Introducción El concreto es de gran importancia dentro de la ingeniera civil, tanto así que es el segundo material más estudiado a nivel mundial después del agua, y el mater material ial más más utili utiliza zado do dentr dentro o del del área área de la const construc rucció ción. n. El conc concret reto o es un material compuesto de cemento, agregado y agua, en algunos casos se utilizan aditivos aditivos específico específicos. s. La función función básica básica del concret concreto o es crear crear un material material que pueda soportar diferentes diferentes tipos de carga, pero la más importante y a la que mayor resistencia demuestra este, es la carga a compresión, o el esfuerzo a compresión. Para poder determinar el esfuerzo máimo que puede soportar no solo el concreto sino cualquier material, eiste un ensayo destructivo llamado ensayo a compresión de !ilindros. "tilizando al concreto como e#emplo, se define a este ensayo como un proceso, el cual consiste en elaborar un cilindro tomando una muest muestra ra del del concr concreto eto elabor elaborado ado,, de esta esta muest muestra ra se saca saca una una deter determin minad ada a canti cantida dad d de cilind cilindros ros,, gener generalm alment ente e son seis, seis, estas estas muest muestras ras se ensay ensayan an a distintos días. El proceso de ensayo consiste en colocar los cilindros dentro de una presa, la cual empieza a aplicar una carga de compresión sobre el cilindro, esta va aumentando $asta que el cilindro falle, la %ltima carga aplicada corresponde a la resistencia máima del concreto. &ebi &ebido do a la gran gran impo import rtan anci cia a de esta estas s prue prueba bas s dent dentro ro del del área área de construcción, se $an establecido normas con el ob#etivo no solo de estandarizar dic$o ensayo, sino de obtener resultados más eactos. En 'uatemala una de las fábricas más grandes que se dedican a la producción de concreto premezclado es (ito Listo, esta mane#a estándares de calidad muy altos y se basa en las normas mencionadas. &entro de su producción por cada concreto vendido o salido de fábrica se realizan dic$as pruebas, para llevar un control del concreto producido y saber si el concreto vendido cumple con las condiciones dadas. ) continuación continuación se eplica la práctica del ensayo de cilindros basándose basándose en los procesos de la empresa anteriormente mencionada, así como la norma *+' -/- !0'")*01 de 'uatemala que especifica dic$a práctica.
Objetivos General
)prender )prender el proceso de ensayo ensayo a compresión compresión de un cilindro, cilindro, utilizar los conocimientos adquiridos en el curso para entender la prueba que se realiza y qué importancia tiene esta práctica dentro de la ingeniería civil.
Específicos •
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!omprender como afecta cada parte del proceso en el resultado de la prueba. )nalizar )nalizar los factores factores que que influyen influyen en la fabricació fabricación n de concreto. concreto. !omprender porque la carga aplicada por la prensa al cilindro debe ser distribuida de manera uniforme sobre esta. )nalizar )nalizar que repercusión repercusión puede tener una mala práctica de ensayos ensayos a compresión dentro de la construcción.
Material y Equipo Equipo de Seguridad
El equipo de seguridad es indispensable para toda obra civil, por tanto en el análisis de concreto también lo es. El equipo necesario es el siguiente2 • • • • • • •
!asco. 3otas con punta de acero. Lentes de Protección. !$aleco 1eflectante. +apones para oídos. (ascarilla. 'uantes 4&epende de la tarea a realizar5.
El proceso de cilindros de concreto se divide en tres fases, las cuales utilizan diferentes equipos y materiales. Estas tres fases utilizan lo siguiente2 -. Elaboración del !ilindro2 • • • • • • • • • • • • • •
!arreta. Pala. (olde para !ilindros. 6arilla de (etal de 789:. (artillo de $ule. +ermómetro &igital. (olde metálico troncocónico. (etro. Paleta de )lba;ilería. Pala peque;a. 3ase de metal. )gua. 3ascula.
=. !urado con agua del !ilindro2
• • •
+ermómetro &igital. (edidor de $umedad &igital. Pila con agua a 4=> ? =5@!.
>. Ensayo de !ompresión del !ilindro. • • • • •
Prensa de compresión para rotura de concreto. tapas de almo$adillas de neopreno. 3ascula.
Marco Teórico
Prctica de resistencia del concreto -.- Esta práctica trata sobre procedimientos para preparar y curar especímenes cilíndricos y de viga de muestras representativas de concreto fresco para un proyecto de construcción. -.= El concreto utilizado para realizar especímenes moldeados debe ser muestreado después de que $ayan sido $ec$os todos los a#ustes de la dosificación de la mezcla, incluyendo la incorporación de agua de mezclado y aditivos. Esta práctica no es satisfactoria para preparar especímenes a partir de concreto que no tenga un asentamiento mensurable o que requiera otros tama;os o formas de especímenes. -.> Los valores indicados ya sea en unidades AB o en pulgadaClibra deben ser considerados separadamente como los estándares. Los valores dados en cada sistema pueden no ser eactamente equivalentesD por ello, cada sistema debe ser utilizado independientemente del otro. La combinación de valores los dos sistemas puede resultar en una no conformidad con la norma. -. Esta norma no pretende dirigir todas las inquietudes sobre seguridad, si las $ay, asociadas con su utilización. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras antes de su uso. 4)dvertenciaLas mezclas cementiciadas $idráulicas frescas son cáusticas y pueden causar quemaduras químicas en la piel y te#idos en caso de eposición prolongada.5
Procedi!ientos Este resumen solamente contempla los procedimientos necesarios para preparar y curar probetas cilíndricas de concreto compactadas mediante varillado y que además contengan mezclas con agregado grueso de =F como tama;o máimo. La norma )A+( !>- también contempla los procedimientos para obtención de muestras Gtipo vigaH, las que se compactan mediante vibrado y también para el muestreo de concretos preparados con agregados de diámetros mayores a la =F 4revisar la norma )A+( !-I=5.
Equipo necesario
Moldes2deben ser de acero, $ierro for#ado, P6! % otro material no absorbente y que no reaccione con el cemento. )ntes de usarse los moldes deben ser cubiertos ligeramente con aceite mineral o un agente separador de encofrado no reactivo. "arilla# debe ser de fierro liso diámetro 789H, de / cm de largo y con una de sus etremos, boleados. Ma$o# debe usarse un mazo de goma que pese entre ./ y .9 Jg. Equipo adicional 2 badile#o, planc$a de metal y depósito que contenga el íntegro de la mezcla a colocar en la probeta 4una carretilla de obra cumple este requerimiento5.
Muestreo# %. Los especímenes deben ser cilindros de concreto vaciado y fraguado en posición vertical, de altura igual a dos veces el diámetro, siendo el especímen estándar de /K-= pulgadas, ó de K9 pulgadas para agregado de tama;o máimo que no ecede las =H.
&. Las muestras deben ser obtenidas al azar, por un método adecuado y sin tener en cuenta la aparente calidad del concreto. Ae deberá obtener una muestra por cada -= m> de concreto producido ó 7 m= de superficie llenada y en todo caso no menos de una diaria. Este ya es un tema su#eto al criterio del ingeniero residente ó del supervisor de obra, ya que la importancia de determinado elemento estructural puede ameritar la toma de un mayor n%mero de muestras para control. '. !olocar el molde sobre una superficie rígida, $orizontal, nivelada y libre de vibración. (. !olocar el concreto en el interior del molde, depositándolo con cuidado alrededor del borde para asegurar la correcta distribución del concreto y una segregación mínima. ). Llenar el molde en tres capas de igual volumen. En la %ltima capa agregar la cantidad de concreto suficiente para que el molde quede lleno después de la compactación. )#ustar el sobrante ó faltante de concreto con una porción de mezcla y completar el n%mero de golpes faltantes. !ada capa se debe compactar con =7 penetraciones de la varilla, distribuyéndolas uniformemente en forma de
espiral y terminando en el centro. La capa inferior se compacta en todo su espesorD la segunda y tercera capa se compacta penetrando no más de -H en la capa anterior. &espués de compactar cada capa golpear a los lados del molde ligeramente de - a -7 veces con el mazo de goma para liberar las burbu#as de aire que puedan estar atrapadas 4es usual dar peque;os golpes con la varilla de fierro en caso de no contar con el mazo de goma5. /. Enrasar el eceso de concreto con la varilla de compactación y completar con una llana metálica para me#orar el acabado superior. &ebe darse el menor n%mero de pasadas para obtener una superficie lisa y acabada. *. Bdentificar los especímenes con la información correcta respecto a la fec$a, tipo de mezcla y lugar de colocación.
-es!oldado %. Las probetas se retirarán de los moldes entre las -9 y = $oras después de
moldeadas.
.urado %. &espués de desmoldar las probetas y antes de que transcurran > minutos después de $aber removido los moldes, almacene las probetas en condiciones adecuadas de $umedad, siempre cubiertas por agua a una temperatura de entre => y =7@!. &eben mantenerse las probetas en las mismas condiciones de la estructura origen 4protección, $umedad, temperatura, etc5. &. El laboratorio, además de certificar la resistencia, debe de#ar constancia del peso y dimensiones de las probetas, de la fec$a y $ora del ensayo.
Evaluación y aceptación del concreto /recuencia de los Ensayos Las muestras para ensayos de resistencia en compresión de cada clase de concreto colocado cada día deberán ser tomadas2
O *o menos de una muestra por día. O *o menos de una muestra de ensayo por cada 7 m> de concreto colocado. O *o menos de una muestra de ensayo por cada > m= de área superficial para losas o veredas. Ai el volumen total de concreto de una clase dada es tal que la cantidad de ensayos de resistencia en compresión $a de ser menor de cinco, el Aupervisor ordenará ensayos de por lo menos cinco tandas tomadas al azar, o de cada tanda si va $a $aber menos de cinco.
En elementos que no resistan fuerzas de sismo si el volumen total de concreto de una clase dada es menor de m>, el Aupervisor podrá disponer la supresión de los ensayos de resistencia en compresión si, a su #uicio, está garantizada la calidad de concreto.
Preparación de Probetas# Las muestras de concreto a ser utilizadas en la preparación de las probetas cilíndricas a ser empleadas en los ensayos de resistencia en compresión, se tomarán de acuerdo al procedimiento indicado en la norma B+B*+E! >>.>/. Las probetas serán moldeadas de acuerdo a la *orma B+B*+E! >>.>>.
Ensayo de Probetas curadas en el 0aboratorio# Aeguirán las recomendaciones de la *orma )A+( ! -= y ensayadas de acuerdo a la norma B+B*+E! >>.>. Ae considerarán satisfactorios los resultados de losensayos de resistencia a la compresión a los =9 días de una clase de concreto, si se cumplen las dos condiciones Q siguientes2
O El promedio de todas las series de tres ensayos consecutivos es igual o mayor que la resistencia de dise;o. O *ing%n ensayo individual de resistencia está por deba#o de la resistencia de dise;o en más de >7 J'8!(=. Ai no se cumplen los requisitos de la sección anterior, el Aupervisor dispondrá las medidas que permitan incrementar el promedio de los siguientes resultados2 Ensayo de Probetas .uradas en Obra# El Aupervisor puede solicitar resultados de ensayos de resistencia en compresión de probetas curadas ba#o condiciones de obra, con la finalidad de verificar la calidad de los procesos de curado y protección del concreto. El curado de las probetas ba#o condiciones de obra deberá realizarse en condiciones similares a las del elemento estructural al cual ellas representan.
Las probetas que $an de ser curadas ba#o condiciones de obra deberán ser moldeadas al mismo tiempo y de la misma muestra de concreto con la que se preparan las probetas a ser curadas en el laboratorio. *o se permitirá traba#ar con relación agua8cemento mayor que las indicaciones. El residente al inicio de la obra, $ará los dise;os de mezcla correspondientes, los cuales deberán estar avalados por alg%n Laboratorio competente especializado, con la $istoria de todos los ensayos, realizados para llegar al dise;o óptimo. Los gastos de estos ensayos correrán por cuenta del residenteD el dise;o de mezcla que proponga el 1esidente será aprobado previamente Q por Q e lQ Bngeniero Q Aupervisor. El Bngeniero Aupervisor dispondrá lo conveniente para el control de agregados en la planta, así como el control de la dosificación. Ae deberá guardar uniformidad en cuanto a la cantidad de material por cada tanda lo cual garantizará $omogeneidad en todo el proceso y posteriormente respecto a las resistencias.
E!presas de Guate!ala siguen las 1or!as de 2STM3.3'% (BR+0 LBA+0 Es una empresa cuenta con más de 7 a;os al servicio de la construcción, $istoria que $a servido para acumular eperiencia, confiabilidad y conocimiento sobre el negocio que nos compete, el proveer soluciones de concreto en todas las obras de 'uatemala.
(BR+0 LBA+0 cuenta con actualmente con una flotilla de más de = ve$ículos, buscando dar un servicio de calidad y, así, ampliando su cobertura y atención a todos los constructores que requieran nuestros servicios. )demás de acuerdo a las eigencias del mercado actual, $a sido necesaria la inversión además de equipo de traba#o, sistema de información de alta tecnología como el .o!!and2l4on5 el cual es un softSare dise;ado eclusivamente para el despac$o de concreto. &ic$o sistema permite $acer la logística de entrega, un proceso más eficiente y permite tener más capacidad de entrega por esa eficiencia que genera, además permite tener a nuestros clientes una base de datos sobre sus obras y el comportamiento de las mismas a los largo del tiempo.
+oda esta inversión y este compromiso son esfuerzos orientados para satisfacer las necesidades de nuestros clientes en un mundo tan eigente y cambiante, y poder así continuar todos los días $aciendo buenas obras.
Mercados 2tendidos (BR+0 LBA+0 atiende a dos distintos tipos de mercados, el mercado de los constructores y el mercado de los clientes eventuales. El mercado de los constructores es un mercado caracterizado por compras frecuentes y usualmente formado por profesionales del ramo de la construcción, principalmente ingenieros civiles y arquitectosD este mercado o segmento, tiene como parte de sus necesidades la compra de un producto con calidad garantizada porque la mayor parte de obras que realizan son desarrollos para el uso de otras personas o el desarrollo de negocios que serán utilizados por otras personas, es por esto que necesitan confiar y depender muc$o de sus principales proveedores porque están poniendo en #uego su reputación y prestigio en cada obra que realizan. El mercado de los clientes eventuales es un mercado formado por cualquier persona que desea construir, ampliar o remodelar su casaD es una mercado con una frecuencia de uso de casi una sola vez o muy pocas. Ain embargo esta condición lo $ace un mercado muy importante porque están dependiendo de la inversión de su vida y es una obra que están desarrollando para su familia. (BR+0 LBA+0 atiende a los dos tipos de mercados con estrategias distintas entre las que podemos destacar de las dos, la atención personalizada, la asesoría técnica y la accesibilidad para cada uno de ellos de acuerdo a sus necesidades.
Infor!e El ensayo de cilindros de concreto es un proceso relativamente simple en comparación con todo lo que el concreto abarca, ya sea su colocación, su transportación, el bombeado, entre otros. Pero esto no disminuye su importancia, en especial en el área de concreto premezclado. El ob#etivo principal del ensayo de concreto es comprobar que se obtuvieron las resistencias establecidas al momento de dise;ar la mezcla. Ai se analiza el concreto premezclado como un producto, los ensayos de concreto son de gran importancia, ya que estos definen la calidad de este y también el control del concreto que se está vendiendo. El ensayo de cilindros de concreto es una prueba destructiva, la cual consiste tomar una muestra del concreto, esta muestra se coloca dentro de moldes en forma de cilindros de acero y8o pvc, estos cilindros se pueden ensayar cualquier día, incluso al día siguiente de su elaboración, pero se estableció realizarlo >, I y =9 días para ver la evolución de la resistencia. )demás los concretos por lo regular se dise;an para que se logre la resistencia requerida a =9 días.(ientras se está en espera estos cilindros pasan por un proceso de curado. Los cilindros se ensayan en pare#as, esto se $ace por que los análisis de resistencia son estadísticos y se requiere como mínimo = datos, y también a distintos días, seg%n sea el tiempo requerido para obtener la resistencia máima. El ensayo de concreto consiste en aplicar un esfuerzo de compresión sobre el cilindro elaborado $asta que este falle, este esfuerzo es aplicado por una prensa, el esfuerzo máimo soportado debe de ser igual al estipulado en el dise;o de mezcla. El ensayo de cilindros de concreto es un proceso el cual se describe en tres etapas2 -. Elaboración de !ilindros =. !urado del !ilindro >. Ensayo de !ompresión
Elaboración de .ilindros
La elaboración de cilindros es de gran importancia dentro del proceso, ya que si estos no están bien $ec$os puede llegar a obtenerse un resultado incierto. Para que esto no ocurra es necesario basarse en la norma *+! 7, la cual especifica cómo elegir la muestra de concreto a utilizar y la norma *+' -/!0'")*01 de 'uatemala,la cual especifica la elaboración de los cilindros. Los pasos para la elaboración de cilindros de concreto son los siguientes2 -. +omar muestra de !oncreto2 Ae toma una muestra de concreto basándose en las normas anteriormente mencionadas, y se coloca en un lugar estable a temperatura ambiente, generalmente sobre una carreta. =. . (edir +emperatura2 El termómetro se debe de#ar al menos tres minutos dentro de la mezcla para obtener el valor real. . 6erificar la
I. Aelección de moldes2Este paso es de gran importancia ya que dependiendo del agregado mayor que se utilice en el concreto, será la medida de los cilindros, estos debido a las normas deben tener la altura igual al doble del diámetro. Ae eligen / cilindros, ya se realizan tres pruebas a diferentes días, en cada prueba se ensayan dos cilindros. 9. Llenado de moldes2Ae coloca concreto en el par de cilindros, dependiendo de su tama;o. La colocación se da de dos a tres capas de igual dimensión. Ae pica con la varilla metálica =7 veces, de orilla al centro. Ae golpea con un martillo de $ule el molde, tres veces en cada lado. Ae aplana el concreto a nivel de la base superior del molde. . Traguado2 Ae de#a mínimo = $oras para esperar su endurecimiento.
.urado de .ilindros
El curado de !ilindros debe llevar un control muy estricto para poder obtener resultados más eactos en el ensayo del cilindro. El curado es un proceso que se puede realizar con diferentes materiales, el más utilizado debido a su ba#o costo y su buen funcionamiento es el agua. Este proceso se encarga de saturar el concreto, o llenar los vacíos con agua mientras el concreto llena estos debido a sus reacciones, también se encarga de evitar las contracciones que se dan debido al fraguado, también ayuda a que el concreto se mantenga estable mientras alcanza su resistencia mínima. Este proceso no requiere de una serie de pasos, basta con etraer los cilindros de sus moldes, de preferencia después de = $oras de su realización. Estos deben de colocarse en una pila con agua la cual debe estar a una temperatura de 4=> ? =5 @!. Esta condición de la temperatura es muy importante ya que acelera la resistencia en proporción directa a la temperatura, si no se lleva este control se obtendrán resultados distintos a los esperados. 0tro aspecto importante que se debe de tomar en cuenta, es la $umedad del ambiente. Por lo que en el departamento donde se encuentran los cilindros debe $aber un termómetro para el ambiente y medidor de $umedad del cuarto, y un termómetro para el agua donde se encuentran los cilindros. El proceso de curado debe mantener un control constante, de temperatura y también de los cilindros almacenados, ya que generalmente se utilizan / cilindros
por producción, y se ensayan en pares a los >,I y =9 días, por lo que es importante tenerlos clasificados.
Ensayo de .o!presión
Esta etapa del proceso es la final y es donde se obtienen todos los resultados de la prueba. !onsiste en aplicar un esfuerzo de compresión al cilindro, el cual va aumentando $asta que este falle. El %ltimo esfuerzo resistido por el concreto se le considera su resistencia máima. Es importante saber que el dise;o de mezclas se realiza utilizando una resistencia mayor a la que el concreto se va ver afectado, esto se $ace por seguridad. &ebido a que un mínimo error representa un gran cambio en los resultados, se ensayan dos cilindros por cada tiempo analizado, para basarse en dos resultados y seg%n la variación entre ellos se obtiene un dato más eacto. +ambién se utilizan tres tiempos para llevar un control del aumento de la resistencia del concreto, esto para tener un valor más cercano a la realidad. Para evitar resultados falsos dentro de la prueba, es necesario un control absoluto de todo el proceso. "n aspecto muy importante a tomar en cuenta, es colocar el cilindro de tal forma que el esfuerzo aplicado a este se de en el centro y de manera uniforme sobre toda el área transversal. Para lograr esto se utilizan almo$adillas de neopreno las cuales a#ustan la posición del cilindro para lograr dic$a condición. 0tro aspecto importante es la calibración de los instrumentos de medición, tanto de la prensa como la báscula. Los pasos para el ensayo de los cilindros son los siguientes2 -. !olocar )lmo$adillas2 Este paso es de gran importancia ya que de este dependen los resultados, si su colocación es inadecuada los resultados no serán los correctos. Estas almo$adillas se encargan de a#ustar y alinear los cilindros dentro de la prensa para que la carga aplicada sea uniforme sobre toda su área transversal. =. !olocar el !ilindro2 )l colocar el cilindro dentro de la prensa es necesario tomar en cuenta las medidas de seguridad para evitar alg%n problema, como lo es cerrar la compuerta de la prensa, entre otros. >. 1ealizar la Prueba2Este es el %ltimo paso a realizar, para que este paso obtenga resultados eactos es necesario realizar todo el proceso anterior
basándose en las normas mencionadas y llevando un control estricto. En la actualidad se usan maquinas acompa;adas de un softSare, lo cual automatiza toda la prueba, devolviendo el esfuerzo máimo que soporto el cilindro. Este valor obtenido es indispensable dentro de una obra civil, ya que en la actualidad el concreto es el material más utilizado en este campo, y es necesario conocer su comportamiento, ya que de este depende en gran parte dic$a obra.
.onclusiones -. El ensayo de cilindros de concreto da como resultado el esfuerzo máimo que soporta el concreto fabricado, por tanto es de gran importancia dentro de la construcción, ya que proporciona información sobre el concreto que se utilizara y también si se obtuvieron los valores esperados seg%n el dise;o de mezcla. =. El concreto es un material muy comple#o debido a la gran cantidad de factores que influyen en él, por lo que al momento de dise;arlo no basta solo con tomar en cuenta los agregados y el tipo cemento, sino también las condiciones climáticas en las que se encontrara, el lugar de colocación y la transportación. >. La carga aplicada sobre el cilindro debe ocurrir de manera uniforme sobre el área transversal y coincidir el centro de aplicación con el e#e aial, ya que si esta carga tiene cierta variación en la dirección o el cilindro no está alineado, la carga no ira a @, generando dos componentes, una aplicada al centro como compresión, y la otra $orizontalmente, lo cual mostrara un esfuerzo máimo falso. . El ensayo de compresión es necesario en toda obra civil y no solo en el concreto, sino en todos los materiales que se encontraran sometidos a este tipo de esfuerzos, ya que se necesita conocer la carga máima que podrá soportar la estructura a construir.
6ibliografía -. )A+(C!C>=. !-/8!-/( +est (et$od for +emperature of Tres$ly (ied . !/-I Practice for !apping !ylindrical !oncrete Apecimens
. 7. /. I.
>1 'uide for !onsolidation of !oncrete SSS.cempro.com8serviciosCyCproductos8soluciones8constructo $ttp288SSS.arq$ys.com8contenidos8revenimientoCdelCcemento.$tml *orma +écnica 'uatemalteca *+' U -/-, !omisión 'uatemalteca de normas, ministerio de Economía.
2ne7os
/otos
Elaboración de .ilindros
Aelección de muestra
(oldes
Proceso de revenimiento
Elaboración del !ilindro
.urado del .ilindro Pila de agua para el curado del concreto
control de temperatura y $umedad
Ensayo de los cilindros
!olocación de almo$adillas a los cilindros
1otura de !ilindros
prensa de !ompresión
Graficas &iagrama de esfuerzoCdeformación unitario para materiales en compresión
