MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN "Año del Bicentenario del Perú: 200 años de Independencia" FACULTAD DE INGENIERÍA MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN 30 ENSAYOS DE LABORATORIO DE MATERIALES DE COSTRUCCION Abanto Sánchez Dennis N00265639 Nuñez Cubas Oswer N00029275 Pérez Pérez Ronal N00251630 Vásquez Regalado Grimaniel N00036856 Villanueva López Geiner Vitelo N00193520 Docente: ITALO DAVID BENDEZU CHECCLLO Agosto, 2021 Página | 0 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN ÍNDICE RESUMEN..................................................................................................................... 2 INTRODUCCIÓN...........................................................................................................3 OBJETIVOS ................................................................................................................. 3 Objetivos generales ...................................................................................................... 3 Objetivos específicos .................................................................................................... 3 MARCO TEÓRICO ........................................................................................................ 4 CONCLUSIONES ........................................................................................................ 22 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 23 Página | 1 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN RESUMEN Los agregados representan en el concreto cerca del 60% del volumen del mismo, es así que la determinación de sus propiedades y características es muy importante para la obtención de un concreto de alta calidad y de las características de los agregados depende la resistencia, trabajabilidad, durabilidad, así como su comportamiento estructural de los elementos estructurales fabricados con estos materiales. El estudio de las características físico-mecánicas de los agregados para el diseño de mezclas de concreto es indispensable para la obtención de concretos cuya calidad sea la adecuada. Para la verificación de las propiedades de los agregados es necesario que estos sean comparados con los parámetros establecidos en las NTPs o sus equivalentes en normas internacionales como las ASTMs. La finalidad de los ensayos granulométricos es obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en la muestra representativa de material que hemos de utilizar (agregado grueso y agregado fino). La NTP 400.012 (2001) afirma que este ensayo: “(…) se aplica para determinar la gradación de materiales propuestos para su uso como agregados o los que estén siendo utilizados como tales. Los resultados serán utilizados para determinar el cumplimiento de la distribución del tamaño de partículas con los requisitos que exige la especificación técnica de la obra y proporcionar los datos necesarios para el control de la producción de agregados” El método, en resumen, consiste en hacer pasar una muestra de agregado a través de una serie de tamices ordenados, empezando en la parte superior con la abertura de mayor tamaño hacia las aberturas de menor luz en la parte inferior; empleando la agitación mecánica o manual. Al final se pesará la cantidad de material retenido en cada malla y serán procesados en un gráfico. Página | 2 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN INTRODUCCION Los materiales de construcción son cuerpos físicos, con una extensión limitada y propiedades específicas, que se colocan en un orden y debida proporción, para formar una obra de infraestructura. Existe un importante crecimiento en el número de edificaciones y por ende en el de materiales utilizados con propósitos de construcción, siendo éstos combinaciones de materiales ya existentes. Los materiales de construcción son definidos como los cuerpos que integran las obras de construcción, cualquiera que sea su naturaleza, composición y forma. Se sabe, que en una obra de construcción intervienen un sin fin de elementos por lo que para su estudio existen varias clasificaciones. Los materiales de construcción, se explica según sus características más importantes ya que es elemental conocer los cuerpos que integran las obras para posteriormente hablar de propagación de señales y finalmente hacer la caracterización de la cantera de donde se obtuvo los materiales para la construcción. OBJETIVOS 3.1. Objetivo General Conocer las propiedades de los agregados finos y gruesos útiles para la construcción, mediante ensayos y cálculos granulométricos. 3.2. Objetivos Específicos Conocer las características del agregado fino realizando los cálculos del ensayo respectivo Conocer las características del agregado grueso realizando los cálculos del ensayo respectivo Página | 3 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN MARCO TEÓRICO 4.1. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN 4.2. ENSAYOS REALIZADOS A LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Para Abanto (2001) indica que La Norma Técnica Peruana, y nos brinda la guía para realizar los ensayos de los materiales de construcción, donde cada ensayo realizado para determinar las propiedades físicas y mecánicas de los agregados, siguieron el procedimiento dado en las siguientes especificaciones y normas. NTP 400.037-ASTM C136: Granulometría NTP 400.021-ASTM C127: Agregados. Método de ensayo normalizado para peso específico y absorción del agregado grueso. NTP 400.022-ASTM C128: Agregados. Método de ensayo normalizado para peso específico y absorción del agregado fino. NTP 339.185-ASTM C566: Contenido de Humedad NTP 400.017-ASTM C29. Método de ensayo para determinar el peso unitario del agregado. NTP 400.018-ASTM C117: Material más fino que pasan por el tamiz normalizado 75um (No 200) por lavado en agregados 4.3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGREGADOS Aybar (2017) sostiene que Los agregados naturales se caracterizan físicamente en el laboratorio de materiales y ensayos aplicando técnicas que recomienda las normas y reglamentos vigentes en el Perú, verificando que los agregados cumplan los requisitos y especificaciones establecidas por la ASTM (American Society for Tsting Materials). Los ensayos realizados para la caracterización física de los agregados son los siguientes: - Análisis granulométrico. El procedimiento de la determinación del análisis granulométrico se basó en las norma ASTM C-33, en la que se determinó cuantitativamente los tamaños de las partículas de agregados gruesos y finos, por medio de tamices de abertura Página | 4 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN cuadrada, utilizándose: una balanza digital de 30000 gr con una precisión de 1 gr, juego de tamices, horno de rango de temperatura de 0º a 230º. - Módulo de fineza. - Peso volumétrico. - Peso específico. - Porcentaje de absorción. - Contenido de humedad. 4.3.1. ENSAYOS DEL AGREGADO FINO Análisis granulométrico Lo estipulado en la NTP 400.012 (2001), establece que la cantidad de muestra de ensayo, será de 300 g mínimo. De modo similar al agregado fino se deberá hacer secar la muestra a una temperatura constante de 110°C±5°C. Los tamices se han seleccionado buscando también obtener el módulo de fineza del agregado fino, por lo cual describimos los diámetros empleados: N°4, N°8, N°16, N°30, N°50, N°100, N°200. Después de haber pesado la muestra seca correspondiente, procedemos al tamizado, habiéndose obtenido los siguientes resultados: Tabla 1 Análisis granulométrico PESO RETENIDO (g) Tamiz Abertura (mm) M1 M2 M3 3/8" 9.525 0.00 0.00 0.00 #4 4.75 1.20 0.00 #8 2.36 44.00 43.80 #16 1.18 102.80 97.50 #30 0.60 140.20 #50 0.30 #100 #200 Fondo Peso Retenido Porcentaje Retenido Acumulado Pasante (%) Retenido (%) Promedio (g) (%) 0.00 0.00% 0.00% 100.00% 0.60 0.60 0.12% 0.12% 99.88% 43.30 43.70 8.75% 8.87% 91.13% 99.60 99.97 20.02% 28.89% 71.11% 134.40 138.40 137.67 27.56% 56.45% 43.55% 108.30 111.50 109.60 109.80 21.98% 78.44% 21.56% 0.15 57.80 62.00 59.70 59.83 11.98% 90.42% 9.58% 0.08 31.20 31.40 31.50 31.37 6.28% 96.70% 3.30% 14.30 18.90 16.30 16.50 3.30% 100.00% 0.00% 499.80 499.50 499.00 499.44 100% Página | 5 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Tabla 2 Limites granulométricos del agregado fino Nro de Malla Apertura (mm) 3/8" 9.525 #4 4.75 #8 2.36 #16 1.18 #30 0.60 #50 0.30 #100 0.15 #200 0.075 Limites L.I. 100% 95% 80% 50% 25% 10% 2% L.S. 100% 100% 100% 85% 60% 30% 10% Nota: Según la NTP 400.012 Módulo de fineza. Juárez y Rico (2017) sostiene que El módulo de fineza o módulo de finura, nos brinda una idea del grosor de las partículas; un menor módulo de fineza implica un incremento en el área superficial total de los agregados, lo cual será necesario cubrir con pasta. Para el cálculo del módulo de fineza se sumarán los porcentajes acumulados retenidos y se dividirá entre 100; los tamices a emplear son los siguientes: 1 ½”, ¾”, 3/8”, N°4, N°8, N°16, N°30, N°50, N°100. Para nuestro caso y con propósito de diseño, se ha calculado el módulo de fineza del agregado fino. Página | 6 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Tabla 3 Módulo de fineza Nro de Malla Retenido Acumulado (%) #4 0.12% #8 8.87% #16 28.89% #30 56.45% #50 78.44% #100 Modulo de Fineza 90.42% 2.63% Contenido de humedad del agregado fino Juárez y Rico (2017) expresa que el contenido de humedad es la relación, entre el peso del agua contenido en un conjunto de partículas (pudiese ser una muestra de suelo, agregado, o material que vaya ser empleado como tal), y el peso seco del mismo conjunto de partículas. Se lo define en porcentaje. Se procede de la siguiente manera: primero seleccionamos una muestra representativa del material, el cual es depositado en una bandeja y colocado posteriormente secado a una temperatura constante de 110°C±5°C. El peso final, que ha quedado en el horno, será considerado como el peso seco, y la diferencia de peso debido al agua evaporada, será considerado como el peso del agua. Se calcula el contenido de humedad, de la siguiente manera: W (%) = (peso de la muestra húmeda - peso de la muestra seca) / (peso de la de la muestra seca) Tabla 4 Contenido de humedad CONTENIDO DE HUMEDAD DEL AGREGADO FINO seca + molde muestra W MOLDE humeda + Muestras (g) molde (g) (g) seca Humedad Promedio M1 848.5 1782.3 1775.9 927.4 0.69% 0.71% M2 437.2 1176.6 1170.9 733.7 0.78% M3 856 1777.1 1771.1 915.1 0.66% Página | 7 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Peso especifico saturado superficialmente seco (SSS) Juárez y Rico (2017) define a la condición saturada superficialmente seca como aquella en la que los poros permeables del agregado se encuentran llenos de agua, (debido a un proceso de inmersión previo) pero sin contener agua libre en la superficie de sus partículas. La NTP 400.021 (2002) lo define de la siguiente manera: “El peso específico de masa saturado superficialmente seco (SSS): Es la relación, a una temperatura estable, de la masa en el aire de un volumen unitario de agregado incluyendo la masa del agua de los poros llenos hasta colmarse por sumersión en agua por 24 horas aproximadamente (pero no incluyendo los poros entre partículas), comparada con la masa en el aire de un igual volumen de agua destilada libre de gas.” El resumen del método para calcular el peso específico SSS y la absorción del agregado fino, es descrito según la NTP 400.021 (2002) de la siguiente manera: “Una muestra de agregado es retirada en agua por 24 h ± 4 h para esencialmente llenar los poros. Luego es retirada del agua, el agua superficial de las partículas es secada y se determina la masa. Posteriormente, la muestra (o una parte de ella) se coloca en un recipiente graduado y el volumen de la muestra se determina por el método gravimétrico o volumétrico. Finalmente, la muestra es secada en horno y la masa se determina de nuevo. Usando los valores de la masa obtenidos y mediante las fórmulas de este método de ensayo, es posible calcular la densidad, densidad relativa (gravedad específica), y la absorción.” Se calcula de la siguiente manera: 𝑺 PeSSS= (𝑩+𝑺−𝑪) Donde: S = masa de la muestra de saturado superficialmente seca (utilizado en el procedimiento gravimétrico para la densidad y la densidad relativa (gravedad específica), o para la absorción con ambos procedimientos), g Página | 8 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN B= masa del picnómetro llenado de agua hasta la marca de calibración, g C = masa del picnómetro lleno de la muestra y el agua hasta la marca de calibración, g Los datos y cálculos obtenidos para el agregado fino se detallan conjuntamente con los de absorción en el apartado siguiente. Absorción Lambe y Whitman (2019) expresa que la absorción presenta la siguiente definición: “Es el aumento de la masa del agregado debido al agua que penetra en los poros de las partículas, durante un período de tiempo prescrito, pero sin incluir el agua que se adhiere a la superficie exterior de las partículas, expresado como porcentaje de la masa seca… Los valores de absorción se usan para calcular el cambio en la masa de un agregado debido al agua absorbida en los espacios de los poros dentro de las partículas constituyentes, en comparación con la condición seca, cuando se considera que el agregado ha estado en contacto con el agua el tiempo suficiente para cumplir con la mayor parte del potencial de absorción.” NTP 400.022(2002) Tabla 5 Peso especifico y absorción del agregado fino P.S.S.S. (Ps) P.fio+m+agua P.fio+agua P.m seca P.Esp. S.S.S. P. Esp. Absorción M1 (g) M2(g) M3 (g) Promedio 500.00 500.00 500.00 1531.40 1581.10 988.00 1222.20 1271.90 678.20 493.70 494.00 493.70 2.621 2.621 2.629 2.62 2.588 2.589 2.596 2.59 1.26% 1.20% 1.26% 1.24% Peso unitario suelto El peso unitario suelto se efectuó siguiendo lo estipulado en la NTP 400.017 (2011), de la cual se puede decir que el peso unitario es la relación entre la cantidad de masa por unidad de volumen pudiendo este darse bajo condiciones de compactación o suelto; para la realización del ensayo en condición de suelto, deberá llenarse el recipiente hasta el reboce, evitando tanto como sea posible la compactación, o segregación del agregado. Página | 9 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Finalmente se nivelará la superficie, se procederá a pesar la cantidad de agregado, y dividirlo entre el volumen del recipiente empleado. (el peso unitario considera los espacios vacíos en la determinación del volumen). A continuación, presento los datos y cálculos respectivos: Tabla 6 Peso Unitario Suelto del agregado fino P1 (m + molde) P2 (m + molde) P3 (m + molde) Peso (g) P.U.S. (g/cm3) PROMEDIO 8815.00 1.44 1.43 8780.00 1.43 8770.00 1.43 Masa de Molde (g) Volumen del Molde (cm3) 4285.00 3140.49 Peso unitario compactado Lambe y Whitman (2019), menciona es la relación entre la cantidad de masa por unidad de volumen bajo condiciones de compactación; para poder calcularlo se llena el molde metálico en tres capas, cada capa será compactado aplicando 25 golpes, con una varilla metálica de 5/8”, según lo estipulado por la NTP 400.017, finalmente se determina la masa dentro del recipiente y se lo divide entre el volumen respectivo del recipiente (incluyendo los vacíos). A continuación, presento los datos y cálculos respectivos: Tabla 7 Peso compactado del agregado fino P1 (m + molde) P2 (m + molde) P3 (m + molde) Masa de Molde (g) Volumen del Molde (cm3) Peso (g) P.U.S. (g/cm3) PROMEDIO 9545.00 1.68 1.70 9670.00 1.72 9675.00 1.72 4285.00 3140.49 Página | 10 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN 4.3.2. ENSAYOS DEL AGREGADO GRUESO Análisis granulométrico Tomando como referencia Lambe y Whitman (2019) y lo estipulado por la NTP 400.012 (2001). Primero, hemos de definir el tamaño máximo nominal del agregado grueso que para nuestro caso es de ¾”, por lo que corresponde una muestra de ensayo mínima de 5 kg. La muestra a ensayar debe haber sido secada previamente a una temperatura constante de 110°C±5°C. Procedemos a seleccionar los tamices adecuados que emplearemos, los cuales son para nuestro caso: ¾”, ½”, 3/8”, N°4. Después de haber pesado la muestra seca correspondiente, procedemos al tamizado, habiéndose obtenido los siguientes resultados: Tabla 8 Granulometría del agregado grueso Tamiz Abertura (mm) PESO RETENIDO (g) M1 M2 1" 24.50 3/4" 19.05 265.00 191.30 1/2" 12.70 1995.00 3/8" 9.525 #4 4.75 #8 2.36 Fondo M3 Peso Retenido Promedio (g) Retenido (%) Retenido Acumulado (%) Porcentaje Pasante (%) 0.00 0.00% 0.00% 100.00% 270.00 242.10 4.85% 4.85% 95.15% 2317.50 2236.50 2183.00 43.71% 48.55% 51.45% 1310.00 1318.70 1187.10 1271.93 25.47% 74.02% 25.98% 1425.00 1169.40 1298.20 1297.53 25.98% 100.00% 0.00% 5.13 0.10% 100% 0.00% 4994.56 100.00% 5.00 3.00 4995.00 4996.90 7.40 4991.80 Tabla 9 Límite de huso granulométrico Nro de Malla Apertura (mm) 1" 24.50 3/4" 19.05 3/8" 9.525 #4 4.75 #8 2.36 Limites L.I. L.S. 100% 100% 90% 100% 20% 55% 0% 10% 0% 5% Nota: Según la NTP 400.012 Página | 11 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Módulo de fineza. Contenido de humedad del agregado grueso Abanto (2001) sostiene que el contenido de humedad es la relación, entre el peso del agua contenido en un conjunto de partículas (pudiese ser una muestra de suelo, agregado, o material que vaya ser empleado como tal), y el peso seco del mismo conjunto de partículas. Se lo define en porcentaje. Se procede de la siguiente manera: primero seleccionamos una muestra representativa del material, el cual es depositado en una bandeja y colocado posteriormente secado a una temperatura constante de 110°C±5°C. El peso final, que ha quedado en el horno, será considerado como el peso seco, y la diferencia de peso debido al agua evaporada, será considerado como el peso del agua Tabla 10 Contenido de humedad CONTENIDO DE HUMEDAD DEL AGREGADO GRUESO W Muestra W muestra Peso W W MOLDE humeda + seca + muestra Muestras (g) molde (g) molde (g) seca Humedad 81 652.9 652 571 0.16% M4 85.9 862.8 861.3 775.4 0.19% M5 60.9 561.3 560.3 499.4 0.20% M6 Promedio 0.18% Peso específico del agregado grueso En resumen, el método empleado para calcular el peso específico SSS y la absorción del agregado grueso, es descrito según la NTP 400.021(2002) de la siguiente forma “Una muestra de agregado se sumerge en agua por 24 h aproximadamente para llenar los poros esencialmente. Luego se retira del agua, Página | 12 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN se seca el agua de la superficie de las partículas, y se pesa. La muestra se pesa posteriormente mientras es sumergida en agua. Finalmente, la muestra es secada al horno y se pesa una tercera vez. Usando los pesos así obtenidos y fórmulas en este método de ensayo, es posible calcular tres tipos de peso específico y de absorción.” Se calcula de la siguiente manera: PeSSS= 𝑩 (𝑩−𝑪) ∗ 𝟏𝟎𝟎 Donde: B = Peso de la muestra saturada superficialmente seca en el aire C = Peso en el agua de la muestra saturada. Los datos y cálculos obtenidos para el agregado grueso se detallan conjuntamente con los de absorción en el siguiente apartado. Absorción Para Abanto (2001). La absorción presenta la siguiente definición: “Es el aumento de la masa del agregado debido al agua que penetra en los poros de las partículas, durante un período de tiempo prescrito, pero sin incluir el agua que se adhiere a la superficie exterior de las partículas, expresado como porcentaje de la masa seca… Los valores de absorción se usan para calcular el cambio en la masa de un agregado debido al agua absorbida en los espacios de los poros dentro de las partículas constituyentes, en comparación con la condición seca, cuando se considera que el agregado ha estado en contacto con el agua el tiempo suficiente para cumplir con la mayor parte del potencial de absorción.” NTP 400.022(2002) Tabla 11 Peso específico y absorción del agregado grueso P.S.S.S. (Ps) P.fio+m+agua P.m seca P.Esp. S.S.S. P. Esp. Absorción M1 (g) M2(g) M3 (g) Promedio 3000.00 3000.00 3000.00 1905.60 1908.40 1914.20 2975.00 2970.00 2975.00 2.741 2.748 2.763 2.751 2.718 2.721 2.740 2.726 0.83% 1.00% 0.83% 0.89% Página | 13 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Peso unitario suelto El peso unitario suelto se efectuó siguiendo lo estipulado en la NTP 400.017 (2011), de la cual se puede decir que el peso unitario es la relación entre la cantidad de masa por unidad de volumen pudiendo este darse bajo condiciones de compactación o suelto; para la realización del ensayo en condición de suelto, deberá llenarse el recipiente hasta el reboce, evitando tanto como sea posible la compactación, o segregación del agregado (Aybar, 2017, p. 96) Finalmente se nivelará la superficie, se procederá a pesar la cantidad de agregado, y dividirlo entre el volumen del recipiente empleado. (el peso unitario considera los espacios vacíos en la determinación del volumen). A continuación, presento los datos y cálculos respectivos: Tabla12 Peso Unitario Suelto del agregado grueso P1 (m + molde) P2 (m + molde) P3 (m + molde) Peso (g) P.U.S. (g/cm3) PROMEDIO 10885.00 1.51 1.519 10925.00 1.52 10970.00 1.53 Masa de Molde (g) Volumen del Molde (cm3) 5580.00 3520.28 Peso unitario compactado Tabla 13 Peso unitario compactado del agregado grueso P1 (m + molde) P2 (m + molde) P3 (m + molde) Masa de Molde (g) Volumen del Molde (cm3) Peso (g) P.U.S. (g/cm3) PROMEDIO 11210.00 1.599 1.606 11225.00 1.604 11270.00 1.616 5580.000 3520.280 Página | 14 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Tabla 14 Resumen de las propiedades de los agregados PROPIEDADES Peso Especifico Contenido de Humedad Porcentaje de Absorción Peso Unitario Suelto Peso Unitario Varillado Módulo de Fineza Pasante Malla #200 Agregado Fino 2.591 0.71% 1.26% 1.434 1.702 2.632 3.30% Agregado Grueso 2.726 0.18% 0.90% 1.519 1.606 % % gr/cm3 gr/cm3 % 4.3.3. ENSAYOS EN EL CONCRETO FRESCO Según Rivva (2000), las propiedades del concreto en estado fresco incluyen la consistencia, trabajabilidad, cohesividad, contenido de aire, segregación, exudación, tiempo de fraguado, calor de hidratación y peso unitario. Para efectos de esta investigación se da mayor énfasis a la consistencia y trabajabilidad. a) Consistencia Propiedad que define la humedad de la mezcla por el grado de fluidez de la misma; entendiéndose con ello que cuanto más húmeda es la mezcla, mayor será la facilidad con la que el concreto fluirá durante su colocación. (Rivva 2000) El método de determinación empleado es el ensayo del Cono de Abrams o Slump (NTP 339.035 y ASTM C 143) que define la consistencia de la mezcla por el asentamiento (es decir, cuanto más húmeda es la mezcla, mayor es el asentamiento), medido en pulgadas o centímetros, de una masa de concreto que previamente ha sido colocada y compactada en un molde metálico de dimensiones definidas y sección tronco cónica. El asentamiento resulta ser la medida de la diferencia de altura entre el molde metálico estándar y la masa de concreto después que ha sido retirado el molde que la recubría. El ensayo se realiza basado en la norma NTP 339.035. - Humedecer todos los instrumentos que van a tener contacto con el concreto. - Colocar el cono en una placa base y presionar con los pies, para evitar fugas. Página | 15 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN - Llenar el cono en su primera parte, hasta una altura de 70 mm, compactar mediante 25 golpes de varilla repartidos uniformemente en toda la base del cono. - Llenar la segunda parte del cono, hasta una altura de 160 mm, compactar mediante 25 golpes de varilla repartidos uniformemente en toda la base del cono, los cuales no deberán sobrepasar la capa de llenado. - Llenar la tercera parte del cono, hasta alcanzar la altura del mismo, compactar mediante 25 golpes de varilla repartidos uniformemente en toda la base del cono. De ver que el concreto no llena por completo el cono se suspende el varillado y se agrega concreto hasta tener la certeza que este va a llenar el cono, después se completan los 25 golpes de varilla. - Retirar cualquier residuo de concreto de la parte superior del cono y de la placa base. - Se retira el cono de manera vertical, el tiempo especificado para levantar el cono es de 5 ± 2 seg. - Voltear el cono a un lado del concreto y nivelar con la varilla. Medir la altura de asentamiento del concreto, usando el flexómetro. Ensayo de Slump Tabla 15 Slump b) Ensayo de temperatura de mezcla El método está basado en la norma NTP 339.184. - Homogenizar la muestra de concreto fresco anteriormente obtenida con una pala o cucharon. Página | 16 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN - En un recipiente no absorbente, que debe permitir un recubrimiento de al menos 3 pulgadas en todas las direcciones o por lo menos tres veces el tamaño máximo nominal del agregado. - Colocar el termómetro de tal forma que este sumergido por lo menos tres pulgadas dentro de la muestra de concreto fresco. - Procurar que la temperatura del ambiente no afecte la lectura cubriendo totalmente el vástago del termómetro con la mezcla. - Dejar el termómetro dentro por lo menos cinco minutos o hasta que se estabilice la mezcla. - Registrar el dato en la guía de observación. c) Exudación Propiedad que se define como la elevación de una parte del agua de la mezcla hacia la superficie. Este ensayo se rige en base a la (NTP 339.077, 1999) d) Segregación Está definida como la separación de los componentes del concreto debido al tamaño de sus partículas que actúan por gravedad y dosificación, generando en algunos casos las cangrejeras. e) Trabajabilidad Propiedad del concreto para ser mezclado con facilidad, brindando un material homogéneo y capaz de ser trasportado, colocado en su posición final con pérdida mínima. En la actualidad no se conoce prueba alguna que permita medir esta propiedad cuantitativamente, por eso es que la trabajabilidad se aprecia en base a los resultados de ensayos de consistencia. 4.3.4. ENSAYOS EN EL CONCRETO ENDURECIDO a) Resistencia a la compresión del concreto El valor de f’c (resistencia a la compresión) se utiliza generalmente como indicador de la calidad del concreto. Es claro que pueden existir otros indicadores más importantes dependiendo de las solicitaciones y de la función del elemento Página | 17 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN estructural o estructura. Las Normas o Códigos relacionan muchas de las características mecánicas del concreto (módulo de elasticidad, resistencia a la tracción, resistencia al corte, adherencia, etc.) con el valor de f’c. La resistencia a la compresión se determina a partir de ensayos de laboratorio en probetas estándar cargadas axialmente. Este ensayo se utiliza para monitorear la resistencia del concreto tanto para el control de la calidad como para la aceptación del concreto fabricado. La confección de las probetas y el ensayo están regulados por las Normas ASTM. (Ottazzi 2004) Según Rivva (2000), las propiedades más importantes del concreto en estado endurecido incluyen las resistencias mecánicas, durabilidad, propiedades elásticas, cambios de volumen, impermeabilidad, resistencia al desgaste, resistencia a la cavitación, propiedades térmicas y acústicas y apariencia. La siguiente tabla muestra las tolerancias permisibles para realizar las rupturas de especímenes de concreto a diferentes edades. Tolerancias permisibles según la edad del concreto Tabla 15 Tolerancias del concreto según su edad El incremento de resistencia del concreto es mayor en las primeras edades, ralentizándose el proceso con el paso del tiempo hasta que se estabiliza. Normalmente se adopta como patrón la resistencia a la edad de 28 días, habiéndose alcanzado a esa edad gran parte de la resistencia total. (Valcuende et al. 2009) Página | 18 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Los factores que más influyen sobre la velocidad de endurecimiento del concreto son las características del cemento, el proceso de curado y el empleo de aditivos. (Valcuende et al. 2009) Según el Código Modelo CEB-FIP 1990 (Comité Euro-Internacional del Hormigón y la Federación Internacional del Pretensado), se llega a establecer la evolución de la resistencia del concreto en el tiempo de forma aproximada, tomando la fórmula 1 Elaboración de probetas cilíndricas en obra - Colocar el molde cilíndrico de 6” x 12” en una superficie horizontal, rígida, nivelada, libre de vibraciones y agentes ambientales. - Tomar una muestra representativa de acuerdo a lo estipulado en la N.T.P. 339.036. - Colocar el concreto en el interior del molde, moviendo el cucharon alrededor del molde para asegurar la distribución del concreto y una segregación mínima mientras se descarga el mismo. Página | 19 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN - Llenar el molde en tres capas de igual volumen. En la última capa agregar la cantidad suficiente para que el molde quede lleno después de la compactación. Ajustar el sobrante o faltante de concreto con una porción de mezcla y completar el número de golpes faltantes. - Compactar cada capa con 25 penetraciones de varilla usando la punta semiesférica, distribuyendo uniformemente las penetraciones. - Compacta la capa interior en todo su espesor. Compactar la segunda y tercera capas, penetrando 1” (25 mm) en la capa anterior. - Después de compactar cada capa, golpear los lados del molde ligeramente de 10 a 15 veces con un mazo de goma para liberar las burbujas de aire que pueden quedar atrapadas. - Enrazar el exceso de hormigos con la varilla de compactación y si en necesario se le da un acabado liso con la espátula. - Etiquetar los especímenes. Curado de probetas cilíndricas - Colocar una cobertura plástica sobre el espécimen, una vez terminado el acabado superficial de la misma. - La temperatura del curado inicial debe de estar en el rango de 16°C a 27°C. - Sacar el espécimen del molde después de transcurridas las primeras 24 ± 8 horas. - Colocar los especímenes, en un tiempo máximo de 30 minutos después de haber removido los moldes, en una solución de agua con cal (3 g/L). a 23 ± 1.7°C. La solución debe de cubrir completamente los especímenes Tabla 16 Ejemplo en la ficha de campo de calculo de la resistencia en probetas Nro de Ensayo 1 2 3 Edad Especimen 28 28 28 PROB1 PROB2 PROB3 Diametro Carga de Area (cm2) (Cm) Ruptura 15.1 179.08 527 15.13 179.79 529 15.2 181.46 528 f'real % de (Kg/cm2) resistencia 53780.03 120 53943.19 120 53871.81 119 Página | 20 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN b) Resistencia a flexión del concreto La resistencia a la flexión es evaluada con la norma NTP 339.079. Las probetas que se utilizaron para el ensayo fueron rectangulares, elaboradas en moldes de triplay de dimensiones 15x15cm y una longitud de 50 cm. Tabla 17 Ejemplo en la ficha de campo de cálculo de la resistencia a flexión en probetas Especimen PROB1- PAT Resistencia de Fecha de vaciado diseño 210 Kg/cm2 22/08/2021 Fecha de ruptura Lectura (KN) 26/09/2021 46 42.5 44.5 Mr Mr f'c prom % Diseño (Kg/cm2) prom(Kg/cm2) 4689.99 59.32 4332.31 55.52 58 388 14.88 4536.19 58.13 Base (cm) Altura (cm) Fuerza (Kg) 15.3 15.2 15.2 14.4 15.3 15.3 c) Resistencia a la tracción del concreto La resistencia a la tracción se midió mediante el ensayo de compresión diametral según la norma ASTM C496. Las probetas utilizadas para este ensayo deben tener las mismas dimensiones que las probetas ensayadas a compresión de 152.5 mm de diámetro y 305 mm de altura y la carga fue aplicada en la sección transversal de cada probeta. La elaboración y curado de los cilindros se realiza en forma similar al ensayo de resistencia a la compresión. Según la NTP 339.084, este método consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la misma. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente Tabla 18 Ejemplo en la ficha de campo de cálculo de la resistencia a tracción en probetas Especimen PROB1- PAT Resistencia de Fecha de vaciado diseño 210 Kg/cm2 22/06/2021 Fecha de ruptura 19/07/2021 Resistencia f'c Obtenida Promedio 38.5 37.9 39 40.7 Página | 21 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN CONCLUSIONES Los requisitos de la norma ASTM C33, permiten un rango relativamente amplio en la granulometría del agregado fino, pero las especificaciones de otras organizaciones son a veces más limitantes. La granulometría más conveniente para el agregado fino, depende del tipo de trabajo, de la riqueza de la mezcla, y del tamaño máximo del agregado grueso. En mezclas más pobres, o cuando se emplean agregados gruesos de tamaño pequeño, la granulometría que más se aproxime al porcentaje máximo que pasa por cada criba resulta lo más conveniente para lograr una buena trabajabilidad Los agregados gruesos consisten en una grava o una combinación de gravas o agregado triturado cuyas partículas sean predominantemente mayores que 5mm y generalmente entre 9.5mm y 38mm. Los agregados gruesos deben cumplir ciertas reglas para darles un uso ingenieril óptimo: deben consistir en partículas durables, limpias, duras, resistentes y libres de productos químicos absorbidos, recubrimientos de arcilla y de otros materiales finos que pudieran afectar la hidratación y la adherencia de la pasta de cemento. Página | 22 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Abanto, F. (2001). Tecnología del concreto (1era ed.). Lima Perú Aybar, M. (2017) Tecnología del Concreto. Editorial San Marcos, 2da Edición. Lima Perú ASTM C33-03 (2015). Especificación Normalizada de Agregados para Concreto. Recuperado de https://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/C33-03SP.htm ACI Committee 211(1991). Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete (ACI 211.1-91). Recuperado de https://www.concrete.org/topicsinconcrete/topicdetail/aci%20211 Juárez B. y Rico, R. A (2017). Mecánica de Suelos. Tomos 1 y 2. Ed. Limusa Lambe, W. y Whitman, L. (2019) Mecánica de suelos: características de las partículas de un suelo. 2 ed. México: Limusa. Noriega editores. NTP 400.037-ASTM Granulometría C136: . Recuperado de https://www.studocu.com/pe/document/universidad-tecnologica-delperu/materiales-de-construccion/ntp-4000372014-agregados-especificacionespara-agregados-en-concreto/9229253 NTP 400.021-ASTM C127: Agregados. 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