DERECHOS RESERVADOS

UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
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TEMPERATURA DE VACIADO DEL CONCRETO COMO FACTOR
DETERMINANTE EN SU COMPORTAMIENTO CAUSADO POR LA
RETRACCIÓN TÉRMICA EN LA CIUDAD DE MARACAIBO.
(Trabajo Especial de Grado para optar al título de Ingeniero Civil.)
PRESENTADO POR:
ARANGUIBEL HUERTA, AILICEC CAROLINA
LOPEZ DELGADO, ANGEL EMIRO
TUTOR ACADEMICO:
ING. EDUARDO VELAZQUEZ
MARACAIBO, ENERO 2008
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
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TEMPERATURA DE VACIADO DEL CONCRETO COMO FACTOR
DETERMINANTE EN SU COMPORTAMIENTO CAUSADO POR LA
RETRACCIÓN TÉRMICA EN LA CIUDAD DE MARACAIBO.
Trabajo Especial de Grado para optar al título de Ingeniero Civil.
ARANGUIBEL HUERTA, AILICEC CAROLINA
C.I. 16.119.419
LOPEZ DELGADO, ANGEL EMIRO
C.I. 14.356.947
MARACAIBO, ENERO 2008
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
Este jurado aprueba el Trabajo Especial de Grado titulado: “TEMPERATURA DE
VACIADO DEL CONCRETO COMO FACTOR DETERMINANTE EN SU
COMPORTAMIENTO CAUSADO POR LA RETRACCION TERMICA EN LA
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CIUDAD DE MARACAIBO.”, que presentan los bachilleres ARANGUIBEL
HUERTA, AILICEC CAROLINA Cedula de Identidad N° V-16.119.419; LOPEZ
DERECH
DELGADO, ANGEL EMIRO Cedula de Identidad N° V-14.356.947; para optar al
título de Ingeniería Civil.
MARACAIBO, DICIEMBRE 2007
JURADO EXAMINADOR
___________________________
ING. EDUARDO VELAZQUEZ
TUTOR
_____________________
ING. XIOMARA OROZCO
JURADO
_______________________
____________________
ING.JESUS MEDINA
JURADO
_________________________
ING. NANCY URDANETA
ING. JOSE F. BOHORQUEZ
C.I. 5.818.597
C.I. 3.379.454
DIRECTORA DE ESCUELA
DECANO DE LA FACULTAD
I
AGRADECIMIENTO
A Dios, por guiarnos en todo momento, por llenarnos de constancia y hacernos
sentir su presencia en cada uno de los pasos importantes y decisivos que dimos a
lo largo de nuestra carrera.
A nuestros padres, por ser los mejores del universo, por su amor, paciencia,
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apoyo incondicional y por sus sabios consejos, en todos los momentos de
nuestras vidas.
DERECH
A nuestros hermanos, por estar siempre presente y por ser nuestros mejores
amigos.
A nuestro tutor Ing. Eduardo Velázquez
por guiar nuestros pasos en la
elaboración de la Tesis de Grado.
A todos nuestros amigos por vivir y compartir con nosotros momentos de alegrías
y tristezas, de triunfos y fracasos que nos sirvieron de estímulo.
A la secretaria más querida por todos Anita por ser nuestro apoyo en la
universidad.
Y a todas aquellas personas que de una u otra forma contribuyeron con la
realización de este trabajo.
A todos Muchas Gracias.
II
DEDICATORIA
A Dios, fuente de amor y de grandeza, por su infinita bondad para conmigo.
Gracias por permitirme sentir tu presencia y no abandonarme nunca.
A mis mamás, por ser las mejores del mundo y por estar siempre conmigo
brindándome su inmenso amor y su apoyo incondicional. Gracias por sus
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consejos, sus enseñanzas, por sus paciencias y por ayudarme a ser lo que hoy
soy.
DERECH
A mi papá Nicolás, por ser mi gran ejemplo de amor, fortaleza, lucha, tenacidad,
inteligencia, sacrificio, abnegación, y complacencia.
A mis hermanos, por su amor, cariño, compañía y apoyo brindado a lo largo de mi
vida
Para ustedes todos mis triunfos.
Angel López
III
DEDICATORIA
A Dios y a la Virgen, por brindarme la fortaleza necesaria para vencer todos los
obstáculos y hacerme sentir en todo momento su presencia en mi fe.
A mi mamá, por brindarme su apoyo y su amor, por ser fuente de inspiración, por
haberme inculcado los valores necesarios que me han llevado por el buen camino,
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dándome lecciones de constancia, perseverancia y lucha.
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A mi papá, por ser mi gran ejemplo a seguir, por su amor, fortaleza, tenacidad y
por enseñarme grandes lecciones de vida.
A mis hermanos, Hengels, por darme el privilegio de ser tía del bebe mas hermoso
del mundo y Mari, ambos por su amor, cariño, compañía y apoyo brindado a lo
largo de mi vida, por ser mis mejores amigos.
A mi abuela y mi familia, por su amor, dulzura, apoyo y comprensión.
A el mejor amigo del mundo choli, por ser sin saberlo mi fuerza y empuje en
momentos difíciles y ser en muchos otros las sonrisas y la alegría.
Para ustedes todos mis triunfos.
Ailicec Aranguibel
IV
RESUMEN
ARANGUIBEL HUERTA, Ailicec Carolina; LOPEZ DELGADO, Ángel Emiro.
“TEMPERATURA DE VACIADO DEL CONCRETO COMO FACTOR
DETERMINANTE EN SU COMPORTAMIENTO CAUSADO POR LA
RETRACCION TERMICA EN LA CIUDAD DE MARACAIBO”. Trabajo
especial de grado para optar por el título de Ingeniero Civil. Facultad de
Ingeniería. Escuela de Ingeniería Civil. Universidad Rafael Urdaneta.
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Maracaibo, Diciembre del 2007.
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El propósito del presente trabajo de grado es evaluar el efecto de
agrietamiento causado por la retracción térmica en vaciados de concreto a
diferentes temperaturas (27, 32, 35°C). El tipo de investigación es
explicativa, está dirigida a responder a las causas de los eventos y
fenómenos físicos. El diseño de la investigación es cuasi experimental.
Para realizar el registro de datos se utilizo el experimento, la observación
directa y la revisión bibliográfica.
El estudio de forma general arrojo los siguientes resultados: El rango ideal
de temperatura de vaciado para aminorar el efecto del agrietamiento por
retracción térmica se encuentra entre 27 y 31°C. Un exceso de temperatura
trae como consecuencia la formación de grietas de mayor longitud.
V
ÍNDICE GENERAL
Página
FRONTISPICIO…………………………………………………………………..
DEDICATORIA……………………………………………………………….…..
AGRADECIMIENTO………………………………………………………….….
ÍNDICE GENERAL…………………………………………………………….…
RESUMEN……………………….……………………….……………………….
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………
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1
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA.
1.- Planteamiento y Formulación del problema.……………………….………
1.1.- Objetivos de la Investigación problema.……………………………….
1.1.1.- Objetivo general………………...………………………...………
1.2.1.- Objetivo específicos.…………….……………………………….
1.2.- Justificación de la Investigación…………………………………………
1.2.1.- Relevancia Social……………..…………………………….……
1.2.2.- Relevancia Práctica.…………..…………………………….……
1.2.3.- Relevancia Teórica..…………..…………………………….……
1.3.- Delimitación de la investigación.……..…………………………….……
1.2.1.- Delimitación espacial..………..…………………………….……
1.2.1.- Delimitación Temporal………..…………………………….……
1.2.3.- Delimitación Teórica…………..…………………………….……
1.4.- Alcance…………………………...……..…………………………….……
3
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5
5
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6
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7
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8
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1.- Antecedentes de la investigación…..………..………………………….
2.2.- Fundamentación teórica...…………………..…..………………………..
2.2.1.- Concretos normales………….……………….…………………….
2.2.2.- Concretos especiales…………………………………...……….….
2.2.3.- Factores que afectan las propiedades del concreto ..……………
2.2.4.- Propiedades mecánicas del concreto ..……………………………
2.2.5.- Temperatura ambiental…….………………………………………..
2.2.6.- Temperatura del concreto …..…………………..………………….
2.2.7.- Agrietamiento………...……………………………...……………….
2.2.8.- Vida útil del concreto………………………………….....…………..
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19
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2.2.9.- Diseño de Mezcla………………………….…….……..……………..
2.2.10.- Relación agua/cemento..…………………………………..………..
2.2.11.- Características del cemento……….……………………………….
2.2.12.- Agrieta de mezclado……………………………………….………..
2.2.13.- Características de los agregados.……………………………….…
2.2.14.- Tiempo de fraguado………….….……………………………….…
2.2.15.- Definición de términos básicos….……………………………….…
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
3.1.- Tipo de investigación….………………………………………….…………..
3.2.- Diseño de la investigación…………………….……………………………..
3.3.- Población y muestra….………………………………………………………..
3.4.- Procedimiento Metodológico………………………………………………….
3.4.1- Diseño de Mezcla……………………………………………………
3.4.2- Ensayos………………………………………………………………
3.4.2.1.- Toma de muestra de concreto fresco…..……………...………
3.4.2.2- Método para la medición del asentamiento…………………….
3.5.- Consideraciones estadísticas……………….……………………………….
3.6.- Procedimientos de la investigación………………………………………….
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CAPÍTULO IV
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
4.- Resultados de la Investigación…..…………………………………………..
4.1.- Presentación de los resultados de la Investigación……...………
4.2.- Expresión de los resultados estadísticos…………...……...………
55
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64
CONCLUSIONES………………………………………………………….…..….
RECOMENDACIONES…………………………………………………………….
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………….………..
ANEXOS………………………………………………………………………..……
VII
VIII
IX
X
VII
INTRODUCCIÓN
El concreto en virtud de sus características de amplia capacidad de aplicación, en
la actualidad es uno de los materiales de construcción más utilizados a nivel
mundial.
El concreto es una pasta que está constituida por agua y un aglomerante o
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S para reaccionar químicamente
primero para darle fluidez a la mezcla
yR
la E
segunda
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E su propiedad de endurecimiento. A esta pasta se le
DEyRdarle
con el cemento
conglomerante, que es el cemento. El agua en esta mezcla cumple dos funciones:
adiciona agregados gruesos y finos debidamente seleccionados.
Existen varios factores que pueden afectar las propiedades del concreto, como
son climas agresivos, intemperismo entre otros, ocasionando daños que dan lugar
a la aparición de grietas o fisuras.
Las grietas que se puedan presentar en el concreto pueden ser causadas por
diversos factores, debido a que este experimenta cambios de volumen durante y
después de su endurecimiento.
La aparición de estas grietas permite introducir la humedad y otros agentes
agresivos que afecten su vida útil comportamiento estructural y dan mala
apariencia.
Con base a lo anterior se planteo analizar el efecto de agrietamiento causado por
la retracción térmica en vaciados de concreto a diferentes temperaturas.
A fin de cumplir con el objetivo antes mencionado esta investigación se dividirá en
cuatro capítulos:
1
Capítulo I, se analiza detalladamente la razón de este trabajo especial de grado,
es decir, planteamiento del problema, objetivos de la investigación, justificación y
delimitación.
Capítulo II, contiene los antecedentes existentes sobre el tema, se presenta la
fundamentación teórica.
Capítulo III, contiene el marco metodológico, tipo de investigación, diseño de la
OS
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ES obtenidos, las conclusiones
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Capítulo IV, Se analizan
los
resultados
O
H
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recomendaciones.
misma, procedimientos utilizados para el desarrollo de los ensayos realizados.
y
2
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
CAPITULO I
EL PROBLEMA
En este capítulo se plantea el problema que conlleva a la realización del
presente trabajo, definiendo objetivo general y objetivos específicos; así
como alcance, delimitación y justificación.
OS
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ESDEL PROBLEMA
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1.- PLANTEAMIENTO H
Y FORMULACION
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Es sumamente importante garantizar la durabilidad deseada de las
construcciones de concreto que están sometidas a agentes agresivos.
Considerando esta condición como factor de calidad a la hora de realizar la
mezcla de concreto.
Existen innumerables agentes que ocasionan problemas en la
fabricación, colocación y curado del concreto y estas pueden afectar de
manera seria la durabilidad y las propiedades del concreto.
El concreto premezclado, transportado y colocado bajo condiciones
de alta temperatura, necesita de la aplicación de medidas específicas que
ayuden a minimizar los efectos indeseables sobre las propiedades y los
sistemas de construcción del concreto.
Es importante reconocer que los daños ocasionados por los climas
calurosos, no se pueden evitar por completo. Es necesario contar con un
criterio competente para establecer la relación más adecuada y conveniente
entre calidad, economía y durabilidad. Las precauciones que deben
3
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
especificarse dependerán tanto del tipo de construcción, como de la
experiencia de la mano de obra y de su forma de desenvolverse en ese clima
como de las condiciones mismas del ambiente.
El concreto posee propiedades características que lo hacen un
excelente material de construcción pero dichas propiedades se pueden ver
afectadas por climas calurosos que puedan perjudicar su calidad.
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Los cambios de temperatura en el concreto, ligado con la
temperatura ambiental traen como resultado la presencia de grietas.
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Estudios en otros países como el Salvador, los Estados Unidos entre
otros, manifiestan la problemática del asunto. Venezuela no se queda atrás,
puesto que el concreto es uno de los principales materiales de construcción.
Todos los factores antes expuestos se podrían controlar realizando
distintos ensayos que permitan crear una relación entre la variación de la
temperatura y el agrietamiento, con el fin de determinar los rangos
apropiados al momento de vaciado del concreto en la ciudad de Maracaibo.
En consecuencia surge la siguiente interrogante: ¿Cuál es el efecto
causado por la retracción térmica del concreto al ser vaciado a diferentes
temperaturas?
4
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1.- OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.1.1.- OBJETIVO GENERAL
Analizar el efecto de agrietamiento causado por la retracción térmica
en vaciados de concreto a diferentes temperaturas en la ciudad de
Maracaibo.
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1.1.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS
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• Realizar pruebas a distintas temperaturas para observar el efecto
de agrietamiento causado por la retracción térmica en vaciados de
concreto.
• Registrar los resultados obtenidos de los ensayos de campo de
agrietamiento causado por la retracción térmica en vaciados de
concreto a diferentes temperaturas.
• Establecer consideraciones relativas a los vaciados de concreto
para aminorar el efecto de agrietamiento causado por la retracción
térmica.
5
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.2.- JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN.
Las estructuras de concreto han idealizado las infraestructuras físicas
de mayor atención, inversión y avance tecnológico, sin embargo los efectos
ambientales limitan en algunos aspectos la durabilidad de dichas estructuras
y su aspecto.
La importancia de esta investigación esta basada en el hecho de que
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hasta los momentos no existe información detallada que indique el
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comportamiento que adquiere el concreto al vaciarse a diferentes
temperaturas.
Con esta investigación se obtendrán valores físicos que permitan
establecer un rango de temperatura que nos permita determinar el
agrietamiento del concreto, todo esto mas allá de lo que hoy se utiliza
tradicionalmente que no es mas que la experiencia que pueda tener el
ingeniero encargado.
Con base en el problema formulado se considero conveniente
analizar la pertinencia de la afirmación anterior, desde diferentes puntos de
vista.
1.2.1.- RELEVANCIA SOCIAL
Debido a la crisis económica que atraviesa actualmente el país, la
presente investigación desde el punto de vista social, permitirá a través de
los resultados alcanzados, lograr la construcción de viviendas de interés
6
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
social de más alta calidad, mejorando como consecuencia la calidad de vida
de la población más necesitada del país.
1.2.2.- RELEVANCIA PRÁCTICA
Con el desarrollo de esta investigación se podrá obtener un estimado
en obra de la presencia de grietas en el concreto al vaciarse a una
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temperatura específica. El cual representa un gran riesgo como lo es el
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deterioro total de cualquier estructura de concreto armado.
1.2.3.- RELEVANCIA TEORICA
La presente investigación se convertirá en un aporte técnico para el
área de la construcción y un elemento de consulta para aquellas personas
que estén interesadas en continuar esta investigación.
1.3.- DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
1.3.1.- DELIMITACION ESPACIAL
El trabajo Especial de Grado se llevara a cabo en las instalaciones
del Metro de Maracaibo, ubicado específicamente en la Av. Sabaneta de la
ciudad de Maracaibo.
7
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.3.2.- DELIMITACION TEMPORAL
La investigación se realizó en un periodo de 2 meses, comprendidos
entre Noviembre del 2007 a Diciembre del 2007.
1.3.3.- DELIMITACION TEORICA
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Complementariamente la investigación está enmarcada en el área de
la Ingeniería Civil, específicamente a lo referido
ERECH
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1.4.- ALCANCE
En este trabajo Especial de Grado se determinaran las variables que
propician la aparición de grietas en el concreto, al ser sometido a diferentes
temperaturas de vaciado, se realizaran ensayos que permitan establecer los
rangos de temperatura ideal para el vaciado y establecer una relación entre
el agrietamiento, la temperatura.
8
CAPITULO II MARCO TEORICO
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1.- ANTECEDENTES
El concreto es considerado como uno de los elementos de mayor grado de
importancia entre los materiales de construcción, y gracias a los avances
OS
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desarrollando un progreso constante, entre
ElosScuales cabe mencionar: agregados,
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RE distribución, cemento y aditivos.
diseño de mezcla,
DEvibración,
tecnológicos en los últimos años, este y sus componentes han venido
Para realizar este trabajo se solicito la ayuda al consorcio precoway, para
realizar los diferentes ensayos en las instalaciones del metro de Maracaibo.
Carlos Videla C. profesor, departamento de Ingeniería y gestión de la
construcción, de la Pontificia Universidad Católica de Chile. En marzo de 1986
realizo un trabajo denominado “AGRIETAMIENTO TERMICO DEL HORMIGON:
SUS CAUSAS, PREDICCION Y PREVENCION”. El calor de hidratación generado
en el hormigón produce deformaciones térmicas, las que, si son restringidas,
pueden inducir tensiones capaces de iniciar el agrietamiento. En este trabajo se
describen las causas y se analiza el mecanismo del agrietamiento debido a
restricciones del elemento, tanto internas como externas. Este tipo de
agrietamiento no solo se restringe a las estructuras masivas sino que todos los
elementos estructurales son susceptibles de sufrirlos. Por lo tanto los probables
movimientos térmicos a temprana edad deben ser considerados en alguna etapa
de los procedimientos de construcción y deben ser tomadas medidas adecuadas,
si es necesario, para su prevención o control. Se presentan métodos de
prevención del riesgo de agrietamiento térmico.
9
CAPITULO II MARCO TEORICO
Carlos Aguilar R, ingeniero Civil de la Pontificia Universidad Católica de
Chile y Carlos Videla C, Profesor, Departamento de Ingeniería y gestión de la
construcción, de la Pontificia Universidad Católica de Chile, En Julio-Diciembre del
2000 realizaron una investigación denominada “Análisis del Impacto de los
Parámetros de Dosificación en la Retracción Térmica de hormigones”. El objetivo
de esta investigación fue analizar el efecto de los parámetros de dosificación de la
retracción térmica del hormigón. Un total de 24 hormigones diferentes fueron
estudiados. Se concluye que para hormigones con una resistencia dada, el uso de
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un cemento de endurecimiento rápido, la utilización del menor tamaño del árido y
el menor contenido de agua, son parámetros ventajosos desde de el punto de
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vista de reducir las deformaciones por retracción térmica.
Es de hacer notar que esta investigación se caracterizo esencialmente por
ser de carácter cuasi-experimental y por ser prácticamente una innovación, debido
a que no se han realizado trabajos que sirvan de antecedentes para satisfacer la
necesidad de eliminar la presencia de grietas en el concreto. Por eso se espera
que los resultados obtenidos sirvan de incentivo y antecedente para futuras
investigaciones.
2.2.- FUNDAMENTACIÓN TEORICA
El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregado y
pasta. La pasta, compuesta de Cemento Portland y agua, une a los agregados
(arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca
pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el Cemento y el agua.
Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los
agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de
partícula que pueden llegar hasta 10mm; los agregados gruesos son aquellos
cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El
10
CAPITULO II MARCO TEORICO
tamaño máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de
25 mm.
La pasta está compuesta de Cemento Portland, agua y aire atrapado o aire
incluido intencionalmente. Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al 40 % del
volumen total del concreto. La figura " A " muestra que el volumen absoluto del
Cemento está comprendido usualmente entre el 7 y el 15 % y el agua entre el 14 y
el 21 %. El contenido de aire y concretos con aire incluido puede llegar hasta el
8% del volumen del concreto, dependiendo del tamaño máximo del agregado
grueso.
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Como los agregados constituyen aproximadamente el 60 al 75 % del
volumen total del concreto, su selección es importante. Los agregados deben
consistir en partículas con resistencia adecuada asi como resistencias a
condiciones de exposición a la intemperie y no deben contener materiales que
pudieran causar deterioro del concreto. Para tener un uso eficiente de la pasta de
cemento y agua, es deseable contar con una granulometría continua de tamaños
de partículas.
La calidad del concreto depende en gran medida de la calidad de la pasta.
En un concreto elaborado adecuadamente, cada partícula de agregado está
completamente cubierta con pasta y también todos los espacios entre partículas
de agregado.
11
CAPITULO II MARCO TEORICO
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Figura 1 Variación de las proporciones en volumen absoluto de los
materiales usados en el concreto. Las barras 1 y 3 representan mezclas ricas
con agregados pequeños. Las barras 2 y 4 representan mezclas pobres con
agregados grandes.
2.2.1.- CONCRETOS NORMALES.
De acuerdo con Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), están
constituidos por los concretos que se componen por agregados naturales de
origen silicio o calcáreos, los cuales son de uso más frecuentes. Su peso medido
por metro cúbico varía entre 2150 y 2550 Kg., pudiéndose tomar un promedio de
2350 Kg., para el cálculo; en el concreto armado la presencia del refuerzo de
acero incrementa un poco el peso por lo que se recomienda tomar para el cálculo
valores comprendidos entre 2400 Kg/m3 y 2500 Kg/m3.
12
CAPITULO II MARCO TEORICO
2.2.1.1.- CARACTERÍSTICAS DE LOS CONCRETOS NORMALES.
Para Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), son las siguientes:
• Presentan pequeñas retracciones debido a las dosis moderadas.
• La proporción de arena es mayor con respecto al cemento, en la formación
de la pasta.
• Se produce segregación de los agregados debido al tamaño de este y a la
OS
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El asentamiento es un claro indicativo
ESde la trabajabilidad y las pequeñas
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E no influyen en la resistencia.
variaciones
DEenReste
menor cantidad de cemento.
•
2.2.2.- CONCRETOS ESPECIALES
Según lo indicado por Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), estos
están definidos
por su diseño específico en el cual rigen sus características
dependiendo de la finalidad del proyecto a ejecutar; dentro de este grupo se
pueden mencionar nueve tipos básicos. Los cuales se presentan a continuación:
2.2.2.1.- CONCRETOS LIVIANOS
Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), definen los concretos
livianos como aquellos que poseen una densidad relativamente baja (1850 Kg/m3
o menor) en comparación al promedio del concreto normal y su fabricación
depende principalmente de agregados livianos naturales (piedra volcánica, piedra
pómez) o artificialmente (arcillas expandidas, escorias, exquisitos expandidos) y
arenas naturales o artificiales de los mismos materiales.
En la elaboración de este tipo de concreto se deben considerar ciertos
aspectos, como son: los agregados que componen la mezcla los cuales deben ser
previamente saturados, el asentamiento debe de estar comprendido entre 3 y 4
13
CAPITULO II MARCO TEORICO
pulgadas, se debe evitar el exceso de vibración al compactar y se debe incluir
entre un 4 a un 8% de aire a la mezcla.
Las ventajas que presenta el concreto liviano con respecto al concreto normal
son:
•
El peso total de la mezcla es menor, por lo tanto se puede reducir las
dimensiones de los elementos estructurales.
•
La densidad es baja, lo cual reduce las tensiones asociadas con los
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cambios de temperatura.
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2.2.2.2.- CONCRETO CON BAJO CALOR DE HIDRATACIÓN
De acuerdo con lo indicado por los autores Fernández Rodríguez y
Fernández Parra (1996), es el tipo de concreto que libera menor cantidad de calor
en la reacción exotérmica de fraguado, para lo cual requiere un cemento especial
que puede ser cemento Pórtland tipo IV o cemento Pórtland tipo II.
Estos concretos se utilizan cuando los volúmenes de vacíos son muy
elevados para que no se produzcan grietas de retracción por la temperatura que
llega a alcanzar durante el proceso de fraguado.
2.2.2.3.- CONCRETO DE ALTA IMPERMEABILIDAD
Según Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), estos son los
concretos elaborados con agregados limpios bien gradados y mantienen una
relación agua-cemento menor a 0.5.
Un ejemplo de este tipo de concreto son los concretos marinos, que son
aquellos concretos que están expuestos al agua del mar o están cerca de ella, es
decir se encuentran expuestos a un ambiente agresivo.
14
CAPITULO II MARCO TEORICO
Las características principales que presentan estos concretos son:
• Tienen alta densidad.
• La relación agua-cemento es menor a 0.5 para evitar:
La expansión interna (cristalización de sales) y la corrosión del acero de
refuerzo en caso de concreto armado.
2.2.2.4.- CONCRETO SUPERPLASTIFICADO.
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Para Fernández Rodríguez y Fernández
ES Parra (1996), estos son aquellos
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RE mayor fluidez, sin mostrar segregación ya que han
concretos que
presentan
DE
perdido su típica pastosidad y se han vuelto fluidos, debido a la utilización de
aditivos especiales. Estos concretos pueden ser compactados con muy poca
vibración. Los concretos superplastificados tienen la ventaja de que permiten
reducir el tiempo y el personal de vaciado, así como una mayor rotación de los
equipos (bombas, grúas, vibradores, etc.), obteniéndose generalmente mejores
acabados.
2.2.2.5.- CONCRETO PROYECTADO.
Para Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996). Es el concreto como
“Shoecrete”, el cual es proyectado reumáticamente a alta velocidad contra la
superficie deseada. La fuerza que produce el impacto del chorro contra la
superficie logra compactar el material, obteniéndose un buen nivel de resistencia y
durabilidad contra el ataque de factores atmosféricos. Este puede proyectarse
mediante un proceso húmedo o mediante un proceso seco.
Los principales usos que se le dan a este tipo de concreto son para:
• Superficies curvas.
15
CAPITULO II MARCO TEORICO
• Reparación de estructura como: Pilotes, Muelles y Silos.
• Recubrimiento interior de túneles.
• Tanques presentados; en general obras de gran desarrollo superficial.
2.2.2.6.- CONCRETO PIGMENTADO.
Según lo indican los autores Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996),
son los concretos destinados a rellenos de tuberías (para identificar el tipo de
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servicio que recubre) y también como concreto ornamental (Arquitectura).
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2.2.2.7.- CONCRETO MASIVO.
En concordancia con los autores Fernández Rodríguez y Fernández Parra
(1996), son aquellos concretos que se vacían en grandes volúmenes. Entre los
principales usos de estos concretos tenemos: Muros, Fundaciones, Represas,
Placas Grandes. En la elaboración de estos concretos suelen utilizarse dosis bajas
de cementos, cemento Pórtland tipo II y aditivos reductores de agua-retardadores,
debido al alto calor de hidratación despedida durante el fraguado en consecuencia
de los grandes volúmenes que se vacían.
2.2.2.8.- CONCRETO CON AIRE INCLUIDO.
La definición que nos presentan Fernández Rodríguez y Fernández Parra
(1996), es la siguiente: es el concreto con aire en forma de burbujas muy
pequeñas, las cuales se incluyen mediante la adición de un aditivo durante el
proceso de mezclado.
El objetivo principal que se busca con la inclusión de aire en el concreto es
aumentar la resistencia del mismo ante la desintegración cuando queda expuesto
a congelación y deshielo en estado saturado. La inclusión de aire también
16
CAPITULO II MARCO TEORICO
aumenta la trabajabilidad del concreto ya que se incrementa la plasticidad y la
cohesión de la mezcla.
2.2.2.9.- CONCRETO PREMEZCLADO.
Portland Cement Association (1978), lo define como: el concreto premezclado
es un elemento concreto simple o armado, elaborado en sitio distinto del que
corresponde a su posición definitiva en la estructura
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El concreto premezclado se fabrica empleando tres métodos de mezclado:
•
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Concreto mezclado en planta central: que se mezcla completamente en una
mezcladora estacionaria y que se entrega en un camión agitador
funcionando a la velocidad de agitación, o en un camión especial que no
tiene agitación
•
Concreto semi-mezclado: parcialmente mezclado en una mezcladora
estacionaria y que se termina de mezclar en un camión mezclador.
•
Concreto mezclado en camión: que se mezcla completamente en un
camión mezclador.
Las especificaciones ASTM C 94 y CSA A23. 1, cláusula 13 hacen notar que,
cuando se una camión mezclador para completar el mezclado, se necesitan de 70
a 100 revoluciones del tambor o de las aspas, a la velocidad designada por los
fabricantes como velocidad de mezcla para producir la uniformidad especificada
en el concreto. No deben usarse más de 100 revoluciones a la velocidad del
mezclado. Todas las revoluciones después de 100
deberán hacerse a una
velocidad de rotación, designada por el fabricante como velocidad de agitación. La
velocidad de agitación es usualmente de 2 a 8 rpm. La velocidad de mezcla es
aproximadamente de 8 a 12 rpm, aunque algunas especificaciones permiten un
17
CAPITULO II MARCO TEORICO
mínimo de 4 rpm y una velocidad máxima periférica del tambor de 225 pies por
minuto.
Las especificaciones ASTM C94 y CSA A23.1, cláusula 13, estipulan también
que el concreto se entregue y se descargue dentro de 1 ½ horas o antes que el
tambor haya dado 300 vueltas después de la introducción del agua al cemento y
agregados, o el cemento a los agregados. Las mezcladoras y agitadoras deberán
hacerse funcionar dentro de los límites de volumen y velocidad de rotación
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designados por el fabricante del equipo.
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2.2.3.- FACTORES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO
2.2.3.1.- SEGREGACIÓN
Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), la define como: la
segregación es el factor que se refiere a la separación, o la diferencia de
asentamiento, lo cual se produce en el agregado grueso dando como resultado un
concreto que no es uniforme. La segregación puede aparecer durante los
manejos, vibrados y colados del cemento; para impedir que ocurra dicha
segregación hay que hacer una correcta selección de la mezcla y el uso de un
buen procedimiento de construcción.
2.2.3.2.- EXUDACIÓN
Según Fernández Rodríguez y Fernández Parra (1996), la exudación es el
agua que tiende a subir a la superficie durante la sedimentación de los materiales
sólidos que se encuentran dentro de la masa del concreto; esta agua diluye la
pasta y en consecuencia puede acumular lechada o espuma; el exudado excesivo
también puede causar la formación de bandas de arena a lo largo de la superficie
de los colados.
18
CAPITULO II MARCO TEORICO
2.2.4.- PROPIEDADES MECANICAS DEL CONCRETO
2.2.4.1.- CURVA ESFUERZO – DEFORMACIÓN
Como el concreto se utiliza principalmente en compresión, es interés
fundamental su curva de esfuerzo-deformación unitaria a la compresión. Esta
curva se obtiene para carga de corta duración, ensayando cilindros de altura igual
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dos (2) veces su diámetro, por lo general de 15 x 30cm cargados
longitudinalmente a una rata de 2,1 kg/cm2/seg. Hasta el colapso del mismo.
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Previamente estos cilindros han sido curados y ensayados a los 3, 7, 14, 28 días.
El comportamiento de la curva esfuerzo- deformación del concreto es
dependiente de su resistencia, edad de carga, rata de carga, propiedades de los
agregados y del cemento, del tipo y tamaño de las muestras.
2.2.4.2.- EFECTO DE LA EDAD DEL CONCRETO
Debido al constante proceso de hidratación del cemento el concreto aumenta su
resistencia con la edad. Este proceso de hidratación varia con la temperatura y la
humedad del ambiente, es decir con las condiciones del curado del concreto.
En las obras de concreto se recomienda iniciar el proceso de curado poco antes
de transcurrir media hora de terminado, el vaciado del concreto, prolongándose
por un periodo entre 2 y 4 días, aunque la norma COVENIN 5.5.1 exige un minino
de 5 días realizándose mediante riego cubriéndose la superficie con papel, lonas
etc., que se mantienen humedecidas.
2.2.4.3.- EFECTO DE LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO
19
CAPITULO II MARCO TEORICO
Es el factor que determina la resistencia del concreto. La resistencia del
concreto en un determinado momento puede ser estimada como una función de la
relación agua/cemento. A mayor relación A/C se obtiene una menor resistencia.
La trabajabilidad del concreto (facilidad de colocarlo en el encofrado) exige
una relación mínima de A/C dependiendo del tipo de pieza a ser vaciada, pues de
lo contrario, si se pretende tener una relación A/C muy baja para ganar resistencia,
se podría conseguir un concreto tan seco que se haría difícil colocarlo en obra,
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con el peligro de la presencia de cangrejeras u oquedades (concreto no compacto)
en su masa.
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2.2.4.4.- EFECTO DE LA VELOCIDAD DE CARGA
Es un factor importante en la variación de la resistencia. Las deformaciones
unitarias correspondientes a la máxima resistencia están alrededor de la muestra,
es más frágil, ósea la ruptura es más inmediata, además, la parte descendiente
del diagrama esfuerzo- deformación es más corta y hasta no existe.
2.2.4.5.- EFECTO DE LA VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN
En ensayos de velocidad constante de carga, la parte descendente del
diagrama esfuerzo- deformación no es muy amplia, ósea, que la ruptura es más
frágil, a veces la muestra se rompe al alcanzar la máxima carga, sobre todo
cuando la resistencia del concreto es elevada. Sin embargo, esta parte de la curva
tiene un efecto bastante considerable en los esfuerzos que se producen en un
elemento estructural de concreto armado.
20
CAPITULO II MARCO TEORICO
2.2.4.6.- EFECTO DE LA ESBELTEZ Y DEL TAMAÑO DE LA MUESTRA
El efecto de la relación de esbeltez sobre la resistencia a la compresión de
un cilindro, en la que se ha tomado como 100% la resistencia de una muestra con
relación de esbeltez igual a dos (2). Como medida de la esbeltez se toma la
relación entre la longitud, medida en la dirección de la carga y el lado menor de un
prisma o el diámetro de un cilindro. La resistencia disminuye mientras menor sea
la muestra, ya que el concreto es un material frágil y la probabilidad de que existan
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zonas de resistencia baja, aumenta con el tamaño de la muestra.
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2.2.4.7.- MODULO DE ELASTICIDAD
El concreto, no es un material elástico por esto no se puede definir un valor
constante de su modulo de elasticidad. El modulo de elasticidad del concreto varia
con la resistencia. Aunque también depende, en mayor grado, de la edad del
concreto, de las propiedades de los agregados y del cemento, de la rata de
aplicación de carga, del tipo y tamaño de la muestra.
2.2.4.8.- RETRACCIÓN DEL FRAGUADO
Es el proceso en el cual el concreto disminuye su volumen durante el
tiempo sin aplicación de carga, por efecto de la perdida de agua.
Al formarse el concreto queda entre los espacios de las piedras arena y
cemento, una serie de conductos capilares donde queda atrapada el agua que aun
no ha sido utilizada en el proceso de hidratación mas el agua de exceso, que le
concede trabajabilidad adecuada a el concreto. La retracción ocurre sin esfuerzos.
El contenido unitario de agua del concreto fresco determina la cantidad de
retracción de fraguado inicial.
21
CAPITULO II MARCO TEORICO
Las condiciones ambientales, a edades tempranas, es otro factor que
tiende a incrementar la retracción, se recomienda un curado prolongado y
cuidadoso y así garantizar una distribución uniforme de unas pequeñas grietas no
refutables por ser microscópicas.
2.2.4.9.- FLUENCIA PLÁSTICA
Es el aumento de la deformación con el tiempo bajo carga constante,
S
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debido al acomodo molecular de la masa de concreto. Esta deformación inelástica
se incrementa a una rata decreciente durante el tiempo de aplicación de la carga,
DERECH
y su magnitud total puede ser muchas veces mayor que la deformación elástica
inicial. Si la carga es removida, la deformación elástica es recuperada
inmediatamente; pero esta recuperación es menor que la deformación elástica
inicial debido que el modulo de elasticidad aumenta con la edad. La fluencia
plástica tiene poco efecto en la resistencia de una estructura; y esta asociada con
la retracción, ya que ocurren simultáneamente.
2.2.5.- TEMPERATURA AMBIENTAL
Se trabaja en condiciones normales cuando la temperatura ambiente varía
entre 5ºC y 30ºC. Si esta excede los límites anteriores estamos en condiciones
especiales de temperatura, debiéndose recurrir a prácticas especiales para evitar
que se produzcan variaciones en el concreto, por los efectos de una baja o alta
temperatura sobre la fragua del cemento y agua de amasado.
La tecnología del concreto basa sus pautas, en condiciones de temperatura
de mezcla de alrededor de 20ºC.
Se define condiciones extremas de temperatura, a aquellas que están por
debajo o por encima de valores críticos, el concreto empieza a comportarse de
22
CAPITULO II MARCO TEORICO
manera que es necesario tener especial cuidado no solo en la dosificación de la
mezcla, sino en la preparación, transporte, colocación, curado, toma de testigos de
prueba y almacenaje de materiales, incluyendo el tipo de encofrado y el tiempo de
desencofrado.
Se define clima caluroso a la combinación de las siguientes condiciones
que tiendan a deteriorar la calidad del concreto recién mezclado o del endurecido
al acelerar la rapidez de hidratación del cemento.
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a) Alta temperatura ambiental.
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b) Alta temperatura del concreto.
c) Baja humedad relativa.
d) Velocidad del viento.
e) Radiación solar.
Es necesario darse cuenta que nunca se podrá corregir por completo el
daño que le causa al concreto el clima caluroso, por lo tanto es necesario un
criterio adecuado para seleccionar la combinación más conveniente de calidad,
economía y posibilidad de ejecución.
El procedimiento que se usa será función del tipo de construcción, las
características de los materiales que se vayan a usar y la experiencia de la
industria local para manejar altas temperaturas ambientales, altas temperaturas de
concreto, bajas humedades relativas, velocidad del viento y radiación solar.
Las altas temperaturas del concreto, la alta temperatura del aire, la alta
velocidad del viento, y la baja humedad, inducen una evaporación rápida del agua
superficial y aumentan considerablemente la probabilidad de que ocurra el
agrietamiento por contracción plástica.
23
CAPITULO II MARCO TEORICO
2.2.6.- TEMPERATURA DEL CONCRETO
La cantidad de agua necesaria para producir un cierto revenimiento
aumenta conforme al tiempo transcurrido a partir de que el cemento se
humedeció. Para un tiempo de mezclado constante, la cantidad de agua necesaria
para alcanzar un cierto revenimiento también aumenta con la temperatura.
Este aumento en el contenido de agua inducirá una disminución
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proporcional de la resistencia.
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Un límite que puede ser adecuado para un caso especial podría resultar
insatisfactorio para otros, por
lo
que
se
recomienda
que
para
algunas
temperaturas comprendidas entre 24 y 38ºC existe un límite que resulta el más
recomendable para obtener los mejores resultados en cada operación de colado
en climas calurosos y dicho límite deberá determinarse para el trabajo en
particular.
Se deberán preparar mezclas de prueba del concreto para cada obra en
particular dentro de las temperaturas límite especificadas o a la temperatura
máxima esperada en el sitio.
El agua tiene un calor específico del orden de cuatro o cinco veces el del
cemento o de los agregados, la temperatura del agua de mezclado tiene el efecto
más pronunciado por unidad de peso sobre la temperatura del concreto.
La temperatura del agua es más fácil de controlar
que la de los otros
componentes, el agua fría reducirá la temperatura de colocación del concreto
4.5ºC. La cantidad de agua fría no deberá exceder la que necesite la mezcla. En
general, la disminución de la temperatura de la mezcla entre 2.0 a 2.2ºC reducirá
24
CAPITULO II MARCO TEORICO
la temperatura del agua del mezclado en aproximadamente 0.5ºC.TIEC 334.020:
Análisis químico, perdida por calcinación.
La temperatura del concreto aumenta la rapidez de hidratación del cemento.
La selección de un tipo particular de cemento puede tener un efecto
decisivo.
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El uso de un cemento Portland Tipo II de fraguado
más lento o de un
cemento Tipo IP ó IS puede mejorar las características de trabajabilidad del
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concreto en climas calurosos.
La temperatura del concreto de las dosificaciones usuales se puede reducir
en 0.5 ºC si se reduce la temperatura de los materiales en cualquiera de las
siguientes proporciones:
• Reducción de 4 ºC en la temperatura del cemento.
• Reducción de 2 ºC en la temperatura del agua.
• Reducción de 1 ºC en la temperatura de los agregados.
La planeación de los procedimientos para enfriar cantidades grandes de
concreto mezclado necesita hacerse con mucha anticipación a la colocación e
instalación de equipo especializado.
Entre éstos se puede mencionar el enfriamiento del agua de mezclado por
medio de equipos enfriadores de agua o con la tecnología de bombas de calor, o
por métodos como pueden ser sustitución de una parte del agua de mezclado por
hielo triturado o raspado, o enfriando la mezcla con nitrógeno líquido.
25
CAPITULO II MARCO TEORICO
2.2.7.- AGRIETAMIENTO
El concreto es un material heterogéneo, por lo cual el desarrollo de las
grietas que conducen a su rotura tiene características especiales, diferentes de los
materiales homogéneos, que se rigen por el principio de griffit. En el concreto,
desde el inicio de la aplicación de la carga, se forman numerosas grietas, entre las
cuales avanzan las que necesiten menos energía para su desarrollo. Cuando una
de estas grietas encuentra algún obstáculo, la energía para superarlo puede ser
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tal que resulte más fácil el avance de otras grietas, hasta que se detengan por
causa similar, en cuyo caso avanzan otra vez las antiguas o surgen nuevas. Así
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sigue el proceso hasta culminar la rotura.
Las dos causas básicas por las que se producen grietas en el concreto son
(1) esfuerzos debidos a cargas aplicadas y (2) esfuerzos debidos a contracción
por secado o a cambios de temperatura en condiciones de restricción
La contracción por secado es una propiedad inherente e inevitable del
concreto, por lo que se utiliza acero de refuerzo colocado en una posición
adecuada para reducir los anchos de grieta, o bien juntas que predetermine y
controlen la ubicación de las grietas. Los esfuerzos provocados por las
fluctuaciones de temperatura pueden causar agrietamientos, especialmente en
edades tempranas.
Las grietas por contracción del concreto ocurren debido a restricciones. Si
no existe una causa que impida el movimiento del concreto y ocurren
contracciones, el concreto no se agrieta. Las restricciones pueden ser provocadas
por causas diversas. La contracción por de secado siempre es mayor cerca de la
superficie del concreto; las porciones húmedas interiores restringen al concreto en
las cercanías de la superficie con lo que se pueden producir agrietamientos. Otras
causas de restricción son el acero de refuerzo embebido en el concreto, las partes
de una estructura interconectadas entre sí, y la fricción de la subrasante sobre la
cual va colocado el concreto.
26
CAPITULO II MARCO TEORICO
Las juntas son el método más efectivo para controlar agrietamientos. Si una
extensión considerable de concreto (una pared, losa o pavimento) no contiene
juntas convenientemente espaciadas que alivien la contracción por secado y por
temperatura, el concreto se agrietara de manera aleatoria.
Las juntas de control se ranuran, se forman o se aserran en banquetas,
calzadas, pavimentos, pisos y muros de modo que las grietas ocurran en esas
juntas y no aleatoriamente. Las juntas de control permiten movimientos en el plano
de una losa o de un muro. Se desarrollan aproximadamente a un cuarto del
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espesor del concreto.
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Las juntas de separación aíslan a una losa de otros elementos e otra
estructura y le permiten tanto movimientos horizontales como verticales. Se
colocan en las uniones de pisos con muros, columnas, bases y otros puntos donde
pudieran ocurrir restricciones. Se desarrollan en todo el espesor de la losa e
incluyen un relleno premoldeado para la junta.
Las juntas de construcción se colocan en los lugares donde ha concluido la
jornada de trabajo; separan áreas de concreto colocado en distintos momentos.
En las losas para pavimentos, las juntas de construcción comúnmente se alinean
con las juntas de control o de separación, y funcionan también como estas últimas.
2.2.7.1.- CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL AGRIETAMIENTO
2.2.7.1.1.- MECANISMO BÁSICO
El
concreto
es
un
material
sensible
al
agrietamiento
pues
es
intrínsecamente frágil. Su capacidad de deformación a la tracción es pequeña,
llegando a la rotura con poco esfuerzo. Una vez iniciada una grieta, la energía
para que avance es menor que la requerida para su formación. No obstante,
cuando esa energía se disipa o desaparece, la rotura no es total y la grieta se
27
CAPITULO II MARCO TEORICO
estabiliza. Eso puede suceder cuando la solicitación por carga cesa o cuando la
grieta, en su trayectoria de formación, encuentra un obstáculo, como puede ser la
armadura de acero. El acero proporciona la requerida resistencia a la tracción,
reparte y controla las grietas y hace que la rotura de los elementos sea de tipo
dúctil.
2.2.7.1.2.- ESQUEMA DE TRATAMIENTO
•
S
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El tratamiento de las grietas considera tres etapas:
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Averiguar su origen: Esto resulta indispensable para que puedan tener
éxito las etapas siguientes. Sin embargo, en bastantes casos resulta
difícil, y en algunos prácticamente imposible, debido a la forma
combinada y complicada como actúan algunas de las causas del
agrietamiento. Hay que distinguir entre grietas “estabilizadas” y grietas
“activas”, como se denominan a veces o lo que es lo mismo, entre
grietas “muertas” y grietas “vivas”. En algunos casos hay movimientos
pulsantes que abren y cierran las grietas, como ocurre cuando hay
cambios alternativos de temperatura (día y noche, por ejemplo).
•
Eliminar las causas: Esto es necesario para tener éxito en la
reparación. En ocasiones no es posible hacerlo a cabalidad y habrá
entonces que adecuarse a esa circunstancia particular.
•
Proceder a la reparación: Las grietas estabilizadas pueden ser
selladas con productos relativamente rígidos, sin problemas. Las grietas
activas tienen que sellarse con materiales de gran elasticidad, capaces
de absorber los movimientos. Los casos de agrietamientos progresivos
continuados, como sucede en algunos asentamientos diferenciales, no
pueden ser controlados sin haber eliminado la causa.
28
CAPITULO II MARCO TEORICO
2.2.7.2.- PRESENTACIÓN DE LAS GRIETAS
Las grietas del concreto se producen siempre por tracción. Los esfuerzos
de compresión, de torsión o de corte, que resulta excesivo se alivian mediante la
aparición de grietas de tracción paralelas a las trayectorias principales de
compresión.
La observación y análisis de la forma y posición de las grietas en los
S
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elementos estructurales, permiten casi siempre establecer el tipo de solicitación
que las originó, lo cual es primordial para definir las causas de las grietas.
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2.2.7.3.- CAUSAS PRINCIPALES DEL AGRIETAMIENTO
Pueden ser muchas las causas que produzcan agrietamiento en el
concreto. Las grietas raramente afectan seriamente el comportamiento estructural
del concreto, pero dan mala apariencia y permiten el ingreso de la humedad o de
otros agentes agresivos, posibilitando el deterioro. Muchas de las grietas son
debidas a una mala práctica constructiva.
2.2.8.- VIDA ÚTIL DEL CONCRETO
Según DURAR (1998), así se denomina al periodo en que la estructura del
concreto conserva los requisitos del proyecto sobre la seguridad, funcionabilidad y
estética, sin costos inesperados de mantenimiento.
Relacionado con el posible ataque por corrosión de las armaduras, se propone
un modelo como se muestra en la figura N° 1.
29
CAPITULO II MARCO TEORICO
2.2.8.1.- MÓDULO DE VIDA ÚTIL DE TUUT
De acuerdo con Portland Cement Association (1978). En el modulo de vida útil
se define un periodo de propagación que comprende una acumulación progresiva
de periodo, hasta que se alcanza un nivel inaceptable del mismo. Este modelo es
puramente cualitativo. La presencia de cloruro y la disminución de la alcalinidad
son los factores que actúan durante el periodo de iniciación (factores
desencadenantes). Una vez que alcanza la armadura los factores que inciden en
S
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que el periodo de propagación sea más o menos rápido son el contenido de
humedad y oxigeno (Factores acelerantes), que rodean a la armadura.
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Para que un concreto mantenga sus condiciones de durabilidad o de
resistencia los gantes atmosféricos y no se afecte la vida útil de este, la primera
medida de protección contra la corrosión que se debe tomar es que el concreto
sea compacto. Un concreto compacto ofrece la ventaja de una superficie cerrada
que no permitirá la entrada de los agentes agresivos, por tanto un concreto que
estará en ambientes agresivos debe proyectarse teniendo en cuenta los agentes
agresivos del medio, así como el tipo y la dosis de cemento a usar, que en general
no debe ser menor de 3oo kg/m3; la relación agua- cemento a emplear debe ser
baja, máximo 0,40; estas dos últimas consideraciones son de vital importancia
para asegurar una adecuada capacidad e impermeabilidad del concreto.
El concreto es fuerte a la compresión pero comparativamente débil a la
tensión, así el acero es usado para proveer la fuerza de tensión requerida.
El acero es generalmente usado en barras así que la fuerza de tensión es
transferida a el mismo y este material es llamado concreto reforzado.
El concreto produce un ambiente alcalino para el acero, lo cual previene la
corrosión, sin embargo esta alcalinidad puede ser afectada por gases como el
30
CAPITULO II MARCO TEORICO
dióxido de carbono o el dióxido de sulfuro, los cuales penetran al concreto y
reaccionan con hidróxidos alcalinos formando otros componentes tales como
carbonatos y sulfatos, con una reducción en el PH. Si estos componentes llegan
hasta el acero de refuerzo, entonces el ambiente que lo rodea no es lo
suficientemente alcalino para proveer las condiciones de protección; la formación
de carbonatos generalmente ocurre en el concreto pero este usualmente es un
afecto superficial y no da pie a la corrosión del acero de refuerzo.
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La zona más importante es el mar dada la naturaleza química del agua marina
que influye en la corrosión. El agua marina contiene cloruros, lo cual le da una alta
DERECH
salinidad siendo esta su característica más importante. El contenido de sal en el
mar es remarcadamente constante en un rango que oscila entre 33- 38 partes por
mil. En situaciones de ambiente marino, la presencia de cloruros agrava los
problemas, el ambiente marino es más agresivo que la mayoría de los ambientes
tierra adentro y el entendimiento de su naturaleza es esencial para el mejor uso de
los materiales que serán expuestos a este ambiente.
2.2.9.- DISEÑOS DE MEZCLAS
Para Porrero, Salas Jiménez, Ramos, Grases y Velasco (1996), se conoce
como diseño de mezcla el procedimiento mediante el cual se calculan las
cantidades que debe haber de cada uno de los componentes que intervienen en
una mezcla de concreto para obtener de ese material el comportamiento deseado,
tanto su estado plástico, como después, en los aspectos de resistencia y
durabilidad. Las cantidades de los componentes sólidos, como agregados y
cemento, se suelen expresar en Kilogramo por metro cúbico de mezcla. El agua
puede expresarse en litros o kilogramos, entendiendo, para el diseño de mezcla,
que un kilogramo de agua equivale a un litro de agua.
31
CAPITULO II MARCO TEORICO
Un método de diseño de mezcla puede llegar a ser muy complejo, si
considera un gran número de variables y una gran precisión o exactitud en la
expresión de sus relaciones. Pero debe al mismo tiempo, ser de fácil manejo y
operatividad. Lo acertado es lograr un buen equilibrio entre ambos extremos.
Existen numeroso métodos de diseños de mezcla que pueden asemejarse
o pueden diferir entre si profundamente, de acuerdo a las variables que manejen y
las relaciones que establezcan. La presencia de esta variedad de métodos de
S
ADO
V
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OS R
diseño señala que ninguno de ellos es perfecto. De acuerdo a las condiciones
reales de los materiales y de la tecnología del concreto, pueden ser preferidos
DERECH
unos u otros.
El diseño de mezcla, además de cumplir su propósito especifico de
ofrecernos las cantidades a usar de cada componente, es una herramienta
importante para el análisis teórico de la influencia que pudieran tener sobre el
concreto, ciertos cambios en los materiales o en sus proporciones de uso. Esto
abre la puerta a la toma de decisiones sobre aspectos relativos a materiales,
equipos, costos, controles.
Los diseños de mezcla tienen, inevitablemente, cierto grado de importancia
debido a que las variables que condicionan la calidad y el comportamiento del
concreto son numerosas y difíciles de precisar. Los ajustes que pueden dar mas
exactitud a las proporciones de los componentes solo es posible conseguirlos
mediante “mezcla de pruebas”, tanto de laboratorio como de obra.
En algunas circunstancias, en las que no es tan necesario precisar las
proporciones del concreto, a donde las exigencias al material no son
particularmente criticas, se pueden usar algunas reglas sencillas, o generales,
para establecer las proporciones entre los componentes, empleando “ recetas”
que constituyen diseños de mezclas aplicables a esos casos. Hay que advertir que
32
CAPITULO II MARCO TEORICO
esas formulas deben ser tomadas solo como un punto de partida, sobre el cual la
experiencia y de los conocimientos de los responsables de la obra podrán añadir
los posibles pequeños ajustes que sean necesarios para lograr en definitiva, el
concreto deseado.
2.2.10.- RELACIÓN AGUA/CEMENTO
Para cualquier conjunto especifico de materiales y de condiciones de curado, la
OS
D
A
V
R
E
S A continuación se presenta
utilizada en la relación con la cantidad
deE
Cemento.
R
S
O
H
C
DEqueRseEobtienen al reducir el contenido de agua:
algunas ventajas
cantidad de concreto endurecido esta determinada por la cantidad de agua
•
Se incrementa la resistencia a la compresión y a la flexión.
•
Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor
absorción.
•
Se incrementa la resistencia al intemperismo.
•
Se logra una mejor unión entre capas sucesivas y entre el concreto y el
esfuerzo.
•
Se reducen las tendencias de agrietamientos por contracción.
Entre menos agua se utilice, se tendrá una mejor calidad de concreto a
condición que se pueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua
de mezclado resultan en mezclas más rígidas; pero con vibración, aun las mezclas
más rígidas pueden ser empleadas. Para una calidad dada de concreto, las
mezclas más rígidas son las más económicas. Por lo tanto, la consolidación del
concreto por vibración permite una mejora en la calidad del concreto y en la
economía.
Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico) y endurecido, se
puede modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma líquida,
durante su dosificación. Los aditivos se usan comúnmente para (1) ajustar el
33
CAPITULO II MARCO TEORICO
tiempo de fraguado o endurecimiento, (2) reducir la demanda de agua, (3)
aumentar la trabajabilidad, (4) incluir intencionalmente aire, y (5) ajustar otras
propiedades del concreto.
Después de un proporcionamiento adecuado, así como, dosificación,
mezclado, colocación, consolidación, acabado, y curado, el concreto endurecido
se transforma en un material de construcción resistente, no combustible, durable,
resistencia al desgaste y prácticamente impermeable que requiere poco o nulo
mantenimiento. El concreto también es un excelente material de construcción
OS
D
A
V
R
E
ES
R
S
para ser usado en un númeroH
ilimitado
de
aplicaciones.
O
C
DERE
porque puede moldearse en una gran variedad de formas, colores y texturizados
2.2.11.- CARACTERÍSTICAS DEL CEMENTO
Según el Ing. Dilio A. Godoy (1994), un material cementante a base de caliza,
sílice, y alúmina, tiene la propiedad de adhesión y cohesión necesaria para unir
agregados inertes y conformar una masa sólida de resistencia y durabilidad
adecuada.
El cemento Portland puede ser colocado y endurecido en presencia de agua,
por esto se le llama también cemento hidráulico. Este es un material grisáceo
finamente pulverizado, conformado por piedra caliza (CaO) y arcillas o pizarras
(Esquistos) que proveen el SiO2 y el AL2O3. Estos materiales se muelen, se
mezclan, se funden en un horno a una temperatura promedio entre 1400 °C y
1500 °C, hasta obtener el llamado Clinker, que a su vez se enfría y se muele para
lograr la finura requerida.
Estos concretos alcanzan su resistencia de diseño alrededor de los 28 días y
continúan ganando resistencia de allí en adelante a una tasa de creciente.
34
CAPITULO II MARCO TEORICO
En el estado Zulia tenemos dos fábricas de cemento: Mara ubicado en el
municipio San Francisco y Catatumbo ubicado en el municipio Perija.
2.2.11.1.- PESO ESPECÍFICO
Es la relación entre la masa de una cantidad dada de cemento y el volumen
absoluto de dicha masa. Suele estar comprendida entre 3,10 y 3,15 gr/cm3.
También es el peso de un cuerpo dividido entre su volumen; materiales
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
granulados tienen dos pesos específicos, el aparente que es el peso de un
conjunto de granos divididos entre su volumen, y el absoluto que es el peso de un
DERECH
grano dividido entre su volumen. (Guido W. Geymeyr 1985).
Debido a que las mezclas se diseñan por peso para un volumene unitario de
concreto (1mt3), están muy relacionadas con el diseño y control de mezclas.
2.2.11.2.- FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO
Este proceso consiste en mezclar el cemento con el agua, para formar una
pasta suave que se rigidiza en forma gradual hasta convertirse en una masa
sólida.
2.2.11.3.- HIDRATACIÓN
El agua en la pasta disuelve el material en la superficie de los granos de
cemento y forma un gel que aumenta gradualmente el volumen y rapidez, esto
conduce a una rápida rigidizacion de la pasta entre 2 y 4 horas después de que se
le agrega agua al cemento. La hidratación de los granos de cemento continúa
profundizándose dentro de los granos de cemento a velocidad decreciente junto
con la rigidización y el endurecimiento continuo de la masa.
35
CAPITULO II MARCO TEORICO
2.2.12.- AGUA DE MEZCLADO
Es el agua que se añade a las mezclas de concreto para darles la fluidez
necesaria para manejarlos y colocarlos, y que después reaccionen con los
aglomerantes dándoles a las mezclas las propiedades resistentes.
Este es un componente indispensable en la mezcla de concreto, ya que
representa el solvente. Una vez elaborado el concreto es el agua quien da paso a
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
todas las reacciones químicas. Este componente esta estructurado químicamente
por dos moléculas de hidrogeno y una de oxigeno, su estado física es liquido y es
DERECH
un excelente activador del aglomerarte (cemento).
Esta agua de mezclado, según las normas para concreto no debe contener
cantidades perjudiciales de ácidos, aceites, álcalis, sales, materias orgánicas u
otras sustancias nocivas a el concreto, ya que estos repercutirían en el desarrollo
de un buen concreto.
Según la norma COVENIN, los tipos de agua son los siguientes:
• Agua potable: se utiliza como agua de mezcla en todos los casos.
• Agua dulce: se utiliza si cumple los requisitos físicos y químicos
establecidos
• Agua de mar: no se utiliza en concretos que contengan aceros, porque los
corroe y disminuye la resistencia.
• Agua de afluentes industriales, de alcantarillados o de procedencia dudosa:
deberá cumplir con los requisitos químicos y físicos establecidos.
36
CAPITULO II MARCO TEORICO
2.2.13.- CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS
Son inertes químicamente y presentan una serie de propiedades (forma,
tamaño, peso). Para obtener concreto de calidad económicos y bajo las
especificaciones es necesario tener un control de sus componentes.
Según Dilio A. Godoy (1994), ocupan aproximadamente entre el 70 y el 75 %
del volumen de la masa endurecida. El resto está conformado por la pasta de
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
cemento endurecida, agua no combinada (agua no utilizada en la hidratación del
cemento) y burbujas de aire. En cuanto el agregado pueda cubrirse con mayor
DERECH
densidad, mejor será la solidez, la resistencia a la intemperie y la economía del
concreto.
Es de fundamental importancia la gradación del tamaño de las partículas de los
agregados, esta granulometría hace que la masa total del concreto actúe como
una combinación relativamente sólida, homogénea y densa, con los tamaños
actuando como un relleno inerte de los vacíos que existen entre las partículas más
grandes. También es importante que la superficie de los agregados este libre de
impurezas, las cuales pueden debilitar la unión de la pasta de cemento, y que no
se produzcan reacciones químicas desfavorables entre el agregado y el cemento.
Los agregados se clasifican en finos y gruesos. Un agregado fino, es cualquier
material que pasa por el tamiz Nº 4, y un agregado grueso es el material mas
grueso que el fino o pasante del tamiz Nº 4.
El tamaño máximo nominal de agregado grueso esta controlado por el requisito
de que este debe entrar fácilmente en las formaletas y en los espacios entre
barras de refuerzo, y no debe exceder de acuerdo a la ACI- 3.3.3 y COVENIN
MINDUR 1753-85 (3.3.3).
37
CAPITULO II MARCO TEORICO
a.- 1/5 de la menor separación entre los lados del encofrado, c ≥ 1.5 del diámetro
del agregado.
Los agregados con piedra natural son usados en la mayoría de las
construcciones de concreto originando un peso unitario de 2300 kg/cm3.
2.2.14.- TIEMPO DE FRAGUADO
OS
D
A
V
R
E
por el cual este adquiere una mayor R
consistencia.
ES Consiste en una mezcla de
S
O
H
C
RE de consistencia normal de penetración (10mm) medida
cemento y agua
DE(mortero),
Es el proceso de hidratación de los distintos componentes de un aglomerante
de acuerdo a lo establecido en la norma CCCA: CE12 ó COVENIN 494, después
se coloca el mortero en un molde hasta alcanzar una penetración de 25 mm o
menos. El tiempo transcurrido hasta ese momento se denomina tiempo inicial de
fraguado. Luego se voltea el molde que contiene el mortero y se sigue con las
perforaciones hasta que no tenga marcas visibles sobre la superficie, el intervalo
total es el tiempo final de fraguado.
2.2.14.1.- FACTORES QUE AFECTAN EL TIEMPO DE FRAGUADO
a. Temperatura: 30 °C; reducción de ¾ de tiempo de fraguado (aceleración de
fraguado).
10 °C; aumento de ¾ de tiempo de fraguado (retraso de fraguado).
b. Contaminación: Azucares o semillas (retraso del fraguado)
c.
Alto porcentaje de yeso en la fabricación del cemento: Alta temperatura de
molienda de 3 a 5 min. (falso fraguado).
d.
Bajo porcentaje de yeso en la fabricación de cemento: Falta de yeso
(fraguado instantáneo).
38
CAPITULO II MARCO TEORICO
2.2.15.- DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS
2.2.15.1.- ADHESIÓN
Fuerza de unión entre moléculas de distinta clase (entre dos materiales
distintos). Guido W. Geymayr 1985.
2.2.15.2.- AGLOMERANTES
Materiales compuestos por una o varias sustancias que tienen la
OS
D
A
V
R
E
ES Guido W. Geymayr 1985.
para unir o enlazar materiales de
distintas
naturalezas.
R
S
O
H
C
DERE
propiedad o característica de adherirse a otros empleándose en la ingeniería civil
2.2.15.3.- ARENA
Debe tener granos de distintos diámetros entre 0 y 5 mm. Su modulo de
finura debe estar cerca de 2,75. No debe contener materia organica. Arena del
tamaño 0,6 mm, suele ocluir aire. Guido W. Geymayr 1985.
2.2.15.4.- CALOR DE HIDRATACIÓN
Es la cantidad de calor liberado durante el proceso d hidratación, debido a
reacciones físico-químicas.
2.2.15.5.- CAMBIO DE VOLUMEN
La expansión debida a las reacciones químicas entre los ingredientes del
concreto puede ocasionar pandeo y la contracción al secarse puede ocasionar
grietas. Guido W. Geymayr 1985.
2.2.15.6.- CONO DE ABRAHM
Dispositivo cónico de 30 cm de alto con diámetro de 15 cm, para medir la
consistencia del concreto fresco. Se llena de concreto en tres etapas, cada una
compactada con 25 golpes de una barra. Cuando se levanta el cono (lentamente),
39
CAPITULO II MARCO TEORICO
el concreto se acomoda bajo su peso propio. Se llama asentamiento, en cm o pulg
lo que ha vahado el concreto. Guido W. Geymayr 1985.
S
DERECH
ADO
V
R
E
S
E
OS R
40
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
3.1- TIPO DE INVESTIGACIÓN
Según Hernández Sampieri, R. y otros (1991) “El tipo de investigación se
OS
D
A
V
R
E
E
búsqueda de soluciones y disponibilidad
de S
recursos” (P. 74). Por los objetivos
R
S
O
H
C
E
R
este estudio D
es E
una investigación de tipo explicativa, tal como la señala el mismo
determina de acuerdo con el problema que se maneja, objetivos a lograr,
autor “pretende establecer las causas de los eventos, sucesos o fenómenos que
se estudian”.
“Los estudios explicativos van mas allá de la descripción de conceptos o
fenómenos o del establecimiento de relaciones entre conceptos; están dirigidos a
responder a las causas de los eventos, fenómenos físicos o sociales”.
Lo anteriormente expuesto coincide con la investigación, puesto que esta,
pretende establecer la causa del fenómeno que produce la variación del
agrietamiento del concreto al ser vaciado a diferentes temperaturas.
3.2.- DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
Para Fred N. Kerlinger “el diseño de investigación es el plan y la estructura de
la investigación concebidos de manera que se puedan obtener respuestas a
preguntas de investigación”.
De acuerdo con Hernández Sampieri, R. y otros (1991) el diseño de la
investigación es cuasi-experimental ya que para ellos “la investigación
41
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
cuasiexperimental se define como la investigación donde se realiza una acción y
después se observan las consecuencias. La esencia de este concepto es que
requiere la manipulación intencional de una acción para analizar sus posibles
efectos”.
“Es un estudio en el que se manipulan deliberadamente al menos una variable
independiente, para ver su efecto y relación con una o mas variables
dependientes”.
OS
D
A
V
R
E
S
E
el agrietamiento del concreto, al
vaciarse
a diferentes
temperaturas en la ciudad
R
S
O
H
C
E
R
DE
de Maracaibo.
En esta investigación se manipularon y analizaron las variables para determinar
3.3.- POBLACIÓN Y MUESTRA
La investigación quedo distribuida de la siguiente manera. Se realizaron 60
losetas, de dimensiones 40 cm de ancho por 40 cm de largo por 10 cm de
profundidad. De las cuales 20 se tomaron a una temperatura de 27°C, 20 a una
temperatura de 32°C y 20 a una temperatura de 35°C.
3.4.- PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO
A continuación se detallan los pasos a seguir para obtener la información
necesaria para el desarrollo de la investigación y por ende para el cumplimiento de
cada uno de los objetivos propuestos:
42
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
OBJETIVO 1. REALIZAR PRUEBAS A DISTINTAS TEMPERATURAS PARA
OBSERVAR
EL
EFECTO
DE
AGRIETAMIENTO
CAUSADO
POR
LA
RETRACCIÓN TÉRMICA EN VACIADOS DE CONCRETO.
3.4.1.- DISEÑO DE MEZCLA
S
DERECH
ADO
V
R
E
S
E
OS R
43
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
S
DERECH
ADO
V
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E
S
E
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44
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
S
DERECH
ADO
V
R
E
S
E
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45
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
3.4.2.- ENSAYOS
3.4.2.1.- TOMA DE MUESTRA DE CONTRETO FRESCO.
Norma venezolana COVENIN para concreto 344-2002 titulada “Concreto fresco,
toma de muestras”.
-
OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN.
OS
D
A
V
R
E
ES
Esta norma establece las condiciones
para
obtener muestras representativas de
R
S
O
H
C
E de tamaño máximo de hasta 7.6 cm (3”), en la forma
ERagregado
Dcon
concreto fresco
en que se entrega o se utiliza en la obra, y las cuales se destinan a realizar los
ensayos para determinar si cumplen con los requisitos de calidad de las
especificaciones bajo las cuales se elabora o se suministra el concreto.
Esta norma es apropiada para la toma de concreto en mezcladores
estacionarios, camiones mezcladores, camiones transportadores con o sin equipo
agitador y para pavimentadoras.
Esta norma no establece procedimientos para seleccionar determinadas
muestras de ensayos ni los procedimientos para tomar muestras destinadas a
determinar la uniformidad del asentamiento o la eficiencia de las mezcladoras.
-
PREPARACIÓN Y CONSERVACIÓN DE LA MUESTRA.
Las muestras de concreto se toman en el momento en que se descarga el
material desde la mezcladora o camión al vehículo que lo transportará hasta los
moldes; sin embargo cuando se desee mayor información o cuando se establezca
así en las especificaciones, las muestras no se deben obtener hasta que se haya
añadido toda el agua de mezclado.
46
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
Las muestras se toman de preferencia contando completamente el flujo de
descarga con un recipiente adecuado, o desviando este flujo de manera que
descargue en dicho recipiente.
Se toman dos o más muestras parciales a intervalos uniformes durante la
descarga de la parte central de la mezcla, las cuales se mezclan para obtener la
mezcla de ensayo. No se deben obtener muestras de la primera ni de la última
porción de la descarga. Se considera que el concreto tiene una homogeneidad
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
suficiente entre el 10% y 90% de la descarga.
DERECH
No se debe restringir el flujo de descarga del material, para evitar segregación.
La velocidad de descarga debe ser regulada por la velocidad del tambor y no por
el tamaño de la abertura de compuerta.
En el caso en que la descarga del concreto sea demasiado rápida para poder
corta o desviar al flujo completamente, se descarga el concreto en un envase o
unidad de transporte de suficiente capacidad para recibir la mezcla completa y de
esta masa de concreto se toman las muestras.
En el caso de que las muestras se toman de una masa de concreto el número
de muestras parciales debe ser de cinco o más, sacadas de puntos repartidos
uniforme y aleatoriamente.
Se debe evitar la contaminación o absorción por el material de sub-base, por lo
cual es conveniente descargar el concreto sobre un recipiente de toma de
muestras plano y de suficiente capacidad para que en conjunto proporcione el
tamaño de muestra combinada que se requiere según el tamaño máximo del
agregado. Para evitar que los envases se desplacen durante la descarga del
concreto, estos pueden ser fijados a la sub-base.
47
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
Inmediatamente después de obtenidas las muestras parciales que van a
construir una mezcla combinada o de ensayo estas se deben mezclar entre si y
homogeneizarse cuidadosamente para garantizar su uniformidad.
-
DURACIÓN DEL MUESTREO.
El tiempo transcurrido entre la obtención de la primera muestra parcial y la
última de las que van a construir una muestra combinada debe ser lo más breve
posible y en ningún caso mayor de 15 minutos.
OS
D
A
V
R
E
El tiempo transcurrido entre la toma
de E
la S
muestra y la ejecución del ensayo al
R
S
O
H
C
REser lo más breve posible, protegiéndola durante ese lapso
DEdeben
que se destinan,
del sol, del viento y de cualquier otra causa de evaporación y de contaminación.
Ensayos como el de asentamiento y contenido de aire se debe comenzar antes
de 5 minutos contados desde el momento en que se completo la muestra de
concreto.
El molde de todas y cada una de las probetas para los ensayos de resistencia,
se debe comenzar antes de 15 minutos contados desde el momento en que se
completo la muestra de concreto.
Si transcurre más de una hora entre el momento en el cual se añade el agua al
cemento y la toma de muestra, esta no se considera representativa del material.
Este tiempo puede variar cuando haya sido utilizando aditivos en la muestra,
previa prueba experimental.
48
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
3.4.2.2.- MÉTODO PARA LA MEDICIÓN DEL ASENTAMIENTO CON
EL CONO DE ABRAMS.
El presente ensayo está basado en la Norma Venezolana COVENIN para
concreto 330-70, titulada: “Método para la medición del asentamiento con el cono
de Abrams” está a su vez se basó en la Norma ASTM C143-69 (American Societi
for Testing and Materials, EEUU).
-
•
EQUIPOS DE ENSAYOS.
OS
D
A
V
R
E
EdeSun material regido e inatacable por
R
S
Cono de Abrams:
Construido
O
H
C
ERE
D
el concreto, con un espesor mínimo de 1,5 mm. Su forma interior
debe ser la de un tronco de cono, de 200 + ó – 2 mm de diámetro de
base mayor, 100 + ó – 2mm de diámetro de base menor y 300 + ó –
2 mm de altura. Las bases deben ser abiertas, paralelas entre si y
perpendiculares al eje del cono. El molde debe estar provisto de asas
y aletas. El interior del molde debe ser relativamente suave y sin
protuberancias tales como remaches.
•
Barra Compactadora: De acero, recta, cilíndrica y lisa de 16mm de
diámetro. 600 mm de longitud aproximada con el extremo
semiesférico de 8mm de radio.
-
MATERIAL A ENSAYAR
El material a ensayar consiste en una muestra de concreto fresco, según la
norma COVENIN 344:2002 “Concreto Fresco. Toma de Muestras.”
49
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
-
PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
Se humedece el interior del molde y se coloca sobre una superficie
horizontal rígida, plana y no absorbente. El molde se sujeta firmemente por las
aletas con los pies y se llena con la muestra de concreto vaciando esta en tres
capas, cada una de ellas de un tercio del volumen del molde. Estos volúmenes
corresponden respectivamente a las alturas de 6,5 cm y 15 cm a partir de la base.
Cada capa se compacta con 25 golpes de la barra compactadora,
OS
D
A
V
R
E
necesario inclinar ligeramente O
la barra
yE
darSaproximadamente la mitad de los
R
S
H
C
RE acercándose progresivamente en espiral hacia el
Eperímetro,
golpes cercaD
del
distribuidos uniformemente en toda la sección transversal. Para la capa inferior es
centro de la sección. Esta capa debe compactarse en todo su espesor, las capas
siguientes se compactan, en su espesor respectivo de modo que la barra penetre
ligeramente en la capa inmediata inferior.
El molde se llena por exceso antes de compactar la última capa. Si después
de compactar, el concreto se asienta por debajo del borde superior se agrega
concreto hasta lograr un exceso sobre el molde. Luego se enrasa mediante la
barra compactadora o una cuchara de albañilería. Inmediatamente se retira el
molde alzándolo cuidadosamente en dirección vertical, deben evitarse los
movimientos laterales o de torsión. Esta operación debe realizarse en un tiempo
aproximado de 5 a 10 segundos.
La operación completa desde que se comienza a llenar el molde hasta que
se retira debe hacerse sin interrupción y en un tiempo máximo de 1 minuto 30
segundos.
El asentamiento se mide inmediatamente después de alzar el molde y se
determina por la diferencia entre la altura del molde y la altura promedio de la base
superior del cono deformado.
50
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
En caso de que se presente una falla o corte, donde se aprecie separación
de una parte de la masa debe rechazarse el ensayo y se hace nuevamente la
determinación con otra parte de la mezcla.
Si dos ensayos consecutivos sobre una misma mezcla de concreto arrojan
el resultado de 5-6, el concreto probablemente carece de la plasticidad y cohesión
necesaria para la validez del ensayo.
OBJETIVO
ENSAYOS
OS
D
A
V
R
E
ES
2. REGISTRAR O
LOS
RESULTADOS
OBTENIDOS
R
S
H
C
E
R
D
DEE CAMPO DE AGRIETAMIENTO CAUSADO
DE LOS
POR
LA
RETRACCIÓN TÉRMICA EN VACIADOS DE CONCRETO A DIFERENTES
TEMPERATURAS.
Se realizaron 10 series de 3 ensayos con 2 muestras cada uno a 27, 32 y
35°C, obteniendo un total de 60 muestras. A cada una de las losetas se les midió
la longitud total de grieta que presentaban, utilizando para ello una cinta métrica.
Se elaboro un cuadro para registrar los datos obtenidos y realizar los cálculos
estadísticos.
3.5.- CONSIDERACIONES ESTADÍSTICAS
La estadística permite condensar datos y presentarlos en forma
probabilística, de manera que sean más fácilmente comprensibles y comparables;
constituyendo la herramienta más adecuada y útil de que se dispone para el
control de calidad, tanto para planificarlo como para interpretar los resultados de
los ensayos. Sin embargo la estadística no toma decisiones, estas tienen que
basarse en criterios de otra índole; la estadística da la probabilidad de que se
alcancen ciertos límites.
51
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
•
PROMEDIO
Como tendencia central del valor de los ensayos se utiliza la media
aritmética del conjunto de los resultados involucrados.
•
VARIABILIDAD
El rango d, se define como la diferencia entre el valor mayor y el menor
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
de los obtenidos en el grupo de ensayos que se analiza.
RECHESTANDAR
• E
DESVIACIÓN
D
Se define a un índice de la dispersión del conjunto de datos, el cual es el
parámetro estadístico más representativo (independiente del número de
datos).
Se utiliza para ello ponderar el rango mediante un factor, k, calculado
con una base probabilística que tiene en cuenta el numero de datos.
•
COEFICIENTE DE VARIACIÓN
Se define como la relación entre la desviación estándar (calculada por
cualquier procedimiento) y el valor promedio, expresada en forma
porcentual.
A medida que se van obteniendo resultados de los ensayos hechos al
concreto que se produce o se coloca, se podrá ir precisando mas en base a
ellos el valor de σ correspondiente al material.
52
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
•
VARIACIÓN DENTRO DEL ENSAYO
Si de una mezcla de concreto se hacen suficiente número de
pruebas, se podrá con ellas detectar para esa mezcla, la dispersión propia
del ensayo. Si se hacen otras mezclas del mismo tipo de concreto y se les
hace también suficiente número de pruebas se obtendrá una nueva
estimación de la dispersión con la cual se están realizando los ensayos.
Llamando S1, S2…… Si…. Sn a las sucesivas desviaciones estándar, la
desviación estándar promedio será una estimación de la desviación
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
estándar del ensayo (Se).
DERECH
3.6.- PROCEDIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN
Se trabajo con el diseño de mezcla especificado anteriormente, de
resistencia 250 kg/cm2 (Se verifico que los ensayos de resistencia realizados por
el metro de Maracaibo a los 28 días, ratificaran la resistencia predeterminada en el
diseño, aunque no fuese objeto de nuestra investigación) y asentamiento 5”. Se
tomaron muestras (según lo especificado en la norma), al azar de los camiones
que suministraron el concreto en la obra Taller de Reparaciones Mecánicas del
metro de Maracaibo. Para los días pautados de vaciado.
Se verifico que las condiciones del concreto, fuesen las especificadas por
la empresa despachadora (Cemex), todo para el control de calidad.
Se realizaron 10 ensayos con dos muestras a 27, 32, 35°C cada una, para
un total de 60 losetas.
Los encofrados tenían las siguientes dimensiones 40x40x10 cm y se
utilizaron cabillas de 3/8”.
53
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
Para alcanzar las temperaturas seleccionadas, se vació en horas de la
tarde cuando había menos incidencia solar, las losetas a 27°C; para las losetas a
32 y 35°C, se utilizaron dos lámparas de alógeno que nos permitiera acelerar el
proceso de calentamiento y así cumplir con lo establecido en la norma. Con un
termómetro electrónico, previamente calibrado se tomaron las temperaturas.
Para la preparación de los moldes, se siguieron los pasos de la norma
Covenin 344:2002.
OS
D
A
V
R
E
Slo que se utilizo el método de la
concreto, el cual se registro mayor
deR
3”,E
por
S
O
H
C
DERE
barra.
Se selecciono el método de compactación según el asentamiento del
El concreto se colocó en el molde en una capa, en la norma se especifica el
número de golpes que se le debe proporcionar a cada capa. Se realizo una
comparación entre el área total de las losetas y lo exigido por la norma y se
determinó un número total de 50 golpes, distribuidos uniformemente en toda la
sección transversal del molde, compactando en toda su profundidad.
Después de la compactación se realizo el vibrado, dándoles golpes leves en
los costados al molde y posteriormente se enraso con la barra para que la
superficie quedara perfectamente lisa y al ras con el borde del encofrado.
Se realizo el curado, utilizando bolsas de fique humedecidas para cubrir las
losetas de los agentes ambientales. Se regaban tres veces al día, en la mañana,
en la tarde y en la noche. Todo este proceso fue realizado durante 5 días. Las
losetas se desencofraron a los 7 días de vaciadas.
El proceso de medición de las grietas se realizo a los 28 días de vaciadas las
losetas.
54
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
Posteriormente por medio de procedimientos estadísticos se realizaron las
tablas de registro, el cuadro comparativo y el cuadro de rangos de confiabilidad.
S
DERECH
ADO
V
R
E
S
E
OS R
55
CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
CAPITULO IV
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
En esta etapa de la investigación se presenta el análisis de los resultados
obtenidos a través de los ensayos realizados.
Para el análisis de la información se consideraron los objetivos de la
investigación previamente establecidos.
OS
D
A
V
R
E
ES DE LOS VACIADOS DE LAS
4.1.- PRESENTACION DE LOS
RESULTADOS
R
S
O
H
C
LOSETAS. DERE
La siguiente información está tabulada. Son cuatro tablas, en cada una de ellas
se muestra los resultados obtenidos en las losetas vaciadas a 27, 32 y 35 °C.
Se obtuvo como resultado en todas las muestras tomadas, mayor
longitud de grietas en las losetas vaciadas a 35° C, como se muestra en la
tabla N° 4 y en la tabla N° 5.
Como tendencia central del valor de los ensayos se utilizo la media aritmética del
conjunto de los resultados involucrados, la cual se calculo con la siguiente fórmula:
∑n xi
X = __1 __
n
Donde:
X = Media Aritmética.
xi= Es un valor cualquiera (En este caso los datos obtenidos).
n= Es el número de datos.
55
CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
TABLA N° 2 TEMPERATURA 27° C
SERIE
1
2
3
MUESTRA
LONG. TOTAL DE GRIETA
N° 1
24,5
N° 2
26,3
N° 3
24,8
N° 4
26,9
N° 5
22,5
N° 6
4
5
6
7
8
9
10
N° 7
OS
DEREN°C8 H
27,2
OS
D
A
V
R
E
RES
25
MEDIA
25,4
25,85
24,85
24,55
24,1
N° 9
26,8
N° 10
22,3
N° 11
26,6
N° 12
22,8
N° 13
23,6
N° 14
25,6
N° 15
24,1
N° 16
23,7
N° 17
25
N° 18
24,2
N° 19
26,2
N° 20
23,3
24,55
24,7
24,6
23,9
24,6
24,75
LONG. TOTAL DE GRIETA EN CM
56
CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
TABLA N° 3 TEMPERATURA 32° C
SERIE
1
2
3
MUESTRA
LONG. TOTAL DE GRIETA
N° 1
39,5
N° 2
37,2
N° 3
40,3
N° 4
37,2
37,3
EN°C7 H
R
E
D
4
5
6
7
8
9
10
38,35
38,75
S
ADO
V
R
E
S
41,8
E
OS R
N° 5
N° 6
MEDIA
39,6
N° 8
43,2
N° 9
39,4
N° 10
42
N° 11
41,2
N° 12
39,5
N° 13
40,3
N° 14
43,6
N° 15
39,9
N° 16
41,5
N° 17
40,4
N° 18
42
N° 19
39,4
N° 20
41
39,55
41,4
40,7
40,35
41,95
40,7
41,2
40,2
LONG. TOTAL DE GRIETA EN CM
57
CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
TABLA N° 4 TEMPERATURA 35° C
SERIE
1
2
3
MUESTRA
LONG. TOTAL DE GRIETA
N° 1
48,9
N° 2
48,3
N° 3
47,1
N° 4
49,7
N° 5
50,5
N° 6
4
5
6
7
8
9
10
N° 7
OS
DEREN°C8 H
51,2
OS
D
A
V
R
E
RES
49,3
MEDIA
48,6
48,4
50,85
47,65
46
N° 9
52,4
N° 10
45,7
N° 11
48,7
N° 12
50,3
N° 13
51,3
N° 14
48,2
N° 15
48,4
N° 16
46,8
N° 17
52,3
N° 18
48,1
N° 19
51
N° 20
46,4
49,05
49,5
49,75
47,6
50,2
48,7
LONG. TOTAL DE GRIETA EN CM
58
CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
TABLA N°5 COMPARACIÓN ENTRE LAS LONGITUDES DE GRIETAS DE LAS
TRES TEMPERATURAS UTILIZADAS EN LOS ENSAYOS.
TEMPERATURA
MEDIA LONG. TOTAL DE GRIETA
27 °C
24,775
32 °C
40,315
35 °C
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
49,03
LONG. TOTAL DE GRIETA EN CM.
DERECH
4.2 EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS DEL CÁLCULO DE
LOS PARÁMETROS ESTADÍSTICOS.
Con los datos recabados de la realización de las losetas, y a partir de los
resultados arrojados, se calcularon los siguientes parámetros estadísticos: la desviación
estándar, coeficiente de variación, longitud del intervalo de confianza con sus límites
(inferior o superior).
•
DESVIACIÓN ESTANDAR
S= √
∑n xi2 – (∑n xi)2
1
_1 __
________ n____
n-1
Donde:
S= Desviación Estándar.
xi= Datos obtenidos.
n= Número de datos.
59
CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
•
COEFICIENTE DE VARIACION
v = s . 100(%)
X
Donde:
v= Coeficiente de variación.
s= Desviación estándar
X= Media Aritmética.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Como se puede observar, la tabla N° 6 refleja el comportamiento del agrietamiento,
con relación a parámetros estadísticos, al aumentar la temperatura.
TABLA N° 6 PARÁMETROS ESTADÍSTICOS
PARÁMETROS ESTADÍSTICOS
TEMP. 27°C
TEMP. 32°C
TEMP. 35°C
MEDIA
24,78
40,32
49,03
DESVIACION ESTANDAR
1,53
1,80
2,03
COEF. DE VARIACIÓN
0,06
0,04
0,04
LONG. DEL INTERVALO DE
CONFIANZA
0,88
1,04
1,17
LÍMITE INFERIOR DEL INYERVALO
DE CONFIANZA
23,90
39,28
47,86
LÍMITE SUPERIOR DEL INTERVALO
DE CONFIANZA
25,65
41,35
50,20
60
CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
Se calculo la longitud del intervalo de confianza y sus límites para representar
gráficamente la línea de tendencia del comportamiento registrado.
Grafico
55
y = 3,0708x - 58,257
2
R = 0,9995
DERECH
45
Longitud Total de grieta
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
50
40
35
30
25
20
25
28
31
34
37
40
Temperatura
FIGURA N° 2 GRAFICA TEMP. VS LONGITUD DE GRIETA
Con la longitud del intervalo de confianza se obtuvo los rangos superiores e
inferiores a la media de la longitud total correspondiente a cada temperatura, en la
figura N°2, se observan dichos rangos.
61
CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
TABLA N° 7 INTERVALO DE CONFIANZA A DISTINTAS TEMPERATURAS
TEMPERATURA
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
LONG. DE
GRIETA
18,5
21,6
24,7
27,7
30,8
33,9
36,9
40,0
43,1
46,2
49,2
52,3
55,4
INTERVALO DE
CONFIANZA
[16,5 - 20.5]
[19,6 - 23,6]
[22,7 - 26.7]
[25,7 - 29.7]
[28,8 - 32.8]
[31,9 - 35,9]
[34.9 - 38,9]
[38,0 - 42,0]
[41,1 - 43,1]
[44,2 - 48,2]
[47,2 - 51,2]
[50,3 - 54,3]
[53,4 - 57,4]
S
DERECH
ADO
V
R
E
S
E
OS R
LONG. DE GRIETA EN CM.
Como se observa en la tabla N° 7, por medio del uso de la ecuación de la recta en
la fig. N° 2, se obtuvo los valores promedios aproximados de las longitudes totales de
agrietamiento para varias temperaturas y los intervalos de confianza.
62
CONCLUSIONES
Tras haber finalizado el análisis de los resultados se presentan las
conclusiones a las cuales se llegó en la investigación y que se presentaran de
acuerdo a los objetivos establecidos, tal como se observa a continuación:
OS
D
A
V
R
E
agrietamiento por retracciónS
térmica,
EseSencuentre en un intervalo de 27 a
R
O
H
C
E
31°C. DER
• La temperatura ideal de vaciado del concreto, para disminuir el proceso de
• En relación con el primer y segundo objetivo en los cuales se realizaron
ensayos a diferentes temperaturas, por medio del vaciado de 60 losetas de
medidas 40x40x10 cm, se concluyó, que el comportamiento observado en
el concreto debido al efecto de su retracción térmica, crea un patrón
constante en este, con respecto a una temperatura determinada, además
de ocasionar el agrietamiento del mismo de forma directamente
proporcional al aumentar la temperatura.
• Con los procedimientos estadísticos, podemos concluir que se obtuvo un
alto grado de confiabilidad en los resultados, debido al bajo porcentaje del
coeficiente de variación, lo que indica que existe la probabilidad de que el
comportamiento del agrietamiento sea constante.
VIII
• Con los resultados obtenidos de la aplicación de la ecuación de la recta,
formada por los valores alcanzados en los cálculos estadísticos se
determinaron intervalos de longitudes de agrietamiento.
S
DERECH
ADO
V
R
E
S
E
OS R
IX
RECOMENDACIONES
Tomando en consideración los resultados obtenidos en esta investigación se
plantean las siguientes recomendaciones:
• Programar los vaciados de concreto en horarios donde la temperatura
ambiental no sea muy elevada, para así disminuir la incidencia de este
factor en el proceso de retracción térmica.
OS
D
A
V
R
E
S tanto en obra como en las
E
R
de elaboración de la mezcla
de
concreto,
S
O
H
C
E
DER
concreteras,
resguardándolos de altas temperaturas.
• El debido almacenamiento de los materiales, que se utilizaran en el proceso
• Prolongar el proceso de curado, para evitar el secado prematuro y la
contracción precoz del concreto.
• Profundizar en la investigación, realizando los ensayos pertinentes, para
obtener más fundamentos que permitan disminuir el agrietamiento por la
retracción térmica.
X
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
TEXTOS
¾ JIMENEZ, Rafael y SALAS, Porrero Joaquín (1996), “Manual del Concreto”.
Caracas. Editorial Sidetur.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
¾ HERNANDEZ SAMPIERI, Rafael y otros (2002).”Metodología de la
Investigación”. México. 3ª Edición. Editorial MacGraw-Hill.
¾ FREDERICK, Merritt. “Manual del Ingeniero Civil” Tomo I y II. México. 4ª
Edición. Editorial MacGraw-Hill.
¾ STAFF-PORTLAND CEMENT ASSOTIACION. (1978). “Proyecto y control
de mezcla de concreto”. México. Editorial Luminosa.
NORMAS
¾ COMISIÓN VENEZOLANA DE NORMAS INDUSTRIALES
Concreto fresco.Toma de muestras.
COVENIN 344:2002
XI
¾ COMISIÓN VENEZOLANA DE NORMAS INDUSTRIALES
Método para la medición del asentamiento con el cono de Abrams
COVENIN 330:70
OS
D
A
V
R
E
ES
R
S
Concreto. Evaluación
y métodos
de ensayo
O
H
C
DERE
¾ COMISIÓN VENEZOLANA DE NORMAS INDUSTRIALES
COVENIN 1976:03
PÁGINAS WEB:
¾ WWW.SENCAMER.GOV.VE
¾ WWW.CONSTRUAPRENDE.COM
XII