanto a su resistencia hace que
la mezcla No 4 sea la más resistente las otras 3 mezclas, en cuanto a su costo
la mezcla No 4 fue la más costosa que las otras 3 mezclas. La mezcla No 3
muestra una relación equilibrada entre costo y resistencia, por lo que los
parámetros de la mezcla No 3 son los óptimos en cuanto a su costo y su
resistencia.
HORMIGONMEZCLA 1
HORMIGONMEZCLA 2
HORMIGONMEZCLA 3
HORMIGONMEZCLA 4
COSTO 209,17 231,27 276,42 282,52
RESISTENCIA 313,87 352,19 484,56 485,58
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
CO
STO
Y R
ESIS
TEN
CIA
TIPO DE MEZCLAS
COSTO Y RESISTENCIA DE HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA PARA PISOS
COSTO
RESISTENCIA
150
Los ensayos de abrasión muestra que no se puede realizar una relación directa
entre el espesor de la capa superficial de hormigón de alta resistencia con el
desgaste a la abrasión, esto es debido a que el ensayo es superficial, mas no
representa los niveles de hormigón en el piso.
En vista a la versatilidad del hormigón, este puede ser industrializado en
forma de placas de espesores variables, ya que al ser este un hormigón de alta
resistencia con fines decorativos de un espesor menor a 10cm, este puede ser
parte de revestimiento de paredes, techos, pasamanos, en fin un sinnúmero de
aplicaciones que pueden ser implementados por la industria de la
construcción.
Para mejores resultados en el amasado del hormigón, el agregado grueso debe
ser colocado en estado SSS para que al momento de realizar la mezcla y
colocación del aditivo, esto es mojar el agregado grueso previamente antes
del mezclado, para que el aditivo trabaje de una mejor manera y nos brinden
mejores resultados
El aditivo no debe ser utilizado de manera excesiva, ya que al momento de
vertir en los moldes, quedan burbujas de aire, por lo cual hace que el
200,0
250,0
300,0
350,0
400,0
450,0
500,0
3 7 14 21 28
f´c
(kg/
cm2
)
Días
Esfuerzo a la compresión f´c vs días de curado
Mezcla 1 Mezcla 2 Mezcla 3 Mezcla 4
151
hormigón sea menos resistente que si se utiliza una cantidad menor adecuada
de aditivo, es por eso que es indispensable consultar al fabricante las
limitaciones del producto a utilizarse.
La ruptura de los cilindros de hormigón de alta resistencia fue explosiva, para
lo cual se debe tener muy presente cuando se realice estos ensayos. Tomar
precauciones al momento de realizar estos ensayos de carga axial de tal forma
que se realice una jaula de impacto alrededor de la muestra para evitar
lesiones a los operadores.
Los resultados del ensayo a compresión axial de las probetas de hormigón
muestran que no se puede llegar a la resistencia esperada o diseñada, esto es
debido a que se debe considerar un factor de seguridad más holgado en
cuanto a obtener resistencias más altas.
El factor de seguridad es necesario para asegurarse de la calidad y resistencia
del hormigón, esta se la puede conseguir disminuyendo la relación
agua/cemento, disminuyendo el tamaño de los agregados, cambiando la
utilidad del cemento o a su vez la finura de este.
El hormigón de alta resistencia para pisos es supremamente mayor en cuanto
a la resistencia al impacto mediante la medición de la huella dejada por la
esfera de acero en comparación con los otros 2 tipos de revestimientos
ensayados (cerámica, adoquín).
Las relaciones de las ramificaciones en el ensayo de impacto de cada uno de
los materiales hace notar que existe una relación de carácter lineal, las
variables que se deben tener en cuenta para esta relación es la dureza del
material, el espesor de la capa resistente, la altura de caída del objeto, la
dureza del objeto de caída, el tiempo de interacción de los dos objetos
(cantidad de movimiento), además de la gravedad y del operador de los
ensayos. Es por esta razón que se debe realizar una nueva investigación para
fundamentar todas las variables antes descritas en una ecuación que
represente este fenómeno típico en nuestro medio. Los alcances de este
proyecto no permite realizar este análisis y será motivo de investigaciones
futuras para correlacionar estas variables en una expresión.
152
Dado que el proyecto es de carácter Investigativo en el transcurso de este, se
pudo observar que los agregados tanto el agregado grueso con el agregado
fino deben estar dentro de los límites de la granulometría ya que esto nos dio
mejores resultados en la resistencia (f´c) del hormigón a las 28 días de
ensayo de las probetas.
En vista de que se trata de un hormigón de alta resistencia, se optó por una
relación agua/material cementante baja esto quiere decir que no pase del
rango de 0,20 a 0,30, por lo cual se requirió de un aditivo hiperplastificante
para compensar la hidratación del hormigón con esta relación se obtuvieron
resistencias mayores a los 40 MPa.
Para alcanzar una mejor resistencia del hormigón, es necesario aplicar
técnicas y procedimientos que se generan conforme se adquiere experiencia
en la dosificación de mezclas.
La resistencia del hormigón depende también de la capacidad de adherencia
de las partículas de agregado con la pasta de cemento, en este caso al ser un
cemento de uso general, no se logró una adherencia adecuada, por lo que si se
requiere aumentar la resistencia, se deberá cambiar el tipo de cemento para
mejores resultados.
En cuanto al costo, se analizó la mezcla 4, para la que 1m3 genera un área de
25 m2 con un espesor de capa de 10 cm, esto representa un costo de USD
11,30 por cada metro cuadrado de fabricación de este hormigón, este
hormigón esta con un costo de indirectos del 12%, lo que es relativamente
bajo. Los costos de movilización, costos de oficina y varios hacen que el
hormigón se encarezca al momento de industrializarlo, llegando hasta un
valor de 160 dólares el m2.
El acabado final del piso de hormigón de alta resistencia dependerá de la
habilidad de la mano de obra calificada, de la calidad y color de los
materiales, de la pigmentación que los agregados tienen, además se pueden
incluir ciertos elementos decorativos, estampados para darle un acabado final
de excelente calidad y sea competente con los demás revestimientos.
153
10. BIBLIOGRAFIA
1. AMERICAN CONCRET INSTITUTE ACI 318-05, (2005). Normas para
ensayos y materiales, Parte II; Cortante y Torsión Capitulo XI. EEUU –
Michigan: Comité ACI.
2. NORMAS ASTM C 496-96, Standard test method for splitting tensile
stregth of cylindrical concrete specimens (2009).
3. Pazmiño Tipanluisa Mayra Jaqueline, (2014), Tesis UCE, Hormigones de
Alta Resistencia f´c 44 MPa Utilizando Agregados del Sector de
Guayllabamba y Cemento Campeón Especial Lafarge, Quito.
4. CAMANIERO, Raúl. Dosificación de mezclas. Quito: Universidad
Central del Ecuador, 2006.
5. PARKER, Ambrose (2000), Diseño Simplificado de Concreto Reforzado
6. NAWY, Rachel (2001), HORMIGON ARMADO (s.ed).
7. ROCHEL, Roberto (1998), Hormigón Reforzado (tomo I).
8. PARK R, Paulay T (1998), Estructuras de Concreto Reforzado)
9. INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIÓN, Código
Ecuatoriano de la Construcción, sección reglamentaria, Quito – Ecuador.
10. INSTITUTO ECUATORIANO DEL CEMENTO Y DEL HORMIGÓN
(INECYC). Notas técnicas (Hormigones de alto desempeño). Quito –
Ecuador, 2011.
11. NOTAS SOBRE ACI 318-02 Requisitos para hormigón estructural. PCA-
2002.
12. ROCHEL, Roberto. Hormigón Reforzado (NSR – 98). Primera parte.
Medellín – Colombia.
13. JIMENEZ, GARCÍA, MORAN. Hormigón Armado 14ª Edición basada en
la EHE. Madrid – España.
Publicaciones en línea
14. INECYC.ORG.EC/documentos/notas_tecnica/Alto_desempeño.
154
15. Repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/568/1/AC-CIVIL-ESPE-
034439.pdf.
16. www.lafarge.ec/hormigón_HAD_de_alto_desempeño.pdf.
17. www.basf-cc.com.com/
18. www.icpa.org.ar/publico/files/hormigon_a_d.pdf.
155
11. ANEXOS
Anexo 1 Ensayo de impacto en baldosa ecuaxxx.
Fuente: Autores
Anexo 2 Ensayo de impacto en baldosa graimxxx.
Fuente: Autores
156
Anexo 3 Ensayo de impacto en baldosas, para diferentes alturas
Fuente: Autores
Anexo 4 Ensayo de impacto en adoquín.
Fuente: Autores
157
Anexo 5 Ensayo de impacto en adoquín, altura 0,50m
Fuente: Autores
Anexo 6 Peso de probeta de hormigón para la determinación de su densidad
Fuente: Autores
