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MEJORAMIENTO DE LAS CARACTERÍSITICAS MECÁNICAS DEL
MORTERO DE RECUBRIMIENTO CONVENCIONAL ADICIONANDO HUMO
DE SÍLICE
2019
SMITH
César Smith Torres Novoa Jeferson Stive Pérez Quintero
Ing. Milton Mena Serna Director de la monografía
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
1
MEJORAMIENTO DE LAS CARACTERÍSITICAS MECÁNICAS DEL MORTERO DE RECUBRIMIENTO CONVENCIONAL ADICIONANDO HUMO DE SÍLICE
CÉSAR SMITH TORRES NOVOA
JEFERSON STIVE PEREZ QUINTERO
Monografía investigativa propuesta para aspirar al título de tecnólogos en
construcciones civiles
ING. MILTON MENA SERNA
Director de la monografía
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES
Bogotá
Enero de 2019
2
NOTA DE ACEPTACIÓN:
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
_______________________________________
Firma del jurado
_______________________________________
Firma del jurado
Bogotá, 6 de febrero de 2019
3
AGRADECIMIENTOS
Los autores del presente documento extienden sus agradecimientos a la
Universidad Distrital Francisco José de Caldas por prestarnos sus instalaciones y
dotaciones técnicas para la realización de este experimento que aumenta su
producción académica; al ingeniero Milton Mena por guiarnos en el proceso de
adquisición de conocimientos y orientar esta monografía con su experiencia en el
área; al laboratorista Cristian Cuellar encargado del área de estructuras quien aporto
su conocimiento y experiencia, además de colaborarnos en épocas de festividades
para realizar las fallas necesarias.
Los autores.
4
TABLA DE CONTENIDO
LISTA DE ILUSTRACIONES .................................................................................. 6
LISTA DE TABLAS ................................................................................................ 9
GLOSARIO ........................................................................................................... 11
INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 13
1. RESUMEN ...................................................................................................... 14
Palabras clave: ................................................................................................. 15
2. ABSTRACT .................................................................................................... 16
Keywords: ........................................................................................................ 17
3. OBJETIVOS ................................................................................................... 18
3.1. Objetivo general ..................................................................................... 18
3.2. Objetivos específicos ............................................................................ 18
4. FORMULACIÓN DE LA PROPUESTA .......................................................... 19
4.1. Justificación ........................................................................................... 19
4.2. Antecedentes .......................................................................................... 19
4.3. interrogante ............................................................................................ 22
4.4. hipótesis ................................................................................................. 22
5. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 27
6. MARCO LEGAL ............................................................................................. 44
7. MARCO METODOLÓGICO ........................................................................... 46
8. CARACTERIZACIÓN DEL HUMO DE SÍLICE .............................................. 47
9. ENSAYOS DE LABORATORIO DE LOS MATERIALES .............................. 53
9.1. Granulometría de la arena ..................................................................... 53
9.2. Módulo de finura .................................................................................... 55
9.3. Pérdida por lavado ................................................................................. 56
9.4. Equivalente de arena ............................................................................. 57
9.5. Azul de metileno ..................................................................................... 59
9.6. Densidad y absorción del agregado fino ............................................. 61
9.7. Partículas livianas .................................................................................. 64
9.8. Terrones de arcilla y partículas deleznables ....................................... 66
5
9.9. Sanidad de los agregados ..................................................................... 67
9.10. Impurezas orgánicas .......................................................................... 69
9.11. Consistencia normal del cemento hidráulico ................................... 71
9.12. Tiempo de fraguado ............................................................................ 73
10. DISEÑO DE LA MEZCLA ........................................................................... 75
10.1. Estimación de la cantidad de agua ................................................... 75
10.2. Estimación de la relación a/mc .......................................................... 76
10.3. Dosificación del humo de sílice ......................................................... 76
10.4. Calculo de contenido de agregado fino ............................................ 76
10.5. Cantidad de agua en exceso o defecto producto del agregado del
mortero ............................................................................................................. 77
10.6. Aclaración de la relación a/mc real y la usada en el experimento .. 78
10.7. Cálculo de los volúmenes de materiales necesarios para el
proyecto ............................................................................................................ 78
10.8. Dosificación final ................................................................................ 80
11. PROCEDIMIENTO Y MEZCLADO .............................................................. 81
11.1. Adición del humo de sílice ................................................................. 83
12. ENCOFRADO DESENCOFRADO Y CURADO .......................................... 84
13. ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN .................................... 89
13.1. Trazabilidad ......................................................................................... 90
13.2. Resistencia a 28 días .......................................................................... 93
14. ENSAYO VISUAL DE ADHERENCIA A MAMPUESTOS .......................... 96
15. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS ............................................................ 98
16. CAUSALES DEL ERROR ......................................................................... 109
17. CONCLUSIONES ...................................................................................... 112
18. ANEXOS ................................................................................................... 113
19. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................... 122
6
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Mapa conceptual. Fuente: autoría propia. ......................................... 25
Ilustración 2 Comparación tamaño de grano de cemento y micro sílice. Fuente:
Tomado de caracterización de morteros con adición de combinaciones de micro
sílice y nano sílice. Manuel Heraldo Perez Bahamonde. Valdivia-Chile. 2008. ..... 34
Ilustración 3Proceso de producción micro sílice. Fuente: Tomado y adaptado de A.
Dunster "Silica fume in concrete" en information paper IP 5/09 ........................... 37
Ilustración 4 Efectos de la micro sílice en el estado fresco y endurecido de las
mezclas. Fuente: Tomado de caracterización de morteros con adición de
combinaciones de micro sílice y nano sílice. Manuel Heraldo Perez Bahamonde.
Valdivia-Chile. 2008. ............................................................................................. 40
Ilustración 5 Composición del hormigón interface pasta-agregado. Fuente: Tomado
de https://slideplayer.es/slide/10272683/. ............................................................. 43
Ilustración 6 Granulometría de la arena. Fuente: Autoría propia. .......................... 54
Ilustración 7 Lavado sobre tamiz #200. Fuente: Autoría propia. ........................... 56
Ilustración 8 Cálculos pérdida por lavado. Fuente: Tomado de NTC78, numeral 10.
.............................................................................................................................. 57
Ilustración 9 Ensayo equivalente de arena. Fuente: Autoría propia. ..................... 58
Ilustración 10 Prueba de aureola. Fuente: Autoría propia. .................................... 59
Ilustración 11 Picnómetro para determinar densidades. Fuente: Autoría propia. .. 61
Ilustración 12 Muestra preparada para absorción. Fuente: Autoría propia. ........... 61
Ilustración 13 Cálculos densidad aparente. Fuente: Tomado de NTC 237 numeral
8. ........................................................................................................................... 63
Ilustración 14 Fórmula para calcular densidad aparente (sss). Fuente: Tomado de
NTC 237 numeral 9. .............................................................................................. 63
Ilustración 15 Fórmula para calcular la densidad nominal. Fuente: Tomado de NTC
237 numeral 10. .................................................................................................... 63
Ilustración 16 Fórmula para calcular la absorción según la NTC 385. Fuente:
Tomado de NTC 237 numeral 11. ......................................................................... 63
Ilustración 17 Cálculos particulas livianas. Fuente: Tomado de NTC 130, numeral
8. ........................................................................................................................... 65
Ilustración 18 Terrones y partículas deleznables. Fuente: Autoría propia. ............ 66
Ilustración 19 Sanidad de los agregados. Fuente: Autoría propia. ........................ 67
Ilustración 20 Colorimetría de Gardner (vidrio de color estándar). Fuente: Autoría
propia. ................................................................................................................... 70
Ilustración 21 Solución de hidróxido de sodio ensayo materia orgánica. Fuente:
Autoría propia. ....................................................................................................... 70
Ilustración 22 Pasta de cemento hidratado para hallar consistencia. Fuente:
Autoría propia. ....................................................................................................... 71
7
Ilustración 23 Montaje del ensayo consistencia normal. Fuente: Autoría propia. .. 71
Ilustración 24 Molde de Vicat. Fuente: Autoría propia. .......................................... 71
Ilustración 25 Aguja de Vicat para tiempo de fraguado. Fuente: Autoría propia.... 73
Ilustración 26 Materiales pesados y separados. Fuente: Autoría propia. .............. 81
Ilustración 27 Arena tamizada. Fuente: Autoría propia. ........................................ 82
Ilustración 28 Mezcla de arena y cemento. Fuente: Autoría propia. ...................... 82
Ilustración 29 Mezcla de arena, agua y cemento para formar mortero. Fuente:
Autoría propia. ....................................................................................................... 83
Ilustración 30 Formaletas viejas y en mal estado. Fuente: Autoría propia. ........... 84
Ilustración 31 Formaletas con residuos. Fuente: Autoría propia. .......................... 84
Ilustración 32 Ensamble de las formaletas usadas (forradas en plástico vinipel).
Fuente: Autoría propia. .......................................................................................... 85
Ilustración 33 Ensamblaje de las formaletas montado. Fuente: Autoría propia. .... 85
Ilustración 34 Proceso de llenado y apisonado. Fuente: Autoría propia. ............... 86
Ilustración 35 Enrace de los cubos totalmente fundidos. Fuente: Autoría propia. . 86
Ilustración 36 Muestras forradas y rotuladas. Fuente: Autoría propia. .................. 87
Ilustración 37 Probetas desencofradas y rotuladas individualmente. Fuente:
Autoría propia. ....................................................................................................... 87
Ilustración 38 Muestras patrón en curado. Fuente: Autoría propia. ....................... 88
Ilustración 39 Prensa Tecno Test Modena Italy utilizada para el ensayo de
compresión. Fuente: Autoría propia. ..................................................................... 90
Ilustración 40 Mampuesto de arcilla revocado con mortero patrón sin adición de
humo de sílice. Fuente: Autoría propia. ................................................................. 96
Ilustración 41 Mampuesto de arcilla revocado con mortero adicionado con humo
de sílice al 2,5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia. ........................... 97
Ilustración 42 Mampuesto de arcilla revocado con mortero adicionado con humo
de sílice al 5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia. .............................. 97
Ilustración 43 Falla poco notoria en cubo de mortero adicionado con humo de
sílice al 2,5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia. .............................. 103
Ilustración 44 Falla súbita de probeta de mortero patrón. Fuente: Autoría propia.
............................................................................................................................ 103
Ilustración 45 Comparación de las fallas en cubos de mortero con adición de humo
de sílice del 2,5% (inferior) y 5% (superior). Fuente: Autoría propia. .................. 104
Ilustración 46 Falla intermedia de cubo de mortero adicionado con humo de sílice
al 5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia. .......................................... 104
Ilustración 47 Ensamblaje de las formaletas utilizadas. Fuente: Autoría propia. . 120
Ilustración 48 Formaletas en mal estado con residuos incrustados. Fuente: Autoría
propia. ................................................................................................................. 121
Ilustración 49 Formaletas disponibles viejas y en pésimo estado. Fuente: Autoría
propia. ................................................................................................................. 121
8
LISTA DE GRÁFICAS
Gráfico 1 Resistencia a la compresión vs % de dosificación a 3 días. Fuente:
Autoría propia. ....................................................................................................... 91
Gráfico 2 Resistencia a la compresión vs % de dosificación a 7 días. Fuente:
Autoría propia. ....................................................................................................... 91
Gráfico 3 Resistencia a la compresión vs % de dosificación a 14 días. Fuente:
Autoría propia. ....................................................................................................... 92
Gráfico 4 Resistencia a la compresión vs % de dosificación a 28 días. Fuente:
Autoría propia. ....................................................................................................... 92
Gráfico 5 Comparación de los datos de trazabilidad, resistencia a la compresión vs
% de dosificación. Fuente: Autoría propia. ............................................................ 93
Gráfico 6 Dispersión y línea de tendencia de probetas sin adición de humo de
sílice. Fuente: Autoría propia................................................................................. 94
Gráfico 7 Dispersión y línea de tendencia de probetas adicionadas con humo de
sílice al 2,5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia. ................................ 94
Gráfico 8 Dispersión y línea de tendencia de probetas adicionadas con humo de
sílice al 5%del peso del cemento. Fuente: Autoría propia. .................................... 95
Gráfico 9 Método gráfico de interpolación para hallar el porcentaje de adición
óptimo. Fuente: Autoría propia. ........................................................................... 100
Gráfico 10 Análisis estadístico mediante la campana de Gauss de la resistencia a
la compresión de cubos de mortero patrón sin adición. Fuente: Autoría propia. . 101
Gráfico 11 Análisis estadístico mediante la campana de Gauss de la resistencia a
la compresión de cubos de mortero adicionados con humo de sílice al 2,5% del
peso del cemento. Fuente: Autoría propia. ......................................................... 102
Gráfico 12 Análisis estadístico mediante la campana de Gauss de la resistencia a
la compresión de cubos de mortero adicionados con humo de sílice al 5% del peso
del cemento. Fuente: Autoría propia. .................................................................. 102
9
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Componentes metodológicos. Fuente: Autoría propia. ............................ 23
Tabla 2 Variable independiente. Fuente: Autoría propia. ...................................... 24
Tabla 3 Variable dependiente. Fuente: Autoría propia. ......................................... 24
Tabla 4 D.3.4-1 Clasificación de los morteros de pega por propiedad o por
proporción. Fuente: Tomada de la NSR-10, Título D. ........................................... 28
Tabla 5 Cuadro resumen de especificaciones arena de recubrimiento según
ASTM-897. Fuente: Autoría propia. ....................................................................... 29
Tabla 6 Límites de granulometría según NTC 77. Fuente: Tomado de ASTM C897.
.............................................................................................................................. 30
Tabla 7 Propiedades físicas del micro sílice. Fuente: Autoría propia. ................... 35
Tabla 8 Propiedades químicas del micro sílice. Fuente: Autoría propia ................ 36
Tabla 9 Resumen de las propiedades químicas de la micro sílice. Fuente: Tomado
de caracterización de mortero con adición de combinacipnes de microsilice y
nanosilice, Manuel Heraldo Perez Bahamonde, Valdivia- Chile, 2008. ................. 36
Tabla 10 Composición del humo de sílice en función de su procedencia. Fuente:
Tomado de http://www.cedex.es/NR/rdonlyres/08063BEF-1B3B-4B7E-92A5-
668337F52FD6/119859/HUMODESILICE.pdfREACCIÓN CON EL MORTERO .. 38
Tabla 11 Composición porcentual de micro sílice según producción y origen.
Fuente: Autoría propia. .......................................................................................... 48
Tabla 12 Tamices utilizados para la granulometría de la arena. Fuente: Autoría
propia. ................................................................................................................... 53
Tabla 13 Resultados de la granulometría de la arena. Fuente: Autoría propia. .... 55
Tabla 14 Resultado sanidad del agregado. Fuente: Autoría propia. ..................... 69
Tabla 15 Prueba para hallar la cantidad de agua óptima de forma empírica.
Fuente: Autoría propia. .......................................................................................... 75
Tabla 16 Prueba para hallar la cantidad de agua óptima de forma convencional
incluyendo humedad del agregado fino. Fuente: Autoría propia. .......................... 78
Tabla 17 Cálculo de materiales para la mezcla de 1m3 de mortero. Fuente: Autoría
propia. ................................................................................................................... 79
Tabla 18 Cálculo de materiales utilizados para la mezcla de un cubo de mortero de
5 x 5 x 5 (cm). Fuente: Autoría propia. .................................................................. 79
Tabla 19 Cálculo de materiales utilizados para la mezcla de 40 cubos de mortero
de 5 x 5 x 5 (cm). Fuente: Autoría propia. ............................................................. 80
Tabla 20 Cuadro de resumen estadístico probetas falladas a 28 días. Fuente:
Autoría propia. ..................................................................................................... 101
Tabla 21 Especificación ASTH 897. Fuente: Autorpia propia. ............................. 105
10
Tabla 22 Cuadro resumen ensayos a la arena y sus cumplimientos. Fuente:
Autoría propia. ..................................................................................................... 108
Tabla 23 Nomenclatura de todas las probetas. Fuente: Autoría propia. ............. 113
Tabla 24 Cantidad de materiales utilizados para la mezcla de las probetas. Fuente:
Autoría propia. ..................................................................................................... 113
Tabla 25 Pesos de los cubos antes y después de curar. Fuente: Autoría propia.114
Tabla 26 Resistencia a la compresión probetas falladas a 3 días. Fuente: Autoría
propia. ................................................................................................................. 115
Tabla 27 Resistencia a la compresión probetas falladas a 7 días. Fuente: Autoría
propia. ................................................................................................................. 115
Tabla 28 Resistencia a la compresión probetas falladas a 14 días. Fuente: Autoría
propia. ................................................................................................................. 116
Tabla 29 Resistencia a la compresión a 28 días de cubos patrón, sin adición.
Fuente: Autoría propia. ........................................................................................ 117
Tabla 30 Resistencia a la compresión a 28 días de cubos de mortero adicionado
con humo de sílice al 2,5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia. ........ 117
Tabla 31 Resistencia a la compresión a 28 días de cubos de mortero adicionados
con humo de sílice al 5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia. ........... 118
Tabla 32 Análisis de pesos de los cubos antes y después de curar durante 3 días.
Fuente: Autoría propia. ........................................................................................ 119
Tabla 33 Análisis de pesos de los cubos antes y después de curar durante 7 días.
Fuente: Autoría propia. ........................................................................................ 119
Tabla 34 Análisis de pesos de los cubos antes y después de curar durante 14
días. Fuente: Autoría propia. ............................................................................... 120
Tabla 35 Resumen de los pesos promedio en las diferentes dosificaciones de
humo de sílice y determinación de la absorción. ................................................. 120
11
GLOSARIO
ABSORCIÓN: Es la operación unitaria que consiste en la separación de uno o más
componentes de una mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente líquido con el
cual forma solución.
ADITIVO: Producto que se agrega a una mezcla de mortero o concreto en su
proceso de mezclado con el objetivo de modificar tiempos de fraguado,
manejabilidad o resistencia.
AGREGADO FINO: Arena u otro material inorgánico en un rango de tamaño de
partícula menor a 1 cm.
APISIONAR: Apretar o comprimir el suelo, la grava o la tierra, especialmente con
una apisonadora.
ASENTAMIENTO: Es una medida de la consistencia de concreto, que se refiere al
grado de fluidez de la mezcla e indica qué tan seco o fluido está el concreto.
DEFLOCULANTE: Es un aditivo que causa una dispersión más estabilizada y evita
que se aglomeren las partículas finas, manteniéndolas en suspensión y modificando
el comportamiento geológico de las pastas.
DESVIACIÓN ESTÁNDAR: Es la medida de dispersión más común, que indica qué
tan dispersos están los datos con respecto a la media.
GRADACIÓN: Serie ordenada gradualmente.
GRAVEDAD ESPECÍFICA: La gravedad específica es una comparación de la
densidad de una substancia con la densidad del agua.
HIDRÓMETRO: Instrumento que sirve para medir el caudal, la velocidad, la fuerza
y otras características de los líquidos en movimiento.
INTERPOLAR: Poner determinada cosa entre otras que siguen un orden, o dentro
del conjunto que estas forman.
12
LEY DE STOKES: Se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos
esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de
bajos números de Reynolds.
MÁQUINA DE LOS ÁNGELES: Consiste en un tambor cilíndrico de acero que gira
en posición horizontal. Este cilindro está provisto de una abertura para introducir la
muestra que se desea ensayar y un entrepaño para conseguir el volteo del material.
MASA UNITARIA O PESO VOLUMÉTRICO: Está definido como la relación
existente entre el peso de una muestra de agregado compuesta de varias partículas
y el volumen que ocupan esas partículas agrupadas dentro de un recipiente de
volumen conocido.
MENISCO: Es la curvatura de la superficie de un líquido que se produce en
respuesta a la superficie de su recipiente. Esta curvatura puede ser cóncava o
convexa.
MÉTODO FULLER: Es la manera de lograr obtener un diseño de mezclas cuando
se cumple lo siguiente: No se cumpla la norma ASTM C33 (NTC 174), la cantidad
de cemento es mayor a 300Kg por metro cúbico de la mezcla, el árido grueso debe
estar entre 30mm y 70mm.
MICRO DEVAL: Equipo utilizado para medir el desgaste a la abrasión de materiales
granulares usados para bases y sub-bases.
PICNÓMETRO: Recipiente de pequeñas dimensiones que se usa para determinar
la densidad de un sólido o de un líquido.
SEDIMENTACIÓN: La sedimentación es el proceso por el cual los materiales
transportados por distintos agentes (escorrentía, glaciares, viento) y procedentes de
la erosión y la meteorización de las rocas son depositados, pasando a ser
sedimentos.
13
INTRODUCCIÓN
El mortero de cemento para recubrimiento es muy utilizado debido a su versatilidad
en la construcción. Por tal motivo en las comunidades informales de Bogotá se
evidencia su uso sin un debido control de calidad que garantice una adecuada
durabilidad y seguridad. Como los morteros de uso convencional no cumplen con
las especificaciones de la normativa colombiana, es necesario buscar alternativas
que mejoren su propiedad de resistencia a la compresión.
El uso de los nuevos materiales presenta grandes avances en la construcción, la
micro sílice o también llamada humo de sílice (debido a su proceso de obtención)
utilizada en concretos y morteros pretenden erradicar muchos problemas,
proporcionar un ahorro de costos y ayuda a reducir la huella de carbono (emisión
de contaminantes a la atmosfera, no necesariamente de carbono).
Estas estructuras de sílice con propiedades físicas, químicas, mecánicas, y
elásticas, existen en diferentes presentaciones según su procedencia en el proceso
de reducción del cuarzo con carbón, como lo son: polvo sin densificar, polvo
densificado, humo de sílice en suspensión y humo de sílice granulado1. Cada una
de estas presentaciones modifica el costo de transporte, la manipulación y la
generación excesiva de polvo.
Generalmente, se utiliza el polvo densificado como aditivo en mezclas que
contienen cemento hidráulico con el fin de mejorar sus características mecánicas,
reducir la permeabilidad y aumentar la durabilidad (capacidad de resistir agentes
químicos, mecánicos, ambientales, biológicos y atmosféricos)2
Por lo anteriormente expuesto; en este proyecto se utilizará el humo de sílice como
adición al mortero convencional con el objetivo de estudiar la adherencia, contenido
de agua, resistencia a la compresión, entre otras características relevantes al uso
de este material.
1 IECA, “Humo de Sílice”, Instituto español del cemento y sus aplicaciones, Madrid, 2007 2 Mena, Milton, “Clase patología del concreto Universidad Distrital”, Bogotá, 2018
14
1. RESUMEN
El presente escrito contiene el proyecto académico escrito en la modalidad de
monografía “Mejoramiento de las características mecánicas del mortero de
recubrimiento de uso convencional adicionando humo de sílice”, el cual partió de la
idea de mejorar la durabilidad en las viviendas informales ubicadas en las periferias
de la ciudad de Bogotá, al ser estás construcciones netamente empíricas que no
cumplen con ninguna norma técnica colombiana (NTC) ni con la NSR-10 en lo que
a durabilidad respecta.
La adición de humo de sílice se plantea por decisión técnica/económica una vez
consultados los antecedentes de diferentes adiciones en concretos y morteros,
encontrando aditivos o sustitutos del cemento con mejores resultados, pero con un
costo mucho más elevado y una producción y adquisición de la materia prima
bastante compleja como en el caso de los nanotubos de carbono debido a su poca
o nula producción nacional.
Una vez justificada la propuesta, se procede analizando los materiales a utilizar
realizando pruebas de laboratorio para determinar sus características principales,
sus efectos adversos en reacciones químicas y comparando los resultados
obtenidos con los mostrados por las fichas técnicas emitidas por los proveedores
en los casos que se pudo obtener estos dos datos.
En la sección referente a ensayos de laboratorio se expresan todos los resultados
de las pruebas realizadas a la arena utilizada en la mezcla la cual es de procedencia
de peña por su contenido de arcillas que ayuda a la adherencia al ser un mortero
de recubrimiento, adicionalmente, se presenta una ficha técnica característica del
humo de sílice adquirida por parte de los autores de parte del proveedor de dicho
material; con respecto al cemento se tomó la decisión de utilizar cemento de marca
Argos de uso general (UG) o tipo 1 en la anterior denominación.
Todos los cubos de mortero fueron mezclados y fundidos en las instalaciones de los
laboratorios de la Universidad Distrital, Facultad Tecnológica, en compañía del
15
laboratorista encargado del área de estructuras quien además prestó
acompañamiento técnico. Las probetas realizadas el 7 de diciembre de 2018 fueron
puestas en cajones hechos en madera por los autores del presente escrito y
posteriormente desencofrados y puestos a curar sumergidos totalmente en agua
con cal al 5% del peso del agua de curado; 30 de los especímenes totales fueron
fallados a diferentes edades con el fin de tener curvas de trazabilidad y poder
monitorear el comportamiento del mortero en estado endurecido a través del tiempo,
con respecto a la dosificación de adición de humo de sílice.
Una vez madurados 28 días, el 4 de enero de 2019 se procedió fallando los 90
cubos restantes (30 por cada dosificación incluyendo la muestra patrón) para
realizar el tratamiento estadístico correspondiente y analizar resultados como el tipo
y la geometría de la falla presentada, el porcentaje óptimo de adición, las
características que mejoraron y empeoraron con la adición, y la dispersión de las
muestras garantizando que se diera una distribución normal para poder tener datos
válidos y verídicos.
Finalmente se presentan las posibles causales del error, los anexos justificando
todos los cálculos en detalle, algunas fotos que evidencian problemas presentados
en el proceso, conclusiones y bibliografía consultada.
Palabras clave:
Mortero
Humo de sílice
Adherencia
Recubrimiento
Resistencia
Durabilidad
16
2. ABSTRACT
The present document contains the academic project written in the monograph
modality "Improvement of the mechanical characteristics of the mortar of
conventional use adding silica fume", which started from the idea of improving the
durability in the informal homes located in the peripheries of the city of Bogotá, as
these are clearly empirical constructions that do not comply with any Colombian
technical norm (NTC) nor with the NSR-10 in terms of durability.
The addition of silica fume is raised by technical / economic decision after consulting
the background of different additions in concrete and mortar, finding additives or
substitutes of cement with better results, but with a much higher cost and a
production and acquisition of the very complex raw material as in the case of carbon
nanotubes due to little or no domestic production.
Once the proposal is justified, the materials to be used are analyzed by performing
laboratory tests to determine their main characteristics, their adverse effects in
chemical reactions and comparing the results obtained with those shown by the
technical specifications issued by the suppliers in the cases He was able to obtain
these two data.
In the section referring to laboratory tests, all the results of the tests carried out on
the sand used in the mixture, which is of rock origin, are expressed by its content of
clays, which helps the adhesion by being a coating mortar, additionally, a technical
sheet characteristic of silica fume acquired by the authors; With respect to cement,
the decision was made to use general purpose (UG) Argos brand or type 1 cement
in the aforementioned denomination.
All the mortar cubes were mixed and melted in the facilities of the laboratories of the
District University, Technological Faculty, in the company of the laboratory
technician in charge of the area of structures who also provided technical support.
The test tubes made on December 7, 2018 were placed in drawers made of wood
by the authors of this writing and then stripped and put to cure submerged completely
17
in water with lime at 5% of the weight of the curing water; 30 of the total specimens
were faulted at different ages in order to have traceability curves and to be able to
monitor the behavior of the mortar in a hardened state over time, with respect to the
addition dosage of silica fume.
After maturing 28 days, on January 4, 2019, the remaining 90 cubes (30 for each
dosage including the standard sample) were faulted to perform the corresponding
statistical treatment and analyze results such as the type and geometry of the failure
presented, the optimal percentage of addition, the characteristics that improved and
worsened with the addition, and the dispersion of the samples ensuring that a normal
distribution was given in order to have valid and true data.
Finally, the possible causes of the error are presented, the annexes justifying all the
calculations in detail, some photos that show problems presented in the process,
conclusions and bibliography consulted.
Keywords:
Mortar
Sílica smoke
Adherence
Coating
Resistence
Durability
18
3. OBJETIVOS
3.1. Objetivo general
Adicionar humo de sílice a una muestra de mortero de recubrimiento
convencional mediante dos dosificaciones para mejorar su resistencia a la
compresión, y demás características relevantes.
3.2. Objetivos específicos
Comparar la resistencia a la compresión de 3 lotes de muestras con
diferentes dosificaciones.
Hallar el porcentaje óptimo de adición de humo de sílice para mejorar la
resistencia a la compresión.
Describir las mejoras en la aplicabilidad de la adición de humo de sílice con
dos dosificaciones en mortero de recubrimiento.
19
4. FORMULACIÓN DE LA PROPUESTA
En las construcciones informales situadas en las periferias de Bogotá los morteros
de recubrimiento convencional no cumplen con las especificaciones técnicas según
la norma sismo resistente. Además, el factor más importante es la resistencia a la
compresión que da un indicio de la calidad y durabilidad en la vivienda.
4.1. Justificación
Debido a los principios constructivos en viviendas informales de Bogotá,
donde se presenta falta de capacitación y bajos recursos económicos, los
morteros de recubrimiento convencionales no cumplen las especificaciones
de la norma sismo resistente existiendo la posibilidad de colapso de dichas
viviendas ante un evento sísmico.
Es de vital importancia buscar alternativas que permitan mejorar la calidad
del mortero de recubrimiento que se utiliza en viviendas informales. Una
alternativa es el uso de nuevos materiales que garanticen una mejora en las
propiedades a bajo costo y fácil implementación.
El uso de humo de sílice como adición pretende mejorar la resistencia a la
compresión del mortero de uso convencional, ya que sus propiedades,
resistencia mecánica, dureza, tenacidad, flexibilidad y elasticidad, dan indicio
de su potencial como un material alternativo como adición en el mortero de
recubrimiento convencional.
4.2. Antecedentes
CARACTERIZACION DE MORTEROS CON ADICION DE COMBINACIONES DE
MICROSILICE Y NANOSILICE
MANUEL HERALDO PEREZ BAHAMONDE VALDIVIA – CHILE 2008
Universidad Austral de Chile
20
La investigación tuvo como objetivo caracterizar las propiedades mecánicas y
físicas del mortero con la adición de micro sílice, nano sílice y combinación de estas.
Entre sus resultados de interés en la adición de micro sílice al mortero se encontró
que aumenta la trabajabilidad con disminución transcurrido el tiempo, se obtiene
mejoras en la densidad y aumento en resistencia a la compresión. Además se
estableció una docilidad máxima en un 2,5%; pero sus resistencias mecánicas
óptimas se alcanzan alrededor de un 5% de adición en relación al cemento cuando
ya se ha perdido parte de la fluidez de la mezcla.
INFLUENCIA DEL PORCENTAJE, TIPO Y DOSIFICACIÓN DE MICROSÍLICE EN
LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y CAPILARIDAD EN MORTEROS
ELABORADOS CON CEMENTO TIPO V, TRUJILLO 2017
Bach. Jimena Virginia Mendoza Jicaro
Trujillo – Perú 2018
UNIVERSIDAD PRIVADAD DEL NORTE
Influencia de la adición de microsílice industrial como Sika Fume y Silica Fume QS,
sobre la resistencia a la compresión y capilaridad, en morteros elaborados con
cemento tipo V, con relación cemento : arena de 1:3 y 1:4, con porcentajes adición
respecto al cemento de 0% al 10%, con una relación agua/cemento de 0.65 y 0.70;
adicionando a la vez el aditivo acelerante Accelguard 80 de QSI con 1.5% de
adición, utilizando arena gruesa de la cantera “Lekersa” de Huanchaco.
Desarrollándolo bajo las normas: Sociedad Americana para Pruebas y Materiales
(ASTM) e Instituto Americano del Concreto (ACI). Se elaboraron probetas de 5cm x
5cm x 5 cm, donde fueron curados en solución de hidróxido de calcio a 7, 28 y 56
días, con un total de 756 probetas cubicas, obteniendo como resultado, que la que
mejor resistencia a 28 días en mortero convencional, fue la dosificación c:a de 1:3,
con 259 kg/cm2 , las probetas a 28 días, agregadas con microsílice Sika Fume
tuvieron una mejor resistencia siendo el de 8% el porcentaje más óptimo con 401
kg f/cm2 con relación 1:3, aumentando 54.2% de resistencia en base a la resistencia
patrón, concluyendo que el mortero adicionado con microsílice sika fume tiene altas
resistencias iniciales con una baja absorvencia.
21
ACTIVACIÓN ALCALINA DE HUMO DE SÍLICE EN MORTEROS DE CEMENTO:
ESTUDIO DE RESISTENCIAS MECÁNICAS C. Suesta; M.J.L. Tendero; I. Beleña
Asociación de Investigación de las Empresas de la Construcción (AIDICO) Parque
Tecnológico Avda. Benjamin Franklin, 17 46980 Paterna - VALENCIA
En este trabajo se estudió el efecto de varias adiciones alcalinas así como de la
temperatura de curado a 20 y 40 ºC, en las propiedades mecánicas de morteros con
humo de sílice en un 15 % de sustitución de cemento. Las adiciones estudiadas
fueron: NaOH, KOH, Na2CO3, silicato potásico y sódico. Se demuestra mediante
RMN de 29Si que la adición de silicato sódico favorece un aumento del grado de
entrecruzamiento de las cadenas de CSH (mayor proporción de Q3) que se refleja
en una mejora de la resistencia a compresión, y también que el aumento de la
temperatura de curado acentúa dicho efecto. En general, los valores de la
resistencia mecánica a compresión hasta los 28 días de todos los morteros curados
a 20ºC mejoran respecto del mortero control, destacando a tiempos cortos la
activación producida por el silicato sódico con un 68% de incremento. A los 56 días
de curado, los valores de los morteros con adición de hidróxidos disminuyen
ligeramente respecto al mortero control, mientras que para el resto de adiciones
activantes las resistencias mejoran, un 19% para el silicato sódico, y en torno al 9
% para el silicato potásico y el carbonato sódico. El estudio realizado a 40ºC muestra
una evolución similar a la observada a 20ºC, con la diferencia de que el aumento de
temperatura favorece de forma especial la activación de la reacción puzolánica a
tiempos cortos (3 y 7 días). En cuanto a las resistencias a flexión, se debe destacar
que mejoran ligeramente hasta los 28 días de curado y después se mantienen
valores similares a los del control.
EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DEL CEMENTO PÓRTLAND TIPO III
ADICIONADO CON SÍLICE DE DIFERENTES TAMAÑOS DE PARTÍCULA
LAURA MARIA MONTOYA TOBÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
En este proyecto se identifica la reacción entre sílices de diferentes tamaños de
partículas, tal como el humo de sílice (Microsílice) y el pirosil (sílice porosa) y el
22
cemento Pórtland tipo III por métodos de caracterización como Difracción de Rayos
X (DRX), Termogravimetría (TG) y ensayos de resistencias mecánicas para
cuantificar el incremento en las resistencias a la compresión (ASTM C311) y así
reconocer y cuantificar las mejoras en las propiedades que le atribuye las diversas
sílices a la mezclas cementicias. Los resultados mostraron que la reacción entre las
dos sílices y el hidróxido de calcio del cemento aumentan las resistencias
mecánicas, y además hacen que su reacción con el hidróxido de calcio forme
complejos de silicatos cálcicos (tobermorita), factor que se ve incrementado en
ambos casos por el carácter amorfo de los materiales utilizados y el área superficial,
siendo la del pirosil 140 veces más alta que la del cemento, la cual favorece la
reactividad, y aumenta su carácter puzolánico. Finalmente, las resistencias
desarrolladas por el humo de sílice permiten demostrar que después de un 10% de
sustitución, esta ya no es efectiva, ya que las resistencias disminuyen frente a una
muestra patrón, lo que lleva a concluir que la sustitución optima de humo de sílice
es del 10%; mientras que para el pirosil, las resistencias constituyen un dato
prometedor inclusive para adiciones de tan solo 5%, esto debido a la densificación
de la matriz que le proporciona mayores resistencias a la compresión con
incrementos hasta del 20% a 28 días de curado, pero con la desventaja de que la
demanda de agua se incrementa a causa de la reología misma del pirosil.
4.3. interrogante
¿Es posible mejorar la resistencia a la compresión del mortero de uso
convencional incorporando humo de sílice?
4.4. hipótesis
La adición de humo de sílice densificado a la mezcla de mortero
proporcionará mayor rigidez a la matriz del material cementante que se forma
como producto de la reacción de hidratación de los granos de cemento,
debido a que el tamaño de grano del humo de sílice es más pequeño que el
tamaño de grano del cemento, éste aditivo podrá situarse en los poros
23
característicos del material minimizándolos, reduciendo así la permeabilidad,
que a su vez, generará una mayor durabilidad del mortero al mitigar el ingreso
de agentes patógenos.
Asimismo, la presencia de granos con mayor superficie específica (humo de
sílice) requiere una mayor cantidad de agua, la cual se espera apreciar en la
trabajabilidad de la mezcla.
HIPOTESIS COMPONENTES METODOLÓGICOS COMPONENTES
REFERENCIALES
VARIABLES UNIDAD
DE
ANÁLISIS
CONECTORES EL
ESPACIO
EL
TIEMPO
Microsílice Cubos de
mortero
Incrementará y
disminuirá
Laboratorio
de la
Universidad
Distrital
Francisco
José de
Caldas
Año
2018-
2019
Resistencia
a la
compresión
Tabla 1 Componentes metodológicos. Fuente: Autoría propia.
24
Metodología
Variable independiente
La dosificación de la microsílice está comprendida en 0%, 2.5% y 5% del
volumen total. Este material tiene un tamaño de 0.1 – 0.2 mm
Variable Definición
conceptual
Dimensiones Indicadores Ítems
Microsilice Aditivo en
polvo
compuesto
por sílice
Propiedades
físicas
Tamaño
granulométrico
(mm)
Densidad (Kg/m3)
composición
Tabla 2 Variable independiente. Fuente: Autoría propia.
Variable dependiente
Resistencia a la compresión: para lo cual se elaboran cubos de 5 cm x 5 cm x 5
cm, su medida será en KN
Variable Definición
conceptual
Dimensiones Indicadores Items
Resistencia a la
compresión
Carga de
falla
soportada
por la
probeta en
una prensa
hidráulica
Propiedades
mecánicas
Carga falla Kg
área mm2
Tabla 3 Variable dependiente. Fuente: Autoría propia.
25
Proceso experimental
Mapa conceptual
Ilustración 1 Mapa conceptual. Fuente: autoría propia.
Arena
Caracterización
Cemento Microsílice
Materia Prima
Agua Dosificación,
Mezclado y
fundida
Ensayos
Resistencia
Compresión
Análisis de
datos
26
Materia prima
Elaboración de probetas cubicas de mortero, se emplearon los siguientes
materiales:
Aglomerante
Cemento tipo UG, fabricado por Argos
Agregado
Arena de peña
Agua
Agua de curado y mezclado es agua potable de la ciudad de Bogotá
27
5. MARCO TEÓRICO
Mortero
Se denomina mortero a aquella pasta formada por la combinación de materiales
cementantes, agregado fino y en algunos casos aditivos, que mezclados con una
cantidad determinada de agua dan lugar a una masa plástica. Es uno de los
elementos de uso más común en construcción debido a su gran versatilidad; hay
gran variedad de morteros que se diferencian según su composición y a la función
para la cual son preparados. Estos pueden ser empleados como material de
revestimiento (mortero para revoque o repello), como relleno (mortero de relleno
o grouting) o para unir unidades de mampostería (mortero de pega). En la
actualidad, el mortero más común es aquel que se prepara con cemento, arena y
agua. Se caracteriza por ofrecer una mayor resistencia debido a su proceso de
secado rápido y a su dureza. (Valbuena Porras, S. G., Mena Serna, M. Evaluación
de la resistencia a la compresión en morteros de pega de acuerdo con la
dosificación establecida por el código Sismo Resistente Colombiano. Revista
Tecnura, 20(48), 115-121. doi: 10.14483/udistrital.jour.tecnura.2016. 2.a08).
Teniendo en cuenta los materiales que los constituyen existen morteros calcáreos
(cal), morteros de yeso (yeso hidratado), morteros de cal y cemento, y morteros de
cemento, ampliamente utilizados en Colombia.
El mortero tiene que absorber esfuerzos de tensión y compresión, siendo necesario
que conserve ciertas propiedades que se evalúan en dos etapas diferentes de
acuerdo con su estado físico (fresco o endurecido) (Gutiérrez de López, 2003). Para
la norma sismo resistente NSR 10 la compresión es la propiedad a la que se recurre
como parámetro de control de calidad y durabilidad y para evaluar dicha propiedad
existe la norma técnica colombiana NTC 220.
Para el interés de éste estudio los morteros de recubrimiento o de revoque son
similares a los morteros de pega descritos en el Reglamento Colombiano de
Construcción Sismo Resistente (NSR-10) capitulo D.3.4. (Tabla 4)
28
Tabla 4 D.3.4-1 Clasificación de los morteros de pega por propiedad o por proporción. Fuente: Tomada de la NSR-10, Título D.
El mortero tipo N no entra en la clasificación debido a que el reglamento permite
como una resistencia como mínimo una resistencia de 12.5 MPa para mortero de
recubrimiento.
Materiales del mortero de recubrimiento
Cemento
Es el elemento aglutinante, será cemento Portland o una combinación de cal y
cemento Portland. En ningún momento se puede utilizar únicamente cal como
aglutinante. Debe cumplir con la NTC 121(ASTM C 150) y NTC 321 ASTM (C150).
Para mortero de recubrimiento generalmente se utiliza cemento Portland Tipo 1 o
de uso general.
Agua
El agua que se utilice para la mezcla del mortero deberá estar limpia, libre de
aceites, ácidos, álcalis, sales, materia orgánica u sustancias perjudiciales para el
mortero. Debe cumplir con la NTC 3459.
Arena
Estos deben cumplir con lo estipulado en el Reglamento Colombiano de
Construcción Sismo Resistente (NSR-10) Titulo D Mampostería estructural. Para el
29
mortero de recubrimiento se debe hacer la utilizando de arenas finas que cumplan
con las especificaciones de las Normas ASTM C-926 y ASTM C-897.
CUADRO RESUMEN ESPECIFICACIONES ARENA DE RECUBRIMIENTO
ASTM- 897
Ensayo Norma Técnica
Colombiana
Especificación
Impurezas orgánicas NTC 176 Exento de impurezas
orgánicas, color de
impurezas estándar. Se
permite el uso de arenas
que cumplan dicha
especificación cuando se
prueba la fuerza relativa
a los 7 días y está no es
inferior a 95%
Partículas livianas NTC 130 0.5 % Máximo permitido
por peso
Sanidad de los
agregados
NTC 126 Perdida máxima de 20%
usando sulfato de sodio y
15 % con sulfato de
magnesio
Terrones de Arcilla NTC589 1 % Máximo permitido
por peso
Perdida por lavado NTC 78 No mayor al 3%
Módulo de finura - 2.05 a 3.05
Tabla 5 Cuadro resumen de especificaciones arena de recubrimiento según ASTM-897. Fuente: Autoría propia.
30
Granulometría NTC 77
Tabla 6 Límites de granulometría según NTC 77. Fuente: Tomado de ASTM C897.
Propiedades Mortero fresco
Manejabilidad
Medida de la facilidad de manipulación de la mezcla, está relacionada con la
consistencia de la mezcla. La consistencia adecuada se consigue mediante la
adición de cierta cantidad de agua que varía en función de la granulometría del
mortero, cantidad de finos, empleo de aditivos, absorción de agua de la base
sobre la que se aplica, así como de las condiciones ambientales, gusto de los
operarios que lo utilizan, etc. La trabajabilidad mejora con la adición de cal,
plastificantes o aireantes. Se evalúa mediante ensayo de fluidez descrito en la
NTC 111.
Tiempo de utilización o Trabajabilidad
Es el tiempo durante el cual un mortero posee la suficiente trabajabilidad para
ser utilizado sin adición posterior de agua con el fin de contrarrestar los efectos
de endurecimiento por el principio del fraguado. Se determina conforme al
procedimiento operativo de la Norma Europea UNE-EN 1015-9. NTC 3546
anexo.3.
Densidad
Está directamente relacionada con los componentes de los materiales, asi como
su contenido de aire
31
Adherencia
Capacidad del mortero para absorber tensiones normales o tangenciales a la
superficie de la interfase mortero-base. Se refiere a la resistencia a la separación
del mortero sobre su soporte.
La adherencia del mortero fresco es debida a las propiedades reológicas de la
pasta del conglomerante, donde la tensión superficial de la masa del mortero
fresco es el factor clave para desarrollar este tipo de característica. La
adherencia, antes de que el mortero endurezca, se incrementa cuanto mayor es
la proporción del conglomerante o la cantidad de finos arcillosos. Sin embargo,
el exceso de estos componentes puede perjudicar otras propiedades.
Retención de agua
Es la capacidad del mortero de mantener su plasticidad cando queda en contacto
con la superficie en la cual va ser colocado. Está relacionada con la superficie
especifica de las partículas del conglomerante y con la viscosidad de la pasta
para mejorar la retención de agua se puede agregar cal, aumentar el contenido
de finos, aditivos plastificantes e incorporadores de aire. Se evalúa de acuerdo
al procedimiento establecido en la NTC 4050.
velocidad de endurecimiento
Los tiempos inicial y final del mortero están comprendidos entre 2 a 24 horas
dependiendo de la composición de la mezcla y las condiciones ambientales
(clima y humedad)
Propiedades mortero endurecido
Adherencia
Resistencia a la tracción y capacidad de responder monolíticamente con las
piezas que une ante solicitudes de carga. La adherencia depende de tres
aspectos fundamentales:
El mortero
El soporte y su preparación
32
La forma de aplicación
Existen dos tipos de adherencia: química, basada en los enlaces, y física,
fundamentada en el anclaje mecánico entre las piezas (adhesión).
La adherencia de tipo físico-mecánico está fundamentada en la trabazón entre
sólidos. El mortero se coloca en estado plástico sobre la superficie. El cemento
disperso y disuelto del mortero penetra en los poros del soporte. Después del
proceso de fraguado se crean puntos de anclaje entre el mortero y la pieza que los
une.
La adherencia química se fundamenta en la formación de enlaces químicos
localizados entre la superficie de contacto entre el mortero y el soporte.
Retracción
Es la contracción por disminución de volumen durante el proceso de
fraguado. Dicha retracción es provocada por la pérdida de agua sobrante tras
la hidratación del mortero.
Los morteros con altos contenidos en cemento y finos tienen retracciones
más elevadas. Se distinguen tres tipos de retracción: plástica, hidráulica o
secado y térmica.
Retracción plástica, es una contracción por secado durante el proceso
de fraguado, cuando el mortero no es capaz de transmitir ni soportar
tensiones producidas por la evaporación del agua. a mayor
dosificación de cemento mayor es el valor de la retracción plástica.
Retracción hidráulica o de secado. Es la contracción del mortero por
evaporación del agua al haber finalizado el fraguado. la retracción
hidráulica aumenta según espesor de recubrimiento, mayor relación
agua/cemento, finura del cemento, entre otras.
Retracción térmica. Contracción del mortero por variación en la
temperatura de su masa durante el endurecimiento.
33
Absorción de agua
Principalmente a los morteros expuestos a la lluvia, si el mortero es permeable al
agua, transitará al interior originando humedades por filtración, además de transito
de partículas o componentes no deseables para la durabilidad del mortero, como el
caso de eflorescencias.
La absorción depende de la estructura capilar del material, un mortero más
compacto tendrá menor red capilar y en consecuencia menor absorción. Los
aditivos plastificantes y aireantes contribuyen a disminuir la absorción capilar.
Densidad
Depende de los componentes del mortero (arena, cemento). La granulometría y
volumen de estos ocupan en su dosificación, la relación agua/cemento a medida
que aumenta más poroso es el mortero.
Para la hidratación del cemento en el mortero es suficiente una pequeña cantidad
de agua, sin embargo, no se obtendrían las consistencias trabajables. Por ello es
necesario mayor cantidad de agua amasado que la estrictamente necesaria para el
fraguado. Según lo anterior morteros con mayores pérdidas de agua e inferiores
densidades son aquellos con más bajo contenido en cemento.
Resistencia
La resistencia a la compresión es la medida más común del desempeño y la calidad
del mortero. La resistencia a la compresión se mide fallando probetas cubicas de
mortero de 5 cm de arista en una máquina de ensayos de compresión, esta se
calcula a partir de la ruptura dividida entre el área de la sección que resiste a la
carga y se reporta en mega pascales(Mpa) en unidades SI.
Gilkey y Walker, demostraron que la resistencia era función de cuatro factores:
Relación Agua-cemento
Relación Cemento-Agregado
Granulometria, dureza, perfil y textura superficial del agregago
Tamaño máximo del agregado
34
Microsilice
El uso de adiciones puzolanicas activas al cemento está ampliamente aceptado
desde hace décadas debido al fortalecimiento de las leyes medioambientales. La
micro sílice o microsilica o humo de sílice o silica fume, como fue adoptado por la
ASTM y el ACI Para referirse al humo de sílice condensado, un subproducto de la
industria de los metales silicoferrosos o sus aleaciones. Este es un producto en
forma de polvo de color gris claro u oscuro o en ocasiones gris azulado verdoso.
Propiedades físicas
Color
Varía de gris claro a gris oscuro, y cuando se mezcla con agua produce una pasta
de color negro
Tamaño de las partículas
La microsilice es un particulado extremadamente fino, con tamaño de partícula
aproximadamente de 100 veces más pequeño que el grano de cemento, alrededor
de 0,1 y 0,2 µm. Tiene forma redondeada y un alto contenido de sílice amorfa.
Ilustración 2 Comparación tamaño de grano de cemento y micro sílice. Fuente: Tomado de caracterización de morteros con adición de combinaciones de micro sílice y nano sílice. Manuel Heraldo Perez Bahamonde. Valdivia-Chile. 2008.
35
Superficie especifica
Las partículas de la micro sílice esféricas son muy finas, el área específica es muy
grande. Su superficie específica estimada es aproximadamente de 180.000 a
200.000 cm2/g.
Densidad
La densidad depende del metal del cual se fabricó. Como es un material
extremadamente fino, sus densidades son muy bajas y varían entre 144 y 400
Kg/m3, contra la densidad del cemento a granel en seco de 1.506 Kg/m3
Peso especifico
Los pesos específicos de la microsilica son bajos. De al redor de 2.2 en comparación
con 3.15 de la mayoría de cementos portland
Propiedades Físicas Microsilice
Diámetro de las partículas 0,1 a 0,2 µm
Densidad 144 a 400 Kg/m3
Superficie especifica 180.000 a 200.000 cm2/g
Peso especifico 2.2
Tabla 7 Propiedades físicas del micro sílice. Fuente: Autoría propia.
Propiedades químicas
Amorfa
Se considera un material amorfo cuando sus partículas de no son de carácter
cristalino. La micro sílice como material amorfo se disuelve y reacciona con el
mortero.
Dióxido de silicio
Es casi únicamente de dióxido de silicio (SiO2), aproximadamente desde 92% a
98%.
36
PROPIEDADES QUIMICAS DE LA MICROSÍLICE
Amorfa
Dióxido de silicio 92 a 98% Tabla 8 Propiedades químicas del micro sílice. Fuente: Autoría propia
Resumen propiedades químicas
La siguiente tabla muestra la comparación física y química de la ceniza volante y el
concreto típico.
Tabla 9 Resumen de las propiedades químicas de la micro sílice. Fuente: Tomado de caracterización de mortero con adición de combinacipnes de microsilice y nanosilice, Manuel Heraldo Perez Bahamonde,
Valdivia- Chile, 2008.
Producción de la Microsílice
Procedentes de la fabricación de silicio: el contenido en Sio2 de la micro sílice
se sitúa alrededor al 92%, este se condensa de los gases de emisión de los hornos
de silicio metal, metaloide utilizado para la fabricación de aleaciones aluminio-silicio,
siliconas y silicio para placas solares.
Procedentes de la fabricación de ferro-silicio: Al reducir el cuarzo de alta pureza
en hornos eléctricos a silicio con temperatura de hasta 2000 °C se producen vapores
37
de SiO los cuales al oxidarse a Sio2 en la parte superior del horno y condensarse
forman partículas esféricas, los vapores del horno se conducen por tuberías de
enfriamiento y se pasan por un per-colector, luego se soplan hasta filtros bolsa
diseñados donde se recolectan. Es decir, el hollín que queda adherido a los filtros
cuando los gases pasan a través de éste.
Procedentes de la fabricación de aleaciones calcio-silicio: Proviene de
procesos que contienen altas proporciones de óxidos alcalino-térreos (oxido de
calcio). Como se trama de humos que reagrupan fabricaciones de diversas silico-
aleaciones, son composiciones muy heterogéneas. El porcentaje de Sio2 es mas
bajo que el de las otras microsilices.
La adición de la microsilice da como resultado cambiar la micro-estructura del
mortero, mejorando dos mecanismos: un micro-llenado y reacción puzolánica.
A continuación, en la tabla 10 “Composición del humo de sílice en función de su
procedencia” se presenta el contenido de este material según su lugar y/o actividad
de origen.
Ilustración 3Proceso de producción micro sílice. Fuente: Tomado y adaptado de A. Dunster "Silica fume in concrete" en information paper IP 5/09
38
MICROLLENADO
En el micro llenado el tamaño de partícula le permite ocupar los vacíos que quedan
en la pasta de cemento, densificando el material, disminuyendo la porosidad,
disminuyendo la permeabilidad, aumentado la resistencia y aumentando la
durabilidad. Existen más de 25000 partículas de micro sílice por cada grano de
cemento en una mezcla con 5% de micro sílice por peso de cemento
REACCIÓN PUZOLÁNICA
Cuando se agrega agua al cemento portland se produce la hidratación, formándose
dos productos:
𝐶𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 + 𝒂𝒈𝒖𝒂 → 𝒔𝒊𝒍𝒊𝒄𝒂𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒍𝒄𝒊𝒐 𝒉𝒊𝒅𝒓𝒂𝒕𝒂𝒅𝒐 + 𝑯𝒊𝒅𝒓𝒐𝒙𝒊𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒍𝒄𝒊𝒐
𝑯𝟐𝑶 𝑪𝑯𝑺 𝑪𝒂(𝑶𝑯)𝟐
Tabla 10 Composición del humo de sílice en función de su procedencia. Fuente: Tomado de http://www.cedex.es/NR/rdonlyres/08063BEF-1B3B-4B7E-92A5-668337F52FD6/119859/HUMODESILICE.pdfREACCIÓN CON EL MORTERO
39
El silicato de calcio hidratado es el aglomerante que mantiene el sistema unido. El
hidróxido de calcio no contribuye como aglomerante y puede ocupar hasta un cuarto
del volumen de los productos de hidratación. Este se puede combinar con el dióxido
de carbono para formar una sal soluble que puede provocar eflorescencia, cuando
hay cantidades de hidróxido de calcio el concreto es vulnerable al ataque de sulfato,
al ataque químico, entre otras.
La micro sílice reacciona con el hidróxido de calcio y con el agua para producir más
gel de silicato de calcio
𝑯𝒊𝒅𝒓𝒐𝒙𝒊𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒍𝒄𝒊𝒐 + 𝒎𝒊𝒄𝒓𝒐𝒔𝒊𝒍𝒊𝒄𝒆 + 𝒂𝒈𝒖𝒂 → 𝒔𝒊𝒍𝒊𝒄𝒂𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒍𝒄𝒊𝒐 𝒉𝒊𝒅𝒓𝒂𝒕𝒂𝒅𝒐
𝑪𝑨(𝑶𝑯)𝟐 𝑺𝒊𝑶𝟐 𝑯𝟐𝑶 𝑪𝑯𝑺
Esta ayuda a mejorar la adhesión en la matriz de concreto y reducir la
permeabilidad, además la reducción de hidróxido de calcio mejora la durabilidad del
concreto.
DOSIFICACIÓN Y MEZCLADO DE LA MICROSILICE
Se especifica en dosis que se expresan por peso de cemento, varía entre 0% a 5%.
Según la NTC 1299 Aditivos químicos para el concreto.
Debido a su finura, se debe lograr una buena dispersión adecuada agregándola
primero en el proceso de mezclado. Una buena secuencia de mezclado es:
1. Agregar primero la Micro sílice
2. Agregar el agregado y 75% agua
3. Incorporar cemento
4. 25% de agua restante
BENEFICIOS DE LA MICROSILICE
Resistencia a compresión: Mejora notablemente aumentando
principalmente las resistencias a edades tempranas
40
Cohesión: Disminuye la segregación por la producción de silicato de calcio
hidratado como aglomerante de la matriz de concreto
Reducción de la exudación: debido a la mayor área de la superficie de los
granos de micro sílice la demanda de agua es mayor
Reducción de permeabilidad: el micro llenado de la micro sílice
disminuye los vacíos en la matriz del concreto.
Influencia de los agregados pétreos en las propiedades del mortero estado
fresco
La absorción es quizás la propiedad del agregado que más influye en la consistencia
de la matriz del mortero , puesto que las partículas absorben agua disminuyendo la
manejabilidad de la mezcla. Además otros factores secundarios de importancia en
Ilustración 4 Efectos de la micro sílice en el estado fresco y endurecido de las mezclas. Fuente: Tomado de caracterización de morteros con adición de combinaciones de micro sílice y nano sílice. Manuel Heraldo Perez Bahamonde. Valdivia-Chile. 2008.
41
la consistencia de la mezcla, como la forma, el tamaño y la graduación; ya que
mientras mayor superficie del agregado sea necesario cubrir con pasta, se tendrá
menos fluidez. En el agregado fino hay dos elementos importantes, por un lado el
módulo de finura (MF), y por el otro la continuidad en los tamaños. Si consideramos
únicamente el módulo de finura, pueden obtenerse dos condiciones desfavorables:
una de ellas existe cuando el módulo de finura es mayor a 3.1 (arena gruesa), en
donde puede ocurrir que las mezclas sean poco trabajables, faltando cohesión entre
sus componentes y requiriendo mayores consumos de cemento para mejorar su
trabajabilidad; la otra condición es cuando el módulo de finura es menor a 2.2 (arena
fina), en este caso puede ocurrir que los morteros sean pastosos y que haya
mayores consumos de cemento y agua para una resistencia determinada, y también
una mayor probabilidad que ocurran agrietamientos de tipo contracción por secado.
Frecuentemente la variación de la resistencia del mortero puede explicarse con el
cambio de la relación a/c, no obstante éste no siempre es el caso. Además por
consideraciones teóricas, independientemente de la relación a/c, las características
de las partículas del agregado tales como el tamaño, la forma, la textura de la
superficie y el tipo de mineral, influyen en las características de la zona de transición,
y por lo tanto, afectan la resistencia (Mehta y Monteiro 1998). En cuanto a la
interrelación mecánica entre la matriz y el agregado, la textura superficial de éste
es principalmente responsable de la adherencia. El árido producto de la trituración
produce una adherencia superior comparado con el árido de canto rodado; aunque
en la adherencia también tiene influencia la relación a/c que afecta tanto física como
químicamente la zona de interfase. (Özturan y Çeçen 1997). Es conocido que a
mayor porosidad mayor fuerza de adhesión, de manera que los agregados con una
mayor densidad y resistencia al desgaste presentan una menor porosidad, y como
consecuencia menor adherencia y cantidad de finos que pasan por la malla N° 200
(Cerón et al.1996)
Ante la aplicación de cargas, el micro agrietamiento se inicia generalmente en la
zona de interfase (ITZ) entre el agregado y la pasta de cemento que lo rodea; y
posteriormente en el momento de la falla ante el incremento de las cargas, el patrón
42
de grietas siempre incluye a la interfase. Por ello es necesario darle la debida
importancia a las propiedades y el comportamiento de la zona de interfase (Neville,
1999). La zona de interfase tiene su propia microestructura. La superficie del
agregado se cubre con una capa de cristales orientados de Ca(OH)2,(hidróxido de
calcio) con un espesor aproximado de 0.5 μm, tras de ésta hay una capa de silicato
de calcio hidratada, también de aproximadamente 0.5 μm de espesor; estas capas
son conocidas como la película doble. Más alejada de los agregados está la zona
de interfase principal de unos 50 μm de espesor, conteniendo productos de
hidratación del cemento con cristales más grandes de Ca(OH)2, pero menores que
los de cualquier cemento hidratado (Neville, 1997)
Adherencia
La zona de interface no sólo existe en la superficie de las partículas del agregado
grueso sino también alrededor de las partículas de la arena, aquí el espesor de la
zona de interface es más pequeño, pero las sumas de las zonas individuales
generan un volumen muy considerable, al grado que el volumen total de la ITZ está
entre un tercio y un medio del volumen total de la pasta de cemento endurecida. La
microestructura de la zona de interface es grandemente influenciada por la situación
que existe en la cubierta final, en esta zona las partículas de cemento son incapaces
de unirse estrechamente con las partículas relativamente grandes del agregado; en
consecuencia, la pasta de cemento endurecida en la zona de interface tiene una
porosidad mucho mayor que la pasta de cemento endurecida más alejada de las
partículas del agregado. Según Cetin y Carrasquillo (1998), la diferencia entre los
módulos de elasticidad del agregado y de la pasta de cemento endurecido influye
en la tensión en la interface de los dos materiales; una mejor conducta monolítica
se logra cuando la diferencia entre los módulos de elasticidad es baja. Bajo este
contexto, es importante considerar la adherencia entre el agregado y la pasta de
cemento endurecida que lo rodea, reconociendo a la interface como un elemento
de gran importancia en el modelo estructural del hormigón
43
Ilustración 5 Composición del hormigón interface pasta-agregado. Fuente: Tomado de https://slideplayer.es/slide/10272683/.
44
6. MARCO LEGAL
En lo relacionado con las normativas utilizadas para la elaboración de los cubos,
sus agregados y sus ensayos se siguieron las normas técnicas colombianas
diferentes para cada fase de la realización.
Algunas de las NTC utilizadas para verificar los agregados, también del cemento,
agua, preparación y elaboración del mortero. A continuación, se presentan algunas
normas consultadas en el proceso de caracterización y realización de los
especímenes cúbicos.
NTC 121 especificaciones físicas y mecánicas del cemento.
NTC 111 fluidez de morteros de cemento hidráulico
NTC 112 Mezcla mecánica de pastas de cemento hidráulico y morteros de
consistencia plástica
NTC 220 determinación de la resistencia de morteros de cemento hidráulico
usando cubos de 50 mm o 50,8 mm de lado
NTC 2240 agregados usados en morteros de mampostería
NTC 77 Método para el análisis por tamizado de los agregados finos y
gruesos
NTC 78 determinación del porcentaje de material que pasa tamiz ICONTEC
75m método de lavado
NTC 126 Método para determinar la sanidad de los agregados por ataque
con sulfato de sodio o sulfato de magnesio
NTC 127 método para determinar el contenido aproximado de materia
orgánica en arenas usadas en la preparación de mortero y concreto
NTC 129 practica para la toma de muestras de agregados
NTC 130 método para determinar la cantidad de partículas livianas en los
agregados pétreos
45
NTC 237 método para determinar la densidad y la absorción de agregados
finos
NTC 579 efecto de las impurezas organizas del agregado fino sobre la
resistencia de morteros y concretos
NTC 589 Método para determinar el porcentaje de terrones de arcilla y
partículas deleznables en el agregado
NTC 3329 especificación del mortero para unidades de mampostería
NTC 3546 Métodos de ensayo para determinar la evaluación en laboratorio
y en obra de morteros para unidades de mampostería simple y reforzada
NTC 1032 contenido de aire. Método de presión
NTC 4050 cemento para mampostería
NSR -10 Capitulo D.3.4 Mortero de pega
Prueba de adherencia y caracterización visual
46
7. MARCO METODOLÓGICO
El nivel de investigación es exploratorio ya que se efectúa el estudio de incorporar
el humo de sílice en el mortero de uso convencional, buscando todas las
implicaciones y consideraciones para ser utilizado en la construcción y/o refuerzo
de viviendas informales en las periferias de la ciudad.
El diseño de investigación es experimental, consiste en someter un grupo de
muestras de mortero convencional, realizando un control de variables en cuanto a
la dosificación de humo de sílice para observar los efectos sobre este.
Se realizarán probetas cúbicas con medidas de 50 o 50,8mm de lado siguiendo lo
descrito en la NTC 220 para la determinación de la resistencia de morteros.
El espacio poblacional establece que el mortero de uso convencional se dosifica
con una relación cemento: arena de 1:3 o 1:4, siendo la primera la más común por
lo cual será la utilizada en este proyecto. Asimismo, la muestra para éste estudio
será de 90 muestras de mortero (probetas cúbicas) de dimensión 50 mm de lado;
de las cuales habrá 30 cubos sin humo de sílice, 30 cubos con la adición de 2,5%
(del peso del cemento) de humo de sílice y 30 cubos con el 5% de humo de sílice,
esto con el fin de tener puntos de comparación y hallar el porcentaje óptimo de
adición.
Para el presente estudio se realizará una observación directa y se utilizarán
instrumentos de medición debidamente calibrados o los especímenes disponibles
en los laboratorios de concretos y estructuras de la Facultad Tecnológica de la
Universidad Distrital.
47
8. CARACTERIZACIÓN DEL HUMO DE SÍLICE
A continuación, se presentan los aspectos más relevantes de la ficha técnica
entregada por el proveedor del material.
Origen: El humo de sílice, también llamado microsílice o sílice activa, es un
producto inorgánico constituido por partículas esféricas de gran finura que se
origina en la reducción del cuarzo con carbón, durante los procesos de
obtención de silicio metal y ferrosilicio en hornos eléctricos de arco. El polvo
se recoge en filtros de mangas, constando de partículas esféricas de SiO2
amorfo en un porcentaje variable entre un 85 y 98%.
Propiedades químicas: Las propiedades químicas del residuo dependen en
gran medida del tipo de producto que se pretenda obtener (silicio, ferro-silicio
u otras silico-aleaciones), pudiéndose distinguir tres tipos.
o Procedentes de la fabricación de silicio: El contenido en SiO2 del
humo se sitúa en torno al 92% aunque puede ser más bajo para
productos cargados en carbono o carburo de silicio.
El humo de sílice se condensa de los gases de emisión de los hornos
de producción de silicio metal, metaloide utilizado para la fabricación
de aleaciones aluminio-silicio, siliconas y silicio para placas solares.
La captación de estos humos para la protección del medio ambiente,
permite obtener un nuevo producto, del que se deben aprovechar sus
particulares propiedades químicas y físicas.
o Procedentes de la fabricación de ferro-silicio: El contenido de Si y SiC
es menor que en el caso anterior. Las impurezas minerales son más
altas, pues se utiliza cuarzo y reductores de calidad más baja. El
contenido total de impurezas oxidadas puede llegar al 6 o 7%.
o Procedentes de la fabricación de aleaciones calcio-silicio: Provienen
de procesos con carga que contienen altas proporciones de óxidos
alcalino-térreos (tipo CaO). Como se trata de humos que reagrupan
fabricaciones de diversas silico-aleaciones, hay que esperar
48
composiciones muy heterogéneas. Así, el contenido en CaO puede
variar del 3 al 20%. El porcentaje en SiO2 es más bajo que el de los
otros humos y además mucho más variable.
COMPOSICIÓN (%) SILICIO FERRO-SILICIO
OTRAS ALEACIONES
SiO2 92 85-92 87
C libre 2,6 2,5 1,7
SiC 1,8 0,2 0,5
MgO 0,6 0,6 1,0
Si libre 0,3 0,1 0,1
Fe2O3 0,1 0,5-3 1,0
Al2O3 0,2 1-2,5 0,3
CaO 0,5 0,3 6,0
Na2O 0,1 1 0,2
K2O 0,6 1 1,6
S total 0,2 0,4 0,6
Humedad 0,3 0,3 0,5
Pérdida al fuego (1000°C) 2,8 3,0 4,0 Tabla 11 Composición porcentual de micro sílice según producción y origen. Fuente: Autoría propia.
Actividad puzolánica: Se define la actividad puzolánica de un material como
la capacidad de fijar hidróxido cálcico a la temperatura ordinaria en presencia
de agua, originando productos sólidos, insolubles y dotados de resistencia
mecánica.
En presencia de cemento Pórtland hidratado, el humo de sílice desarrolla su
actividad puzolánica, al ser un material muy fino rico en sílice (el hidróxido
cálcico se combina con la sílice para formar silicato cálcico hidratado).
La actividad puzolánica del humo de sílice es efectiva en los primeros días
de edad, aproximadamente al segundo día, y su actividad es tanto mayor
cuanto mayor es la edad hasta los 28 días aproximadamente. A los 90 días
se ha paralizado prácticamente la actividad puzolánica.
Propiedades físicas:
o Color: El humo de sílice varia de gris claro a gris oscuro, y cuando se
mezcla con agua produce una pasta de color negro.
o Peso específico: El peso específico del humo de sílice es
aproximadamente 2,2; inferior al del cemento Portland que es
49
aproximadamente de 3,1, aunque depende del tipo de aleación que
se fabrique.
o Densidad: La densidad aparente, o de conjunto, suele variar entre 130
y 430 Kg/m3, aunque los valores más comunes son los valores medios
de este intervalo.
o Tamaño de las partículas: El humo de sílice consiste en partículas
esféricas muy finas con una superficie específica del orden de
20.000 𝑚2/𝐾𝑔. La distribución del tamaño de las partículas de un
humo de sílice típico indica que la mayoría de las mismas son menores
a 1𝜇𝑚, con un diámetro promedio de casi 0,1𝜇𝑚 que es menor casi
cien veces a la partícula promedio de cemento.
Procesamiento: El humo de sílice puede presentarse en el mercado sin
densificar, densificado, en suspensión o granulado.
o Polvo sin densificar: Es la forma en que se presenta en su estado
original. Al tratarse de un material extremadamente fino se dificulta
enormemente su manipulación, genera gran cantidad de polvo y
encarece el coste de transporte.
o Polvo densificado: Mediante un proceso de densificación el producto
adquiere la suficiente densidad para ser transportado
económicamente, y puede ser manipulado en las plantas de
hormigonado como el cemento o las cenizas volantes. Además, con
este proceso se reduce el polvo que genera el humo de sílice en
estado original. La densificación se puede realizar mediante aire a
presión o de forma mecánica.
o Humo de sílice en suspensión: En este caso el humo de sílice se
mezcla con agua en un porcentaje del 50% en masa del humo de
sílice. De esta forma se eliminan las dificultades de manipulación y
transporte. El coste de este último aun considerando el volumen de
agua suele ser más rentable que en el caso del humo de sílice sin
densificar.
50
o Humo de sílice granulado: El humo de sílice en su estado original se
mezcla con una pequeña cantidad de agua, formándose gránulos de
diferentes tamaños. La granulación no es un proceso fácilmente
reversible ya que los gránulos son bastante duros para
descomponerse con facilidad durante la producción del hormigón. Por
este motivo este tipo de producto no se utiliza como adición al
hormigón.
Fabricación de concreto: Las posibilidades de utilización del humo de sílice
en concreto son las siguientes:
o La obtención de concretos de alta resistencia.
o La obtención de concretos de alta durabilidad, si bien el empleo
adecuado de este material puzolánico mejorará en todo caso ambas
características, contribuyendo a la producción de los que se
denominan concretos de altas prestaciones.
o Coadyuvante de bombeo.
o Corrector de finura.
o Hormigonado submarino.
o Alta impermeabilidad
o Concreto proyectado o lanzado
El humo de sílice se puede incorporar al concreto como un sustituto parcial
del cemento o como una adición.
En el primer caso, parte del cemento se reemplaza por una cantidad mucho
menor de humo de sílice. Se define como “coeficiente de eficacia de una
adición” al contenido de cemento en Kg que se puede sustituir por un Kg de
adición sin que la resistencia del hormigón varíe; en el caso del humo de
sílice el coeficiente de eficacia vale 2.
El humo de sílice también se puede utilizar como adición a las pastas,
morteros y concretos. Añadiendo pequeñas cantidades de humo de sílice
entre un 0 y un 5% del peso del cemento, se mejoran ciertas propiedades o
se confieren propiedades especiales.
51
Efectos del humo de sílice en el concreto fresco:
o Demanda de agua: Como ya se ha comentado, la incorporación de
humo de sílice produce un aumento de la demanda de agua, debido
principalmente a su gran superficie específica, por lo que
generalmente será necesario usar aditivos plastificantes para
contrarrestar esta demanda.
o Tiempo de fraguado: El humo de sílice por sí mismo no afecta el
tiempo de fraguado del concreto, aunque generalmente se suelen
incluir aditivos químicos que pueden modificarlo.
o Exudación: Se reduce considerablemente, debido a la finura del humo
de sílice.
o Color: Tanto en el concreto fresco como en el endurecido se presenta
un color más oscuro. Esta diferencia se acentua más en concretos con
alto porcentaje de humo de sílice o en aquellos en los que el humo de
sílice tenga un elevado contenido de carbón.
o Aireantes: La dosificación de aireantes para producir un cierto
volumen de aire en el concreto generalmente aumenta con la
incorporación de humo de sílice.
Efectos del humo de sílice en el concreto endurecido:
o Permeabilidad: Este tipo de concretos se caracterizan por su baja
permeabilidad, produciendo así una menor absorción de agua y una
mayor durabilidad.
o Módulo de elasticidad: El módulo de elasticidad del concreto con humo
de sílice es similar al de un concreto con la misma resistencia que no
incorpore esta adición.
o Fluencia: La fluencia del concreto con humo de sílice suele ser menor
o igual que la de un concreto de la misma resistencia sin humo de
sílice.
o Retracción: La retracción plástica de un concreto con humo de sílice
es superior al que carece de él, no obstante, al final del proceso la
retracción puede ser menor a la de un concreto ordinario.
52
o Resistencia a la compresión: Esta propiedad mejora notablemente con
el humo de sílice. Se pueden conseguir concretos con valores
comprendidos entre 100 y 120 MPa en resistencia media a 28 días.
o Resistencia a flexión y tracción: El desarrollo de las resistencias a
flexión y tracción del concreto con humo de sílice es similar al que
experimenta un concreto sin humo de sílice.
Efectos del humo de sílice en la durabilidad del concreto:
o Resistencia al hielo y deshielo: El concreto con humo de sílice suele
presentar buenos resultados frente a los ciclos del hielo y deshielo.
o Resistencia al ataque químico: Debido a su baja permeabilidad, este
tipo de concreto presenta una mejor resistencia al ataque de
sustancias químicas.
o Resistencia a la abrasión: La incorporación del humo de sílice en
concretos reduce la abrasión de los mismos.
o Reacción álcali-agregado El humo de sílice es especialmente
beneficioso para que no se produzca la reacción alcalí-agregado.
o Agentes agresivos: debido a su reducida permeabilidad, este tipo de
concretos presenta una buena resistencia a los sulfatos y cloruros.
53
9. ENSAYOS DE LABORATORIO DE LOS MATERIALES
9.1. Granulometría de la arena
El objetivo de este ensayo es determinar las fracciones granulométricas
de la arena por medio de un tamizado manual garantizando la continuidad
del movimiento de la muestra sobre la superficie del tamiz, indicada en la
Norma Técnica colombiana NTC 77 Método para el análisis por tamizado
de los agregados finos y gruesos.
Tamiz N° Abertura
4 4,75 mm
8 2,36 mm
16 1,18mm
30 600µm
50 300µm
100 150µm
200 75µm
Pasa 200 <75µm
Tabla 12 Tamices utilizados para la granulometría de la arena. Fuente: Autoría propia.
Procedimiento
1. Se realiza un respectivo cuarteo de la muestra
2. Se seca la muestra hasta que alcance una masa constante a una
temperatura de 110°C±5
3. Se toma el tamaño de la muestra y la masa mínima para realizar tamizado
según numeral 7.3 de la NTC 77
4. Se realiza el tamizado de acuerdo al juego de tamices según la especificación
de la arena que fueron los de malla cuadrada que van desde el N°4(4.76
54
mm)- N°200(0,074 mm), siendo la apertura de cada tamiz el doble de la
siguiente y mitad del anterior
5. Se realiza el tamizado manual sometiendo las partículas del material
ensayado a movimiento lateral y vertical del tamiz, hasta que el material que
pasa el tamiz sea menos del 1% retenido en el tamiz .
6. Se pesan las fracciones retenidas en cada tamiz
7. Se realizan los respectivos cálculos
Ilustración 6 Granulometría de la arena. Fuente: Autoría propia.
Cálculos
- Porcentaje total de material que pasa cada tamiz
%𝑝𝑎𝑠𝑎 = %𝑃𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 − %𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧
- Porcentaje total de material retenido en cada tamiz
%𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 =𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑎∗ 100
- Porcentaje de material retenido tamices consecutivos
%𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 = % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 + % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟
- Se informa el valor calculado del módulo de finura
𝑀𝐹 =∑ %𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 𝑁°4, 𝑁°8, 𝑁°16, 𝑁°30, 𝑁°50, 𝑁°100
100
55
Tabla de resultados
Resultado arena de estudio
Mi= 1003,4 gr
Tamiz N° Abertura Peso
Retenido
%
Retenido
% Retenido
Acumulado
% Acumulado
pasa
4 4,75 mm 0 0,00% 0,00% 100,00%
8 2,36 mm 0,2 0,02% 0,02% 99,98%
16 1,18mm 1,7 0,17% 0,19% 99,81%
30 600µm 4,6 0,46% 0,65% 99,35%
50 300µm 93,8 9,35% 10,00% 90,00%
100 150µm 809,8 80,71% 90,70% 9,30%
200 75µm 86,9 8,66% 99,36% 0,64%
Pasa 200 <75µm 6,4 0,64% 100,00% 0,00%
Tabla 13 Resultados de la granulometría de la arena. Fuente: Autoría propia.
9.2. Módulo de finura
En el agregado fino hay dos elementos que son determinantes, por un
lado la continuidad en los tamaños y por el otro el módulo de finura, si
consideramos el módulo de finura pueden ocurrir dos situaciones : la
primera cuando existe el módulo de finura mayor a 3.1(arena gruesa) ,
en donde las mezclas sean poco trabajables, faltando cohesión entre sus
componentes y requiriendo mayores consumos de cemento para mejorar
la trabajabilidad, la segunda situación es cuando el módulo de finura es
menor a 2% (arena fina), en este caso puede ocurrir que los morteros
sean pastosos y que haya mayores consumos de cemento y agua para
una resistencia determinada, además pueden ocurrir agrietamiento de
tipo contracción por secado.
56
𝑀𝐹 =0% + 0,02% + 0,19% + 0,65% + 10% + 90,70%
100
𝑀𝐹 = 1,02%
9.3. Pérdida por lavado
Determinar la cantidad de material más fino que el tamiz N° 200(75 ≠m)
en agregados. El material a ensayar se somete al lavado en reiteradas
ocasiones sobre el tamiz N° 200 (75 ≠m) hasta que el agua quede limpia.
Ilustración 7 Lavado sobre tamiz #200. Fuente: Autoría propia.
Procedimiento
- Se cuartea el material muestreado de acuerdo a la NTC 129 y se separa la
muestra representativa a ensayar.
- Se seca la masa constante de 110°C±5°C y se toma la masa requerida por
la especificación 6.2 de la NTC 78
- La muestra al estar a temperatura ambiente se coloca en un recipiente y se
cubre de agua
- Se procede a mezclar y agitar la muestra, las partículas que quedan
suspendidas en la superficie del recipiente se vierten sobre el tamiz N°200(75
≠m)
- Se repite el proceso hasta que el agua resulte limpia.
- Se seca la muestra retenida en el tamiz N°200(75 ≠m) a una temperatura de
110°C±5°C
- Se registró la masa seca de la muestra.
57
Cálculos
Ilustración 8 Cálculos pérdida por lavado. Fuente: Tomado de NTC78, numeral 10.
Resultados
Mt= 1202.7 gr
Ml=1003.4 gr
𝑝 =(1202.7 𝑔𝑟 − 1003.4 𝑔𝑟)
1202.7∗ 100
𝑝 = 16.5%
9.4. Equivalente de arena
El ensayo indica la proporción entre los elementos granulares y arcillosos
de un árido, es particularmente útil para analizar agregados con elevado
contenido de tamaños inferiores a 0,075 mm. Se determina mediante la
Norma Técnica Colombiana NTC 6179.
58
Ilustración 9 Ensayo equivalente de arena. Fuente: Autoría propia.
Procedimiento
- Se cuartea el material muestreado de acuerdo a la NTC 129 y se separa la
muestra representativa a ensayar que pasa el tamiz N°4
- Se adiciona a cada probeta (3 en total) la solución de trabajo de Cloruro de
calcio hasta que alcanzo la marca de 101.6 mm± 2.54 mm.
- Con un embudo depositar la muestra. Se golpea la base con el fin de que la
muestra quede completamente rodeada de la solución y desalojar las
burbujas de aire.
- Se deja en humedecimiento por 10 minutos
- Posterior a ese tiempo se fija la tapa y se agita el cilindro para separar la
muestra del fondo, se coloca en la máquina de agitación para comenzar a
sacudir por 45s.
- Luego se coloca la sobre la mesa de ensayo en posición vertical
- Se realiza el proceso de irrigación de la muestra con movimiento de rotación
lento , lavando la muestra de modo que suban los finos y los componentes
arcillosos, hasta que el nivel de líquido se aproxima a la marca superior de
381 mm.
- Se comienza a medir el tiempo de sedimentación de 20 minutos
59
- Se registra la lectura de la arcilla y arena respectivamente.
Calculo
𝐸. 𝑆 =𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎
𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑐𝑖𝑙𝑙𝑎*100
Resultados
Lectura arcilla = 354mm
Lectura arena = 313- 254= 59mm
𝐸. 𝑆 =59𝑚𝑚
354𝑚𝑚∗ 100
𝐸. 𝑆 = 17%
9.5. Azul de metileno
Determinar las propiedades de absorción de las arcillas y su consiguiente
efecto de colorante sobre las soluciones acuosas de Azul de metileno, es
decir la forma cuantitativa de arcilla en los áridos finos de la fracción de
0-0,2 mm. El procedimiento está indicado en la norma INVE 235-13 valor
de azul de metileno en agregados finos.
Ilustración 10 Prueba de aureola. Fuente: Autoría propia.
60
Procedimiento
-La muestra de acuerdo con la norma INV 235 se secada, hasta peso
constante a una temperatura de 110°C±5°C.
Una vez que estuvo seca se tamiza a través del tamiz 200(75 μm) ,
rechazando lo que quede por encima. Posteriormente se pesa la muestra y
se anota su masa,
- Se prepara la solución indicadora de Azul de Metileno Y Se pesa 30 g de
la muestra que pase a través del tamiz 200 ( 75 μm)
- En un vaso precipitado se pone 500 mL de agua y se añade la muestra hasta
lograr su homogeneidad durante 5 minutos
- .Se añade el Azul de Metileno de 5 en 5 mL y se realiza el ensayo de
coloración(aureola)
- Si la aureola no aparece con la primera cantidad de 5 ml de colorante se
añade nuevamente 5 ml más de la solución. Se debe de tener presente que
se debe agitar la mezcla durante un minuto y si posterior a esto sigue sin
aparecer, continuar agitando agregando más solución de colorante.
- Dependiendo del tiempo de desaparición de la aureola se le debe de agrega
ciertos ml de solución, no olvidar que se debe mezclar constantemente y es
que se debe mantener la aureola por lo menos 5 minutos.
- Escribir el volumen total de solución de colorante añadida hasta que se haya
formado la aureola y se mantenga durante 5 minutos visible
-
- Tomado INVE 235-13 numeral Anexo A.2
Resultados
M=30 gr
V= 15 ml
61
𝑉𝐴𝑓 =15𝑚𝑙
30𝑔𝑟∗ 10
𝑉𝐴𝑓 = 5𝑔𝑟
𝑚𝑙⁄
9.6. Densidad y absorción del agregado fino
El peso específico es una importante característica de la composición
mineralógica y natural de la roca. Respecto a la calidad de un árido, su
interés se basa en una medida de la homogeneidad, pues variaciones en
su valor indican cambios en la naturaleza de la roca de donde procede.
(Gayoso y Herrera, 2007).
El objetivo fundamental de la obtención del peso específico del árido
radicó en la determinación de los porcientos de vacíos, factor fundamental
para desarrollar el diseño de la mezcla de morteros.
Ilustración 11 Picnómetro para determinar densidades. Fuente: Autoría propia.
Ilustración 12 Muestra preparada para absorción. Fuente: Autoría propia.
62
Procedimiento
- Preparación de la muestra. Se obtiene mediante el sistema de cuarteo una
muestra representativa Se seca a una temperatura de 110 °C±5°C hasta
masa constante
- Se deja enfriar y se sumerge en agua por un período de 24 horas
- Se extiende la muestra en una superficie plana con el objetivo de disecar la
superficie de la partícula por medio de suave corriente de aire tibio.
Este secado de la arena se le realiza hasta que las partículas fluyan
libremente sin adherirse unas con otras.
- se llena el molde cónico, ligeramente se apisona 25 veces con la varilla de
compactación una altura de 5 mm sobre la superficie del agregado fino y se
levanta el molde verticalmente.
- Se vierte la muestra preparada en un frasco de 500 mL y que se le añade
agua destilada hasta 90% de la capacidad
- Para que se expulsaran todas las burbujas de aire en el interior del frasco se
somete la muestra a un baño de María y se mantiene en ebullición por 2
horas aproximadamente.
- se le añade agua destilada hasta alcanzar la marca de enrase y se determina
el peso
- La muestra se saca del recipiente y se seca a peso constante temperatura
de 110°C, luego se deja enfriar a temperatura ambiente y se registra su peso.
63
Densidad aparente
Ilustración 13 Cálculos densidad aparente. Fuente: Tomado de NTC 237 numeral 8.
Ilustración 14 Fórmula para calcular densidad aparente (sss). Fuente: Tomado de NTC 237 numeral 9.
Ilustración 15 Fórmula para calcular la densidad nominal. Fuente: Tomado de NTC 237 numeral 10.
Ilustración 16 Fórmula para calcular la absorción según la NTC 385. Fuente: Tomado de NTC 237 numeral 11.
𝐴 = 499.5 𝑔𝑟
𝐵 = 686.4 𝑔𝑟
𝑆 = 505.8
64
𝐶 = 997.9
Cálculos
𝐷𝑠𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 0,9975 ∗499.5
(686.4 + 505.8 − 997.9)
𝐷𝑠𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 2.56 𝑔𝑟
𝑐𝑚3⁄
𝐷𝑠𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒(𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑠𝑠𝑠) = 0,9975 ∗505.8
(686.4 + 505.8 − 997.9)
𝐷𝑠𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒(𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑠𝑠𝑠) = 2.60𝑔𝑟
𝑐𝑚3⁄
𝐷𝑠𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 = 0,9975 ∗499.5
(686.4 + 499.5 − 997.9)
𝐷𝑠𝑛𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 = 2.65𝑔𝑟
𝑐𝑚3⁄
𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 % = 100 ∗505.8 − 499.5
499.5
𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 = 1.26 %
9.7. Partículas livianas
Determinar el porcentaje de partículas livianas por medio de la separación
por hundimiento y flotación de un líquido de alta densidad, descrito en la
Norma Técnica Colombiana NTC130 Método de ensayo para la
determinación de partículas livianas en los agregados.
65
Procedimiento
- Se obtiene la muestra de ensayo por medio de cuarteo y se seca hasta masa
constante.
- Según la especificación para arena con tamaño inferior a 4.75 mm se toman
200 gr
- Se tamiza la muestra por el tamiz No.50 hasta que menos del 1% del material
retenido pase.
- Se lleva el material a la condición saturado y seco superficialmente según
NTC 237.
- Se introduce el material en el líquido de alta densidad (cloruro de zinc), el
volumen del líquido será por lo menos tres veces el volumen absoluto del
agregado.
- Se pasa el colador y se recogen las partículas flotantes
- Se repite el proceso anterior hasta que el espécimen esté libre de partículas
flotantes
- El material colado, se lava y se dejan secar
- se reporta el peso
Calculos
𝐿 =𝑤1
𝑤2*100
Ilustración 17 Cálculos particulas livianas. Fuente: Tomado de NTC 130, numeral 8.
𝐿 =0
200.5*100
𝐿 =0
66
9.8. Terrones de arcilla y partículas deleznables
Este método de ensayo es de importancia fundamental en la
determinación de aceptabilidad de los agregados según requisitos de la
ASTM C 897.
Ilustración 18 Terrones y partículas deleznables. Fuente: Autoría propia.
Procedimiento
- Se toma el material que queda después de la ejecución de lavado realizado
con la NTC78
- Se determina la masa de la muestra, en el caso de la arena se toma como
mínimo 25 gr la fracción que pasa el tamiz N° 4(4,75 mm) y queda retenido
en el N°16 (1,18 mm)
- Se cubre con agua destilada y se deja humedecer por un periodo de 24 horas
- Se realiza el lavado girando y apretando las partículas, intentado romperlas
en tamaños más pequeños
- Terminado el proceso anterior se tamiza sobre el tamiz de remoción de
terrones, para el caso de las arenas tamaño de tamiz 850 ≠m
- Se remueven las partículas retenidas y se secan hasta masa constante. Se
deja enfriar y se determina su masa
Calculo
𝑃 =𝑊 − 𝑅
𝑊∗ 10
𝑃 = 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑦 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑠𝑚𝑒𝑛𝑢𝑧𝑎𝑏𝑙𝑒
67
𝑊 = 𝑝𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜
𝑅 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧
Resultados
𝑊 = 43.2 gr
𝑅 = 40.5 𝑔𝑟
𝑃 =43.2 − 40.5
43.2∗ 100
𝑃 =6.25%
9.9. Sanidad de los agregados
Consiste en someter el agregado a inmersión repetida en soluciones
saturadas de sodio o de magnesio seguida de secado al horno hasta
deshidratar la sal en los poros permeables. La fuerza expansiva interna,
derivada de la rehidratación de la sal bajo la reinmersión, simula la
expansión del agua al congelarse.
Ilustración 19 Sanidad de los agregados. Fuente: Autoría propia.
68
Procedimiento
- Agregado fino: se lava la muestra de agregado fino sobre un tamiz de 300m,
se seca hasta obtener masa constante a 110°C±5°C y se separa en tamices
diferentes, la muestra debe ser de tal tamaño que proporcione no menos de
100 g de cada uno de los tamaños de la especificación, exceptuando aquellos
tamaños en los cuales la cantidad disponible sea menor de 5%.
- Se sumerge la muestra en la solución de sulfato de sodio o magnesio durante
un periodo de 16h a 18 cuidando que el nivel esté al menos 12,5 mm por
encima de la muestra.
- Después del periodo de inmersión, se remueve la muestra de agregado de
la solución, se deja escurrir 5 min a 15 min y se coloca en el horno de secado,
se secan hasta lograr masa constante, sacándolas de 2h a 4h y presándolas
sin dejarlas enfriar.
- Después de constante, se dejan enfriar las muestras hasta la temperatura
ambiente y se vuelve a sumergir, hasta completar 5 ciclos
- Después de completado el último ciclo se lava la muestra para dejarla libre
de sulfato de sodio o magnesio, con una solución de cloruro de bario y
circulación de agua a 43°C.
- Después del lavado se seca la muestra a 110°C±5°C y se tamiza el agregado
fino sobre el mismo tamiz sobre el cual fue retenido antes del ensayo.
Calculo
Se reportan los datos de la tabla 14 “Resultados de sanidad del agregado”:
69
Resultados
9.10. Impurezas orgánicas
Tiene como objeto la determinación aproximada de la presencia de
impurezas orgánicas perjudiciales para el agregado fino usado en mortero
de cemento hidráulico o en concreto, se evalúa a partir de la Norma
Técnica Colombiana NTC 127 Determinación de las impurezas orgánicas
en agregado fino para concreto.
Abertura de los tamices
Gradación muestra original
(%) Retenido
Masa Fracciones
antes del ensayo
Masa fracciones despues del
ensayo
(%)pasa tamiz designado
despues del ensayo
%perdida
ponderado
pasa retiene
4,75 mm 2,36mm 0,02% 100,7 83,8 16,8% 0,00335
2,36mm 1,18mm 0,17% - - 16,8% 0,02846
1,18 mm 600µm 0,46% - - 16,8% 0,07702
600µm 300µm 9,35% - - 16,8% 1,57050
Sumatoria ponderado 1,7
Tabla 14 Resultado sanidad del agregado. Fuente: Autoría propia.
70
Ilustración 21 Solución de hidróxido de sodio ensayo materia orgánica. Fuente: Autoría propia.
Procedimiento
- Se realiza un muestre de acuerdo de acuerdo con la NTC 129
- Se reduce la muestra por cuarteo a una masa de 450g
- Se llena la botella de vidrio hasta el nivel de 130 ml con la muestra de
agregado fino que se va a ensayar
- Se añade la solución de hidróxido de sodio (3%) hasta que el volumen de
agregado fino y de líquido, indicado después de agitación sea 200 ml
aproximadamente
- Se tapa la botella y se deja en reposo por 24 h
- Al finalizar el periodo de reposo se compara con el vidrio de color estándar
(colorimetría de Gardner)
Calculo
Se reporta el color según vidrio de color estándar
Ilustración 20 Colorimetría de Gardner (vidrio de color estándar). Fuente: Autoría propia.
71
Resultado
La arena en estudio no presenta impurezas orgánicas, ya que el color de referencia
según el vidrio de color estándar es 1.
9.11. Consistencia normal del cemento hidráulico
El método de ensayo consiste en la determinación de la consistencia
normal y el tiempo de fraguado inicial y final del cemento hidráulico
mediante la aguja Vicat. La norma que describe el procedimiento es la
Norma Técnica Colombiana NTC 112 Método para Determinar la
consistencia Normal del cemento hidráulico.
Procedimiento:
- Preparación de la muestra.
- Se pone en la mezcladora el agua de la mezcla en el recipiente.
- Se le añade 650 g de cemento al agua y se deja que absorba esta durante
30s.
- Luego se mezcla en velocidad lenta (140 rpm) por 30 s.
Ilustración 24 Molde de Vicat. Fuente: Autoría propia.
Ilustración 22 Pasta de cemento hidratado para hallar consistencia. Fuente: Autoría propia.
Ilustración 23 Montaje del ensayo consistencia normal. Fuente: Autoría propia.
72
- Se detiene la mezcladora después de este tiempo por 15 s, y durante este
tiempo se raspa con la espátula, de modo que cualquier cantidad de pasta
que quedó en las paredes del recipiente se pudo incorporar a la mezcla.
- Se mezcla de nuevo a velocidad rápida (285 rpm) por 1 min. Rápidamente
se formó una bola de la pasta de cemento con las manos enguantadas, se
lanza 6 veces de una mano a la otra a una distancia aproximada de 150 mm,
hasta que se produce una masa esférica que pudo ser introducida fácilmente
en el molde de Vicat, por la parte más ancha sin demasiada manipulación.
- Luego se coloca el molde por su base mayor y se enrasa la pasta sin
presionar la misma.
- Rápidamente se centra la pasta confinada en el molde, que descansa en el
plato, bajo la barra. El extremo del vástago se pone en contacto con la
superficie de la pasta y se aprieta el tornillo de fijación, se fija el indicador
movible en una lectura inicial de o mm y se libera rápidamente el vástago
esperando 30s para determinar la consistencia la cual debe ser de 10 mm±1
mm.
Calculo
La cantidad de agua requerida para obtener una pasta de cemento con una
consistencia normal, se debe calcular con aproximación de 0,1% y se debe
aproximar 0,5 % del peso del cemento seco.
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 =𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑑𝑎
𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜∗ 100
Resultados
Agua adicionada en gr: 179 gr
Peso cemento seco: 650 gr
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 =179 𝑔𝑟
650 𝑔𝑟 ∗ 100
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 = 27%
73
9.12. Tiempo de fraguado
Este ensayo se realiza con el objetivo de conocer el tiempo de inicio de
endurecimiento de la pasta de cemento.
Ilustración 25 Aguja de Vicat para tiempo de fraguado. Fuente: Autoría propia.
Procedimiento:
- Se pone en la mezcladora el agua de la mezcla en el recipiente.
- Se le añade 650 g de cemento al agua y se deja que absorba esta durante
30s.
- Luego se mezcla en velocidad lenta (140 rpm) por 30 s.
- Se detiene la mezcladora después de este tiempo por 15 s, y durante este
tiempo se raspa con la espátula, de modo que cualquier cantidad de pasta
que quedó en las paredes del recipiente se pudo incorporar a la mezcla.
- Se mezcla de nuevo a velocidad rápida (285 rpm) por 1 min. Rápidamente
se formó una bola de la pasta de cemento con las manos enguantadas, se
lanza 6 veces de una mano a la otra a una distancia aproximada de 150 mm,
74
hasta que se produce una masa esférica que pudo ser introducida fácilmente
en el molde de Vicat, por la parte más ancha sin demasiada manipulación.
- Luego se coloca el molde por su base mayor y se enrasa la pasta sin
presionar la misma.
- Se mantiene en cámara húmeda durante 30 min después del moldeo sin
perturbarla.
- luego se determina la penetración de la aguja de 1 mm en ese momento y
cada 15 min posteriores hasta que se obtiene una penetración de 25 mm o
menos (este es el tiempo de fraguado inicial). El tiempo de fraguado final se
determina cuando la aguja no se hunde visiblemente dentro de la pasta.
75
10. DISEÑO DE LA MEZCLA
La presente monografía tiene como objetivo mejorar la resistencia a la compresión
del mortero de recubrimiento de uso convencional. Es por esto que el diseño de la
mezcla se basa en recrear una muestra lo más cercana posible de la realidad en las
construcciones informales (de forma empírica). Así pues, a continuación, se
presentan los parámetros con los que se diseñaron las probetas del montaje
experimental.
10.1. Estimación de la cantidad de agua
Como primera medida se procede mezclando 500 gramos de cemento con 240
gramos de agua (dato experimental) y 1500 gramos de arena (justificados con
la dosificación convencional 1:3); de esta mezcla se obtiene una relación a/c de
0,48 y una baja trabajabilidad al encontrarse muy seca la preparación.
Se toma la decisión de agregar 80 gramos extra de agua para mejorar la
manejabilidad sin variar la cantidad de cemento y arena, encontrando una
relación a/c de 0,64 como se muestra en la tabla 15 “Prueba para hallar la
cantidad de agua óptima de forma empírica”.
prueba para hallar la cantidad de agua óptima de forma
convencional (empírica)
cemento (gr) agua (gr) arena (gr) a/c observación
500 240 1500 0,48 muy seco
500 320 1500 0,64 trabajable
Tabla 15 Prueba para hallar la cantidad de agua óptima de forma empírica. Fuente: Autoría propia.
76
10.2. Estimación de la relación a/mc
Como se puede apreciar en la tabla 15 “Prueba para hallar la cantidad de agua
óptima de forma empírica” fue necesario realizar dos ensayos experimentales
buscando la trabajabilidad óptima para la mezcla variando únicamente la
cantidad de agua hasta llegar a un resultado de 0,64. (por cada 100 partes de
cemento se debe agregar 64 partes de agua). Adicionalmente se debe tener
presente que el agregado fino presenta humedad y absorción que pueden variar
esta relación inicialmente estimada en 0,64 como se muestra en los apartados
9.5 y 9.6 de este capítulo referentes a correcciones y ajustes por exceso de agua
en el agregado fino.
10.3. Dosificación del humo de sílice
De acuerdo al marco legal que rige el presente experimento, los aditivos se
dosifican en porcentaje con respecto al peso del cemento presente en la mezcla,
sin exceder nunca el 5% de éste. Como se ha señalado en el marco
metodológico, para el montaje experimental se utilizarán 120 cubos divididos
equitativamente en 3 grupos; los cuales tendrán respectivamente las
dosificaciones de 0, 2.5 y 5% con el fin de obtener el porcentaje óptimo de
adición y poder comprobar su comportamiento e influencia en la mezcla con el
paso del tiempo.
10.4. Calculo de contenido de agregado fino
Ya que la dosificación de la mezcla (cemento : arena) está basada en
antecedentes técnicos que demuestran su uso en construcciones informales de
Bogotá, y el presente estudio pretende analizar una solución para mejorar el
comportamiento de este tipo de mortero; se decidió usar la dosificación 1:3 por
ser la más empírica.
Entonces, se tiene que, por cada porción de cemento, se debe agregar 3 veces
el peso del mismo en arena. En el literal 9.7 se presenta el cálculo exacto de los
77
materiales y es posible evidenciar que el peso de la arena siempre es el triple
del peso del cemento.
10.5. Cantidad de agua en exceso o defecto producto del agregado del
mortero
Los criterios para el cálculo de la corrección de la cantidad de agua en exceso
o defecto del agregado son:
Si la humedad es mayor que la absorción es un indicador que el agregado
tiene agua en exceso y por tanto hay que quitarle agua a la mezcla, teniendo
la siguiente fórmula para calcular el exceso de agua 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜 = 𝑀 ∗
(𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 − 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛).
Si la humedad es menor que la absorción es un indicador que el agregado
necesita agua para llegar al estado SSS (Seco Superficialmente Saturado),
por lo que es necesario agregarle agua a la mezcla y la fórmula para calcular
el agua en defecto es 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑎𝑙𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 = 𝑀 ∗ (𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 + 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛)
Como las pruebas realizadas a la arena indican que la humedad natural es
mayor a su absorción, se debe calcular el agua en exceso que tiene la mezcla
producto del agregado fino.
Se mostró anteriormente que la arena utilizada tenía una humedad natural del
3,43% y una absorción del 1,2%; por lo tanto, el agua en exceso es:
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑜 ∗ (𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 − 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛)
Ya que para cada mezcla se utilizaron 7,09 Kg de arena (como se muestra a
continuación en el apartado 9,7) el agua en exceso es:
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜 = 7,09 𝐾𝑔 ∗ (0,0343 − 0,012)
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜 = 0,158 𝐾𝑔 = 158,11 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑑𝑎 40 𝑐𝑢𝑏𝑜𝑠
78
10.6. Aclaración de la relación a/mc real y la usada en el experimento
Como se mostró en un principio, la relación a/mc fue hallada experimentalmente
con el fin de generar una simulación de condiciones reales de campo; dicho
experimento arrojó un valor de 0,64 para la relación, sin embargo, este valor no
tiene en cuenta el agua en exceso del agregado, en este caso se tienen 3,95
gramos de agua en exceso aportados por la arena en cada cubo de 50 x 50 x 50
mm de dimensión. Este hecho modifica parcialmente la tabla 15 como se
presenta en la tabla 16 “Prueba para hallar la cantidad de agua óptima de forma
convencional incluyendo la humedad del agregado fino” como sigue:
prueba para hallar la cantidad de agua óptima de forma
convencional
cemento (gr) agua (gr) arena (gr) a/c observación
500 240 1500 0,48 muy seco
500 320 1500 0,64 trabajable
500 353,45 1500 0,71 Con humedad
Tabla 16 Prueba para hallar la cantidad de agua óptima de forma convencional incluyendo humedad del agregado fino. Fuente: Autoría propia.
La verdadera relación a/mc de la mezcla es de 0,71 pero como es sabido, las
construcciones informales no tienen en cuenta la humedad de la arena al
momento de hacer la mezcla, por ende, los autores del presente informe se
abstienen de hacer corrección a la mezcla ya que alteraría la simulación de
condiciones reales de campo.
10.7. Cálculo de los volúmenes de materiales necesarios para el
proyecto
Partiendo de la literatura consultada, para una mezcla de 1 𝑚3de mortero de
recubrimiento es necesario usar 450 Kg de cemento, asimismo, anteriormente
se presentó la relación agua cemento encontrada empíricamente con la cual se
puede conseguir la cantidad de agua necesaria para la mezcla; también, se
informó de la dosificación de la mezcla 1:3 cemento : arena, por lo cual también
79
es posible calcular la arena necesaria para un metro cúbico de mortero, a
continuación se muestra la tabla 17 “Cálculo de materiales para la mezcla de
1m3 de mortero” en donde se ilustra de forma general las cantidades necesarias
por cada material para la mezcla de 1 𝑚3 de mortero.
DATOS FINALES PARA LA MEZCLA DE 1M^3 DE MORTERO
MATERIAL PESO (Kg/m^3) DENSIDAD (Kg/m^3) VOLUMEN (m^3)
CEMENTO 450 3100 0,15
AIRE 0 0 0,02
AGUA 288 1000 0,29
ARENA 1350 2495 0,54
TOTAL 0,99
RELACION A/C 0,64
Tabla 17 Cálculo de materiales para la mezcla de 1m3 de mortero. Fuente: Autoría propia.
Ya que las probetas utilizadas son cúbicas de 50 mm por cada arista, se tiene un
volumen de 0,000125 𝑚3por cada cubo; se procede interpolando por cada material
agregando un desperdicio del 5% y se obtienen los datos mostrados a
continuación en la tabla 18 “Cálculo de materiales utilizados para la mezcla de un
cubo de mortero de 5 x 5 x 5 (cm)” para un cubo de mortero y la tabla 19 “cálculo
de materiales utilizados para la mezcla de 40 cubos de mortero de 5 x 5 x 5 (cm)”
para 40 cubos.
CANTIDAD DE MATERIALES PARA UN CUBO
MATERIAL PESO (Kg) PESO (g)
CEMENTO 0,059 59,063
AGUA 0,038 37,800
ARENA 0,177 177,188
RELACION A/C 0,64
Tabla 18 Cálculo de materiales utilizados para la mezcla de un cubo de mortero de 5 x 5 x 5 (cm). Fuente: Autoría propia.
80
10.8. Dosificación final
Debido a que no se tiene en cuenta el exceso de agua procedente de la arena,
no hay un ajuste en la cantidad del cemento y el agua, por ende tampoco hay
modificación en la cantidad de la arena y la dosificación cemento : arena no
varía.
Respecto a la dosificación de humo de sílice se establecen 40 cubos adicionados
al 2,5% del peso del cemento; 40 adicionados al 5% y 40 sin adicionar, los cuales
serán fallados 30 especímenes después de 28 días de curado, y los 10 restantes
a diferentes edades para monitorear el comportamiento con respecto al tiempo.
𝐶 ∶ 𝐴
2,36 2,36⁄ ∶ 7,09 2,36⁄
1 ∶ 3,0042
1 ∶ 3
𝑫𝑶𝑺𝑰𝑭𝑰𝑪𝑨𝑪𝑰Ó𝑵 𝑻𝑬Ó𝑹𝑰𝑪𝑨 𝑫𝑬 𝑳𝑨 𝑴𝑬𝒁𝑪𝑳𝑨 𝟏: 𝟑
CANTIDAD DE MATERIALES PARA 40 CUBOS
MATERIAL PESO (Kg) PESO (g)
CEMENTO 2,36 2362,50
AGUA 1,51 1512,00
ARENA 7,09 7087,50
RELACION A/C 0,64
Tabla 19 Cálculo de materiales utilizados para la mezcla de 40 cubos de mortero de 5 x 5 x 5 (cm). Fuente: Autoría propia.
81
11. PROCEDIMIENTO Y MEZCLADO
Una vez realizados los cálculos para determinar el peso que se necesita por cada
material, se procede a separar todos los insumos en bolsas plásticas como se
muestra en la ilustración 26 “materiales pesados y separados”. Una vez con los
materiales apartados se procede a realizar la mezcla de los mismos, se comienza
vaciando la arena previamente tamizada (ilustración 27 “arena tamizada”) y el
cemento para realizar una mezcla homogénea entre ambos tal como se evidencia
en la ilustración 28 “mezcla de arena y cemento” , luego se incorpora el agua y se
vuelve a mezclar hasta que los agregados en su totalidad se ven cubiertos de
manera homogénea por una capa fina de lechada, si las probetas lo requieren, será
necesario agregar el humo de sílice a la mezcla disolviendo éste en un poco de
agua para mezclar con el fin de generar mayor dispersión de las partículas.
Ilustración 26 Materiales pesados y separados. Fuente: Autoría propia.
82
Ilustración 27 Arena tamizada. Fuente: Autoría propia.
Ilustración 28 Mezcla de arena y cemento. Fuente: Autoría propia.
83
Ilustración 29 Mezcla de arena, agua y cemento para formar mortero. Fuente: Autoría propia.
11.1. Adición del humo de sílice
Para las probetas que requieran la adición del humo de sílice, NO se debe
agregar el humo directamente a la mezcla, éste debe ser disuelto en un poco del
agua que será agregada, de esta forma se disminuye la posibilidad de
asentamiento de las partículas de sílice al fondo y nulas en la superficie superior,
ya que los granos de cemento son más grandes que los del humo.
84
12. ENCOFRADO DESENCOFRADO Y CURADO
Debido al mal estado de las formaletas que presta la Universidad Distrital, y a su
poca capacidad para preparar probetas en cantidades altas (superior a 5 unidades),
como se evidencia en las ilustraciones 30 y 31 “Formaletas con residuos y en mal
estado”, los autores de la presente monografía optaron por construir con madera
sus propias formaletas para encofrar los especímenes.
Ya que el material escogido fue la madera, la totalidad de la formaleta estará forrada
en vinipel (ilustración 32 y 33 “ensamble de las formaletas usadas” y “ensamblaje
de las formaletas montado”) para evitar la absorción indeseada de agua por parte
del material y también para reducir fugas. La mezcla fue puesta llenando los cajones
hasta la mitad (ilustración 34 “proceso de llenado y apisonado”), apisonando con
una uña de hule para reducir la porosidad y posteriormente llenando el total restante
(ilustración 35 “enrace de los cubos totalmente fundidos”). Una vez fundidos todos
Ilustración 31 Formaletas con residuos. Fuente: Autoría propia.
Ilustración 30 Formaletas viejas y en mal estado. Fuente: Autoría propia.
85
los especímenes, se procede forrando el total de la superficie libre de los cubos para
evitar la pérdida de agua mientras termina el proceso de fraguado y se puede
desencofrar como se muestra en la ilustración 36 “muestras forradas y rotuladas”.
Ilustración 32 Ensamble de las formaletas usadas (forradas en plástico vinipel). Fuente: Autoría propia.
Ilustración 33 Ensamblaje de las formaletas montado. Fuente: Autoría propia.
86
Ilustración 34 Proceso de llenado y apisonado. Fuente: Autoría propia.
Ilustración 35 Enrace de los cubos totalmente fundidos. Fuente: Autoría propia.
87
Ilustración 36 Muestras forradas y rotuladas. Fuente: Autoría propia.
Pasadas 24 horas desde la preparación y colocación de los cubos, estos son
sacados de sus formaletas y separados con una denominación numérica como se
puede apreciar en la ilustración 37 “probetas desencofradas y rotuladas
individialmente”, adicionalmente, la tabla 23 nomenclatura de todas las probetas se
encuentra completa en los anexos especificando el número de identificación, la
dosificación del humo de sílice y la edad a la que debe ser fallado.
Ilustración 37 Probetas desencofradas y rotuladas individualmente. Fuente: Autoría propia.
88
Después de esto son puestos a curar inmersos en agua con cal al 5% del peso del
agua de curado (el cual es calculado dependiendo la cantidad de agua en la que se
sumergen los cubos) como se puede observar en la ilustración 38 “muestras patrón
en curado”.
Ilustración 38 Muestras patrón en curado. Fuente: Autoría propia.
Todos los especímenes permanecen sumergidos en agua con cal hasta el momento
de su falla, recordando que no todos serán madurados 28 días.
89
13. ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
El ensayo de resistencia a compresión es aquel que mide la resistencia del mortero
a dicho esfuerzo, que justamente es el comportamiento que mejor tiene; este
ensayo da un indicativo de si efectivamente el material de recubrimiento
proporcionará una resistencia extra a la estructura principal de concreto, pues
aunque el mortero no es un material estructural, el objetivo de la adición es mejorar
su capacidad portante para así reducir la concentración de esfuerzos críticos en la
estructura principal.
Este ensayo comienza introduciendo el espécimen de prueba en una cámara de
seguridad con una prensa hidráulica modelo Tecnotest Modena Italy (ilustración 39
“Prensa Tecno Test Modena Italy utilizada para el ensayo de resistencia a la
compresión”) que al activarla va ejerciendo una carga de compresión cada vez
mayor a una velocidad constante, midiendo deformaciones hasta el punto en que
se registre una disminución de la carga aplicada a la probeta, en ese momento,
aunque no se vea la falla tan fácilmente, a nivel microestructural el cubo ya ha
fallado y se registra una carga máxima, que al dividirla entre el área de la sección
transversal de la probeta, se obtiene un esfuerzo a la compresión máximo, que debe
ser mayor al especificado en los diseños de la mezcla.
90
Ilustración 39 Prensa Tecno Test Modena Italy utilizada para el ensayo de compresión. Fuente: Autoría propia.
13.1. Trazabilidad
Como ya se ha mencionado anteriormente por cada dosificación de humo de
sílice se prepararon 10 probetas adicionales con el fin de tener curvas de
esfuerzo contra dosificación a lo largo del tiempo de curado como lo son 3, 7 y
14 días. Así se logra visualizar gráficamente el comportamiento y la dosificación
óptima de la adición. La gráfica 5 comparación de datos de trazabilidad ilustra
un resumen compilado de todas las edades de falla y su comportamiento similar.
Adicionalmente, se presentan las gráficas 1, 2, 3 y 4 “resistencia a la compresión
vs % de dosificación a 3, 7, 14 y 28 días” que ilustran el comportamiento
individual a la edad de falla correspondiente.
91
Las tablas de cálculo con todos los datos experimentales de donde salen estas
gráficas, son presentadas en el apartado correspondiente a anexos.
Gráfico 1 Resistencia a la compresión vs % de dosificación a 3 días. Fuente: Autoría propia.
Gráfico 2 Resistencia a la compresión vs % de dosificación a 7 días. Fuente: Autoría propia.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 1 2 3 4 5 6
Res
iste
nci
a en
MP
a
% de dosificación
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A 3 DÍAS
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0 1 2 3 4 5 6
Res
iste
nci
a en
MP
a
% de dosificación
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A 7 DÍAS
92
Gráfico 3 Resistencia a la compresión vs % de dosificación a 14 días. Fuente: Autoría propia.
Gráfico 4 Resistencia a la compresión vs % de dosificación a 28 días. Fuente: Autoría propia.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0 1 2 3 4 5 6
Res
iste
nci
a en
MP
a
% de dosificación
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A 14 DÍAS
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 1 2 3 4 5 6
Res
iste
nci
a en
MP
a
% de dosificación
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A 28 DÍAS
93
Gráfico 5 Comparación de los datos de trazabilidad, resistencia a la compresión vs % de dosificación. Fuente: Autoría propia.
13.2. Resistencia a 28 días
En el apartado anterior se ha mostrado la gráfica de esfuerzo contra dosificación
de los cubos de mortero fallados a 28 días, es de aclarar que, para esta edad,
se usaron 30 cubos por cada dosificación y se midió la desviación de las
muestras, a continuación, se presentan las gráficas de dispersión (gráficas 6, 7
y 8 “dispersión y línea de tendencia de las probetas con o sin adición de humo
de sílice”) y nuevamente se recalca en que las tablas con todos los datos
experimentales en detalle se encuentran en la sección de anexos; los resultados
estadísticos son presentados en la sección de análisis de los resultados.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 1 2 3 4 5 6
Res
iste
nci
a en
MP
a
% de dosificación
COMPARACIÓN DE DATOS TRAZABILIDAD
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓNA 3 DÍAS
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓNA 7 DÍAS
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓNA 14 DÍAS
RESISTENCIA A LA COMPRESIONA 28 DIAS
94
Gráfico 6 Dispersión y línea de tendencia de probetas sin adición de humo de sílice. Fuente: Autoría propia.
Gráfico 7 Dispersión y línea de tendencia de probetas adicionadas con humo de sílice al 2,5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 5 10 15 20 25 30
Res
iste
nci
a en
MP
a
Datos resistencia a la compresión cubos de mortero sin adicionar humo de silice
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
Res
iste
nci
a en
MP
a
Datos resistencia a la compresión cubos de mortero adicionados con humo de silice al 2,5% del peso del
cemento
95
Gráfico 8 Dispersión y línea de tendencia de probetas adicionadas con humo de sílice al 5%del peso del cemento. Fuente: Autoría propia.
Para las anteriores distribuciones se registra una línea de tendencia ascendente en
todos los casos registrando datos promedios de 14,2; 17,3 y 16,1 MPa con
distribución normal como se presenta en el análisis de datos en la parte
correspondiente a análisis de dispersión estadística.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 5 10 15 20 25 30
Res
iste
nci
a en
MP
a
Datos resistencia a la compresión cubos de mortero adicionados con humo de silice al 5% del peso del cemento
96
14. ENSAYO VISUAL DE ADHERENCIA A MAMPUESTOS
Debido a que el ensayo de adherencia a mampuestos no se encuentra normalizado,
se optó por hacer un análisis visual utilizando 3 unidades de mampostería de arcilla
cocida y apreciar su comportamiento al agregarle el mortero sin adición, y
adicionado. Los resultados se presentan en la sección correspondiente a análisis
de resultados.
Mampuesto revocado con mortero sin adición.
Ilustración 40 Mampuesto de arcilla revocado con mortero patrón sin adición de humo de sílice. Fuente: Autoría propia.
97
Mampuesto revocado con mortero adicionado con humo de sílice al 2,5%
Mampuesto revocado con mortero adicionado al 5% de humo de sílice
Ilustración 42 Mampuesto de arcilla revocado con mortero adicionado con humo de sílice al 5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia.
Ilustración 41 Mampuesto de arcilla revocado con mortero adicionado con humo de sílice al 2,5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia.
98
15. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Una vez obtenidos todos los datos experimentales se procede a realizar los cálculos
necesarios; los cuales se muestran en detalle en la sección de anexos, acá se
presenta un análisis general referente a algunos aspectos hallados.
Resistencia a la compresión: Se encuentra un aumento significativo de la
resistencia axial en compresión de las probetas cúbicas, sin embargo,
gráficamente se aprecia que la dosificación de humo de sílice es óptima cerca
del 3% ya que con un porcentaje mayor la curva de esfuerzo vuelve a caer,
disminuyendo también otros aspectos como la trabajabilidad y aumentando
también la durabilidad al reducir la permeabilidad.
Comportamiento de la resistencia a compresión a edades tempranas:
los cubos demuestran que luego de 3 días de ser fundidos se presenta un
aumento del 88,7% de la resistencia en la mezcla adicionada al 2,5% y un
62,5% en los adicionados al 5% con respecto al patrón (cubos de mortero sin
adicionar humo de sílice).
Los especímenes fallados a 7 días de edad evidencian un aumento del 98,4%
y 54,5% de la resistencia a la compresión en las mezclas dosificadas al 2,5%
y 5% respectivamente.
Para las probetas curadas por 14 días se encontró un 82,5% y 69,2% de
aumento en la resistencia en las mezclas dosificadas al 2,5% y 5%
respectivamente.
Comportamiento de la resistencia a compresión a 28 días: Los grupos
muestrales fallados a 28 días muestran que el aumento de la resistencia a la
compresión no es tan significativa como la reportada a edades tempranas,
siendo estas de 22,0% y 11,6% para los cubos adicionados con 2,5% y 5%
de humo de sílice respectivamente comparados con el patrón de mortero sin
adición de humo.
Trabajabilidad: Se presenta una disminución exagerada en la manejabilidad
con relación lineal, a mayor adición de humo de sílice, mayor es la pérdida
99
de trabajabilidad. Esto debido a la gran superficie específica de los granos
de sílice adicionados los cuales absorben el agua de la mezcla tornándola de
consistencia seca.
Trazabilidad: Se muestra un avance en el desarrollo de las resistencias a
través del tiempo con la misma tendencia parabólica siendo la dosificación
del 2,5% de humo de sílice la más apropiada en el presente estudio y de 3%
como un supuesto general interpolando en las gráficas obtenidas.
Adherencia a mampuestos: Este ensayo visual muestra que la adherencia
se ve afectada en la misma medida que la trabajabilidad, pues en los
mampuestos revocados con la mezcla sin adición, la adherencia es buena y
cubre fácilmente la unidad en su totalidad. Por otro lado, el mampuesto con
adición del 2,5% presenta un poco menos de adherencia inicialmente, pero
una vez seco, presenta la misma adherencia que el mampuesto anterior.
Finalmente, la unidad que fue revocada con mortero adicionado al 5%
presentó una gran dificultad para ser revocado por ser la mezcla tan seca, no
obstante, una vez endurecido, el pegue es bueno, pero no cubre la totalidad
de la unidad.
Porcentaje óptimo de adición de humo de sílice: Basados en la gráfica 9
“método gráfico de interpolación para hallar el porcentaje de adición óptimo”
se puede apreciar que el porcentaje óptimo de adición se encuentra cerca al
3% pero no llega a éste valor, gráficamente se evidencia un valor de 2,8-
2,9% ya que al aumentar este valor la curva vuelve a caer presentando un
comportamiento parabólico.
100
Gráfico 9 Método gráfico de interpolación para hallar el porcentaje de adición óptimo. Fuente: Autoría propia.
Dispersión de las medidas de resistencia: En gráficas 6, 7 y 8 “dispersión
y línea de tendencia de las probetas con o sin adición de humo de sílice” se
puede apreciar que las probetas adicionadas con 5% de humo de sílice
presentan una dispersión menor que las demás, siendo esta de 1,27;
presentando un comportamiento lineal ascendente.
Los cubos con adición del 2,5% presentaron una desviación de 1,97 siendo
esta producto de dos datos desfasados de la media, los cuales a su vez,
arrojaron datos equívocos al tener porosidad excesiva de un mal mezclado o
defectos de formaleta.
Finalmente, las probetas que no tenían ningún tipo de adición presentaron
una dispersión de 2,37 siendo esta moderada, pero siendo la más alta
respecto al total de muestras. Es de aclarar que al graficar la campana
(gráficas 10, 11 y 12 “análisis estadístico mediante la campana de Gauss”)
se evidencia una distribución “normal” de los datos ya que “Cuando un
conjunto de datos se distribuye de manera normal, el 68% de las
observaciones de la distribución tienen un valor que se encuentra a menos
101
de una desviación estándar de la media, también se sabe que el 96% de
todas las observaciones tienen un valor que no es mayor a la media más o
menos 2 desviaciones estándar”3.
Adicionalmente, se presenta la tabla 20 “Cuadro de resumen estadístico
probetas falladas a 28 días” que presenta un resumen de los datos
estadísticos más relevantes.
Cuadro de resumen estadístico probetas falladas a 28 días
Dosificación (%) Media (MPa) Media (KN) Mediana Moda Desv. estándar
0 14,19 31,52 14,06 #N/A 2,37
2,5 17,31 38,90 17,70 #N/A 1,97
5 16,06 36,00 15,95 #N/A 1,27 Tabla 20 Cuadro de resumen estadístico probetas falladas a 28 días. Fuente: Autoría propia.
Gráfico 10 Análisis estadístico mediante la campana de Gauss de la resistencia a la compresión de cubos de mortero patrón sin adición. Fuente: Autoría propia.
3 La desviación estándar, medidas de dispersión, S.A., Autor: C.C.A., México, S.F. Consultado en internet enero de 2019 disponible en línea en: http://www.cca.org.mx/cca/cursos/estadistica/html/m11/desviacion_estandar.htm
102
Gráfico 11 Análisis estadístico mediante la campana de Gauss de la resistencia a la compresión de cubos de mortero adicionados con humo de sílice al 2,5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia.
Gráfico 12 Análisis estadístico mediante la campana de Gauss de la resistencia a la compresión de cubos de mortero adicionados con humo de sílice al 5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia.
103
ANÁLISIS DE FALLAS DE LOS CUBOS: Al momento de fallar los cubos de
mortero luego de 28 días de curado se encontró diferentes geometrías de
falla según la dosificación de humo de sílice adicionado en la mezcla, en las
ilustraciones 43, 44, 45 y 46 “fallas de las probetas cúbicas de mortero” se
muestran las fallas de las probetas adicionadas al 0, 2.5 y 5%
respectivamente evidenciando que efectivamente el humo de sílice influye en
la rigidez del material en estado endurecido, asimismo, es evidenciable que
así como en la resistencia, la rigidez óptima se encuentra cerca del 3% de
dosificación, ya que las probetas adicionadas al 5% presentaron una falla
intermedia.
Ilustración 44 Falla súbita de probeta de mortero patrón. Fuente: Autoría propia.
Ilustración 43 Falla poco notoria en cubo de mortero adicionado con humo de sílice al 2,5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia.
104
Análisis de las densidades seca y después de curar de los cubos: El
análisis de las densidades halladas a partir del peso antes y después de
curar, indica que antes de ser sumergidos en curado, los cubos adicionados
con humo de sílice presentan una mayor densidad, por ende, una absorción
mayor de agua (haciéndolos más pesados en su mismo volumen) por parte
de los granos de sílice adicionados. Sin embargo, las densidades halladas
luego de ser sometidos al proceso de curado, arrojaron valores similares con
o sin adición de humo de sílice, lo que demuestra que después de 28 días de
curado, el agua pudo permear toda la estructura interna de los cubos por
igual independiente de si tenían adición o no.
Adicionalmente, como se muestra en la tabla 35 “resumen de los pesos
promedio en las diferentes dosificaciones” presente en los anexos, se calculó
la absorción relativa de los cubos con respecto al patrón sin adición de humo
Ilustración 46 Falla intermedia de cubo de mortero adicionado con humo de sílice al 5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia. Ilustración 45 Comparación de las fallas
en cubos de mortero con adición de humo de sílice del 2,5% (inferior) y 5% (superior). Fuente: Autoría propia.
105
de sílice, encontrando que hay una disminución en la absorción del 29,5% y
15,9% para las muestras adicionadas al 2,5% y 5% de humo de sílice
respectivamente. Lo anterior ayuda a reducir la permeabilidad del mortero,
produciendo una mayor durabilidad y presentando una mejor resistencia al
ataque de sustancias químicas.
Comparación con la especificación según ASTH 897: Como se evidencia
en la tabla 21 “especificación ASTH 897”, la arena en estudio no cumple con
la especificación granulométrica exigida por la norma. La norma ASTM 897
permite el uso de arenas que no cumplan los porcentajes granulométricos
siempre exista una trazabilidad del uso de dicha arena con cumplimiento
mecánico exigido por la norma.
% Retenido Norma
0,00% 0%
0,02% 0%-10%
0,17% 10%-40%
0,46% 30%-65%
9,35% 70%-90%
80,71% 95%-100%
8,66% 97%-100%
Tabla 21 Especificación ASTH 897. Fuente: Autorpia propia.
Análisis del módulo de finura de la arena: El módulo de finura de la arena
en estudio es de 1,02 según especificación es de 2.05 a 3.05. Este módulo
tan pequeño significa una mala gradación de la arena, Esta pequeñez y
uniformidad de las partículas naturalmente influye en la resistencia del
mortero fabricado con esta arena.
Pérdida por lavado (Pasa #200): Por especificación la perdida por lavado
es del 3%, en la arena de estudio la perdida de lavado 16.5%, es decir tiene
mucho contenido de material que pasa el tamiz N°200 (75), indica que tiene
106
dificultad de expulsar el agua es decir tiene gran capacidad de retención de
agua.
Equivalente de arena: El equivalente de arena sobre 17% nos da un indicio
de que el material tiene bastante contenido de fino, Las partículas de
agregado con un recubrimiento de arcilla pueden disminuir la adherencia con
la pasta de cemento, además la contracción y el hinchamiento de estas
sustancias por cambios en el contenido de humedad causaran agrietamiento
en el mortero.
Azul de metileno: El azul de metileno refleja la incidencia de la arcilla como
material nocivo, la arena en estudio presenta un resultado elevado 𝐴𝑓 =
5𝑔𝑟
𝑚𝑙⁄ , siendo un indicio del alto contenido de arcillas en la muestra.
Partículas livianas: La arena en estudio cumple a cabalidad la
especificación sobre partículas livianas, las cuales pueden ser nocivas para
el mortero.
Terrones de arcilla y partículas deleznables: Este ensayo es de
importancia fundamental para aprobar el empleo de agregados destinados a
la elaboración de morteros y concretos. Puesto que la arcilla puede constituir
un agente destructivo del concreto y las partículas friables pueden alterar la
granulometría original del agregado, la arena en estudio no cumple la
especificación debido a que contiene un porcentaje alto.
Sanidad del agregado: Los agregados pétreos sufren cambios en sus
propiedades al soportar la intemperie cuando se encuentran en servicio. Por
ende, se requiere conocer la resistencia de los materiales bajo la acción de
la temperatura, la precipitación, la humedad, etc. La arena en estudio cumple
con la especificación, es decir el comportamiento ante las anteriores
situaciones mencionadas es adecuado.
Impurezas orgánicas: La arena en estudio no presenta impurezas
orgánicas, cumple con la especificación.
Resumen ensayos a la arena: A continuación, se presenta la Tabla 22
“cuadro de resumen de ensayos a la arena y sus cumplimientos” donde se
107
muestran las especificaciones de la arena para recubrimiento según la
ASTM- 897.
CUADRO RESUMEN ESPECIFICACIONES ARENA DE RECUBRIMIENTO
ASTM- 897
Ensayo Norma
Técnica
Colombiana
Especificación Arena en
estudio
Cumplimiento
Impurezas
orgánicas
NTC 176 Exento de
impurezas
orgánicas, color
de impurezas
estándar. Se
permite el uso
de arenas que
cumplan dicha
especificación
cuando se
prueba la fuerza
relativa a los 7
días y está no es
inferior a 95%
Exento de
impurezas
orgánicas,
color de
impurezas
estándar
Cumple
Partículas
livianas
NTC 130 0.5 % Máximo
permitido por
peso
0.0% ,No
presenta
partículas
livianas
Cumple
Sanidad de los
agregados
NTC 126 Perdida máxima
de 20% usando
sulfato de sodio
y 15 % con
sulfato de
magnesio
1,7%
usando
sulfato de
magnesio
Cumple
Terrones de
Arcilla
NTC589 1 % Máximo
permitido por
peso
6.25% por
peso
No cumple
108
Perdida por
lavado
NTC 78 No mayor al 3% 16,5% No cumple
Módulo de
finura
- 2.05 a 3.05 1,02 arena
muy fina
No cumple
Granulometría NTC77 Especificación
dé % retenidos
%
retenidos
muy bajos
No cumple
Tabla 22 Cuadro resumen ensayos a la arena y sus cumplimientos. Fuente: Autoría propia.
109
16. CAUSALES DEL ERROR
Para evitar la absorción de agua de la mezcla por la formaleta en madera, se
procedió recubriendo todas las tablas de madera con vinipel para crear un
sello. Sin embargo, para engrasar estos compartimentos se utilizó petróleo
el cual pudo afectar el vinipel generando huecos.
Al momento de fallar las probetas, se encontró rastros de vinipel en
aproximadamente 9 probetas (11, 14, 15, 61, 64, 72, 77, 82, 87)
correspondiendo al 7,5% del total de la muestra, dichas probetas, no
presentaron variación significativa en la medida de resistencia con respecto
a las demás.
Los cubos número 40 y 41 correspondientes a la mezcla con adición de 2,5%
de sílice, presentaron porosidad excesiva y por ende una resistencia baja con
respecto a su grupo poblacional. Este defecto se debe a un error en el llenado
de la formaleta o defectos propios de la madera recubierta usada en este
proceso.
La prensa con la que se fallaron todos los especímenes del experimento es
propiedad de la Universidad Distrital y según datos reportados por el
laboratorista encargado, fue reparada hace poco tiempo. No obstante, no se
descarta la posibilidad de tener defectos al momento de efectuar la medición
de carga debido a sus años en servicio en la universidad.
La adición del humo de sílice se realizó mezclando el peso correspondiente
en un poco de agua de mezclado para generar mayor dispersión de las
partículas, no se descarta la posibilidad de pérdida de granos en el recipiente
usado para verter el agua.
La relación a/mc muy alta mejora la trabajabilidad pero disminuye la
resistencia y la durabilidad. Ya que éste estudio simulaba condiciones reales
de obra se utilizó una relación de 0,64 lo cual pudo afectar negativamente los
resultados teniendo en cuenta que la verdadera relación a/mc fue de 0,71
producto de agua en exceso en el agregado.
110
Las formaletas utilizadas eran hechas en tablas de madera con agujeros
transversales para generar un encaje a 90 grados (ilustración 47 “ensamblaje
de las formaletas utilizadas”, en anexos) y así obtener un cajón de
aproximadamente 50 mm por cada arista. No obstante, en el proceso de
cortado de la madera se cometieron desfases que afectaron negativamente
las medidas de la sección transversal, siendo estas aproximadamente 2 mm
menores de lo que debían ser.
La falta de experiencia de los autores en temas constructivos empíricos pudo
conllevar a cometer errores primarios en el proceso de mezclado, curado, y
encofrado.
Las formaletas aportadas por la Universidad Distrital son realmente inútiles
para proyectos de producción académica ya que se encuentran en pésimo
estado y solo se cuenta con 5 cajones, los cuales presentan alto grado de
oxidación, deterioro, y corrosión (ilustración 48 y 49 “formaletas viejas y en
mal estado” en los anexos).
Los ensayos realizados a la arena fueron hechos en los laboratorios “Zefir”
debido a la NO disponibilidad de los laboratoristas encargados de la unidad
de suelos y concretos, lo cual pudo generar también errores en las
mediciones o datos utilizados y suministrados.
Al utiliza petróleo como desmoldante se pudo incurrir en procesos químicos
que alteraran el comportamiento de la mezcla o su reacción, incluso se pudo
ver afectada la formaleta o el vinipel.
Aunque se fallaron 30 probetas a 28 días de curado y su distribución fue
normal, la cuantía de cubos usados para obtener la trazabilidad de
resistencias a 3, 7 y 14 días fue baja (10 probetas) lo que pudo conllevar a
sesgos estadísticos.
El clima y la temperatura del sitio y día en que se preparó la mezcla pudo
influir negativamente en los resultados.
Según la tabla 22 “cuadro de resumen de ensayos a la arena y sus
cumplimientos” la arena en estudio no cumple con las especificaciones de la
norma en cuanto terrones de arcilla, perdida por lavado, módulo de finura y
111
granulometría, las dos posibles razones de esto pueden ser su alto contenido
de arcillas que se pudo evidenciar en ensayos como el equivalente de arena
y el azul de metileno y su discontinuidad en los tamaños de partículas. Sin
embargo, la ASTM permite el uso de dicha arena cuando existe una
trazabilidad en su uso con resultados satisfactorios, ya que no se cuenta con
dicha trazabilidad se busca determinar el cumplimiento de su
comportamiento mecánico en el mortero.
112
17. CONCLUSIONES
La resistencia a la compresión de los cubos de mortero adicionados con
humo de sílice al 2,5% del peso del cemento fue del 22,0% con respecto al
patrón sin adición.
La resistencia a la compresión de los cubos de mortero adicionados con
humo de sílice al 5% del peso del cemento fue del 11,6% con respecto al
patrón sin adición.
A edades tempranas los cubos con la adición de humo de sílice presentaron
un incremento en la resistencia a la compresión de más del 50%.
El porcentaje óptimo de adición hallado gráficamente esta entre el 2,8 y el
3% del peso del cemento usado en la mezcla.
La adherencia a las unidades de mampostería de arcilla se ve gravemente
afectada con adiciones mayores al 3% perdiendo trabajabilidad.
Hay una disminución en la absorción del 29,5% y 15,9% para las muestras
adicionadas al 2,5% y 5% de humo de sílice respectivamente.
Se mejora la durabilidad del mortero al disminuir la permeabilidad del mismo
(producto de la disminución de la absorción).
La adición de humo de sílice redujo la dispersión de los datos encontrados
con respecto al patrón.
113
18. ANEXOS
Se muestra en detalle los cálculos realizados en diferentes etapas del proyecto y
algunas fotos como evidencia.
Nomenclatura de las probetas
NOMENCLATURA DE LOS CUBOS
NÚMERO CUBO DOSIFICACIÓN EDAD DE
FALLA (días)
1 AL 30 0% 28
31 AL 60 2,50% 28
61 AL 90 5% 28
121, 122, 123 2,50% 28
124, 125 5% 28
91, 92, 93 0% 3
94, 95 ,96 0% 7
97, 98, 99, 100 0% 14
101, 102, 103 2,50% 3
104, 105, 106 2,50% 7
107, 108, 109, 110 2,50% 14
111, 112, 113 5% 3
114, 115, 116 5% 7
117, 118, 119, 120 5% 14 Tabla 23 Nomenclatura de todas las probetas. Fuente: Autoría propia.
Cantidad de materiales utilizados
CANTIDAD DE MATERIALES UTILIZADOS PARA PROBETAS
Dosificación cemento (Kg)
arena (Kg)
agua (Kg)
Silice (g) Observación
sin dosificacion de silice 2,36 7,09 1,51 0,00 se preparan 40 cubos
dosificacion 2,5% 2,36 7,09 1,51 59,06 se preparan 40 cubos
dosificacion al 5% 2,36 7,09 1,51 118,13 se preparan 40 cubos
Tabla 24 Cantidad de materiales utilizados para la mezcla de las probetas. Fuente: Autoría propia.
114
Análisis de los pesos para determinar la absorción del mortero
Análisis de pesos
ID Peso seco (g)
Peso después de curar (g)
dif. de pesos
91 209,9 228,4 18,5
92 211 229,4 18,4
93 210 227,3 17,3
94 203,8 222,2 18,4
95 210,2 228,1 17,9
96 215,7 234,8 19,1
97 205,3 223,8 18,5
98 209,7 228,1 18,4
99 215,5 233,6 18,1
100 208 227,2 19,2
101 214,6 229,5 14,9
102 216,8 231,1 14,3
103 215,4 229,9 14,5
104 211,3 224,9 13,6
105 213,8 227,8 14
106 216,4 228,8 12,4
107 209,8 223,6 13,8
108 214,2 229,8 15,6
109 212,7 227,3 14,6
110 214,1 229,2 15,1
111 224 240,1 16,1
112 228,2 245,4 17,2
113 221,2 238 16,8
114 219,4 235,4 16
115 225,8 243 17,2
116 238,7 254,8 16,1
117 220,1 237,3 17,2
118 225,3 239,4 14,1
119 220,6 237,6 17
120 217,8 235,8 18 Tabla 25 Pesos de los cubos antes y después de curar. Fuente: Autoría propia.
115
Datos de trazabilidad a 3 días
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A 3 DÍAS
ID LADO 1 (mm)
LADO 2 (mm)
ALT (mm)
ÁREA (mm^2)
CARGA (KN)
ESFUERZO (MPa)
ESF. PROM. (MPa)
91 46,00 50,00 48,60 2300,00 9,40 4,09
3,97 92 46,50 50,20 47,20 2334,30 7,00 3,00
93 48,50 49,00 50,20 2376,50 11,50 4,84
101 47,30 49,10 47,10 2322,43 18,90 8,14
7,49 102 46,20 50,10 48,20 2314,62 18,10 7,82
103 49,20 49,70 46,30 2445,24 15,90 6,50
111 47,80 48,10 50,00 2299,18 16,50 7,18
6,45 112 46,00 49,00 49,60 2254,00 14,70 6,52
113 46,70 47,30 50,00 2208,91 12,50 5,66 Tabla 26 Resistencia a la compresión probetas falladas a 3 días. Fuente: Autoría propia.
Datos de trazabilidad a 7 días
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A 7 DÍAS
NÚMERO LADO 1 (mm)
LADO 2 (mm)
ALT (mm)
ÁREA (mm^2)
CARGA (KN)
ESFUERZO (MPa)
ESF. PROM. (MPa)
94 46,22 50,54 47,31 2335,96 11,20 4,79
5,12 95 47,06 50,87 47,69 2393,94 12,50 5,22
96 47,81 50,74 47,68 2425,88 13,00 5,36
104 46,36 51,74 46,34 2398,67 19,50 8,13
10,16 105 47,41 51,31 47,34 2432,61 28,40 11,67
106 47,58 51,98 45,73 2473,21 26,40 10,67
114 46,01 53,91 47,34 2480,40 22,30 8,99
7,91 115 48,14 53,73 48,38 2586,56 19,50 7,54
116 49,24 53,96 49,27 2656,99 19,10 7,19 Tabla 27 Resistencia a la compresión probetas falladas a 7 días. Fuente: Autoría propia.
Datos de trazabilidad a 14 días
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A 14 DÍAS
NÚMERO LADO 1 (mm)
LADO 2 (mm)
ALT (mm)
ÁREA (mm^2)
CARGA (KN)
ESFUERZO (MPa)
ESF. PROM. (MPa)
97 46,60 51,12 46,22 2382,19 10,25 4,30
6,92 98 48,23 50,92 47,52 2455,87 14,91 6,07
99 47,42 51,18 48,14 2426,96 18,96 7,81
100 46,85 50,28 47,53 2355,62 22,36 9,49
107 46,28 51,74 46,22 2394,53 31,30 13,07
12,63 108 48,00 51,99 47,13 2495,52 32,76 13,13
109 46,47 51,31 47,24 2384,38 29,80 12,50
116
110 46,99 51,03 47,03 2397,90 28,32 11,81
117 45,90 53,26 47,13 2444,63 30,20 12,35
11,71 118 46,49 53,37 47,27 2480,84 29,04 11,71
119 46,20 53,65 47,52 2478,63 29,67 11,97
120 47,36 53,19 47,15 2519,08 27,26 10,82 Tabla 28 Resistencia a la compresión probetas falladas a 14 días. Fuente: Autoría propia.
Datos de resistencia a la compresión a 28 días cubos sin adición de
humo de sílice.
Datos resistencia a la compresión cubos de mortero sin adicionar humo de sílice
Numero P. Lado 1 (mm)
P. Lado 2 (mm) P. Alto (mm)
Área (mm2) Carga (KN) Esfuerzo (Mpa)
1 49,30 47,20 51,00 2326,96 29,20 12,55
2 48,50 46,10 50,30 2235,85 36,90 16,50
3 46,10 48,10 50,00 2217,41 28,70 12,94
4 49,70 46,90 51,00 2330,93 32,70 14,03
5 50,30 47,30 50,50 2379,19 32,20 13,53
6 47,70 47,50 51,30 2265,75 32,00 14,12
7 47,10 46,50 51,00 2190,15 35,20 16,07
8 49,10 49,30 50,10 2420,63 43,20 17,85
9 46,60 49,70 52,50 2316,02 31,80 13,73
10 45,30 48,50 51,30 2197,05 28,30 12,88
11 47,70 49,20 50,50 2346,84 25,80 10,99
12 47,70 47,60 51,20 2270,52 24,50 10,79
13 50,30 46,80 51,90 2354,04 30,70 13,04
14 49,30 46,70 52,00 2302,31 41,80 18,16
15 49,50 47,70 51,30 2361,15 33,60 14,23
16 47,50 47,50 51,50 2256,25 31,80 14,09
17 48,00 47,30 52,20 2270,40 23,20 10,22
18 47,20 48,20 52,00 2275,04 39,00 17,14
19 48,10 48,70 52,10 2342,47 36,50 15,58
20 45,90 48,50 51,30 2226,15 26,70 11,99
21 47,60 46,10 52,70 2194,36 34,70 15,81
22 49,00 47,30 51,30 2317,70 34,70 14,97
23 49,70 48,70 51,00 2420,39 37,80 15,62
24 46,30 49,30 50,80 2282,59 26,10 11,43
25 45,60 48,70 51,60 2220,72 24,70 11,12
26 47,00 49,00 52,00 2303,00 29,80 12,94
27 46,30 48,60 51,50 2250,18 25,50 11,33
28 47,30 49,50 51,00 2341,35 39,20 16,74
29 45,70 48,30 51,30 2207,31 41,20 18,67
30 46,50 48,30 51,50 2245,95 37,20 16,56
117
Tabla 29 Resistencia a la compresión a 28 días de cubos patrón, sin adición. Fuente: Autoría propia.
Datos de resistencia a la compresión a 28 días cubos adicionados al
2,5% de humo de sílice.
Datos resistencia a la compresión cubos de mortero adicionados con humo de sílice al 2,5% del peso del cemento
Numero P. Lado 1 (mm)
P. Lado 2 (mm)
P. Alto (mm)
Área (mm2)
Carga (KN)
Esfuerzo (Mpa)
31 46,60 48,30 50,00 2250,78 40,10 17,82
32 47,60 48,00 50,00 2284,80 39,70 17,38
33 47,70 48,70 50,70 2322,99 44,20 19,03
34 49,70 48,50 50,80 2410,45 46,70 19,37
35 45,10 46,10 51,00 2079,11 38,60 18,57
36 47,80 47,20 51,20 2256,16 40,10 17,77
37 48,00 47,30 50,00 2270,40 36,10 15,90
38 47,70 47,00 50,00 2241,90 40,20 17,93
39 49,50 47,20 50,00 2336,40 35,90 15,37
40 45,70 47,20 50,60 2157,04 29,40 13,63
41 46,20 47,20 50,20 2180,64 25,90 11,88
42 47,80 46,30 50,30 2213,14 29,40 13,28
43 49,80 45,60 51,50 2270,88 37,50 16,51
44 46,00 48,90 51,30 2249,40 39,90 17,74
45 48,20 46,10 50,20 2222,02 37,20 16,74
46 46,00 46,50 50,00 2139,00 41,50 19,40
47 47,10 45,70 50,00 2152,47 38,40 17,84
48 45,90 50,40 50,80 2313,36 36,50 15,78
49 46,00 50,20 51,80 2309,20 38,60 16,72
50 45,90 47,00 50,30 2157,30 34,90 16,18
51 46,80 47,40 50,00 2218,32 43,80 19,74
52 48,20 47,00 50,00 2265,40 40,00 17,66
53 47,30 48,60 49,90 2298,78 45,30 19,71
54 47,00 46,70 50,00 2194,90 38,40 17,50
55 46,70 47,60 50,50 2222,92 43,50 19,57
56 48,10 47,50 50,10 2284,75 41,30 18,08
57 48,30 48,80 49,70 2357,04 42,60 18,07
58 48,00 47,70 49,60 2289,60 46,50 20,31
59 47,50 46,00 50,00 2185,00 37,80 17,30
60 48,20 46,30 51,30 2231,66 37,10 16,62 Tabla 30 Resistencia a la compresión a 28 días de cubos de mortero adicionado con humo de sílice al 2,5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia.
118
Datos de resistencia a la compresión a 28 días cubos adicionados al 5%
de humo de sílice.
Datos resistencia a la compresión cubos de mortero adicionados con humo de sílice al 5% del peso del cemento
Numero P. Lado 1 (mm)
P. Lado 2 (mm)
P. Alto (mm) Área (mm2) Carga (KN)
Esfuerzo (Mpa)
61 48,20 48,70 49,80 2347,34 32,20 13,72
62 47,70 44,70 50,00 2132,19 33,20 15,57
63 49,00 47,70 50,20 2337,30 30,30 12,96
64 46,80 47,00 50,50 2199,60 29,20 13,28
65 48,90 45,70 51,20 2234,73 35,40 15,84
66 48,70 47,40 50,00 2308,38 39,80 17,24
67 47,30 45,00 50,00 2128,50 34,00 15,97
68 46,00 45,70 50,00 2102,20 35,70 16,98
69 48,00 48,30 49,70 2318,40 39,50 17,04
70 45,70 47,70 50,00 2179,89 39,50 18,12
71 49,70 48,60 50,10 2415,42 38,10 15,77
72 48,50 48,80 50,00 2366,80 37,50 15,84
73 49,00 46,00 50,00 2254,00 33,80 15,00
74 47,30 48,10 50,00 2275,13 34,90 15,34
75 47,00 46,50 50,00 2185,50 34,80 15,92
76 47,50 46,00 50,10 2185,00 34,50 15,79
77 48,30 47,10 50,00 2274,93 36,90 16,22
78 46,00 48,50 50,00 2231,00 34,50 15,46
79 48,50 47,30 51,20 2294,05 36,90 16,09
80 50,00 46,80 50,30 2340,00 35,80 15,30
81 46,70 46,20 50,00 2157,54 35,80 16,59
82 47,00 46,10 50,00 2166,70 36,80 16,98
83 46,70 47,60 49,80 2222,92 36,20 16,28
84 47,30 46,20 50,00 2185,26 38,60 17,66
85 47,50 48,60 49,50 2308,50 38,90 16,85
86 46,50 45,00 50,00 2092,50 38,20 18,26
87 47,20 49,20 50,20 2322,24 38,80 16,71
88 46,80 48,50 50,00 2269,80 40,30 17,75
89 46,50 48,90 49,90 2273,85 35,70 15,70
90 47,50 46,50 50,10 2208,75 34,10 15,44 Tabla 31 Resistencia a la compresión a 28 días de cubos de mortero adicionados con humo de sílice al 5% del peso del cemento. Fuente: Autoría propia.
119
Análisis de las densidades de los cubos antes y después de curar a 3
días.
Análisis de las densidades antes y después de curar a 3 días
ID LADO 1 (mm)
LADO 2 (mm)
ALT (mm)
Vol (cm3)
Peso seco (g)
Peso final (g)
Densidad seco (g/cm3)
Densidad final (g/cm3)
91 46,00 50,00 48,60 111,78 209,90 228,40 1,88 2,04
92 46,50 50,20 47,20 110,18 211,00 229,40 1,92 2,08
93 48,50 49,00 50,20 119,30 210,00 227,30 1,76 1,91
101 47,30 49,10 47,10 109,39 214,60 229,50 1,96 2,10
102 46,20 50,10 48,20 111,56 216,80 231,10 1,94 2,07
103 49,20 49,70 46,30 113,21 215,40 229,90 1,90 2,03
111 47,80 48,10 50,00 114,96 224,00 240,10 1,95 2,09
112 46,00 49,00 49,60 111,80 228,20 245,40 2,04 2,20
113 46,70 47,30 50,00 110,45 221,20 238,00 2,00 2,15 Tabla 32 Análisis de pesos de los cubos antes y después de curar durante 3 días. Fuente: Autoría propia.
Análisis de las densidades de los cubos antes y después de curar a 7
días.
Análisis de las densidades antes y después de curar a 7 días
ID LADO 1 (mm)
LADO 2 (mm)
ALT (mm)
Vol (cm3)
Peso seco (g)
Peso final (g)
Densidad seco (g/cm3)
Densidad final (g/cm3)
94 46,22 50,54 47,31 110,51 203,80 222,20 1,84 2,01
95 47,06 50,87 47,69 114,17 210,20 228,10 1,84 2,00
96 47,81 50,74 47,68 115,67 215,70 234,80 1,86 2,03
104 46,36 51,74 46,34 111,15 211,30 224,90 1,90 2,02
105 47,41 51,31 47,34 115,16 213,80 227,80 1,86 1,98
106 47,58 51,98 45,73 113,10 216,40 228,80 1,91 2,02
114 46,01 53,91 47,34 117,42 219,40 235,40 1,87 2,00
115 48,14 53,73 48,38 125,14 225,80 243,00 1,80 1,94
116 49,24 53,96 49,27 130,91 238,70 254,80 1,82 1,95 Tabla 33 Análisis de pesos de los cubos antes y después de curar durante 7 días. Fuente: Autoría propia.
Análisis de las densidades de los cubos antes y después de curar a 14
días.
Análisis de las densidades antes y después de curar a 14 días
ID LADO 1 (mm)
LADO 2 (mm)
ALT (mm)
Vol (cm3)
Peso seco (g)
Peso final (g)
Densidad seco (g/cm3)
Densidad final (g/cm3)
97 46,60 51,12 46,22 110,10 205,30 223,80 1,86 2,03
98 48,23 50,92 47,52 116,70 209,70 228,10 1,80 1,95
99 47,42 51,18 48,14 116,83 215,50 233,60 1,84 2,00
100 46,85 50,28 47,53 111,96 208,00 227,20 1,86 2,03
107 46,28 51,74 46,22 110,68 209,80 223,60 1,90 2,02
108 48,00 51,99 47,13 117,61 224,20 229,80 1,91 1,95
120
109 46,47 51,31 47,24 112,64 212,70 227,30 1,89 2,02
110 46,99 51,03 47,03 112,77 214,10 229,20 1,90 2,03
117 45,90 53,26 47,13 115,22 220,10 237,30 1,91 2,06
118 46,49 53,37 47,27 117,26 225,30 239,40 1,92 2,04
119 46,20 53,65 47,52 117,78 220,60 237,60 1,87 2,02
120 47,36 53,19 47,15 118,77 217,80 235,80 1,83 1,99 Tabla 34 Análisis de pesos de los cubos antes y después de curar durante 14 días. Fuente: Autoría propia.
Análisis de las densidades promedio en diferentes dosificaciones
Análisis de las densidades en diferentes dosificaciones
DOSIFICACIÓN (%)
DENSIDAD SECO PROMEDIO (g/cm3)
DENSIDAD FINAL PROMEDIO (g/cm3) DIFERENCIA absorción (%)
0 1,85 2,01 0,16 8,8
2,5 1,91 2,02 0,12 6,2
5 1,90 2,04 0,14 7,4 Tabla 35 Resumen de los pesos promedio en las diferentes dosificaciones de humo de sílice y determinación de la absorción.
Imagen 47 Ensamblaje de las formaletas utilizadas
Ilustración 47 Ensamblaje de las formaletas utilizadas. Fuente: Autoría propia.
121
Imagen 48 y 49 mal estado formaletas UD
Ilustración 48 Formaletas en mal estado con residuos incrustados. Fuente: Autoría propia.
Ilustración 49 Formaletas disponibles viejas y en pésimo estado. Fuente: Autoría propia.
122
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