Manual de prácticas de concreto.pdf

Manual de prácticas de concreto concreto hidráulico.

UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL REGIÓN XALAPA

“Manual de prácticas de concreto hidráulico” TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO CIVIL PRESENTA

VIDAL ELÍAS GUZMÁN DÍAZ

DIRECTORES

DR. MIGUEL ÁNGEL BALTAZAR ZAMORA DR. DEMETRIO NIEVES MENDOZA Xalapa, Ver., México

Vidal Elías Guzmán Díaz

MARZO 2009

FIC-Xalapa, UV

1


AGRADECIMIENTOS AGRADECIMIENTOS

A mis padres: Gelacio Guzmán Barradas. Faustina Díaz López. A mi s herm anos y famil ia . . A mi s am igos Y a Dios.

Un especial agradecimiento: Dr. Miguel Ángel Baltazar Zamora, Dr. Demetrio Nieves Mendoza y al Ing. Arturo Ortiz Cedano. Con respeto y gratitud.


FIC-Xalapa, UV

2


AGRADECIMIENTOS AGRADECIMIENTOS

A mis padres: Gelacio Guzmán Barradas. Faustina Díaz López. A mi s herm anos y famil ia . . A mi s am igos Y a Dios.

Un especial agradecimiento: Dr. Miguel Ángel Baltazar Zamora, Dr. Demetrio Nieves Mendoza y al Ing. Arturo Ortiz Cedano. Con respeto y gratitud.


FIC-Xalapa, UV

2


ÍNDICE. Introducción.

5

CAPITULO 1. Conceptos básicos de concreto hidráulico.

6

1.1 Definición de concreto. 1.2 Componentes básicos del concreto hidráulico. 1.3 Usos y ventajas del concreto simple.

6 6 9

CAPITULO 2. Pruebas al Cemento Pórtland.

10

2.1 Determinación de la consistencia normal del ce cemento Pórtland. 2.2 Determinación del tiempo de fraguado del cemento Pórtland. 2.3 2.3 Det Deteermin rminac ació ión n de de la la resi resist sten enci ciaa a la com compres presió ión n del del cem cemen ento to Pór Pórtla tland. nd. 2.4 De Determinación del peso específico del cemento Pórtland.

10 12 14 18

CAPITULO 3. Pruebas al agua de concreto hidráulico.

21

3.1 Determinación de muestras de agua para concreto. 3.2 Análisis de agua para concreto.

21 23

CAPITULO 4. Pruebas físicas de los agregados finos y gruesos.

31

4.1 Determinación de las muestras de agregados para concreto. 4.2 Preparación de las muestras de agregados para concreto. 4.3 Determinación del porcentaje de humedad en los agregados fino y grueso para concreto. 4.4 Determinación de la densidad relativa y porcentaje de absorción de la arena para concreto. 4.5 Determinación de la densidad relativa y porcentaje de absorción de la grava para concreto. 4.6 Determinación Determinación del peso volumétrico volumétrico seco suelto y seco compactado compactado de los agregados finos. 4.7 Determinación Determinación del peso volumétrico volumétrico seco suelto y seco compactado compactado de los agregados gruesos. 4.8 Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos 4.9 Determinación del Módulo de finura de los agregados fin finos.

32 37 38 41 47 51 55 57 61

CAPITULO 5. Métodos de dosificación de concreto y pruebas al concreto en estado fresco y endurecido.

63

5.1 Fabricación de mezclas de concreto. 5.2 Determinación del revenimiento en la mezcla de concreto. 5.3 Determinación del contenido de aire en el concreto.

68 70 72


FIC-Xalapa, UV

3


5.4 Determinación del sangrado en el concreto. 5.5 Determinación del peso volumétrico del concreto fresco. 5.6 Elaboración de Probetas para evaluar la resistencia a la compresión del concreto hidráulico. 5.7 Método de curado del concreto hidráulico 5.8 Ensaye de probetas de concreto para determinar la resistencia a la compresión.

CONCLUSIONES.

78 80 81

85

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.


75 77

86

FIC-Xalapa, UV

4

Manual de prácticas de concreto hidráulico.

Introducción. El concreto podría considerarse como el material más utilizado en la industria de la construcción. Por tanto su fabricación debe tener un especial cuidado para cualquier fin al que se le destine. Este manual tiene como objetivo describir de forma sencilla y ordenada las pruebas físicas indispensables que se deben realizar a los componentes del concreto hidráulico, cemento, agua y agregados, para diseñar mezclas de concreto que cumplan los requerimientos solicitados para cada obra tanto mecánicos como de durabilidad. Este trabajo tiene la intención de que cualquier persona interesada en el área de la tecnología del concreto y el diseño de mezclas lo pueda consultar y pueda llevar a cabo cada una de las pruebas en él enunciadas. En el primer capitulo se describe los componentes del concreto hidráulico, así como los usos y ventajas que ofrece en la industria de la construcción. El segundo capítulo contempla las pruebas más frecuentes que se deben realizar al Cemento Pórtland, describiéndose ampliamente el procedimiento de cada una de estas pruebas. En el tercer capítulo, se define las propiedades, características y pruebas necesarias en el agua para que pueda ser utilizada en la fabricación del concreto hidráulica. En el cuarto capítulo se describe las pruebas que se deben de realizar a los agregados gruesos y finos para determinar sus características físicas. En el quinto capitulo se expone el diseño de mezclas de concreto hidráulico de acuerdo al método del ACI 211.1, así como las algunas de las principales pruebas al concreto en estado fresco y endurecido.


FIC-Xalapa, UV

5


CAPITULO 1. Conceptos básicos de concreto hidráulico. 1.1 Definición de concreto. El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados (arena y grava o piedra triturada), y algún aglutinante, también conocido como pasta. El aglutinante, compuesto de cemento Pórtland, agua y aire, une a los agregados para formar (luego de fraguado), una masa semejante a una roca, esto ocurre, debido a que el aglutinante endurece por una reacción química entre el cemento y el agua. 1.2 Componentes básicos del concreto hidráulico. 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 a ser desde .15mm hasta los 10mm aproximadamente; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No.16 y pueden llegar hasta 152mm. El tamaño máximo del agregado que se emplea Comúnmente es el de 19mm o el de 25mm. [1] El aglutinante está compuesto de cemento Pórtland, agua y aire atrapado o incluido intencionalmente. Por lo general, la pasta constituye: entre el 25% al 40 % del volumen total de concreto. Las siguientes gráficas muestran cuatro tipos de mezclas distintas (con aire y sin aire incluido), en donde se muestran los porcentajes ideales en donde el volumen absoluto del cemento está comprendido usualmente entre el 7% y el 15% y el agua entre el 14% y el 21%. En concretos con aire incluido, este puede representar hasta el 8% del volumen de la mezcla, dependiendo del tamaño máximo del agregado grueso. Como los agregados constituyen aproximadamente entre 60% a 75% del volumen total del concreto, su selección es importante (la selección debe ser importante no por el porcentaje del volumen, sino porque son los elementos fundamentales).


FIC-Xalapa, UV

6


Figura 1. Variación entre las proporciones en volumen absoluto de los agregados usados en el concreto.

Estos deben tener en las características de la composición de sus partículas una resistencia adecuada así como resistencia a condiciones de exposición a la intemperie pues si llegaran a contener impurezas podrían causar deterioro del concreto. Para tener un uso eficiente del aglutinante (cemento y agua, aire), se requiere contar con una granulometría continua en tamaños de partículas. La calidad del concreto depende en gran parte del aglutinante. [2] En un concreto elaborado debidamente, cada partícula de agregado está cubierta con este en toda su dimensión, al igual que todos los espacios entre partículas de agregado. Para cualquier conjunto especifico de materiales y condiciones de curado (mantener la humedad en el concreto debido a las reacciones de hidratación del cemento), la cantidad de concreto endurecido esta determinada por la cantidad de agua utilizada con relación a la cantidad de cemento. En este punto se debe tener la precaución de que, aunque no hay un límite mínimo especificado de agua en las mezclas, hay que proporcionar la suficiente a estas para que sean manejables y cubran todas las partículas de los agregados cuidando en todo momento que la cantidad no llegue a ser tan pobre que eche a perder la pasta. A continuación se presenta algunas ventajas que se obtienen al reducir el contenido de agua en el concreto:


FIC-Xalapa, UV

7


• Aumenta la resistencia a la compresión y a la flexión. • Es menos permeable, y como consecuencia tiene mayor hermeticidad y menor absorción. • Se incrementa la resistencia al intemperismo. • Logra una unión más efectiva entre capas sucesivas y entre el concreto y el refuerzo. • Se reducen las tendencias de agrietamientos por contracción. Entre menos agua se utilice se tendrá una mejor calidad de concreto, siempre y cuando se pueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de mezclado resultan en mezclas más rígidas y difíciles de manipular; pero con vibración, aún estas mezclas pueden ser fácilmente manipulables. 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 de este mismo y en la economía. [3] Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico), se pueden modificar agregando aditivos, generalmente se añaden en forma liquida durante su mezcla. Los aditivos se usan comúnmente para: 1) Acelerar o retardar el 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 (que su realización se explicara posteriormente en el capitulo cinco) adecuado así como, mezclado, colocación, consolidación, acabado y curado, el concreto endurecido se transforma en un material de construcción resistente, tanto a las fuerzas a las que este expuesto como a la intemperie, no combustible, durable, con resistencia al desgaste y prácticamente impermeable que requiere poco o nulo mantenimiento. El concreto es un excelente material de


FIC-Xalapa, UV

8


construcción porque puede moldearse de diversas formas y obtener los acabados requeridos, entre otras aplicaciones. 1.3 Usos y ventajas del concreto simple. El concreto simple, como material para la construcción, tiene diversos usos como lo son: construir muros y otros tipos de estructuras, tales como autopistas, calles, puentes, túneles, presas, edificios, pistas de aterrizaje, sistemas de riego y canalización, rompeolas, embarcaderos, muelles, silos o bodegas e incluso barcos por mencionar algunos. En la albañilería, el concreto también es utilizado en forma de ladrillos o bloques. Entre las ventajas que tiene el concreto simple en la industria de la construcción podemos mencionar las siguientes: Presenta resistencia a la compresión elevada, tiene un bajo costo, se tiene una larga duración en condiciones normales, puede moldearse de muchas formas y presenta amplia variedad de texturas y colores. [4]


FIC-Xalapa, UV

9


CAPITULO 2. Pruebas al Cemento Pórtland. Definición de cemento Pórtland. El Cemento Pórtland es para muchos el material de construcción más importante en esta industria, el cual es mezclado con agua, ya sea sólo o en combinación con arena, piedra u otros materiales similares, para formar una piedra artificial. Cuando el cemento se mezcla con agua y agregados finos (arena), se obtiene mortero. Cuando son agregados finos con gruesos, se conoce como concreto hidráulico. El Cemento Pórtland tiene la propiedad de que al combinarse lentamente con el agua, va fraguando, hasta formar una pasta endurecida. Debido a su interacción con el agua este tipo de material cementante también es conocido como cemento hidráulico.

Figura 2. Cemento Pórtland

2.1 Determinación de la consistencia normal del cemento Pórtland. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación de la consistencia normal de las pastas de cementantes hidráulicos, midiéndola con el aparato Vicat, este método de prueba es aplicable a cualquier tipo de Cemento Pórtland que se ocupe para la elaboración de concreto. [5]


FIC-Xalapa, UV

10


Objetivo: Determinar la consistencia del cemento Pórtland que será utilizado para la elaboración de concreto. Equipo y material: • Balanza. • Probetas.- Deberán ser de vidrio. • Cemento. • Agua. • Aparato Vicat. • Guantes de hule. • Molde troncocónico. • Cuchara de albañil.- deberá ser de hoja de 100 mm. a 150 mm. de largo con extremos rectos. Condiciones de trabajo: La temperatura ambiente del laboratorio, así como de los materiales y equipo requeridos en la prueba deberán estar entre 20 °C y 27 °C. La temperatura del agua de mezclado y del lugar de curado de los especimenes deberá conservarse a 23 °C ± 2 °C.

Figura 3. Aparato Vicat [6]


FIC-Xalapa, UV

11


Procedimiento: 1) Prepare una pasta de cemento de 650 grs. (cemento con una pequeña cantidad de agua, previamente medida). 2) Colocándose los guantes de hule, amase la pasta en forma de bola, lanzándola de una mano a otra unas seis veces, manteniendo las manos separadas 15 cm. e introdúzcala en el molde troncocónico, enrase con la cuchara sin presionar la pasta y llévelo al aparato Vicat, procurando que quede alineado con este ultimo. 3) Deslice la barra hasta la superficie de la pasta, haga una lectura inicial y suelte la barra. 4) La consistencia normal se encontrará cuando al dejar caer la barra esta penetre 10mm desde la superficie de la pasta en un intervalo de 30seg. Cálculos matemáticos: Sustituya los datos en la fórmula siguiente y se obtiene la consistencia normal: CN =

milímetros de agua ×100 650g de cemento [f.1]

Donde: CN = Consistencia normal, con la cantidad de agua para cada muestra de

pasta.

Haga la misma operación con distintos porcentajes de agua hasta que se obtenga una consistencia constante, esta será la consistencia normal del cemento. 2.2 Determinación del tiempo de fraguado del Cemento Pórtland. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación del tiempo de fraguado de las pastas de cementantes hidráulicos, midiendo su resistencia con el aparato Vicat, este método de prueba es aplicable a cualquier tipo de Cemento Pórtland que se ocupe para la elaboración de concreto. [7]


FIC-Xalapa, UV

12


Objetivo: Determinar el tiempo de fraguado del cemento Pórtland para la elaboración de concreto hidráulico. Equipo y material: • Agua destilada. • Balanza.- Balanza calibrada con aproximación al 0.1 gr. y capacidad de por lo menos 1kg. • Probeta.- Deberá ser una probeta con una capacidad de no menos de 500ml. • Aparato Vicat. • Cemento Pórtland (cualquier tipo). • Tela impermeable. • Cuchara de albañil. • Mezclador. Condiciones de trabajo: La temperatura ambiente del laboratorio, así como de los materiales y equipo requeridos en la prueba deberán estar entre 20 °C y 27 °C. La temperatura del agua de mezclado y del lugar de curado de los especimenes deberá conservarse a 23 °C ± 2 °C. Procedimiento: 1) Con ayuda de la cuchara y el mezclador, prepare una pasta de cemento de 650 grs. (cemento y agua con proporción 1:3). 2) Introduzca la pasta de cemento en la probeta. 3) Una vez terminada la probeta, envuélvala con una tela impermeable para que no pierda su humedad, y déjela reposar durante 30 minutos. 4) Coloque la probeta en el Vicat y determine la penetración con la aguja del aparato (dejando caer la aguja en un intervalo de 30 segundos a partir de la colocación de la muestra) cada 15 minutos hasta que se logre una penetración de 25mm. 5) Registre todas las penetraciones y por interpolación determine el tiempo correspondiente a la penetración de 25mm; este es el tiempo de fraguado inicial. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

13


El tiempo de fraguado final es aquel en el que la misma aguja no penetra visiblemente en la pasta.

Figura 4. Penetración de la aguja en la pasta de cemento [8]

2.3 Determinación de la resistencia a la compresión del cemento Pórtland. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación de la resistencia a la compresión del cemento Pórtland. Este método de prueba es aplicable a cualquier tipo de cemento Pórtland que se ocupe para la elaboración de concreto. [9] Objetivo: Determinar la resistencia a la compresión del cemento Pórtland que se ocupe para la elaboración de concreto. Equipo y material: • Cuchara de albañil.- Deberá ser de hoja de acero, de 10 cm a 15 cm de longitud. • Máquina para prueba de resistencia a la compresión. • Cemento. • Moldes.- deberán ser cúbicos, de metal, sin fugas ni deformidades y de una longitud de 50mm de lado.


FIC-Xalapa, UV

14


• Arena.- Deberá ser arena que se utilice para hacer los especimenes y clasificada de a cuerdo a la siguiente tabla: MALLA NO.

POR CIENTO RETENIDO.

100

98 ± 2

50

75± 5

40

30 ± 5

30

2±2

16

Ninguno.

Tabla 1. Granulometría de la arena. [9]

• Pisón. • Tela impermeable. • Cal.

Figura 5. Mesa de fluidez [10]

Condiciones de trabajo: La temperatura ambiente del laboratorio, así como de los materiales y equipo requeridos en la prueba deberán estar entre 20 °C y 27 °C. La temperatura del agua de mezclado y del lugar de curado de los especimenes deberá conservarse a 23 °C ± 2 °C.


FIC-Xalapa, UV

15


Procedimiento: 1) Elabore la mezcla de mortero, para esto tome una cantidad considerable de cemento y pésela; la cantidad de arena será el 2.75 de lo que se haya pesado de cemento y la cantidad de agua será en una relación 1:2; las cantidades necesarias de materiales secos que deben mezclarse al mismo tiempo, para elaborar 6 o 9 especimenes de mortero se muestran en la siguiente tabla: MATERIALES. numero de especimenes Gramos de arena graduada. Gramos de cemento. Mililitros de agua para Cemento Pórtland. Mililitros de agua para otros tipos de cemento Pórtland.

CASO 1. 6 1375 500

CASO 2. 5 2035 740

242

359

la necesaria para dar una fluidez de 110 ± 5

la necesaria para dar una fluidez de 110± 5

Tabla 2. Cantidades de materiales secos para mezcla de mortero. [9]

2) Inmediatamente de hacer la pasta, determine la fluidez, al llenar el molde troncocónico con el mortero en el centro de la mesa de fluidez, con una primera capa de aproximadamente 25 mm. de espesor compactada 20 veces con el pisón y después llenándolo completamente y compactando de la misma forma que para la primer capa. al transcurrir un minuto de haber terminado el mezclado, se levanta el molde y se deja caer el platillo durante 25 veces en 15 segundos de una altura de 12.7mm. la fluidez será el incremento del diámetro de la base de la masa del mortero expresado en porcentaje con respecto al diámetro de la base original. 3) Después de terminar la prueba de fluidez, incorpore la muestra al mortero y vuelva a mezclar durante 15 segundos a una velocidad media. la preparación de los especimenes deberá empezar en un tiempo no mayor de 2 minutos con 30 segundos a partir de haber terminado el mezclado. 4) Introduzca una capa de mortero en los moldes, aproximadamente de 25 mm. de espesor y compáctela 32 veces en 10 segundos en 4 vueltas de 90° con respecto a al anterior. las vueltas se deben completar en un especimen para continuar con el siguiente.


FIC-Xalapa, UV

16


5) Después de haber compactado, llene completamente cada molde con el resto de la mezcla y compacte como lo hizo anteriormente. durante el compactado de la segunda capa todo el material que sobresalga del molde deberá ser regresado a este mismo. 6) por último enrase y con la cuchara de albañil déle un acabado uniforme a la superficie de la mezcla. cuando sea necesario elaborar de inmediato un mayor número de especimenes, proceda como se menciono anteriormente pero eliminando la prueba de fluidez. 7) Tape los especimenes con una tela impermeable para evitar pérdida de humedad y desmóldelos con cuidado después de 20 o 24 hrs. 8) Sumerja los especimenes en los depósitos de agua, y agregue cal. 9) Haga pruebas a la compresión con la máquina a 1, 3,7 y 28 días y registre la carga (carga máxima) hasta el punto de falla de los especimenes. Cuando se vaya a efectuar la prueba, la tolerancia entre esta y el retiro de los especimenes del deposito de agua deberá ser de acuerdo a la siguiente tabla: EDAD DE PRUEBA.

TOLERANCIA.

24 horas.

± 30 minutos

3 días.

± 1 hora

7 días.

± 3 horas

28 días.

± 12 horas. Tabla 3. Tolerancias. [9]

Las tolerancias se toman en cuenta a partir del momento en que se retiran los especimenes; si se retira más de un especimen para hacer la prueba estos deberán de envolverse con un trapo mojado hasta el momento de la prueba. Para obtener resultados confiables las caras de los especimenes deben ser de superficie plana y quitar todos los granos sueltos y las incrustaciones que puedan tener. la carga se debe aplicar sobre las caras de los especimenes que estuvieron en contacto con las paredes verticales de los moldes. Al calcular la resistencia los especimenes que sean visiblemente defectuosos o que su resistencia difiera de 10% del valor medio dado por los demás especimenes serán descartados. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

17


Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene la resistencia a la compresión: R =

Pmax S

[f.2]

Donde: Pmax = Carga máxima en kg/cm2. S = Área de la sección transversal de los especimenes. R = Resistencia a la compresión.

Figura 6. Prueba de resistencia a la compresión.

2.4 Determinación del peso específico del cemento Pórtland. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación del peso específico de las pastas de cementantes hidráulicos, este método de prueba es aplicable a cualquier tipo de cemento Pórtland que se ocupe para la elaboración de concreto. [11] Objetivo: Determinar el peso específico del cemento Pórtland elegido para la elaboración del concreto.


FIC-Xalapa, UV

18


Equipo y material: • Matraz de Lechatelier. • Keroseno.- Deberá estar libre de agua o Nafta. • Cemento.

Figura 7. Matraz Le Chatelier [12]

Condiciones de trabajo: La temperatura ambiente del laboratorio, así como de los materiales y equipo requeridos en la prueba deberán estar entre 20 °C y 27 °C. La temperatura del agua de mezclado deberá conservarse a 23 °C ± 2 °C. Procedimiento: 1) Llene el matraz con el Keroseno a un nivel entre cero y un milímetro. 2) Se toma la primera lectura después de haber sumergido el matraz dentro de un baño de agua a la temperatura ambiente. 3) Introduzca 60grs de cemento, después de permanecer un tiempo razonable a que tome la temperatura ambiente, en pequeñas proporciones dentro del matraz, procurando desalojar el aire atrapado; esto se logra tomando el frasco con las dos manos y girándolo en posición inclinada sobre una superficie lisa. 4) Tome una segunda lectura, ahora del líquido más el cementante, dentro de un baño de agua a temperatura ambiente.


FIC-Xalapa, UV

19


Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene la Gravedad específica:

GE =

M × 100 V [f.3]

Donde: V =Volumen de líquido desplazado, en ml. M = masa del cementante. GE = Gravedad específica del cemento.

La prueba se deberá de hacer por duplicado y los resultados no deberán de diferir más de 0.01.


FIC-Xalapa, UV

20


CAPITULO 3. Pruebas al agua de concreto hidráulico. Definición de agua. Cuerpo líquido, cuya masa está compuesta por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno.

Para la producción de concreto se debe utilizar cualquier agua natural siempre y cuando, esta, sea potable. Sin embargo, algunas aguas no potables pueden ser adecuadas para la elaboración de concreto. Las impurezas excesivas en el agua no sólo pueden afectar el tiempo de fraguado y la resistencia del concreto, sino también pueden ser causa de eflorescencia, manchado, corrosión del refuerzo, inestabilidad volumétrica y una menor durabilidad. El agua que contiene menos de 2,000 partes por millón (ppm) de sólidos disueltos totales puede ser utilizada de manera satisfactoria para elaborar concreto. [3] 3.1 Determinación de las muestras de agua para concreto. El muestreo del agua se utiliza en los casos en que nuestro abastecimiento de ésta no haya pasado por un proceso de potabilización y que por ciertas razones se requiera de su uso para la elaboración de los especimenes de concreto. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación de una muestra representativa de agua que no sea considerada como potable. Este método es aplicable a cualquier fuente de abastecimiento de agua que no haya pasado por un proceso de potabilización. [13] Objetivo: El fin del muestreo es que se pueda tener una muestra representativa de agua de alguna fuente de abastecimiento.


FIC-Xalapa, UV

21


Equipo y material: • Recipiente de muestreo.- deberá ser de vidrio o polietileno, de 2 dm3 de capacidad y que se pueda abrir y cerrar herméticamente. • Bomba de succión, manual, rotativa o de embolo. • Recipientes.- deberán ser recipientes de 5 dm3 de capacidad, con tapa de vidrio o plástico, herméticos y que sean de fácil transportación. Procedimiento: 1) Enjuague todos los materiales entes de efectuar la prueba con el agua que se va analizar por lo menos unas dos veces. 2) Cuando la muestra es tomada de fuentes de abastecimiento en la que circule el agua como lo son los ríos y manantiales, la muestra estará integrada por tres porciones tomadas con el recipiente, en un lapso de tres días consecutivos en el sitio y la profundidad en donde se encuentre la toma del equipo de bombeo. 3) Si la muestra es tomada de fuentes de abastecimiento en las que no circula el agua, como lo son lagos y pozos, la muestra deberá estar constituida de dos porciones iguales extraídas con el frasco a diferentes profundidades en donde se encuentre el quipo de bombeo. 4) Si la muestra es tomada de un vehiculo de transporte se deberá introducir el recipiente por la escotilla de carga hasta aproximadamente la mitad de la profundidad de l agua las veces que sea necesario para llenar el recipiente. 5) Si el agua esta almacenada en tambores, por cada lote que contenga un total de 50 m3, la muestra será la total de tres porciones de tres tambores elegidos al azar y cuyo número debe ser igual a la raíz cúbica del número de tambores. 6) Si el agua esta almacenada en depósitos con paredes revestidas, la muestra estará integrada de dos porciones tomadas a diferentes profundidades con el recipiente o con la bomba de succión. 7) Si el agua es conducida por tuberías, se debe abrir la descarga en un tiempo conveniente para eliminar el agua estancada en la tubería y luego se llena el recipiente con cinco o más porciones iguales en un tiempo de hora y media.


FIC-Xalapa, UV

22


8) Después de obtener su muestra de agua, envásela sin dejar una cámara de aire apreciable y cierre herméticamente y agregue parafina y brea; etiquete con un número las muestras y ponga los datos generales.

Figura 8. Muestreo del agua [14]

3.2 Análisis de agua para concreto. Para obtener un análisis confiable de la fuente de abastecimiento de agua, se deben utilizar las muestras tal y como se reciben, asegurándose que sean homogéneas. Este análisis nos arrojará la cantidad de aceites, grasa, sólidos en suspensión, carbonatos, bicarbonatos, sulfatos y cloruros presentes en el agua, que sobrepasando ciertos límites se consideran dañinos para la elaboración de concreto. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación de aceites, grasas, sólidos en suspensión, carbonatos, bicarbonatos, sulfatos y cloruros de una muestra representativa de agua de una fuente de abastecimiento. Este método es aplicable a cualquier fuente de abastecimiento de agua que se haya elegido previamente. [15] Objetivo: Que se pueda tener un análisis confiable para saber si nuestra fuente de abastecimiento de agua es apta para la elaboración de concreto. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

23


a) cantidad de aceite y grasa presentes en el agua. Equipo y material: • Tricloroetileno. • Agua destilada. • Vaso depresipitado.- deberá ser de vidrio con una capacidad de por lo menos 200 ml. • Embudos.- Deberán ser de vidrio y cola larga. • Matraces aforados.- Deberán ser de vidrio de una capacidad de 100 a 500 ml. • Balanza. • Desecador de vidrio. • Horno. • Filtros. Procedimiento: 1) introduzca en el horno tres papeles filtros doblados y caliéntelos por media hora, y después páselos al desecador y se dejan enfriar por un cuarto de hora. 2) Determine la masa de cada uno y vuelva a repetir el procedimiento anterior una vez más; si la masa de los filtros es menor de un gramo la masa menor se toma como la masa real del filtro (P ). en caso contrario se repite el procedimiento una y otra vez hasta llegar a este estado. 3) deposite 3 muestras de agua, en los matraces aforados, con ayuda de los filtros previamente pesados. Terminada la filtración, deje escurrir totalmente la muestra. 4) seque cada uno de los papeles filtro con el retenido de la muestra y vuelva a determinar su masa como se menciono anteriormente. anote la masa como la del papel filtro más los aceites, grasas y sólidos en suspensión (P1). 5) cada uno de los papeles filtro con su respectivo retenido, se ponen en el embudo y se trata cada uno con 50 ml. de cloroetileno, adicionado e pequeñas porciones. 6) terminado este tratamiento se vuelven a secar los papeles y se determina su masa (P2).


FIC-Xalapa, UV

24


Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en la fórmula y se obtiene la cantidad de aceite y grasa: aceite y grasa en p.p.m =

P1 - P2 V m

Donde: P1= papel filtro+ aceites+ grasas+ sólidos en suspensión. P2= masa de los papeles filtro tratados con cloroetileno. b) cantidad de carbonatos y bicarbonatos presentes en el agua. Equipo y material: • Filtros. • Solución décimo normal de ácido clorhídrico. • Solución indicadora de anaranjado de metilo, al 1% en agua. • Ácido clorhídrico concentrado. • Agua.- tres Muestras de agua tomada como se menciono anteriormente. • Agua destilada. • Matraz.- Deberá ser seis matraces de cristal, de forma cónica, tres de por lo menos 100 ml. de capacidad y tres de 500 ml. • Vasos de precipitado.- Deberán ser tres vasos de precipitado de por lo menos 400 ml. • Balanza.- Balanza calibrada con aproximación al 0.1 gr. Y capacidad de por lo menos 1kg. • Gotero. • Cápsula.- deberá ser una cápsula de platino de 5 cm de diámetro. Procedimiento: 1) Tome una muestra de agua y fíltrela a los matraces utilizando los filtros. 2) Agregue 5 gotas de solución indicadora de anaranjado de metilo y se agrega la solución décimo normal ácido clorhídrico (anotando la cantidad de solución que se le agrego) hasta que se logre una coloración canela permanente. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

25


Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene la cantidad de carbonatos y bicarbonatos alcalinos expresados como CO3 en p.p.m: CO

3

= V × × 6.0 [f.4]

Donde: V = volumen de la solución de ácido clorhídrico ocupado en la mezcla. N = normalidad de ácido clorhídrico exacta hasta cuatro decimales. CO3 = Cantidad de carbonatos y bicarbonatos alcalinos.

Cuando el cálculo sobrepase 1,000 ppm, es posible que se tengan problemas en el tiempo de fraguado del concreto. c) cantidad de sulfatos presentes en el agua. Equipo y material: • Ácido clorhídrico concentrado. • Ácido fluorhídrico, concentrado al 50%. • Solución de cloruro de bario, al 10%. • Sulfato de Bario. • Agua.- tres Muestras de agua tomada como se menciono anteriormente. • Agua destilada. • Matraz.- Deberá ser seis matraces de cristal, de forma cónica, tres de por lo menos 100 ml. de capacidad y tres de 500 ml. • Vasos de precipitado.- Deberán ser tres vasos de precipitado de por lo menos 400 ml. • Balanza.- Balanza calibrada con aproximación al 0.1 gr. Y capacidad de por lo menos 1kg. • Gotero. • Cápsula.- deberá ser una cápsula de platino de 5 cm de diámetro.


FIC-Xalapa, UV

26


Procedimiento: 1) Tome otra muestra de agua, fíltrela a los matraces de 500 ml. utilizando los filtros. 2) Introduzca en la capsula de platino una porción del agua y hiérvala en baño Maria hasta su evaporación. 3) Terminada la evaporación, retire la capsula del baño Maria; trate los residuos que hayan quedado con la solución de ácido fluorhídrico al 50% y vuelva a calentar la cápsula en el baño Maria. 4) Una vez que se haya evaporado el ácido fluorhídrico al 50%, retire la cápsula y agregue a ésta dos o tres gotas de ácido clorhídrico concentrado y vuelva a llevar la cápsula al baño Maria para una nueva evaporación. 5) Retire la cápsula y ponga los residuos en uno de los matraces de 100 ml. y llene el resto del matraz con agua destilada. 6) Coloque los residuos con agua destilada en los tres vasos de 400 ml. y agregue a cada uno 10 ml. de solución de ácido clorhídrico al 10% y caliéntelos en la estufa hasta llegar al estado de ebullición. 7) Mientras están en el estado de ebullición, agregue la solución de cloruro de Bario hasta que deje de formarse precipitado. 8) Después de lograr esto, agregue otros 5 ml. de solución de cloruro de Bario y deje enfriar por 16 o 18 horas. 9) Luego proceda a separar por medio de filtración el líquido que sobresalga de los vasos; los residuos que queden en el filtro póngalos en el crisol de porcelana y péselo. 10)Caliente el crisol hasta que el filtro se calcine y luego deje enfriar. 11)Una vez frío el crisol, se determina la masa del crisol con el residuo de sulfato de Bario. Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene la cantidad de los sulfatos expresados como SO4 en p.p.m:

SO3


= masa BaSO × 0.7712 4

V

[f.5] FIC-Xalapa, UV

27


Donde: masa BaSO4 = La masa de sulfato de Bario, en mgs. V = el volumen de la muestra que se evapora, en ltrs.

d) cantidad de cloruro de sodio presentes en el agua. Equipo y material: • Ácido nítrico concentrado. • Solución 0.1 N de nitrato de plata. • Agua.- tres Muestras de agua tomada como se menciono anteriormente. • Agua destilada. • Matraz.- Deberá ser seis matraces de cristal, de forma cónica, tres de por lo menos 100 ml. de capacidad y tres de 500 ml. • Vasos de precipitado.- Deberán ser tres vasos de precipitado de por lo menos 400 ml. • Balanza.- Balanza calibrada con aproximación al 0.1 gr. Y capacidad de por lo menos 1kg. • Gotero. • Cápsula.- deberá ser una cápsula de platino de 5 cm de diámetro • Solucion indicadora de cromato de potasio. • Carbonato de calcio. Procedimiento: 1) De la tercera muestra, tome 100 ml. y agréguele 2 o 3 gotas de ácido nítrico y agítela. 2) Después de agitar agregue gotas de nitrato de plata hasta que la muestra tome una ligera opalescencia, o bien un precipitado voluminoso; si la muestra reacciono de la primera forma, se recomienda que lo que sigue del proceso se elabore con evaporación, con baño Maria, en el segundo caso se debe tomar la muestra tal y como se recibe. 3) Si sucedió el primer caso solo tome una muestra de agua de 2ltrs. Y si sucedió la segunda puede tomar 100 ml. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

28


4) Si se calentó la muestra en baño Maria, agregue al residuo que quedo en la cápsula, 100 ml. de agua caliente, en pequeñas proporciones y pase la solución a un matraz de 300ml; en caso de que se tome la muestra tal y como se recibe solo agregue el agua al matraz, en ambos casos pese el matraz con el líquido incluido. 5) Para ambos casos, agregue al líquido contenido en el matraz, 1ml. de la solución indicadora de cromato de potasio y un gramo de carbonato de calcio precipitado; agite. 6) Después de agitar bien, se le agrega la solución de 0.1 N de nitrato de plata hasta que el carbonato de calcio tome un color rosa permanente. Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene la cantidad de cloruro de sodio expresado como NaCl en p.p.m:

C1 =

V ×

× 35.0 Vm

[f.6]

Donde: V = Volumen en ml de solución de 0.1 N de nitrato de plata que se utilizo en la

solución. N = Normalidad exacta de la solución de nitrato de plata, hasta cuatro cifras

decimales. Vm = Volumen de la muestra que se tomo para hacer la determinación, ya

sea 2ltrs. ó 100ml. El límite del producto químico sulfato, como SO4, no deberá sobrepasar de 3,000 ppm, ya que si lo sobrepasa podría causar reacciones expansivas y deterioro del concreto por ataque de sulfatos.


FIC-Xalapa, UV

29


Figura 8. Muestra de agua para análisis


FIC-Xalapa, UV

30


CAPITULO 4. Pruebas físicas de los agregados finos y gruesos. Definición de Agregado fino y Agregado grueso. Los agregados son un componente primordial en la elaboración del concreto, por tanto su selección así como sus características son de suma importancia. Estos agregados se dividen en dos: agregados finos (constituidos por arena) y agregados gruesos (constituidos por grava). Agregado fino.- Se considera agregado fino o arena como el material que resulta de la desintegración de las rocas.

Figura 9. Agregado Fino

Agregado grueso.- Se considera agregado grueso o gravas los como fragmentos de roca, tanto artificiales como las que se encuentran en la naturaleza. Para obtener grandes cantidades de grava hay que extraer rocas de un yacimiento y trocearla mediante máquinas trituradoras.


FIC-Xalapa, UV

31


Figura 10. Agregado Grueso

Las partículas de agregado grueso que sean desmenuzables o susceptibles de resquebrajarse son indeseables. 4.1 Determinación de las muestras de agregados para concreto. El muestreo de los materiales es un procedimiento fundamental ya que de este se derivarán las muestras de agregados a las cuales se le harán las pruebas posteriores. En general, hacer un buen muestreo nos da una idea global del tipo de material que esta en el banco de materiales elegido. A continuación se mencionan algunas definiciones importantes. [16] Especimen.- Es la cantidad de material obtenido con la cual se van a determinar las características del mismo. Muestra compuesta.- Es la cantidad de material que comprende todas las muestras simples. Muestra parcial.- Es la cantidad de material que se obtiene de un solo sondeo y que es obtenida de una muestra simple o compuesta. Muestra simple.- Es la cantidad de material que se extrae de un solo sondeo, de una sola vez de un banco de materiales. Fuente de abastecimiento.- Son depósitos de agregados, depósitos fluviales y almacenes de plantas de procesamiento o fabricación de agregados artificiales. Depósitos fluviales.- Se localizan en los playones o cauces de los ríos. Proporcionan agregados redondeados de fácil y económica explotación. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

32


Bancos.- Son depósitos de materiales fragmentados que posteriormente fueron descubiertos por otros. Las muestras para la investigación preliminar deben ser obtenidas por el responsable de la explotación. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación de una muestra representativa de agregados en un banco de materiales. Este método es aplicable a cualquier banco de materiales que se haya elegido previamente. [16] Objetivo: El fin del muestreo es que se pueda tener una muestra representativa del material existente en un yacimiento o banco. Recuerda que el número de muestras debe ser suficiente para lograr la ejecución de las pruebas. Equipo y material: • Pala. • Lonas.- Deberán ser de una capacidad suficiente para depositar y transportar el material. Procedimiento: 1) Localice la fuente de abastecimiento de acuerdo a las necesidades del proyecto. 2) Si el muestreo es en tajos de cielo abierto, tome la muestra haciendo canales verticales en espesor útil, los cuales deben localizarse equidistantes, dependiendo de su separación y homogeneidad del yacimiento. Evite el material de despalme y aquel que haya escurrido por el frente. Deberá tomar las muestras en cantidades aproximadamente iguales, desde la parte superior hasta la parte inferior de los estratos y mezclado las muestras simples para formar la muestra compuesta; repita la operación las veces que sea necesario.


FIC-Xalapa, UV

33


Figura 11. Tajos de cielo abierto.

3) Si el muestreo es por medio de pozos, realice el levantamiento topográfico del yacimento y localice los pozos de prueba y conozca el volumen de agregados que se pueden aprovechar. 4) Si el muestreo es por pozos a cielo abierto, se tomara el material por capas, para lo cual deberá excavar prismas rectangulares concéntricos, de profundidad 400mm x 1000 mm, dejando un escalón mínimo de 400 mm, en todo el perímetro; se pueden ademar las paredes a medida que se vaya profundizando. En la etapa final el prisma debe tener por lo menos una base de 600 mm, y deberá obtener una muestra compuesta de esta.

Figura 12. Pozos a cielo abierto.


FIC-Xalapa, UV

34


5) Si el muestreo es por medio de trincheras, remueva el material haciendo escalones de arriba hacia abajo, y en cada escalón haga zanjas de dimensiones apropiadas para la extracción de las muestras.

Figura 13. Trincheras.

6) Recuerde evitar la contaminación del material en cada uno de los casos. 7) Cuando el muestreo es de brechas o aglomerados, remueva la capa vegetal y haga pozos a cielo abierto, eliminando el material intemperizado y haciendo una observación sobre el tipo de material. 8) Cuando el muestreo es de formación de rocas no explotadas, es necesario considerar el rumbo, configuración, echado, estructura, fractura de material, uniformidad, estratos, contaminación en el banco, grado de intemperacion y clasificación petrográfica; después, tome un numero de muestras suficientes que sea representativa del banco mediante pozos a cielo abierto o de trincheras. 9) Cuando el muestreo es de canteras, remueva el material intemperizado y tome muestras a cielo abierto. 10)Cuando

el

muestreo

es

de

material

almacenado,

tome

porciones

aproximadamente iguales y mézclalas para tomar una muestra compuesta.

Figura 14. Material almacenado. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

35


11)Cuando el muestreo es de tolvas o bandas, se toma un método aleatorio, considerando tres muestras iguales. Tome el material a medida que se vaya descargando en un recipiente, sin que este se derrame; no incluya el material de descarga inicial. Cuando se tome de una de una banda transportadora, coloque dos laminas transversalmente para la tome de material en tres zonas diferentes. 12)Si el muestreo es en unidades de transporte, se debe evitar el muestreo de la mezcla de agregado fino y grueso y tome un número de muestras representativas. Por ultimo tenga las siguientes consideraciones para preparar la muestra: 1. cuando el tamaño de las partículas sea un 10% mayor que el tamaño máximo del agregado, cribelo y proceda a cuartear. 2. cuando se necesite un volumen considerable o se requiera hacer concreto de alta resistencia, haga una trituración de material y deduzca por cuarteo. 3. cuando el componente de la muestra sean fragmentos de roca mayores de 75 mm. Reduzca por cuarteo. 4. cuando no exista arena en mal estado, el material puede molerse parcial o totalmente y reducirse por cuarteos.

Figura 15. Toma de muestras


FIC-Xalapa, UV

36


4.2 Preparación de las muestras de agregados para concreto. concreto. La masa mínima de la muestra debe ser de acuerdo a la siguiente tabla:

MATERIAL

TAMAÑO MÁXIMO NOMIAL (EN MM)

Aren Arenaa Grava Grava Grava

Hasta Hasta 5 Hasta 75 Mayor de 75 cualquiera

PASAR POR LA MALLA (CRIBA NO.) 4.75 4.75 mm mm (no.4 (no.4)) 75 mm (3”) -

MASA MINIMA DE LA MUESTRA DE CAMPO (EN KG) 100 10 0 150 200 300

Tabla 4. Masas mínimas de las muestras. [16]

Alcance: Este método de prueba se refiere a reducir el volumen de las muestras de agregados a otro menor que sea representativo. Este método es aplicable a cualquier muestra tomada en algún banco de materiales. [17] Objetivo: Obtener las muestras de agregados finales para su estudio previo. Equipo y material: • Pala. • Lonas.- Deberán ser de una capacidad suficiente para depositar el material. • Regla.- deberá ser una regla de madera y de al menos un metro de longitud. • Charolas.- Las charolas deberán ser metálicas y de una capacidad suficiente para depositar el material elegido. • Muestras parciales de agregado fino y grueso. Procedimiento: 1) En el laboratorio laboratorio elija una superficie plana plana y limpia en en donde se pueda depositar la muestra compuesta. 2) Deposite la muestra muestra y con ayuda de la pala traspalee traspalee varias varias veces para para mezclar mezclar perfectamente todas las partículas del agregado, procediendo a hacerse un Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

37


montículo y posteriormente aplánelo con la pala del centro del montículo hacia la periferia. 3) Dividida el material material en en cuatro partes iguales iguales con una regla regla que se coloca en dos posiciones opuestas. 4) Seleccione dos muestras diametralmen diametralmente te opuestas opuestas y sepárelas sepárelas del resto resto del material para después volver a repetir el procedimiento con ellas, hasta tener la muestra apropiada para cada una de las pruebas. 5) Deposite el material material eliminado eliminado en sus lonas correspondientes correspondientes y el material material elegido en las charolas.

Figura 16. Cuarteo de muestra.

4.3 Determinación del porcentaje de humedad en los agregados fino y grueso para concreto. Como se puede observar nuestros agregados se encuentran expuestos a la intemperie, a las acciones del aire y del agua, por este motivo contienen cierta cantidad de agua en sus partículas, considerando esto último como humedad en los agregados. Debido a que el procedimiento para calcular el contenido de humedad en la arena es el mismo para el de la grava, solo se explicará el procedimiento una vez. Alcance: El método de prueba se refiere a la determinación del porcentaje de humedad de los agregados en condiciones naturales. Este método es aplicable a los agregados que Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

38


cumplan con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilicen para la elaboración de concreto. [18] Objetivo: Esta prueba tiene como objetivo determinar la cantidad de agua que posee una muestra de arena o grava, con respecto al peso seco de la muestra. Esta prueba se lleva a cabo antes de hacer una mezcla de concreto, con el fin de hacer los ajustes en la cantidad de agua de mezclado. Equipo y material: • Charola.- La charola deberá ser metálica y con una capacidad de por lo menos 1000gr. • Horno o estufa. • Cristal de reloj. Este deberá estar limpio y podrá ser de cualquier tamaño y con un espesor de 3mm. • Arena.- Muestra de arena de 500gr. deberá haber sido tomada como se mencionó en los métodos de prueba de toma y preparación de muestras. • Grava.- Muestra de grava de 500gr. deberá haber sido tomada como se mencionó en los métodos de prueba de toma y preparación de muestras. • Balanza.- Balanza calibrada con aproximación al 0.1 gr. Y capacidad de por lo menos 1kg. Procedimiento: Existen dos tipos de procedimientos para la determinación del porcentaje de humedad: método rápido y método estándar. Se determinara el porcentaje de humedad por medio del método rápido por tener los resultados lo más pronto posible. Método rápido: 1) Pese la la charola charola y anótela anótela como como tara tara (T). 2) Vacíe la muestra muestra de arena arena húmeda húmeda a la charola charola y pésela, anotándola anotándola como tara + arena húmeda (T + Sh). Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

39


3) Ponga a secar la arena arena en la estufa, moviéndola moviéndola algunas algunas veces para que sea mas mas rápido el secado, coloque encima de la superficie el cristal de reloj, si este no se empaña se habrá logra do el estado de arena seca (Ss). 4) Deje enfriar enfriar (charola (charola y arena) y proceda a pesar pesar la arena, arena, lo que sería charola charola + s ). arena seca (T + S  s).

5) Para determin determinar ar el contenido contenido de humedad humedad en la grava grava siga el procedimiento procedimiento T  por anterior y cambie las literales  T +Sh por por  T + Gh ,  por por  y  T + S  por  T

en la fórmula que se enuncia a continuación. + G en Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene el porcentaje de humedad:

% Humedad

=

(T + Sh) - (T + S ' s) Ww × 100 = × 100 (T + S' s) - T Ws [f.7]

% Humedad

=

(T + Gh) - (T + G' s) Ww × 100 = ×100 (T + G' s) - T Ws [f.8]

S

G

Figura 17. Prueba de Humedad. H umedad.


FIC-Xalapa, UV

40


4.4 Determinación de la densidad relativa y porcentaje de absorción de la arena para concreto. a) Densidad relativa. Se define como densidad relativa (también llamada gravedad específica) de un agregado, la relación de su peso respecto al peso de un volumen absoluto igual de agua (agua desplazada por inmersión). Se usa en ciertos cálculos para proporcionamientos de mezclas y control, por ejemplo en la determinación del volumen absoluto ocupado por el agregado. Generalmente no se le emplea como índice de calidad del agregado, aunque ciertos agregados porosos que exhiben deterioro acelerado a la congelación-deshielo tengan pesos específicos bajos. La mayoría de los agregados naturales tienen densidades relativas entre 2.4 y 2.9. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación de la relación entre el peso de la arena con respecto de un volumen igual de agua. Este método es aplicable a la arena que cumpla con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilice para la elaboración de concreto. [19] Objetivo: Esta prueba tiene como objetivo determinar la densidad relativa de la arena para elaborar concreto. Equipo y material: • Matraz.- Matraz aforado de fondo plano con una capacidad de 500ml. y su correspondiente curva de calibración. • Balanza.- Balanza calibrada con aproximación al 0.1 gr. Y capacidad de por lo menos 1kg. • Molde troncocónico.- Molde troncocónico metálico, suficientemente rígido y con una base igualmente metálica para depositar el material sobre una superficie lisa y limpia. • Pisón.- pisón metálico con la parte superior redonda que tiene un diámetro inferior a la parte superior del molde troncocónico y que sirve para compactar el material. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

41


• Termómetro.- Termómetro que servirá para medir la temperatura en grados centígrados. • Embudo.- el embudo podrá ser de plástico o metálico con un diámetro de por lo menos 20cm y un tamaño tal que pueda ser insertado en el cuello de la sección superior del matraz. • Probeta.- Deberá ser una probeta graduada con una capacidad de no menos de 500ml. • Gotero.- El gotero podrá ser de cualquier capacidad y/o material. • Horno o estufa. • Charola.- La charola deberá ser metálica y con una capacidad de por lo menos 1000gr. • Cristal de reloj. Este deberá estar limpio y podrá ser de cualquier tamaño y con un espesor de 3mm. • Agua.- El agua deberá estar libre de impurezas y ser potable. • Arena.- Muestra de arena de 500gr. deberá haber sido tomada como se mencionó en el tema de características generales y muestreo. Procedimiento: 1) Coloque la muestra de arena en la charola y satúrela de agua. 2) Deje reposar la arena en estado saturado por lo menos 24hrs. y retire el agua para proceder a obtener el estado de saturado interiormente de agua y superficialmente seco. 3) Tienda la arena en una superficie limpia y seca exponiéndola a la intemperie, moviéndola de un lado a otro, para que por efecto del sol y el viento, se logre el estado superficialmente seco; para verificar que el agregado fino se encuentre en este estado, se toma una porción de él y se deposita en el molde troncocónico, el cual se llena con la arena en 2 capas, la primera hasta la mitad del molde, dándole 15 golpes para compactarla y 10 golpes a la segunda capa; se enrasa y se retira el cono, hacia arriba, sin hacer movimientos laterales. Si al retirarse el molde el material mantiene la forma de este, nos dice que la arena tiene exceso de humedad, por lo cual se continúa secando y se vuelve a repetir la operación antes descrita, hasta que, cuando se retire el cono, arena se desmorone libre y Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

42


lentamente; cuando suceda esta condición habremos obtenido el estado deseado, sin embargo, si el escurrimiento del material después de haber quitado el molde es rápido, su secado habrá sido excesivo y tendremos que humedecer el material agregando agua con el gotero. 4) Pese 2 muestras de 200 grs. cada una de arena (Wsss) y vacíe una de las muestras en el matraz utilizando el embudo, para cuidar que no se pegue a las paredes del matraz y evitar que se caiga material fuera del frasco. 5) Llene la probeta de agua y tome su temperatura y vacíe el agua al matraz hasta la mitad de la capacidad de este último. 6) Seque totalmente la otra muestra de material en el horno o estufa, para obtener el peso seco de arena (Ws), pase el cristal de reloj sobre el material y si no se empaña habrá logrado este estado. 7) Extraiga el aire atrapado en las partículas de arena que esta en el matraz inclinándolo un poco y girándolo suavemente hasta que ya no suban burbujas a la superficie. 8) una vez que haya eliminado el aire atrapado complete la capacidad del matraz con agua hasta la marca de aforo, de tal manera que la parte inferior del menisco coincida con la marca de 500ml. 9) utilice la balanza para pesar el matraz con agua y arena (Wmws). 10)Tome la temperatura de la suspensión y con esta entre a la curva de calibración del matraz y obtenga el peso del matraz más agua hasta la marca de aforo ( Wmw ). Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene la densidad:

Dr =

Ws Ws + Wmw - Wmws

[f.9]

Donde: Ws = Peso seco de la arena. Wmw = Peso del matraz + agua. Wmws = Peso de matraz + agua + arena. Dr = Densidad relativa o Gravedad específica. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

43


La prueba se debe realizar como mínimo dos veces y el resultado final será el promedio de ambos resultados.

Figura 18.Masa específica del agregado fino.

b) Porcentaje de absorción. Los agregados generalmente se encuentran en la intemperie y se encuentran expuestos a cambios atmosféricos, por lo que al presentarse una lluvia tienen la capacidad de absorber el agua hasta quedar todas las partículas que los componen totalmente sobresaturadas. Alcance. Este método de prueba se refiere a la determinación del porcentaje de agua que puede absorber la arena para tomar este dato en cuenta a la hora de estimar la cantidad de agua en la mezcla del concreto. Este método es aplicable a la arena que cumpla con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilice para la elaboración de concreto. [19] Objetivo: Esta prueba tiene como objetivo determinar la cantidad de agua que absorbe la arena para concreto, expresando esta en porcentaje con respecto al peso seco de la arena.

Equipo y material: • Balanza.- Balanza calibrada con aproximación al 0.1 gr. Y capacidad de por lo menos 1kg. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

44


• Molde troncocónico.- Molde troncocónico metálico, suficientemente rígido y con una base igualmente metálica para depositar el material sobre una superficie lisa y limpia. • Pisón.- pisón metálico con la parte superior redonda que tiene un diámetro inferior a la parte superior del molde troncocónico y que sirve para compactar el material. • Gotero.- El gotero podrá ser de cualquier capacidad y/o material. • Horno o estufa. • Charola.- La charola deberá ser metálica y con una capacidad de por lo menos 1000gr. • Cristal de reloj. Este deberá estar limpio y podrá ser de cualquier tamaño y con un espesor de 3mm. • Agua.- El agua deberá estar libre de impurezas y ser potable. • Arena.- Muestra de arena de 500gr. deberá haber sido tomada como se mencionó anteriormente. Procedimiento: 1) Tome una porción de la muestra de arena tal que al secarla en el horno o la estufa, tenga un peso constante de 500gr. Verifique que el material este seco pasando el cristal de reloj por la superficie hasta que este no se empañe. Este peso es el que se considerará como el peso seco de la arena (Ws). 2) Coloque la muestra de arena en la charola y satúrela de agua. 3) Deje reposar la arena en estado saturado por lo menos 24hrs. y retire el agua para proceder a obtener el estado de saturado interiormente de agua y superficialmente seco. 4) Tienda la arena en una superficie limpia y seca exponiéndola a la intemperie, moviéndola de un lado a otro, para que por efecto del sol y el viento, se logre el estado superficialmente seco; para verificar que el agregado fino se encuentre en este estado, se toma una porción de él y se deposita en el molde troncocónico, el cual se llena con la arena en 2 capas, la primera hasta la mitad del molde, dándole 15 golpes para compactarla y 10 golpes a la segunda capa; se enrasa y se retira el cono, hacia arriba, sin hacer movimientos laterales. Si al retirarse el molde el material mantiene la forma de este, nos dice que la arena tiene exceso de humedad, por lo cual se continúa secando y se vuelve a repetir la operación antes Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

45


descrita, hasta que, cuando se retire el cono, arena se desmorone libre y lentamente; cuando suceda esta condición habremos obtenido el estado deseado, sin embargo, si el escurrimiento del material después de haber quitado el molde es rápido, su secado habrá sido excesivo y tendremos que humedecer el material agregando agua con el gotero. 5) pese con la balanza la muestra de arena en este estado (Wsss). Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene el porcentaje de absorción:

% Absorción =

Wsss - Ws ×100 Ws [f.10]

Donde:

Wsss = Peso saturado superficialmente seco del arena. Ws = Peso seco del arena.

Figura 19. Prueba de Absorción.


FIC-Xalapa, UV

46


4.5 Determinación de la densidad relativa y porcentaje de absorción de la grava para concreto. a) densidad relativa. La densidad relativa (gravedad específica) de la grava se define de la misma forma como se hizo con el agregado fino como la relación del peso del agregado grueso respecto al peso de un volumen absoluto igual de agua (agua desplazada por inmersión), pero su método de determinación es distinto. [20] Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación de la relación entre el peso de la grava con respecto de un volumen igual de agua. Este método es aplicable a la grava que cumpla con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilice para la elaboración de concreto. Objetivo: Esta prueba tiene como objetivo determinar la densidad relativa de la grava para elaborar concreto empleando el Principio de Arquímedes. Equipo y material: • Charola.- La charola deberá ser metálica y con una capacidad de por lo menos 5000gr. • Grava.- Muestra de grava de 5kg. deberá haber sido tomada como se mencionó anteriormente; para picnómetros de 20cm. la muestra será de 8 kg. • Balanza.- Balanza calibrada con aproximación al 0.1 gr. Y capacidad de por lo menos 5kg. • Picnómetro tipo sifón. • Probeta graduada. • Agua.- El agua deberá estar libre de impurezas y ser potable. Procedimiento: 1) Coloque la muestra en la charola y satúrela de agua por 24hrs.


FIC-Xalapa, UV

47


2) Enseguida retire el agua y seque las gravas superficialmente con una franela ligeramente húmeda, para que estén en condición de saturadas y superficialmente secas. 3) Posteriormente pese con la balanza una cantidad de material cercana a los 5000 grs., obteniéndose de esta forma el peso saturado y superficialmente seco de gravas (Wssg). 4) Proceda a determinar el volumen desalojado de agua (Vdes.); para esto llene el picnómetro tipo sifón de agua y deje que esta fluya hasta que deje de gotear. 5) ponga la probeta en la boquilla del sifón y sin que haya pérdida de material, deposite las gravas, evitando la perdida de agua fuera del sifón. 6) Determine el volumen de agua que desalojó el sifón y que fue depositada en la probeta. Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene la densidad relativa de la grava:

Dr =

Wssg V.des [f.11]

Donde:

Wssg = Peso saturado y superficialmente seco de la grava. Vdes. = Volumen desalojado de agua, en ml. Dr = Densidad relativa ó gravedad específica de la grava.

Figura 20. Prueba de densidad relativa


FIC-Xalapa, UV

48


b) porcentaje de absorción. La absorción en la grava se define de igual manera que en la arena como la capacidad que tiene esta de absorber el agua hasta quedar todas las partículas sobresaturadas. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación del porcentaje de agua que puede absorber la grava para tomar este dato en cuenta a la hora de estimar la cantidad de agua en la mezcla del concreto. Este método es aplicable a la arena que cumpla con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilice para la elaboración de concreto. [19] Objetivo: Esta prueba tiene como objetivo determinar la cantidad de agua que absorbe la grava para concreto, expresando esta en porcentaje con respecto al peso seco de la grava. Material y equipo: • Charola.- La charola deberá ser metálica y con una capacidad de por lo menos 5000gr. • Horno o estufa. • Cristal de reloj. Este deberá estar limpio y podrá ser de cualquier tamaño y con un espesor de 3mm. • Grava.- Muestra de grava de 5kg. deberá haber sido tomada como se mencionó anteriormente. • Balanza.- Balanza calibrada con aproximación al 0.1 gr. Y capacidad de por lo menos 5kg. • Franela. • Agua.- El agua deberá estar libre de impurezas y ser potable. Procedimiento: 1) Coloque la muestra en la charola y satúrela de agua por 24hrs.


FIC-Xalapa, UV

49


2) Enseguida retire el agua y se seque las gravas superficialmente con una franela ligeramente húmeda, para que estén en condición de saturadas y superficialmente secas. 3) Posteriormente pese con la balanza una cantidad de material cercana a los 500 grs., obteniéndose de esta forma el peso saturado y superficialmente seco de gravas (Wssg). 4) Sin que haya pérdida de material, vacíe las gravas de nuevo a la charola para secarlas totalmente ya sea en la estufa o en el horno, obteniéndose el peso de gravas secas (Wg). Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene el por ciento de absorción de la grava:

%Absorción =

Wssg - Wg ×100 Wg [f.14]

Donde: Wssg = Peso saturado superficialmente seco de la grava. Wg = Peso seco de la grava.

En general, la absorción y humedad superficial de los agregados se debe determinar de acuerdo con las normas ASTM C 70, C 127, C 128 y C 566 de manera que se pueda controlar el contenido neto de agua en el concreto y se puedan determinar los pesos correctos de cada mezcla. La estructura interna de una partícula de agregado, está constituida de materia sólida y de vacíos que pueden o no contener agua. Las condiciones de humedad de los agregados que se muestran en la siguiente figura se designan como: 1. Secado al horno. Completamente absorbentes.


FIC-Xalapa, UV

50


2. Secados al aire. Secos en la superficie de la partícula pero conteniendo cierta humedad interior, siendo por lo tanto algo absorbentes. 3. Saturados y superficialmente secos (SSS). No absorben ni ceden agua a la mezcla de concreto. 4. Húmedo. Contienen un exceso de humedad en la superficie (agua libre).

ESTADO:

SATURADO, SECADO SECADO AL SUPERFICIALMENTE AL HORNO AIRE. SECO.

HÚMEDO Ó MOJADO.

VISTA DE LA PARTÍCULA: HUMEDAD TOTAL:

IGUAL A LA NINGUNA. ABSORCIÓN POTENCIAL.

MAYOR QUE LA ABSORCIÓN.

MENOR QUE LA ABSORCIÓN POTENCIAL.

Tabla 5 . Estados de humedad en las partículas. [3]

La cantidad de agua utilizada en la mezcla de concreto, se debe ajustar a las condiciones de humedad de los agregados de manera que no exceda los requerimientos de agua. Si el contenido de agua de la mezcla de concreto no se mantiene constante, la resistencia a la compresión, la trabajabilidad y otras propiedades perderán proporcionalidad de una revoltura a otra. Los contenidos de agua libre, normalmente varían desde 0.5% hasta 2% para el agregado grueso y desde 2% hasta 6% para el agregado fino. El contenido máximo de agua de un agregado grueso drenado, usualmente es menor que el de un agregado fino. La mayoría de los agregados finos pueden mantener un contenido de humedad drenado máximo, aproximadamente de 3% a 8%, mientras que los agregados gruesos sólo pueden mantener en el rango de 1% a 6%. 4.6 Determinación del peso volumétrico seco-suelto y seco-compactado de los agregados finos. El peso volumétrico (también llamado peso unitario o densidad en masa) de un agregado, es el peso del agregado que se requiere para llenar un recipiente con un volumen unitario especificado. El volumen al que se hace referencia, es ocupado por Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

51


los agregados y los vacíos entre las partículas de agregado. El peso volumétrico aproximado de un agregado usado en un concreto de peso normal, varía aproximadamente de 1,200 kg/m3 a 1,760 kg/m3. El contenido de vacíos entre partículas afecta la demanda de mortero en el diseño de la mezcla. Los contenidos de vacíos tienen parámetros desde aproximadamente 30% a 45% para los agregados gruesos hasta 40% a 50% para el agregado fino. Mientras más angulosos sean nuestros agregados aumentará el contenido de vacíos; mayores tamaños de agregado bien graduado y una granulometría mejorada hacen disminuir el contenido de vacíos. Los métodos para determinar el peso volumétrico de los agregados y el contenido de vacíos, se dan en la norma ASTM C 29. En el presente documento se describen dos métodos para consolidar el agregado en el recipiente, dependiendo del tamaño máximo del agregado: varillado y vaciado con pala. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación del peso volumétrico de la arena en condición de seca-suelta y seca-compactada. Este método es aplicable a la arena que cumpla con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilice para la elaboración de concreto. [21] Objetivo: Esta prueba tiene como objetivo obtener la cantidad de arena en kilogramos que se puede lograr por metro cúbico, al vaciar material a un recipiente de volumen conocido, sin darle acomodo a las partículas y luego utilizando el mismo procedimiento pero ahora compactando el material para darle acomodo a las partículas. Equipo y material: • Recipiente.- El recipiente deberá ser metálico de volumen conocido. • Cucharón.- El cucharón deberá ser metálico de una capacidad apropiada para poder colocar el material en el recipiente. • Regla o solera.- La regla o solera deberá ser metálica de por lo menos 30cm.


FIC-Xalapa, UV

52


• Balanza.- La balanza deberá ser de por lo menos 20 kg. De capacidad y 5 grs. de aproximación. • Arena.- Muestra de arena de 2kg. Deberá haber sido tomada como se mencionó en las prácticas de toma y preparación de la muestra. • Varilla punta de bala.- Varilla de acero redonda, con el extremo que apisona redondeado y en forma de media esfera. Procedimiento: 1) Seque la muestra de arena al sol y pésela en la balanza, anote el peso. 2) Pese el recipiente vacío y empleando el cucharón tome la muestra de material y déjela caer dentro del recipiente desde una altura de 5cm. a partir de la superficie del recipiente, hasta llenarlo, evitando que el material se reacomode por movimientos indebidos; después proceda a enrasar utilizando la regla de 30cm. 3) Pese el recipiente ya con el material incluido y se registre su peso con aproximación de 5gr. Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene el peso volumétrico del material seco y suelto de la arena:

P.V.S.S. =

Wm Vr [f.15]

Donde: Wm = (Peso del recip. + mat.) – (Peso del recip.) Vr = Volumen del recipiente, m3. P.V.S.S = Peso volumétrico seco-suelto de la arena.

4) Retire la arena del recipiente, cuidando de que no haya pérdida de material. 5) Vuelva a tomar la muestra de arena y déjela caer dentro del recipiente desde una altura de 5cm. a partir de la superficie del recipiente, Llenando el recipiente en Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

53


tres capas, dándole 25 golpes de varilla a cada capa; después proceda a enrasar utilizando la regla de 30cm. 6) Pese el recipiente ya con el material incluido y se registre su peso con aproximación de 5gr. Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene el peso volumétrico del material seco y compactado:

P.V.S.C. =

Wm Vr [f.16]

Donde: Wm = (Peso del recip. + mat.) – (Peso del recip.) Vr = Volumen del recipiente, m3.

P.V.S.C. = Peso volumétrico seco-compactado de la arena.

Figura 21. Masa volumétrica de agregado fino.


FIC-Xalapa, UV

54


4.7 Determinación del peso volumétrico seco-suelto y seco-compactado de los agregados gruesos. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación del peso volumétrico de la grava en condición de seca y suelta. Este método es aplicable a la grava que cumpla con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilice para la elaboración de concreto. [21] Objetivo: Esta prueba tiene como objetivo obtener la cantidad de grava en kilogramos que se puede lograr por metro cúbico, al vaciar material a un recipiente de volumen conocido y sin darle acomodo a las partículas. Equipo y material: • Recipiente.- El recipiente deberá ser metálico de volumen conocido. • Cucharón.- El cucharón deberá ser metálico de una capacidad apropiada para poder colocar el material en el recipiente. • Regla o solera.- La regla o solera deberá ser metálica de por lo menos 30cm. • Balanza.- La balanza deberá ser de por lo menos 20 kg. De capacidad y 5 grs. de aproximación. • Grava.- Muestra de grava de 2kg. Deberá haber sido tomada como se mencionó en las prácticas de toma y preparación de la muestra. • Varilla punta de bala.- Varilla de acero redonda, con el extremo que apisona redondeado y en forma de media esfera. Procedimiento: 1) Seque la muestra de grava al sol y pésala en la balanza, anote el peso. 2) Pese el recipiente vacío y empleando el cucharón tome la muestra de material y déjela caer dentro del recipiente desde una altura de 5cm., hasta llenarlo, evitando que el material se reacomode por movimientos indebidos; Después proceda a enrasar utilizando la regla de 30cm. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

55


3) Pese el recipiente ya con el material incluido y se registre su peso con aproximación de 5gr. Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene el peso volumétrico del material seco y suelto:

P.V.S.S. =

Wm Vr [f.17]

Donde: Wm = (Peso del recip. + mat.) – (Peso del recip.) Vr = Volumen del recipiente, m3 P.V.S.S. = Peso volumétrico seco-suelto de la grava.

4) Retire la grava del recipiente, cuidando de que no haya pérdida de material. 5) Vuelva a tomar la muestra de material y déjela caer dentro del recipiente desde una altura de 5cm. a partir de la superficie del recipiente, Llenando el recipiente en tres capas, dándole 25 golpes de varilla a cada capa; después proceda a enrasar utilizando la regla de 30cm. 6) Pese el recipiente ya con el material incluido y se registre su peso con aproximación de 5gr. Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene el peso volumétrico del material seco y compactado:

P.V.S.C. =

Wm Vr [f.18]

Donde: Wm = (Peso del recip. + mat.) – (Peso del recip.)


FIC-Xalapa, UV

56


Vr = Volumen del recipiente, m3

P.V.S.C. = Peso volumétrico seco-compactado de la grava.

Figura 22. Masa volumétrica de agregado grueso.

4.8 Análisis granulométrico (Granulometría). Se conoce como análisis granulométrico a la acción de pasar al agregado fino o grueso por medio de unas mallas (también conocidas como cribas) y pesar la cantidad de partículas de agregado que quedan retenidas en cada una de las mallas y sacando el porcentaje retenido en cada una de estas con respecto de la muestra original. [22] Los requisitos de la norma ASTM C 33, permiten un intervalo relativamente amplio en la granulometría del agregado fino, pero las especificaciones de otras organizaciones. 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 mejor para lograr trabajarla idealmente. En general, si la relación aguacemento se mantiene constante y la relación de agregado fino a grueso se elige correctamente, se puede hacer uso de un amplio rango en la granulometría sin tener un cambio apreciable en la resistencia. En ocasiones se obtendrá una economía máxima, ajustando la mezcla del concreto para que encaje con la granulometría de los agregados locales. Entre más uniforme sea la granulometría, mayor será la economía.


FIC-Xalapa, UV

57


La granulometría del agregado fino dentro de los límites de la norma ASTM C 33, generalmente es satisfactoria para la mayoría de los concretos. Los límites de la norma ASTM C 33 con respecto al tamaño de las cribas se indican a continuación:

TAMAÑO DE LA MALLA PORCENTAJE QUE PASA EN PESO 9.52mm (3/8”)

100

4.75mm (no.4)

95 a 100

2.36mm (no.8)

80 a 100

1.18mm (no.16)

50 a 85

0.60mm (no.30)

25 a 60

0.30mm (no.50)

10 a 30

0.15 (no.100)

2 a 10

Tabla 6. Porcentajes ideales de granulometría del agregado fino. [22]

Estas especificaciones permiten que los porcentajes mínimos (peso que pasa por cada criba) del agregado que pasa las mallas de 0.30mm (No.50) y de 0.15mm (No.100) disminuyan a 5% y 0%, respectivamente, siempre y cuando: 1.- El agregado se utilice en un concreto con aire incluido que contenga más de 237kg de cemento por metro cúbico y tenga un contenido de aire superior al 3%. 2.- El agregado se emplee en un concreto que contenga más de 296kg de cemento por metro cúbico cuando el concreto tenga inclusión de aire. 3.- Se use un aditivo mineral aprobado para compensar la deficiencia del material que pase estas dos mallas. Otros requisitos de la norma ASTM son: 1. Que el agregado fino no tenga más del 45% retenido entre dos mallas consecutivas. 2. Que el módulo de finura no sea inferior a 2.3 ni superior a 3.1, ni que varíe en más de 0.2 del valor típico del banco abastecedor del agregado. En el caso de que sobrepase este valor, el agregado fino se deberá desaprobar a menos que se hagan los ajustes adecuados en las proporciones del agregado fino y grueso. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

58


Las cantidades de agregado fino que pasan las mallas de 0.30 mm (No.50) y de 0.15 mm (No.100), afectan la trabajabilidad, la textura superficial y el sangrado del concreto. La mayoría de las especificaciones permiten que del 10% al 30% pase por la malla de 0.30 mm (No. 50). El límite inferior puede ser suficiente en condiciones de colado fáciles o cuando el concreto tiene un acabado mecánico, como ocurre en el caso de los pavimentos. Sin embargo, en los pisos de concreto acabados a mano o donde se requiera una textura superficial tersa, se deberá usar un agregado fino que contenga al menos un 15% que pase la malla de 0.30 mm (No.50) y al menos un 3% que pase la malla de 0.15 mm (No.100). [1] Tamaño nominal, mm (Pulg) 90,0 a 37,5 (3 ½ " a 1 ½ ") 63,0 a 37,5 (2 ½ " a 1 ½ ") 50,0 a 25,0 (2" a 1")

100 90 4" 3 ½ "

75 3"

63 2 ½’’

50 2"

37.5 1 ½"

25 a 60

-

0 a 15

0a 5

100 90 a 100 35 a 70 0 a 15

0a 5

100 90 a 100

-

50,0 a 4,75 (2" a No. 4)

25,0 a 4,75 (1 " a No. 4)

-

-

19,0 a 4,75 (3/4 " a No. 4) 12,5 a 4,75 (1/2 " a No. 4)


--

----

--

-

-

0a 5

0a 5

35 a 70

10 a 30

100

90a100 20 a 55 0 a 15

100

95 a 100

35 a 70

100

90 a 100 20 a 55 0 a 10

100

90 a 100 40 a 85 10 a 40 0 a 15

0a 5

100

95 a 100

25 a 60

0 a l0

-----

100

90 a 100 20 a 55 0 a 15

0a 5

100

90 a 100

0a10

0a5

90 a 100 40 a 70 0 a 15

0a5

-

19,0 a 9,5 (3/4 " a 3/8 ")

19 12,5 9,5 No 4 No 8 No 16 3/4" ½ " 3/8 " 4,75 2,36 1,18

100 90 a 100 35 a 70 0 a 15 100 95 a 100

37,5 a 19,0 (1 ½ "a ¾ ") 37,5 a 4,75 (1 ½ " a No. 4) 25,0 a 12,5 (1"a ½ ") 25,0 a 9,5 (1 " a 3/8 ")

25 1"

100

0a5 ----

--

_ 10 a 30

0a 5

0a5

20a55

FIC-Xalapa, UV

0a5

-

59


9,5 a 2,36 (3/8 " a No. 8)

---

-

100 85 a 100 10 a 30 0 a 10

0a 5

Tabla 7. Granulometría ideal del agregado grueso. [22]

El tamaño máximo de agregado que se utiliza en el concreto es elegido muchas veces basándose en la economía. Comúnmente se necesita más agua y cemento para agregados de tamaño pequeño que para aquellos de mayores tamaños. Es en este sentido en el que el tamaño máximo de un agregado, representa el menor tamaño de malla por el cual todo el agregado debe pasar. La malla de tamaño máximo nominal, puede retener de 5% a 15% del agregado dependiendo del número de tamaño. Por ejemplo, el agregado de número de tamaño 67 tiene un tamaño máximo de 25 mm y un tamaño máximo nominal de 19 mm. De 90% a 100% de este agregado debe pasar la malla de 19 mm y todas sus partículas deberán pasar la malla de 25 mm. El tamaño máximo del agregado que puede ser empleado depende generalmente del tamaño y forma del elemento de concreto y de la cantidad y distribución del acero de refuerzo. Por lo regular el tamaño máximo de las partículas de agregado no debe sobrepasar: 1. Un quinto de la dimensión más pequeña del miembro de concreto. 2. Tres cuartos del espaciamiento libre entre barras de refuerzo. 3. Un tercio del peralte de las losas. Estos requisitos se pueden rebasar si, en opinión de la persona responsable de la obra, la mezcla tiene la trabajabilidad suficiente para colocar el concreto sin que se formen alveolados ni vacíos.


FIC-Xalapa, UV

60


Figura 23. Granulometrías de agregado fino y grueso.

4.9 Módulo de finura. El módulo de finura (MF) es un indicador que nos describe de una forma rápida y breve la porción de partículas finas contenidas en los agregados. [3] El módulo de finura (MF) del agregado grueso o del agregado fino se obtiene, conforme a la norma ASTM C 125, sumando los porcentajes acumulados en peso de los agregados retenidos en una serie especificada de mallas y dividiendo la suma entre 100. [2] Las mallas que se emplean para determinar el módulo de finura son la de 0.15 mm (No.100), 0.30 mm (No.50), 0.60 mm (No.30), 1.18 mm (No.16), 2.36 mm (No.8), 4.75 mm (No.4), 9.52 mm (3/8”), 19.05 mm (3/4”), 38.10 mm (1½”), 76.20 mm (3”), y 152.40 mm (6”). El módulo de finura es un indicador del grado de partículas finas del agregado, entre mayor sea el módulo de finura, más grueso será el agregado. Diferentes granulometrías de agregados pueden tener igual módulo de finura. El módulo de finura del agregado fino es útil para estimar las proporciones de los agregados finos y gruesos en las dosificaciones de concreto. A continuación se presenta un ejemplo de la determinación del módulo de finura de un agregado fino con un análisis de mallas supuesto:


FIC-Xalapa, UV

61


% DE LA FRACCIÓN % ACUMULADO % ACUMULADO TAMAÑO DE LA INDIVIDUAL RETENIDA QUE PASA RETENIDO MALLA EN PESO EN PESO EN PESO 9.52mm 0 100 0 4.75mm 2 98 2 2.36mm 13 85 15 1.18mm 20 65 35 0.60mm 20 45 55 0.30 24 21 79 0.15 18 3 97 Charola 3 0 Total 100 283 Tabla 8. Módulo de finura del agregado fino. [3]

Módulo de finura= 283/100 = 2.83 Una vez que se tenga una granulometría adecuada (debido a que se recomienda que en lo posible los agregados tengan distintos tamaños de partículas para una buena interacción con la pasta de cemento Pórtland) y el modulo de finura, se puede proceder a hacer las distintas pruebas a los agregados.


FIC-Xalapa, UV

62


CAPITULO 5. Métodos de dosificación de concreto hidráulico. Existe una gran cantidad de métodos empíricos de diseño de mezclas para obtener concretos con características específicas, sin embargo todos estos métodos deben ser tomados solamente como referenciales pues siempre requieren de pruebas de laboratorio para su afinamiento. A continuación se presenta el método propuesto por el ACI, en la norma 211.1-70 [4], el mismo que se ilustra con un ejemplo: Se requiere determinar el peso de una mezcla de concreto para una cimentación de una estructura que se construirá bajo condiciones normales. Las condiciones estructurales exigen que la f’c = 280 kg/cm2. Se empleará cemento Pórtland ordinario (tipo I). El tamaño máximo del agregado grueso es 40 mm y su peso varillado secocompactado es 1600 kg/m3. El agregado fino tiene un módulo de finura de 2.60 (suma de porcentajes totales retenidos en cada tamiz desde 0.141 mm hasta el diámetro máximo del agregado fino, dividido entre cien). Procedimiento: Primero determine el revenimiento, cuando no se tiene una especificación del revenimiento a ocupar puede recurrir a la siguiente tabla: REVENIMIENTOS RECOMENDADOS PARA DIVERSOS TIPOS DE CONSTRUCCIÓN. REVENIMIENTO, cm TIPOS DE CONSTRUCCIÓN. Máximo Mínimo Muros de cimentación y zapatas. 7.5 2.5 Zapatas, cajones de cimentación y 7.5 2.5 Muros de sub-estructura sencillos. Vigas y muros reforzados. 10 2.5 Columnas para edificios. 10 2.5 Pavimentos y losas. 7.5 2.5 Concreto masivo. 7.5 2.5 Tabla 9. Revenimiento en diversos tipos de construcción. [4]


FIC-Xalapa, UV

63


Para muros de cimentación el revenimiento será el máximo e igual a 7.5. Luego, calcule la cantidad de agua que se requiere para la mezcla de acuerdo a la siguiente tabla:

REVENIMIENTO (mm) 2.5 a 5.0 7.5 a 10 15.0 a 17.5 Contenido de aire atrapado (porcentaje)

CANTIDAD DE AGUA PARA AGREGADOS DE TAMAÑO MÁXIMO) 10 12.5 20 25 40 50 70 150 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 207 199 190 179 168 154 130 113 228 216 205 193 181 169 145 124 243 228 216 202 190 178 160 (KG/M3 DE CONCRETO

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.3

0.2

Tabla 10. Cantidad de agua de acuerdo al revenimiento. [4]

La cantidad de agua por metro cúbico de concreto para un revenimiento de 7.5 a 10 mm será de 181 Kg/m3 y su porcentaje de volumen de aire atrapado será del 1%. Enseguida estime la relación agua / cemento de la mezcla (medida al peso) con la siguiente tabla: RESISTENCIA A LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO POR PESO COMPRESIÓN A LOS 28 Concreto sin aire Concreto con aire DÍAS KG/CM2 Incluido. Incluido. 420 0.41 350 0.48 0.40 280 0.57 0.48 210 0.68 0.59 140 0.82 0.74 Tabla 11. Relación agua / cemento. [4]

Para una resistencia de 280 kg/cm2, la relación agua cemento (Rel. (a/c)) Será de 0.57. Con estos datos el peso de cemento se calculará de la siguiente forma: Peso de agua (kg/m ) Peso de cemento = Rel. (a/c) [f.19] 3


FIC-Xalapa, UV

64


Peso de cemento =

181 kg/m 0.57

3

=

317.544 kg/m

3

Calcule el volumen aparente de agregado grueso mediante la siguiente tabla, en función del módulo de finura del agregado fino (2.60) y el tamaño máximo del agregado grueso (40 mm). TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO (mm) 10 12.5 20 25 40 50 70 150

VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO COMPACTADO CON VARILLA, POR VOLUMEN DE CONCRETO PARA MÓDULO DE FINURA DE LA ARENA. 2.40 2.60 2.80 3.00 0.50 0.48 0.46 0.44 0.59 0.57 0.55 0.53 0.66 0.64 0.62 0.60 0.71 0.69 0.67 0.65 0.75 0.73 0.71 0.69 0.78 0.76 0.74 0.72 0.82 0.80 0.78 0.76 0.87 0.85 0.83 0.81

Tabla 12. Volumen de agregado grueso, con respecto del tamaño máximo del agregado. [4]

Volumen aparente del agregado grueso = 0.73 m3. El peso del agregado grueso se obtiene multiplicando su volumen aparente por su peso específico aparente. Peso de agregado grueso

= 0.73 ×1600 kg/m = 1168 kg/m 3

3

.

Después, calcule la primera estimación de peso de concreto fresco de acuerdo a la siguiente tabla: PRIMERA ESTIMACIÓN DEL PESO DEL CONCRETO FRESCO. PRIMERA ESTIMACIÓN DEL PESO DEL CONCRETO FRESCO Tamaño máximo nominal KG/M3 Del agregado, mm. Concreto sin Concreto con Aire incluido Aire incluido. 9.5 (3/8’’). 2280 2200 12.5 (1/2’’). 2310 2230 19 (3/4’’). 2345 2275 25 (1’’). 2380 2290 37.5 (1-1/2’’). 2410 2350 50 (2’’). 2445 2345 75 (3’’). 2490 2405 Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

65


150 (6’’).

2530

2435

Tabla 13. Primera estimación de peso de concreto. [4]

El peso estimativo de concreto fresco, de acuerdo al tamaño de nuestro agregado será de 2410 kg/m3. Recopilando los datos, tenemos los pesos por metro cúbico: Agua= 181 kg/m3. Cemento = 317.54kg/m3. Agregado grueso = 1168 kg/m3. Sume estos tres pesos y obtendrá 1666.54 kg/m3 de mezcla sin agregado fino. Ahora calcule el peso de agregado fino de acuerdo a nuestro peso estimativo de la siguiente forma: Peso de agregado fino = 2410kg/m

3

− 1666.54 kg/m = 743.46 kg/m . 3

3

Esta será la cantidad de agregado fino de acuerdo a nuestra primera estimación. Proceda a obtener una segunda estimación de la misma mezcla por volumen o volúmenes absolutos: Se calculan los volúmenes efectivos de cemento, agua, agregado grueso y aire atrapado en un metro cúbico:

Volumen de cemento =

Volumen de agua =

317.54 kg. 3150 kg/m

3

181 kg. 1000 kg/m

Volumen de agregado grueso =

= 0.1008 m . 3

= 0.181 m . 3

3

1168 kg 2640 kg/m

Volumen de aire atrapado = 0.01 ×1m

3

= 0.442 m . 3

3

= 0.01 m . 3

Procedemos a calcular el volumen de agregado fino: Volumen de agregado fino = 1 m − 0.1008 m - 0.181 m - 0.442 m - 0.01 m = 0.2662 m 3

3

3

3

3

3

Calcule el peso de agregado fino: Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

66


Peso de agregado fino = 0.2662 m

3

× 2580 kg/m = 686.80 kg . 3

MATERIAL.

VOLUMEN NETO.

PESO.

Cemento.

0.1008m3

317.54kg

Agregado fino

0.2662m3

686.80kg

Agregado grueso

0.442m3

1168kg

Agua

0.181m3

181kg

Aire atrapado

0.010m3

0kg

Tabla 14 Cantidad de materiales a ocupar para la elaboración de concreto. [4]

A continuación haga la corrección por humedad: Agregado grueso(2% de humedad) = 1.02 ×1168 kg = 1191.36 kg . Agregado fino(6% de humedad) = 1.06 × 686.80 kg = 728.01 kg .

Como el agua absorbida no forma parte del agua de mezclado, deberá quedar excluida del ajuste: 2% - 0.5% de absorción = 1.05% 6% - 0.7% de absorción = 5.53%

Reste el ajuste al peso de agua estimado: 181 kg - (1168 kg × 0.015) - (686.80 kg × 0.053) = 127.08 kg.

La siguiente tabla muestra los pesos ya con la corrección por humedad. MATERIAL.

PESO.

Cemento.

317.54kg

Agregado fino

728.01kg

Agregado grueso

1191.66kg

Agua

127.08kg

Aire atrapado

0kg

Tabla 15. Cantidad de materiales a ocupar para la elaboración de concreto ya con la corrección por humedad. [4]


FIC-Xalapa, UV

67


Este diseño sirve de base para iniciar pruebas de comprobación en laboratorio que permitirán su ajuste. Algunos criterios básicos para corrección del diseño, en laboratorio, pueden ser los siguientes: Si la mezcla resulta demasiado seca, debería incorporarse un aditivo plastificante. Si la mezcla presenta oquedades internas, debería incrementarse proporcionalmente la cantidad de arena, cemento y agua. Si la mezcla presenta segregación, debería disminuirse proporcionalmente la cantidad de arena, cemento y agua. Para poder definir una dosificación al volumen, que a pesar de no ser técnicamente apropiada es la más empleada en nuestro medio, sería necesario determinar adicionalmente, en laboratorio, la densidad aparente del agregado grueso y del cemento. 5.1 Fabricación de mezclas de concreto. Alcance: Este método de prueba se refiere a la fabricación de mezclas de concreto. Este método es aplicable a cualquier tipo de mezcla de concreto que se desee hacer. [23] Objetivo: Elaborar una mezcla de concreto que cumpla con las especificaciones y con la calidad adecuada para proceder a ensayarla en otras pruebas. Equipo y material: • Balanza.- La balanza deberá ser de por lo menos 20 kg. De capacidad y 5 grs. de aproximación. • Palas. • Materia prima.- Arena, grava, cemento y agua. • Revolvedora. • Moldes.- deberán ser moldes de metal, de forma cilíndrica, con todos sus aditamentos y estar totalmente limpios por dentro y por fuera. • Estopa.


FIC-Xalapa, UV

68


• Aceite.- deberá ser aceite para automóvil que servirá para engrasar los moldes por dentro. • Bolsa de polietileno. Procedimiento: Para la fabricación de muestras, se lleva a cabo un procedimiento que especifica la NMX-C-403-ONNCCE-1999 “Concreto hidráulico para uso estructural”. Este se enuncia a continuación: 1) Tome la cantidad de material de los almacenes de materia prima; el necesario para las prueba. 2) Prepare el equipo a utilizar para la elaboración de las pruebas. 3) Determine la humedad de los materiales. 4) Calcule el diseño de mezcla a ensayar y se efectúa la corrección por humedad. 5) Pese las cantidades de material a utilizar. 6) Humedezca la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden: agregado grueso, la mitad de agua, agregado fino y el restante de agua. 7) Mezcle los materiales por 3 minutos. 8) Deje reposar la mezcla por 2 minutos, tapando la boca de la misma con una jerga húmeda, para evitar evaporación de agua. 9) Después, reinicie el remezclado por 3 minutos mas, se vacía el concreto en la carretilla. 10)Homogenice la muestra y determine el revenimiento. 11)Elabore los especimenes de concreto, colocando las muestras en los moldes (previamente engrasados y armados). 12)Cubra los especimenes para el curado, con una bolsa de polietileno para evitar evaporación. 13)Después de 24 hrs. se desmoldan y se identifican con un número de control, para guardarlos en el cuarto de curado.


FIC-Xalapa, UV

69


Figura 24. Fabricación de mezclas de concreto

5.2 Determinación del revenimiento en la mezcla de concreto. Se le conoce como revenimiento a la fluidez que presenta la mezcla de concreto. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación del revenimiento en el concreto. Este método es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y obtenidas como se menciono anteriormente. [24] Objetivo: Esta prueba tiene como objetivo determinar la fluidez del concreto fresco por el método del asentamiento del cono de Abrams. Equipo y material: • Molde.- El molde deberá ser metálico, troncocónico, abierto por ambos extremos, con un diámetro superior de 10cms. e inferior de 20cms, además de pisaderas y asas (Fig. siguiente). • Varilla punta de bala.- la varilla deberá ser lisa, de un diámetro de 1.6cms. y largo 60cms. • Placa.- La placa de apoyo deberá ser, rígida, no absorbente y por lo menos de 40 x 60cms. • Cucharón.- El cucharón deberá ser metálico y con una capacidad suficiente para detener la mezcla. • Mezcla de concreto.- La mezcla de concreto no deberá ser inferior a los 8lt. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

70


Figura 25. Cono de Abrams. [25]

Procedimiento: 1) Coloque el molde sobre una superficie de apoyo horizontal, ambos limpios y humedecidos con agua, (no se debe humedecer con aceites ni grasa). 2) El operador se para sobre las pisaderas del molde, evitando el movimiento de éste durante el llenado. 3) Después llene el molde en tres capas de aproximadamente igual volumen procurando depositar cada una de estas capas a una distancia mínima de la base del cono. 4) Apisone cada capa con 25 golpes de la varilla pisón, distribuidos uniformemente. La capa inferior se llena hasta aproximadamente 7cm de altura y la capa media hasta aproximadamente 16 cm. de altura. Al apisonar la capa inferior se darán los primeros golpes con la varilla pisón, ligeramente inclinada, alrededor del perímetro. Al apisonar la capa media y superior se darán los golpes de modo que la varilla pisón penetre 2.5 cms. de la capa subyacente. 5) Durante el apisonado de la última deberá mantener permanentemente un exceso de concreto sobre el borde superior del molde. 6) Enrase la superficie de la capa superior con la varilla pisón y limpie el concreto derramado en la zona adyacente al molde. 7) Inmediatamente después de terminado el llenado, enrase y limpieza, cargue el molde con las manos, sujetándolo por las asas y dejando las pisaderas libres, levante en dirección vertical sin perturbar el concreto en un tiempo de 5 a 12 segundos. Toda la operación de llenado y levantamiento del molde no debe demorar más de tres minutos.


FIC-Xalapa, UV

71


8) Una vez levantado el molde se mide inmediatamente la disminución de altura del concreto moldeado respecto al molde, aproximando a 0,5 cm. La medición se hace en el eje central del molde en su posición original.

Figura 26. Proceso de revenimiento. [25]

5.3 Determinación del contenido de aire en el concreto. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación del contenido de aire en el concreto. Este método es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y obtenidas como se menciono anteriormente. [26] Objetivo: Esta prueba tiene como objetivo determinar el contenido de aire incluido. El método que se describe para determinar el contenido de aire del concreto fresco, se basa en la medición del cambio de volumen del concreto sometido a un cambio de presión. El equipo que se especifica para este ensayo es un aparato tipo Washington, el cual cuenta con un manómetro que registra directamente el contenido de aire, en porcentaje, con respecto al volumen de concreto. Equipo y material: • Equipo de medición de aire.- Deberá ser un recipiente con tapa de acero cuya capacidad mínima es de 6 litros. Cuenta con una tapa hermética, una par de llaves de agua, cámara de presión con dial, bomba manual, válvulas y accesorios.


FIC-Xalapa, UV

72


• Varilla punta de bala.- la varilla deberá ser lisa, de un diámetro de 1.6cms. y largo 60cms. • Regla.- Regla deberá ser metálica, se utilizará para enrasar. • Mazo. • Mezcla de concreto.- La mezcla de concreto no deberá ser inferior a los 30 lts.

Figura 27. Equipo de medición de aire.

Procedimiento: 1) Llene el recipiente con la muestra de concreto según el asentamiento del cono. 2) Si el revenimiento obtenido es mayor a 5 cm se procederá a apisonarlo. 3) Coloque el concreto en tres capas de igual volumen. 4) Apisone cada capa con 25 golpes de pisón distribuidos en toda el área. La capa inferior se apisona en toda su altura sin golpear el fondo y las capas superiores se apisonarán de modo que el pisón penetre aproximadamente 3 cm en la capa subyacente. 5) Después de apisonar, golpee los costados del recipiente 10 a 15 veces con un mazo. Se vibrará si tiene un revenimiento máximo de 10 cms. 6) Cuando aplique el vibrado, primero llene el recipiente en dos capas de igual volumen, vibrando cada capa con una o dos inserciones del vibrador, sin tocar con éste las paredes ni el fondo del recipiente. La vibración se aplicará hasta que la superficie del concreto tenga una apariencia suave y brillante, retirando lentamente el vibrador. 7) Una vez compactada la muestra, enrase y alise la superficie.


FIC-Xalapa, UV

73


8) Limpie los bordes y en especial la goma de sello y coloque y ajuste la tapa herméticamente con las llaves de apriete. 9) Cierre las válvulas para aire y abra las llaves para agua. Mediante una jeringa de goma introduzca el agua por una de las llaves de agua hasta que fluya por la otra llave. 10)Golpee lateralmente con el mazo para expulsar burbujas de aire atrapadas en el agua introducida. 11)Bombee el aire a la cámara de presión hasta que la aguja del dial llegue a la marca de presión inicial. Deje reposar por algunos segundos para enfriar el aire comprimido, después se estabilizará la aguja mediante bombeo, en la marca de presión inicial. 12)Cierre las dos llaves de agua y abra la válvula de entrada de aire comprimido de la cámara de aire al recipiente. 13)Golpee suavemente los costados del recipiente, como también la tapa del dial para estabilizar la lectura. 14)Tome la lectura a partir de la primera vez en que se detiene la aguja del manómetro, con aproximación a 0,1% el contenido de aire registrado en el manómetro. Antes de abrir la tapa, mantenga cerradas las válvulas de aire y después abra las llaves de agua para liberar la presión de aire existente en el recipiente.

Figura 28. Prueba de contenido de aire.


FIC-Xalapa, UV

74


5.4 Determinación del sangrado en el concreto. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación del sangrado en el concreto. Este método es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y obtenidas como se menciono anteriormente. Objetivo: Este método de ensaye tiene como objetivo determinar las cantidades de agua relativas de agua de mezclado que sangrarán de una muestra de concreto fresco bajo las condiciones de ensaye. [27] Equipo y material: • Moldes.- deberán ser moldes de metal, de forma cilíndrica, con todos sus aditamentos y estar totalmente limpios por dentro y por fuera, de 150 x 300 mm. • Báscula.- De suficiente capacidad para pesar la carga requerida con una aproximación de 0.05%. • Pipeta.- O un instrumento semejante, para eliminar el agua libre de la superficie del espécimen de ensaye. • Probeta.- Deberá estar graduada, de 100 ml de capacidad para recoger y medir la cantidad de agua eliminada. • Especimen de ensaye. Procedimiento: 1) Durante el ensaye, mantenga la temperatura ambiente entre 18 y 24° C (65 y 75° F). Inmediatamente después de alisar la superficie del espécimen, anote el tiempo y el peso del recipiente y su contenido. Colocando el espécimen y el contenido sobre una plataforma a nivel, o un piso libre de vibración apreciable, proteja el contenido cubriéndolo adecuadamente. 2) Después mantenga la cubierta en su lugar durante el ensaye, excepto cuando se trate de eliminar agua. 3) Proceda a eliminar (con una pipeta o un instrumento parecido) el agua que se ha acumulado en la superficie en intervalos de 10 minutos durante los primeros Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

75


cuarenta minutos y en intervalos de 30 minutos después hasta que el sangrado cese. Para facilitar la recolección del agua de sangrado, inclínese el espécimen cuidadosamente colocando un bloque de aproximadamente 5 cm (2”) de espesor bajo un lado del recipiente 2 minutos antes de cada ocasión en el que el agua vaya a extraerse. 4) Después de que el agua se ha removido, regrese el recipiente a una posición a nivel sin golpearlo. 5) Después de cada extracción transfiérase agua al recipiente graduado de 100 ml. Anote la cantidad de agua acumulada después de cada intervalo. Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene la cantidad de agua de sangrado de concreto fresco:

Agua de sangrado

=

V A [f.20] 1

Donde: V 1 = Volumen del agua de “sangrado” en ml, medido durante el intervalo de

tiempo seleccionado. A = Superficie de exposición del concreto, en cm2.

Después calcule el agua acumulada de “sangrado”, expresada como porcentaje del agua neta de mezclado contenida en el espécimen de ensaye como sigue:

% sangrado

B  =    100 1000C   [f.21]

Donde: C = Peso del agua del espécimen de ensaye en Kg. B = Cantidad total de agua de “sangrado” extraída del especimen de ensaye en

ml. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

76


Figura 29. Especimenes para sangrado.

5.5 Determinación del peso volumétrico del concreto fresco. Alcance: Este método de prueba se refiere a la determinación peso volumétrico del concreto. Este método es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y obtenidas como se menciono anteriormente. Objetivo: Esta prueba tiene como objetivo el peso por unidad de volumen de nuestro concreto en estado fresco. [28] Equipo y material: • Mezcla de concreto. • Moldes.- deberán ser tres moldes de metal de 150 x 300 mm con todos sus aditamentos. Procedimiento: 1) Pese los moldes vacíos y registre sus pesos. 2) Llene cada uno de los moldes con la mezcla de concreto como anteriormente se ha mencionado y enrase. 3) Pese cada uno de los moldes ya con la mezcla incluida y registre su peso. 4) Reste al peso de los moldes con la mezcla el peso de los moldes vacíos y registre los valores. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

77


Cálculos matemáticos: Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene el peso volumétrico de concreto fresco: MVF = M/V.[f.22]

Donde: M = (Peso de molde + mezcla) – Peso del molde. V = Volumen del molde. MVF = Peso volumétrico del concreto fresco.

Haga un promedio entre los tres moldes y obtendrá el peso específico.

Figura 30. Masa volumétrica del concreto fresco.

5.6 Elaboración de probetas para evaluar la resistencia a la compresión del concreto hidráulico. Alcance: Este método de prueba se refiere a la elaboración de probetas para ser ensayadas a compresión y flexión. Este método es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y obtenidas como se menciono anteriormente. [29] Objetivo: Esta prueba tiene como objetivo establecer los procedimientos para el colado y curar las probetas de concreto fresco que se destinan a ensayos de compresión, tensión por flexión y prueba Brasileña. Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

78


Equipo y material: • Aparatos de compactación.- Varilla punta de bala, vibrador interno y/o externo. • Molde.- Moldes para confeccionar probetas destinadas a ensayos que serán como se indican en la Tabla siguiente; deben ser metálicos, estancos y de superficies lisas. La dimensión básica interior, deberá ser igual o mayor a 3 veces el tamaño máximo de la grava. A la superficie de los moldes que entran en contacto con el concreto, se debe aplicar una delgada capa de aceite u otro material que prevenga la adherencia y no reaccione con los componentes del concreto. Las probetas y moldes para ensayos son las siguientes: PROBETA.

MOLDE.

Cilindro

Cilíndrico

Viga

ENSAYOS.

Compresión-tensión por Prueba brasileña. Prismático Tensión por flexo-compresión

DIM. BÁSICA (MM). 150 150

Tabla 16. Tipos de moldes para ensayes [29]

• Mezcla de concreto.- La mezcla de concreto no deberá ser inferior a los 30 lts. Procedimiento: 1) Elija un lugar adecuado para el moldeado y compactado que este protegido, ya que será el mismo para el curado inicial. 2) La compactación será por medio de apisonado o por vibrado según sea el revenimiento (Tabla sig.):

3. REVENIMIENTO (CM) 1. <5 2. 5-10 3. >10

4. PROCEDIMIENTO DE COMPACTACIÓN. 4. Vibrado. 5. Apisonado o vibrado. 6. Apisonado.

Tabla 17. Procedimientos de compactación de acuerdo al revenimiento de la mezcla. [29]

Ocuparemos en esta prueba la compactación por apisonado. 3) Coloque el concreto en tres capas para los moldes cilíndricos, de igual espesor y apisone con la varilla pisón cada capa, a razón de 25 golpes cada una. La capa Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

79


inferior se apisona en toda su altura sin golpear el fondo y la o las capas superiores, se apisonan de modo que la varilla pisón penetre aproximadamente 2 cm en la capa subyacente. 4) Después de apisonar golpee suavemente los costados de los moldes para cerrar los vacíos dejados por la varilla punta de bala. 5) Enrase el concreto superficialmente con la varilla pisón con un movimiento de aserrado, evitando separar el mortero del árido grueso. No se permite golpear la superficie del concreto. Finalmente se alisa. 6) Marque las probetas de modo que puedan ser perfectamente identificadas. 7) Inmediatamente después de moldeadas, cubra las probetas con algún material impermeable, además de proteger el conjunto. Los tiempos mínimos para desmoldar las probetas, son de 20 horas para cilindros y vigas. 8) Para su curado, sumerja las probetas en agua saturada con cal o colocadas en cámara húmeda con una humedad relativa igual o superior al 90%. Se recomienda que las vigas sean sumergidas en agua saturada con cal 24 horas antes del ensayo. 5.7 Método de curado del concreto hidráulico. Se almacenan los especimenes de concreto durante 24 hrs. En un depósito de agua. Se debe evitar vibraciones, movimientos bruscos, golpes o inclinaciones. [29] La norma NMX-C-403-ONNCCE-1999 “Concreto hidráulico para uso estructural” en su Apéndice Informativo, establece que el curado de los especimenes debe iniciarse tan pronto como sea posible; como regla practica establece que cuando el concreto recién colado pierde su brillo superficial, debido al agua propia de la mezcla, debe iniciarse el curado. El tiempo en que se presente este efecto, depende básicamente de cuatro condiciones que determinan la rapidez de evaporación del agua de la mezcla: temperatura y humedad ambiente, velocidad del viento y temperatura del concreto recién mezclado.


FIC-Xalapa, UV

80


Siempre que la temperatura ambiente sea superior a 10º C, se puede considerar que el curado ha sido satisfactorio si se ha conservado al concreto permanentemente húmedo por lo menos 7 días. Los especimenes permanecerán dentro de la tina de curado hasta que llegue el momento de ser transportados al lugar donde se van a ensayar para su caracterización en estado endurecido. [23]

Figura 31. Especimenes dentro de tina de curado.

5.8

Ensaye de probetas de concreto para determinar la resistencia a la

compresión. Alcance: Este método de prueba se refiere al ensaye de probetas a la compresión. Este método es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y obtenidas como se menciono anteriormente. Para evitar la evaporación del agua en los especimenes, se deben cubrir después de terminados, con una tela impermeable. [30]


FIC-Xalapa, UV

81


Objetivo: Esta prueba tiene como objetivo determinar la resistencia a la compresión de probetas cilíndricas de concreto. Equipo y material: • Prensa de ensaye.- Deberá estar calibrada y en óptimas condiciones. • Flexómetro. • Balanza de capacidad igual o superior a 25 kgs. • Probeta.- probeta de concreto elaborada basándose en la prueba anterior.

Figura 32. Prensa de ensaye.

Procedimiento: 1) Retire las probetas del curado inmediatamente antes del ensayo y manténgalas mojadas hasta el ensayo. Si las probetas son tansportadas por medio de algún vehiculo al lugar del ensaye, se recomienda que se asienten sobre arena para evitar fisuras o perdidas y cambio de volúmenes. 2) Mida con el flexómetro dos diámetros perpendiculares entre sí (d1, d2) a nivel medio; Y a la altura del cilindro de concreto en dos generatrices opuestas (h1 y h2), aproximando a 1mm. 3) Se determina el peso del cilindro con la balanza, aproximando a 50 grs., para obtener el peso Volumétrico del concreto y limpie la superficie del cilindro.


FIC-Xalapa, UV

82


4) Cabecee los especimenes de concreto (esto se logra poniéndoles azufre líquido y arena de médano en la superficie que estará en contacto con la placa de carga; déjelos reposar durante 3 horas). El mortero de azufre y arena de médano deberá cumplir con la resistencia y espesor de acuerdo a la siguiente tabla: Resistencia del concreto, en MPa (kg/cm2)

Resistencia mínima del mortero de azufre, en (kg/cm2)

Espesor máximo de cada capa de cabeceo en cualquier punto, en mm

5 a 50 (35 a 500)

35 MPa (350) o la del concreto, cualquiera que sea mayor.

8

Mas de 50 (mas de No menor que la 500 ) resistencia del concreto.

5

Tabla 18. Resistencia y espesor del mortero de azufre. [30]

5) Limpie las superficies de contacto de las placas de carga y de la probeta, colocamos la probeta en la máquina de ensayo alineada y centrada. 6) Acerque la placa superior de la máquina de ensayo y la asiéntela sobre la probeta de modo de obtener un apoyo lo más uniforme posible. 7) Aplique una carga en forma continua y sin choques de velocidad uniforme, cumpliendo las siguientes condiciones: alcanzar la rotura en un intervalo de tiempo igual o superior a 100 seg. La velocidad de carga debe estar dentro del intervalo de 137 kPa/s a 343 kPa/s (84 kg/cm2/min a 210 kg/cm2/min). 8) Registre la carga máxima (P) expresada en kgs., cuando se presente el punto de falla del cilindro, dividiendo esta carga entre el área y será la resistencia del espécimen en kg/cm2.


FIC-Xalapa, UV

83


Figura 33. Procedimiento de ensaye de especimenes.


FIC-Xalapa, UV

84


Conclusiones. 1) Tener conocimiento de actualización de las normas en área en la ingeniería y su importancia e este mundo globalizado. 2) Tener un manual actualizado de elaboración concreto hidráulico para toda la comunidad de esta facultad. 3) Contribuir al proceso de acreditación aportando un material didáctico y con ello atacar una de las recomendaciones de CIEES (comités interinstitucionales para la evaluación de la educación superior) para dichos procesos. 4) Formación de recursos humanos.


FIC-Xalapa, UV

85


Referencias bibliográficas. [1].- Lázaro H. A., Comportamiento electroquímico y mecánico del concreto contaminado y expuesto a cloruros. Tesis. Facultad de Ingeniería Civil – Xalapa, U.V. 2007. [2].- Alarcón S. J.G., Evaluación de potenciales de corrosión de concreto reforzado expuesto a ciclos de atmósfera-inmersión en un medio clorado. Tesis. Facultad de Ingeniería Civil – Xalapa, U.V. 2007. [3].- Aguilar C. A., Evaluación electroquímica de vigas de concreto reforzado expuestas al intemperismo. Tesis. Facultad de Ingeniería Civil – Xalapa, U.V. 2008. [4].- STEVEN, Kosmatka y WILLIAM, C. Diseño y control de mezclas de concreto Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. México, 1992. [5].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX-C-057-1997-ONNCCE, “Industria de la construcciónCementantes Hidráulicos-Determinación de la consistencia Normal.” [6].- www.reco.co.th/C022.jpg [7].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX-C-059-ONNCCE-2006, “Industria de la construcción-Cementos Hidráulicos-Determinación del tiempo de fraguado de cementantes hidráulicos (método de vicat).” [8].- www.ucn.cl/.../laboratorio/consnormT2.htm. [9].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX-C-061-ONNCCE-2001, “Industria de la construcción-Cementos Hidráulicos-Determinación de la resistencia a la compresión de cementantes hidráulicos.” [10].- pinzuar.net/concretos_02.htm [11].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX-C-152-ONNCCE-1997, “Industria de la construcción-Cementos Hidráulicos-Determinación del peso específico de cementantes hidráulicos.” [12].- www.jdblab.com/Img/img99.JPG [13].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX-C-122-ONNCCE-2004, “Industria de la construcción-Agua para Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

86


concreto-Especificaciones.” [14].- www.inapramex.com [15].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX-C-1982, “Industria de la construcción-Agua para concreto Análisis.” [16].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX-C-030-ONNCCE, “Industria de la construcción- agregadosMuestreo de agregados en banco o almacén”. [17].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX-C-170-ONNCCE, “Industria de la construcción-agregadosCuarteo de muestras“. [18].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX-C-166-ONNCCE-2006, “Industria de la construcción-agregadosContenido de agua por secado- método de prueba“. [19].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX-C-166-ONNCCE-2004, “Industria de la construcción – agregados para concreto - determinación de la masa especifica y absorción de agua del agregado fino – método de prueba”. [20].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX–C-164–2002–ONNCCE, “Industria de la construcción – agregados para concreto - determinación de la masa especifica y absorción de agua del agregado grueso – método de prueba”. [21].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX–C-073–2004–ONNCCE, “Industria de la construcción – agregados - masa volumétrica – método de prueba”. [22].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C., NMX–C-077–1997–ONNCCE, “Industria de la construcciónagregados para concreto-análisis granulométrico – método de prueba”. [23].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción Edificación, S.C., NMX-C-403-ONNCCE-1999, “Industria de la construcción“Concreto hidráulico para uso- estructural”. [24].- Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Vidal Elías Guzmán Díaz

FIC-Xalapa, UV

87

Manual de prácticas de concreto.pdf

Recommend Documents