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UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL
“LISANDRO ALVARADO”
DECANATO DE INGENIERÍA CIVIL
EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS DE
MEZCLAS DE CONCRETO ELABORADAS CON CEMENTO
ADICIONADO PORTLAND TIPO CPCA1 CON RELACIONES
AGUA/CEMENTANTE Y AGUA/CEMENTO DE 0,45 Y 0,60
IMANUEL FIGUEIRA
EDUARDO MELÉNDEZ
Barquisimeto, 2014
UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL
“LISANDRO ALVARADO”
DECANATO DE INGENIERÍA CIVIL
DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIÓN
EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS DE
MEZCLAS DE CONCRETO ELABORADAS CON CEMENTO
ADICIONADO PORTLAND TIPO CPCA1 CON RELACIONES
AGUA/CEMENTANTE Y AGUA/CEMENTO DE 0,45 Y 0,60
Trabajo presentado para optar al grado de
Ingeniero Civil
POR: IMANUEL FIGUEIRA
EDUARDO MELÉNDEZ
TUTOR: ING. HUMBERTO BOLOGNINI
Barquisimeto, 2014
iii
ÍNDICE GENERAL
INDICE DE TABLAS ........................................................................................................ V
INDICE DE FIGURAS ..................................................................................................... IX
INDICE DE GRÁFICAS .................................................................................................. XI
DEDICATORIA EDUARDO M. .................................................................................. XIII
RESUMEN ..................................................................................................................... XIV
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 1
CAPÍTULO I ...................................................................................................................... 4
EL PROBLEMA ................................................................................................................................... 4
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................................. 4
OBJETIVOS .................................................................................................................................... 8
General: ................................................................................................................................... 8
Específicos: ............................................................................................................................... 8
JUSTIFICACIÓN .............................................................................................................................. 8
ALCANCE ..................................................................................................................................... 10
LIMITACIONES ............................................................................................................................. 11
CAPÍTULO II .................................................................................................................. 12
MARCO TEÓRICO ............................................................................................................................ 12
ANTECEDENTES ........................................................................................................................... 12
BASES TEÓRICAS ......................................................................................................................... 17
CAPÍTULO III ............................................................................................................... 33
MARCO METODOLÓGICO ................................................................................................................ 33
TIPO DE INVESTIGACIÓN ............................................................................................................. 33
POBLACIÓN Y MUESTRA .............................................................................................................. 33
DISEÑO DE LA MEZCLA ................................................................................................................ 34
iv
CAPÍTULO IV ............................................................................................................... 60
ANALISIS Y RESULTADOS ................................................................................................................. 60
CAPÍTULO V ............................................................................................................... 117
CONCLUSIONES Y RECOMEDACIONES .......................................................................................... 117
CONCLUSIONES ........................................................................................................................ 117
RECOMENDACIONES ................................................................................................................ 120
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 122
ANEXOS ...................................................................................................................... 127
v
INDICE DE TABLAS
TABLA N° Pág.
Tabla Nº1. Muestreo por mezcla. 34
Tabla Nº2. Asentamientos recomendados. 35
Tabla N°3. Propiedades de los Agregados grueso y Fino. 35
Tabla Nº4. Agua de mezclado (Aproximada). 36
Tabla Nº5. Resistencia a la compresión y relación agua/cemento. 37
Tabla Nº6. Volumen de agregado grueso para un volumen unitario de
concreto.
38
Tabla Nº7. Porcentajes de humedad y de absorción de los agregados. 40
Tabla Nº8. Relación Velocidad Vs Calidad. 53
Tabla Nº9. Calidad del concreto dependiendo del porcentaje de porosidad. 55
Tabla Nº10. Factores de corrección de la resistencia a compresión. 56
Tabla Nº11. Dosificación de materiales en cada una de las mezclas. 61
Tabla Nº12. Total de cantidad de materiales utilizados. 62
Tabla Nº13. Medidas de Asentamiento por cada mezcla.
62
Tabla Nº14. Valores obtenidos en los diferentes lapsos de tiempo del ensayo
de tiempo de fraguado para M1-0,45.
63
Tabla Nº15. Valores obtenidos en los diferentes lapsos de tiempo del ensayo
de tiempo de fraguado para M2-0,45.
64
Tabla Nº16. Valores obtenidos en los diferentes lapsos de tiempo del ensayo
de tiempo de fraguado para M2-0,60.
65
Tabla Nº17. Calculo de la media confiable (M), cilindros de M1-0,45. 68
Tabla Nº18. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, cilindros de
M1-0,45. 69
vi
Tabla Nº19. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada,
cilindros de M1-0,45.
70
Tabla Nº20. Calculo de la media confiable (M), viga de M1-0,45.
70
Tabla Nº21. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, viga de
M1-0,45.
71
Tabla Nº22. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada,
viga de M1-0,45.
71
Tabla Nº23. Calculo de la media confiable (M), cilindros de M1-0,60. 72
Tabla Nº24. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, cilindros
de M1-0,60.
73
Tabla Nº25. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada,
cilindros de M1-0,60.
74
Tabla Nº26. Calculo de la media confiable (M), viga de M1-0,60. 74
Tabla Nº27. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, viga de
M1-0,60.
75
Tabla Nº28. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada,
viga de M1-0,60.
75
Tabla Nº29. Calculo de la media confiable (M), cilindros de M2-0,45. 75
Tabla Nº30. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, cilindros
de M2-0,45.
76
Tabla Nº31. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada,
cilindros de M2-0,45.
77
Tabla Nº32. Calculo de la media confiable (M), viga de M2-0,45. 77
Tabla Nº33. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, viga de
M2-0,45.
78
Tabla Nº34. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada,
viga de M2-0,45.
78
Tabla Nº35. Calculo de la media confiable (M), cilindros de M2-0,60. 79
Tabla Nº36. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, cilindros
de M2-0,60.
80
Tabla Nº37. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada,
cilindros de M2-0,60.
81
Tabla Nº38. Calculo de la media confiable (M), viga de M2-0,60. 81
Tabla Nº39. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, viga de
M2-0,60.
81
Tabla Nº40. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada,
viga de M2-0,60.
82
vii
Tabla Nº41. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en
probetas cilíndricas de M1 – 0,45.
85
Tabla Nº42. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en la
viga de M1 – 0,45.
86
Tabla Nº43. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en
probetas cilíndricas de M1 – 0,60.
87
Tabla Nº44. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en
la viga de M1 – 0,60.
88
Tabla Nº45. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en
probetas cilíndricas de M2 – 0,45.
88
Tabla Nº46. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en la
viga de M2 – 0,45.
89
Tabla Nº47. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en
probetas cilíndricas de M2 – 0,60.
90
Tabla Nº48. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en
la viga de M2 – 0,60.
91
Tabla Nº49. Porcentaje de Porosidad por probeta de la mezcla M1 – 0,45. 94
Tabla Nº50. Porcentaje de Porosidad por probeta de la mezcla M1 – 0,60. 95
Tabla Nº51. Porcentaje de Porosidad por probeta de la mezcla M2 – 0,45. 96
Tabla Nº52. Porcentaje de Porosidad por probeta de la mezcla M2 – 0,60. 97
Tabla Nº53. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M1-0,45. 99
Tabla Nº54. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M1-0,45. 100
Tabla Nº55. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M1-0,45. 102
Tabla Nº56. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M1-0,60. 102
Tabla Nº57. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M1-0,60. 104
Tabla Nº58. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M1-0,60. 105
Tabla Nº59. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M2-0,45. 106
Tabla Nº60. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M2-0,45. 107
Tabla Nº61. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M2-0,45. 108
viii
Tabla Nº62. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M2-0,60. 109
Tabla Nº63. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M2-0,60. 110
Tabla Nº64. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M2-0,60. 111
ix
INDICE DE FIGURAS
FIGURA N° Pág.
Figura Nº1. Proceso de pesado para la dosificación de cada mezcla. 42
Figura Nº2. Mezcladora Mecánica (Trompo). 43
Figura Nº3. Adición del agua y del cemento en la maquina mezcladora. 43
Figura Nº4. Medición con una cinta métrica del asentamiento. 44
Figura Nº5. Cerniendo la mezcla de concreto para obtener mortero. 45
Figura Nº6. Probetas de mortero de la mezcla. 46
Figura Nº7. Aparato de Penetración Proctor. 46
Figura Nº8. Realizando penetración al mortero. 47
Figura Nº9. Engrasado de los moldes (Izq.). Mezcla vaciada en las probetas
cilíndricas y tortas (Der.).
48
Figura Nº10. Mezcla vaciada en las probetas cubicas y en el molde de viga. 49
Figura Nº11. Curado de probetas. 49
Figura Nº12. Probeta lista para ensayo de esclerometría (Izq.). Ensayo de
esclerometría (Der.).
50
Figura Nº13. Índices esclerometricos. Fig.11a: Resistencia en MPa, Fig.11b:
49 Resistencia en Kgf/cm2 y Fig.11c: Resistencia en psi. (Esclerómetro
Controls 58-C0181/N).
51
Figura Nº14. Lectura en el índice esclerométrico en función al ángulo de
aplicación (Esclerómetro Controls 58-C0181/N).
52
Figura Nº15. Dispositivo de Ultrasonido. 54
Figura Nº16. Ensayo de Ultrasonido. 54
Figura Nº17. Peso Saturado de probeta. 55
x
Figura Nº18. Peso Sumergido de probeta. 55
Figura Nº19. Introduciendo probetas en el horno. 55
Figura Nº20. Perforador tubular. 57
Figura Nº21. Viga perforada. 57
Figura Nº22. Colocando capa de yeso en sus caras a los núcleos. 58
Figura Nº23. Ensayo de probeta en la prensa (Izq.). Rotura de la probeta
(Der.)
58
Figura Nº24. Ensayo de compresión al núcleo (Izq.) y al cubo (Der.). 59
xi
INDICE DE GRÁFICAS
GRÁFICA N° Pág.
Grafica Nº1. Resistencia a la penetración para M1-0,45. 64
Grafica Nº2. Resistencia a la penetración para M2-0,45. 65
Grafica Nº3. Resistencia a la penetración para M2-0,60. 66
Grafica Nº4. Magnitud de la resistencia superficial promedio mínima y
máxima estimada, cilindros.
83
Grafica Nº5. Magnitud de la resistencia superficial promedio mínima y
máxima estimada, vigas.
83
Grafica Nº6. Magnitud de la velocidad de propagación promedio del
ultrasonido, cilindros.
92
Grafica Nº7. Magnitud de la velocidad de propagación promedio del
ultrasonido, vigas.
93
Grafica Nº8. Porcentajes de Porosidad por cada muestra de la mezcla
M1 – 0,45.
94
Grafica Nº9. Porcentajes de Porosidad por cada muestra de la mezcla
M1 – 0,60.
95
Grafica Nº10. Porcentajes de Porosidad por cada muestra de la mezcla
M2 – 0,45.
96
Grafica Nº11. Porcentajes de Porosidad por cada muestra de la mezcla
M2 – 0,60.
97
Grafica Nº12. Porcentajes promedios de Porosidad Total de las mezclas. 98
Grafica Nº13. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M1-0,45. 100
Gráfica Nº14. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M1-0,45. 101
Gráfica Nº15. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M1-0,45. 102
Gráfica Nº16. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M1-0,60.
103
Gráfica Nº17. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M1-0,60. 104
Gráfica Nº18. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M1-0,60. 105
xii
Gráfica Nº19. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M2-0,45. 106
Gráfica Nº20. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M2-0,45. 107
Gráfica Nº21. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M2-0,45. 108
Gráfica Nº22. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M2-0,60. 109
Gráfica Nº23. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M2-0,60. 110
Gráfica Nº24. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M2-0,60. 111
Gráfica Nº25. Valores de la resistencia a la compresión promedio, cilindros. 112
Gráfica Nº26. Valores de la resistencia a la compresión promedio, cubos. 113
Gráfica Nº27. Valores de la resistencia a la compresión promedio, núcleos. 113
Grafica Nº28. Comparación de las resistencias estimadas obtenidas del
esclerómetro con las obtenidas en el ensayo de resistencia a la compresión, en
cilindros.
114
Grafica Nº29. Comparación de las resistencias estimadas obtenidas del
esclerómetro con las obtenidas en el ensayo de resistencia a la compresión, en
vigas.
115
xiii
DEDICATORIA EDUARDO M.
En primer lugar a Dios todopoderoso, por brindarme vida, salud, fuerza, y
la gran determinación de recorrer este difícil y largo camino.
A mi madre Corina Reyes, mi papa Eduardo Melendez y mi hermana
Meyling Melendez, por estar siempre a mi lado en los momentos en que los
necesite, y darme aliento para seguir hasta el final.
A mi novia Mariangel Bastidas, que siempre me dio su apoyo, amor, cariño
y compañía incondicional en todo momento.
A mi compañero de tesis Imanuel Figueira, con quien tuve la suerte de
atravesar este camino en su gran mayoría, demostrándome el significado de
amistad, compañerismo y responsabilidad.
A Miguel Parra, del laboratorio de Química del decanato, el cual siempre
nos prestó su asesoría y ayuda de manera incondicional, en el desarrollo del presente
trabajo de grado. A él, todo el mayor agradecimiento.
Finalmente a mis amigos y compañeros de la universidad, Ali Escobar,
Isabel Aguilar, Geraldine Torres, Marianela Guerrero, Arturo Avancini, Diana
Aguilar, Nelson Abreu, María E. Rodríguez, Carlos Alvarado, Yohan Gonzales y
Edgar Goyo, con quienes tuve el placer de estudiar, trabajar, reír, compartir buenos
y malos momentos. A ellos les deseo todo lo mejor.
xiv
UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL
“LISANDRO ALVARADO”
DECANATO DE INGENIERÍA CIVIL
DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIÓN
EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS DE
MEZCLAS DE CONCRETO ELABORADAS CON CEMENTO
ADICIONADO PORTLAND TIPO CPCA1 CON RELACIONES
AGUA/CEMENTANTE Y AGUA/CEMENTO DE 0,45 Y 0,60
Autores: Imanuel Figueira
Eduardo Meléndez
Tutor: Ing. Humberto Bolognini
RESUMEN
Tomando en cuenta el proceso de observación inherente a la preparación de
diversas mezclas de concreto, en el campo de la construcción, se aprecia, en
ocasiones, poco interés o desconocimiento al momento de seleccionar el tipo de
cemento más idóneo de acuerdo al tipo de estructura de concreto a construir; en
consecuencia, el siguiente trabajo especial de grado tiene como propósito estudiar las
distintas propiedades, características, usos y beneficios que ofrece el cemento
adicionado tipo Portland CPCA1, con el fin de evidenciar a que tipos de estructura de
concreto y bajo qué condiciones sería más idónea su utilización. Para ello, se
realizaron ensayos a compresión, ultrasonido, porosidad total, esclerometría y
fraguado, a las muestras. Los resultados obtenidos arrojaron que las mezclas de
concreto hechas con este tipo de cemento, no cumplen con los requisitos exigidos por
las normas venezolanas, en términos de durabilidad y resistencia, por lo cual no es
recomendado para la elaboración de concreto armado de uso estructural,
especialmente, en ambientes agresivos.
Palabras claves: Cemento adicionado tipo CPCA1. Resistencia a la compresión.
Durabilidad. Concreto. Uso estructural. Ambiente agresivo.
1
INTRODUCCIÓN
La existencia del hombre sobre la faz de la tierra, ha estado
estrechamente ligada a la búsqueda de refugio para su supervivencia, de allí
que la historia y evolución del hombre ha corrido a la par que la historia y
evolución de su morada. Desde tiempos remotos, uno de los materiales
artificiales que mayormente ha impactado a la civilización humana, en materia
de construcción, es sin duda el concreto, desde sus primeras manifestaciones
como argamasa y puzolanas en la antigüedad, impulsó significativamente el avance
tecnológico del ser humano como especie, permitiéndole modificar su entorno y
construir refugios más grandes y complejos, como se manifestó en la antigua
Grecia y Roma, hasta siglos más recientes donde al combinarse el concreto
con acero de refuerzo, se ampliaron las posibilidades de construcción, llegándose
a los grandes rascacielos del siglo 20. (Gonzales, 2008).
Por esta razón, también es uno de los materiales que más se fabrica, debido a
la enorme demanda mundial; afortunadamente, al ser relativamente de fácil fabricación,
el mismo se puede manufacturar en prácticamente cualquier país donde se lo requiera.
En Venezuela, el cemento, de alta calidad, es fabricado principalmente en dos tipos,
Portland I y III, los cuales contienen un material activo llamado Clinker y no poseen
adiciones, siendo el cemento Portland Tipo I, el más utilizado para propósitos
generales, tales como estructuras de concreto convencionales: fundaciones,
columnas, vigas, losas y muros, así como también, elaboración de elementos
prefabricados como plantillas, bloques; sin embargo, debido a la elevada demanda
que presenta, la oferta del mismo es insuficiente, lo que trae como consecuencia, la
utilización y demanda del Portland Tipo III, el cual puede desarrollar altas
resistencias iníciales y es más adecuado para la construcción de aceras, brocales,
superficies de carretera, siendo su costo sensiblemente más elevado que el del
Portland I.
Por otro lado, existe la alternativa de utilizar Cementos Adicionados,
llamados así, porque durante su fabricación se añaden materiales calcáreos a la
2
mezcla, lo que permite un ahorro de material Clinker, sin sacrificar de manera
significativa la calidad del mismo (Gonzales, 2008), además, los mismos poseen la
ventaja adicional de tener un costo inferior al del Portland Tipo I y III y
prácticamente tienen los mismos usos que estos últimos. Entre estos cementos se
encuentra el tipo CPCA1.
En Venezuela se produce este tipo de cemento, aunque de menor calidad
que los fabricados en otros países, el cual posee adiciones de 15% de caliza
(Carbonato cálcico, CaCO3), estando indicado por la norma COVENIN 3134:04
“Cemento Portland con Adiciones”, cuyo uso se encuentra limitado para propósitos
generales como mampostería, frisados de paredes y pega de bloques, así como para la
construcción de estructuras pequeñas, como el caso de edificaciones de unos 3 niveles
como máximo.
En el presente estudio se realizarán mezclas de concreto, utilizando dicho
cemento, las cuales serán estudiadas en sus propiedades físicas y mecánicas,
comparándolas con los resultados arrojados por otros estudios, sobre mezclas
similares elaboradas con cemento Portland Tipo I, a manera de ampliar los resultados
a lo que se llegue; para ello se utilizará el método ACI (American Concrete Institute),
para así determinar la adecuada dosificación y composición de la mezcla. De esta
manera se evidenciará su adecuada utilización, como sustituto del cemento Portland
tipo I, en obras de poca envergadura.
El presente trabajo se desarrolla a través de los siguientes capítulos:
Capítulo I: Refleja el planteamiento del problema, los objetivos, la
justificación, el alcance y las limitaciones de la investigación.
Capítulo II: Se refiere al marco teórico, el cual contempla los antecedentes
nacionales e internacionales y las principales bases teóricas referentes al tema en
estudio.
Capítulo III: Está conformado por el procedimiento experimental empleado en
el estudio.
Capítulo IV: Muestra los resultados obtenidos y el consiguiente análisis de
cada uno de ellos.
3
Capítulo V: Expresa las principales conclusiones y recomendaciones a las que
los investigadores llegaron una vez realizado el estudio.
CAPÍTULO I
4
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El uso de materiales cementantes tiene un origen muy antiguo, ya desde la
época de los egipcios se utilizaban materiales como el yeso calcinado impuro, el cual
utilizaban para dar al ladrillo y sus estructuras de piedra una capa externa lisa.
Desarrollo histórico del Cemento. (s.f).
Los griegos, por su parte, empleaban caliza calcinada o cal mezclada con
arenas de origen volcánico lo que originaba una mezcla firme y resistente a las aguas
dulces o marinas y a la cual llamaron “Mortero”. A mediados del siglo II AC cuando
los romanos conquistaron a los griegos, estos últimos le transmitieron el
conocimiento que tenían sobre los morteros. Los romanos, a su vez, descubrieron
arena volcánica solidificada de color rojo la cual llamaron “Puzolana” que contiene
compuestos de sílico–aluminatos que se combinan con la cal para formar un
cementante que endurece bajo el agua, es decir, una cal hidratada. Desarrollo
histórico del Cemento (s.f).
A principios de siglo XIX, las investigaciones del ingeniero francés J. L.
Vicat le permitieron determinar de forma precisa, controlada y reproducible las
proporciones de piedra caliza y sílice necesarias para obtener una mezcla que, tras su
combustión a una temperatura específica y tras ser molida, produjera un aglomerante
hidráulico con distintas aplicaciones. Siete años después, el constructor escocés J.
Aspdin refinó dicha composición desarrollada por Vicat, lo que lo condujo al
desarrollo de un aglomerado (Cemento) a base de cal hidráulica, al que llamó
CAPÍTULO I
5
“Cemento Portland” el cual era capaz de desarrollar propiedades tales como
resistencia, durabilidad y adherencia, en presencia del agua y del aire. Desarrollo
histórico del Cemento. (s.f).
En 1845, Isaac Johnson creó un prototipo del cemento moderno. El quemó
una mezcla de arcilla y caliza hasta lograr un material al que llamo “Clinker”, que
produjo la reacción necesaria para la formación de un compuesto fuertemente
cementoso. Desarrollo histórico del Cemento (s.f).
En virtud a los planteamientos anteriores y según nuestro criterio, se
demuestra que el hombre, por su misma naturaleza inquisitiva busca siempre
optimizar y ampliar los experimentos e investigaciones en este campo de la
construcción, probando nuevos materiales o perfeccionando los ya conocidos, de esta
manera persigue obtener más provecho de este versátil material de construcción,
indagando sobre su elevado desempeño y usándolo correctamente, desde el punto de
vista de protección del medio ambiente y su durabilidad en el tiempo.
Con respecto al cemento adicionado Portland Tipo CPCA1, este es un
producto que se obtiene de la pulverización conjunta de Clinker Portland y un
porcentaje de caliza (Carbonato cálcico, CaCO3) o de materiales calcáreos del 15% o
menor del peso total del saco de cemento, con la adición de agua y sulfato de calcio,
que son usados para la producción de concretos o morteros. En virtud de esto,
Bolognini (2011), en una entrevista periodística señala que la creación de este tipo de
cemento adicionado (CPCA1) surge, entre otras cosas, de la necesidad de disminuir la
contaminación por las emisiones de CO2 en el proceso de la fabricación del Clinker,
componente principal de los cementos, a través del reemplazo parcial de éste por
adiciones minerales (15% o menos de caliza).
El cemento adicionado Portland Tipo CPCA1 es elaborado en Venezuela por
las principales empresas cementeras del país, para su venta a un precio sensiblemente
inferior al del Cemento Portland Tipo I, sin desmejorar la calidad pues cumple con la
carta técnica exigida por la norma COVENIN 3134:04 “Cemento Portland con
Adiciones”, pero no se especifica explícitamente cuál es su uso más adecuado en
CAPÍTULO I
6
construcción; por ejemplo en su uso estructural y/o bajo condiciones ambientales
agresivas.
En nuestro país, entre otros sistemas de construcción, se utiliza el de muros de
mampostería confinada. En dichas construcciones, el esqueleto estructural está
conformado principalmente por las columnas, las cuales se encargan de soportar la
mayor parte de la carga de la estructura, conjuntamente con los muros de
mampostería. En este tipo de construcción se ha utilizado el cemento adicionado
Portland CPCA1, más no se ha verificado si esto representa un uso adecuado del
mismo. Se hace necesario realizar estudios de prueba con el cemento adicionado
Portland tipo CPCA1, para verificar si demuestra ser apto en estos tipos de
construcciones estructurales y si mantiene una durabilidad adecuada en ambientes
agresivos.
Por otro lado, se debe tomar en cuenta que los materiales utilizados en los
países donde se desarrolló esta tecnología, para el diseño de este tipo de cemento,
pueden reflejar distinto comportamiento que los materiales utilizados en países como
el nuestro, incluso estas diferencias se pueden presentar de una región a otra dentro de
nuestro país, ya que el agregado grueso o la piedra caliza, componente principal del
Clinker, poseerá variaciones en sus propiedades y en su calidad en función del sitio
de extracción, del proveedor y del lote; por esta razón y por ser reciente su aplicación,
se hace necesario evaluar este cemento y poder identificar y caracterizar los
principales problemas que pueda presentar y la mejor forma de ser trabajado en
Venezuela.
El siguiente estudio abarca la evaluación de las propiedades físico -
mecánicas de mezclas en estado fresco y endurecido, utilizando relaciones
agua/cemento y agua/cementante, de 0,45 y 0,60 para ambas. Para ello, se procederá
a la creación de probetas de ensayo, las cuales desarrollarán resistencias desde
temprana edad hasta los 28 días, que es el tiempo en que se considera que el concreto
alcanza o debería alcanzar su resistencia de diseño a la compresión (f’c). Por lo tanto,
ésta evaluación es importante, ya que nos indicara si el aglomerante en estudio, es
decir, el cemento adicionado CPCA1, permite un adecuado desarrollo de la
CAPÍTULO I
7
resistencia a la compresión y de durabilidad adecuada, para los requerimientos a los
cuales estará sometido durante toda su vida útil. La evaluación de los ensayos de la
mezcla en estado endurecido es de importancia para el estudio ya que es aquí donde
se observan propiedades importantes como lo son: resistencia a la compresión,
porosidad, entre otros; que indican el grado de calidad del concreto.
El ingeniero Bolognini (2011), también señala lo siguiente: “El tipo de
cemento puede determinar la vida útil de las estructuras de concreto. El uso de
cementos adicionados tiene ventajas, desventajas, características y propiedades donde
el secreto del éxito radica en saberlos usar y conocer los criterios técnicos para
emplearlos”. Por otro lado, Bolognini también indica que, “El cemento con adiciones
pueden influir en la resistencia del concreto y por ende, en la vida útil de la
estructura”. De esta forma, hacer un buen concreto es una tarea determinante, porque
se debe garantizar resistencia, durabilidad y seguridad en la obra. En la actualidad
existen grandes estructuras deterioradas con el tiempo, como consecuencia de la
calidad del concreto, debido a esto, surge la preocupación por la durabilidad de la
estructura, la cual se logra garantizando un buen control de calidad de los materiales,
diseño y ejecución de la obra.
También se debe tomar en cuenta lo referente a la relación agua/cemento (a/c)
y relación agua/cementante (a/ct), lo cual es muy importante ya que dichas relaciones
definen la cantidad de cemento que debemos usar para conseguir un concreto de
calidad que asegure los parámetros de diseño deseados para cumplir a cabalidad con
la vida útil de la edificación en donde se esté empleando. Primero se debe diferenciar
ambos términos; la relación a/c se refiere a la correlación entre la cantidad de agua y
la cantidad de cemento adicionado Portland tipo CPCA1 (Sin tomar en cuenta la
adición) y la relación a/ct la cual usa la misma metodología pero en este caso se toma
en cuenta la adición que está implícita dentro del empaque del cemento adicionado
Portland tipo CPCA1. Dicho cemento está conformado por un 15% de adición, que
en nuestro caso es piedra caliza molida, entonces, se deben tener presentes dichos
parámetros para clasificar y comprobar cuál sería la más favorable opción a la hora de
usar el cemento adicionado Portland tipo CPCA1 en la construcción.
CAPÍTULO I
8
De acuerdo a los planteamientos anteriores, nace la inquietud del presente
estudio cuyo propósito fundamental es “evaluar de las propiedades físico-mecánicas
de mezclas de concreto elaboradas con cemento adicionado Portland Tipo CPCA1
con relaciones agua/cementante y agua/cemento de 0,45 y 0,60”.
OBJETIVOS
General:
Evaluar las propiedades físico-mecánicas de mezclas de concreto elaboradas con
cemento adicionado Portland Tipo CPCA 1 con relaciones agua/cementante y
agua/cemento de 0,45 y 0,60.
Específicos:
Diseñar mezclas de concreto compuestas con cemento adicionado Portland
Tipo CPCA1 para relaciones agua/cementante y agua/cemento de 0,45 y 0,60.
Evaluar las propiedades Físicas de las probetas elaboradas con las mezclas de
concreto compuestas con cemento adicionado Portland Tipo CPCA1 para
relaciones agua/cementante y agua/cemento de 0,45 y 0,60.
Evaluar las propiedades Mecánicas de las probetas elaboradas con las mezclas
de concreto compuestas con cemento adicionado Portland tipo CPCA 1 para
relaciones agua/cementante y agua/cemento de 0,45 y 0,60.
JUSTIFICACIÓN
A partir del año 2010, se ha podido observar una significativa escasez de
cemento Portland en nuestro país debido a la caída de la producción por parte de las
principales empresas relacionadas con la fabricación de cemento, según lo expresado
CAPÍTULO I
9
por el presidente de la Cámara Construcción del estado Carabobo, Bejarano (2011),
en entrevista a un conocido diario del país. En virtud a lo anterior, ha habido un
incremento considerable en la demanda del material, por lo que el cemento Portland
con adiciones comenzó a suplir al cemento Portland, siendo estos utilizados e
implementados en estructuras de concreto, la mayoría de veces, desconociendo sus
propiedades y adecuado uso, generando un riesgo considerable en la vida útil de las
mismas.
En la actualidad, en nuestro país, existen en el mercado cemento Portland
(Tipo I y III) y cemento Portland con adiciones (CPCA), el cual tiene dos
presentaciones: CPCA1 y CPCA2, cuyo contenido o peso neto presentan cierto
porcentaje de adiciones: el CPCA1 (aproximadamente 15% de adiciones) y el
CPCA2 (aproximadamente 25% de adiciones). Dependiendo del diseño de la mezcla,
cada uno aporta diferentes propiedades que afectan a la resistencia y sobretodo en la
vida útil del concreto, por lo cual se podría decir que cada tipo de mezcla es única y
por consiguiente hay que seleccionar la más idónea para garantizar la vida útil de
cualquier estructura de concreto, en la cual se vaya a utilizar este tipo de cemento
adicionado. (Bolognini, 2011),
En virtud de lo anterior, se presenta un reto significativo, que direcciona hacia
la indagación científica, para poder presentar un cuerpo de conocimientos relativos a
las propiedades, características y uso de este cemento, en particular. Es por ello que la
presente investigación pretende evaluar las propiedades físicas-mecánicas, de las
probetas de concreto elaboradas con el cemento (CPCA1), para establecer los
criterios técnicos que normen su correcta y adecuada utilización.
Lo señalado anteriormente, podría generar una cultura del cemento, basada en
dos puntos: 1) Promover el mejoramiento de la calidad de este tipo de cemento, en
nuestro país, ya que ésta es inferior a los cementos adicionados fabricados en otros
países, sin que por ello se eleve su costo.
2) Dar a conocer la correcta y adecuada utilización del CPCA1, a través
de manuales de consulta y/o instructivos de uso adheridos a su empaque.
CAPÍTULO I
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Por otro lado, los resultados y conclusiones a los que se llegue servirán como
contribución al campo de conocimiento en el área de la construcción y podrán ser
tomados en cuenta para otros estudios e investigaciones similares, además de
enriquecer la formación disciplinaria en esta importante área, la cual está inserta en la
matriz de estudio de la carrera de ingeniería civil.
ALCANCE
El alcance primordial del presente trabajo de investigación fue conocer el
comportamiento del cemento adicionado CPCA1 en los ensayos realizados, así
como el análisis de sus características y propiedades físico-mecánicas. Para ello se
realizó un estudio descriptivo, el cual dio un análisis general de los ensayos
efectuados con las mezclas, para especificar dichas características o propiedades,
utilizando las respectivas relaciones agua/ cemento y agua/cementante. Es
importante mencionar que las referencias utilizadas para lo concerniente a la
elaboración de las probetas y la realización de los ensayos fueron las
proporcionadas por las distintas normas COVENIN mencionadas en la referencia
bibliográfica y que para el diseño de la mezcla se utilizó el método ACI. Cabe
señalar que solo se usó una marca comercial de cemento adicionado Portland tipo
CPCA1 en la elaboración de las mezclas de concreto del presente trabajo. En el
mismo se fijaron las siguientes metas o fines:
Especificar las propiedades físico-mecánicas de las mezclas elaboradas con el
cemento CPCA1.
Elaborar cuadros comparativos que involucren las distintas relaciones a/c y
a/ct que se utilizaron en las cuatro mezclas que se diseñaron.
Establecer criterios técnicos sobre la adecuada utilización del cemento
adicionado CPCA1.
CAPÍTULO I
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LIMITACIONES
La presente investigación, basada en un estudio descriptivo, se limitó al área
circunscripta de los ensayos realizados al cemento adicionado Portland tipo CPCA1,
para evaluar sus propiedades físico-mecánicas por la cual no se realizaron ensayos
para evaluar otras propiedades pertenecientes a las características del concreto, que
no son menos importantes pero para nuestro trabajo de grado, son irrelevantes.
También se toma como limitación la adquisición del cemento adicionado Portland
tipo CPCA1 específicamente, lo que conllevó al uso de una de las distintas marcas
comerciales en nuestro país, debido a la escases y/o difícil acceso de dicho material.
Cabe destacar que por causas imprevistas en el decanato de Ingeniería Civil, no fue
posible realizar el ensayo para determinar el tiempo de fraguado de mezclas de
concreto por resistencia a la penetración a la mezcla M1-0,60, siendo una limitativa al
estudio llevado a cabo, debido a que no se consideró la posibilidad de repetir la
mezcla por la cantidad limitada de material (Cemento adicionado CPCA1) y del no
perder la mezcla realizada, por lo tanto este hecho no fue motivo de interrupción del
cronograma planificado para la realización de las otras mezclas y de los ensayos de
las mismas. También para el mismo ensayo, fue una gran limitante el tiempo para
realizar el ensayo, ya que el mismo no fue lo suficiente para que la alcanzaran una
resistencia a la penetración de 280Kg/cm2 que nos permite determinar el tiempo de
fraguado final, según lo estipulado por la norma COVENIN 352:1979, por lo que
ninguna de los grupos de mezclas fraguó completamente. Estas son variables que se
nos escapan de las manos y que trae como consecuencia varias limitantes de valores
en nuestra base de datos para la obtención de nuestras conclusiones definitivas.
CAPÍTULO II
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CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
ANTECEDENTES
En este apartado se presentan una serie de trabajos y estudios en su mayoría
realizados en el Decanato de Ingeniería Civil de la UCLA, los cuales se encuentran
relacionados con el presente trabajo, sirviendo como antecedentes y referencias
sustanciales al mismo.
INTERNACIONALES
Kazes, Rebeca y Tobón, Jorge; Universidad Nacional de Colombia.
Medellín, Colombia (2008). En este trabajo se determina la incidencia de adicionar
calizas de diferentes calidades al cemento Portland tipo III, en contraste a la caliza de
alta calidad que la empresa Cementos El Cairo S. A., está incorporando a su cemento.
Se sustituyó en el cemento 15, 20 y 25% de calizas con títulos (% de CaCO3) < 70%,
70 - 80% y >80%. Se evaluó la resistencia mecánica de morteros curados bajo
condiciones estándar a 3, 7 y 28 días. En pastas se determinó la evolución
mineralógica durante el proceso de hidratación usando Difracción de Rayos-X y
Análisis Termo-gravimétrico. Se encontró que las calizas <70% de CaCO3 son una
muy buena opción de adición mineral para el cemento Portland aún en cantidades
superiores al 20% porque tienen efectos menos negativos sobre las resistencias
mecánicas en comparación con las calizas de alta pureza y prácticamente no
modifican los tiempos de fraguado, la expansión y la demanda de agua de los
morteros adicionados con ellas.Aunque los morteros sustituidos con 20% de calizas
rebajadas presentaron un IP>75% (ASTM C311), estas calizas no presentan actividad
CAPÍTULO II
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puzolánica porque no producen las modificaciones mineralógicas que se esperan en
una puzolana.
Eras, Miguel; Escuela Superior Politécnica del Litoral. Guayaquil, Ecuador
(2008). Su trabajo especial de grado tuvo como objetivo simular el comportamiento
de la pasta de cemento tipo I en presencia de zeolita ecuatoriana como aditivo en
diferentes porcentajes de concentración, en varios tiempos de curado en agua
teniendo como variable de respuesta la resistencia a la ruptura. Para esto, se diseñó un
modelo experimental usando 20% de aditivo de zeolita ecuatoriana en la mezcla de la
pasta de cemento, a diferentes días de curado al agua. Paralelamente, se realizaron
otros ensayos con el mismo procedimiento, con un diferentes valores de porcentajes
de aditivo de zeolita ecuatoriana en la mezcla de la pasta de cemento, 5%, 10%, 15%
y 25%. Los resultados que se obtuvieron producto de los ensayos, se analizaron de
manera individual y grupal, mediante métodos estadísticos los cuales dieron a
conocer que el método de curado al agua incidió significativamente y de manera
positiva, en el esfuerzo a la ruptura. Adicionalmente, para obtener el mejor esfuerzo a
la ruptura se debió tener un curado al agua con un 15% de adición de zeolita
ecuatoriana en la pasta de cemento.
Vilanova, Ángel; Universidad Politécnica de Madrid. Madrid, España
(2009). El presente trabajo de investigación tuvo como finalidad estudiar el
comportamiento de las propiedades mecánicas del hormigón autocompactante, tanto
de manera general como en función de los tipos de cemento y de las adiciones
utilizadas en sus dosificaciones. Por otro lado, estudiar también la aplicabilidad en el
hormigón autocompactante de los actuales modelos de cálculo con las que se miden
esas propiedades mecánicas en el hormigón convencional. Las propiedades
mecánicas estudiadas en el hormigón autocompactante en el presente trabajo fueron
la resistencia a compresión, el módulo de deformación, la resistencia a tracción y la
resistencia a flexotracción. Los tipos de cemento escogidos para llevar a cabo el
estudio fueron los cementos tipo I, II y III, de manera general y los tipos I y II de
manera específica, mientras que las adiciones minerales consideradas fueron, el humo
de sílice, las cenizas volantes, el filler calizo y las escorias de alto horno. Se concluyó
CAPÍTULO II
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que se observa una alta dispersión de los datos al relacionar la resistencia a
compresión con la relación agua/cemento al considerar de manera conjunta todos los
tipos de cemento y las distintas adiciones utilizadas en la elaboración del hormigón
autocompactante. Esto es debido principalmente a las distintas naturalezas de las
dosificaciones de hormigón recopiladas. Esta alta dispersión muestra, por ejemplo,
como pueden obtenerse hormigones autocompactantes, dependiendo de su naturaleza,
con resistencias a compresión que pueden oscilar entre 30 y 90 MPa para una misma
relación agua/cemento de 0,40.
NACIONALES
Mujica, Greys (2012). Su trabajo especial de grado se basó en la comparación
de mezclas de concreto realizadas con cemento adicionado CPCA1 por el
método de American Concrete Institute (ACI) y el método de Porrero, utilizando
una relación agua/cemento constante con un valor de 0,60. A las mismas se le
aplicaron ensayos para encontrar valores referentes a las propiedades físicas y
mecánicas del concreto elaborado, dichos ensayos fueron: asentamiento,
porosidad total, porosidad efectiva, absorción y resistencia a la compresión;
encontrando, como conclusión general, que la mezcla de concreto realizada por
el método ACI lograron alcanzar mayores valores de resistencia a la compresión
en comparación al otro método utilizado.
Gatti, Marco y Molina, Luis (2011). Su trabajo especial de grado se enfocó en
el estudio de los Cementos Adicionados Tipo CPCA1 y CPCA2, fabricados por
las principales cementeras del país, disponibles en el mercado y vendidos al
público en general para uso en la construcción, se evaluaron las principales
propiedades físicas y mecánicas tanto en estado fresco como endurecido,
respectivamente, elaboradas con este tipo de cemento. Llevaron a cabo los
ensayos de consistencia, finura, tiempo de fraguado y resistencia a la
compresión. Basándose en los resultados de sus ensayos, concluyeron que
dichos Cementos no cumplen con lo establecido en la normativa COVENIN
CAPÍTULO II
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3134:04, de Cemento Portland con Adiciones, haciéndolo inadecuado e inseguro
para su uso en la construcción.
Alvarado, Mileidys y Oropeza, Karlew (2011). El objetivo de su investigación consistió en
evaluar las propiedades físico-mecánicas y electroquímicas del concreto elaborado con
cemento adicionado CPCA2 expuestos a un ambiente marino acelerado; para ello se elaboró
probetas según las características establecidas en el proyecto DURACON armadas con
espesores de recubrimiento 1.5, 2.0 y 3.0 cm, con relaciones agua/cemento de 0,45 y 0,60,
con el fin de estudiar la posibilidad de obtener concretos resistentes y durables expuestos a un
ambiente agresivo simulado bajo la técnica del rociado. Cumplido los 28 días de la
elaboración de los especímenes correspondientes a la evaluación físico-mecánico,
procedieron a realizar los ensayos de resistencia a compresión, porosidad y absorción capilar,
mientras que las probetas expuestas al ambiente fueron sometidas a ensayos de potencial
eléctrico, resistividad eléctrica, profundidad de carbonatación, velocidad de corrosión y
concentración de cloruro. De los resultados obtenidos en el ensayo de resistencia a la
compresión, ninguna de las mezclas elaboradas superó las resistencias de diseño requeridas.
En cuanto a la evaluación electroquímica indicó que el concreto elaborado con este tipo de
cemento es de baja calidad y durabilidad siendo más relevantes en aquellas probetas que
fueron expuestas bajo la técnica del rociado y con relación agua/cemento de 0.60. De acuerdo
a los resultados, concluyeron que se debe tomar en cuenta el porcentaje de adición presente
en este tipo de cemento, ya que interfiere en las propiedades del concreto haciéndolo inseguro
y vulnerable a los agentes ambientales.
Flores, Suliena y Valenzuela, Anilcar (2011). El propósito de su investigación
fue evaluar el comportamiento de elementos de concreto armado elaborados con
cemento adicionado CPCA de una estructura en funcionamiento ubicada en un
ambiente industrial. Debido a que los cementos adicionados están siendo
utilizados en Venezuela sin ninguna normativa y su composición química es
diferente ya que presentan adiciones de otros materiales como filler o relleno
calizo con sustituciones de hasta 20%, esto podría influir directamente en el
comportamiento de los miembros que han sido elaborados con el mismo. Es por
esto que realizaron el estudio, siguiendo un procedimiento metodológico con
CAPÍTULO II
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el fin de alcanzar los objetivos propuestos. Realizaron diferentes visitas a la obra,
para recopilar los datos referentes a la estructura y hacer una inspección
preliminar de la misma. Para la evaluación del concreto se efectuaron ensayos
como profundidad de carbonatación, resistencia a la compresión, porosidad,
absorción capilar y resistividad eléctrica del concreto, además realizaron un estudio
de los parámetros climatológicos: humedad relativa, temperatura y concentración
de CO2. Una vez obtenidos los resultados de estos ensayos se procedió al análisis
de los mismos, obteniéndose que el concreto evaluado es inapropiado en cuanto a
durabilidad, ya que no cumple con la mayoría de los criterios utilizados
presentando una baja calidad y un alto riesgo en cuanto a la durabilidad,
finalmente recomendaron realizar un seguimiento para ver el estado en que se
encuentre el concreto con el transcurso del tiempo y hacer un estudio comparativo.
Alvarado, Rohimer y Caldarelli, Yessica (2010). En su trabajo especial de grado se
enfocaron en el estudio de concreto elaborado con cementos adicionados CPCA,
evaluando las propiedades físico-mecánicas y propiedades electroquímicas de
éste. Realizaron sus estudios de una estructura en funcionamiento, donde algunos
de sus elementos estructurales están construidos con dicho material y se encuentra
expuesta a las condiciones de un ambiente urbano. Las propiedades que definen
la calidad del concreto las hallaron a través de ensayos, que permitieron la
caracterización del mismo, algunos de estos fueron realizados en sitio:
carbonatación, ultrasonido, velocidad de corrosión, resist ividad eléctrica y
potencial eléctrico y otros en laboratorio: resistencia a la compresión,
porosidad y absorción capilar. Una vez que obtuvieron los resultados de los
ensayos, establecieron una conclusión sobre si el concreto que se elabora con
cemento adicionado, es adecuado y seguro para ser utilizado en elementos
estructurales, la cual fue negativa. También se destaca la importancia de la
relación agua-cemento (a/c) en el diseño, ya que estos materiales no deben
ser tratados como un cemento Portland normado. Esto con el fin de evitar posibles
fallas en el concreto ya endurecido.
CAPÍTULO II
17
BASES TEÓRICAS
Para el estudio que se realizó, fue necesario conocer ciertos aspectos técnicos
que permitieron comprender con mayor facilidad los aspectos que en éste se
consideran.
A continuación se hace referencia a algunos conceptos referentes al tema:
Materiales Alternativos:
Estos materiales hacen referencia a lo que se denomina ecomateriales, esta
palabra fue introducida por EcoSur en el año 1991 para denominar a los materiales
económica y ecológicamente viables, estas materias primas permiten la sustitución
parcial del cemento portland.Materiales de construcción. (Sep. 2012).
Concreto:
Este es un material básicamente compuesto por cemento, agregado grueso y
fino. El cemento al unirse con el agua funciona como aglomerante formando una pasta
que permite la unión de los agregados; los cuales posen unos tamaños adecuados que
cumplen con ciertas condiciones físicas, químicas y granulométricas, para formar una
mezcla homogénea conocida como concreto.Materiales de construcción. (Sep. 2012).
Propiedades Mecánicas del concreto:
a) Resistencia: Es la capacidad que tiene este de reaccionar frente a
diferentes acciones externas como pueden ser la tensión, la
compresión, la torsión y el corte.
b) Dureza: Es la resistencia a ser rayado que ofrece la superficie lisa de
un mineral, y refleja, de alguna manera, su resistencia a la abrasión.
Mediante el estudio de la dureza de un mineral se evalúa, en parte, la
estructura atómica del mismo pues es la expresión de su enlace más
débil.
CAPÍTULO II
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c) Plasticidad: Es la propiedad mecánica de un material de deformarse
permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a
tensiones por encima de su rango elástico.
d) Rigidez: Es la capacidad de un objeto sólido o elemento estructural
para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones o
desplazamientos. Materiales de construcción. (Sep. 2012).
Propiedades Físicas del concreto:
a) Peso específico: Se define como la cantidad de materia, en peso,
contenida en la unidad de volumen.
b) Consistencia: Grado de firmeza o de la relativa facilidad para
deformarse del concreto recién mezclado; generalmente se mide por el
cono de Abrams y por la prueba de la mesa de sacudidas, en el caso de
una lechada o mortero.
c) Permeabilidad: Es la capacidad que tiene un material de permitirle a
un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna.
d) Viscosidad: Es la oposición de un fluido a las deformaciones
tangenciales.Materiales de construcción. (Sep. 2012).
Agregado:
Según Porreros (1996), "Son fragmentos o granos pétreos cuyas finalidades
especiales son abaratar la mezcla y dotarla de ciertas características favorables, entre
las cuales se destaca la disminución de retracción plástica" (p. 61), dosificados de
manera de no reducir la consistencia en la pasta y sin producir segregación de los
componentes. Se debe tener presente que los agregados son componentes derivados de
la trituración natural o artificial de diversas piedras, y pueden tener tamaños que van
desde partículas casi invisibles hasta trozos de piedras. Los agregados se pueden
clasificar en dos grupos o de manera general definirse como:
a) Agregado Grueso: Son granos grandes, que pueden ser trozos de rocas
trituradas a los tamaños convenientes, o granos naturales redondeados por el
CAPÍTULO II
19
arrastre de las aguas, que se designan como agregado grueso; en estos suelen
distinguirse, también, fracciones de varios tamaños que reciben muy diversos
nombre, generalmente locales, que no siempre tienen el mismo significado:
piedra picada, triturada, chancada, canto rodado, grava, gravilla, arrocillo, entre
otros.
b) Agregado Fino: Son las partículas más finas del conjunto, la arena de uso más
frecuente, está formada por granos naturales depositados por las aguas. En la
mayoría de los casos son extraídas de lugares próximos a los cursos actuales de
agua, meandros, lechos de ríos, lagunas, entre otros.
Los agregados tienen una característica fundamental, que es el diferente tamaño de
todos sus granos, la cual se conoce como granulometría. Materiales de construcción. (Sep.
2012).
Granulometría del agregado:
Se entiende por granulometría la composición del material en cuanto a la
distribución del tamaño de los granos que lo integran. Esta característica decide, de
manera muy importante, la calidad del material por su uso como componente del
concreto.
Consiste en la distribución del tamaño de sus partículas. Dicha granulometría
se determina haciendo pasar una muestra representativa de agregados por una serie de
tamices ordenados, de mayor a menor. Los agregados bien gradados lisos y redondos
mejoran la trabajabilidad de la mezcla, por ello para ser una mezcla bien trabajable se
deben usar agregados bien gradados.Materiales de construcción. (Sep. 2012).
Resistencia de los Agregados:
Es decisiva para la resistencia del concreto fabricado con ellos, dado su alta
proporción en la mezcla, no se puede pretender que esta alcance una resistencia más
alta que la de los granos pétreos que la integran. La correspondencia entra las variables
relacionadas agua/cemento y resistencia mecánica, están condicionadas en buena parte
por la calidad resistente de los agregados, además de por la dosis de agua en la pasta.
CAPÍTULO II
20
Los concretos hachos con agregados de baja resistencia tienen poca resistencia
al desgaste, lo que puede resultar crítico en pavimentos, túneles de desvío de presas,
tuberías a presión, aliviaderos y otros. La resistencia mas critica es la del agregado
grueso, para evaluar se acude al ensayo de desgaste que produce la maquina conocida
como maquina de los Ángeles (Norma COVENIN 266:1977 "Método de Ensayo para
Determinar la Resistencia al Desgaste de Agregados Gruesos, menores de 31.8mm (1
½”) por medio de la Máquina de los Ángeles").Materiales de construcción. (Sep.
2012).
Ensayos Preliminares:
Los ensayos para determinar las características físico-mecánicas de los
agregados son:
a) Extracción de las muestras (Norma COVENIN 270:1998 “Agregados.
Extracción de Muestras para Morteros y Concretos”).
b) Composición Granulométrica (Norma COVENIN 255:1977 “Método de
ensayo para determinar la composición granulométrica de los agregados finos
y gruesos”).
c) Tamaño Máximo, Modulo de finura, Resistencia al desgaste (Norma
COVENIN 266:1977 “Método de ensayo para determinar la resistencia al
desgaste en agregado grueso menores de 38,1 mm (1 ½”) por medio de la
máquina de Los Ángeles").
d) Peso Específico y Absorción del agregado fino (Norma COVENIN 268:1998
“Agregado Fino. Determinación de la Densidad y la Absorción”).
e) Peso Específico y Absorción del Agregado grueso (Norma COVENIN
269:1978“Agregado Grueso. Determinación de la Densidad y la Absorción”).
f) Peso Unitario Suelto y Compactado (Norma COVENIN 263:1978 “Método
de Ensayo para determinar el Peso Unitario del Agregado”).
En cuanto a la durabilidad los ensayos son:
CAPÍTULO II
21
a) Determinación de Cloruros y Sulfatos en las arenas (Norma COVENIN
261:1977 “Método de Ensayo Cualitativo para determinar Cloruros y Sulfatos
en Arenas").
b) Impurezas orgánicas en la arena (Norma COVENIN 256:1977 “Método de
Ensayo para la determinación Cualitativa de Impurezas Orgánicas en Arenas
para Concreto (Ensayo colorimétrico)").
c) Partículas más finas que el tamiz N° 200 (Norma COVENIN 258:1977
“Método de Ensayo para la determinación por lavado del contenido de
materiales más finos que el cedazo N° 200 en Agregados Minerales").
Agua de mezclado:
Es imprescindible en varias etapas de la elaboración del concreto, mezclado,
fraguado y curado. El agua de mezclado ocupa normalmente entre el 15% y el 20% del
volumen del concreto fresco y, conjuntamente con el cemento forma un producto
coherente, pastoso y manejable que lubrica y soporta los agregados, acomodable en los
moldes. Simultáneamente esta agua reacciona químicamente con el cemento,
hidratándolo y produciendo el fraguado en su acepción más amplia, desde su estado
plástico inicial, pasando por el endurecimiento, hasta el desarrollo de su resistencia a
largo plazo.
La importancia de estudiar uno de los principales componentes del concreto, es
decir el agua radica en que pueda contener, impurezas orgánicas, azucares, ácidos,
metería vegetal y aceites que impidan o retarden la hidratación o afecten las
propiedades del concreto. Como regla general, básica y sencilla se define como agua
óptima para una mezcla de concreto aquella apta para el consumo humano, es decir,
agua potable (Gonzales, 2008).
Aglomerante:
Se denomina así a los materiales que al hidratarse se vuelven pastosos, se
solidifican y adquieren rigidez. Son utilizados como medio de unión o ligazón entre
dos materiales, formando una pasta llamada mortero (Gonzales, 2008).
CAPÍTULO II
22
Cemento:
La Norma COVENIN 483:1992 “Cementos y sus Constituyentes.
Definiciones”, lo define como “Un material pulverizado que por adición de una
cantidad conveniente de agua, forma una pasta conglomerante capaz de endurecer bajo
en el agua o en el aire.
Cemento Portland:
Según la Norma COVENIN 483:1992 “Cementos y sus Constituyentes.
Definiciones”, “Es el producto obtenido por la pulverización del Clinker Portland el
cual consiste esencialmente en silicato de calcio hidráulico con la adición de agua y/o
sulfato de calcio". Los cementos Portland pertenecen al grupo de los aglomerantes
hidráulicos, llamados así, debido a que comienzan a reaccionar químicamente en
presencia de agua, esto origina productos hidratados, mediante estas reacciones se van
adquiriendo propiedades como la resistencia y durabilidad”.
De acuerdo a la publicación del artículo "Fabricación y requisitos exigidos al
cemento portland" por López (2012); en la fabricación, las materias primas son piedras
calizas y arcillas. En un principio se buscaron canteras de piedras calizas arcillosas,
que contengan entre un 20% y 40% de arcillas. En la actualidad se explotan por
separado calizas y arcillas, mezcladas luego en la proporción adecuada. Las sucesivas
etapas de la fabricación comienzan por la mezcla y molienda de las materias primas;
ambos procesos se cumplen conjuntamente dentro del molino de bolas, que es un gran
tambor horizontal giratorio dentro del cual hay bolas metálicas. Los choques, durante
su rotación, pulverizan las materias primas, convertidas en pasta cruda. Se puede
trabajar de dos maneras: por vía seca, en la que la mezcla y molienda se efectúan con
las materias primas solamente, o por vía húmeda, en la que se mezcla y muele en
presencia de agua.
De los molinos de bolas, la pasta cruda pasa a los hornos rotatorios continuos,
semejantes a los de cal viva, pero de 200 metros de longitud y 10 metros de diámetro.
El tubo tiene su chapa interiormente revestida de ladrillos refractarios. Giran
lentamente a una revolución por minuto. Debido a la pendiente, la pasta cruda
CAPÍTULO II
23
desciende del extremo superior al inferior. Un quemador, de fuel-oil y aire primario a
presión, o bien de gas natural, genera una larga llama, cuya temperatura se eleva a
1500°C. Primero se deseca la pasta cruda, después los carbonatos se calcinan y por
último reaccionan los distintos óxidos. El producto obtenido, llamado Clinker, es
negro, duro y granulado, cae caliente dentro de un sistema enfriador; por ejemplo, otro
cilindro rotatorio por el que circula aire frío a contracorriente. El aire así calentado
actúa como aire secundario en la combustión. Los hornos de cemento funcionan
ininterrumpidamente con rendimientos de varios miles de toneladas diarias de Clinker.
El Clinker se estaciona un mínimo de 15 a 30 días, luego se muele finalmente
en el molino de bolas. Durante la molienda se incorpora un 3% de yeso crudo, este
aditivo regula el tiempo de fraguado. El cemento portland no enyesado fragua
velozmente (a los 5 minutos de empastado con agua endurece), en cambio cuando
contiene yeso, se inicia el fraguado en un tiempo mayor (a los 45 minutos de agregada
el agua). El cemento molido se conserva dentro de enormes silos, protegido de la
humedad del ambiente.
El Clinker Portland se encuentra constituido por componentes principales y
secundarios, los primeros son conocidos así por encontrarse en mayor cantidad, y los
secundarios se encuentra en menores proporciones que los anteriores. Los
componentes principales son: los silicatos tricálcicos 3CaOSio2, Silicato bicálcico
2CaSiO2, Aluminato tricálcico 3CaOAl2O3 y el ferrito aluminato tetracálcico
4CaOAl2O3Fe2O3. Los componentes secundarios son cal libre CaO, oxido de
magnesio MgO, Álcalis K2O+Na2O y trióxido de azufre SO3.
De todos los componentes del Clinker los silicatos se encuentran en mayores
proporciones y están directamente relacionados con la resistencia que adquiere el
cemento al endurecer. El silicato tricálcico (C3S), es el componente responsable de
dispensar altas resistencias iníciales al cemento. El calor de hidratación que genera es
elevado. El silicato bicálcico (C2S), confiere bajas resistencias en los primeros días,
progresivamente las desarrolla hasta alcanzar al silicato tricálcico, esta reacción genera
un moderado calor de hidratación. El aluminato tricálcico (C3A), en presencia de los
silicatos aporta al desarrollo de altas resistencias iníciales. Este compuesto se hidrata
CAPÍTULO II
24
rápidamente al entrar al contacto con el agua lo que eleva en gran medida el calor de
hidratación. El ferrito aluminato tetracálcico (C4AF), favorece al desarrollo de las
resistencias del cemento, y es de gran importancia en el proceso de fundición del
Clinker.
Los componentes secundarios que forman el Clinker no dejan de tener
importancia, ya que estos poseen efectos colaterales adversos al cemento. Entre los
cuales se tiene, la Cal libre (CaS), cuando esta cal se hidrata se expande y en muchos
casos puede generar fisuras en los morteros o concretos. Oxido de magnesio (MgO), la
hidratación es un poco menos expansivo que la de la Cal libre pero se encuentra en
gran proporción en el Clinker. Álcalis (K2O+Na2O), influye negativamente en cuanto
a la durabilidad en los morteros o concretos elaborados, al combinarse con la sílice
hidratada producen compuestos muy expansivos, afectando la adherencia de los
agregados a la pasta, además de esto, pueden llegar a producir eflorescencia, aumentar
la retracción hidráulica, acelerar el fraguado, entre otros. Trióxido de azufre (SO3),
estos se encuentran en mayor cantidad en el cemento que en el Clinker, debido a la
incorporación de yeso como regulador de fraguado. Estos compuestos también
generan severos problemas de expansión por la acción de los sulfatos, por lo que su
presencia debe ser restringida.
De acuerdo a la composición del Clinker, se pueden efectuar algunas
variaciones, generando cementos con características propias del compuesto que se
encuentra en mayor proporción, de esta forma se establece la siguiente clasificación
para los cementos portland:
a) Cemento Portland Tipo I: De uso general y muy extendido. Más elevado el
porcentaje de C3S que el de C2S.
b) Cemento Portland Tipo II: Resistente a sulfatos y de bajo calor de hidratación.
Moderado contenido de C3A, en igual proporción que el tipo I los C3S y C2S.
c) Cemento Portland Tipo III: Altas resistencias iníciales y alto calor de
hidratación. Alto porcentaje en C3S y en C3A, bajo en C2S.
CAPÍTULO II
25
d) Cemento Portland Tipo IV: Muy bajo calor de hidratación. Su contenido de
C3S es bajo y alto en C2S.
e) Cemento Portland Tipo V: Muy alta resistencia a los sulfatos. El contenido de
C3A es inferior al 5%.
Cementos Adicionados:
De acuerdo a la Norma COVENIN 483:1992 “Cementos y sus Constituyentes.
Definiciones”, "Es el producto obtenido de la pulverización conjunta del Clinker
portland y otros materiales, con la adición de agua y sulfato de calcio. El contenido de
otros materiales como caliza, cenizas volantes, puzolanas u otras puede ser mayor de
5% del peso total".
Igualmente que los cementos Portland es frecuente el uso de cementos basados
en Clinker Portland y una proporción de otro material que, aun no teniendo
propiedades aglomerantes por sí mismo, las desarrollan cuando se mezclan con el
Portland. Estos cementos resultan en cuanto a calidad, similares al Portland hasta
cierto límite de material añadido, en las especificaciones normativas, estos cementos
tienen las mismas exigencias, se emplea sin restricciones para concretos estructurales
y, a los efectos prácticos, se consideran como Portland. Pero el material adicionado
aporta al cemento mixto, características que merecen tomarse en cuenta. En tales
casos, resultan nuevos tipos de cementos, los que se denominan, Cementos
Adicionados.
Cemento Portland Tipo CPCA1:
De acuerdo a la Norma COVENIN 3134:1994 “Cemento Portland con
Adiciones”, se define como: "... aquel cuyo contenido de caliza u otro material
calcáreo es menor o igual al 15% de su peso total".
Cementos Portland-Escoria:
Es la mezcla íntima y uniforme de cemento Portland y escoria siderúrgica,
básica, granulada, vitrificada y finamente molida. Para que una escoria pueda ser
CAPÍTULO II
26
adicionada al cemento esta debe poseer principalmente cal, aluminio y de fácil
vitrificación.
Los cementos de escorias o siderúrgicos como también se les llama, dependen
de tres elementos básicos para poder realizar las reacciones de hidratación, estos son:
cal, yeso y Clinker. Dichas reacciones se producen de forma dividida, mas no aislada,
en una primera fase reaccionan el Clinker y la escoria y en la segunda lo hacen la
escoria y el yeso.Castellar y Loizaga(2010).
Cemento con adición de Caliza o materiales calcáreos:
Es el producto obtenido de la pulverización conjunta de Clinker Portland y
caliza o materiales calcáreos, con la adición de agua y sulfato de calcio, para ser
usados en la producción de concretos y morteros que requieren características tales
como: estabilidad, durabilidad, plasticidad, adherencia y capacidad de retención de
agua.Dichos cementos se subdividen en 2 tipos, de acuerdo con el porcentaje de en el
mismo, teniéndose el Tipo CPCA1 con un porcentaje de material calcáreo inferior al
15% del peso total y el Tipo CPCA2, con un porcentaje del peso total entre el 15% y
el 30%.Castellar y Loizaga(2010).
Morteros:
Es la mezcla constituida por material aglomerante y agua, con o sin agregados,
dosificada de manera de producir una consistencia que se pueda colocar sin
segregación de los componentes.Castellar y Loizaga(2010).
Concreto Fresco:
El concreto fresco lo podemos denominar como el estado donde el material se
encuentra fluido, es decir, es el periodo desde que se comienza el mezclado hasta el
inicio del endurecimiento de la mezcla.
Durante este periodo la mezcla presenta diversas propiedades que interesan y
pueden llegar a ser críticas, no solo para el manejo, transporte y colocación de la
misma sino que nos permite conocer de forma anticipada del comportamiento del
CAPÍTULO II
27
material al alcanzar su estado endurecido. El detectar algún comportamiento
inadecuado del concreto en estado fresco es una señal de que se obtendrá un concreto
de baja calidad lo cual es indeseable.
En el momento del vaciado, toda mezcla de concreto debe presentar una
trabajabilidad adecuada, lo que permite una buena colocación para así evitar futuras
fallas en la estructura. Dicha trabajabilidad está directamente relacionada con un
diseño adecuado y una buena calidad de los materiales que la componen, como lo son,
agregados, agua y cemento. Atendiendo a esto, las características del concreto fresco
que demandan especial interés serían su fluidez, compactibilidad y estabilidad a la
segregación. Se entiende por fluidez o trabajabilidad el grado de movilidad de la
mezcla; la compactibilidad sería la manera en como la mezcla se ajusta al encofrado
bajo vibración y la estabilidad a la segregación se refiere a la capacidad de la mezcla
de mantenerse homogénea, evitando que sus componentes pesados (piedra) se separen
de los livianos (polvo, cemento, agua y aire). La importancia de dichas propiedades
radica en que definen características de facilidad de uso y colocación a la hora de
trabajar con la mezcla.Castellar y Loizaga(2010).
La trabajabilidad o fluidez del concreto en estado fresco se puede medir por
medio de un ensayo conocido como Cono de Abrams establecido en la Norma
COVENIN 339:1994 “Concreto. Método para la medición del Asentamiento con el
Cono de Abrams”, el cual consiste en colocar una muestra de concreto fresco dentro
de un cono truncado hueco metálico de dimensiones establecidas y luego se procede a
retirar el molde y tomar la medida del asentamiento que se produce. Dicho método no
representa con exactitud el comportamiento real del concreto fresco al ser vaciado
debido a que este involucra como esfuerzo actuante solamente la gravedad, mientras
que en la realidad la mezcla está sometida a golpes y vibraciones, sin embargo, brinda
una idea practica y bastante aproximada de la trabajabilidad de la mezcla.
Una característica importante de la mezcla de concreto fresco es el contenido
de agua, el cual resulta difícil de medir debido a que varía dependiendo de la
humedad del agregado, aportando agua cuando se encuentra muy húmedo o por el
contrario, absorbiéndola cuando está seco; sin embargo, los métodos de ensayo ya
CAPÍTULO II
28
mencionados, dan una medida indirecta del contenido de agua en la mezcla. Tal
característica es importante debido a que el contenido de agua debe ser adecuado, al
ser muy poco, no se garantiza que reaccione todas las partículas de cemento, mientras
que si es alto, se presentan diversos problemas, siendo el más importante el fenómeno
de Retracción. La Retracción se puede definir como una reducción del volumen del
material durante el fraguado, debido a la evaporación del agua en exceso, es decir, el
agua que no reacciona con las partículas de cemento.
Relación agua/cemento (a/c):
La relación agua/cemento (a/c) constituye un parámetro importante de la
composición del concreto, tiene influencia sobre la resistencia, la durabilidad y la
retracción del mismo, también determina la estructura interna de la pasta de concreto
endurecido. Es el cociente entre las cantidades de agua y de cemento existentes en el
concreto fresco, se calcula dividiendo la masa del agua entre la del cemento
contenidas en un volumen dado de concreto. La expresión es:
𝐑 =𝐚
𝐜
Donde:
R: Relación agua/cemento
a: Masa del agua del concreto fresco
c: Masa del cemento del concreto
La relación a/c crece cuando aumenta la cantidad de agua y decrece cuando
aumenta el contenido de cemento. La importancia de dicha relación fue descubierta
hace sesenta (60) años por Duff A. Abrams especialista de EE. UU. después de haber
estudiado un gran número de concretos de diferentes composiciones, anunció la ley
que expresa que con un agregado dado, la resistencia depende sólo de la relación a/c
del concreto fresco. Este descubrimiento ha provocado desarrollos importantes puesto
que otras propiedades de gran valor del concreto, también dependen de la relación
a/c. La relación agua/cemento. (Feb. 2013)
CAPÍTULO II
29
Relación agua/cementante (a/ct)
Posee la misma definición de la relación agua/cemento, con la diferencia que
en la ecuación, el cemento está representado por el cementante, que se define de la
siguiente manera:
Cementante = Aglomerante (Cemento) + Adición (Caliza)
Es un caso particular de la relación a/c ya que en el cemento adicionado
Portland Tipo CPCA1, se debe tomar en cuenta que este está compuesto por un 85%
de cemento y un 15% de caliza en su presentación de 42,5Kg, por lo que el
cementante se define como:
ct = 85% Cemento + 15% Caliza
Por lo tanto la cantidad de cemento a usar en la mezcla para este caso
particular, se obtiene mediante la siguiente expresión:
ct = 0,85Cemento = 0,85c
Quedando así:
R =a
ct → R =
a
0,85c → 𝐜 =
𝐚
𝟎, 𝟖𝟓𝐑
Donde:
R: Relación agua/cementante
a: Masa del agua del concreto fresco
ct: Masa del cementante (Cemento + Adición)
c: Masa del cemento del concreto
Los cementantes que se utilizan para la fabricación del concreto son
hidráulicos, es decir, fraguan y endurecen al reaccionar químicamente con el agua,
aún estando inmersos en ella, característica que los distingue de los cementantes
aéreos que solamente fraguan y endurecen en contacto con el aire. Los principales
cementantes hidráulicos son las cales y cementos hidráulicos, algunas escorias y
ciertos materiales con propiedades puzolánicas. De acuerdo con el grado de poder
CAPÍTULO II
30
cementante y los requerimientos específicos de las aplicaciones, estos cementantes
pueden utilizarse en forma individual o combinados entre sí. Al referirse
específicamente al concreto convencional, como se emplea en la construcción,
resultan excluidas las cales hidráulicas, por lo cual solo procede considerar los
cementos, las escorias, los materiales puzolánicos y sus respectivas combinaciones.
Por otra parte, bajo la denominación genérica de cementos hidráulicos existen
diversas clases de cemento con diferente composición y propiedades, en cuya
elaboración intervienen normalmente las materias primas. Concreto hidráulico.(Ene.
2013).
Método ACI (diseño de mezcla):
Es un procedimiento que se utiliza para encontrar la dosificación de
materiales en una mezcla de concreto deseada, las siglas ACI vienen de América
Concrete Institute, considera diez (10) pasos para el proporcionamiento de mezclas
de concreto normal, incluidos el ajuste por humedad de los agregados y la corrección
a las mezclas de prueba, dichos pasos son:
1º.- El primer paso contempla la selección del slump (Asentamiento), cuando
este no se especifica el informe del ACI incluye una tabla en la que se recomiendan
diferentes valores de slump de acuerdo con el tipo de construcción que se requiera.
Los valores son aplicables cuando se emplea el vibrado para compactar el concreto,
en caso contrario dichos valores deben ser incrementados en dos y medio centímetros.
2°.- Se determina la resistencia promedio necesaria para el diseño; la cual está
en función al f’c, la desviación estándar, el coeficiente de variación. Los cuales son
indicadores estadísticos que permiten tener una información cercana de la experiencia
del constructor. Cabe resaltar también que existen criterios propuestos por el ACI
para determinar el f’cr.
3º.- La elección del tamaño máximo del agregado, se debe considerar la
separación de los costados de la cimbra, el espesor de la losa y el espacio libre entre
varillas individuales o paquetes de ellas. Por consideraciones económicas es
preferible el mayor tamaño disponible, siempre y cuando se utilice una trabajabilidad
CAPÍTULO II
31
adecuada y el procedimiento de compactación permite que el concreto sea colado sin
cavidades o huecos. La cantidad de agua que se requiere para producir un
determinado slump depende del tamaño máximo, de la forma y granulometría de los
agregados, la temperatura del concreto, la cantidad de aire incluido y el uso de
aditivos químicos.
4º.- ACI presenta una tabla con los contenidos de agua recomendables en
función del slump requerido y el tamaño máximo del agregado, considerando
concreto sin y con aire incluido.
5º.- Como quinto paso, el ACI proporciona una tabla con los valores de la
relación agua/cemento de acuerdo con la resistencia a la compresión a los 28 días que
se requiera, por supuesto la resistencia promedio seleccionada debe exceder la
resistencia especificada con un margen suficiente para mantener dentro de los límites
especificados las pruebas con valores bajos. En una segunda tabla aparecen los
valores de la relación agua/cemento para casos de exposición severa.
6º.- El contenido de cemento se calcula con la cantidad de agua, determinada
en el paso cuatro, y la relación agua cemento, obtenida en el paso cinco; cuando se
requiera un contenido mínimo de cemento o los requisitos de durabilidad lo
especifiquen, la mezcla se deberá basar en un criterio que conduzca a una cantidad
mayor de cemento.
7º.- Para el séptimo paso del procedimiento, el ACI maneja una tabla con el
volumen del agregado grueso por volumen unitario de concreto, los valores dependen
del tamaño máximo nominal de la grava y del módulo de finura de la arena. El
volumen de agregado se muestra en metros cúbicos con base en varillado en seco
para un metro cúbico de concreto, el volumen se convierte a peso seco del agregado
grueso requerido en un metro cúbico de concreto, multiplicándolo por el peso
volumétrico de varillado en seco.
8º.- Hasta el paso anterior se tienen estimados todos los componentes del
concreto, excepto el agregado fino, cuya cantidad se calcula por diferencia. Para este
octavo paso, es posible emplear cualquiera de los dos procedimientos siguientes: por
peso o por volumen absoluto.
CAPÍTULO II
32
9º.- El noveno paso consiste en ajustar las mezclas por humedad de los
agregados, el agua que se añade a la mezcla se debe reducir en cantidad igual a la
humedad libre contribuida por el agregado, es decir, humedad total menos absorción.
10º.- El último paso se refiere a los ajustes a las mezclas de prueba, en las que
se debe verificar el peso volumétrico del concreto, su contenido de aire, la
trabajabilidad apropiada mediante el slump y la ausencia de segregación y sangrado,
así como las propiedades de acabado. Para correcciones por diferencias en el slump,
en el contenido de aire o en el peso unitario del concreto el informe ACI proporciona
una serie de recomendaciones que ajustan la mezcla de prueba hasta lograr las
propiedades especificadas en el concreto.Diseño de mezclas de concreto, método ACI.
(Ene. 2013).
CAPÍTULO III
33
CAPITULO III
MARCO METODOLÓGICO
TIPO DE INVESTIGACIÓN
La presente investigación es de naturaleza descriptiva y se enmarca en un
trabajo de campo. Al respecto, Sampiere (2003), refiere que los estudios
descriptivos buscan especificar las propiedades importantes de personas, grupos,
comunidades o cualquier otro fenómeno que sea sometido a análisis. En cuanto
a la investigación de campo, el Manual para la Elaboración del Trabajo Conducente
a Grado Académico de Especialización, Maestría y Doctorado, de la Universidad
Centroccidental "Lisandro Alvarado"(2002), la define como:
"Se entenderá por investigación de campo la aplicación del método
científico en el tratamiento de un sistema de variables y sus relaciones, las
cuales conducen a conclusiones y al enriquecimiento de un campo del
conocimiento o disciplina inherente a la especialidad, con la
sustentación de los experimentos y observaciones realizadas." (p.63)
POBLACIÓN Y MUESTRA
Según Arias (2006) se entiende por población a "…el conjunto finito o
infinito de elementos con características comunes, para los cuales serán extensivas
las conclusiones de la investigación.
Esta queda limitada por el problema y por los objetivos del estudio" (p.81).
Tomando en consideración dicha definición, se concluye que la población en la
presente investigación, está conformada por la elaboración de mezclas de concreto con
CAPÍTULO III
34
cemento Portland CPCA1, las cuales van a ser evaluadas para obtener una serie
de resultados. Para Hernández, Fernández y Baptista (2006), la muestra es "…un
subgrupo de la población de interés (sobre el cual se recolectarán datos, y que tiene
que definirse y delimitarse de antemano con precisión), este deberá ser
representativo de la población." (p. 236).
En esta investigación se diseñaron cuatro grupos de mezcla, donde dos
de ellas se denominaron mezcla 1 (M1) y las restantes se denominaron mezcla
2 (M2). La mezcla 1 se diseñó con relación agua/cemento mientras que en la
mezcla 2, relación agua/cementante, de 0,45 y 0,60 en ambas.
Para ello, se elaboraron nueve probetas cilíndricas, nueve cubicas, seis
probetas de cuatro pulgadas (4”) de diámetro y una viga, por cada grupo,
Luego estas fueron sometidas a ensayos tanto en estado fresco, como en estado
endurecido (Dependiendo de cada caso).
En total, se realizaron 36 cilindros, 36 cubos, 24 probetas y 4 vigas
como se observa en la siguiente tabla:
Tabla Nº1. Muestreo por mezcla.
Mezcla Cilindros Cubos Tortas (4”) Vigas
M1 α =0,45 9 9 6 1
M1 α =0,60 9 9 6 1
M2 α =0,45 9 9 6 1
M2 α =0,60 9 9 6 1
∑ 36 36 24 4
Fuente: Propia 2014.
DISEÑO DE LA MEZCLA
El concreto elaborado en la presente investigación, fue diseñado a través del
método ACI (American Concrete Institute), por ser una metodología internacional
que permite ser comparado con otros métodos de diferentes autores.
CAPÍTULO III
35
Para tal fin, se consideraron ocho pasos para determinar la dosificación de los
materiales para cada una de las mezclas. Los pasos seguidos son los siguientes:
1. Selección del asentamiento:
El método ACI nos ilustra la siguiente tabla, con valores de asentamientos
recomendados según el elemento a construir. Se consideró un asentamiento
igual a 8cm (3”), que concierne a elementos como zapatas, muros, presentes
en viviendas y otras estructuras, temática del planteamiento del problema.
Tabla Nº2. Asentamientos recomendados.
Asentamientos Recomendados
Tipo de
construcción
Asentamiento
máximo (cm)
Asentamiento
mínimo (cm)
Fundaciones Armadas, muros
y zapatas sin armar 8 2
Zapatas, cajones
sumergibles y muros 8 2
Vigas y muros
armados 10 2
Columnas 10 2
Losas y Pavimentos 8 2
Concreto masivo 8 2
Fuente: ACI 211-91.
2. Selección del tamaño máximo del agregado:
El tamaño máximo nominal (T.M) del agregado grueso fue de 2.54cm (1”), el
cual se obtuvo de la caracterización de los agregados grueso y fino, ilustrado
en la Tabla N°3.
Tabla N°3. Propiedades de los Agregados grueso y Fino.
Agregado Grueso Agregado Fino
Peso específico 2,65 Peso específico 2,70
% Absorción 0,89 % Absorción 1,63
% Más fino
Cedazo Nº200 0,44
% Más fino
Cedazo Nº200 10,21
CAPÍTULO III
36
Peso unitario
suelto (PUS)
(Kg/m3)
1340,28
Peso unitario
suelto (PUS)
(Kg/m3)
1634,95
Peso unitario
compacto (PUC)
(Kg/m3)
1451,39
Peso unitario
compacto (PUC)
(Kg/m3)
1600
% Desgaste 37,24 Módulo de
Finura 3,44
Tamaño
Máximo 1” - -
Impurezas
Orgánicas No hay
Impurezas
Orgánicas No hay
Cloruros y
Sulfatos No hay
Cloruros y
Sulfatos No hay
Fuente: TEG. Mujica, Greys (2012).
3. Estimación del agua de mezclado y del contenido del aire:
En el diseño de las mezclas se consideró un concreto sin contenido de aire.
Tomando el asentamiento y el tamaño máximo nominal obtenido de los pasos
anteriores, y usando la tabla Nº4, se determinó la cantidad de agua y de aire.
Tabla Nº4. Agua de mezclado (Aproximada).
Asentamiento
(cm)
Agua (Kg/m3 de concreto) para tamaño máximo
indicado (mm)
10 12,5 20 25 50 70 150
Concreto sin aire incorporado
3 a 5 205 200 185 180 160 155 145 125
8 a 10 225 215 200 195 175 170 160 140
15 a 18 240 230 210 205 185 180 170 -
% aprox. de
aire atrapado. 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0,3 0,2
Fuente: ACI 211-91
Por lo tanto:
Agua = 195 Kg/m3 %Aire = 1,5
CAPÍTULO III
37
4. Estimación de la relación agua/cemento (a/c):
El presente paso ya está planteado en los objetivos de la investigación. Dichas
relaciones agua/cemento y agua/cementante a utilizar en el diseño de las
mezclas se muestra de la siguiente manera:
Mezcla 1 – α (a/c) = 0,45
CPCA 1
Mezcla 2 – α (a/c) = 0,60
Mezcla 3 – α (a/ct) = 0,45
85% CPCA 1
Mezcla 4 – α (a/ct) = 0,60
Con dichas relaciones, se estimó las respectivas resistencias a la compresión
para cada mezcla haciendo uso de la tabla Nº5 mostrada a continuación:
Tabla Nº5. Resistencia a la compresión y relación agua/cemento.
Resistencia a
la compresión
(Kg/cm2) a los
28 días
Relación
agua/cemento
(En peso). Sin aire
incorporado
Relación
agua/cemento
(En peso). Con aire
incorporado
450 0,38 -
400 0,43 -
350 0,48 0,40
300 0,55 0,46
250 0,62 0,53
200 0,70 0,61
150 0,80 0,71
Fuente: ACI 211-91
Interpolando:
Mezcla 1 – α (a/c) = 0,45 Rc = 380 Kg/cm2
Mezcla 2 – α (a/c) = 0,60 Rc = 265 Kg/cm2
Mezcla 3 – α (a/0,85c) = 0,45 Rc = 380 Kg/cm2
Mezcla 4 – α (a/0,85c) = 0,60 Rc = 265 Kg/cm2
CAPÍTULO III
38
5. Estimación del contenido de cemento (c):
Teniendo esas relaciones, resistencias a la compresión y conociendo la
cantidad de agua a utilizar en la mezcla, se determinó la cantidad de cemento
mediante la siguiente ecuación:
Mezcla 1 – α (a/c) = 0,45 = 195/c
Mezcla 2 – α (a/c) = 0,60 = 195/c
Mezcla 3 – α (a/ct) = 0,45 = 195/0,85c
Mezcla 4 – α (a/ct) = 0,60 = 195/0,85c
6. Estimación del contenido del agregado grueso:
De la caracterización de los agregados (Tabla N°3), se extrajo el peso unitario
compacto (V) = 1451,39 Kg/m3, un módulo de finura igual a 3,44 y el tamaño
máximo de 1”. Con esos valores y haciendo uso de la tabla Nº6, se determinó
el valor del volumen unitario del concreto (PUCgrueso).
Tabla Nº6. Volumen de agregado grueso para un volumen unitario de concreto.
Tamaño Máx.
del agregado
Volumen de agregado por m3 de concreto para
diferentes módulos de finura
mm pulg 2,40 2,60 2,80 3,00 3,44
10 3/8 0,50 0,48 0,46 0,44
12,5 1/2 0,59 0,57 0,55 0,53
20 3/4 0,66 0,64 0,62 0,60
25 1 0,71 0,69 0,67 0,65 0,61
40 1 ½ 0,76 0,74 0,72 0,70
50 2 0,78 0,76 0,74 0,72
70 3 0,81 0,79 0,77 0,75
150 6 0,87 0,85 0,83 0,81
Fuente: ACI 211-91
Extrapolando:
Vg = 0,61m3
CAPÍTULO III
39
Se determinó el volumen del agregado de cada mezcla mediante la siguiente
ecuación:
G = Vg x PUCgrueso
7. Estimación del contenido del agregado fino:
El método ACI ofrece dos métodos para determinar el volumen del agregado
fino (F), el método volumétrico y el gravimétrico. En el diseño de la presente
investigación, se tomó en cuenta el método volumétrico, el cual consiste en la
siguiente ecuación:
1𝑚3 =𝑎
1000+
𝐶
(𝐺𝑐)(1000)+
%𝐴
100+
𝐺
(𝐺𝑔)(1000)+
𝐹
(𝐺𝑓)(1000)
Donde:
Agua (a) = 195 Kg/m3
Porcentaje aire atrapado (%A) = 1,5%
Peso específico del concreto (Gc) = 3,15 Kg/m3
Peso específico del agregado grueso (Gg) = 2,65 Kg/m3
Peso específico del agregado fino (Gf) = 2,70 Kg/m3
8. Corrección Higroscópica o por humedad de los agregados:
En el peso de los agregados que se usaron en la elaboración de las
mezclas de concreto, se tomaron en cuenta los parámetros de humedad (H) y
absorción (Abs) de los agregados, con el fin de determinar si los agregados
aportan o absorben agua de la mezcla. El procedimiento a seguir se basa en
tres alternativas posibles, las cuales son:
a) Que la diferencia entre la humedad (H) de los agregados y la
absorción (Abs) de los mismos, de un valor positivo (H-Abs>0).
b) Que la diferencia entre la humedad (H) de los agregados y la
absorción (Abs) de los mismos, de un valor negativo (H-Abs<0).
CAPÍTULO III
40
c) Que la diferencia entre la humedad (H) de los agregados y la
absorción (Abs) de los mismos, de igual a cero (H-Abs=0).
El método ACI establece una serie de relaciones para cada alternativa,
en este trabajo se presentó el caso b), el cual da un valor negativo y por lo
tanto, los agregados absorben agua de la mezcla, entonces, se debe corregir el
agua de mezclado utilizando las relaciones siguientes:
Agua de mezclado = a + Agua absorbida por los agregados
Agua absorbida por los agregados = Peso saturado con superficie seca
- Peso seco
Peso saturado con superficie seca = Peso seco(1+Abs/100)
Peso del agregado = Peso saturado con superficie
seca(1+H/100)/(1+Abs/100)
Cabe destacar que los valores de porcentaje de absorción (Abs) de los
agregados son los correspondientes a la caracterización de los materiales (Tabla Nº3)
y los valores de porcentaje de humedad (H), fueron obtenidos de manera
experimental en el laboratorio de suelo de Decanato de Ingeniería Civil de la UCLA.
Dichos valores se presentan en la siguiente tabla:
Tabla Nº7. Porcentajes de humedad y de absorción de los agregados.
Agr. fino Agr. grueso
%H 1,09 0,81
%Abs 1,63 0,89
Fuente: Propia 2014.
A continuación se presenta el material a utilizar, el equipo de ensayo y el
procedimiento para los objetivos planteados:
CAPÍTULO III
41
Materiales utilizados:
- Cemento:
El cemento usado en el diseño de las mezclas fue el Portland Tipo CPCA 1 de
la empresa Andino, el cual es un cemento adicionado que está conformado por un
contenido de relleno mineral (Caliza) en un porcentaje menor o igual al 15% del peso
total.
- Agregado grueso y fino:
Para el diseño de la mezcla, se usó agregado grueso y fino perteneciente al
Decanato de Ingeniería Civil, los cuales fueron caracterizados por la tesista Greys
Mujica (2012) en su trabajo especial de grado, determinando que las propiedades
obtenidas (% porosidad, % absorción capilar, impureza orgánica, granulometría, peso
específico, peso unitario suelto y compacto, módulo de finura, cloruros) cumplieron
los rangos recomendados por las diversas Normas COVENIN, mencionadas en la
página 18 del presente proyecto. Las propiedades de los agregados se reflejan en la
Tabla Nº3, anteriormente mostrada.
- Agua:
El agua de mezclado usada para dicho diseño fue la brindada por el Decanto
de Ingeniería Civil, la misma cumple los requisitos establecidos en la norma
venezolana COVENIN 2385:2000 “Agua de mezclado para concretos y morteros.
Especificaciones”.
Equipo de ensayo:
- Mezcladora mecánica de eje variable (Trompo).
- Herramientas Menores (Barra compactadora de acero, palas, baldes, llanas
metálicas, cucharas, envasadores, cucharones y guantes de goma).
- Cono de Abrams.
- Moldes cilíndricos metálicos (Conchas).
- Moldes cúbicos metálicos.
- Cilindro graduado de 1000ml.
- Máquina de ensayo a compresión (Prensa universal).
CAPÍTULO III
42
- Perforadora tubular.
- Esclerómetro Schmidt.
- Dispositivo de Ultrasonido.
- Balanza Hidrostática.
- Aparato de penetración Proctor con sus diversas agujas.
Procedimiento:
- Elaboración de la mezcla de concreto:
Ya obtenidas las respectivas cantidades de agregado fino, grueso, cemento y
de agua a utilizar en cada mezcla por medio del método ACI, se pesó cada material,
haciendo uso de la balanza hidrostática (Ver Figura Nº1), para tener las cantidades
exactas que se requiere en el diseño de cada mezcla. La cantidad de agua se obtuvo
mediante el uso del cilindro graduado de 1000ml.
Figura Nº1. Proceso de pesado para la dosificación de cada mezcla.
Fuente: Propia 2014.
Después de obtenidos las cantidades de cada material, se prosiguió con el
mezclado a través de la adición de los materiales mencionados en la mezcladora
mecánica (Trompo, Figura Nº2) según lo establecido en la norma COVENIN
354:2001. Esta fue previamente limpiada y humedecida. La adición de los materiales
se realizó en el siguiente orden: se introduce la mitad del agua calculada, luego los
agregados (Grueso y fino), después el cemento, y al final la otra mitad de la cantidad
CAPÍTULO III
43
de agua restante (Figura Nº3). Se dejó mezclar por tres minutos, hasta que la mezcla
fuera completamente uniforme.
Figura Nº2. Mezcladora Mecánica (Trompo).
Fuente: Propia 2014.
Figura Nº3. Adición del agua y del cemento en la maquina mezcladora.
Fuente: Propia 2014.
Luego Finalizado este proceso, se realizaron los ensayos a la mezcla de
concreto en estado fresco que se detallan a continuación:
CAPÍTULO III
44
Ensayos en estado Fresco:
1. Asentamiento
La medida del asentamiento de la mezcla se realizó por medio del cono de
Abrams (Procedimiento establecido en la norma COVENIN 339:2003 “Concreto.
Método para la medición del Asentamiento con el cono de Abrams”) con el objetivo
de determinar la consistencia de la mezcla, lo cual es una medida de la fluidez o
movilidad relativa de la mezcla de concreto.
Ya bien uniforme la mezcla, se procedió a verter parte de ella en una carretilla
previamente limpiada y humedecida, siguiendo los estatutos de la norma COVENIN
344:2002 (Para la toma de muestras). Luego se tomó el molde metálico troncocónico
(Cono de Abrams) de dimensiones normalizadas sobre una plancha metálica para el
apoyo horizontal, ambos limpios y humedecidos. Después se situó sobre las
pisaderas que posee dicho molde, de manera de evitar movimientos que puedan a
afectar el ensayo.
Figura Nº4. Medición con una cinta métrica del asentamiento.
Fuente: Propia 2014.
Realizado eso, se vació la mezcla en el cono, a cada tercio (1/3) de la altura
del molde, aplicando veinticinco (25) golpes, mediante el uso de la barra
compactadora por cada capa. Ya llenado el molde, se enrazó la cara superior,
eliminando los restos derramados en la zona adyacente. Seguidamente se procedió a
CAPÍTULO III
45
levantar verticalmente el molde lentamente, en un periodo de 5 a 12 segundos, hasta
liberar la mezcla. Luego se colocó el molde de un lado y con ayuda de la barra
compactadora y una cinta métrica se midió la diferencia de altura entre ambas, la
cual sería el asentamiento de la mezcla (Ver Figura Nº4). Esa medida se aproxima a
decimales múltiplo de 5.
2. Tiempo de fraguado (Resistencia a la penetración)
La determinación del tiempo de fraguado se realizó utilizando el método
establecido en la norma COVENIN 352:1979 “Método de ensayo para determinar el
tiempo de fraguado de mezcla de concreto por resistencia a la penetración”, el cual
tiene como objetivo determinar los tiempos de fraguado inicial y final de la mezcla
de concreto, por medio de un ensayo de velocidad de endurecimiento realizado
mediante agujas que miden la resistencia a la penetración en dicha mezcla,
evidenciándose así el cambio de estado fluido a estado endurecido, a través del
tiempo transcurrido entre una medición y otra.
Figura Nº5. Cerniendo la mezcla de concreto para obtener mortero.
Fuente: Propia 2014.
Se tomó una muestra representativa de la mezcla, donde se extrajo todo el
mortero posible, haciéndola pasar por el cedazo 4,76mm (#4), sobre una superficie
no absorbente (Ver Figura Nº5). El mortero resultante se fue vertiendo en tres moldes
metálicos cilíndricos, llenándolos hasta 1cm por debajo del tope del molde (Ver
CAPÍTULO III
46
Figura Nº6). Luego se compactó por medio de la barra compactadora, aplicando cada
golpe en cada 5cm2 de la superficie del tope del mortero. Luego se almacenaron los
moldes a un sitio donde se mantuvieron a una temperatura deseada de ensayo, y
protegiéndolas del sol. Para evitar la evaporación excesiva de la humedad se
mantienen las probetas cubiertas con un material adecuado (Saco, tapa impermeable,
etc.).
El equipo utilizado para este ensayo, fue el aparato de penetración Proctor
(Figura Nº7), que posee seis agujas removibles de distinto diámetro (1”, ½”, ¼”,
1/10”, 1/20”, 1/40”). Cada vástago de la aguja debe tener una marca periférica, a una
distancia de 2,5cm por encima de la superficie de carga. Este ensayo tiene la
finalidad de obtener la resistencia a la penetración (Kg/cm2), en el momento que la
aguja respectiva, penetre la superficie del mortero 2,5cm (Marca periférica), en un
periodo no mayor a 10 segundos. El mismo empieza con la aguja de mayor diámetro
hasta la de menor diámetro. Los sitios de penetración deben estar mínimos a 1cm de
separación entre uno y otro para evitar lecturas erróneas.
Figura Nº6. Probetas de mortero de la Figura Nº7. Aparato de penetración
mezcla. Proctor.
Fuente: Propia 2014.
Los ensayos de penetración se realizaron a intervalos de una hora, por ser una
mezcla normal (Fraguado normal), realizando el ensayo inicial después de 2 a 3
horas, después de almacenada las probetas. A continuación y ½ hora antes de realizar
CAPÍTULO III
47
el primer ensayo de penetración, se extrajo el agua de exudación de las superficies de
las probetas de mortero, por medio de una pipeta o un instrumento adecuado. Para
facilitar la extracción del agua de exudación, se inclina las probetas cuidadosamente
hasta un ángulo de 12º con la horizontal, colocando un taco debajo de uno de sus
lados, dos minutos antes de extraer el agua de exudación. Luego se procedió a
realizar las penetraciones al mortero hasta que el ofreciera una resistencia a la
penetración de 280Kg/cm2 (Ver Figura Nº8). Luego se graficaron los valores de
resistencia a la penetración versus los intervalos de tiempo, en donde el tiempo
inicial de fraguado será aquel en donde se alcance una resistencia de 35Kg/cm2 y el
tiempo final cuando la resistencia fuera de 280Kg/cm2.
Figura Nº8. Realizando penetración al mortero.
Fuente: Propia 2014.
Elaboración de las probetas:
La elaboración de las probetas cilíndricas, se realizó utilizando los
procedimientos establecidos en la Norma COVENIN 338:2002, de esta manera los
moldes fueron limpiados y debidamente engrasados antes de ser utilizados (Ver
Figura Nº9). En los mismos fue vaciada y colocada la mezcla de concreto a cada
tercio (1/3) de la altura del molde aplicando 25 golpes usando la barra lisa
CAPÍTULO III
48
compactadora a cada capa. Luego se enrazó la cara superior de la mezcla con el
molde.
Para las probetas cúbicas de 5.08cm (2”) de lado, siguiendo los estatutos que
establece la norma COVENIN 484:76. Se limpiaron y engrasaron los moldes. El
concreto se vació a cada un cuarto (1/4) de los moldes aplicando 32 golpes a cada
capa. Luego del llenado, se enrazó la cara superior de la superficie de la mezcla con
el molde (Ver Figura Nº10).
Para las vigas de 15x15x60cm de dimensión, se limpió y engraso el molde
metálico, luego se vació la mezcla en dos capas, cada una con la mitad del molde
como altura. Después se compacto cada capa con el uso de la barra compactadora, y
se enrazó la superficie de la mezcla con el molde (Ver Figura Nº10).
Figura Nº9. Engrasado de los moldes (Izq.). Mezcla vaciada en las probetas
cilíndricas y tortas (Der.).
Fuente: Propia 2014.
Para las probetas cilíndricas (Tortas) de 4” de diámetro y 5cm de altura
aproximadamente, se realizó el mismo proceso de limpieza y engrasado de los
moldes, luego la mezcla de concreto se vació a cada mitad de la altura del molde, y
se compactó cada capa con 25 golpes con la barra compactadora. Al terminar se
enraza la superficie de la mezcla con el molde.
CAPÍTULO III
49
Figura Nº10. Mezcla vaciada en las probetas cubicas y en el molde de viga.
Fuente: Propia 2014.
Al término de las 24 horas, todas las muestras fueron retiradas del molde para
luego ser introducidas a la piscina de curado y estuvieron en esas condiciones por 28
días (Ver Figura Nº11). Este proceso de curado, tiene el objetivo de proteger el
desarrollo de la hidratación de todas las muestras, evitando la pérdida parcial de agua
de reacción por efecto de la evaporación superficial. Todo este proceso fue realizado
acorde a lo establecido en la norma COVENIN 338:02.
Figura Nº11. Curado de probetas.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO III
50
Ensayos en estado endurecido
1. Ensayo de Esclerometria
La norma COVENIN 1609:80, contiene las especificaciones de este ensayo.
El objetivo del mismo es determinar la dureza superficial del concreto y se
fundamenta en el rechazo que experimenta la superficie, donde es medido en una
escala anexa del esclerómetro (Índice esclerométrico). Las muestras a someterse a
este ensayo son los cilindros, y la viga.
En cada cilindro, el ensayo se realizó en la cara transversal superior como
inferior. Este se colocó en la prensa universal, de forma acostada (Figura Nº10), y se
le aplicó una precarga equivalente al 5% de su resistencia de diseño, con la función
de fijarlo durante el ensayo. Se tomaron 10 lecturas en cada cara con el esclerómetro
ya que el procedimiento recomienda al menos 20 lecturas por área de estudio.
Figura Nº12. Probeta lista para ensayo de esclerometría (Izq.). Ensayo de
esclerometría (Der.).
Fuente: Propia 2014.
En la viga, este ensayo se realizó antes de la extracción de los núcleos
(Coredrills). Esta se dividió en tres partes iguales. En estas, se tomaron 10 lecturas en
CAPÍTULO III
51
cada cara, definidas como la cara trasversal superior e inferior del núcleo que fue
extraído.
Teniendo las 20 lecturas de todas las muestras, se calculó las medias de las
lecturas y sus respectivos coeficientes de variación, determinando así sus límites de
variación (Media +/- coeficiente de variación). Se eliminaron aquellas lecturas que
estuvieron fuera de los límites de variación.
El esclerómetro que se usó fue proporcionado por el laboratorio de Química
del Decanato de Ingeniería Civil de la UCLA, el cual es un esclerómetro tipo “lápiz”,
manual, marca Controls, modelo 58-C0181/N y los índices esclerometricos que se
presentan a continuación fueron los usados para la determinación del valor de
resistencia superficial en la probetas ensayadas, provenientes del manual de usuario
de dicho esclerómetro:
Figura Nº13. Índices esclerometricos. Fig.11a: Resistencia en MPa, Fig.11b:
Resistencia en Kgf/cm2 y Fig.11c: Resistencia en psi. (Esclerómetro Controls 58-
C0181/N).
Fuente: Manual esclerómetro (Controls 58C0181N).
CAPÍTULO III
52
Del manual de usuario del instrumento, también se usaron las gráficas
referentes al ángulo de inclinación con respecto al plano de aplicación del
esclerómetro, ya que, en el caso de los cilindros, el esclerómetro se colocó en un
ángulo de cero grados (0º) y para la viga, se colocó en un ángulo de noventa grados
negativos (-90º); esto influye en la interpretación de los resultados del ensayo, debido
a que el efecto de la gravedad tiene influencia en el funcionamiento del esclerómetro,
dependiendo entonces del ángulo de aplicación, la lectura en el índice esclerométrico
se efectuará en una de las líneas interceptoras correspondiente al ángulo aplicado, a
continuación se presenta una imagen (Figura Nº12) del manual de usuario del
instrumento donde se aprecia lo anteriormente definido:
Figura Nº14. Lectura en el índice esclerométrico en función al ángulo de aplicación
(Esclerómetro Controls 58-C0181/N).
Fuente: Manual esclerómetro (Controls 58C0181N).
CAPÍTULO III
53
2. Ensayo de Ultrasonido
El ensayo de ultrasonido tiene como finalidad conocer básicamente la
homogeneidad y calidad del concreto, mediante la velocidad de propagación de
impulsos ultrasónicos.
El mismo fue aplicado a las mismas muestras del ensayo anterior, siguiendo
los lineamientos que establecen la norma COVENIN 1681:80 “Método de ensayo
para determinar la velocidad de propagación de ondas en el concreto” y la norma
COVENIN 1976:83 “Evaluación de los ensayos de resistencia del concreto”. El
dispositivo de ultrasonido (Figura Nº15) posee dos terminales. Cada terminal es
previamente lubricada con vaselina antes de cada medición. Luego se coloca el
terminal emisor sobre la superficie de la cara transversal y el terminal receptor, en la
cara opuesta (Ver Figura Nº16). El aparato envía un impulso ultrasónico de una
terminal hacia la otra, atravesando toda la probeta de concreto. Se tomaron tres
lecturas por cada muestra, una central, izquierda y derecha. La velocidad de
propagación se determina en base a la siguiente ecuación:
V =L
t
Donde:
V: Velocidad de Propagación de la Onda (mts/microseg).
L= Base de medición (mts).
t = Tiempo de paso de la onda, (microseg).
En la siguiente tabla se muestra la relación entre la velocidad de propagación
y la calidad del concreto estudiado:
Tabla Nº8. Relación Velocidad Vs Calidad.
Velocidad (mts/microseg) Calidad del Concreto
> 4500 Excelente
3600 – 4500 Bueno
3000 – 3600 Aceptable
2100 – 3000 Malo
<2100 Muy Malo
Fuente: Patología y Terapéutica del Concreto Armado (1994).
CAPÍTULO III
54
Figura Nº15. Dispositivo de Ultrasonido. Figura Nº16. Ensayo de Ultrasonido.
Fuente: Propia 2014.
3. Ensayo de Porosidad
El ensayo para determinar el porcentaje de porosidad, está establecido en el
Manual DURAR CYTED 1998 y tiene como objetivo determinar el porcentaje de
volúmenes vacíos aparente en la probeta de concreto. El ensayo consistió en
sumergir las probetas de 4” de diámetro en agua durante 24 horas mínimo. Luego se
retiraron del agua, para obtener su peso con ayuda de la balanza hidrostática,
determinando el peso saturado de las mismas (Ver Figura Nº17). Después se
sumergieron en agua nuevamente en donde se determinó el peso sumergido de todas
dentro del agua (Ver Figura Nº18). Finalmente las probetas se extrajeron y se
introdujeron en un horno a 105ºC por 24 horas (Ver Figura Nº19), de manera de
eliminar toda humedad contenida en ellas, para luego extraerlas y registrar su peso
seco. La porosidad se expresó en porcentaje mediante la siguiente ecuación:
𝐏𝐨𝐫𝐨𝐬𝐢𝐝𝐚𝐝(%) = Peso Saturado−Peso(105ºC)
Peso Saturado−Peso Sumergido (Ec – 1)
Para la evaluación del porcentaje de porosidad, se usaron los siguientes
rangos provenientes del Manual DURAR CYTED 1998:
CAPÍTULO III
55
Tabla Nº9. Calidad del concreto dependiendo del porcentaje de porosidad.
Rango de porcentaje Calidad del concreto
≤10% Buena calidad
10% - 15% Moderada calidad
>15% Durabilidad inadecuada
Fuente: Manual DURAR CYTED 1998
Figura Nº17. Peso Saturado de probeta. Figura Nº18. Peso Sumergido de probeta.
Fuente: Propia 2014
Figura Nº19. Introduciendo probetas en el horno.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO III
56
4. Resistencia a compresión (Rcc)
Después del debido curado de las muestras, se extrajeron las mismas de la
piscina de curado. Posteriormente, se procedió a realizar los ensayos a compresión
con el objetivo de determinar la resistencia a la compresión de las probetas
cilíndricas, de acuerdo a la norma COVENIN 338:02, de las probetas cúbicas con el
uso de la norma COVENIN 484:1976 y de los tres núcleos cilíndricos (Coredrills)
extraídos de la viga (Figura Nº21), cumpliendo los requisitos establecidos por la
norma COVENIN 345:80, mediante el uso de una perforadora tubular (Figura Nº20).
Estos núcleos, antes de haberlos sometido a el ensayo, se les colocó una capa de yeso
en cada cara para que al aplicarle la carga en la prensa, ésta fuera uniforme en toda
ella (Figura Nº22) y evitar errores de lectura.
Cada probeta, tanto cilíndrica, cúbica y núcleo, fue enumerada, se tomó sus
dimensiones y se determinó su respectivo peso. Después se colocó cada una en la
prensa universal, la cual aplicó una carga de compresión a una velocidad constante,
hasta que la probeta fallara por rotura, registrando la resistencia alcanzada (Ver
Figura Nº23 y 24).
En los núcleos (CoreDrills), se le aplicó el factor de corrección de resistencia,
para así obtener el valor más preciso posible de la resistencia a la compresión como
lo estipula la norma COVENIN 345:80, interpolando en la siguiente tabla:
Tabla Nº10. Factores de corrección de la resistencia a compresión.
Relación de la longitud (L) al diámetro
(D)
L/D
Factor de corrección de la
resistencia
2,00 1,00
1,75 0,99
1,50 0,97
1,25 0,94
1,00 0,91
Fuente: Norma COVENIN 345:1980.
CAPÍTULO III
57
La norma COVENIN 1976:2003 (Concreto. Evaluación y métodos de
ensayo), establece como criterios de aceptación, para los cilindros, los siguientes
términos, los cuales deben cumplirse en simultáneo:
a) La medida de resistencia entre tres (3) ensayos de compresión consecutivos
debe ser mayor a la resistencia de diseño (F’c).
b) La resistencia de cada ensayo de compresión debe ser mayor a la resistencia
de diseño menos 35Kgf/cm2.
La norma ACI 318:1977 (Requisitos de reglamento para concreto
estructural), establece como criterios de aceptación, para los núcleos (Coredrills), los
siguientes términos que deben cumplirse en simultáneo:
a) Ningún núcleo individual tendrá una resistencia inferior a tres cuartos de la
resistencia de diseño (0,75f’c).
b) El promedio de resistencia de los tres núcleos no será inferior a 0,85f’c.
Figura Nº 20. Perforador tubular. Figura Nº21. Viga perforada.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO III
58
Figura Nº22. Colocando capa de yeso en sus caras a los núcleos.
Fuente: Propia 2014.
La resistencia a la compresión es el cociente de la carga máxima aplicada por
la prensa universal para producir la rotura de la probeta, entre el área de la sección
media de la misma, tal como se refleja en la siguiente ecuación:
𝑹𝒄𝒓 =𝑷
𝑨
Donde:
Rcr: Resistencia a la compresión (Kg/cm2 o N/m2).
P: Carga de compresión final.
A: Área transversal de la probeta.
Figura Nº23. Ensayo de probeta en la prensa (Izq.). Rotura de la probeta (Der.).
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO III
59
Figura Nº24. Ensayo de compresión al núcleo (Izq.) y al cubo (Der.)
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
60
CAPÍTULO IV
ANALISIS Y RESULTADOS
Esta investigación se basó en la caracterización físico-mecánica de mezclas
de concreto elaboradas con cemento adicionado CPCA1, mediante ensayos
realizados en el laboratorio del Decanato de Ingeniería Civil de la UCLA. Dichos
ensayos arrojaron los resultados que se reflejan en el presente capitulo.
Diseño de las mezclas de concreto
Como se mencionó anteriormente, se realizaron cuatro grupos de mezclas,
dos de ellas denominadas mezcla 1 (M1) y las restantes mezcla 2 (M2), las M1 se
elaboraron con relaciones agua/cemento (0,45 y 0,60) y las M2 con relaciones
agua/cementante (0,45 y 0,60); quedando definidas de la siguiente manera:
M1-0,45 (Agua/cemento = 0,45).
M1-0,60 (Agua/cemento = 0,60).
M2-0,45 (Agua/cementante = 0,45).
M2-0,60 (Agua/cementante = 0,60).
Ya definido cada grupo de mezcla, se procedió al cálculo de las
dosificaciones, siguiendo los pasos del método ACI, descritos en el capítulo pasado,
obteniendo las cantidades exactas de los materiales a utilizar en cada mezcla (Ver
Anexo 1). La dosificación de los materiales de cada mezcla se detalla a continuación:
CAPÍTULO IV
61
Tabla Nº11. Dosificación de materiales en cada una de las mezclas.
Mezcla Relación
a/c Para 1m3ó 1000L Para 84,10L
M1
(A/Ccpca1)
0,45
Agua (L) 223,44 Agua (L) 18,79
Cemento (Kg) 433,33 Cemento (Kg) 36,44
Ag. fino (Kg) 869,13 Ag. fino (Kg) 73,09
Ag. grueso (Kg) 894,76 Ag. grueso (Kg) 75,25
0,60
Agua (L) 224,96 Agua (L) 18,92
Cemento (Kg) 325,00 Cemento (Kg) 27,33
Ag. fino (Kg) 963,02 Ag. fino (Kg) 80,99
Ag. grueso (Kg) 894,76 Ag. grueso (Kg) 75,25
M2
(A/Ct)
0,45
Agua (L) 222,38 Agua (L) 18,71
Cemento (Kg) 509,80 Cemento (Kg) 42,87
Ag. fino (Kg) 802,88 Ag. fino (Kg) 67,53
Ag. grueso (Kg) 894,76 Ag. grueso (Kg) 75,25
0,60
Agua (L) 224,16 Agua (L) 18,86
Cemento (Kg) 382,35 Cemento (Kg) 32,16
Ag. fino (Kg) 913,31 Ag. fino (Kg) 76,81
Ag. grueso (Kg) 894,76 Ag. grueso (Kg) 75,25
Fuente: Propia 2014
Se puede apreciar en la tabla anterior que el contenido de cemento varía en
las mezclas con relación 0,45 con respecto a las de 0,60, debido a que mientras la
relación sea menor, esta cantidad será mayor, y su contenido de agua será menor.
También podemos observar que los dos grupos pertenecientes a la mezcla 2, poseen
mayor cantidad de cemento que los de la mezcla 1, esto es a causa de que en la
mezcla 2, el cementante estuvo representado por el 85% del cemento CPCA1, por lo
tanto se requiere más cemento que en la mezcla 1, para alcanzar la resistencia de
diseño, impuesta para ambas.
En total, se utilizó la cantidad de materiales mostradas en la siguiente tabla:
CAPÍTULO IV
62
Tabla Nº12. Total de cantidad de materiales utilizados.
Material Total
Agua (L) 75,28
Cemento Kg) 138,81
Ag. fino (Kg) 298,42
Ag. Grueso (Kg) 301,00
Fuente: Propia 2014.
Caracterización del concreto
Ensayos realizados al concreto en estado fresco
Método para la medición del asentamiento con el cono de Abrams (Norma
COVENIN 339:2003)
Posteriormente, luego de haber realizado cada una de las cuatro (4) mezclas
de concreto en el trompo mezclador, se llevó a cabo el ensayo de cono de Abrams a
cada una de ellas, llegándose a los siguientes resultados:
Tabla Nº13. Medidas de Asentamiento por cada mezcla.
Mezcla
Asentamiento
esperado
Asentamiento
obtenido
pulgadas cm pulgadas cm
M1 (a/c = 0,45) 3,1 8,0 3,2 8,5
M1 (a/c = 0,60) 3,1 8,0 3,1 8,0 M2 (a/ct = 0,45) 3,1 8,0 3,1 8,0 M2 (a/ct = 0,60) 3,1 8,0 3,5 9,0
Fuente: Propia 2014.
Con los resultados de los ensayos, se observó que todas las mezclas
presentaron una trabajabilidad adecuada ya que los asentamientos obtenidos
estuvieron dentro de la tolerancia permitida de 3” ± 1” (8cm ± 2,54cm), cumpliendo
con lo que en principio se estimó en el diseño de las mezclas por el método ACI.
CAPÍTULO IV
63
Método de ensayo para determinar el tiempo de fraguado de mezclas de
concreto por resistencia a la penetración (Norma COVENIN 352:79)
Paralelamente al llenado de las probetas, se recolecto el mortero, pasando
parte de la mezcla por el tamiz #4. En el objetivo de este ensayo, solo se evaluó el
tiempo inicial de fraguado, debido a la limitante antes mencionada, que fue la falta de
tiempo para que la mezcla alcanzara una resistencia de 280Kg/cm2, por consiguiente
no fraguaron y no se determinó el tiempo final de fraguado para cada una.
A continuación, se presentarán los resultados del ensayo obtenidos para cada
grupo de mezcla:
M1-0,45
Tabla Nº14. Valores obtenidos en los diferentes lapsos de tiempo del ensayo de
tiempo de fraguado para M1-0,45.
Hora Aguja
(in2)
Aguja
(cm2)
Fuerza
(lbf)
Fuerza
(Kgf)
Rp
(Kgf/cm2)
3:00 PM 1 6,4516
4,00 1,81 0,28
3:30 PM 28,00 12,70 1,97
4:00 PM 1/2 3,2258
18,00 8,16 2,53
4:30 PM 42,00 19,05 5,90
5:00 PM 1/4 1,6129
60,00 27,21 16,87
5:30 PM 74,00 33,56 20,81
6:00 PM 1/10 0,64516
60,00 27,21 42,18
6:30 PM 100,00 45,35 70,29
7:00 PM 1/20 0,32258
60,00 27,21 84,35
7:30 PM 110,00 49,89 154,65
8:00 PM 1/40 0,16129
68,00 30,84 191,20
8:30 PM 78,00 35,37 219,32
Fuente: Propia 2014.
En la tabla Nº15 se puede observar que en el ensayo de fraguado en la mezcla
M1-0,45 no terminó de fraguar por completo, debido a que no se alcanzó la
resistencia estipulada por la norma para terminar dicho ensayo, que es de 280Kg/cm2.
CAPÍTULO IV
64
Grafica Nº1. Resistencia a la penetración para M1-0,45.
Fuente: Propia 2014.
En la gráfica anterior se observa que el tiempo fraguado inicial, que es el
tiempo en el cual alcanzo 35Kg/cm2, fue de 2 horas y 53 minutos después de haber
comenzado el ensayo.
M2-0,45
Tabla Nº15. Valores obtenidos en los diferentes lapsos de tiempo del ensayo de
tiempo de fraguado para M2-0,45.
Hora Aguja
(in2)
Aguja
(cm2)
Fuerza
(lbf)
Fuerza
(Kgf)
Rp
(Kgf/cm2)
3:00 PM 1 6,4516
10,00 4,54 0,70
3:30 PM 28,00 12,70 1,97
4:00 PM 1/2 3,2258
22,00 9,98 3,09
4:30 PM 42,00 19,05 5,90
5:00 PM 1/4 1,6129
52,00 23,58 14,62
5:30 PM 92,00 41,72 25,87
6:00 PM 1/10 0,64516
64,00 29,02 44,99
6:30 PM 127,00 57,60 89,27
7:00 PM 1/20 0,32258 104,00 47,17 146,21
0,28 1,97 2,53 5,9016,87 20,81
42,18
70,2984,35
154,65
191,20
219,32
0,00
35,00
70,00
105,00
140,00
175,00
210,00
245,00
280,00
1 1/2 1/4 1/10 1/20 1/40
3:00:00 3:30:00 4:00:00 4:30:00 5:00:00 5:30:00 6:00:00 6:30:00 7:00:00 7:30:00 8:00:00 8:30:00
Kgf/cm2
Aguja (in2)Hora
Resistencia a la Penetración (Rp)Mezcla Nº1 α=0,45
CAPÍTULO IV
65
7:30 PM 118,00 53,51 165,90
8:00 PM 1/40 0,16129
66,00 29,93 185,58
8:30 PM 92,00 41,72 258,69
Fuente: Propia 2014.
En la tabla Nº16 se puede detallar que en el ensayo de fraguado en la mezcla
M2-0,45 no terminó de fraguar por completo como en la anterior, debido a que no se
alcanzó la resistencia estipulada por la norma, que es de 280Kg/cm2.
Grafica Nº2. Resistencia a la penetración para M2-0,45.
Fuente: Propia 2014.
En la gráfica Nº2 se observa que el tiempo de fraguado inicial, se alcanzó
después de las 2 horas y 46 minutos después de haber comenzado el ensayo.
M2-0,60
Tabla Nº16. Valores obtenidos en los diferentes lapsos de tiempo del ensayo de
tiempo de fraguado para M2-0,60.
Hora Aguja
(in2)
Aguja
(cm2)
Fuerza
(lbf)
Fuerza
(Kgf)
Rp
(Kgf/cm2)
3:00 PM 1 6,4516
4,00 1,81 0,28
3:30 PM 12,00 5,44 0,84
0,70 1,97 3,09 5,90 14,6225,87
44,99
89,27
146,21165,90
185,58
258,69
0,00
35,00
70,00
105,00
140,00
175,00
210,00
245,00
280,00
1 1/2 1/4 1/10 1/20 1/40
3:00:00 3:30:00 4:00:00 4:30:00 5:00:00 5:30:00 6:00:00 6:30:00 7:00:00 7:30:00 8:00:00 8:30:00
Kgf/cm2
Aguja (in2)Hora
Resistencia a la Penetración (Rp)Mezcla Nº2 α=0,45
CAPÍTULO IV
66
4:00 PM 1/2 3,2258
8,00 3,63 1,12
4:30 PM 44,00 19,95 6,19
5:00 PM 1/4 1,6129
42,00 19,05 11,81
5:30 PM 72,00 32,65 20,24
6:00 PM 1/10 0,64516
42,00 19,05 29,52
6:30 PM 80,00 36,28 56,24
7:00 PM 1/20 0,32258
64,00 29,02 89,98
7:30 PM 82,00 37,19 115,28
8:00 PM 1/40 0,16129
46,00 20,86 129,34
8:30 PM 62,00 28,12 174,33
Fuente: Propia 2014.
En la tabla anterior se puede observar que en el ensayo de fraguado en la
mezcla M2-0,60 no terminó de fraguar por completo como en los casos anteriores.
Grafica Nº3. Resistencia a la penetración para M2-0,60.
Fuente: Propia 2014.
En la gráfica Nº3 se observa que el fraguado inicial, se alcanzó después de las
3 horas y 08 minutos después de haber comenzado el ensayo.
0,28 0,84 1,12 6,19 11,81 20,24 29,52
56,24
89,98
115,28129,34
174,33
0,00
35,00
70,00
105,00
140,00
175,00
210,00
245,00
280,00
1 1/2 1/4 1/10 1/20 1/40
3:00:00 3:30:00 4:00:00 4:30:00 5:00:00 5:30:00 6:00:00 6:30:00 7:00:00 7:30:00 8:00:00 8:30:00
Kgf/cm2
Aguja (in2)Hora
Resistencia a la Penetración (Rp)Mezcla Nº2 α=0,60
CAPÍTULO IV
67
En lo general, al observar las últimas tres gráficas, se pudo apreciar que la
mezcla M2-0,45 fraguo inicialmente en un intervalo menor comparado con la mezcla
M1-0,45, y como se demostró en la dosificación de materiales por mezcla (Tabla
Nº12), se debe a que dicha mezcla posee mayor cantidad de cemento que la M1-0,45,
por la razón de que en las mezclas denominadas mezclas 2 (M2), se trabajó con la
relación agua/cementante, en donde el cementante está representado por el 85% del
cemento adicionado CPCA1, por lo tanto, necesitan más cantidad de cemento para
alcanzar la resistencia de diseño estipulada. La mezcla M2-0,60 al tener menor
cantidad de cemento que la M1-0,45, el tiempo de fraguado inicial fue mayor.
Ensayos realizados al concreto en estado endurecido
Ensayo para la determinación estimada de la dureza esclerométrica en la
superficie del concreto endurecido (Norma COVENIN 1609:1980)
Se prepararon las superficies de todas las probetas que fueron ensayadas con
la ayuda de una piedra abrasiva donde se removieron las irregularidades, para así
obtener medidas precisas y evitar errores de lectura. Luego de la recolección de los
datos, se efectuaron los cálculos para obtener la media y el coeficiente de variación
donde se determina los límites de variación (Rango de confiabilidad). Posteriormente
se comparó con cada una de las medidas obtenidas y así descartar aquellos valores
que se encontraban fuera de aquellos límites. Las probetas ensayadas fueron los
cilindros y las vigas (Antes de la extracción de los núcleos). A continuación se
presentan las tablas con los resultados obtenidos del ensayo de cada una de las
mezclas. Los valores resaltados con color rojo son aquellos que fueron descartados,
obteniéndose el valor definitivo o media confiable (M). Cabe destacar que este
ensayo fue aplicado para conocer un estimado de la dureza superficial de las probetas,
valor que no es determinante a la hora de concluir con respecto a la resistencia a
compresión del concreto endurecido, simplemente es un valor referencial de la dureza
superficial.
CAPÍTULO IV
68
M1-0,45:
En los cilindros, se obtuvieron las siguientes lecturas:
Tabla Nº17. Calculo de la media confiable (M), cilindros de M1-0,45.
Prob. Cara Lectura (Se descartan las celdas en rojo,
según el límite de variación) Media
Desv.
Estan.
(S)
Media ± S Media
confiable
(M)
1 Sup. 25 24 20 26 25 22 22 24 20 22 23,00 2,11 20,89 25,11 23,43
Inf. 18 24 22 24 24 23 18 20 21 24 21,80 2,44 19,36 24,24 22,75
2 Sup. 24 22 19 22 21 21 20 20 20 22 21,10 1,45 19,65 22,55 21,00
Inf. 21 23 21 22 21 22 22 21 21 21 21,50 0,71 20,79 22,21 21,33
3 Sup. 24 22 22 21 22 30 18 22 23 27 23,10 3,31 19,79 26,41 22,29
Inf. 24 23 24 19 23 23 20 20 20 22 21,80 1,87 19,93 23,67 21,57
4 Sup. 26 23 24 28 26 20 25 24 23 22 24,10 2,28 21,82 26,38 24,13
Inf. 24 21 23 25 24 20 25 23 22 28 23,50 2,27 21,23 25,77 23,71
5 Sup. 24 23 20 22 25 24 24 24 22 22 23,00 1,49 21,51 24,49 23,13
Inf. 21 23 23 18 20 19 25 20 21 20 21,00 2,11 18,89 23,11 20,56
6 Sup. 21 26 23 24 24 23 20 21 20 28 23,00 2,62 20,38 25,62 22,29
Inf. 24 20 21 20 20 21 21 22 22 24 21,50 1,51 19,99 23,01 20,88
7 Sup. 22 24 22 22 24 22 24 22 22 22 22,60 0,97 21,63 23,57 22,00
Inf. 20 20 20 20 20 20 20 20 19 19 19,80 0,42 19,38 20,22 20,00
8 Sup. 20 20 24 22 24 28 23 23 22 22 22,80 2,30 20,50 25,10 22,86
Inf. 24 20 20 21 23 20 21 20 18 21 20,80 1,69 19,11 22,49 20,43
9 Sup. 21 24 22 21 28 24 21 20 24 24 22,90 2,38 20,52 25,28 22,63
Inf. 22 20 20 23 24 24 20 23 21 20 21,70 1,70 20,00 23,40 21,13
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº17 se observa que fueron eliminados las lecturas que se
encuentran fuera del rango de confiabilidad (lecturas en rojo) y se procedió a calcular
el valor promedio de la media confiable correspondiente a los cilindros de M1-0,45 el
cual tiene una magnitud de 21,92.
Para los cilindros, se aplicó el esclerómetro en un ángulo de cero grados (0º)
con respecto a un plano horizontal, por consiguiente se entra en el eje de las abscisas
del índice esclerométrico del instrumento con la media confiable (M), y se intercepta
con la curva central para obtener así el valor de resistencia media (Wm) en el eje de
las ordenadas izquierdo y el valor de la dispersión media (Δ) en el eje de las
CAPÍTULO IV
69
ordenadas derecho, como se explicó en el capítulo III (Página 52). Con dichos
valores, se procedió a encontrar un estimado de la magnitud de la dureza superficial
mínima y máxima de cada probeta utilizando las siguientes ecuaciones:
Wmin= Wm - Δ
Wmax= Wm + Δ
A continuación se muestra las resistencias medias probables, la dispersión
media y las resistencias mínima y máxima estimadas, obtenidas siguiendo los
estatutos explicados anteriormente:
Tabla Nº18. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, cilindros de M1-
0,45.
Media confiable
(M)
Resistencia media
probable (Wm)
(Kgf/cm2)
Dispersión
media (Δ)
(Kgf/cm2)
Wmin
(Kgf/cm2)
Wmax
(Kgf/cm2)
23,43 144,00 52,00 92,00 196,00
22,75 135,00 50,00 85,00 185,00
21,00 111,00 46,00 65,00 157,00
21,33 116,00 47,00 69,00 163,00
22,29 130,00 49,50 80,50 179,50
21,57 120,00 48,00 72,00 168,00
24,13 152,00 52,50 99,50 204,50
23,71 148,00 52,00 96,00 200,00
23,13 143,00 51,50 91,50 194,50
20,56 109,00 46,00 63,00 155,00
22,29 130,00 49,50 80,50 179,50
20,88 111,00 46,00 65,00 157,00
22,00 124,00 48,50 75,50 172,50
20,00 100,00 45,00 55,00 145,00
22,86 136,00 50,00 86,00 186,00
20,43 108,00 46,00 62,00 154,00
22,63 134,00 50,00 84,00 184,00
21,13 112,00 46,00 66,00 158,00
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
70
De la Tabla Nº18 se toman los valores estimados de la dureza superficial
mínima y máxima de las probetas, y se procede a calcular el promedio estimado de la
resistencia superficial mínima y máxima de los cilindros de M1-0,45:
Tabla Nº19. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada,
cilindros de M1-0,45.
Wminprom (Kgf/cm2) 77,08
Wmaxprom (Kgf/cm2) 174,36
Fuente: Propia 2014.
Se observa entonces que la dureza superficial estimada mínima de los
cilindros de M1-0,45 es de 77,08Kg/cm2 y la dureza superficial estimada máxima es
175,36Kg/cm2, valores netamente referenciales que servirán de objeto de referencia.
Para la viga, se aplicó el esclerómetro en un ángulo de noventa grados
negativos (-90º) con respecto a un plano horizontal. Se realizó la misma metodología
utilizada para los cilindros, pero se obtuvo el valor de la resistencia media
interceptando con la curva superior, correspondiente a -90º. Cabe recordar que la viga
se demarco en tres (3) secciones iguales, cuyas secciones fueron estudiadas por
separado y a cada una de ellas se le extrajo un núcleo para posteriormente realizarle el
ensayo de resistencia a la compresión. En la siguiente tabla se muestran los valores
obtenidos del esclerómetro con respecto a la viga:
Tabla Nº20. Calculo de la media confiable (M), viga de M1-0,45.
Tramo Cara Lectura (Se descartan las celdas en
rojo, según el límite de variación) Media
Desv.
Estan.
(S)
Media ± S
Media
confiable
(M)
Izq. Sup. 20 18 20 21 19 19 20 20 22 22 20,10 1,29 18,81 21,39 19,86
Inf. 18 18 18 18 18 21 18 19 20 19 18,70 1,06 17,64 19,76 18,25
Cen. Sup. 21 18 20 22 21 21 22 22 21 22 21,00 1,25 19,75 22,25 21,33
Inf. 21 19 22 19 22 21 19 19 19 20 20,10 1,29 18,81 21,39 19,63
Der. Sup. 22 18 20 19 21 20 19 22 20 19 20,00 1,33 18,67 21,33 19,71
Inf. 18 19 20 19 18 20 20 19 20 20 19,30 0,82 18,48 20,12 19,63
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
71
De la Tabla Nº20 se observa que fueron eliminados las lecturas que se
encuentran fuera del rango de confiabilidad (lecturas en rojo) y se procedió a calcular
el valor promedio de la media confiable correspondiente a la viga de M1-0,45 el cual
tiene una magnitud de 19,74.
Para el cálculo de la resistencia mínima y máxima estimadas de cada sección
de la viga, se tienen los siguientes valores de la resistencia media (Wm) estimada y
dispersión media (Δ), extraídos del índice esclerométrico del instrumento:
Tabla Nº21. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, viga de M1-
0,45.
Media
confiable
(M)
Resistencia media
probable(Wm)
(Kgf/cm2)
Dispersión
media (Δ)
(Kgf/cm2)
Wmin
(Kgf/cm2)
Wmax
(Kgf/cm2)
19,86 138,00 50,00 88,00 188,00
18,25 130,00 48,00 82,00 178,00
21,33 160,00 54,00 106,00 214,00
19,63 137,00 50,00 87,00 187,00
19,71 138,00 50,00 88,00 188,00
19,63 137,00 50,00 87,00 187,00
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº21 se toman los valores estimados de la dureza superficial
mínima y máxima de las probetas, y se procede a calcular el promedio estimado de la
resistencia superficial mínima y máxima de la viga de M1-0,45:
Tabla Nº22. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada, viga
de M1-0,45.
Wminprom (Kgf/cm2) 89,67
Wmaxprom (Kgf/cm2) 190,33
Fuente: Propia 2014.
Se observa entonces que la dureza superficial estimada mínima de la viga de
M1-0,45 es de 89,67Kg/cm2 y la dureza superficial estimada máxima es
190,33Kg/cm2, valores netamente referenciales que servirán de objeto de referencia.
CAPÍTULO IV
72
Para cada una de las tres mezclas restantes se aplicó exactamente la misma
metodología y a continuación se muestran, de manera resumida, las tablas
correspondientes:
M1-0,60:
En los cilindros, se obtuvieron las siguientes medidas:
Tabla Nº23. Calculo de la media confiable (M), cilindros de M1-0,60.
Prob. Cara Lectura (Se descartan las celdas en rojo,
según el límite de variación) Media
Desv.
Estan.
(S)
Media ± S Media
confiable
(M)
1 Sup. 22 20 20 24 20 18 20 20 22 18 20,40 1,84 18,56 22,24 20,57
Inf. 20 18 20 20 18 20 18 20 26 20 20,00 2,31 17,69 22,31 19,33
2 Sup. 22 20 22 20 22 21 20 21 26 22 21,60 1,78 19,82 23,38 21,11
Inf. 20 20 28 20 26 26 26 20 20 20 22,60 3,41 19,19 26,01 22,00
3 Sup. 22 22 28 22 34 22 20 22 26 28 24,60 4,33 20,27 28,93 23,56
Inf. 20 24 20 20 20 20 22 22 18 20 20,60 1,65 18,95 22,25 20,89
4 Sup. 20 18 22 22 22 20 24 26 24 26 22,40 2,63 19,77 25,03 22,00
Inf. 20 20 24 24 20 22 20 22 24 20 21,60 1,84 19,76 23,44 21,00
5 Sup. 18 18 14 18 18 18 16 17 16 17 17,00 1,33 15,67 18,33 17,33
Inf. 19 24 20 20 20 18 22 20 14 20 19,70 2,58 17,12 22,28 20,14
6 Sup. 22 20 21 20 26 20 26 17 18 19 20,90 3,03 17,87 23,93 20,00
Inf. 18 18 20 26 22 20 18 20 20 20 20,20 2,39 17,81 22,59 19,56
7 Sup. 24 25 21 24 28 22 22 20 20 22 22,80 2,49 20,31 25,29 22,22
Inf. 22 24 24 22 22 22 22 22 23 20 22,30 1,16 21,14 23,46 21,88
8 Sup. 18 18 16 18 18 16 18 16 16 14 16,80 1,40 15,40 18,20 17,11
Inf. 14 14 14 14 13 14 15 18 13 13 14,20 1,48 12,72 15,68 13,78
9 Sup. 24 26 24 26 24 24 23 23 27 28 24,90 1,73 23,17 26,63 24,25
Inf. 22 22 22 18 20 21 24 21 20 24 21,40 1,84 19,56 23,24 21,14
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº23 se observa que fueron eliminados las lecturas que se
encuentran fuera del rango de confiabilidad (lecturas en rojo) y se procedió a calcular
el valor promedio de la media confiable correspondiente a los cilindros de M1-0,60 el
cual tiene una magnitud de 20,44.
CAPÍTULO IV
73
Para la magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada de cada
probeta:
Tabla Nº24. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, cilindros de M1-
0,60.
Media confiable
(M)
Resistencia media
probable (Wm)
(Kgf/cm2)
Dispersión
media (Δ)
(Kgf/cm2)
Wmin
(Kgf/cm2)
Wmax
(Kgf/cm2)
20,57 109,00 46,00 63,00 155,00
19,33 98,00 44,00 54,00 142,00
21,11 117,00 47,00 70,00 164,00
22,00 124,00 48,50 75,50 172,50
23,56 148,00 52,00 96,00 200,00
20,89 110,00 47,00 63,00 157,00
22,00 124,00 48,50 75,50 172,50
21,00 116,00 47,00 69,00 163,00
17,33 92,00 41,00 51,00 133,00
20,14 108,00 45,50 62,50 153,50
20,00 100,00 45,00 55,00 145,00
19,56 99,00 44,50 54,50 143,50
22,22 125,00 49,00 76,00 174,00
21,88 123,00 48,00 75,00 171,00
17,11 91,00 40,50 50,50 131,50
13,78 86,00 38,00 48,00 124,00
24,25 153,00 53,00 100,00 206,00
21,14 117,00 47,00 70,00 164,00
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº24 se toman los valores estimados de la dureza superficial
mínima y máxima de las probetas, y se procede a calcular el promedio estimado de la
resistencia superficial mínima y máxima de los cilindros de M1-0,60:
CAPÍTULO IV
74
Tabla Nº25. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada,
cilindros de M1-0,60.
Wminprom (Kgf/cm2) 64,14
Wmaxprom (Kgf/cm2) 159,63
Fuente: Propia 2014.
Se observa entonces que la dureza superficial estimada mínima de los
cilindros de M1-0,60 es de 64,14Kg/cm2 y la dureza superficial estimada máxima es
159,63Kg/cm2.
Para la viga:
Tabla Nº26. Calculo de la media confiable (M), viga de M1-0,60.
Tramo Cara Lectura (Se descartan las celdas en rojo,
según el límite de variación) Media
Desv.
Estan.
(S)
Media ± S Media
confiable
(M)
Izq. Sup. 18 18 18 18 20 22 18 18 18 18 18,60 1,35 17,25 19,95 18,00
Inf. 18 18 18 18 18 20 20 20 19 18 18,70 0,95 17,75 19,65 18,14
Cen. Sup. 18 18 18 18 20 18 18 20 18 20 18,60 0,97 17,63 19,57 18,00
Inf. 18 18 18 20 18 19 18 20 18 19 18,60 0,84 17,76 19,44 18,25
Der. Sup. 18 19 18 22 18 16 20 20 20 22 19,30 1,89 17,41 21,19 19,00
Inf. 16 18 18 18 20 18 22 20 20 20 19,00 1,70 17,30 20,70 19,00
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº26 se observa que fueron eliminados las lecturas que se
encuentran fuera del rango de confiabilidad (lecturas en rojo) y se procedió a calcular
el valor promedio de la media confiable correspondiente a la viga de M1-0,60 el cual
tiene una magnitud de 18,40.
Para la magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada de cada
probeta:
CAPÍTULO IV
75
Tabla Nº27. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, viga de M1-
0,60.
Media
confiable
(M)
Resistencia media
probable (Wm)
(Kgf/cm2)
Dispersión
media (Δ)
(Kgf/cm2)
Wmin
(Kgf/cm2)
Wmax
(Kgf/cm2)
18,00 129,00 48,00 81,00 177,00
18,14 130,00 48,00 82,00 178,00
18,00 129,00 48,00 81,00 177,00
18,25 130,00 48,00 82,00 178,00
19,00 136,00 49,50 86,50 185,50
19,00 136,00 49,50 86,50 185,50
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº27 se toman los valores estimados de la dureza superficial
mínima y máxima de las probetas, y se procede a calcular el promedio estimado de la
resistencia superficial mínima y máxima de la viga de M1-0,60:
Tabla Nº28. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada, viga
de M1-0,60.
Wminprom (Kgf/cm2) 83,17
Wmaxprom (Kgf/cm2) 180,17
Fuente: Propia 2014.
Se observa entonces que la dureza superficial estimada mínima de la viga de
M1-0,60 es de 83,17Kg/cm2 y la dureza superficial estimada máxima es
180,17Kg/cm2.
M2-0,45
En los cilindros, se obtuvieron las siguientes medidas:
Tabla Nº29. Calculo de la media confiable (M), cilindros de M2-0,45.
Prob. Cara Lectura (Se descartan las celdas en
rojo, según el límite de variación) Media
Desv.
Estan.
(S) Media ± S
Media
confiable
(M)
1 Sup. 22 20 24 22 23 24 26 20 21 22 22,40 1,90 20,50 24,30 22,57
Inf. 22 23 22 20 26 20 24 22 22 22 22,30 1,77 20,53 24,07 22,43
CAPÍTULO IV
76
2 Sup. 30 26 26 26 25 28 24 24 24 24 25,70 2,00 23,70 27,70 24,88
Inf. 20 26 24 26 30 24 25 24 23 26 24,80 2,57 22,23 27,37 24,75
3 Sup. 32 26 28 29 27 29 24 30 29 22 27,60 2,95 24,65 30,55 27,75
Inf. 29 20 26 24 26 24 25 24 26 22 24,60 2,46 22,14 27,06 25,00
4 Sup. 28 25 23 27 30 25 32 24 26 26 26,60 2,76 23,84 29,36 25,86
Inf. 21 26 26 20 26 21 28 24 25 24 24,10 2,64 21,46 26,74 25,57
5 Sup. 28 25 23 27 30 25 32 24 26 26 26,60 2,76 23,84 29,36 25,86
Inf. 22 26 28 26 24 28 26 26 24 25 25,50 1,84 23,66 27,34 25,57
6 Sup. 25 26 26 27 27 30 27 28 27 30 27,30 1,64 25,66 28,94 26,86
Inf. 30 27 38 33 29 27 28 24 26 32 29,40 4,06 25,34 33,46 29,00
7 Sup. 24 24 28 26 28 20 28 27 26 24 25,50 2,55 22,95 28,05 26,11
Inf. 26 23 22 24 24 23 24 24 25 26 24,10 1,29 22,81 25,39 23,86
8 Sup. 22 24 26 26 22 25 24 22 22 30 24,30 2,58 21,72 26,88 23,67
Inf. 24 25 23 25 24 23 22 25 20 24 23,50 1,58 21,92 25,08 23,89
9 Sup. 25 24 24 24 25 23 27 24 26 28 25,00 1,56 23,44 26,56 24,57
Inf. 26 25 22 28 24 27 24 25 29 28 25,80 2,20 23,60 28,00 25,88
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº29 se observa que fueron eliminados las lecturas que se
encuentran fuera del rango de confiabilidad (lecturas en rojo) y se procedió a calcular
el valor promedio de la media confiable correspondiente a los cilindros de M2-0,45 el
cual tiene una magnitud de 25,23.
Para la magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada de cada
probeta:
Tabla Nº30. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, cilindros de M2-
0,45.
Media confiable
(M)
Resistencia media
probable (Wm)
(Kgf/cm2)
Dispersión
media (Δ)
(Kgf/cm2)
Wmin
(Kgf/cm2)
Wmax
(Kgf/cm2)
22,57 130,00 49,00 81,00 179,00
22,43 129,00 49,00 80,00 178,00
24,88 162,00 54,50 107,50 216,50
24,75 161,00 54,00 107,00 215,00
27,75 205,00 60,50 144,50 265,50
25,00 168,00 55,50 112,50 223,50
CAPÍTULO IV
77
25,86 178,00 56,00 122,00 234,00
25,57 175,00 56,00 119,00 231,00
25,86 178,00 56,00 122,00 234,00
25,57 175,00 56,00 119,00 231,00
26,86 190,00 58,50 131,50 248,50
29,00 224,00 61,20 162,80 285,20
26,11 183,00 57,50 125,50 240,50
23,86 150,00 52,00 98,00 202,00
23,67 149,00 51,50 97,50 200,50
23,89 150,00 52,00 98,00 202,00
24,57 160,00 54,00 106,00 214,00
25,88 178,00 56,00 122,00 234,00
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº30 se toman los valores estimados de la dureza superficial
mínima y máxima de las probetas, y se procede a calcular el promedio estimado de la
resistencia superficial mínima y máxima de los cilindros de M2-0,45:
Tabla Nº31. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada,
cilindros de M2-0,45.
Wminprom (Kgf/cm2) 114,21
Wmaxprom (Kgf/cm2) 224,12
Fuente: Propia 2014.
Se observa entonces que la dureza superficial estimada mínima de los
cilindros de M2-0,45 es de 114,21Kg/cm2 y la dureza superficial estimada máxima es
224,12Kg/cm2.
Para la viga:
Tabla Nº32. Calculo de la media confiable (M), viga de M2-0,45.
Tramo Cara Lectura (Se descartan las celdas en
rojo, según el límite de variación) Media
Desv.
Estan.
(S)
Media ± S Media
confiable
(M)
Izq. Sup. 21 19 24 22 26 22 21 20 20 23 21,80 2,10 19,70 23,90 21,29
Inf. 20 20 20 21 20 22 20 21 22 22 20,80 0,92 19,88 21,72 20,29
CAPÍTULO IV
78
Cen. Sup. 18 18 20 26 24 23 23 22 22 23 21,90 2,56 19,34 24,46 22,43
Inf. 26 21 20 20 20 20 21 22 21 24 21,50 2,01 19,49 23,51 20,63
Der. Sup. 24 23 21 21 22 20 21 23 19 22 21,60 1,51 20,09 23,11 21,86
Inf. 20 20 20 22 22 20 20 20 20 22 20,60 0,97 19,63 21,57 20,00
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº32 se observa que fueron eliminados las lecturas que se
encuentran fuera del rango de confiabilidad (lecturas en rojo) y se procedió a calcular
el valor promedio de la media confiable correspondiente a la viga de M2-0,45 el cual
tiene una magnitud de 21,08.
Para la magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada de cada
probeta:
Tabla Nº33. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, viga de M2-
0,45.
Media
confiable
(M)
Resistencia media
probable (Wm)
(Kgf/cm2)
Dispersión
media (Δ)
(Kgf/cm2)
Wmin
(Kgf/cm2)
Wmax
(Kgf/cm2)
21,29 160,00 54,00 106,00 214,00
20,29 142,00 51,50 90,50 193,50
22,43 173,00 56,00 117,00 229,00
20,63 151,00 53,00 98,00 204,00
21,86 164,00 54,50 109,50 218,50
20,00 140,00 51,00 89,00 191,00
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº33 se toman los valores estimados de la dureza superficial
mínima y máxima de las probetas, y se procede a calcular el promedio estimado de la
resistencia superficial mínima y máxima de la viga de M2-0,45:
Tabla Nº34. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada, viga
de M2-0,45.
Wminprom (Kgf/cm2) 101,67
Wmaxprom (Kgf/cm2) 208,33
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
79
Se observa entonces que la dureza superficial estimada mínima de la viga de
M2-0,45 es de 101,67Kg/cm2 y la dureza superficial estimada máxima es
208,33Kg/cm2.
M2-0,60
En los cilindros, se obtuvieron las siguientes medidas:
Tabla Nº35. Calculo de la media confiable (M), cilindros de M2-0,60.
Prob. Cara Lectura (Se descartan las celdas en rojo,
según el límite de variación) Media
Desv.
Estan.
(S)
Media ± S Media
confiable
(M)
1 Sup. 27 25 22 27 26 23 23 20 24 22 23,90 2,33 21,57 26,23 23,57
Inf. 22 22 22 18 22 23 20 20 20 20 20,90 1,52 19,38 22,42 21,00
2 Sup. 23 23 22 22 28 24 20 22 24 22 23,00 2,11 20,89 25,11 22,75
Inf. 22 20 20 24 20 20 24 20 22 22 21,40 1,65 19,75 23,05 20,75
3 Sup. 24 22 24 22 26 23 22 20 20 22 22,50 1,84 20,66 24,34 22,71
Inf. 20 20 22 22 18 22 22 20 20 22 20,80 1,40 19,40 22,20 21,11
4 Sup. 24 21 28 25 26 24 20 26 23 23 24,00 2,40 21,60 26,40 24,43
Inf. 20 18 24 24 24 26 22 24 24 22 22,80 2,35 20,45 25,15 23,43
5 Sup. 29 18 26 22 22 24 25 24 22 22 23,40 2,95 20,45 26,35 23,38
Inf. 20 18 21 20 24 20 18 20 20 20 20,10 1,66 18,44 21,76 20,14
6 Sup. 24 24 28 24 24 24 22 22 25 23 24,00 1,70 22,30 25,70 24,00
Inf. 19 20 20 20 22 18 23 19 22 22 20,50 1,65 18,85 22,15 20,50
7 Sup. 22 26 30 25 25 26 24 24 24 23 24,90 2,18 22,72 27,08 24,63
Inf. 25 23 20 21 23 21 18 20 20 22 21,30 2,00 19,30 23,30 21,25
8 Sup. 22 23 29 23 24 23 27 27 24 22 24,40 2,41 21,99 26,81 23,00
Inf. 25 22 18 22 20 19 22 20 20 26 21,40 2,55 18,85 23,95 20,71
9 Sup. 25 25 25 23 30 22 26 22 25 26 24,90 2,33 22,57 27,23 25,00
Inf. 25 25 22 28 20 22 20 22 22 24 23,00 2,49 20,51 25,49 23,14
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº35 se observa que fueron eliminados las lecturas que se
encuentran fuera del rango de confiabilidad (lecturas en rojo) y se procedió a calcular
el valor promedio de la media confiable correspondiente a los cilindros de M2-0,45 el
cual tiene una magnitud de 22,53.
CAPÍTULO IV
80
Para la magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada de cada
probeta:
Tabla Nº36. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, cilindros de M2-
0,60.
Media confiable
(M)
Resistencia media
probable (Wm)
(Kgf/cm2)
Dispersión
media (Δ)
(Kgf/cm2)
Wmin
(Kgf/cm2)
Wmax
(Kgf/cm2)
23,57 148,00 51,50 96,50 199,50
21,00 116,00 47,00 69,00 163,00
22,75 138,00 50,00 88,00 188,00
20,75 110,00 46,00 64,00 156,00
22,71 138,00 50,00 88,00 188,00
21,11 117,00 47,00 70,00 164,00
24,43 159,00 53,50 105,50 212,50
23,43 143,00 51,00 92,00 194,00
23,38 142,00 51,00 91,00 193,00
20,14 105,00 45,50 59,50 150,50
24,00 152,00 53,00 99,00 205,00
20,50 109,00 46,00 63,00 155,00
24,63 162,00 54,50 107,50 216,50
21,25 118,00 47,00 71,00 165,00
23,00 140,00 51,00 89,00 191,00
20,71 110,00 46,00 64,00 156,00
25,00 168,00 55,50 112,50 223,50
23,14 141,00 51,00 90,00 192,00
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº36 se toman los valores estimados de la dureza superficial
mínima y máxima de las probetas, y se procede a calcular el promedio estimado de la
resistencia superficial mínima y máxima de los cilindros de M2-0,60:
CAPÍTULO IV
81
Tabla Nº37. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada,
cilindros de M2-0,60.
Wminprom (Kgf/cm2) 84,42
Wmaxprom (Kgf/cm2) 184,03
Fuente: Propia 2014.
Se observa entonces que la dureza superficial estimada mínima de los
cilindros de M2-0,60 es de 84,42Kg/cm2 y la dureza superficial estimada máxima es
184,03Kg/cm2.
Para la viga:
Tabla Nº38. Calculo de la media confiable (M), viga de M2-0,60.
Tramo Cara Lectura (Se descartan las celdas en rojo,
según el límite de variación) Media
Desv.
Estan.
(S) Media ± S
Media
confiable
(M)
Izq. Sup. 20 16 18 18 23 20 20 18 18 20 19,10 1,91 17,19 21,01 19,00
Inf. 18 16 16 14 18 18 18 20 18 16 17,20 1,69 15,51 18,89 17,25
Cen. Sup. 25 22 22 23 23 22 22 20 20 21 22,00 1,49 20,51 23,49 22,14
Inf. 18 16 20 16 18 20 16 16 16 18 17,40 1,65 15,75 19,05 16,75
Der. Sup. 22 20 20 20 20 18 20 19 21 20 20,00 1,05 18,95 21,05 20,00
Inf. 18 18 18 18 18 19 18 19 19 18 18,30 0,48 17,82 18,78 18,00
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº38 se observa que fueron eliminados las lecturas que se
encuentran fuera del rango de confiabilidad (lecturas en rojo) y se procedió a calcular
el valor promedio de la media confiable correspondiente a la viga de M2-0,60 el cual
tiene una magnitud de 18,86.
Para la magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada de cada
probeta:
Tabla Nº39. Magnitud de la resistencia mínima y máxima estimada, viga de M2-
0,60.
Media
confiable
(M)
Resistencia media
probable (Wm)
(Kgf/cm2)
Dispersión
media (Δ)
(Kgf/cm2)
Wmin
(Kgf/cm2)
Wmax
(Kgf/cm2)
19,00 136,00 49,50 86,50 185,50
CAPÍTULO IV
82
17,25 126,00 46,00 80,00 172,00
22,14 171,00 56,00 115,00 227,00
16,75 120,00 44,00 76,00 164,00
20,00 140,00 51,00 89,00 191,00
18,00 129,00 48,00 81,00 177,00
Fuente: Propia 2014.
De la Tabla Nº39 se toman los valores estimados de la dureza superficial
mínima y máxima de las probetas, y se procede a calcular el promedio estimado de la
resistencia superficial mínima y máxima de la viga de M2-0,60:
Tabla Nº40. Magnitud de la resistencia promedio mínima y máxima estimada, viga
de M2-0,60.
Wminprom (Kgf/cm2) 87,92
Wmaxprom (Kgf/cm2) 186,08
Fuente: Propia 2014.
Se observa entonces que la dureza superficial estimada mínima de la viga de
M2-0,60 es de 87,92Kg/cm2 y la dureza superficial estimada máxima es
186,08Kg/cm2.
A continuación se presentan las Gráficas Nº4 y Nº5 donde se expresan los
valores de dureza superficial estimada de los cilindros y vigas, respectivamente, de
las mezclas de concreto estudiadas; graficas que servirán de análisis referencial con
respecto a la resistencia superficial de las probetas:
CAPÍTULO IV
83
Grafica Nº4. Magnitud de la resistencia superficial promedio mínima y máxima
estimada, cilindros.
Fuente: Propia 2014.
Comparando los cilindros de M1-0,45 y M2-0,45, se observa que se obtuvo
una resistencia estimada mayor en los cilindros de M2-0,45; debido a que en M2-0,45
la cuantía de cemento es mayor en comparación a M1-0,45; comparando también los
cilindros de M1-0,60 y M2-0,60 se observa el mismo detalle, ya que también existe
mayor cuantía de cemento en M2-0,60 que en M1-0,60.
Grafica Nº5. Magnitud de la resistencia superficial promedio mínima y máxima
estimada, vigas.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
84
Para las vigas se observa exactamente la misma correlación que para los
cilindros, debido a las mismas teorías que cumplen con los parámetros de que a
mayor cuantía de cemento, mayor será la resistencia y también que a menor relación
a/c, mayor será la resistencia.
De las Gráficas Nº4 y Nº5 se puede apreciar que de los resultados obtenidos
de la aplicación del ensayo de esclerometría en las distintas probetas de cada una de
las mezclas, se observó que los mayores valores de resistencia estimada fueron los
que presentaron la M2-0,45, en donde el máximo valor de resistencia estimada fue de
224,12Kgf/cm2 para los cilindros y 208,33Kgf/cm2 en la viga, seguidamente por la
M2-0,60 que presentó 184,03Kgf/cm2 en los cilindros y 186,08Kgf/cm2 en la viga,
luego sigue la mezcla M1-0,45 la cual presento un valor máximo de resistencia
estimada en los cilindros de 174,36Kgf/cm2 y 190,33Kgf/cm2 en la viga y finalmente
la M1-0,60 con valores de resistencia máxima estimada de 159,63Kgf/cm2 y
180,17Kgf/cm2 en los cilindros y viga respectivamente; todo esto debido a que en las
mezclas M2 se uso más cemento que en las mezclas M1, por consiguiente la
resistencia estimada cumple con la teoría de que a mayor cantidad de cemento, mayor
la resistencia de la mezcla. También cabe destacar que dentro de las mezclas M2, la
mayor resistencia estimada se obtuvo en M2-0,45, en comparación a M2-0,60,
presentándose la misma relación para las mezclas M1, cumpliendo también con la
teoría de que a menor la relación a/c, mayor será la resistencia.
Ensayo de ultrasonido (Norma COVENIN 1681:80)
Se realizó el ensayo de ultrasonido siguiendo el procedimiento detallado en el
capítulo III del presente trabajo y la norma COVENIN1681:80.
Cabe recordar que las muestras utilizadas en este ensayo fueron las probetas
cilíndricas y las vigas, de cada mezcla hecha. Los resultados que se obtuvieron
fueron los siguientes:
CAPÍTULO IV
85
M1 – 0,45
En cada probeta cilíndrica, se realizaron tres lecturas, una lectura central, una
a la derecha y otra a la izquierda. Luego se obtuvo la media de ellas, con la cual se
estima la calidad del concreto, haciendo uso de la tabla Nº8 (Página 53).
Tabla Nº41. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en probetas
cilíndricas de M1 – 0,45.
Muestra Sección Lectura
(m/micro-seg) Promedio
(m/micro-seg) Calidad del
concreto
1
Izquierda 4010,00
4039,00 Bueno Centro 4037,00
Derecha 4070,00
2
Izquierda 4216,00
4428,67 Bueno Centro 4785,00
Derecha 4285,00
3
Izquierda 4606,00
4296,00 Bueno Centro 3941,00
Derecha 4341,00
4
Izquierda 3962,00
4082,67 Bueno Centro 3926,00
Derecha 4360,00
5
Izquierda 4347,00
4371,67 Bueno Centro 4504,00
Derecha 4264,00
6
Izquierda 3890,00
3886,67 Bueno Centro 3900,00
Derecha 3870,00
7
Izquierda 3936,00
4212,00 Bueno Centro 3845,00
Derecha 4855,00
8
Izquierda 3921,00
4220,00 Bueno Centro 3931,00
Derecha 4808,00
9
Izquierda 4591,00
4459,33 Bueno Centro 4496,00
Derecha 4291,00
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
86
En la tabla anterior, se observó que en el 100% de las muestras, el concreto
presenta una calidad “Buena” con un promedio de 4221,78 m/micro-seg.
La viga fue dividida en tres tramos iguales, donde se extrajeron los núcleos
(Coredrill) después de haber finalizado este ensayo. Se tomaron tres lecturas en cada
tramo, en las caras las cuales fueron definidas como la cara transversal superior e
inferior de cada núcleo. Después se prosiguió a realizar el mismo procedimiento
anterior para estimar la calidad del concreto según la Tabla Nº8 del presente trabajo.
Tabla Nº42. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en la viga
de M1 – 0,45.
Muestra Sección Lectura
(m/micro-seg)
Promedio
(m/micro-seg)
Calidad del
concreto
Tramo izquierdo
Izquierda 3874,00
3659,33 Bueno Centro 3527,00
Derecha 3577,00
Tramo central
Izquierda 4372,00
4067,33 Bueno Centro 3935,00
Derecha 3895,00
Tramo derecho
Izquierda 4201,00
3950,00 Bueno Centro 3795,00
Derecha 3854,00
Fuente: Propia 2014.
Se puede observar que en la tabla Nº42, el 100% de las muestras presenta una
calidad “Buena”. Con un promedio en las lecturas de 3892,22 m/micro-seg.
CAPÍTULO IV
87
M1 – 0,60
Tabla Nº43. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en probetas
cilíndricas de M1 – 0,60.
Muestra Sección Lectura
(m/micro-seg)
Promedio
(m/micro-seg)
Calidad
del
concreto
1
Izquierda 4255,00
4020,67 Bueno Centro 3770,00
Derecha 4037,00
2
Izquierda 4053,00
3991,67 Bueno Centro 4042,00
Derecha 3880,00
3
Izquierda 4005,00
3969,00 Bueno Centro 3865,00
Derecha 4037,00
4
Izquierda 4026,00
3887,33 Bueno Centro 3605,00
Derecha 4031,00
5
Izquierda 4010,00
4041,00 Bueno Centro 4021,00
Derecha 4092,00
6
Izquierda 4042,00
4033,33 Bueno Centro 4064,00
Derecha 3994,00
7
Izquierda 4504,00
4263,33 Bueno Centro 4249,00
Derecha 4037,00
8
Izquierda 4149,00
4095,00 Bueno Centro 4121,00
Derecha 4015,00
9
Izquierda 4452,00
4372,33 Bueno Centro 3987,00
Derecha 4678,00
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
88
En la tabla anterior, se observó que en el 100% de las muestras, el concreto
presenta una calidad “Buena”. También se observa que el promedio de las lecturas es
de 4074,75 m/micro-seg.
Tabla Nº44. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en la viga
de M1 – 0,60.
Muestra Sección Lectura
(m/micro-seg)
Promedio
(m/micro-seg)
Calidad del
concreto
Tramo izquierdo
Izquierda 3884,00
3822,00 Bueno Centro 3738,00
Derecha 3844,00
Tramo central
Izquierda 3701,00
3705,00 Bueno Centro 3767,00
Derecha 3647,00
Tramo derecho
Izquierda 3720,00
3779,33 Bueno Centro 3803,00
Derecha 3815,00
Fuente: Propia 2014.
Se puede observar que en la Tabla Nº44, el 100% de las muestras presenta
una calidad “Buena”. El promedio de las muestras es 3768,78 m/micro-seg.
M2 – 0,45
Tabla Nº45. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en probetas
cilíndricas de M2 – 0,45.
Muestra Sección Lectura
(m/micro-seg)
Promedio
(m/micro-
seg)
Calidad del
concreto
1
Izquierda 5053,00
5805,00 Excelente Centro 5850,00
Derecha 6512,00
2
Izquierda 5138,00
5279,00 Excelente Centro 5292,00
Derecha 5407,00
CAPÍTULO IV
89
Fuente: Propia 2014.
En la tabla Nº45 se observó que en un 88,89% de las muestras, el concreto
presenta una calidad “Excelente”, mientras que en el resto de ellas, presenta una
calidad “Buena” y el promedio de todas las lecturas es 5443,19 m/micro-seg.
Tabla Nº46. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en la viga
de M2 – 0,45.
Muestra Sección Lectura
(m/micro-seg)
Promedio
(m/micro-seg)
Calidad
del
concreto
Tramo izquierdo
Izquierda 4185,00
4004,00 Bueno Centro 3907,00
Derecha 3920,00
3
Izquierda 5100,00
5830,00 Excelente Centro 6610,00
Derecha 5780,00
4
Izquierda 5228,00
5769,67 Excelente Centro 6903,00
Derecha 5178,00
5
Izquierda 4298,00
4497,67 Bueno Centro 4615,00
Derecha 4580,00
6
Izquierda 6512,00
6080,00 Excelente Centro 5640,00
Derecha 6088,00
7
Izquierda 5118,00
4779,33 Excelente Centro 4373,00
Derecha 4847,00
8
Izquierda 5816,00
4918,00 Excelente Centro 4098,00
Derecha 4840,00
9
Izquierda 6118,00
6030,00 Excelente Centro 5160,00
Derecha 6812,00
CAPÍTULO IV
90
Tramo central
Izquierda 3915,00
3921,67 Bueno Centro 3946,00
Derecha 3904,00
Tramo derecho
Izquierda 3988,00
3905,33 Bueno Centro 3874,00
Derecha 3854,00
Fuente: Propia 2014.
Se puede observar que en la tabla Nº46, el 100% de las muestras presenta una
calidad “Buena” con un promedio de lecturas de 3943,67 m/micro-seg.
M2 – 0,60
Tabla Nº47. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en probetas
cilíndricas de M2 – 0,60.
Muestra Sección Lectura
(m/micro-seg)
Promedio
(m/micro-seg)
Calidad del
concreto
1
Izquierda 4316,00
4099,67 Bueno Centro 3978,00
Derecha 4005,00
2
Izquierda 5120,00
4792,33 Excelente Centro 4793,00
Derecha 4464,00
3
Izquierda 3957,00
4023,00 Bueno Centro 4048,00
Derecha 4064,00
4
Izquierda 4785,00
4532,33 Excelente Centro 4132,00
Derecha 4680,00
5
Izquierda 3921,00
3923,00 Bueno Centro 3875,00
Derecha 3973,00
6
Izquierda 3916,00
3888,67 Bueno Centro 3845,00
Derecha 3905,00
CAPÍTULO IV
91
7
Izquierda 4213,00
4053,67 Bueno Centro 3927,00
Derecha 4021,00
8
Izquierda 5568,00
4663,00 Excelente Centro 4172,00
Derecha 4249,00
9
Izquierda 3768,00
3985,67 Bueno Centro 3910,00
Derecha 4279,00
Fuente: Propia 2014.
En la tabla Nº47 se observó que en un 66,67% de las muestras, el concreto
presenta una calidad “Buena”, mientras que en el resto de ellas, presenta una calidad
“Excelente” y el promedio de las lecturas es 4217,93 m/micro-seg.
Tabla Nº48. Velocidad de Propagación Promedio y calidad del concreto en la viga
de M2 – 0,60.
Muestra Sección Lectura
(m/micro-seg)
Promedio
(m/micro-seg)
Calidad del
concreto
Tramo izquierdo
Izquierda 3936,00
4168,67 Bueno Centro 4286,00
Derecha 4284,00
Tramo central
Izquierda 3306,00
3427,00 Aceptable Centro 3520,00
Derecha 3455,00
Tramo derecho
Izquierda 3459,00
3745,67 Bueno Centro 3824,00
Derecha 3954,00
Fuente: Propia 2014.
En la tabla anterior, se observó que en un 66,67% de las muestras, el concreto
presenta una calidad “Buena”, y en el restante presenta una calidad “Aceptable” y el
promedio de las lecturas es de 3780,45 m/micro-seg.
CAPÍTULO IV
92
Grafica Nº6. Magnitud de la velocidad de propagación promedio del ultrasonido,
cilindros.
Fuente: Propia 2014.
Se puede observar de la Grafica Nº 6 que todas las mezclas presentan valores
que se pueden estimar de “Bueno” a “Excelente”, también es notable resaltar que la
única que presento un valor promedio dentro del rango “Excelente” fue la M2-0,45 la
cual obtuvo la mayor magnitud de velocidad de propagación del ultrasonido y
presentando una uniformidad en los valores de las mezclas restantes los cuales se
encontraron en el rango de valoración denominado “Bueno” referente a la
homogeneidad del concreto.
CAPÍTULO IV
93
Grafica Nº7. Magnitud de la velocidad de propagación promedio del ultrasonido,
vigas.
Fuente: Propia 2014.
Analizando la gráfica Nº 7, se encuentra una similitud en todos los valores y
es que se encuentran dentro del rango de valoración denominado “Bueno”, solo cabe
destacar que todos los valores se mantuvieron iguales debido a que el proceso de
elaboración de la mezcla y las probetas fue el correcto y se mantuvo idéntico en las
cuatro mezclas, los cuales produjeron resultados favorables.
Ensayo de porosidad total (Manual DURAR CYTED 1998):
Se realizó el ensayo de porosidad total a cada mezcla. Cada mezcla
contemplaba seis probetas cilíndricas (Tortas) de 4” de diámetro. A cada una se
determinó su peso saturado, peso sumergido y peso seco (105ºC), siguiendo el
procedimiento descrito en el manual DURAR CYTED 1998.
M1 – 0,45
- Muestra 1
Aplicando la ecuación (Ec – 1)
%Porosidad = 𝟏𝟑𝟎𝟎,𝟗𝟎−𝟏𝟏𝟖𝟗,𝟐𝟎
𝟏𝟑𝟎𝟎,𝟗𝟎−𝟕𝟒𝟓,𝟏𝟎x100% = 20,10%
CAPÍTULO IV
94
En la siguiente tabla se refleja los porcentajes de porosidad total de las
muestras restantes:
Tabla Nº49. Porcentaje de Porosidad por probeta de la mezcla M1 – 0,45.
%Porosidad Total Mezcla M1 – 0,45
Muestra
Peso
Saturado
(gr)
Peso
Sumergido
(gr)
Peso Seco
105ºC
(gr)
% Porosidad
Total
1 1300,90 745,10 1189,20 20,10
2 1331,10 764,60 1223,00 19,08
3 1327,30 764,90 1227,20 17,80
4 1302,30 750,40 1203,80 17,85
5 1315,60 757,20 1216,00 17,84
6 1309,20 750,00 1204,60 18,71
Fuente: Propia 2014.
En la siguiente grafica se reflejan los valores mostrados en la tabla anterior:
Grafica Nº8. Porcentajes de Porosidad por cada muestra de la mezcla M1 – 0,45.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
95
Esta gráfica nos permite observar que todas las muestras presentan un
porcentaje de porosidad por encima del 15%, por lo tanto poseen una durabilidad
inadecuada, de acuerdo al manual CYTED DURAR 1998.
M1 – 0,60
En la siguiente tabla se refleja los porcentajes de porosidad de cada muestra:
Tabla Nº50. Porcentaje de Porosidad por probeta de la mezcla M1 – 0,60.
%Porosidad Total Mezcla M1 – 0,60
Muestra
Peso
Saturado
(gr)
Peso
Sumergido
(gr)
Peso Seco
105ºC (gr)
% Porosidad
Total
1 1335,20 817,20 1228,90 20,52
2 1318,90 821,80 1229,70 17,94
3 1339,60 836,50 1219,50 23,87
4 1323,10 834,70 1201,00 25,00
5 1327,20 844,30 1209,80 24,31
6 1325,60 842,40 1220,10 21,83
Fuente: Propia 2014.
En la siguiente grafica se reflejan los valores mostrados en la tabla anterior:
Grafica Nº9. Porcentajes de Porosidad por cada muestra de la mezcla M1 – 0,60.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
96
Esta gráfica nos permite observar que todas las muestras presentan un
porcentaje de porosidad muy por encima del 15%, por lo tanto poseen una
durabilidad inadecuada, de acuerdo al manual CYTED DURAR 1998.
M2 – 0,45
En la siguiente tabla se refleja los porcentajes de porosidad de cada muestra:
Tabla Nº51. Porcentaje de Porosidad por probeta de la mezcla M2 – 0,45.
%Porosidad Total Mezcla M2 – 0,45
Muestra
Peso
Saturado
(gr)
Peso
Sumergido
(gr)
Peso Seco
105ºC (gr)
%
Porosidad
Total
1 1344,00 782,00 1248,30 17,03
2 1335,10 776,80 1239,20 17,18
3 1322,70 770,30 1227,30 17,27
4 1340,10 784,00 1247,00 16,74
5 1322,10 773,60 1230,90 16,63
6 1337,00 781,20 1242,50 17,00
Fuente: Propia 2014.
En la siguiente grafica se reflejan los valores mostrados en la tabla anterior:
Grafica Nº10. Porcentajes de Porosidad por cada muestra de la mezcla M2 – 0,45.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
97
Esta gráfica nos permite observar que todas las muestras presentan un
porcentaje de porosidad por encima del 15%, por lo tanto poseen una durabilidad
inadecuada, de acuerdo al manual CYTED DURAR 1998.
M2 – 0,60
En la siguiente tabla se refleja los porcentajes de porosidad de cada muestra:
Tabla Nº52. Porcentaje de Porosidad por probeta de la mezcla M2 – 0,60.
%Porosidad Total Mezcla M2 – 0,60
Muestra
Peso
Saturado
(gr)
Peso
Sumergido
(gr)
Peso Seco
105ºC (gr)
% Porosidad
Total
1 1331,50 780,40 1238,90 16,80
2 1341,00 786,80 1246,50 17,05
3 1338,30 784,30 1244,20 16,99
4 1322,90 771,10 1221,50 18,38
5 1344,20 778,50 1248,60 16,90
6 1346,80 794,70 1255,70 16,50
Fuente: Propia 2014.
En la siguiente grafica se reflejan los valores mostrados en la tabla anterior:
Grafica Nº11. Porcentajes de Porosidad por cada muestra de la mezcla M2 – 0,60.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
98
Esta gráfica nos permite observar que todas las muestras presentan un
porcentaje de porosidad por encima del 15%, por lo tanto poseen una durabilidad
inadecuada, de acuerdo al manual CYTED DURAR 1998.
Grafica Nº12. Porcentajes promedios de Porosidad Total de las mezclas.
Fuente: Propia 2014.
De la Grafica Nº12 se aprecia a simple vista que en ninguna de las mezclas de
concreto se obtuvo un valor de porosidad total menor al 15%, por consiguiente se
califican todas las mezclas como “durabilidad inadecuada” basándose en la
valoración del concreto que indica el manual CYTED DURAR 1998, en
consecuencia, las mezclas de concreto son muy porosas y por consiguiente son
susceptibles en ambientes agresivos, cabe destacar que la mezcla de concreto que
más se acercó a un valor de 15% de porosidad total fue la M2-0,45 que presento una
magnitud de 16,97% pero recordando que ninguna mezcla obtuvo un valor aceptable.
La que presento un mayor valor de porosidad total fue la M1-0,60 la cual es la que
tiene una menor cuantía de cemento, como ya se mencionó anteriormente, la M2-
0,45 es la que presento el menor valor de porosidad total y dicha mezcla es la que
CAPÍTULO IV
99
contiene una mayor cuantía de cemento, lo que indica que el cemento adicionado
Portland tipo CPCA1 promueve mezclas de concreto porosas.
Ensayo de resistencia a la compresión (Norma COVENIN 338:2002)
Para evaluar el comportamiento mecánico de las probetas, se les aplicaron el
ensayo de resistencia a la compresión estipulado en la norma COVENIN 338:2002,
específicamente el ensayo fue realizado con los cilindros, cubos y núcleos
(Coredrills) extraídos de las vigas para cada una de las cuatro mezclas. Es muy
importante resaltar que el ensayo fue realizado transcurridos 28 días luego de
depositar las probetas en la piscina de curado.
Para cada grupo de mezcla de concreto, se ensayaron nueve (9) cilindros,
nueve (9) cubos y los tres (3) núcleos extraídos de la correspondiente viga, a
continuación se presentan los resultados obtenidos para cada mezcla y tipo de
probeta:
M1-0,45
Para los cilindros se tiene que:
Tabla Nº53. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M1-0,45.
Muestra Peso
(Kg) Diámetro
(cm) Longitud
(cm) Fuerza
(Kgf) Rc(Kgf/cm
2)
1 11,80 15,10 29,90 45490,00 254,02
2 11,90 15,00 29,90 43750,00 247,57
3 11,70 15,00 30,10 48710,00 275,64
4 11,70 15,00 30,10 45460,00 257,25
5 11,90 15,00 30,00 45450,00 257,19
6 11,90 15,10 30,00 40100,00 223,92
7 11,80 15,00 30,10 45370,00 256,74
8 11,90 15,00 30,00 48260,00 273,10
9 11,80 15,00 30,10 45240,00 256,01
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
100
Grafica Nº13. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M1-0,45.
Fuente: Propia 2014.
De la Gráfica Nº13 se puede observar que el mayor valor de resistencia a
compresión obtenido fue de 275,64Kgf/cm2 el cual corresponde a la probeta Nº 3.
También se observó que ninguna de las probetas alcanzo al menos la resistencia de
diseño - 35Kgf/cm2 como lo establece la norma COVENIN 1976:2003 y que la
media de la resistencia a la compresión para las probetas cilíndricas de M1-0,45 fue
de 255,72Kgf/cm2.
Para los cubos:
Tabla Nº54. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M1-0,45.
Muestra Peso
(gr) Fuerza
(Kgf) Rc
(Kg/cm2)
1 305,40 6920,00 276,80
2 303,30 6910,00 276,40
3 298,80 6860,00 274,40
4 301,10 7070,00 282,80
5 300,30 6990,00 279,60
6 299,10 6550,00 262,00
7 299,20 6140,00 245,60
CAPÍTULO IV
101
8 301,10 6410,00 256,40
9 300,90 6000,00 240,00
Fuente: Propia 2014.
Gráfica Nº14. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M1-0,45.
Fuente: Propia 2014.
De la Gráfica Nº14, se puede observar que el mayor valor de resistencia a
compresión obtenido para las probetas cubicas fue de 282,80Kgf/cm2 el cual
corresponde a la Nº 4. También se observó que la media de la resistencia a la
compresión para las probetas que representa dicha grafica es 266,00Kgf/cm2.
Y finalmente para los núcleos (Coredrills) extraídos de la viga se usó el factor
de corrección del procedimiento estipulado en la norma COVENIN 345:1980 el cual
establece que el valor de resistencia a la compresión debe ser multiplicado por un
factor de corrección (Interpolando en la Tabla Nº10), los valores obtenidos del
ensayo fueron:
CAPÍTULO IV
102
Tabla Nº55. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M1-0,45.
Muestra Peso
(Kg) Diámetro (D)
(cm) Longitud (L)
(cm) Fuerza
(Kgf) L/D
Factor de
corrección Rc
(Kg/cm2)
1 1,43 7,62 14,50 8410,00 1,90 0,9960 183,68
2 1,45 7,62 14,30 5720,00 1,88 0,9952 124,83
3 1,52 7,62 14,90 7090,00 1,96 0,9984 155,22
Fuente: Propia 2014.
Gráfica Nº15. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M1-0,45.
Fuente: Propia 2014.
En la Gráfica Nº15, se observó que ninguna de las probetas aprobó el doble
criterio de aceptación establecido en la norma ACI 318:1977 referente a los
Coredrills.
M1-0,60
Para los cilindros se tiene que:
Tabla Nº56. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M1-0,60.
Muestra Peso
(Kg) Diámetro
(cm) Longitud
(cm) Fuerza
(Kgf) Rc(Kgf/cm
2)
1 11,80 15,00 29,90 37550,00 212,49
2 11,70 15,00 29,90 35290,00 199,70
CAPÍTULO IV
103
3 11,90 15,00 29,90 38630,00 218,60
4 11,80 15,00 29,90 36630,00 207,28
5 11,80 15,00 29,90 33680,00 190,59
6 11,80 15,00 30,00 38030,00 215,21
7 11,80 15,10 29,90 36430,00 203,43
8 11,90 15,00 30,00 32260,00 182,55
9 11,90 15,00 30,10 38850,00 219,85
Fuente: Propia 2014.
Gráfica Nº16. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M1-0,60.
Fuente: Propia 2014.
De la Gráfica Nº16 se puede observar que el mayor valor de resistencia a
compresión obtenido fue de 219,85Kgf/cm2 el cual corresponde a la probeta Nº 9.
También se observó que el ensayo no alcanzo aprobar el doble criterio de aceptación
según lo establecido en la norma COVENIN 1976:2003. El promedio de la
resistencia a la compresión fue 205,52Kgf/cm2.
Para los cubos:
CAPÍTULO IV
104
Tabla Nº57. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M1-0,60.
Muestra Peso
(gr) Fuerza
(Kgf) Rc
(Kg/cm2)
1 302,30 4100,00 164,00
2 305,00 4520,00 180,80
3 300,80 4300,00 172,00
4 299,90 4380,00 175,20
5 300,80 4270,00 170,80
6 302,50 3820,00 152,80
7 301,70 4490,00 179,60
8 300,90 4090,00 163,60
9 299,90 3940,00 157,60
Fuente: Propia 2014.
Gráfica Nº17. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M1-0,60.
Fuente: Propia 2014.
Se observa en la Gráfica Nº17 que el mayor valor de resistencia a compresión
obtenido para las probetas cubicas fue de 180,80Kgf/cm2 el cual corresponde a la Nº
2. También se observó que la media de la resistencia a la compresión es de
168,49Kgf/cm2.
CAPÍTULO IV
105
Para los núcleos (Coredrills):
Tabla Nº58. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M1-0,60.
Muestra Peso
(Kg) Diámetro (D)
(cm) Longitud (L)
(cm) Fuerza
(Kgf) L/D
Factor
Esbeltez Rc
(Kg/cm2)
1 1,44 7,62 14,20 4760,00 1,86 0,9944 103,79
2 1,45 7,62 14,30 5650,00 1,88 0,9952 123,30
3 1,48 7,62 14,60 7050,00 1,92 0,9968 154,10
Fuente: Propia 2014.
Gráfica Nº18. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M1-0,60.
Fuente: Propia 2014.
En la Gráfica Nº18 se observó que ninguna de las probetas aprobó el doble
criterio de aceptación establecido en la norma ACI 318:1977 referente a los
Coredrills.
CAPÍTULO IV
106
M2-0,45
Para los cilindros se tiene que:
Tabla Nº59. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M2-0,45.
Muestra Peso
(Kg) Diámetro
(cm) Longitud
(cm) Fuerza
(Kgf) Rc(Kgf/cm
2)
1 11,80 15,00 30,10 52460,00 296,86
2 11,90 15,00 30,10 51050,00 288,88
3 11,80 15,00 30,00 54220,00 306,82
4 11,80 15,00 30,10 51000,00 288,60
5 11,90 15,00 30,10 51760,00 292,90
6 11,90 15,10 30,00 53270,00 297,47
7 11,80 15,00 30,10 54210,00 306,77
8 11,80 15,00 30,00 52720,00 298,33
9 11,80 15,00 30,10 53600,00 303,31
Fuente: Propia 2014.
Gráfica Nº19. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M2-0,45.
Fuente: Propia 2014.
De la Gráfica Nº19 se puede observar que el mayor valor de resistencia a
compresión obtenido fue de 306,82Kgf/cm2 el cual corresponde a la probeta Nº3.
CAPÍTULO IV
107
También se observó que el ensayo no alcanzo aprobar el doble criterio de aceptación
según lo establecido en la norma COVENIN 1976:2003 y que la media de resistencia
a la compresión de las probetas cilíndricas de M2-0,45 es de 297,77Kgf/cm2.
Para los cubos:
Tabla Nº60. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M2-0,45.
Muestra Peso
(gr) Fuerza
(Kgf) Rc
(Kg/cm2)
1 310,00 8030,00 321,20
2 308,90 7870,00 314,80
3 300,70 8260,00 330,40
4 309,10 7340,00 293,60
5 306,40 8910,00 356,40
6 308,90 8110,00 324,40
7 314,40 7720,00 308,80
8 311,90 7510,00 300,40
9 314,80 7700,00 308,00
Fuente: Propia 2014.
Gráfica Nº20. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M2-0,45.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
108
De la Gráfica Nº20 se puede observar que el mayor valor de resistencia a
compresión obtenido para las probetas cubicas fue de 356,40Kgf/cm2 el cual
corresponde a la Nº 5. También se observó que la media de la resistencia a la
compresión para las probetas que representa dicha grafica es 357,56Kgf/cm2.
Para los núcleos (Coredrills):
Tabla Nº61. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M2-0,45.
Muestra Peso
(Kg) Diámetro (D)
(cm) Longitud (L)
(cm) Fuerza
(Kgf) L/D
Factor
Esbeltez Rc (Kg/cm
2)
1 1,43 7,62 14,20 9270,00 1,86 0,9944 202,13
2 1,39 7,62 14,00 10360,00 1,84 0,9936 225,72
3 1,45 7,62 14,40 11130,00 1,89 0,9956 242,99
Fuente: Propia 2014.
Gráfica Nº21. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M2-0,45.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
109
En la Gráfica Nº21 se observó que ninguna de las probetas aprobó el doble
criterio de aceptación establecido en la norma ACI 318:1977 referente a los
Coredrills.
M2-0,60
Para los cilindros se tiene que:
Tabla Nº62. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M2-0,60.
Muestra Peso
(Kg) Diámetro
(cm) Longitud
(cm) Fuerza
(Kgf) Rc(Kgf/cm
2)
1 11,80 15,00 30,00 43160,00 244,24
2 11,90 15,00 30,10 43240,00 244,69
3 11,80 15,00 30,10 39810,00 225,28
4 11,90 15,10 30,00 43780,00 244,47
5 11,90 15,00 30,00 43330,00 245,20
6 11,80 15,10 30,10 42810,00 239,06
7 11,80 15,00 30,10 42790,00 242,14
8 11,90 15,00 30,10 41680,00 235,86
9 11,90 15,00 30,10 40150,00 227,20
Fuente: Propia 2014.
Gráfica Nº22. Valores de la resistencia a la compresión, cilindros de M2-0,60.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
110
Del Gráfico Nº22 se puede observar que un 77,78% al menos aprobaron el
criterio de aceptación estipulado en la norma COVENIN 1976:2003 que estipula el
mínimo aceptable para cada probeta y que no aprobaron en simultaneo ambos
criterios. El promedio de la resistencia a la compresión fue 238,68Kgf/cm2.
Para los cubos:
Tabla Nº63. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M2-0,60.
Muestra Peso
(gr) Fuerza
(Kgf) Rc
(Kg/cm2)
1 304,90 7360,00 294,40
2 304,40 6510,00 260,40
3 308,80 6160,00 246,40
4 307,50 5170,00 206,80
5 297,60 4110,00 164,40
6 304,90 4320,00 172,80
7 303,00 5460,00 218,40
8 302,80 5190,00 207,60
9 306,60 5940,00 237,60
Fuente: Propia 2014.
Gráfica Nº23. Valores de la resistencia a la compresión, cubos de M2-0,60.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
111
En la Gráfica Nº23 se logra observar que la probeta Nº1 supera la resistencia
de diseño, la cual representa un 11,11% del total de probetas.
Y finalmente para los núcleos (Coredrills):
Tabla Nº64. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M2-0,60.
Muestra Peso
(Kg) Diámetro (D)
(cm) Longitud (L)
(cm) Fuerza
(Kgf) L/D
Factor
Esbeltez Rc (Kg/cm
2)
1 1,42 7,62 14,20 8150,00 1,86 0,9944 177,71
2 1,45 7,62 14,30 7300,00 1,88 0,9952 159,31
3 1,47 7,62 14,50 7830,00 1,90 0,9960 171,01
Fuente: Propia 2014.
Gráfica Nº24. Valores de la resistencia a la compresión, núcleos de M2-0,60.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
112
En la Gráfica Nº24 se observó que ninguna de las probetas aprobó el doble
criterio de aceptación establecido en la norma ACI 318:1977 referente a los
Coredrills.
A continuación se presenta una comparación de los promedios de resistencia a
compresión de todos los grupos de mezcla, para las probetas ensayadas:
Gráfica Nº25. Valores de la resistencia a la compresión promedio, cilindros.
Fuente: Propia 2014.
Se observa en la gráfica anterior, que en las probetas cilíndricas ensayadas, se
obtuvo una resistencia promedio mayor en las probetas referentes a las mezclas con
relación a/c igual a 0,45, en comparación a las restantes. En general, la mezcla 2, se
evidencia mayor magnitud que la mostrada por la mezcla 1, debido a que estas se
diseñaron con mayor cantidad de cemento. De la misma manera, se observó que el
menor valor promedio de resistencia a la compresión fue el que se obtuvo la mezcla
M1-0,60, debido a que contiene menor cuantía de cemento del grupo de las cuatro
mezclas.
CAPÍTULO IV
113
Gráfica Nº26. Valores de la resistencia a la compresión promedio, cubos.
Fuente: Propia 2014.
De la Grafica Nº26 se aprecia que sigue el mismo comportamiento que
prevalece para los cilindros, debido a que también se obtuvo el mayor valor de
resistencia a la compresión promedio en la mezcla 2 y se debe a que dicha mezcla
contiene la mayor cuantía de cemento, de igual manera el caso más desfavorable
corresponde a los cubos de la mezcla M1-0,60, la cual es la que contiene la menor
cuantía de cemento.
Gráfica Nº27. Valores de la resistencia a la compresión promedio, núcleos.
Fuente: Propia 2014.
CAPÍTULO IV
114
De la Grafica Nº27 se aprecia también que se obtuvo el mayor valor de
resistencia a la compresión promedio en la mezcla 2, con la diferencia que para este
caso, resaltan dos aspectos que son importantes mencionar; uno de ellos es que no
predominaron las mezclas con la menor relación a/c en los promedios de la
resistencia a la compresión, en comparación con las que se realizaron en los cilindros
y cubos, ya que la M1-0,45 aporta un valor promedio menor a la mezcla M2-0,60.
Este hecho atípico se presume que es debido a que los núcleos de la M1-0,45
sufrieron algún desperfecto a la hora de la extracción mecánica realizado con la
perforadora tubular, lo que conllevo al acarreo de un posible error a la hora de
determinar su resistencia. El otro aspecto que cabe mencionar, es que los menores
valores promedios de resistencia a la compresión se obtuvieron de los núcleos
extraídos, dicho aspecto hace notar que los núcleos no conforman los valores más
coherentes e importantes en el caso de nuestro estudio. En la siguiente sección se
presenta la comparación de las resistencias promedio mostradas anteriormente, con el
rango de resistencias mínimas y máximas estimadas, obtenidas del ensayo de
esclerometria, pertenecientes a cada grupo de mezcla, tanto para las probetas
cilíndricas, como para las vigas:
Grafica Nº28. Comparación de las resistencias estimadas obtenidas del esclerómetro
con las obtenidas en el ensayo de resistencia a la compresión, en cilindros.
Fuente: Propia 2014
CAPÍTULO IV
115
De la gráfica anterior se puede apreciar que los valores promedios de los
cilindros de las cuatro mezclas ensayados a resistencia a la compresión se encuentran
fuera del rango ofrecido por los valores mínimos y máximos estimados en el ensayo
de esclerometría. Específicamente exceden el valor máximo promedio estimado, y
esto se debe a que el ensayo de dureza superficial (Esclerometría) es un ensayo
netamente referencial y queda comprobado que no arroja valores confiables, teniendo
en cuenta que los valores que se obtienen del ensayo de resistencia a la compresión
son más acertados.
Grafica Nº29. Comparación de las resistencias estimadas obtenidas del esclerómetro
con las obtenidas en el ensayo de resistencia a la compresión, en vigas.
Fuente: Propia 2014
De la gráfica Nº 29 se observa que tres de las cuatro valores correspondientes
a los núcleos ensayados a resistencia a la compresión se encuentran dentro del rango
que ofrece la resistencia superficial estimada obtenido en el ensayo de esclerometría,
debido a que los núcleos poseen los menores valores de resistencia a la compresión
que se encontraron, en comparación a los de las probetas cilíndricas y cubicas, se
esperaba a que los valores de los núcleos ensayados a resistencia a la compresión, se
CAPÍTULO IV
116
encontraran dentro del rango, ya que la esclerometría se le aplico a la viga y los
núcleos fueron ensayados luego de haber pasado por un proceso mecánico de
extracción el cual acarrea imperfecciones y por consiguiente le resta exactitud a la
hora de aplicarles el ensayo de resistencia a la compresión, en este caso, se
encontraron bajas resistencias a la compresión, y eso conllevó a que se encontraran
dentro del rango ofrecido por la resistencia superficial estimada obtenido en el ensayo
de esclerometría. Cabe destacar que la única mezcla que sobrepaso el valor de
resistencia máxima estimada en el ensayo de esclerometría, fue la M2-0,45 la cual
contiene la mayor cuantía de cemento y en todos los ensayos realizados se
encontraron los valores más favorables en dicha mezcla.
CAPÍTULO V
117
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMEDACIONES
CONCLUSIONES
En este espacio se expresan las principales conclusiones, las cuales dan
respuesta a los enunciados expuestos en los objetivos que orientan esta investigación.
Se logró evaluar las propiedades físico-mecánicas en cuatro mezclas de
concreto elaboradas con cemento adicionado Portland tipo CPCA1, dichas mezclas se
diferenciaron en la relación agua/cemento (M1) que fueron de 0,45 y 0,60 y en la
relación agua/cementante (M2) que se usaron 0,45 y 0,60; en estas últimas, tomando
en cuenta que dentro de la presentación de un saco de cemento adicionado Portland
tipo CPCA1 existe un 15% de adición y se procedió a realizar el ajuste necesario para
combatir este diferencia importante. Se determinó que las mezclas con relaciones
agua/cementante tuvieron mejores comportamiento físico-mecánicos que las mezclas
realizadas con relaciones agua/cemento, debido a que contienen mayor cuantía de
cemento y que específicamente, la mezcla con relación agua/cementante de 0,45 tuvo
mejor comportamiento físico-mecánico que todas las mezclas elaboradas, ya que
cumple con la teoría de que a menor relación agua/cementante, mayor será la
cantidad de cemento a usar en la mezcla y por consiguiente se conseguirán mayores
resistencias a la compresión.
Es importante acentuar que ninguna de las mezclas elaboradas alcanzó la
resistencia de diseño esperada, como se mencionó anteriormente, la mezcla M2-0,45
tuvo el mejor comportamiento físico-mecánico pero en comparación a las otras tres
mezclas realizadas. No se obtuvieron las resistencias a compresión esperadas en las
mezclas realizadas y también es importante mencionar que ninguna mezcla satisface
CAPÍTULO V
118
los requisitos de durabilidad por sus altos porcentajes de porosidad, la mezcla que
más se acercó a los parámetros de porosidad esperados fue la M2-0,45 pero todas
estuvieron fuera de los márgenes permitidos.
Con respecto a los diseños de mezcla, se observó que las mezclas M2, fueron
las que requirieron más cantidad de cemento adicionado Portland tipo CPCA1, esto
debido a que en un saco de cemento adicionado Portland tipo CPCA1 solo contiene
un 85% de cemento base, por consiguiente, al agregarle más cemento adicionado
Portland tipo CPCA1 a la mezcla, para compensar la carencia de cemento que se
sustituyó en el saco por caliza, implícitamente se está agregando más cemento base.
Esto conllevó a la obtención de mayores valores de resistencia a compresión en las
mezclas M2, en comparación a las mezclas M1. A pesar de todo, ninguna mezcla
cumplió con los criterios mínimos exigidos por la normas COVENIN con respecto a
la resistencia a compresión.
En el ensayo de asentamiento, todas las mezclas presentaron los
asentamientos esperados, los cuales fueron asumidos en el diseño de la mezcla.
Dichos asentamientos fueron de tres pulgadas (3”) en cada una.
Para el ensayo de determinación del tiempo de fraguado, solo se tomó en
cuenta el tiempo inicial de fraguado en las mezclas ya que el tiempo final no se pudo
obtener porque se presentó la limitante del horario de trabajo del laboratorio donde se
realizó el ensayo, de los resultados obtenidos se concluye que las mezclas M2-0,45 y
M1-0,45 fueron las que proyectaron los tiempos más cortos con respecto al inicio de
fraguado debido a que contienen una cuantía mayor de cemento por sus relaciones de
a/ct y a/c menores, respectivamente, sin embargo fue en la M2-0,45 donde se
encontró el tiempo más corto ya que es la mezcla que contiene mayor cuantía de
cemento y la M2-0,60, al tener menor cantidad de cemento, presento un tiempo de
fraguado inicial mayor.
Los valores obtenidos en el ensayo de esclerometría reflejan que en las
mezclas M2, las resistencias estimadas por el esclerómetro son mayores que en las
mezclas M1, debido a que las mezclas M2 contienen mayor cantidad de cemento que
las mezclas M1. Cabe destacar que los valores de resistencia encontrados en el
CAPÍTULO V
119
ensayo de esclerometría son valores estimados y que no son confiables debido a las
características del ensayo que, en trabajos anteriores, ha quedado comprobado que no
arroja valores reales, solo referenciales. Los valores de resistencia máxima y mínima
promedio estimados obtenidos del ensayo de esclerometría fueron comparados con
los valores obtenidos del ensayo de resistencia a compresión de cada mezcla en los
cilindros y en los núcleos, la media de resistencia a compresión de los cilindros
exceden la resistencia mayor promedio que ofrece el ensayo de esclerometría lo cual
es algo que se esperaba ya que el ensayo de resistencia a la compresión ofrece valores
más reales y coherentes, con respecto a los núcleos no ocurrió lo mismo ya que la
mayoría de los promedios de resistencia a la compresión de núcleos se encontraron
dentro del rango ofrecido por el ensayo de esclerometría, esto se produjo porque los
núcleos arrojaron bajas resistencias a la compresión y porque el ensayo de
esclerometría es un ensayo de estimación de resistencia superficial del elemento de
concreto, se infiere que debido a que la probeta cilíndrica (30cm de largo) es el doble
del tamaño de la viga (15cm) que posteriormente fue de donde se extrajeron los
núcleos, los resultados son más acertados debido a que es un ensayo de estimación
netamente superficial, porque a medida que las superficies de las caras del elemento
donde se aplicó el esclerómetro (cara superior e inferior) estén a menor distancia, más
certeros serán los valores obtenidos en comparación al ensayo de resistencia a la
compresión. Siendo entonces los valores estimados para la viga, valores
medianamente confiables a la hora de la estimación de la resistencia a la compresión.
En el ensayo de porosidad total, las mezclas M1 presentan mayores
porcentajes en comparación con las mezclas M2, debido a que las mezclas M2 poseen
mayor cantidad de cemento adicionado Portland tipo CPCA1, se encontró un menor
porcentaje de porosidad en ellas. Los menores porcentajes de porosidad se
encontraron en las mezclas que contienen más cemento (M2), entonces se concluye
que el cemento adicionado Portland tipo CPCA1 no promueve el porcentaje de
porosidad pero presenta déficit a la hora de combatir dicho parámetro ya que en todas
las mezclas se obtuvieron valores mayores al 15% de porosidad total, por lo tanto
CAPÍTULO V
120
poseen una durabilidad inadecuada lo cual hace que el cemento adicionado Portland
tipo CPCA1 sea altamente vulnerable en ambientes agresivos.
El ensayo de ultrasonido aplicado en las probetas cilíndricas y las vigas, arrojó
valores que están dentro de los términos de homogeneidad del concreto de bueno a
excelente, siendo esto prueba de que todas las probetas fueron bien confeccionadas,
además de garantía de que los resultados de los demás ensayos no se encuentran lejos
de lo real debido a fallas de homogeneidad del concreto.
En general, se puede deducir que el cemento adicionado Portland tipo
CPCA1, en elementos de concreto diseñados por el método ACI, genera concretos
altamente porosos, por lo tanto se cuestiona su uso en construcciones de estructuras
expuestas a ambientes agresivos, como los marinos e industriales. Además, se
cuestiona su uso en elementos principales, como vigas, columnas, entre otros; por las
bajas resistencias a compresión generadas, alejadas de la resistencia de diseño
originalmente esperada, dejando evidenciado que su uso esta dirigido a la elaboración
de aceras, brocales, mortero de pega para bloques, friso, en fin; en usos y/o elementos
que no demanden altas exigencias físico-mecánicas.
RECOMENDACIONES
Finalmente, en este último apartado se exponen las recomendaciones
pertinentes, las cuales son producto del estudio realizado. Se deja presente que en este
trabajo de grado no se tomó en cuenta los finos aportados por el cemento adicionado
Portland tipo CPCA1, los cuales representan el 15% del peso de cada saco, por lo
tanto en trabajos futuros pertenecientes a la misma rama de investigación, se
recomienda tomar este parámetro en consideración y comparar los resultados con los
obtenidos en este trabajo.
Por otro lado es válido recalcar que se estimó que la empresa que
manufactura el cemento adicionado Portland tipo CPCA1 que se uso en este trabajo
se rige por la norma COVENIN 3134:1994 “Cemento portland con adiciones.
CAPÍTULO V
121
Especificaciones”, que estipula que el cemento adicionado tipo CPCA1 está
elaborado con un 85% de cemento base en cada saco de cemento, por lo cual se
recomienda caracterizar el cemento y se verifique dicho valor. También se debería
estudiar el cemento base usado en la confección del cemento adicionado Portland tipo
CPCA1 para determinar realmente el tipo de cemento base.
Cabe destacar que en este trabajo sólo se ensayaron las probetas con edades de
28 días, se recomienda entonces, la realización de investigaciones afines que tomen
en consideración las resistencias a los 7, 14 y 90 días, para así tener como estudio una
población mayor, que permita tener valores más amplios.
También es necesario señalar que los núcleos fueron los que arrojaron los
menores valores de resistencia a la compresión, por consiguiente se hace hincapié a
que se estudien más a fondo dichas probetas en trabajos futuros, aumentado la
población y variando los tamaños de los núcleos para así obtener una conclusión más
acertada con respecto a este tipo de probeta.
122
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cualitativa de impurezas orgánicas en arenas para concreto (Ensayo
colorimétrico).
125
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lavado del contenido de materiales más finos que el cedazo covenin 74
micras en agregados minerales.
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cuantitativamente el contenido de cloruros y sulfatos solubles en las arenas.
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unitario del agregado.
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resistencia al desgaste en agregados gruesos menores de 38,1 mm (1½").
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densidad y la absorción.
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densidad y la absorción.
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laboratorio, en lo referido al uso del equipo mezclador.
126
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127
Anexos
128
Anexo 1. Diseño y dosificación por mezcla (Método ACI).
M1 - 0,45 (𝐚𝐜𝐜𝐩𝐜𝐚𝟏⁄ = 𝟎, 𝟒𝟓)
a) Valor esperado de la resistencia a la compresión (Rc):
accpca1⁄ = 0,45 → 𝐑𝐜 = 𝟑𝟖𝟎𝐊𝐠/𝐜𝐦𝟐 (Interpolando en la tabla Nº3, ACI)
b) Estimación de la cantidad de cemento (a):
accpca1⁄ = 0,45 → ccpca1 =
a
0,45 → ccpca1 =
195
0,45 → 𝐜𝐜𝐩𝐜𝐚𝟏
= 𝟒𝟑𝟑, 𝟑𝟑𝐊𝐠/𝐦𝟑
c) Calculo para hallar el contenido de agregado grueso (G):
𝐺 = (𝑉𝐺 )(𝑃𝑈𝐶𝐺)
N= 1” (Tabla Nº6, ACI) VG = 0,61m3
MF = 3,44
𝐺 = (0,61)(1471) → 𝑮 = 𝟖𝟖𝟓, 𝟏𝟏𝐊𝐠/𝐦𝟑
d) Estimación del contenido de agregado fino (método volumétrico) (F):
1𝑚3 =𝑎
1000+
𝐶
(𝐺𝐶)(1000)+
%𝑎𝑖
100+
𝐺
(𝐺𝐺)(1000)+
𝐹
(𝐺𝐹)(1000)
→ 1 =195
1000+
433,33
(3,15)(1000)+
1,5
100+
885,11
(2,65)(1000)+
𝐹
(2,70)(1000)
→ 𝑭 = 𝟖𝟓𝟗, 𝟕𝟔𝐊𝐠/𝐦𝟑
e) Corrección higroscópica o por humedad de los agregados: Como se mencionó en
el capítulo III (Página 37), se presentan tres alternativas. El caso que se presentó
fue la alternativa b, el cual estipula que el agua corregida se calcula de la siguiente
manera:
Para el agregado fino:
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐 = 𝑭 = 𝟖𝟓𝟗, 𝟕𝟔𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) (1 +𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (859,76) (1 +1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒏 𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒔𝒆𝒄𝒂 = 𝟖𝟕𝟑, 𝟕𝟕𝑲𝒈
129
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎) (1 +𝐻
100) / (1 +
𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (873,77) (1 +1,09
100) / (1 +
1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟖𝟔𝟗, 𝟏𝟑𝑲𝒈
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 −
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
→ 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 873,77 − 859,76
→ 𝑨𝒈𝒖𝒂 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒅𝒂 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟏𝟒, 𝟎𝟏𝑲𝒈 ~ 𝟏𝟒, 𝟎𝟏𝑳 (𝑨𝒂𝒃𝒔 𝑨𝑭)
Para el agregado grueso:
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐 = 𝑮 = 𝟖𝟖𝟓, 𝟏𝟏𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) (1 +𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (885,11) (1 +1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒏 𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒔𝒆𝒄𝒂 = 𝟖𝟗𝟗, 𝟓𝟒𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎) (1 +𝐻
100) / (1 +
𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (899,54) (1 +1,09
100) / (1 +
1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟖𝟗𝟒, 𝟕𝟔𝑲𝒈
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 −
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
→ 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 899,54 − 885,11
→ 𝑨𝒈𝒖𝒂 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒅𝒂 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟏𝟒, 𝟒𝟑𝑲𝒈 ~ 𝟏𝟒, 𝟒𝟑𝑳 (𝑨𝒂𝒃𝒔𝑨𝑮)
En conclusión, el agua corregida es:
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐴𝑔𝑢𝑎 + 𝐴𝑎𝑏𝑠𝐴𝐹 + 𝐴𝑎𝑏𝑠𝐴𝐺
→ 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 195,00 + 14,01 + 14,43
→ 𝑨𝒈𝒖𝒂 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒈𝒊𝒅𝒂 = 𝟐𝟐𝟑, 𝟒𝟒𝑳
Entonces, para 1m3 de mezcla se necesita:
a = 223,44L
ccpca1 = 433,33Kg
𝐚𝐜𝐜𝐩𝐜𝐚𝟏⁄ = 𝟎, 𝟒𝟓 % aire atrapado = 1,5%
Agregado fino = 869,13Kg
Agregado grueso = 894,76Kg
130
M1-0,60 (𝐚𝐜𝐜𝐩𝐜𝐚𝟏⁄ = 𝟎, 𝟔𝟎)
a) Valor esperado de la resistencia a la compresión (Rc):
accpca1⁄ = 0,60 → 𝐑𝐜 = 𝟐𝟔𝟓𝐊𝐠/𝐜𝐦𝟐 (Interpolando en la tabla Nº3, ACI)
b) Estimación de la cantidad de cemento (a):
accpca1⁄ = 0,60 → ccpca1 =
a
0,60 → ccpca1 =
195
0,60 → ccpca1
= 𝟑𝟐𝟓, 𝟎𝟎𝐊𝐠/𝐦𝟑
c) Calculo para hallar el contenido de agregado grueso (G):
𝐺 = (𝑉𝐺 )(𝑃𝑈𝐶𝐺)
TMN= 1” (Tabla Nº6, ACI) VG = 0,61m3
MF = 3,44
𝐺 = (0,61)(1471) → 𝑮 = 𝟖𝟖𝟓, 𝟏𝟏𝐊𝐠/𝐦𝟑
d) Estimación del contenido de agregado fino (método volumétrico) (F):
1𝑚3 =𝑎
1000+
𝐶
(𝐺𝐶)(1000)+
%𝑎𝑖
100+
𝐺
(𝐺𝐺)(1000)+
𝐹
(𝐺𝐹)(1000)
→ 1 =195
1000+
325,00
(3,15)(1000)+
1,5
100+
885,11
(2,65)(1000)+
𝐹
(2,70)(1000)
→ 𝑭 = 𝟗𝟓𝟐, 𝟔𝟑𝐊𝐠/𝐦𝟑
e) Corrección higroscópica o por humedad de los agregados:
Para el agregado fino:
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐 = 𝑭 = 𝟗𝟓𝟐, 𝟔𝟑𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) (1 +𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (952,63) (1 +1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒏 𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒔𝒆𝒄𝒂 = 𝟗𝟔𝟖, 𝟏𝟔𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎) (1 +𝐻
100) / (1 +
𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (968,16) (1 +1,09
100) / (1 +
1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟗𝟔𝟑, 𝟎𝟐𝑲𝒈
131
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 −
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
→ 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 968,16 − 952,63
→ 𝑨𝒈𝒖𝒂 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒅𝒂 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟏𝟓, 𝟓𝟑𝑲𝒈 ~ 𝟏𝟓, 𝟓𝟑𝑳 (𝑨𝒂𝒃𝒔 𝑨𝑭)
Para el agregado grueso:
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐 = 𝑮 = 𝟖𝟖𝟓, 𝟏𝟏𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) (1 +𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (885,11) (1 +1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒏 𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒔𝒆𝒄𝒂 = 𝟖𝟗𝟗, 𝟓𝟒𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎) (1 +𝐻
100) / (1 +
𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (899,54) (1 +1,09
100) / (1 +
1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟖𝟗𝟒, 𝟕𝟔𝑲𝒈
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 −
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
→ 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 899,54 − 885,11
→ 𝑨𝒈𝒖𝒂 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒅𝒂 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟏𝟒, 𝟒𝟑𝑲𝒈 ~ 𝟏𝟒, 𝟒𝟑𝑳 (𝑨𝒂𝒃𝒔𝑨𝑮)
En conclusión, el agua corregida es:
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐴𝑔𝑢𝑎 + 𝐴𝑎𝑏𝑠𝐴𝐹 + 𝐴𝑎𝑏𝑠𝐴𝐺
→ 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 195,00 + 15,53 + 14,43
→ 𝑨𝒈𝒖𝒂 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒈𝒊𝒅𝒂 = 𝟐𝟐𝟒, 𝟗𝟔𝑳
Entonces, para 1m3 de mezcla se necesita:
a = 224,96L
ccpca1 = 325,00Kg
𝐚𝐜𝐜𝐩𝐜𝐚𝟏⁄ = 𝟎, 𝟔𝟎 % aire atrapado = 1,5%
Agregado fino = 963,02Kg
Agregado grueso = 894,76Kg
132
M2-0,45 (𝐚𝐜𝐭
⁄ = 𝟎, 𝟒𝟓) Ct=0,85C (Cantidad de cemento base en CPCA1)
a) Valor esperado de la resistencia a la compresión (Rc):
act⁄ = 0,45 → 𝐑𝐜 = 𝟑𝟖𝟎𝐊𝐠/𝐜𝐦𝟐 (Interpolando en la tabla Nº3, ACI)
b) Estimación de la cantidad de cemento (a):
act⁄ = 0,45 → ct =
a
(0,85)(0,45) → ct =
195
(0,85)(0,45) → 𝐜𝐭
= 𝟓𝟎𝟗, 𝟖𝟎𝐊𝐠/𝐦𝟑
c) Calculo para hallar el contenido de agregado grueso (G):
𝐺 = (𝑉𝐺 )(𝑃𝑈𝐶𝐺)
TMN= 1” (Tabla Nº6, ACI) VG = 0,61m3
MF = 3,44
𝐺 = (0,61)(1471) → 𝑮 = 𝟖𝟖𝟓, 𝟏𝟏𝐊𝐠/𝐦𝟑
d) Estimación del contenido de agregado fino (método volumétrico) (F):
1𝑚3 =𝑎
1000+
𝐶
(𝐺𝐶)(1000)+
%𝑎𝑖
100+
𝐺
(𝐺𝐺)(1000)+
𝐹
(𝐺𝐹)(1000)
→ 1 =195
1000+
509,80
(3,15)(1000)+
1,5
100+
885,11
(2,65)(1000)+
𝐹
(2,70)(1000)
→ 𝑭 = 𝟕𝟗𝟒, 𝟐𝟐𝐊𝐠/𝐦𝟑
e) Corrección higroscópica o por humedad de los agregados:
Para el agregado fino:
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐 = 𝑭 = 𝟕𝟗𝟒, 𝟐𝟐𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) (1 +𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (794,22) (1 +1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒏 𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒔𝒆𝒄𝒂 = 𝟖𝟎𝟕, 𝟏𝟕𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎) (1 +𝐻
100) / (1 +
𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (807,17) (1 +1,09
100) / (1 +
1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟖𝟎𝟐, 𝟖𝟖𝑲𝒈
133
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 −
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
→ 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 807,17 − 794,22
→ 𝑨𝒈𝒖𝒂 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒅𝒂 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟏𝟐, 𝟗𝟓𝑲𝒈 ~ 𝟏𝟐, 𝟗𝟓𝑳 (𝑨𝒂𝒃𝒔 𝑨𝑭)
Para el agregado grueso:
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐 = 𝑮 = 𝟖𝟖𝟓, 𝟏𝟏𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) (1 +𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (885,11) (1 +1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒏 𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒔𝒆𝒄𝒂 = 𝟖𝟗𝟗, 𝟓𝟒𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎) (1 +𝐻
100) / (1 +
𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (899,54) (1 +1,09
100) / (1 +
1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟖𝟗𝟒, 𝟕𝟔𝑲𝒈
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 −
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
→ 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 899,54 − 885,11
→ 𝑨𝒈𝒖𝒂 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒅𝒂 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟏𝟒, 𝟒𝟑𝑲𝒈 ~ 𝟏𝟒, 𝟒𝟑𝑳 (𝑨𝒂𝒃𝒔 𝑨𝑭)
En conclusión, el agua corregida es:
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐴𝑔𝑢𝑎 + 𝐴𝑎𝑏𝑠𝐴𝐹 + 𝐴𝑎𝑏𝑠𝐴𝐺
→ 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 195,00 + 12,95 + 14,43
→ 𝑨𝒈𝒖𝒂 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒈𝒊𝒅𝒂 = 𝟐𝟐𝟐, 𝟑𝟖𝑳
Entonces, para 1m3 de mezcla se necesita:
a = 222,38L
ccpca1 = 509,80Kg
𝐚𝐜𝐭
⁄ = 𝟎, 𝟒𝟓 % aire atrapado = 1,5%
Agregado fino = 802,88Kg
Agregado grueso = 894,76Kg
134
M2-0,60 (𝐚𝐜𝐭
⁄ = 𝟎, 𝟔𝟎) Ct=0,85C (Cantidad de cemento base en CPCA1)
a) Valor esperado de la resistencia a la compresión (Rc):
act⁄ = 0,60 → 𝐑𝐜 = 𝟐𝟔𝟓𝐊𝐠/𝐜𝐦𝟐 (Interpolando en la tabla Nº3, ACI)
b) Estimación de la cantidad de cemento (a):
act⁄ = 0,60 → ct =
a
(0,85)(0,60) → ct =
195
(0,85)(0,60) → ct
= 𝟑𝟖𝟐, 𝟑𝟓𝐊𝐠/𝐦𝟑
c) Calculo para hallar el contenido de agregado grueso (G):
𝐺 = (𝑉𝐺 )(𝑃𝑈𝐶𝐺)
TMN= 1” (Tabla Nº6, ACI) VG = 0,61m3
MF = 3,44
𝐺 = (0,61)(1471) → 𝑮 = 𝟖𝟖𝟓, 𝟏𝟏𝐊𝐠/𝐦𝟑
d) Estimación del contenido de agregado fino (método volumétrico) (F):
1𝑚3 =𝑎
1000+
𝐶
(𝐺𝐶)(1000)+
%𝑎𝑖
100+
𝐺
(𝐺𝐺)(1000)+
𝐹
(𝐺𝐹)(1000)
→ 1 =195
1000+
382,35
(3,15)(1000)+
1,5
100+
885,11
(2,65)(1000)+
𝐹
(2,70)(1000)
→ 𝑭 = 𝟗𝟎𝟑, 𝟒𝟔𝐊𝐠/𝐦𝟑
e) Corrección higroscópica o por humedad de los agregados:
Para el agregado fino:
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐 = 𝑭 = 𝟗𝟎𝟑, 𝟒𝟔𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) (1 +𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (903,46) (1 +1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒏 𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒔𝒆𝒄𝒂 = 𝟗𝟏𝟖, 𝟏𝟗𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎) (1 +𝐻
100) / (1 +
𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (918,19) (1 +1,09
100) / (1 +
1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟗𝟏𝟑, 𝟑𝟏𝑲𝒈
135
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 −
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
→ 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 918,19 − 903,46
→ 𝑨𝒈𝒖𝒂 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒅𝒂 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟏𝟒, 𝟕𝟑𝑲𝒈 ~ 𝟏𝟒, 𝟕𝟑𝑳 (𝑨𝒂𝒃𝒔 𝑨𝑭)
Para el agregado grueso:
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐 = 𝑮 = 𝟖𝟖𝟓, 𝟏𝟏𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜) (1 +𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (885,11) (1 +1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒏 𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒔𝒆𝒄𝒂 = 𝟖𝟗𝟗, 𝟓𝟒𝑲𝒈
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎) (1 +𝐻
100) / (1 +
𝐴𝑏𝑠
100)
→ 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = (899,54) (1 +1,09
100) / (1 +
1,63
100)
→ 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟖𝟗𝟒, 𝟕𝟔𝑲𝒈
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 −
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜
→ 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 899,54 − 885,11
→ 𝑨𝒈𝒖𝒂 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒅𝒂 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒓𝒆𝒈𝒂𝒅𝒐 = 𝟏𝟒, 𝟒𝟑𝑲𝒈 ~ 𝟏𝟒, 𝟒𝟑𝑳 (𝑨𝒂𝒃𝒔𝑨𝑮)
En conclusión, el agua corregida es:
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝐴𝑔𝑢𝑎 + 𝐴𝑎𝑏𝑠𝐴𝐹 + 𝐴𝑎𝑏𝑠𝐴𝐺
→ 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 195,00 + 14,73 + 14,43
→ 𝑨𝒈𝒖𝒂 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒈𝒊𝒅𝒂 = 𝟐𝟐𝟒, 𝟏𝟔𝑳
Entonces, para 1m3 de mezcla se necesita:
a = 224,16L
ccpca1 = 382,35Kg
𝐚𝐜𝐭
⁄ = 𝟎, 𝟔𝟎 % aire atrapado = 1,5%
Agregado fino = 913,31Kg
Agregado grueso = 894,76Kg
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