ensayosdelaboratorio-concretoenestadofresco-170522204055

FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

ENSAYOS DE LABORATORIO: “CONCRETO EN ESTADO FRESCO”

Autor(es): Apayco Anchelia, Amelia Carhuaricra Ceras, Aaron Ramos Rashuaman, Jeysson Jeysson Salazar Mory, Henry Vera Salvador, Héctor Curso: Tecnología del Concreto – Clase Clase 1627 Docentes: Ing. Cachi Cerna, Gabriel Lic. Espinoza Cabrera, Edika. LIMA – PERÚ PERÚ 2016-2

ENSAYOS DE CONCRETO EN ESTADO FRESCO

Agradecemos a la Lic. Edika Espinoza Cabrera por su apoyo incondicional

para poder culminar todos nuestros ensayos de

laboratorio; al Ing. Gabriel Cachi por la exigencia, ya que nos permitió desarrollar desarrollar el carácter investigativo investigativo como estudiantes estudiantes universitarios. Agradecidos sobretodo, al Eterno, quien sustenta sustenta nuestras vidas para poder cumplir con los objetivos académicos en esta vida.

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

1

INDICE

1

INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 1

2

ENSAYOS ............................................................................................... 1

3

EQUIPOS Y MATERIALES...................................................................... 4

4

PROCEDIMIENTO ................................................................................ 10

5

RESULTADOS ...................................................................................... 17

6

DISCUSIÓN ........................................................................................... 19

7

CONCLUSIONES .................................................................................. 22

8

RECOMENDACIONES .......................................................................... 23

9

ANEXOS................................................................................................ 23


1

INTRODUCCIÓN

Los problemas estructurales que se ven muy a menudo en construcciones, en algunas ocasiones son debido al mal diseño de sus elementos, lo que obliga a realizar estudios acerca de la resistencia del material más usado, este es el concreto. Además de la innovación que representa incorporar pigmentos al este material. Para ello se realizaron ensayos de las propiedades del concreto en estado fresco, como el contenido de aire, peso unitario y asentamiento, para determinar sus características en estado endurecido. Además se realizó el análisis de resistencia mecánica sometiéndolo al ensayo de compresión de probetas de concreto. Cada ensayo se realizó en el Laboratorio de Concreto de la Universidad Privada del Norte, en la sede de Lima Norte; se contó con el monitoreo de la Lic. Edika Espinoza Cabrera. Se usaron los distintos materiales, herramientas y aparatos (marca Forney) según los requisitos de cada ensayo.

2

ENSAYOS

a. ENSAYO 1: CONTENIDO DE AIRE – MÉTODO DE PRESIÓN (ASMT C 231 y NTP 339.080)

Este ensayo tuvo por finalidad la determinación del contenido de aire en una mezcla de concreto en estado fresco, tanto para el concreto normal como para el concreto de color para comparar los valores obtenidos y realizar su respectivo análisis. El contenido de aire atrapado en el concreto estuvo en función de las proporciones en que se combinaron, de los ingredientes en la mezcla, de las características físicas de los agregados y del método de la compactación El valor se obtuvo directamente, de la Olla de Washington, y se comprobó el valor de diseño.


1


Tabla. 1 “Contenido de aire de diseño”

Fuente:“Tesis -URP”

b. ENSAYO 2: PESO UNITARIO DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO (ASMT C138 y NTP 339.046)

Este ensayo abarcó la determinación de la densidad del Concreto en Estado Fresco, se halló dividiendo la masa neta del concreto sobre el volumen del molde. La masa neta se calcula substrayendo la masa del molde vacío de la masa del molde lleno de concreto como sigue: =

 − 

…(1)

 =    …(2)

Donde: D=Densidad o peso unitario (Kg/m 3) Mc= Masa del molde lleno de concreto. (Kg) Mm= Masa del molde vacío. (Kg) Vm= Volumen del molde. (m3) Mneta= Masa neta, masa del concreto. (Kg) *El molde que se eligió fue el de 1/3


 3

2


c. ENSAYO 3: MÉTODO DE ENSAYO PARA LA MEDICION DEL ASENTAMIENTO DEL HORMIGON CON EL CONO DE ABRAMS (ASTM C143 Y NTP 339.035)

Este ensayo tuvo por finalidad la determinación del asentamiento en una mezcla de concreto en estado fresco, tanto para el concreto normal como para el concreto de color para comparar los valores obtenidos y realizar su respectivo análisis. Es considerado un concreto de buena calidad aquel que cumple con características de trabajabilidad, resistencia, durabilidad y economía, donde la trabajabilidad es la propiedad en la cual el concreto es manejable para su desempeño en obra. (Varios) El valor se obtuvo directamente midiendo con una wincha el desnivel que había, el resultado se expresó en cuartos de pulgada.

d. ENSAYO 4: RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE TESTIGOS CILINDRICOS (MTC E 704 - 2000)

Este ensayo tuvo por finalidad la determinación de resistencia a la compresión de concreto de cemento hidráulico, normal y de color usando probetas estandarizadas. Consistió en aplicar una carga axial de compresión a testigos hasta que se presente la falla. La resistencia a la compresión del espécimen se determinó dividiendo la carga aplicada por la sección transversal de éste Fm = P/A…(3)

Donde: Fm = Es la resistencia a la compresión en MPa P = Es la carga máxima total en N; A = Área de la superficie de carga en cm2


3


3

EQUIPOS Y MATERIALES

a. ENSAYO 1: ENSAYO: CONTENIDO DE AIRE

–

METODO DE

PRESIÓN (ASTM C 231 y NTP 339.080)

Para este ensayo se utilizaron los siguientes materiales y equipos: 

Olla de Washington Fig. 1 “Olla de Washington ”

Fuente: “Propia” 

Apisonador

Para una mejor homogenización e impedir los vacíos en el concreto Fig. 2 “Apisonador ”


Regla para enrasar

Instrumentos para nivel la superficie de la olla de Washington y enlisar Fig. 3 “Regla de enrasar ”

Fuente: “Propia”


4




Bandeja

Recipiente para echar el concreto y realizar los ensayos respectivos. Fig. 4 “Bandeja”




Martil lo de goma

Instrumento que se requiere en los ensayos de contenido de aire, peso unitario del concreto y para golpear el trompo al momento de la limpieza. Fig. 5 “Bandeja”




Balanza

Con una exactitud de 0.1 lb. (45g) o dentro del 0.3% de la carga de prueba


5


Fig. 6 “Balanza”


Varilla

Varilla recta, de acero, 5/8 pulgada (16 mm) de diámetro y aproximadamente 24 pulgadas (600 mm) de longitud, el final de la barra termina en una punta redondeada hemisférica cuyo diámetro es de 5/8 pulgada. 

Molde

Molde cilíndrico, de acero u otro metal. La capacidad del molde fue de 1/3 de pie cúbico 

Maso de Goma

Con una exactitud de 0.1 lb. (45g) o dentro del 0.3% de la carga de prueba Fig. 7 “Molde, Mazo y Varilla ”

Fuente: “UTPL” TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

6


c. ENSAYO 3: MÉTODO DE ENSAYO PARA LA MEDICION DEL ASENTAMIENTO DEL HORMIGON CON EL CONO DE ABRAHMS (ASTM C143 Y NTP 339.035)


Cono de Abrahms

Molde de forma tronco cónica de 20 cm de diámetro en la base inferior, 10 cm en la base superior y 30 de altura. Fig. 8 “Cono de Abrahms ”


Varilla compactadora Se usó una varilla de acero lisa de 5/8” de diámetro con puntas

semiesféricas y de 60 cm aprox. Fig. 9 “Varilla compactadora ”



7




Cucharon

Cucharon metálico del tamaño adecuado para poder introducir el concreto en el cono de Abrahms. Fig. 10 “Cucharon metálico ”


Instrumento de medida

Dispositivo de medida con la cual se midió el slam o asentamiento. Fig. 11 “Wincha”




Bandeja metalica

Bandeja metalica del tamaño apropiado para poder poner el cono de Abrams.


8


Fig. 12 “Bandeja metálica ”



Los materiales usados son los siguientes: Fig. 13 “Moldes para concreto”

Fuente: “Google”


9


Fig. 14 “Máquina de Compresión”

Fuente: “Google ”

4

PROCEDIMIENTO


El procedimiento abarca los tres tipos de diseños que se realizó: Diseño de concreto sin adiciones, diseño de concreto con óxidos. Primero se humedece con un trapo húmedo el interior de la olla, luego con una muestra de concreto fresco, se llena la olla Washington en 3 capas iguales, se compacta 25 golpes con una varilla por cada capa y también se da 12 golpes en cruz con un martillo de goma. Teniendo en cuenta que, a partir de la segunda capa, al momento de apisonar, la varilla no debe entrar má s de 1” a la capa inferior Fig. 15 y 16 “Vaciado de concreto ” y “Apisonado de concreto ”

Fuente: “Propia” TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

10


Terminado el apisonado, enlisamos la superficie de la olla con la regla metálica y limpiamos el contorno con una franela para que la tapa entre con facilidad. Luego, se colocó la tapa, se ajustó sus 4 lados y se cerró la tuerca que está en la parte superior. Seguido llenamos con agua mediante una abertura que tiene la tapa de la olla de Washington hasta que es expulsado por el otro agujero y ajustamos los tornillos. Fig. 17 y 18 “Enlisado de la superficie ” y “Olla de Washington”


Para finalizar el ensayo, se introdujo aire mediante un agitador hasta que el manómetro llegó a cero. Luego se presionó una palanca que se encuentra al costado del agitador y se procedió a calcular el contenido de aire. Fig. 19 y 20 “Colocando el Manómetro en Cero” y “Medida del Contenido de Aire”



11



La muestra se seleccionó según la ASTM C 172, práctica que cubre procedimientos para la obtención de muestras representativas de concreto fresco. Se seleccionó el tamaño del molde según el tamaño máximo nominal, la cual es de 1/3 de pie cúbico y a continuación se determinó la masa del molde vacío. Fig. 21 “Molde Utilizado ”


Se colocó el concreto dentro del recipiente en tres capas de aproximadamente igual volumen. Compactamos cada capa penetrando 25 veces con la varilla en forma de espiral. La primera capa se compacta en todo su espesor, sin tocar el fondo. Compactamos la segunda y tercera capa en todo su espesor, ingresando 1” (25mm) en la capa anterior.


12


Fig. 22 “Compactación y golpe con el macizo ”


Al terminar de compactar cada capa, se golpeó firmemente 12 veces en forma de cruz, para llenar los vacíos y eliminar las burbujas de aire. Enrasamos el molde, retirando el material sobrante en la última capa. Fig. 23 y 24 “Compactación y Enrasado”


Limpiamos el material sobrante alrededor del molde y determinamos la masa del molde más el concreto. Calculamos la masa neta y por consiguiente, determinamos la densidad del concreto, registrando el resultado adecuadamente.


13


Fig. 25 “Determinación del Peso Total”


c. ENSAYO 3: MÉTODO DE ENSAYO PARA LA MEDICION DEL ASENTAMIENTO DEL HORMIGON CON EL CONO DE ABRAHMS (ASTM C143 Y NTP 339.035)

En lo que respecta a este ensayo el procedimiento realizado fue el siguiente: Se humedeció el cono de Abrahms y se colocó en la bandeja, luego se aseguró el cono pisándolo por ambos lados. Se comenzó a llenar el cono en 3 capas, cada capa se apisonó con 25 golpes uniformes y en forma de espiral hacia el centro.


14


Fig. 26 y Fig. 27 “Compactado del cono de Abrams ”


Luego se procedió a enrasar el cono con la ayuda de la varilla compactadora, así se eliminó el exceso. Seguidamente se procedió a levantar el cono de forma vertical para lo cual se contó hasta siete, levantando el cono desde el tercer segundo. Fig. 28 y Fig. 29 “Levantamiento del cono de Abrahms ”


Posteriormente se procedió a medir inmediatamente la diferencia entre la altura del molde y la altura del concreto fresco (slump).


15


Fig. 30 y Fig. 31 “Medicion del Slump ”



El ensayo de compresión de muestras curadas en agua e hizo inmediatamente después de que éstas fueron removidas del lugar de curado La probeta se colocó entre dos bloques de metal, con una superficie de contacto de caucho duro tanto arriba como abajo y se alineó según el eje de la máquina de compresión. Se rompieron 6 probetas a los 3 días, correspondientes a los tres tipos de diseño, 2 probetas de cada tipo para promediarlas Fig. 32 “Compresión de la probeta”



16


5

RESULTADOS


En el ensayo realizado con el concreto fresco sin adición, el contenido de aire fue de 1.5%. En el ensayo realizado con el concreto fresco con el primer oxido que fue de titanio (blanco), el contenido de aire fue 0.6%. En el ensayo realizado con el concreto fresco con el segundo oxido que fue de hierro (rojo), el contenido de aire fue 0.5%.

b. ENSAYO 2: PESO UNITARIO DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO (ASMT C138 y NTP 339.046) Tabla N° 2. “Tabla de cálculo del Peso Unitario”.

MASA MOLDE DISEÑO

MASA MOLDE+CONCRET MASA O NETA

4.771

27.24

22.469

VOLUMEN P.U. MOLDE (Kg/m3) LIMITES 0.00935

2403

PIG. BLANCO

4.771

27.32

22.549

0.00935

2412

PIG. ROJO

4.771

27.41

22.639

0.00935

2421

22402460 Kg/m3


c. ENSAYO 3: MÉTODO DE ENSAYO PARA LA MEDICION DEL ASENTAMIENTO DEL HORMIGON CON EL CONO DE ABRAMS (ASTM C143 Y NTP 339.035)

Los resultados obtenidos en este ensayo fueron: Concreto normal: 2.5” Concreto con Óxido de Titanio: 2” Concreto con Óxido de Hierro: 1.5”


17


d. ENSAYO 4: RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE TESTIGOS CILINDRICOS (MTC E 704 - 2000) Tabla 3: “Cuadro de valores. Pigmento Rojo: Óxido de Hierro: ” CÁLCULO DE RESISTENCIAS A LA COMPRESIÓN DE PROBETAS DE CONCRETO PIGMENTO ROJO S S T Í E )

)

R

c(

c(

B m

° P

P3 P4

3 3

OI ) M c(

1

E O D

C

R P

A C S R N R A Á

R

c

m

e m

R

OI T M

D E E

T B

B

g K( f

T

N

DI E

/ c´

K(

N c

D g

f

O DI

si /

c´

O 2

ñ

e c(

E C

)

m S

A A

o 2

2 V

R

) a

E S

G

l )

E A

m

2 D

K(

g

D m

.

L

)

O %

15.4

15.4

15.4

39305

186.3

211

250

84.4

15.4

15.4

15.4

38135

186.3

205

250

81.9

PROMEDIO S

208

250

83

O O R P %

83


Tabla4: “Cuadro de valores. Pigmento Blanco: Óxido de Titanio: ” CÁLCULO DE RESISTENCIAS A LA COMPRESIÓN DE PROBETAS DE CONCRETOPIGMENTO BLANCO S S T Í

)

)

R

c(

c(

OI

E B m

° P

P3 1 P3 3

) M c(

1 D

E

C

C

O R P

2

S S

m A

L

N E R

A Á C

R

m

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f

T

K(

N N

c´ f

OI T M

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D

DI E

c

/ g

O DI

si c

c´

O 2

ñ

R c(

A R

)

e

V

G

o 2

a

E E

) l

) R

A

m

2 D

K(

S

g

D m

.

A

)

B B

K(

g

O %

15.2

15.3

15.3

41035

182.7

225

250

89.9

15.4

15.4

15.4

39275

186.3

211

250

84.3

PROMEDIOS

218

250

87

O O R P %

87



18


Tabla 5: “Cuadro de valores. Concreto sin pigmento: ” CÁLCULO DE RESISTENCIAS A LA COMPRESIÓN DE PROBETAS DE CONCRETO- DISEÑO DE MEZCLA ) T

c(

S

S A AÍ

)

)

O c(

c(

D

E B P

1

K(

C

A

R P

m

C

N R Á

A

m

g c´ f R

R c´ T

E T

T B

K(

B O %

f

3

P-3 15.4

15.3

15.4

35595

185.1

192

250

76.9

3

P-4 15.4

15.3

15.4

34660

185.1

187

250

74.9

PROMEDIOS

190

250

76

DISCUSIÓN


Para el cálculo del contenido de aire se tiene en cuenta el siguiente cuadro que va en relación al TMN del agregado. Generalmente este aire ocupa del 1% al 3% del volumen de la mezcla. Tabla 6: “Cuadro de valores”

Fuente:“Tesis-URP” TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

I

E g


6

N

DI

/ D

e

N c

l a

O DI

si K(

c(

E R

O

V S

e

O 2

ñ

2

A

)

/ )

S G

o c

R E

A

M

m S

E

E D

2 A

C

D 2

D

. g

m

R

)

IO

m

° N

m

) L

19

O %

76


EL agregado utilizado tenía un TMN de 1 ½” y por lo tanto le

correspondía un contenido de aire de 1.0% pero salió de 1.5 % La tabla anterior sólo se rige en concreto fresco sin ninguna adición. Pero el día del diseño se realizó concreto con óxidos así que en éste caso sólo se tomara como referencia Con el primer oxido que fue de titanio (blanco), el contenido de aire fue 0.6%. Concluyendo que el contenido de aire es afectado por la composición química y la fineza del óxido de titanio en menor medida. Con el segundo oxido que fue de hierro (rojo), el contenido de aire fue 0.5%. Concluyendo que el contenido de aire es afectado por la composición química y la fineza del óxido de hierro en mayor medida. Éste método no es aplicable para concretos con agregado ligeros que tengan burbujas de aire en el interior o aquellos con alta porosidad. Tampoco debe aplicarse para concretos de bajo rendimiento por ser poco plásticos, pero se deduce que los óxidos disminuyen notablemente el contenido de aire en éste tipo de concreto. b. ENSAYO 2: PESO UNITARIO DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO (ASMT C138 y NTP 339.046)

Los pesos unitarios obtenidos tantos del concreto normal, así como el de dióxido de titanio (pigmento blanco) y de hierro (pigmento rojo) están dentro de los límites normales permisibles: 2240 Kg/m 3 y 2460 Kg/m 3 (DINO: Contr ol de calidad, 2011). Tabla N° 7. “Peso Unitarios obtenidos”.

MEZCLA

P.U. (Kg/m3)

LIMITES

DISEÑO DE INFORME

2403

2240-2460 Kg/m3

DIÓXIDO DE TITANIO

2412

DIÓXIDO DE HIERRO

2421



20


Nota: El presente ensayo contempla el rendimiento del concreto, pero por consideraciones del docente, sólo se ha abarcado el Peso Unitario.

c. ENSAYO 3: MÉTODO DE ENSAYO PARA LA MEDICION DEL ASENTAMIENTO DEL HORMIGON CON EL CONO DE ABRAMS (ASTM C143 Y NTP 339.035) Los resultados obtenidos en este ensayo fueron 2.5”, 2”, 1.5” los cuales

a simple vista estarían mal para los tres tipos de concreto pero al ver el siguiente cuadro de tolerancias se puede afirmar que 2 de las 3 mezclas si corresponden a la consistencia para la cual fueron diseñadas y la tercera que no cumple puede ser debido a la implementación del óxido de hierro. Tabla N° 8. “Tolerancias”.



La resistencia obtenida en el concreto con pigmento a comparación con el concreto tradicional a los 3 días nos demuestra que además de dar color, los pigmentos a base de óxidos brindan resistencia mecánica, por lo que su uso puede ampliarse a nivel estructural.


21


7

CONCLUSIONES

a. ENSAYO 1: CONTENIDO DE AIRE – MÉTODO DE PRESIÓN (ASMT C 231 y NTP 339.080) 

Generalmente este aire ocupa del 1% al 3% del volumen de la mezcla. EL agr egado utilizado tenía un TMN de 1 ½” y por lo tanto le correspondía un contenido de aire de 1.0% pero salió de 1.5 %



El contenido de aire es afectado por la composición química y la fineza del óxido de titanio en menor medida, también es el caso del óxido de hierro.


Los pesos unitarios obtenidos tantos del concreto normal, así como el de dióxido de titanio (pigmento blanco) y de hierro (pigmento rojo) están dentro de los límites normales permisibles: 2240 Kg/m 3 y 2460 Kg/m 3 (DINO: Contr ol de calidad, 2011). c. ENSAYO 3: MÉTODO DE ENSAYO PARA LA MEDICION DEL ASENTAMIENTO DEL HORMIGON CON EL CONO DE ABRAMS (ASTM C143 Y NTP 339.035) Los resultados obtenidos en este ensayo fueron 2.5”, 2”, 1.5” los cuales

estarían mal para los tres tipos de concreto pero al analizar tolerancias se puede afirmar que 2 de las 3 mezclas si corresponden a la consistencia para la cual fueron diseñadas y la tercera que no cumple puede ser debido a la implementación del óxido de hierro. d. ENSAYO 4: RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE TESTIGOS CILINDRICOS (MTC E 704 - 2000)

La resistencia obtenida en el concreto con pigmento a comparación con el concreto tradicional a los 3 días nos demuestra que además de dar color, los pigmentos a base de óxidos brindan resistencia mecánica, por lo que su uso puede ampliarse a nivel estructural. TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

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8

RECOMENDACIONES



Todos estos ensayos deben realizar cumpliendo los criterios y requisitos de la Norma ASTM C- 172 y NTP 339.036: Muestreo de Concreto Freso. Las muestras se deben obtener dentro del intervalo de los 15 minutos.



Considerar de vital importancia estos ensayos, ya que son los que determinarán la aceptación de la calidad del concreto, en cuanto a su cumplimiento cuantitativo conforme a las especificaciones normativas; sin embargo, no pronostican su calidad en la estructura, ya que existen otras variables que van más allá del

productor. (Empresa DINO: Control de calidad, 2011).

9

ANEXOS

Fig. 33 “Equipo de Trabajo, realizando el muestro de concreto y Freso y preparando las probetas normalizadas. ”



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ensayosdelaboratorio-concretoenestadofresco-170522204055

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