Tesis Hormigon Con Adicion de Nanosilice OTOÑO 2014

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CHILE INACAP SEDE RENCA

ELABORACIÓN DE HORMIGÓN CON ADICIÓN DE NANOSILICE

ALFREDO ANTONIO BASCUR ZULETA JAIME PATRICIO CASTRO MORENO ITALO PHARYS FERNANDEZ CANDIA

2014

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CHILE INACAP SEDE RENCA

ELABORACIÓN DE HORMIGÓN CON ADICIÓN DE NANOSILICE

ALFREDO ANTONIO BASCUR ZULETA JAIME PATRICIO CASTRO MORENO ITALO PHARYS FERNANDEZ CANDIA

Profesor: Juan Miguel Fernandez Teruel

Proyecto presentado al Área Construcción de la Universidad Tecnológica de Chile INACAP Sede Renca, para optar al Título de Ingeniero Constructor y al Grado Gr ado Académico de Licenciado en Ciencias de la Ingeniería en Construcción.

2014

DEDICATORIAS Esta tesis se la dedico a mis hijos Franco Fernández y Valentina Fernández, los cuales me dieron la fuerza para seguir adelante y no flaquear en aquellos momentos difíciles que se presentaron durante estos cinco años, a mi señora Tiareh Reyes que me acompaño en todo momento dándome su apoyo incondicional en este proceso. Ensenándome a encarar las adversidades y así no desfallecer en el camino. Esta tesis está especialmente dedicada a mis padres, pues gracias a ellos soy lo que soy hoy en día, son las personas que me han entregado mis valores, mis principios, mi perseverancia y son ellos, junto con mis hijos y mi mujer, la principal motivación e inspiración para conseguir mis objetivos, gracias a todos por darme el apoyo, amor, comprensión, y también por no dedicarles más tiempo. tiempo.

ITALO PHARYS FERNANDEZ CANDIA Dedico esta tesis a mis hijos Jonathan Castro, David Castro, Patricio Castro y Catalina Castro, los cuales me dieron la fortaleza, fuerza fuerza y el aliento para seguir adelante y no desfallecer desfallecer cuando las cosas estaban difíciles y adversas durante estos cinco años. A mi mujer Jacqueline Aceituno, quien con su aliento, su compañía y por sobre todo su apoyo incondicional que me otorgo durante todo este proceso. Me enseñaron que con perseverancia y optimismo todo es alcanzable en la vida y aquí queda demostrado que contra todas las adversidades que me ha presentado la vida pude salir adelante y alcanzar mis sueños. Esta tesis está especialmente dedicada a mi madre Rosita Moreno, gracias a Dios y a ella soy la persona que soy hoy en día, ella me otorgo valores, principios, perseverancia, y siempre me indico que me iba a ir bien y que alcanzaría mi sueño de ser un gran profesional y obtener mi título. Junto con mis hijos y mi mujer, han sido la principal inspiración y motivación para alcanzar y conseguir mis objetivos y metas, gracias a todos por darme el apoyo, amor y compresión, que necesite para alcanzar alcanzar mis metas y sueños, y gracias por haber entendido que tuve tuve que sacrificar su tiempo, donde no pude darles más tiempo tiempo como ellos se lo merecen.

JAIME PATRICIO CASTRO CASTRO MORENO. Dedico este trabajo a mi familia que me apoyo siempre, en especial a mi esposa Marcela Solís que me apoyo en todo momento momento y siempre dando animó para seguir adelante adelante y sacar mi carrera de de ingeniero. También dedico este trabajo a mis padres que me formaron como persona de bien y todos quienes me apoyaron en el curso de mi carrera durante estos 5 años de penas y alegrías que enfrente cada día que pasen en la universidad.

ALFREDO ANTONIO ANTONIO BASCUR ZULETA ZULETA

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AGRADECIMIENTOS Primer lugar quiero dar gracias a mi familia y a mis padres, por estar siempre conmigo en cada paso y agradecer a mi familia por todo el esfuerzo realizado por ellos y el apoyo brindado durante mis estudios. Agradecer a mi señora, Tiareh Reyes Ocampo, que estuvo conmigo estos cinco años apoyándome, a mi madre, Yamila Candía Serra, que fue la persona que me dio todos mis valores y principios, a mi padre, Ítalo Fernández Parodi, que fue la persona que me apoyo, con entusiasmo en todo momento sin criticarme, me diste la fuerza para seguir adelante sin importar nada. Es importante agradecer también a todos los docentes que participaron en nuestra formación académica aportando sus conocimientos y experiencias, además de tener siempre disponibilidad a responder nuestras consultas, por esto quiero agradecer sinceramente a los profesores Rodrigo Flores, Estefan Zapata, Manuel Quezada, Jorge Sánchez y por supuesto a nuestro profesor guía Juan Miguel Fernández, también quiero agradecer a la profesora Patricia Aqueveque, a todos muchas gracias. Por último queremos agradecer a nuestro director de correra ai senor Santiago Fernández por su disponibilidad de atendemos y solucionar nuestros problemas, muchas gracias. Y un especial agradecimiento a nuestro pañolero "Luís Snchez", por su colaboración y gran paciencia, MUCHAS GRACIAS A TODOS. ITALO PHARYS FERNANDEZ CANDIA

Quiero agradecer a Dios y a mi madre Rosita, a mi mujer Jacqueline, a mis hijos Jonathan, David, Patricio y Catalina, por estar siempre conmigo en cada paso y agradecerles por todo el esfuerzo realizado por ellos y el apoyo incondicional e invaluable brindado durante todo el proceso de mis estudios. Además quiero agradecer a todos los profesores y docentes que participaron en nuestra formación académica aportando sus conocimientos y experiencias, además de tener tiempo y disposición para atender mis requerimientos académicos e incluso personales. Agradezco sinceramente a cada uno de ellos por el valioso tiempo otorgado. A todos ellos muchas gracias. Por último quiero agradecer a nuestro director de carrera al señor Santiago Fernández por su disponibilidad de atendernos y solucionar nuestras inquietudes y problemas, muchas gracias. Y un especial agradecimiento a nuestro profesor Juan Miguel Fernandez Teruel, por su colaboración y gran paciencia, MUCHAS GRACIAS A TODOS. JAIME PATRICIO CASTRO MORENO.

Agradezco a todos aquellos, que de una u otra manera me motivaron y animaron a seguir adelante, en especial a mi familia que me apoyo y siguen apoyando en mi carrera. También agradezco a nuestros docentes en especial a nuestro profesor guía el Sr Juan Miguel Fernandez Teruel, profesor

Rodrigo Flores, profesor Pedro Cárdenas y y a nuestro director de carrera Don Santiago fernandez en cual siempre me alento serguir adelante y que la vida hay etapas que superar y obtaculos que pasar para lograr ser un buen profesional a futuro. Tambien agradeco la dispoción y voluntad del encargado del pañol el Sr. Luis Sanchez Gracias afectuosas ALFREDO ANTONIO BASCUR ZULETA

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RESUMEN Esta investigación experimental tiene como objetivo analizar la influencia en la resistencia de un hormigón H30 con la adición de Nanosílice. Esto con la finalidad de aportar una nueva alternativa de hormigón, ya sea estético y de mayor resistencia. Para el desarrollo de esta investigación se planteara como primera medida, cuál será el problema de investigación a tratar, en donde se definirán sus elementos y de cómo se formulara el problema de investigación Experimental que se propone abordar. Una vez formulado el problema de investigación se identifica las variables incorporadas, siendo estas el hormigón por un lado y la adición de Nanosílice por otro. Y en base a esto se propone una hipótesis sobre el tema abordado. Después se buscara la información existente sobre el tema, en referencia si hay alguna normativa, estudio o ensayo sobre esta investigación. Ya que hoy en día los hormigones han ido evolucionando en diferentes direcciones y de acuerdo a las necesidades constructivas que surgen cada día. La fundamentación de la investigación radica en una investigación de tipo experimental, en cual se realizara la comparación de resistencias ensayadas a la compresión y flexo tracción en hormigones normales y hormigón con adición de Nanosílice, por la cual se trabajara con 2 grupos experimentales de hormigón, donde uno será el patrón de control del estudio. Estos hormigones se confeccionaran en laboratorio de hormigón y se ensayaran, en el cual la técnica muestral será por muestreo por cuota y en donde a traves de una planilla de control recopilaremos los datos aportados por los ensayos. Estos datos validaran los procedimientos realizados en esta investigación. Y que en su conjunto se podrá comparar la resistencia del hormigón normal contra el hormigón con adición de Nanosílice. Toda la información y procedimiento se podrá programar en un tiempo estimado, para después analizar los resultados y concluir si la hipótesis sobre el tema abordado era la correcta.

iv

ABSTRACT This experimental research is to analyze the influence on the strength of a concrete H30 adding Nanosílice. This aims to provide a new alternative concrete an esthetic and high strength. For the development of this research were to arise as a first step, what the research problem to be treated, where the elements are defined and how the problem of Experimental research proposed approach is formulated. Once formulated the research question identifies the variables incorporated, these being the concrete on one side and Nanosílice adding another. And based on this hypothesis on the subject addressed is proposed. After the existing information on the subject is sought, referring if any rules, study or essay on this research. Since concrete today have evolved in different directions according to the construction needs that arise every day. The foundation of the research lies in experimental research, in which the comparison of resistances tested flexural and compressive normal concrete and concrete with addition of Nanosílice, for which 2 experimental groups work with concrete, place where one will be the pattern of study control. These will be drawn in laboratory concretes concrete and rehearse, in which the sampling technique will be by quota sampling and where through a set timesheet collect the data provided by the trials. These data validate the procedures performed in this research. And as a whole may compare the strength of ordinary concrete against concrete Nanosílice added. All information procedure may be programmed in an estimated time, and then analyze the results and conclude whether the hypothesis on the theme addressed was correct.

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INDICE GENERAL DEDICATORIA ................................................................................................................................II AGRADECIMIENTOS ......................................................... ........................................................ .....III RESUMEN ........................................................................ ........................................................ .....III INDICE GENERAL .......................................................................................................................... VI INDICE DE TABLAS .................................................... ...................................................... ............ XIV INDICE DE ILUSTRACIONES ......................................................................................................... XVI CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN ................................................................................. ......................... 1 1.1. Antecedentes ...................................................................................... ................................. 1 1.2. Planteamiento del problema ....................................................................... ......................... 2 1.3. Justificación del proyecto de investigación ............................................................................ 2 1.4. Objetivos ............................................. ....................................................... ......................... 3 1.4.1.

Objetivo general ........................................................................................................................ 3

1.4.2.

Objetivos específicos ................................................................................................................. 3

1.5. Variables de estudio ......................................................... .................................................... 3 1.5.1.

Variable independiente .............................................................................................................3

1.5.2.

Variables dependientes .............................................................................................................4

1.6. Hipótesis ..................................................................................................... ......................... 4 1.7. Descripción .................................................... ...................................................... ................ 4 CAPÍTULO II: ANTECEDENTES TEÓRICOS.......................................................................................... 5 2.1. Antecedentes Históricos del Hormigón............................................................................ ...... 5 2.2. Componentes del Hormigón ................................... ........................................................ ...... 7 2.2.1.

Cemento .................................................................................................................................... 7

2.2.1.1. Clasificación del Cemento ..........................................................................................................7 2.2.1.2. Fabricación del cemento. ..........................................................................................................7 2.2.1.3. Propiedades generales de los cementos. ................................................................................10 2.2.2.

Áridos. ......................................................................................................................................13

2.2.2.1. Clasificación de los áridos. .......................................................................................................14 2.2.2.2. Requisitos de los áridos. ..........................................................................................................14 2.2.2.3. Granulometría de los áridos. ...................................................................................................14 2.2.2.4. Características de los áridos. ...................................................................................................16 2.2.3.

Agua de amasado. ...................................................................................................................18

2.2.3.1. Requisitos del agua de amasado. ............................................................................................18 vi

2.2.4.

Aditivos. ...................................................................................................................................19

2.3. Clasificación del Hormigón......................................................... ......................................... 19 2.3.1.

Clasificación por resistencia a la compresión. .........................................................................19

2.3.2.

Clasificación por resistencia a la flexotracción. .......................................................................20

2.4. Requisitos Generales del Hormigón. ..................................................... ............................... 21 2.5. Características Particulares del Hormigón. ..................................................................... ..... 22 2.6. Propiedades del Hormigón......................................................... ......................................... 22 2.6.1.

Hormigón fresco ......................................................................................................................22

2.6.2.

Hormigón endurecido ..............................................................................................................23

2.7. Nanosílice .......................................................................................................................... 25 2.7.1.

Definición .................................................................................................................................25

2.7.2.

Ventajas de usar nanosílice .....................................................................................................26

2.7.3.

Beneficios medio ambientales.................................................................................................26

2.7.4.

Aplicaciones. ............................................................................................................................27

CAPÍTULO III: PROGRAMA EXPERIMENTAL................................................................................ .... 28 3.1. Programa de Estudio ........................................................ .................................................. 28 3.2. Extracción de muestra ............................................ ....................................................... ..... 28 3.3. Ensayos ....................................................................................................... ....................... 28 3.3.1.

Ensayo de docilidad. ................................................................................................................28

3.3.2.

Ensayo de compresión. ............................................................................................................28

3.4. Confección de Probetas .......................................... ....................................................... ..... 29 3.5. Descripción del Ensayo de Compresión ........................................................................... .... 29 3.5.1.

Expresión de resultados...........................................................................................................30

3.5.2.

Fórmula de cálculo para ensayo a la compresión. ..................................................................30

CAPÍTULO IV: METOLOGÍA EXPERIMENTAL ................................................................................... 32 4.1. Materiales ...................................................... ...................................................... .............. 32 4.1.1.

Cemento ..................................................................................................................................32

4.1.2.

Agua .........................................................................................................................................32

4.1.3.

Áridos .......................................................................................................................................32

4.2. Determinación de las Propiedades de los Áridos ................................................................. 33 4.2.1.

Extracción y preparación de muestras. ...................................................................................33

4.2.2.

Tamaño de la muestra. ............................................................................................................33

4.2.3.

Procedimiento de extracción de acopios. ...............................................................................33 vii

4.2.4.

Procedimiento de preparación de las muestras......................................................................34

4.2.4.1. Cuarteo mediante pala. ...........................................................................................................34 4.3. Tamizado y Determinación de la Granulometría. ................................................................. 34 4.3.1.

Tamices de ensayo. ..................................................................................................................35

4.3.2.

Acondicionamiento y tamaño de la muestra de ensayo. ........................................................36

4.3.3.

Juego de tamices. ....................................................................................................................37

4.3.4.

Operación de tamizado. ..........................................................................................................37

4.3.5.

Módulo de finura. ....................................................................................................................38

4.3.6.

Curva granulométrica. .............................................................................................................38

4.4. Determinación de la Densidad Aparente. ........................................................................ .... 38 4.4.1.

Muestra de ensayo. .................................................................................................................39

4.4.2.

Medidas. ..................................................................................................................................39

4.4.3.

Densidad aparente suelta. .......................................................................................................40

4.4.3.1. Procedimiento. ........................................................................................................................40 4.4.4.

Densidad aparente compactada por apisonado. ....................................................................41

4.4.4.1. Procedimiento. ........................................................................................................................41 4.5. Determinación del Material Fino Menor que 0,080 mm (NCh 1223 Of.77). ........................... 42 4.5.1.


4.5.2.

Tamices. ...................................................................................................................................43

4.5.3.

Procedimiento de ensayo. .......................................................................................................43

4.6. Determinación de las Densidades Real y Neta, y la Absorción de Agua de las Gravas (NCh 1117. Of.77). ................................................................................................... 44 4.6.1.

Muestra de ensayo ..................................................................................................................44

4.6.2.

Determinación de pesada sumergida (msu). ...........................................................................45

4.6.3.

Determinación de pesada al aire ambiente del árido saturado superficialmente seco (ma sss). ...........................................................................................................................46

4.6.4.

Determinación de pesada al aire ambiente del árido seco (ma s). .........................................47

4.6.5.

Cálculos. ...................................................................................................................................47

4.7. Determinación de las Densidades Real y Neta y la Absorción de Agua de las Arenas (NCh 1239. Of 77). ..................................................... ......................................... 48 4.7.1.


4.7.2.

Procedimiento de medición. ...................................................................................................51

4.7.3.

Cálculos. ...................................................................................................................................52 viii

4.8. Determinación de Ia Docilidad. Método del Asentamiento del Cono de Abrams (NCh 1019 E Of. 74)............................................................................................................. 53 4.8.1.

Procedimiento. ........................................................................................................................54

4.8.2.

Medición del asentamiento. ....................................................................................................55

4.9. Confección y Curado en Obra de Probetas para Ensayos de Compresión (NCh 1017 Of.75). .. 55 4.9.1.

Aparatos y requisitos previos. .................................................................................................55

4.9.1.1. Moldes. ....................................................................................................................................55 4.9.1.2. Vibradores. ..............................................................................................................................55 4.9.1.3. Requisitos previos....................................................................................................................56 4.9.2.

Moldeado de probetas. ...........................................................................................................56

4.9.3.

Compactación. .........................................................................................................................56

4.9.3.1. Compactación por vibrado interno. ........................................................................................57 4.9.3.2. Terminación superficial de las probetas. .................................................................................57 4.9.4.

Curado. ....................................................................................................................................57

4.9.4.1. Curado Inicial. ..........................................................................................................................57 4.9.4.2. Desmolde. ................................................................................................................................58 4.9.4.3. Curado. ....................................................................................................................................58 4.10. Ensayo de Compresión de Probetas Cúbicas. (NCh 1037. Of 77). .......................................... 58 4.10.1.

Medición de probetas..............................................................................................................58

4.10.1.1. Procedimiento de medición de probetas cúbicas. ..................................................................58 4.10.2.

Ensayo. .....................................................................................................................................59

4.10.3.

Cálculo. ....................................................................................................................................60

4.10.3.1. Cálculo de sección promedio. ..................................................................................................60 4.10.3.2. Cálculo de altura promedio. ....................................................................................................60 4.10.3.3. Cálculo de la resistencia a compresión. ...................................................................................60 CAPÍTULO V: EXPRESIÓN DE RESULTADOS ................................................................................ .... 61 5.1. Determinación del Material Fino Menor a 0,008 mm. .......................................................... 61 5.1.1.

Gravilla .....................................................................................................................................61

5.1.1.1. Aceptación de resultados ........................................................................................................61 5.1.1.2. Conclusión ...............................................................................................................................61 5.1.2.

Arena gruesa ............................................................................................................................62

5.1.2.1. Aceptación de resultados ........................................................................................................62 5.1.2.2. Conclusión ...............................................................................................................................62 ix

5.2. Tamizado y Determinación de la Granulometría. ................................................................. 62 5.2.1.

Ensayo de granulometría de la gravilla. ..................................................................................63

5.2.2.

Comparación de la curva granulométrica de la gravilla. .........................................................64

5.2.3.

Ensayo de granulometría de la arena gruesa. .........................................................................64

5.2.4.

Áridos combinado granulometría recomendadas para dosificación (% acumulado que pasa)..........................................................................................................65

5.3. Determinación de la Densidad Aparente. ........................................................................ .... 67 5.3.1.

Densidad aparente de la arena................................................................................................67

5.3.1.1. Determinación de la capacidad volumétrica de una medida. .................................................67 5.3.1.2. Expresión de resultados...........................................................................................................68 5.3.1.3. Consolidación de resultados. ...................................................................................................69 5.3.2.

Densidad aparente de la gravilla. ............................................................................................70

5.3.2.1. Determinación de la capacidad volumétrica de una medida. .................................................70 5.3.2.2. Expresión de resultados...........................................................................................................70 5.3.2.3. Consolidación de resultados. ...................................................................................................72 5.4. Determinación de la Densidad Real, Densidad Neta y la Absorción de Agua de la Arena. ...... 72 5.4.1.


5.5. Determinación de la Densidad Real, Densidad Neta y la Absorción de Agua de la Grava. ...... 73 5.5.1.


5.6. Dosificación Hormigón Patrón. ......................................... .................................................. 75 5.6.1.

Determinación de la resistencia media requerida. .................................................................75

5.6.2.

Relación agua / cemento. ........................................................................................................76

5.6.3.

Dosis de agua. ..........................................................................................................................77

5.6.4.

Dosis de cemento. ...................................................................................................................78

5.6.5.

Dosis de aire atrapado (u). ......................................................................................................78

5.6.6.

Dosis de árido. .........................................................................................................................79

5.6.7.

Dosificación SSS. ......................................................................................................................79

5.6.8.

Determinación de la humedad. ...............................................................................................80

5.6.8.1. Extracción de la muestra. ........................................................................................................80 5.6.8.2. Tamaño de las muestras. .........................................................................................................80 5.6.8.3. Expresión de resultados. .........................................................................................................80 5.6.9.

Correcciones a la dosificación. ................................................................................................81

5.6.10.

Dosificación final. .....................................................................................................................82 x

5.7. Dosificación de Hormigón con 0.5% aditivo Nanosilice sobre el peso del cemento y disminución de agua en un 20%........................................................ ............................... 82 5.7.1.


5.7.1.1. Tamaño de las muestras. .........................................................................................................82 5.7.1.2. Expresión de resultados. .........................................................................................................83 5.7.2.


5.7.3.

Dosificación final con 0.5% aditivo nanosilice. ........................................................................84

5.8. Dosificación de Hormigón con 1.0 % aditivo Nanosilice sobre el peso del cemento y disminución de agua en un 25%. ....................................................... ............................... 85 5.8.1.




5.8.3.


5.9. Dosificación de Hormigón con 1.5 % aditivo Nanosilice sobre el peso del cemento y disminución de agua en un 30%........................................................ ............................... 87 5.9.1.




5.9.3.


5.10. Dosificación de Hormigón con 2.0 % aditivo Nanosilice sobre el peso del cemento y disminución de agua en un 35%........................................................ ............................... 90 5.10.1.




5.10.3.

Dosificación final con 2.0% aditivo nanosilice .........................................................................92



5.11.1.1. Tamaño de las muestras. .........................................................................................................92 5.11.1.2. Expresión de resultados. .........................................................................................................93 xi

5.11.2.


5.11.3.






5.12.3.


5.13. Dosificación de Hormigón con 5.0% aditivo Nanosilice sobre el peso del cemento y disminución de agua en un 45%. ....................................................... ............................... 97 5.13.1.




5.13.3.


5.14. Ensayos. ...................................................................................................... ..................... 100 5.14.1.

Ensayo de docilidad por método de asentamiento de cono. ................................................100

5.14.1.1. Extracción de las muestras. ...................................................................................................100 5.14.1.2. Expresión de resultados. .......................................................................................................100 5.14.2.

Ensayo a la compresión. ........................................................................................................100

5.14.2.1. Hormigón patrón. ..................................................................................................................100 5.14.2.2. Hormigón con adición de nanosilice 3%. ...............................................................................101 5.14.2.3. Hormigón con adición de nanosilice 2.5%. ............................................................................101 5.14.2.4. Hormigón con adición de nanosilice 2.0%. ............................................................................101 5.14.2.5. Hormigón con adición de Nanosilice 1.5%. ...........................................................................102 5.14.2.6. Hormigón con adición de Nanosilice 1.0%. ...........................................................................102 5.14.2.7. Hormigón con adición de Nanosilice 0.5%. ...........................................................................102 5.14.2.8. Hormigón con adición de Nanosilice 5.0%. ...........................................................................103 5.15. Razón agua cemento. ....................................................................................................... 103 5.16. Densidad. ....................................................... ...................................................... ............ 103 5.17. Costo elaboración de los hormigón. ............................................................... ................... 104

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CAPÍTULO VI: ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................................................ ............................. 106 6.1. Ensayo de Docilidad por Método de Asentamiento del Cono. ............................................ 106 6.2. Trabajabilidad del Hormigón...................................................... ....................................... 107 6.3. Ensayo de Resistencia a la Compresión. ............................................. ............................... 107 6.4. Densidad del Hormigón. ............................................................ ....................................... 117 6.5. Razón agua cemento. ....................................................................................................... 118 6.6. Análisis de Costo .............................................................. ................................................ 119 CAPITULO ÚLTIMO: CONCLUSIONES ...................................................................... ..................... 120 RECOMENDACIONES ........................................................ ........................................................ .. 122 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... ..................... 123

xiii

INDICE DE TABLAS TABLA 1- II CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS SEGÚN SU COMPOSICIÓN. ............................................ 7 TABLA 2 - II RESUMEN DE LOS ÓXIDOS PRINCIPALES ............................................................................... 8 TABLA 3 – II COMPUESTOS MINERALÓGICOS DEL CLINKER ..................................................................... 9 TABLA 4 - II CEMENTOS COMERCIALES DE CHILE ...................................................................................13 TABLA 5 – II GRADOS DE CEMENTOS. REQUISITOS SEGÚN NCH 148 OF.68 ...........................................13 TABLA 6 – II CORRESPONDENCIA DE TAMICES ......................................................................................15 TABLA 7 - II REQUISITOS GRANULOMÉTRICOS DE LA ARENA TABLA 2 NCH 163 OF 79 .........................15 TABLA 8 – II GRANULOMETRÍA DE LA GRAVA TABLA 3 NCH 163 OF 79 .................................................15 TABLA 9 – II LA HUMEDAD LIBRE DE UN ÁRIDO.....................................................................................17 TABLA 10 – II REQUISITOS PARA EL AGUA DE AMASADO .......................................................................18 TABLA 11 – II CLASIFICACIÓN DE LOS HORMIGONES POR RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.................20 TABLA 12 – II CLASIFICACIÓN DE LOS HORMIGONES POR RESISTENCIA A FLEXOTRACCIÓN .................20 TABLA 13 – III FACTOR DE CONVERSIÓN PARA PROBETAS CÚBICAS DE DIFERENTES DIMENSIONES .................................................................................................................................30 TABLA 14 – IV CARACTERÍSTICAS DEL CEMENTO ....................................................................................32 TABLA 15 – IV TAMAÑO DE LAS MUESTRAS ...........................................................................................33 TABLA 16 - IV TAMAÑOS NOMÍNALES DE ABERTURA ............................................................................35 TABLA 17 – IV TAMAÑO DE MUESTRA DE ENSAYO DE LA ARENA ..........................................................36 TABLA 18 – IV TAMAÑO DE LA MUESTRA DE ENSAYO DE LA GRAVA. ....................................................36 TABLA 19 - IV DIMENSIONES DE LAS MEDIDAS.......................................................................................39 TABLA 20 – IV DENSIDADES DEL AGUA SEGÚN TEMPERATURA .............................................................40 TABLA 21 - IV TAMAÑO DE MUESTRA DE ENSAYO .................................................................................42 TABLA 22 – IV TAMAÑO DE MUESTRA DE ENSAYO ................................................................................44 TABLA 23-IV MÉTODO DE COMPACTACIÓN SEGÚN ASENTAMIENTO DE CONO....................................56 TABLA 24 – V RESULTADO DE GRANULOMETRÍA DE LA GRAVILLA .........................................................63 TABLA 25 – V RESULTADOS DE GRANULOMETRÍA DE LA ARENA ...........................................................64 TABLA 26 – V RESULTADOS DE ÁRIDO COMBINADO ..............................................................................66 TABLA 27 - V DOSIFICACIÓN HORMIGÓN PATRÓN .................................................................................75 TABLA 28 - V FACTOR ESTADÍSTICO ........................................................................................................75 TABLA 29 – V VALOR ESTIMADO ..............................................................................................................76 TABLA 30 - V RAZÓN AGUA CEMENTO PARA RESISTENCIA REQUERIDA, FR ..........................................76 xiv

TABLA 31 – V MÁXIMA RAZÓN AGUA-CEMENTO EN CASOS DE EXPOSICIÓN SEVERA ...........................77 TABLA 32 - V VOLUMEN ESTIMADO DE AGUA DE AMASADO (M3) .......................................................78 TABLA 33 - V AIRE PROMEDIO ATRAPADO (U) .......................................................................................79 TABLA 34 - V DOSIFICACIÓN SSS ............................................................................................................79 TABLA 35 - V TAMAÑO DE LA MUESTRA DE ENSAYO .............................................................................80 TABLA 36 - V DOSIFICACIÓN FINAL HORMIGÓN PATRÓN ......................................................................82 TABLA 37 - V TABLA GENERAL DOSIFICACIÓN HORMIGÓN CON 0.5% ADITIVO NANOSILICE...............84 TABLA 38 – V TABLA GENERAL DOSIFICACIÓN HORMIGÓN CON 1.0% ADITIVO NANOSILICE ..............87 TABLA 39 – V TABLA GENERAL DOSIFICACIÓN HORMIGÓN CON 1.5% ADITIVO NANOSILICE ..............89 TABLA 40 – V TABLA GENERAL DOSIFICACIÓN HORMIGÓN CON 2.0% ADITIVO NANOSILICE ..............92 TABLA 41 – V TABLA GENERAL DOSIFICACIÓN HORMIGÓN CON 2.5% ADITIVO NANOSILICE ..............94 TABLA 42 – V TABLA GENERAL DOSIFICACIÓN HORMIGÓN CON 3.0% ADITIVO NANOSILICE ..............97 TABLA 43 – V TABLA GENERAL DOSIFICACIÓN HORMIGÓN CON 5.0% ADITIVO NANOSILICE ..............99 TABLA 44 – V ASENTAMIENTO DE CONO OBTENIDO ...........................................................................100 TABLA 45 – V RESULTADOS DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN HORMIGÓN PATRÓN ..............................100 TABLA 46 – V RESULTADOS DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN HORMIGÓN 3% NANOSILICE ..................101 TABLA 47 – V RESULTADOS DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN HORMIGÓN 2,5% NANOSILICE. ..............101 TABLA 48 – V RESULTADOS DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN HORMIGÓN 2% NANOSILICE. .................101 TABLA 49 – V RESULTADOS DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN HORMIGÓN 1,5% NANOSILICE. ..............102 TABLA 50 – V RESULTADOS DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN HORMIGÓN 1% NANOSILICE. .................102 TABLA 51 – V RESULTADOS DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN HORMIGÓN 0,5% NANOSILICE. ..............102 TABLA 52 – V RESULTADOS DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN HORMIGÓN 5% NANOSILICE. .................103 TABLA 53 – V RESULTADOS DE RAZÓN AGUA CEMENTO .....................................................................103 TABLA 54 – V RESULTADOS DENSIDAD OBTENIDAS DE LA PROBETAS. ................................................104 TABLA 55 – V CUADRO DE COSTOS DE HORMIGONES .........................................................................105

xv

INDICE DE ILUSTRACIONES ILUSTRACIÓN 1 – II ADITIVO NANOSILICE ...............................................................................................26 ILUSTRACIÓN 2 -IV ACOPIO DE ÁRIDO ...................................................................................................33 ILUSTRACIÓN 3 – IV CUARTEO DE LA MUESTRA .....................................................................................34 ILUSTRACIÓN 4- IV GRAVA EN PROCESO DE SATURACIÓN .....................................................................45 ILUSTRACIÓN 5 - IV DETERMINACIÓN DE PESADA.................................................................................45 ILUSTRACIÓN 6- IV SECADO SUPERFICIAL DE LA GRAVA ........................................................................46 ILUSTRACIÓN 7- IV MUESTRA DE ARENA SUMERGIDA ...........................................................................49 ILUSTRACIÓN 8 - IV SECADO DE LA MUESTRA HÚMEDA ........................................................................49 ILUSTRACIÓN 9 - IV PREPARACIÓN DE CONO PARA DETERMINAR CONDICIÓN SUELTA DE LA ARENA.............................................................................................................................................50 ILUSTRACIÓN 10 - IV ASENTAMIENTO DEL CONO HÚMEDO Y SUELTO ..................................................50 ILUSTRACIÓN 11- IV MATRAZ CON AGUA HASTA LA MARCA DE CALIBRACIÓN....................................51 ILUSTRACIÓN 12 - IV MATRAZ CON AGUA MÁS LA MUESTRA HASTA LA MARCA DE CALIBRACIÓN ..................................................................................................................................52 ILUSTRACIÓN 13 - IV CONO DE ABRAMS ................................................................................................53 ILUSTRACIÓN 14 - IV MEDICIÓN DE ASENTAMIENTO DE CONO .............................................................54 ILUSTRACIÓN 15 - IV MEDICIÓN DE PROBETA CÚBICA ...........................................................................59 ILUSTRACIÓN 16- IV ENSAYO DE PROBETA .............................................................................................59 ILUSTRACIÓN 17 - V CURVA GRANULOMÉTRICA DE LA GRAVILLA .........................................................64 ILUSTRACIÓN 18 - V CURVA GRANULOMÉTRICA DE LA ARENA..............................................................65 ILUSTRACIÓN 19- V CURVA GRANULOMÉTRICA DE ÁRIDO COMBINADO ..............................................66 ILUSTRACIÓN 20- VI DESCENSO DE CONO DE ABRAMS ........................................................................106 ILUSTRACIÓN 21- VI DESCENSO DE CONO DE ABRAMS HORMIGÓN PATRÓN V/S HORMIGÓN CON NANOSILICE ..........................................................................................................................107 ILUSTRACIÓN 22- VI ENSAYO DE COMPRESIÓN DE HORMIGÓN PATRÓN...........................................108 ILUSTRACIÓN 23- VI ENSAYO DE COMPRESIÓN DE HORMIGÓN PATRÓN V/S 3% NANOSILICE ..........109 ILUSTRACIÓN 24 - VI ENSAYO DE COMPRESIÓN DE HORMIGÓN PATRÓN V/S 2,5% NANOSILICE.......110 ILUSTRACIÓN 25- VI ENSAYO DE COMPRESIÓN DE HORMIGÓN PATRÓN V/S 2% NANOSILICE ..........111 ILUSTRACIÓN 26- VI ENSAYO DE COMPRESIÓN DE HORMIGÓN PATRÓN V/S 1,5% NANOSILICE .......112 ILUSTRACIÓN 27 – VI ENSAYO DE COMPRESIÓN DE HORMIGÓN PATRÓN V/S 1% NANOSILICE ........113 ILUSTRACIÓN 28- VI ENSAYO DE COMPRESIÓN DE HORMIGÓN PATRÓN V/S 0,5% NANOSILICE .......114 xvi

ILUSTRACIÓN 29- VI ENSAYO DE COMPRESIÓN DE HORMIGÓN PATRÓN V/S 5% NANOSILICE ..........115 ILUSTRACIÓN 30- VI COMPARACIÓN A LA COMPRESIÓN A LOS DEL HORMIGÓN PATRÓN V/S HORMIGONES CON NANOSILICE ..................................................................................................116 ILUSTRACIÓN 31 - VI SECCIÓN PROBETA HORMIGÓN CON NANOSILICE ............................................117 ILUSTRACIÓN 32- VI COMPARACIÓN DE DENSIDADES HORMIGÓN PATRÓN V/S HORMIGÓN CON NANOSILICE ..........................................................................................................................117 ILUSTRACIÓN 33 – VI COMPARACIÓN DE RAZÓN AGUA CEMENTO DE HORMIGÓN PATRÓN V/S HORMIGÓN CON NANOSILICE ......................................................................................................118 ILUSTRACIÓN 34 – ANÁLISIS DE COSTOS ...............................................................................................119

xvii

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN 1.1.

Antecedentes

Esta investigación experimental tiene como objetivo analizar la influencia en la resistencia de un hormigón H30 con la adición de Nanosílice. Esto con la finalidad de aportar una nueva alternativa de hormigón. Para el desarrollo de esta investigación se planteara como primera medida, cuál será el problema de investigación a tratar, en donde se definirán sus elementos y de cómo se formulara el problema de investigación Experimental que se propone abordar. Hoy en día los hormigones han ido evolucionando a medida que surgen nuevas necesidades ya sea estético y mayor resistencia. La investigación aborda una nueva alternativa de hormigón ecológico, ya que al incorporar Nanosílice estamos mejorando la calidad del aire del medio ambiente, de acuerdo a los estudios que se están desarrollando en Europa para mejorar la calidad vida de las personas. Por otra parte en la investigación demostraremos que al incorporar este aditivo aumentamos su resistencia a la compresión y flexotracción en comparación de los hormigones normales existentes en el mercado. Con lo anteriormente dicho, el problema a investigar es en base analizar la influencia en la resistencia de un hormigón H30 normal y un hormigón H30 con adición de Nanosílice, por lo cual se propone una hipótesis sobre el tema abordado. Por consiguiente la investigación se desarrollara dando a entender primero que nada porque es importante el proyecto de investigación, para después describir y formular el cruce de variables para este proyecto de investigación y con ello poder plantear como objetivo analizar la influencia en la resistencia de hormigón H30 con la adición de Nanosílice, cuya base se sustenta en el marco teórico existente y el marco referencial del cual los conocimientos del cual disponemos en el contexto de los hormigones, como también el concepto en su ámbito de definición y operacionalidad de estos elementos. En esta investigación por otra parte se formuló una hipótesis sobre el tema abordado, el cual se irá desarrollando en este trabajo, para la cual se necesitara una pauta donde definimos el tipo de investigación a utilizar y la metodología que se aplicara en nuestra investigación. Luego definiremos las características y tamaño de la población que utilizaremos en este caso son las muestras a utilizar de hormigón de control y otro con adición del Nanosílice.

1

También se aplicara una metodología de para seleccionar la técnica muestral, el cual recopilaremos los datos aportados por los ensayos de compresión a través de fichas de comparación de probetas, en donde todos los pasos desde la dosificación, elaboración y ensayo serán validados por nuestros datos obtenidos. El trabajo de investigación se desarrollara en base a un cronograma de trabajo el cual se establecerá en el presente Trabajo de investigación, para lo cual podemos confirmar o desmentir la afirmación hecha en nuestra hipótesis inicial, y por ende con esta investigación experimental

podemos

demostrar la eficiencia en la resistencia y en la calidad del hormigón H30 con Nanosílice.

1.2.

Planteamiento del problema

En la actualidad el hormigón se utiliza en múltiples propósitos, es usado en la construcción o elaboración de muros de contención, puentes, túneles, carreteras, autopistas, edificios como muros, losas, pilares, machones, y vigas, etc. Es decir existe un amplio uso de este material. Por sus distintos usos esta investigación realizada en esta tesis analizara las propiedades mecánicas del hormigón, a través de la adición de Nanosílice el cual es sílice en estado líquido con partículas de tamaño manométrico, mil veces más pequeña que la microsílice (silica fume). Esta selección de tamaño de partícula es la que le confiere sus singulares propiedades Es un líquido levemente viscoso de color verde claro. Y para esto se analizara qué efecto tendrá en el hormigón, la adición de Nanosílice, en la resistencia de este.

1.3.

Justificación del proyecto de investigación

La importancia de la investigación experimental radica en mejorar las propiedades en cuanto a la resistencia a la compresión y flexotracción de los hormigones y que su acabado visual no requiera ninguna terminación adicional. También busca que el proyecto ayude al mercado de los hormigones como una alternativa de mejor calidad y esto se aplica hoy en día en Europa como hormigones ecológicos, en chile se está realizando construcciones de puentes y en túneles como lo fue en la construcción de la mina subterránea del Teniente en nuestro país.

2

1.4.

Objetivos

1.4.1. Objetivo general “Analizar la influencia en las propiedades mecánicas del hormigón con la adición de Nanosílice”

1.4.2. Objetivos específicos Analizar las características y propiedades de los Hormigones.

Analizar las normas chilenas para la elaboración de hormigón

Analizar las características y propiedades de los materiales componente del hormigón H30.

Dosificar y elaborar muestras hormigón H30 normal y hormigón H30 con Nanosílice, en el laboratorio de hormigón.

Desarrollar los procedimientos y ensayos de los hormigones H30 y hormigones H30 con adición de nanosílice de acuerdo a las regulaciones de las normas chilenas.

Determinar la influencia en las propiedades mecánicas del hormigón H30 con porcentajes de 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 y 5 de adición de Nanosílice.

1.5.

Variables de estudio

Para este problema de investigación se aplicaron 2 variables aunque pueden existir más de una. Estas variables tiene por objetivo demostrar la resistencia del material acabo de los 28 días de acuerdo a normas establecidas para los hormigones.

1.5.1. Variable independiente •

Dosis de agua de amasado.

•

Dosis de cemento.

•

Dosis de áridos. 3

1.5.2. Variables dependientes La adición de nanosílice al hormigón modifica una serie de propiedades de las cuales se analizara: •

Resistencia a la compresión. Densidad del hormigón.

•

Costo del hormigón.

1.6.

Hipótesis

El hormigón con H-30 con adición nanosílice entrega una mayor resistencia al ensayo de compresión, si lo comparamos con un hormigón H-30 normal.

1.7.

Descripción

Esta investigación experimental tiene como objetivo analizar la influencia en propiedades mecánicas del hormigón H30 con la adición de Nanosílice. Esto con la finalidad de aportar una nueva alternativa de hormigón y usar un cemento grado corriente en la elaboración de los hormigones y poder bajar costos ya que hoy en día el nanosílice se utiliza en hormigones autocompactantes y por su docilidad sea de fácil manejo en todo tipo de obra y poder también aportar a reducir el tiempo de resistencia a temprana edad del hormigón. Esta tesis se sus capítulos sucesivos presentaremos los antecedentes teóricos del hormigón y los antecedentes que se dispone del nanosílice. También mostraremos la fase experimental, la expresión de los resultados obtenidos y el análisis en detalle de estos resultados. Y en el capítulo final se establecerá las conclusiones del estudio y junto con ello se darán las recomendaciones para mejorar este estudio o en su efecto proponer que en futuras tesis se estudien otras variables del uso del Nanosílice en el hormigón.

4

CAPÍTULO II: ANTECEDENTES TEÓRICOS 2.1.

Antecedentes Históricos del Hormigón

En la mayoría de las lenguas que se conocen utilizan, para mencionarlo, la raíz latina bitumen, que más que al betún se refiere a la goma laca o a cualquier producto que se endurece al contacto con el aire, transmitiendo así la idea básica del producto: su endurecimiento rápido. Nacen así el francés betón, el portugués betáo, el alemán Betón, el holandés, danés, sueco, noruego, finlandés, polaco y checo betón, el finlandés betoni, el ruso betón y el esperanto betono. Sin embargo, en otras lenguas se prefiere la raíz también latina concretum, participio del verbo Concresco, "condensarse, endurecerse", que refleja una idea análoga a la de bitumen. Surgen así el inglés concrete, el italiano concreto, el rumano concrétete, el irlandés concréit, el tagalo kongkreto... y el castellano concreto, usado en Hispanoamérica. El griego moderno utiliza otra raíz de su cosecha: skuródermatos, palabra compuesta de skurós, "pétreo", y dermatós, "coriáceo, duro". Pero quizá la forma más estrafalaria de denominar este producto sea la española, cosa de la que no nos damos cuenta por su habitualidad. Nuestro hormigón procede, según J. Corominas, de "hormigos, 'plato de repostería hecho con almendras o avellanas tostadas y machacadas con miel', por la semejanza de composición, comparando las piedras del hormigón con las almendras o avellanas de los hormigos".1 Es John Smeaton, ingeniero de Yorkshire (Inglaterra), al reconstruir en 1758 el faro de Eddystone en la costa de Cornish, se encuentra con que los morteros formados por la adición de una puzolana a una caliza con alta proporción de arcilla eran los que mejores resultados daban frente a la acción de las aguas marinas y que la presencia de arcilla en las cuales, no sólo las perjudicaba sino que por el contrario, las mejoraba, haciendo que estas cuales fraguasen bajo el agua y que una vez endurecidas fuesen insolubles en ella. Puede decirse con acierto que el primer padre del cemento fue Vicat a él se debe el sistema de fabricación que se sigue empleando en la actualidad y que propuso en 1817. Vicat fue un gran investigador y divulgador de sus trabajos; en 1818 publicó su "Recherches experimentales" y en 1928 "Mortiers et ciments calcaires". En estos trabajos marca la pauta a seguir en la fabricación del cemento por medio de mezclas calizas y arcillas dosificadas en las proporciones convenientes y

1

Josep M. Albaigés, Barcelona, Noviembre 1989, (en línea), citado 06-04-2014, disponible en internet: http://www.albaiges.com/linguistica/analisisetimologicosemantico/hormigondenominaciones.htm

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molidas conjuntamente. El sistema de fabricación que empleó Vicat fue el de vía húmeda y con él marcó el inicio del actual proceso de fabricación. Este gran científico en 1853 empieza a estudiar la acción destructiva del agua de mar sobre el mortero y hormigón. En 1824, Joseph Aspdin, un constructor de Leeds en Inglaterra, daba el nombre de cemento portland y patentaba un material pulverulento que amasado con agua y con arena se endurecía formando un conglomerado de aspecto parecido a las calizas de la isla de Portland. Probablemente, el material patentado por Aspdin era una caliza hidráulica debido, entre otras cosas, a las bajas temperaturas empleadas en la cocción. En 1838 Brunel emplea por primera vez un cemento procedente de la fábrica de Aspdin en el que se había logrado una parcial sinterización por elección de una temperatura adecuada de cocción. Este cemento se aplicó en la construcción de un túnel bajo el río Támesis en Londres. Puede decirse que el prototipo del cemento moderno fue producido a escala industrial por Isaac Johnson quien en 1845 logra conseguir temperaturas suficientemente altas para clinkerizar a la mezcla de arcilla y caliza empleada como materia prima. El intenso desarrollo de la construcción de ferrocarriles, puentes, puertos, diques, etc., en la segunda mitad del siglo XIX, da una importancia enorme al cemento y las fábricas de éste, especialmente las de cemento natural, empiezan a extenderse por doquier. Es a partir de 1900 cuando los cementos portland se imponen en las obras de ingeniería y cuando empieza un descenso veloz del consumo de cementos naturales. Actualmente, el cemento portland ha llegado a una gran perfección y es el material industrializado de construcción de mayor consumo Se puede decir que el cemento es el alma del hormigón, yendo destinada, prácticamente, toda su producción a en lazar piedras sueltas para crear el material pétreo que conocemos como hormigón. Las investigaciones llevadas a cabo por los padres del cemento Michaelis y Le Chatelier, en 1870 y 1880, fueron fundamentales y muy meritorias para el desarrollo de este material.2 Hace 5.000 años aproximadamente aparecen al norte de Chile las primeras obras de piedra unidas por un conglomerante hidráulico procedente de la calcinación de algas, estas obras formaban las paredes de las chozas utilizadas por los indios. No se tiene real certeza quien descubrió o utilizo por primera vez el hormigón. Es probable que al mismo tiempo que el hombre domino el fuego también descubrió el concepto de hormigón. Uno

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Anónimo. (en línea),citado el 06-04-2014, disponible en internet: http://www.lemona.biz/EL%20CEMENTO1/historia%20del%20CEMENTO.pdf

6

puede imaginar al hombre primitivo junto a su fogón, ubicado en una cavidad, en la cual existen piedras calcáreas, yeso y arcilla. La alta temperatura logra carbonatar la piedra, que se transforma en polvo.3

2.2.

Componentes del Hormigón

2.2.1. Cemento Cemento es un material pulverizado que por adición de una cantidad conveniente de agua forma una pasta conglomerante capaz de endurecer tanto bajo el agua como en el aire.

2.2.1.1. Clasificación del Cemento Los cementos se clasifican de acuerdo a su composición en las siguientes en la forma que se indica en la tabla 1 -II: Clasificación de los cementos según su composición Denominación

Proporción de los componentes Clínquer

Portland

100%

Portland Puzolánico

≥ 70%

Portland Siderúrgico

≥ 70%

Puzolánico

50 - 70%

Siderúrgico

25 - 70%

Puzolana

Escoria

≤ 30% ≤ 30% 30 - 50% 30 - 75%

Tabla 1- II Clasificación de los cementos según su composición. 2.2.1.2. Fabricación del cemento. En la fabricación del Cemento se distinguen dos etapas: a)

Fabricación del Clinker

Las materias primas deben contener principalmente calcio y silicio y, en proporciones menores, aluminio y fierro, todos ellos mezclados en proporciones adecuadas. El calcio (CaO) se obtiene de depósitos calcáreos ricos en carbonato de calcio (CaC03). Éste, por ser un compuesto muy estable a

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Anónimo, (en línea), citado el 06-04-2014,disponible en internet: http://www.lemona.biz/EL%20CEMENTO1/historia%20del%20CEMENTO.pdf

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los agentes atmosféricos, se encuentra a través de toda la corteza terrestre como calizas, depósitos de conchuelas, etc., en yacimientos de leyes muy variadas. El carbonato de calcio cuya fórmula química es CaCO3, se descompone a altas temperaturas en cal (CaO) y anhídrido carbónico (C02). El silicio, el aluminio y el fierro se pueden obtener de las arcillas o de otros materiales que los contienen, tales como las escorias de altos hornos. También se puede dar el hecho que el mineral calcáreo contenga estos elementos como impurezas, en cantidades tales, que no es necesario utilizar arcillas. Muchas veces no basta con mezclar sólo dos componentes (caliza y arcilla o caliza y escoria de alto horno), sino que es necesario corregir los porcentajes, empleando otros materiales que tienen preferentemente el óxido que se desea corregir. Así, por ejemplo, se puede usar arena silícica (rica en silicio), mineral de hierro, caolín (compuesto de silicio y aluminio). En el lenguaje utilizado en la industria del cemento, al óxido de calcio (CaO) se le denomina "cal", al óxido de silicio (SiO2) se le conoce como "sílice" y al óxido de aluminio (AI203) como "alúmina". Generalmente, en la química del cemento todos los elementos se expresan al estado de óxidos.4 En la tabla 2 -II, se presenta un resumen de los óxidos principales de las materias primas:

Resumen de los óxidos principales de las materias primas Calcáreos ( caliza) Arcillas / escoria de alto horno

otros (correctores de dosificación)

CaO SiO2 AI2O3 Fe2O3 SiO2 AI2O3 Fe2O3

Óxido de calcio (cal) Óxido de silicio (sílice) Óxido de aluminio (alúmina) Óxido de fierro Óxido de silicio (sílice) Óxido de aluminio (alúmina) Óxido de fierro

Tabla 2 - II Resumen de los óxidos principales Las características y la calidad del Clínquer, dependen de los compuestos mineralógicos y éstos dependen del porcentaje en que está presente cada uno de los óxidos antes mencionados. La clinkerización constituye la etapa más importante del proceso de fabricación de Clínquer. Los materiales homogeneizados se calientan hasta llegar a la temperatura de fusión incipiente (entre 1.400 a 1.500 °C, parte del material se funde mientras el resto continúa en estado sólido), para que se 4

Cementos Bio Bio, “Cementos como fabricación y clasificación”, (en línea), citado 06 -04-2014,disponible en internet: http://www.cbb.cl/cementos/PutDocument.aspx?File=576096_CEMENTO%20FABRICAC.pdf

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produzcan las reacciones químicas que dan lugar a la formación de compuestos mineralógicos del Clínquer. Para calcinar los materiales se usan hornos rotatorios. Estos son tubos de acero montados sobre polines, revestidos interiormente por ladrillos refractarios, con una inclinación de 3 a 5%, accionados por motores que les permiten girar a una velocidad circunferencial del orden de 10 metros por minuto. Su diámetro (2 a 6 metros) y longitud (50 a 200 metros) dependen de la capacidad de producción. Como combustible, se puede usar petróleo, carbón pulverizado o gas, que se inyecta con aire en la zona más baja, donde se produce la combustión. Los gases calientes atraviesan todo el horno y son enviados hacia la chimenea, pasando antes por equipos recuperadores de calor y de polvo. El material crudo se alimenta por la parte superior y, gracias al movimiento e inclinación del horno, se va desplazando lentamente, encontrándose cada vez con zonas de mayor temperatura hasta llegar a la zona de la llama, donde se produce la clinkerización.5 El Clínquer debe permanecer en canchas techadas durante algún tiempo, para que termine de enfriarse. El almacenamiento se debe hacer en lugares libres de contaminación y sin contacto con agua, ya que se puede producir una hidratación parcial de los compuestos. Sin embargo, pequeñas cantidades de agua pueden ser beneficiosas para hidratar la cal libre superficial y la magnesia, disminuyendo de esta manera su efecto expansivo. Como el Clínquer está formado principalmente por óxidos de calcio y silicio, y en menor proporción por óxidos de aluminio y fierro. Estos se combinan formando los siguientes compuestos

Compuestos mineralógicos del Clinker Silicato tricálcico C3S

3 CaO-SiO2

Silicato bicálcico C2S

2CaO-SiO2

Aluminio tricálcico C3A

3 CaO-AiO2

Ferroaluminato tetracálcico C4AF

4 CaO-Ai2O3-Fe2O3

Tabla 3 – II Compuestos mineralógicos del Clinker Los dos primeros forman del orden del 75% del clínker.6

5


9

b)

Molienda del cemento.

La segunda etapa en que se ha dividido la fabricación de cemento corresponde a la molienda. Esta consiste en reducir el Clínquer, yeso y otros componentes a polvo fino, inferior a 100 micrones. La molienda se realiza en molinos de bolas, que consisten en tubos de acero divididos en dos o tres cámaras, dentro de las cuales se colocan bolas de acero que ocupan aproximadamente un tercio del volumen del tubo. El molino gira y arrastra las bolas de acero, éstas chocan entre sí y contra la pared del tubo atrapando al material, provocando de esta forma la trituración y pulverización. Los molinos pueden ser de "circuito abierto" donde el material entra por un extremo del molino y sale terminado por el otro, o bien, de "circuito cerrado", donde los materiales entran por un extremo del molino y salen por el otro hacia separadores, los cuales tienen por objeto separar las partículas finas y enviarlas como producto terminado, mientras que las partículas gruesas son devueltas al molino. Las cámaras de los molinos se cargan con bolas de distintos tamaños, de acuerdo a la granulometría del material. La primera cámara se carga con bolas de mayor tamaño, mientras que, la última, de menor tamaño, llamada también de "refino", puede cargarse con "clypebs", que son pequeños cilindros cíe acero. 7 2.2.1.3. Propiedades generales de los cementos. Finura El tamaño de los granos de cemento está comprendido entre 2 y 100 micrones. Estos son más activos cuando su tamaño está comprendido entre 3 y 30 micrones. Los granos menores a 3 micrones se hidratan casi instantáneamente al entrar en contacto con el agua, mientras que los superiores a 60 micrones son prácticamente inertes, ya que su hidratación es extremadamente lenta.8

La finura se puede medir por diversos métodos: •

Tamizaje (sólo hasta cierto tamaño, NCh 150, Of. 70).

•

Superficie específica (permeabilímetro Blaine NCh, 159 Of. 70).

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Cementos Bio Bio, “Cementos como fabricación y clasificación”, (en línea), citado 06 -04-2014,disponible en internet: http://www.cbb.cl/cementos/PutDocument.aspx?File=576096_CEMENTO%20FABRICAC.pdf 7 Cementos Bio Bio, “Cementos como fabricación y clasificación”, (en línea), citado 06 -04-2014,disponible en internet: http://www.cbb.cl/cementos/PutDocument.aspx?File=576096_CEMENTO%20FABRICAC.pdf 8 Cementos Bio Bio, “Cementos como fabricación y clasificación”, (en l ínea), citado 06-04-2014,disponible en internet: http://www.cbb.cl/cementos/PutDocument.aspx?File=576096_CEMENTO%20FABRICAC.pdf

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•

Turbidimetría (turbidímetro de Wagner NCh 149, Of. 72).

•

Otros (sedimentación, rayos láser).

Calor de hidratación. El endurecimiento de los cementos se produce por reacciones químicas entre los compuestos mineralógicos del cemento y el agua de amasado. Estas reacciones químicas transforman a los componentes anhídridos inestables en compuestos hidratados estables.

Las reacciones químicas se producen con desprendimiento de calor. Según la proporción en que esté presente cada uno de los compuestos principales del Clínquer, será el calor resultante desprendido por el cemento, de tal forma que habrá cementos de bajo calor de hidratación, mediano calor de hidratación o de alto calor de hidratación. Cementos de bajo calor de hidratación son aquellos que desprenden menos de 70 cal/g a los 7 días.

Resistencia al ataque químico. Los cementos pueden ser atacados por ciertos productos químicos, entre los cuales, los de mayor interés de analizar son: •

Ataque por aguas acidas: en general general los los ácidos ácidos disuelven disuelven a los cementos, con mayor o menor

velocidad, según sea el ácido y su concentración. • •

Ataque de sulfatos: atacan el C3A formando sales expansivas que destruyen el hormigón. Ataque de de aguas puras: las aguas muy muy puras son ávidas de sales sales y disuelven principalmente el

hidróxido de calcio generado por el Clínquer durante su hidratación. •

Reacción álcalis-áridos: álcalis-áridos: algunos áridos contienen sílice reactiva que se combina con el álcalis del

cemento, provocando una expansión del hormigón. •

Permutación de cationes: cationes tales como el del magnesio (M++) que contienen algunas

aguas, se intercambian con los cationes de calcio, dando o rigen a una acción destructiva. •

Carbonatación: el hidróxido de calcio generado por el Clínquer durante su hidratación se puede

transformar en carbonato de calcio (CaCO3), por acción del anhídrido carbónico (C02) del aire.9

9


11

Hidratación del cemento. Los cementos son sistemas químicos de componentes anhídridos inestables, que al combinarse con agua forman compuestos hidratados estables. El aluminato tricálcico hidratado en presencia de aguas con sulfates se combina con los sulfates dando origen a una sal altamente expansiva llamada etringita, que provoca la destrucción del hormigón. En los cementos puzolánicos se combina la puzolana con el hidróxido de calcio (Ca (OH)2) y con el agua, dando origen a compuestos hidratados estables y resistentes. Al mezclar cemento con agua se forma primero pasta plástica, cohesiva, moldeable y permanece con estas características durante un período de tiempo, hasta que, llegado un instante, pierde la plasticidad y se empieza a poner rígida al mismo tiempo que desarrolla calor. Este es el momento que se considera como principio de fraguado y a partir del cual no se debe trabajar la pasta o el mortero u hormigón fabricado con ella.10 El principio de fraguado se produce entre 1 y 2 horas entre los cementos de fraguado rápido y en 3 a 5 horas en los cementos de fraguado más lento. La hidratación de los compuestos mineralógicos es lenta (en casos extremos puede durar años). Sin embargo, se considera que en los cementos Portland corrientes, el 80% se hidrata antes de 28 días y, por lo tanto, se ha fijado esa edad para verificar o medir las resistencias. Las reacciones de hidratación se desarrollan con desprendimiento de calor y retracción. Estas propiedades deben ser consideradas en los proyectos para controlar algún efecto negativo derivado de una contracción térmica posterior. Mantener la pasta, los morteros u hormigones en ambiente saturado de humedad mientras se desarrollan las reacciones de hidratación conducirá a disminuir las retracciones y a aumentar las resistencias. r esistencias.11

10

Cementos Bio Bio, “Cementos como fabricación y clasificación”, (en línea), citado 06 -04-2014,disponible en internet: http://www.cbb.cl/cementos/PutDocument.aspx?File=576096_CEMENTO%20FABRICAC.pdf 11 Cementos Bio Bio, “Cementos como fabricación y clasificación”, (en línea), citado 06 -04-2014,disponible en internet: http://www.cbb.cl/cementos/PutDocument.aspx?File=576096_CEMENTO%20FABRICAC.pdf

12

Los cementos que actualmente se fabrican en Chile se presentan en la tabla 4 - II12: Clase

Composición

Portland

Clinker

Portland Puzolánico

Clinker y hasta 30% de puzolana

Puzolánico

Clinker y hasta 30% a 50%de puzolana

Siderúrgico

Clinker y hasta 30% a 75% de escoria de alto horno

Marca Súper Melón Polpaico Portland Melón Especial Polpaico Especial Melón extra Polpaico 400 Inacesa Alt. Resist.

Grado Alta resistencia Alta resistencia Corriente Corriente Alta resistencia Alta resistencia Alta resistencia

Inacesa especial

Corriente

Bio Bio especial Bio Bio Alt. Resist.

Corriente Alta resistencia

Tabla 4 - II Cementos comerciales de Chile Los cementos nacionales según su resistencia se presentan en la t abla 5 - II13:

Tiempo de fraguado Grado

Corriente Alta Resistencia

Resistencia mínima a la compresión

Resistencia mínima a la Flexión

inicio Mínimo (min)

Final Máximo (min)

7 días Kgf/cm²

28 días Kgf/cm²

7 días Kgf/cm²

28 días Kgf/cm²

60 45

12 10

180 250

250 350

35 45

45 55

Tabla 5 – 5 – II II Grados de Cementos. Requisitos según NCh 148 of.68 2.2.2. Áridos. Los áridos son un material pétreo compuesto de partículas duras, de forma y tamaño estable. Su tamaño varía entre 0,08 mm. Y 50mm. Los áridos ocupan entre 65 y 75% del volumen total del hormigón. Debe darse gran atención a su elección y control, ya que de sus características dependerán

12

Manual del Hormigón, 2009 Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile (página 17), citado el 06-04-2014, disponible en internet: www.ich.cl 13 Instituto Nacional de Normalización. (1968). Norma Chilena Oficial NCh. 148 Of. 68 “Cemento -Terminología, clasificación y especificaciones generales”, Santi ago

13

la docilidad del hormigón fresco, la resistencia del hormigón endurecido, la durabilidad de las estructuras y la economía de las mezclas. 2.2.2.1. Clasificación de los áridos.

Los áridos se clasifican según el tamaño de sus partículas en dos tipos: arenas y grava. •

Arena (árido fino): árido que pasa por el tamiz de abertura nominal de 5 mm. Y es retenido en el

de 0,080 mm. •

Grava (árido grueso): árido retenido en el tamiz de abertura nominal de 5 mm.

El árido total (árido combinado) es al árido resultante de la combinación de arena (s) y grava (s) en proporciones definidas por el estudio de dosificación. 2.2.2.2. Requisitos de los áridos.

Los áridos deben estar limpios de arcillas impurezas orgánicas sales y otras substancias que por su naturaleza o cantidad afecten la resistencia y durabilidad de morteros y hormigones, de acuerdo a los valores que se presentan en la tabla requisitos generales de los áridos según norma NCh 163 of 79.14 2.2.2.3. Granulometría de los áridos.

Los áridos están constituidos por partículas de diferentes tamaños; si ellas se agrupan por tamaños se tendrá una serie de grupos de partículas. La ordenación de tamaños decrecientes se conoce como granulometría, y se expresa como distribución porcentual en peso. Los tamices para áridos están normalizados según NCh 165 y se denominan por su abertura en mm. Sin embargo, los tamices que se emplean en la práctica son los de la serie ASTM debido a que estos se encuentran disponibles en el mercado. 15 En la tabla 6 - II16, se muestra la correspondencia de tamices.

14

Instituto Nacional de Normalización. (1979). Norma Chilena Oficial NCh 163 Of. 79 “Áridos para morteros y hormigones-Requisitos generales”, Santiago. 15 Instituto Nacional de Normalización. (1977). Norma Chilena Oficial NCh 165 Of. 77 “ Áridos para mo rteros y hormigones-tamizado y determinación de la granulometría”, Santiago 16 Manual del Hormigón, 2009 Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile (página 19), citado el 06-04-2014, disponible en internet: www.ich.cl

14

Norma ASTM NCh mm.

# 100 0.150 0.160

# 50 0.300 0.315

Arena Grava #30 # 16 # 8 # 4 3/8" 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2" 2 1/2" 0.600 1.18 4.15 4.75 9.5 12.5 19 25 38.1 50 63 0.630 1.25 2.5 5 10 12.5 20 25 40 50 63

Tabla 6 – II Correspondencia de Tamices La granulometría de la arena debe cumplir con los límites especificados en la tabla 2 de la NCh 163, la cual se presenta a continuación:17 Tamices empleados mm. 10 5 2,5 1,25 0,630 0,315 0,160

% acumulado que pasa 100 95 -100 80 -100 50 - 85 25 - 60 10 - 30 2 - 10

Tabla 7 - II Requisitos granulométricos de la Arena tabla 2 NCh 163 of 79 Los requisitos granulométricos de la grava deben cumplir con límites especificados en la tabla 3 de la NCh 163, la cual se presenta a continuación: tamices, % acumulado que pasa para los siguientes grados (definidos por tamaños limites en mm) 63 - 40 50 – 25 50 - 5 40 -20 40 -5 25 - 5 20 - 5 12,5 - 5 10 - 2,5 mm 80 *) *) 100 63 90 - 100 100 100 50 35 -70 90 – 100 90 - 100 100 100 40 0 - 15 33 -70 90 - 100 90 - 100 100 25 0 – 15 35 -70 20 - 55 90 - 100 100 20 0 - 5 0 - 15 35 -70 90 - 100 100 12,5 0 – 5 10 - 30 20 - 60 90 - 100 100 10 0-5 10 - 30 20 - 55 40 - 70 90 - 100 5 0-5 0-5 0 - 10 0 - 10 0 - 15 10 - 30 2,5 0-5 0-5 0-5 0 - 10 1,25 0-5 Tabla 8 – II Granulometría de la Grava Tabla 3 NCh 163 of 79 17

Manual del Hormigón, 2009 Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile (página 19), citado el 0604-2014, disponible en internet: www.ich.cl

15

2.2.2.4. Características de los áridos. Absorción, humedad y esponjamiento.

El tamaño, cantidad y naturaleza de los poros afectan la resistencia a compresión del árido y están relacionados con la absorción de agua y con la permeabilidad, influyendo por tanto en la resistencia del hormigón a los ciclos de hielo-deshielo, a los ataques químicos y la abrasión, en suma, en su durabilidad. Algunos de los poros se encuentran totalmente dentro del sólido; otros están en la superficie de la partícula o conectados con ella. El árido húmedo contiene cierta cantidad de agua en sus poros, aunque a veces se aprecien secos superficialmente. Se pueden distinguir cuatro estados de humedad: a) Seco al horno: se logra secando los áridos en un horno a 110 °C hasta peso constante, de manera que se elimine totalmente el agua de sus poros (superficiales y conectados a la superficie). b) Seco al aire: mediante exposición al aire ambiente se produce un cierto secado y los poros se encuentran sólo parcialmente llenos de agua. c)

Saturado con superficie seca: es un estado límite, en que el árido tiene todos sus poros llenos de

agua pero está superficialmente seco. Este estado sólo se logra en laboratorio. d)

Húmedo o mojado: todos los poros del árido están llenos de agua y además existe agua libre

superficial. En una mezcla de hormigón, si los áridos no están completamente saturados absorberán parte del agua de amasado hasta saturarse. A la inversa, si el árido contiene agua libre superficial, ella incrementará el agua de amasado. Por esto, en el cálculo de la razón agua/cemento y en las dosificaciones, debe usarse como base la condición de saturado superficie seca de los áridos.

Absorción.

El contenido total de humedad interna de un árido en condición saturado superficie seca se expresa como absorción, y es una medida de la porosidad del mismo. Se determina por diferencia de peso entre las condiciones saturada superficie seca al horno. 18

18

Manual del Hormigón, 2009 Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile, citado el 06-04-2014, disponible en internet: www.ich.cl

16

Humedad

La humedad libre de un árido, valor sumamente importante y necesario hacer la corrección de dosificaciones por humedad que aportan los áridos, se determina como la diferencia porcentual entre la humedad total (obtenida por secado al horno 110 °C) y la absorción. La capacidad de los áridos para contener humedad libre depende de su tamaño; a menor tamaño, mayor capacidad de retención de agua libre. Algunos valores aproximados de la humedad libre se presentan en la tabla II - 9.19

Clase de árido

Humedad libre aprox. %

Grava y gravilla Arena Húmeda Arena muy húmeda

0,5 - 2 1-4 5 - 12

Tabla 9 – II La humedad libre de un árido Esponjamiento La humedad libre en la arena produce el "esponjamiento", que consiste en un aumento del volumen aparente de un volumen dado de arena, fenómeno que no se presenta en las gravas. El esponjamiento tiene particular importancia cuando la medición de dosificaciones se hace en volumen. Si no se le considera, da como resultado una medida errónea al incorporar una cantidad real de arena menor que la estipulada, lo cual origina hormigones faltos de finos, pedregosos y segregables. La solución está en compensar el esponjamiento agregando un mayor volumen de arena de acuerdo al valor de esponjamiento. A continuación se indica un ensayo rápido para estimar el valor del esponjamiento, que parte del supuesto de que el volumen que ocupa una arena inundada con agua es el mismo que ocupa la arena seca. En una probeta graduada de 1 o 2 litros de capacidad se mide un volumen inicial de una muestra representativa de la arena húmeda emparejándola sin presionar; en seguida se vierte agua sobre la arena hasta inundarla, girando la probeta para eliminar las burbujas de aire. La arena se

19


17

acomodará, disminuyendo su volumen. Se registra este volumen final. La diferencia de los volúmenes inicial y final se divide por el volumen de la arena inundada y se multiplica por 100 para tener el porcentaje de esponjamiento. Densidades Por el hecho de que un árido está formando por un conjunto de granos que dejan huecos entre sí, y que los granos tienen una conformación porosa superficial e interna, la densidad de un árido toma diferente valores, según la característica de huecos y porosidades consideradas. Las densidades que se miden en los áridos son: -

Densidad Aparente: en forma compactada o suelta y en condición seca o húmeda.

-

Densidad Real: en condición seca o saturada de superficie seca.

-

Densidad Neta: en condición seca.

La determinación de estas diferentes densidades se encuentra en las Normas NCh 1116 para densidad aparente, NCh 1117 para densidad real y neta de las gravas y NCh 1239 para densidad real y neta de las arenas. 2.2.3. Agua de amasado. El agua potable de la red puede emplearse en el hormigón siempre que no se contamine antes de su uso. Cuando el

abastecimiento de agua provenga de pozos o

de canales, conviene

analizar sistemáticamente estas aguas para comprobar que no aumenta su salinidad e impurezas a lo largo del tiempo. Si hay dudas sobre la calidad del agua, debe recurrirse a un laboratorio especializado. 2.2.3.1. Requisitos del agua de amasado. Puede emplearse aguas de cualquier origen siempre que cumplan con los requisitos que establece la norma NCh 1498, y que se indican en la tabla II - 10:20 Requisitos Químicos Valor de pH Sólidos en suspensión Sólidos disueltos Materia orgánica, (Como oxigeno consumido)

Unidad mg/l mg/l mg/l

Valores limites 6 a 9,2 ≤ 2,000 ≤ 15,000 <5

Tabla 10 – II Requisitos para el agua de amasado

20

Instituto Nacional de Normalización. (1982). Norma Chilena Oficial NCh. 1498 Of. 82 “Hormigón -Agua de amasado-Requisitos”, Santiago.

18

Si los sólidos disueltos sobrepasan los 5.000 mg/l deberá analizarse además el contenido de cloruros y sulfates solubles, para verificar que no se excedan los límites máximos permisibles en el hormigón. El agua de mar se puede utilizar sólo en el amasado de hormigón no armado, pero debe considerarse que la resistencia final puede ser inferior.

Agua para el curado El agua para curar el hormigón debe cumplir requisitos similares a los establecimientos para el agua de amasado. Puede resultar en algunos casos más perjudicial para el hormigón utilizar aguas no adecuadas en su curado que en su amasado. El agua de mar no se debe utilizar para el curado.21 2.2.4. Aditivos. Se llama así, "a los materiales distintos del agua, aire (naturalmente atrapados), cemento y agregados pétreos, que se incorporan a los morteros y hormigones, generalmente en pequeñas cantidades, antes o durante la revoltura, con el fin de conferirle alguna cualidad determinada. También se utilizan en pinturas y en materiales plásticos.

El empleo de los aditivos es delicado y requiere un amplio conocimiento de sus características y efectos, que a veces pueden ocurrir a largo plazo. Es aconsejable y conveniente realizar pruebas de ensayos, para determinar dosificaciones y establecer cualitativamente los resultados. Ante cualquier sobre aplicación de algún aditivo, debe recurrirse algún laboratorio de ensayo de materiales, o a la asesoría técnica de las firmas productoras de estas substancias. 2.3.

Clasificación del Hormigón.

El Hormigón se clasifica en grados ya sea con respecto a la resistencia a compresión o con respecto a la resistencia a la flexotracción. 2.3.1. Clasificación por resistencia a la compresión. El hormigón se clasifica con respecto a su resistencia especificada a compresión, fe medida en probetas cubicas de 200mm de arista, de acuerdo con las normas NCh 1017 y NCh 1037, a la edad de 28 días, como se indica la tabla 11 - II:22

21


19

Grado

Resistencia Especificada Fc Mpa

Kgf / cm²

H5

5

50

H10

10

100

H15

15

150

H20

20

200

H25

25

250

H30

30

300

H35

35

350

H40

40

400

H45

45

450

H50

50

500

Tabla 11 – II Clasificación de los hormigones por resistencia a la Compresión 2.3.2. Clasificación por resistencia a la flexotracción. El hormigón se clasifica con respecto a su resistencia especificada a flexotracción, ft, medida en probetas de d= 150mm de acuerdo con NCh 1017, y ensayadas de acuerdo con la norma NCh 1038, a la edad de 28 días, como se indica la tabla II - 1223

Grado HF 3 HF 3,5 HF 4 HF 4,5 HF 5 HF 5,5 HF 6

Resistencia Especificada Ft Mpa Kgf / cm² 3,0 30 3,5 35 4,0 40 4,5 45 5,0 50 5,5 55 6,0 60

Tabla 12 – II Clasificación de los hormigones por resistencia a Flexotracción

22

Manual del Hormigón, 2009 Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile, citado el 06-04-2014, disponible en internet: www.ich.cl 23 Instituto Nacional de Normalización. (1975). Norma Chilena Oficial NCh 1017 Of. 75 “Hormigón -Confección y curado en obra de probetas para ensayos de compresión y tracción”, Santiago.

20

Además los hormigones se clasifican de acuerdo: a) Según presencia de armaduras de refuerzo. •

Hormigón simple= sin armaduras.

•

Hormigón armado= con armaduras

b) Según su densidad aparente. • Hormigón liviano o ligero. Estos hormigones pueden ser de relleno o aislante, o bien estructurales. Sus densidades aparentes varían entre 300 y 1.800 Kg/m3. • Hormigón corriente. Su densidad aparente varía entre 2.000 y 2.800 kg/m3. Su resistencia a compresión puede superar los 700 Kg/cm2. • Hormigón pesado. Su densidad aparente varía entre 3.000 y 4.500 Kg/m3. Su resistencia a compresión se puede asimilar a la del hormigón corriente.

c) Otros hormigones. También existen otros hormigones más particulares: con fibras (metálicas o no metálicas), con azufre, con polímeros, etc.24

2.4.

Requisitos Generales del Hormigón.

Los requisitos que debe cumplir todo hormigón son: • Docilidad. Llamada también trabajabilidad, consiste en la aptitud que posee para ser transportado y colocado sin que segregue, y de ser transportado adecuadamente. •

Resistencia. Al endurecer debe cumplir los requisitos de resistencia exigidos para soportar la

acción de las cargas. •

Durabilidad. Debe permanecer inalterable en el tiempo, soportar la abrasión, la humedad,

ambiente químicamente agresivo, heladas, etc. • Economía. Aunque los tres requisitos anteriores son fundamentales y hay que obtenerlos, también es necesario que estas propiedades se logren a un costo razonable.25

24

Manual del Hormigón, 2009 Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile, citado el 06-04-2014, disponible en internet: www.ich.cl 25 Manual del Hormigón, 2009 Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile, citado el 06-04-2014, disponible en internet: www.ich.cl

21

2.5.

Características Particulares del Hormigón.

Las características necesarias para prevenir los problemas que pueden ocurrir son: Resistencia a la tracción. Aun cuando el hormigón en general se diseña para resistir esfuerzos de compresión, frecuentemente debe trabajar solicitado a tracción como ocurre en vigas, losas, pavimentos, etc. El hormigón no tiene capacidad para soportar esos esfuerzos, ya que su resistencia a tracción varía en el rango de 1/6 a 1/10 de su resistencia a compresión. Si se excede su capacidad resistente a tracción deben ser reforzadas con barras o mallas de acero, de modo que éstas tomen los esfuerzos de tracción. •

Cambios volumétricos por efectos térmicos y de humedad. Al igual que otros materiales, el

hormigón se dilata y contrae con los cambios de temperatura. Los cambios de humedad producen efectos similares; en estado endurecido, si se humedece se expande, y si se seca se contrae. Estos movimientos de la masa originan considerables esfuerzos, sobre todo de tracción, los que para ser controlados obligan a disponer las denominadas juntas de dilatación y contracción. Impermeabilidad. La impermeabilidad es particularmente importante en el hormigón armado donde se confía en el recubrimiento de las armaduras para prevenir su oxidación; también lo es en el caso de elementos de hormigón que estarán con o bajo agua y en ambientes agresivos. La impermeabilidad se incrementa con una baja relación agua/cemento y una dosificación y compactación adecuados.26 2.6.

Propiedades del Hormigón.

2.6.1. Hormigón fresco El hormigón presenta dos estados fundamentales desde el punto de vista práctico. El estado fresco o plástico en que permite ser manipulado para su colocación en moldajes y el estado endurecido en el que adquiere una rigidez tal que impide su manipulación sin producir fracturas visibles o no irreversibles.

El hormigón fresco es el producto inmediato de la combinación de los materiales que conforman la masa. Desde el primer momento se están produciendo reacciones químicas dentro de este que condicionan sus características finales. Reacciones que perduran hasta un año después de su 26


22

amasado. El hormigón fresco es una masa heterogénea de fases sólidas, liquidas y gaseosas que se distribuyen en igual proporción si está bien amasado. Las principales propiedades de este estado del hormigón son: •

Consistencia

•

Docilidad

•

Homogeneidad

•

Masa especifica

•

La consistencia es la capacidad del hormigón fresco de deformarse. Principalmente se mide

mediante el descenso en centímetro en el ensayo del cono de Abrams. •

Docilidad, es sinónimo de trabajabilidad del hormigón fresco. Es su capacidad de ser

transportado, colocado y compactado. Principalmente se mide mediante el descenso en centímetros en el ensayo del cono de Abrams. •

Homogeneidad, es la cualidad de distribución por toda la masa de todos los componentes del

hormigón en las mismas proporciones. A esta cualidad se opone el efecto de la segregación o decantación. •

Masa específica, es la relación entre te masa del hormigón fresco y el volumen ocupado.

Puede medirse con el hormigón compactado o sin compactar. La densidad del hormigón fresco compactado es una medida del grado de eficacia del método de compactación empleado.27 2.6.2. Hormigón endurecido El carácter de hormigón endurecido lo adquiere una vez finalizado el fraguado. El hormigón endurecido está compuesto del árido, la pasta de cemento endurecido (que incluye el agua que ha reaccionado con los componentes del cemento) y la red de poros abiertos y cerrados resultado de la evaporación del agua sobrante, el aire ocluido (natural o provocado por algún aditivo). Las propiedades del hormigón endurecido son: •

La densidad, es aquella relación de la masa del hormigón y el volumen ocupado. Depende de

la densidad real y de la proporción en la que participen cada uno de los diferentes materiales constituyentes del hormigón. Para los hormigones convencionales, formados por materiales granulas

27

Escuela de Ingeniería Técnica Civil. Arquitectura Técnica. Materiales II. (2007). “Tipos de Hormigón y sus Propiedades”, [en línea], citado el 06 -04-2014, disponible en internet: http://www.ocw.bib.upct.es

23

provenientes de rocas no mineralizadas de la corteza terrestre su valor oscila entre 2,35 y 2.55 Kg/m3. La densidad normalmente experimenta ligeras variaciones con el paso del tiempo, las que proviene de la evaporación del agua y que puede significar una variación de un 7% de su densidad inicial. Variaciones de volumen, el hormigón experimenta durante toda su vida variaciones de volumen, dilatación o contracciones, debido a reacciones físico - química. El tipo y magnitud de dicha variaciones depende de las condiciones ambientales de humedad y temperatura. Las derivadas de la humedad se denominada retracción hidráulica y las que tiene como causa la temperatura, llamada retracción térmica. •

Propiedades elásticas y plásticas, el conocimiento de las propiedades elásticas del hormigón

son necesarias para establecer la relación entre tensión y deformación. La relación entre tensión y deformación se establece mediante el módulo de elasticidad. El hormigón tiene una relación tensión deformación en la que de diferencias tres tramos característicos. Un primer tramo recto, en el que el comportamiento es elástico y que abarca no más de un 20% del desarrollo total de la curva, un segundo tramo curvo, ascendente hasta el valor máximo de la curva tensión - deformación y finalmente el tercer tramo, curvo y descendente hasta la tensión de rotura. Mientras que la propiedad plástica del hormigón se presenta cuando una determina carga permanece aplicada un largo tiempo, produciéndose en este caso una deformación denominada fluencia del hormigón.28 •

Permeabilidad, es sabido que el hormigón es un material permeable, es decir, al estar

sometido a presión de agua exterior, se produce escurrimiento a través de su masa. •

Durabilidad, durante toda su vida útil, el hormigón está expuesto a agentes externo e internos

que pueden afectar su durabilidad si no se les tiene debidamente en cuenta y dependiendo de su origen estas pueden ser por agentes físicos o químicos. •

Resistencia, la resistencia es una de las propiedades más importantes del hormigón,

principalmente cuando se le utiliza con fines estructurales. El hormigón en su calidad de constituyente de un elemento estructural queda sometido a las tensiones derivadas de las solicitaciones que actúan sobre este. Si sobrepasan su capacidad resistente se producirán fracturas,

28


24

primero de origen local y posteriormente generalizadas, que podrán afecta la seguridad de la estructura.29 2.7.

Nanosílice

2.7.1. Definición La nanosílice es sílice en estado líquido con partículas de tamaño nanométrico, mil veces más pequeña que la microsílice (silica fume). Esta selección de tamaño de partícula es la que le confiere sus singulares propiedades es un líquido levemente viscoso de color claro. Para su uso se utilizan dosis recomendadas entre 0,2 – 2,1 % en relación al peso del cemento, no requiere cuidados ni precauciones especiales y se trata como cualquier aditivo líquido para el hormigón. El desarrollo de la nanosílice se hace posible gracias a la estabilización y refuerzo de propiedades de la materia a un nivel mil veces más pequeño que el nivel micro (nanotecnología). Este producto nace ante la necesidad de la innovación, se promueve como alternativa a la microsílice que ha sido usada satisfactoriamente por décadas en los hormigones casi como producto exclusivo de adición. Los mecanismos propuestos de los fenómenos que ocurren al incorporar las nanopartículas de sílice en el cemento se pueden recoger de la siguiente manera: Estas actúan como núcleos durante el proceso de hidratación gracias a su alta energía superficial y a la actividad de los átomos en su superficie que le permiten generar muchos más sitios de nucleación para la formación de los productos de hidratación. Lo cual se traduce en una mejora de la adherencia del cemento hidratado y aumento de la cinética de hidratación del cemento, lo cual es favorable para la resistencia (Qing et al, 2006; Li et al, 2004; Li, Xiao & Ou, 2004; Björnström et al, 2004). A través de la reacción de las partículas de nanosílice con el Ca (OH)2 (portlandita o CH) y del aceleramiento del proceso de hidratación, este C-S-H (gel) llena los espacios vacíos para mejorar la densidad, la cohesión y la impermeabilidad, mejorando la integración y estabilidad de los 5 productos de hidratación, esto a su vez incrementa la resistencia.

29


25

Ilustración 1 – II Aditivo Nanosílice 2.7.2. Ventajas de usar nanosílice Versátil: Desde altas resistencias, tanto a compresión como a tracción, a bajas dosis (1-1.5% en peso del cemento) hasta propiedades autocompactantes a altas adiciones. Posee una muy buena trabajabilidad, incluso a valores muy pequeños de la relación agua cemento (A/C) como 0.2. Como consecuencia de lo anterior, el concreto “se coloca solo” —según los comentarios de los operadores. Esta trabajabilidad hace innecesario el uso de superplastificantes, excepto pequeñas dosis para los concretos autocompactantes.

Alta velocidad de reacción. Tiene más de 90% de rendimiento que las formulaciones de microsílice, cemento y superplastificantes para el concreto. Tiene entre 0 y 1% de permeabilidad. Es amistosa del medio ambiente y de la salud de los operarios de sílice. Mismo precio que usar microsílice tradicional con superplastificantes y/o fibras asociados. El uso de nanosílice en la mezcla de concreto limita el desarrollo de corrosión debido a que el concreto es más denso y no permite el flujo de agua. 2.7.3. Beneficios medio ambientales La nanosílice es conveniente de utilizar no solo por sus mejoras en los comportamientos mecánicos y estructurales de los materiales, sino también por generar menor contaminación y mejoras en las condiciones de utilización, pues está de acuerdo con ISO 14001 “Sistema de aprobación medioambiental”; por lo tanto es amistosa del medio ambiente y de la salud de los operarios de sílice.

26

2.7.4. Aplicaciones. Las aplicaciones para la nanosílice según la ficha técnica del producto son las siguientes: -

Lechadas para pernos (60-70 MPa. en 24 horas).

-

Shotcrete.

-

Hormigones autocompactantes.

-

Hormigones prefabricados (30-50 Mpa. en 6-8 horas según requerimientos).

-

Hormigón fast-track (40 MPa. a 4 horas).

-

Hormigones de alta resistencia.

-

Hormigones de alto desempeño.

-

Hormigones ligeros de baja densidad.

-

Lechadas para pozos petroleros.

-

Pavimentos.

-

Hormigones marinos.

-

Puentes.

-

Vigas pre y pos tensadas.

-

Y todas las aplicaciones tradicionales de microsílice

27

CAPÍTULO III: PROGRAMA EXPERIMENTAL 3.1.

Programa de Estudio

Para cuantificar la influencia de la adición de nanosílice en las propiedades mecánicas del hormigón, se efectuaran ensayos comparativos entre un hormigón patrón y un hormigón con incorporación de nanosílice. Para ello se realizaran 7 proporciones distintas de incorporación de nanosílice, por lo tanto, estas muestras de hormigón modificado serán comparadas con el hormigón patrón ya mencionado. Para realizar las muestras de hormigón necesarias se utilizó cemento grado corriente. Los ensayos a realizar son los de docilidad y resistencia a la compresión. Estos se realizaran con el hormigón fresco y endurecido respectivamente. 3.2.

Extracción de muestra

La extracción de muestras del hormigón fresco se realizara según NCh 171. El tamaño de la muestra de hormigón fresco será superior a una y media vez el volumen necesario para efectuar los ensayos requeridos, y en ningún caso inferior a 30 dm3 (1 dm3 = 1 litro). El periodo comprendido entre la extracción de la muestra y la confección de las probetas será inferior a 15 minutos. (NCh 171) 3.3.

Ensayos

3.3.1. Ensayo de docilidad. El control de docilidad se efectuará mediante el asentamiento de cono de Abrams, según NCh 1019, siendo la operación de llenado y levantamiento del molde tendrán una duración igual o inferior a 3 min, registrar la disminución de altura del hormigón moldeado respecto al molde con aproximación de 0,5 cm. 3.3.2. Ensayo de compresión. El ensayo de compresión es el que identifica al hormigón, es la forma cuantitativa para determinar si este material cumple o no con las exigencias que impone el diseño o dosificación y así cumplir con los requerimientos estructurales de diseño. La resistencia a la compresión es la propiedad más importante del hormigón y es la principal variable que se estudia en esta investigación.

28

3.4.

Confección de Probetas

Las probetas a utilizar para ensayos de compresión son cubicas de 20 x 20 cm de arista, no obstante se pueden utilizar otras dimensiones de probetas aplicando un factor de conversión de acuerdo a la tabla 17 de NCh 170. La confección de probetas se desarrollará según NCh 1017. Las probetas deben ser moldeadas en el mismo lugar donde se dejarán las muestras en el curado inicial, la compactación puede ser por apisonado o vibrado. El método está relacionado con el asentamiento de cono de Abrams según la tabla 3 de la NCh 1017 en este caso el descenso de cono de Abrams es de 6 cm, por lo que se puede utilizar compactación por apisonado o vibrado, en este caso particular se optó por utilizar vibrado interno. El procedimiento de vibrado se realiza colocando el hormigón en una capa en los moldes cúbicos, luego se vibra con una inserción en la zona central introduciendo el vibrador verticalmente hasta aproximadamente 2 cm del fondo del molde. Se debe retirar el vibrador tan lentamente como sea posible, rellenando con hormigón fresco en la última capa de modo de mantener el molde constantemente lleno. Se debe vibrar solamente hasta que una delgada capa de lechada cubra la superficie del hormigón. Las probetas cubicas después de 20 horas se pueden desmoldar, siempre que las condiciones de endurecimiento permitan un desmolde sin causar daños a la probeta. Una vez desmoldada se debe sumergir inmediatamente en una piscina de curado con agua tranquila y saturada en cal a una temperatura entre 17°C a 23°C. Las probetas permanecerán sumergidas hasta el momento de realizar el ensayo. 3.5. Descripción del Ensayo de Compresión Para realizar los ensayos de compresión se utilizó una prensa hidráulica Tecnotest - monotronic, disponible en el laboratorio de esta Universidad. La prensa debe resistir los esfuerzos del ensayo sin alterar las condiciones de distribución y ubicación de la carga y lectura de resultados. Las superficies de aplicación de la carga serán lisas y planas, y no se aceptarán desviaciones con respecto al plano superior. La prensa contará con disposición de regulación de carga.

29

Se debe colocar la probeta sobre la placa inferior alineando su eje central con el centro de la placa, estas deben estar con sus superficies limpias. La probeta se ubica con la cara de llenado en un plano perpendicular a la placa inferior de la prensa. (NCH1037). Se aplicará la carga de forma continua y sin choques a una velocidad uniforme hasta alcanzar una franca rotura de la probeta de la probeta en un tiempo igual o superior a 100 segundos, se considera franca rotura cuando el indicador de carga retrocede bajo el 90% de la carga máxima y hay claras manifestaciones de agrietamiento de la probeta. La velocidad de ensayo no debe superar los 0,35 N/mm2/s (- 3,5 kg/cm2/s). (NCh1037) 3.5.1. Expresión de resultados Para la evaluación estadística de resistencia a la compresión del hormigón se deben utilizar probetas cilíndricas o cúbicas de 200 mm, no obstante se pueden utilizar otras dimensiones aplicando el factor correspondiente determinado por la NCh 170. Las tensiones de rotura por compresión de probetas cúbicas de diferentes dimensiones pueden relacionarse según la siguiente expresión: f 200 =K1 * fn f 200

= tensión de rotura del cubo de 200 mm;

fn

= tensión de rotura del cubo de n mm;

K1

= coeficiente indicado en la tabla 14.

Factor de conversión para probetas cúbicas de diferentes dimensiones N mm

100

150

200

250

K1

0.9

0.05

1

1.05

300 1.1

Tabla 13 – III Factor de conversión para probetas cúbicas de diferentes dimensiones

Las probetas utilizadas en esta investigación fueron de 150 x 150 mm, por consiguiente el valor del factor de conversión es de 0,95. 3.5.2. Fórmula de cálculo para ensayo a la compresión. Calculo de la sección de ensayo según la fórmula siguiente:

30

Calcular la resistencia a compresión como la tensión de rotura según la fórmula siguiente:

R = tensión de rotura, N/mm2 (kg/cm2) P = carga máxima aplicada por la máquina de ensayo, N (kg) S = sección de ensayo, mm2 (cm2)

31

CAPÍTULO IV: METOLOGÍA EXPERIMENTAL 4.1.

Materiales

4.1.1. Cemento El tipo de cemento ocupado para la realización de los ensayos pertinentes, fue Cemento Melón Especial es un conglomerante hidráulico que debe cumplir con la normativa vigente del país, Norma Chilena NCh 148. Of 1968, el cual se clasifica como cemento "Puzolánico Grado Corriente".

Características Cemento Melón Corriente Características Expansión en autoclave Pérdida por calcinación Residuo insoluble Contenido de SOS Tiempo de fraguado inicial (Vicat) Tiempo de fraguado final (Vicat) Resistencia a la compresión a 7 días Resistencia a la compresión a 28 días Resistencia a la flexo tracción a 7 días Resistencia a la flexo tracción a 28 días

Unidad % % % % Minutos Horas Kgf/cm2 Kgf/cm2 Kgf/cm2 Kgf/cm2

Especificación NCh 148 1 máx. 5,0 máx. 50,0 máx. 4,0 máx. 60 máx. 12 máx. 180 máx. 250 máx. 35 máx. 45 máx.

Melón Corriente V V V V V V V V V V

Tabla 14 – IV Características del Cemento 4.1.2. Agua Para la elaboración de los hormigones y el lavado de los áridos se debe utilizar agua potable u otra que cumpla con los requerimientos de la NCh 1498, por lo tanto se utilizó agua potable de la red suministrada por la compañía de servicios (Aguas Andinas), para la ciudad de Santiago. 4.1.3. Áridos El árido utilizado en los ensayos pertinentes poseía un tamaño máximo de 20 mm, el cual pertenece al acopio de la Universidad, los cuales se muestran en las siguientes ilustraciones.

32

Ilustración 2 -IV Acopio de árido 4.2.

Determinación de las Propiedades de los Áridos

4.2.1. Extracción y preparación de muestras. Las muestras se extraerán según la Norma Chilena NCh 164. Of 1976. La correcta extracción de una muestra de árido y una preparación adecuada permiten obtener en los ensayos correspondientes, valores representativos de las condiciones originales de dichos áridos. La norma NCh 164 establece los procedimientos para extraer y preparar muestras representativas de áridos finos, gruesos o totales, naturales o manufacturados de densidad real o normal. 4.2.2. Tamaño de la muestra. La muestra extraída, sea simple o compuesta, tendrá al menos el doble del tamaño de la muestra para laboratorio. Para los ensayos básicos el tamaño de la muestra de laboratorio será el indicado en la siguiente tabla según el tipo de árido: Tamaño de las muestras Tipo de árido Cantidad mínima Fino 30 kg Grueso 2*Dkg "D" es el tamaño máximo nominal en mm Tabla 15 – IV Tamaño de las muestras 4.2.3. Procedimiento de extracción de acopios. Extraer porciones de áridos desde la mayor profundidad posible sin que incluya material de superficie, ni de los primeros y últimos 30 cm de la altura del acopio.

33

4.2.4. Procedimiento de preparación de las muestras. Las porciones de áridos extraídos se mezclaran uniformemente hasta homogenizarlas completamente, asegurando la incorporación de cada tamaño de partículas. La reducción del tamaño de la muestra extraída a los tamaños especificados para muestras de laboratorio se hará mediante el procedimiento de cuarteo a pala, no obstante se puede realizar mediante un cuarteador. 4.2.4.1. Cuarteo mediante pala. El cuarteo mediante pala consiste en extender el material en un círculo de espesor uniforme. a)

Dividir en cuatro partes aproximadamente iguales mediante cortes diametrales y

perpendiculares entre sí. b)

Separar el árido en dos cuartos opuestos, retirando cuidadosamente todo el material fino,

limpiando los espacios despejados con una brocha o escoba. c)

Repetir el procedimiento tantas veces sea necesario hasta obtener el tamaño de muestra

requerido, y cuidando de incorporar todas las partículas más finas que componen dicha muestra.

Ilustración 3 – IV Cuarteo de la muestra 4.3.

Tamizado y Determinación de la Granulometría.

La granulometría es la determinación más corriente y una de las más importantes que se realizan a un árido, y representa la distribución de los tamaños que posee el árido. Además está directamente relacionada con las características de manejabilidad del hormigón fresco, la demanda de agua, la compacidad y la resistencia mecánica del hormigón endurecido. La granulometría

se determina

mediante la norma NCh 165.0f.1977, la cual establece el procedimiento para efectuar el tamizado y determinar la granulometría de los áridos de densidad real entre 2000 y 3000 kg/m3. 34

La granulometría permite obtener el módulo de finura del árido. Para determinar la granulometría de un árido se considera la masa de una muestra de ensayo; se tamiza la muestra y se determina la masa de las fracciones del árido retenidas en cada uno de los tamices. Se calculan los porcentajes parciales retenidos y se expresa la granulometría. 4.3.1. Tamices de ensayo. Los tamices son de alambre y de abertura cuadrada de tamaños nominales, los tamices de la serie preferida son de valor doble o de la mitad a partir del tamiz básico de 5 mm, que separa el material en árido grueso y árido fino. Es necesario hacer notar que la serie preferida no será extensamente usada mientras no se fabriquen los tejidos de alambre de esas precisas aberturas. Por ahora se seguirán empleando tejidos importados que se concuerden con las aberturas en pulgadas o milímetros. Los tamices serán según la siguiente tabla: t abla: TAMICES. Tamaños nominales de abertura Serie preferida, mm. 80 40 20 . 10 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16

Serie complementaria, mm. 125 100 63 50 31.5 25 16 12.5 8 6.3 -

Serie provisoria, mm. 75 38.5 19 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15

Tabla 16 - IV Tamaños T amaños nomínales de abertura 35

4.3.2. Acondicionamiento Acondicionamiento y tamaño de la muestra de ensayo. La muestra de laboratorio se homogeniza cuidadosamente en estado y se reducirá mediante cuarteo, de acuerdo con la Norma Chilena NCh 164.0f.1976, para obtener en estado seco, un tamaño de muestra ligeramente superior a los valores que se indican. No se permitirá hacer la reducción con la muestra de laboratorio en estado seco, ni tampoco reducir a una masa exacta predeterminada. Secar la muestra hasta masa constante en estufa a una temperatura de 100°C ± 5°C.

Los tamaños de muestra estarán dados según las siguientes tablas: Tamaño mínimo de la muestra de arena Características de la Arena

Masa mínima de la

Tamiz

% Retenido

muestra

5mm

>15

Ver nota

5 mm

<15

500 g

2,5 mm

<5

100 g

Tabla 17 – 17 – IV IV Tamaño de muestra de ensayo de la arena NOTA: Cuando una arena contenga una fracción de grava superior al 15% debe separarse en el tamiz de 5 mm determinando cada fracción. Las fracciones se tratarán como una arena y una grava por separado. Tamaño mínimo de la muestra de grava Tamaño máximo Masa mínima de absoluto la muestra 80

32

63

25

50

20

40

16

25

10

20 12.5

8 5

10

4

Tabla 18 – 18 – IV IV Tamaño de la muestra de ensayo de la grava.

36

NOTA: Cuando una muestra de grava contenga una fracción de arena superior al 15%, el material debe separarse por el tamiz de 5 mm, determinando cada fracción. Las fracciones se tratarán como una arena y una grava por separado. Esto también significa que cuando se trate de áridos totales o combinados deberán separarse en el tamiz 5 mm y procesarse individualmente. Cuando el tamaño de la muestra de ensayo es suficientemente grande y existe riesgo de sobrecargas los tamices, se recomienda utilizar tamices intermedios y/o fraccionar la muestra de ensayo. 4.3.3. Juego de tamices.

El juego de tamices se elegirá de acuerdo al material al ensayar y será dispuesto en orden decreciente de abertura y provisto de tapa y recipiente receptor del residuo. El juego de tamices debe estar limpio y seco. Las aberturas de las mallas del juego de tamices deberán ser verificadas periódicamente en un laboratorio calificado. 4.3.4. Operación de tamizado.

•

Se determina la masa de una muestra de ensayo en estado seco, aproximando a 1Kg para arenas

y a 10 Kg para gravas. •

Se vacía en el juego de tamices

•

Se cumple el ciclo de tamizado

•

Se registra la masa retenida retenida en cada tamiz y en el recipiente receptor con la aproximación de 1 g

o a lo menos 0,1% de la pesada. •

Se calcula calcula la masa total o suma de las fracciones fracciones retenidas en todos los tamices tamices y en recipiente recipiente

receptor, la que no debe diferir con la masa de la muestra de ensayo en más de 3% para las arenas y de 0,5% para las gravas. En caso que no se cumpla este requisito se rechaza el ensayo y se debe repetir con una muestra gemela. •

Se calcula el porcentaje parcial retenido en cada tamiz y en el recipiente recipiente receptor, referido a la

masa total de las fracciones retenidas, aproximando al 1%. •

Se expresa expresa la granulometría como el porcentaje porcentaje acumulado que pasa, pasa, en el último último resultado, resultado, el

del primer tamiz en que pasa el 0%. La granulometría también puede expresarse como el porcentaje retenido acumulado o como porcentaje retenido parcial, pero estas expresiones no son usuales como la anterior. 37

4.3.5. Módulo de finura.

El módulo de finura es el valor correspondiente a la centésima parte de la suma de los porcentajes retenidos acumulados en los tamices de la serie preferida. Se calcula tanto para arenas como para gravas o áridos totales. Cuanto mayor es el módulo de finura, más grueso es el material. El módulo de finura también se puede apreciar en la granulometría. 4.3.6. Curva granulométrica. La curva granulométrica es la representación gráfica de la granulometría y permite dar una visión objetiva de la distribución de tamaños de los granos del árido. Sirve también para comparar visualmente diferentes materiales entre sí, y para comparar un material con los límites recomendados por la norma o especificación.

El gráfico se construye de acuerdo al procedimiento indicado en la norma y está formado por coordenadas rectangulares de dos ejes. El eje vertical (ordenada) es una escala graduada línea corresponde a los porcentajes acumulados que pasan (de abajo a arriba), o a los porcentajes acumulados retenidos (de arriba abajo). El eje horizontal (abscisa) es una escala graduada logarítmica a partir del tamiz 0,08 mm con puntos que corresponden al logaritmo del valor de la abertura nominal de los tamices.

Determinar la masa final del material retenido en cada tamiz y del material que pasa por el tamiz de menor abertura, recogido en el depósito. Registrar con la aproximación que sea mayor en 1 g y 0,1 % de la pesada. 4.4.

Determinación de la Densidad Aparente.

La densidad aparente en determinado estado de compactación permite transformar peso a volumen o viceversa. Relacionado con la densidad real permite conocer el grado de compacidad o huecos que posee el árido.

38

La norma NCh 1116 of. 1977 establece los procedimientos para determinar la densidad aparente de los áridos, la cual puede ser suelta o compactada. La densidad aparente compactada puede obtenerse por apisonada y densidad aparente asentada, respectivamente. Para determinar la densidad aparente se vacía el árido en una medida de capacidad volumétrica especificada de acuerdo al tamaño máximo nominal del árido en una medida de capacidad volumétrica especificada de acuerdo al tamaño máximo nominal del árido. Se determina la masa del árido que llena la medida. Se obtiene la densidad aparente dividiendo la masa del árido por la capacidad volumétrica de la medida para dos muestras gemelas, expresando el resultado como el promedio aritmético de los ensayos. 4.4.1. Muestra de ensayo. El tamaño de la muestra de ensayo será de un volumen de árido aproximadamente igual al doble de la capacidad volumétrica de la medida correspondiente. Se permite emplear árido proveniente del ensayo de tamizado siempre que esté perfectamente homogeneizado. La muestra de ensayo se secará hasta masa constante en estufa a temperatura de 110° C ± 5° C y será cuidadosamente homogeneizada. 4.4.2. Medidas.

Las medidas serán metálicas, impermeables y provistas de dos asas reforzadas en sus bordes, de forma interior de un cilindro recto abierto por una de sus caras planas, y rectificado interiormente.

Tamaño máximo nominal (Dn)(mm)

Capacidad volumétrica Litros

Diametro interior (mm)

Altura Interior (mm)

16 25 50 100

3 10 15 30

155 ±2 205 ±2 255 ±2 355 ±2

160 ±2 305 + 2 295 ±2 305 ±2

Espesor mínimo metal, mm. Base (mm) Pared (mm) 5 5 5 5

2,5 2,5 3,0 3,0

Tabla 19 - IV Dimensiones de las Medidas

39

Las medidas podrán emplearse para áridos de tamaño máximo nominal (Dn) igual o inferior a los señalados en la primera comuna de la tabla anteriormente. A la medida se le determinará el volumen con una precisión de 0,1% el que se marcará por impresión sobre el metal en un lugar visible. El volumen de la medida se determina pesando la masa de agua que llena la medida, enrasada con una placa de vidrio o acrílico, y dividiendo esta masa por la densidad del agua correspondiente a la temperatura en que se encuentra en la siguiente tabla.

Temperatura del agua, C°

Densidad del agua Kg/m3

16

999,09

18

998,59

20 23

998,20 996,54

26

996,78

29

995,94

Tabla 20 – IV Densidades del agua según Temperatura 4.4.3. Densidad aparente suelta. Se aplica a los áridos de tamaño máximo nominal igual o inferior a 100 mm. El procedimiento también es aplicable a las arenas en estado húmedo; en este caso, se debe indicar el contenido de humedad del árido expresado como porcentaje de la masa del árido seco. 4.4.3.1. Procedimiento.

•

Se llena la medida con una pala o poruña descargándola desde una altura de

aproximadamente 5 cm sobre el borde superior de la medida. La pala o poruña se desplaza alrededor del borde distribuyendo uniformemente el material. •

Se elimina el exceso de árido empleado la varilla pisón como regla de enrase, sin presionar.

•

Se determina y registra la masa en Kg del árido suelto que llena la medida, aproximando al 0,1%.

•

Se calcula la densidad aparente suelta (Das) según la fórmula siguiente, aproximando a 1 Kg/m3.

40

Siendo: ms

= masa del árido suelto

V

= capacidad volumétrica de la medida

Nota: Cuando se determina la densidad aparente de gravas se considera que las pequeñas salientes de algunas partículas se compensan con los huecos que quedan hacia el interior, por lo tanto no se deben rellenarse dichos huecos agregados partículas menores. 4.4.4. Densidad aparente compactada por apisonado. Se aplica a los áridos de tamaño máximo nominal igual o menor a 50 mm. 4.4.4.1. Procedimiento. Se llena la medida en tres capas de espesores aproximadamente iguales, teniendo la última capa un exceso de áridos por sobre el borde de la medida. •

Se empareja cada capa y se compacta cada una mediante 25 golpes de pisón uniformemente

repartidos. •

Se apisona la primera capa en todo su espesor, y las capas superiores, hacienda penetrar el pisón

en la capa inferior.

•

Se elimina el exceso de árido empleando la varilla pisón como regla de enrase, sin presionar

•

Se determina y registra la masa en Kg del árido compactado que llena la medida aproximando al

0,1% •

Se calcula la densidad aparente compactada por apisonado (Dac) según la fórmula siguiente,

aproximando a lKg/m3.

Siendo:

Mca V

= masa del árido compactado por apisonado = Capacidad volumétrica de la medida.

41

Cualquier densidad aparente se calculará como el promedio aritmético de dos ensayos sobre muestras gemelas, aproximando a 10 Kg/m3. Los resultados de cada densidad aparente son aceptables cuando la diferencia entre los dos resultados obtenidos por un mismo operador, en ensayos sobre muestras gemelas, sea igual o inferior a 30 Kg/m3.

4.5.

Determinación del Material Fino Menor que 0,080 mm (NCh 1223 Of.77).

El material más fino que el tamiz 0,080 mm que posee un árido se conoce generalmente como arcilla; ésta recubre los granos de árido formando una película que desmejora la adherencia entre el árido y la pasta de cemento, lo cual afecta a la resistencia mecánica del mortero u hormigón. El procedimiento establecido en la norma NCh 1223, consiste en determinar la masa inicial de una muestra de ensayo, separar el material fino mediante lavado y tamizado, y expresar la pérdida de material respecto a la masa inicial. 4.5.1. Muestra de ensayo.

La muestra de laboratorio se homogeneiza cuidadosamente en estado húmedo y se reduce por cuarteo para obtener, cuando esté seca, el tamaño de la muestra de ensayo ligeramente superior a lo que indica la siguiente tabla. No se permite la reducción en estado seco ni tampoco reducir hasta una masa exacta predeterminada.

Tamaño máximo nominal del árido, mm

Masa mínima de la muestra seca, g.

40 o mas

5.000

20

2.500

10 5 2,5

2.000 500 100

Tabla 21 - IV Tamaño de muestra de ensayo

42

4.5.2. Tamices. Para el ensayo se utilizan dos tamices, de 1,25 mm y 0,080 mm. Provisoriamente se acepta el uso de los tamices de 1,18 mm y 0,075 mm, correspondientes a los tamices ASTM N° 16 y 200 respectivamente. 4.5.3. Procedimiento de ensayo. •

Se seca la muestra hasta masa constante a una temperatura de 110 ± 5°C.

•

Se determina y registra la masa inicial de la muestra de ensayo en estado seco (masa árido antes

de lavar) aproximando a 0,1 g para arenas y a 1 g para gravas o áridos totales. •

Se coloca la muestra en el recipiente de lavado y se agrega agua potable, hasta cubrirla.

•

Se agita la muestra en el agua de modo de separar el material más fino, dejándola en suspensión.

•

Se vacía el agua con el material más fino en suspensión a través de los tamices dispuestos de

mayor a menor. •

Se agrega tantas veces agua y se repite tantas veces la operación como sea necesaria, hasta que

el agua con la muestra permanezca limpia y clara. •

Se reúne el material retenido en ambos tamices con la muestra ya lavada.

•

Se seca el material reunido hasta masa constante a 110 ± 5°C.

•

Se pesa y registra la masa de la muestra de ensayo lavada y seca (masa después de lavar)

aproximando a 0,1 g para arenas y a 1 g para gravas y áridos totales. Se calcula el material fino inferior a 0,080 mm, aproximando a 0,1% según la fórmula:

Siendo: F

= contenido de finos, %

ma

= masa árido seco antes de lavar, g

md

= masa árido seco después de lavar, g

43

4.6.

Determinación de las Densidades Real y Neta, y la Absorción de Agua de las

Gravas (NCh 1117. Of.77).

La densidad real y neta de los áridos permite conocer los volúmenes compactos del árido con el fin de dosificar morteros u hormigones. Relacionada con la densidad aparente permite conocer la compacidad del árido. La absorción está íntimamente relacionada con la compacidad del árido y con la permeabilidad de los morteros y hormigones. La norma NCh 1117, establece los procedimientos para determinar las densidades real y neta y la absorción de agua de los áridos gruesos o gravas de densidad real normal. El procedimiento consiste en determinar la masa de una muestra pesándola al aire, en estado seco y en estado saturado superficialmente seco. Luego determinar su volumen se calcula las densidades real y neta y la absorción de agua, en función de los valores obtenidos para las diferentes condiciones de pesada. 4.6.1. Muestra de ensayo Se permite emplear la grava proveniente del ensayo de tamizado debidamente homogeneizada.

Tamaño máximo absoluto, mm.

Cantidad mínima de muestra (Kg)

40

4

50

8

60

12

70 80

16 20

Tabla 22 – IV Tamaño de muestra de ensayo

•

Se eliminan por tamizado las partículas inferiores a 5 mm.

•

Se lava la muestra hasta remover el polvo superficial de los granos.

•

Se seca la muestra hasta masa constante a 110 ± 5°C.

•

Se enfría la muestra al aire hasta temperatura ambiente por 24 horas ± 4 horas.

•

Se sumerge la muestra en agua a temperatura ambiente por 24 horas ± 4 horas.

44

Es necesario destacar que hay áridos que no se saturan en 24 horas. En este caso se continúa el control de absorción hasta que dos pesadas sucesivas difieran en menos de 0,1 de la menor masa determinada.

Ilustración 4- IV Grava en proceso de Saturación Por otra parte, la inmersión puede ser eliminada si las partículas se han mantenido con su superficie húmeda durante más de 24 horas previas al ensayo y si se sabe que el material completa su saturación en este plazo. 4.6.2. Determinación de pesada sumergida (msu). Para determinar la masa sumergida se vacío la muestra saturada por 25 horas en un canastillo porta muestra, y esta fue masada para determinar la pesada al aire, una vez registrada esta se dispuso el canastillo dentro de un recipiente con llave de salida de líquido, este recipiente previamente fue llenado de agua y luego abierta la llave hasta que el agua quedara en un nivel constante, enseguida de esto se cerró la llave y se introdujo el canastillo con la muestra, según la siguiente ilustración:

Ilustración 5 - IV Determinación de pesada

45

Una vez sumergido el canastillo con la muestra se abrió la llave, recibiendo el agua en probetas para poder determinar el volumen de agua desplazado. Para determinar la masa sumergida se utilizó un principio de Arquímedes, la masa de un volumen determinado es igual al volumen de agua desplazado, para este cálculo se utilizó la siguiente fórmula:

Paire = Psum + (pagua * V) Dónde: Paire

= masa de la muestra al aire

Psum

= masa de la muestra sumergida

Pagua = densidad del agua V

= volumen de agua desplazado

Si despejamos de la formula anterior el Psum nos queda: Psum = Paire - (pagua * V) 4.6.3. Determinación de pesada al aire ambiente del árido saturado superficialmente seco (ma sss).

•

Se retira la muestra del canastillo y se secan superficialmente las partículas haciéndolas rodar

sobre un paño absorbente húmedo hasta que desaparezca la película visible de agua adherida, evitando la evaporación del agua de los poros y manteniendo el árido ya secado superficialmente cubierto con un paño húmedo. Toda la operación debe hacerse en el mínimo tiempo posible. •

Se determina inmediatamente la masa del árido saturado superficialmente seco por pesada al

aire ambiente, aproximando a 1 g. Se registra "ma sss".

Ilustración 6- IV Secado superficial de la grava 46

4.6.4. Determinación de pesada al aire ambiente del árido seco (ma s ).

Se seca la muestra hasta masa constante a 110 ± 5 °C. Se enfría la muestra hasta temperatura ambiente dentro de un recipiente protegido para evitar la absorción de humedad del aire. Se determina la masa de la muestra seca por pesada al aire ambiente, aproximando a 1 g. Se registra "ma s". 4.6.5. Cálculos. Densidad Real (Dr)

La densidad real del árido saturado superficialmente seco (Dr sss) se calcula por la fórmula siguiente, aproximando a 1 Kg/m3.

La densidad real del árido seco (Dr s) se calcula por la fórmula siguiente, aproximando a 1 Kg/m3.

Densidad Neta (DN)

La densidad neta se calcula por la fórmula siguiente, aproximando a 1 Kg/m3.

Absorción de Agua (Ab)

La absorción de agua se calcula por la fórmula siguiente, aproximando a 0,02%

47

Notas: Cada valor de densidades y absorción de un árido se obtendrá como el promedio aritmético de dos ensayos sobre muestras gemelas. Las densidades se expresarán en Kg/m3, aproximando a 10 Kg/m3, y la absorción se expresará en porcentaje, aproximando a 0,05%. Se acepta la determinación de densidades y absorción de las gravas cuando la diferencia entre dos resultados obtenidos por un mismo operador en ensayos sobre muestras gemelas, sea: •

Igual o inferior a 30 Kg/m3 en la determinación de densidades.

•

Igual o inferior a 0,3% en la determinación de la absorción de agua.

4.7.

Determinación de las Densidades Real y Neta y la Absorción de Agua de las

Arenas (NCh 1239. Of 77).

Las densidades real y neta de los áridos permiten conocer sus volúmenes compactos con el fin de dosificar, morteros y hormigones. Relacionado con la densidad aparente, puede determinarse la compacidad del árido. La absorción está íntimamente vinculada con la porosidad interna de los granos de árido y con la permeabilidad de los morteros y hormigones.

La norma NCh 1239, establece los procedimientos para determinar las densidades real y neta y la absorción de agua de los áridos finos o arenas de densidad real normal. El procedimiento consiste en determinar la masa de una muestra de ensayo en condiciones seca y saturada superficialmente seca. Luego, determinar su volumen como la masa del agua desplazada por el árido sumergido en un matraz aforado. Conocidas las masas y su volumen se calculan las densidades real y neta y la absorción de agua en función de los valores obtenidos en las diferentes condiciones. 4.7.1. Muestra de ensayo.

Si la muestra de laboratorio contiene un porcentaje igual o inferior a 15% de material retenido en el tamiz de 5 mm, se eliminará dicha fracción retenida, ya la fracción que pasa se le aplicará el procedimiento. Si el porcentaje es superior al 15% se separara en dos fracciones por el tamiz de 5 mm y se determinará por separado cada fracción. En este caso los resultados se expresarán como el 48

promedio ponderado de las densidades real y neta y absorción de agua correspondiente a ambas fracciones. •

La muestra humedecida se reduce por cuarteo a una cantidad de árido aproximadamente el

doble del tamaño de muestra requerida. Esto es aproximadamente 1 Kg. •

Se seca el árido en estufa.

• Se sumerge el árido en agua por 24 horas ± 4 horas. La inmersión puede ser eliminada si las partículas se han mantenido con su superficie húmeda durante más de 24 horas previas al ensayo y se sabe que el material complete su saturación en este plazo.

Ilustración 7- IV Muestra de arena sumergida

• Se extiende el árido en una superficie lisa expuesta a una corriente suave de aire caliente (un aparato adecuado es un secador de pelo), revolviéndolo constante y uniformemente hasta que el árido alcance la condición suelta.

Ilustración 8 - IV Secado de la muestra húmeda

49

Se coloca el molde tronco-cónico firme contra una superficie lisa y no absorbente, se llena con árido en condición suelta y se compacta suavemente con 25 golpes de pisón.

Ilustración 9 - IV Preparación de cono para determinar condición suelta de la arena

Se levanta el molde verticalmente. Si hay humedad libre el cono de arena conserva su forma. Se continúa el secado y se repite la operación a intervalos frecuentes hasta que el cono se asiente según su talud natural. Esto significa que la arena ha alcanzado la condición de saturado superficialmente seca. La primera verificación de humedad debe hacerse cuando aún permanece un mínimo de agua libre. No se permite que el cono se asiente en la primera verificación.

Ilustración 10 - IV Asentamiento del cono húmedo y suelto

•

Inmediatamente alcanzada la condición anterior se separa para cada ensayo una cantidad de

arena superior a 50 g e inferior a 500 g. 50

4.7.2. Procedimiento de medición.

Previamente contiene conocer la tara de cada matraz de laboratorio para evitar medirla durante el ensayo. Para esto se llena el matraz con agua a una temperatura de 20 ± 2°C hasta la marca de calibración. Se mide y registra la masa del matraz más el agua (Ma).

•

Se mide y registra la masa de la muestra de ensayo en condición saturada superficialmente seca

(m sss). •

Se coloca la muestra en el matraz y se llena con agua a una temperatura de 20 ± 2 °C casi hasta la

marca de calibración. •

Se agita el matraz a fin de eliminar burbujas de aire golpeándolo contra la palma de la mano.

•

Se deja reposar por una hora. Para mantener la temperatura constante se coloca el matraz en un

baño con temperatura controlada. •

Se complete con agua a 20 ± 2 °C hasta la marca de calibración.

•

Se mide y registra la masa total del matraz más la muestra de ensayo más agua (mm)

Se saca la muestra del matraz evitando las pérdidas de material y se seca en estufa a 110 ± 5°C. Se deja enfriar a temperatura ambiente. Se mide y registra la masa de la muestra de ensayo en condición seca (ms).

Ilustración 11- IV Matraz con agua hasta la marca de calibración

51

Ilustración 12 - IV Matraz con agua más la muestra hasta la marca de calibración

4.7.3. Cálculos.

Calcular las densidades para cada ensayo según las fórmulas siguientes aproximando a 1 Kg/m3 • Densidad real del árido saturado superficialmente seco (Dr sss).

•

Densidad real del árido seco (Dr s)

•

Densidad neta (Dn)

Calcular la absorción de agua (Ab) para cada ensayo según la fórmula siguiente, aproximando a 0,02%

Siendo: 52

Ms

= masa de la muestra seca, g.

m sss = masa de la muestra saturada superficialmente seca, g. ma

= masa del matraz con agua hasta la marca de calibración, g.

mm

= masa del matraz con la muestra más agua hasta la marca de calibración, g.

Notas: cada valor de densidades y absorción se obtendrá como el promedio aritmético de dos ensayos sobre muestras gemelas. Las densidades se expresarán en Kg/m3, aproximando a 10 Kg/m3 y la absorción se expresará en porcentaje, aproximando a 0,05%. Se acepta la determinación de densidades y absorción de las arenas cuando la diferencia entre dos resultados por un mismo operador en ensayos sobre muestras gemelas, sea: • •

Igual o inferior a 30 Kg/m3 en la determinación de densidades Igual o inferior a 0,40% en la determinación de absorción de agua. Cuando esto último no se

cumpla se ensayarán dos nuevas muestras gemelas.

4.8.

Determinación de la Docilidad. Método del Asentamiento del Cono de Abrams (NCh

1019 E Of. 74). La norma NCh 1019 establece el procedimiento para determinar la docilidad del hormigón fresco por el método del asentamiento del cono de Abrams, ya sea en laboratorio o en obra. El método es aplicable a hormigones confeccionados con áridos cuyo tamaño máximo sea igual o inferior 50 mm y de plasticidad y cohesión suficiente para realizar este ensayo. El método del asentamiento del cono de Abrams permite medir la docilidad del hormigón fresco por la disminución de altura que experimenta un tronco de cono moldeado de hormigón fresco, pero no determina la docilidad de hormigones cuyo asentamiento sea inferior a cm o superior a 18 cm.

Ilustración 13 - IV Cono de Abrams 53

4.8.1. Procedimiento.

La cantidad de hormigón necesaria para efectuar este ensayo no será inferior a 8 litros. •

Se coloca el molde sobre la plancha de apoyo horizontal, ambos limpios y humedecidos solo con

agua. No se permite emplear aceite ni grasa. •

El operador se debe parar sobre las pisaderas evitando el movimiento del molde durante el

llenado. •

Se llena el molde en tres capas de aproximadamente Igual volumen y se apisona cada capa con

25 golpes de la varilla-pisón distribuidas uniformemente. La capa inferior se llena hasta aproximadamente 7 cm 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 la capa subyacente. Durante el apisonado de la última capa se deberá mantener permanentemente un exceso de hormigón sobre el borde superior del molde. •

Se enrase la superficie de la capa superior y se limpia el hormigón derramando en la zona

adyacente al molde. •

Inmediatamente después de terminado el llenado, enrase y limpieza se carga el molde con las

manos, sujetándola por las asas y dejando las pisaderas libres y se levanta en dirección vertical sin perturbar el hormigón en un tiempo de 5 a 12 segundos. •

Toda la operación de llenado y levantamiento del molde no debe demorar más de 3 minutos.

Ilustración 14 - IV Medición de Asentamiento de Cono 54

4.8.2. Medición del asentamiento.

• Una vez levantando el molde se mide inmediatamente la disminución de altura del hormigón moldeado respecto al molde, aproximando a 0,5 cm. La medición se hace en el eje central del molde en su posición original. Nota: Si el hormigón moldeado se inclina decididamente hacia un lado o sufre disgregaciones o corte se repetirá el ensayo. Si por segunda vez se presenta este fenómeno se considerará que el hormigón ensayando no es apto para efectuar el ensayo de asentamiento en el cono de Abrams por carecer de la plasticidad y cohesión necesarias.

4.9.

Confección y Curado en Obra de Probetas para Ensayos de Compresión (NCh 1017 Of.75).

La norma NCh 1017 of. 1975 establece los procedimientos para confeccionar y curar en obra las probetas de hormigón fresco que se destinan a ensayos de compresión. La norma NCh 1017 of. 75 se aplica solo a las probetas de hormigón fresco que se confeccionar en obra, ya que las especificaciones de confección y curado de probetas en laboratorio se indican la norma NCh 1018. 4.9.1. Aparatos y requisitos previos. 4.9.1.1. Moldes. Los moldes que se usan para confeccionar probetas destinadas a ensayos de compresión, pueden ser cúbicas o cilíndricas, en este caso se emplearon probetas cúbicas de 150 x 150 mm. según punto 3.1.5.1.Los moldes deben ser de metal u otro material resistente, estancos a la lechada, de superficies interiores lisas, libres de saltaduras, hendiduras o resaltes. Las superficies interiores será perpendiculares entre si y las opuestas, paralelas. La dimensión básica de las probetas (d) será igual o mayor a tres veces el tamaño máximo nominal del árido. Los moldes cúbicos tendrán aristas interiores de dimensión básica "d". 4.9.1.2. Vibradores. Los vibradores internos tendrán acoplamiento rígido o flexible y de frecuencia. Igual o superior a 6.000 pulsaciones/minuto; el diámetro igual o inferior a "0,25 d" y no mayor de 40 mm; la longitud de acoplamiento igual o superior a 500 mm. 55

4.9.1.3. Requisitos previos.

De la muestra de hormigón fresco extraída según la norma NCh 171, se deberán eliminar los sobre tamaños o granos de árido ocasionales de tamaño superior a un tercio de la dimensión básica de la probeta. La superficie de los moldes que entran en contacto con el hormigón se untará con una delgada película de aceite mineral o cualquier otro material que prevenga la adherencia y no reaccione con los componentes del hormigón. 4.9.2. Moldeado de probetas.

•

Se elige como lugar del moldeado el mismo lugar donde se dejarán las muestras para el

curado inicial, preparando una base de apoyo de modo que los moldes queden nivelados y protegidos. •

Se coloca el hormigón en los moldes evitando las segregaciones y en un número de capas que

depende del método de compactación. •

Se uniforma la superficie de cada capa empleando la varilla-pisón.

4.9.3. Compactación.

La compactación se podrá efectuar por apisonado o por vibrado, y debe ser lo más parecida posible a la compactación del hormigón empleado en la construcción. El procedimiento de compactación se seleccionará de acuerdo al asentamiento del cono de Abrams, excepto cuando las especificaciones técnicas correspondientes establezcan un procedimiento determinado. Si se usa otro procedimiento o no se cumple lo prescrito, se debe dejar constancia en el informe.

Asentamiento del cono, cm

Procedimiento de compactación

<5 5 - 10 >10

Vibrado Apisonado o Vibrado Apisonado

Tabla 23-IV Método de compactación según asentamiento de cono

56

4.9.3.1. Compactación por vibrado interno.

•

Se coloca el hormigón en una capa en los moldes cúbicos de Igual espesor en los moldes.

•

Se vibra la capa de los moldes cúbicos con una inserción en la zona central.

•

El vibrador se introduce verticalmente en la capa inferior, hasta aproximadamente 2 cm del

fondo y en la capa superior hasta, que penetre aproximadamente 2 cm en la capa subyacente. El vibrado debe realizarse sin tocar con las paredes ni el fondo del molde. •

El vibrador se retira tan lentamente como sea posible, rellenando la última capa con

hormigón de modo de mantener el molde constantemente Lleno y hasta que una delgada capa de lechada cubra la superficie.

4.9.3.2. Terminación superficial de las probetas.

•

El hormigón se enrase superficialmente con la varilla-pisón con un movimiento de aserrado,

evitando separar el mortero del árido grueso. No se permite golpear la superficie del hormigón ya compactado con platacho o liana porque se incorpora el árido grueso y se expulsa el mortero. Finalmente la superficie se alias. •

Las probetas se deben marcar por grabado superficial que no altere el tamaño, forma o

características de las probetas y de modo que puedan ser perfectamente identificadas.

4.9.4. Curado. 4.9.4.1. Curado Inicial. Evitar desde el mismo momento del moldeado la evaporación, y mantener la temperatura de las probetas entre 16 y 27°C cubriendo la superficie del hormigón con láminas de material impermeable y proteger inmediatamente el conjunto de molde y probeta por todos sus lados, dentro de un envase adecuado hasta el desmolde.

57

4.9.4.2. Desmolde. Se permite desmoldar las probetas siempre que las condiciones de endurecimiento del hormigón sean tales, que no se cause daño a la probeta. En todo caso los tiempos mínimos para el desmolde son: •

Cubos: después de 20 horas.

4.9.4.3. Curado.

Las probetas desmoldadas, se mantendrán a temperatura controlada entre 17° y 23 °C y en la condición de humedad que se indica a continuación: •

Las probetas cúbicas: Sumergidas en agua tranquila saturada en cámara con humedad

relativa igual o superior a 90% Las probetas se retirarán de un curado inmediatamente antes de ensayar, protegiéndolas, hasta el momento en que se deban colocar en máquina de ensayo.

4.10.

Ensayo de Compresión de Probetas Cúbicas. (NCh 1037. Of 77 ).

La norma NCh 1037, establece el método para efectuar el ensayo a rotura por compresión de probetas cúbicas y cilíndricas de hormigón, obtenidas según la norma NCh 1017. 4.10.1. Medición de probetas. Las probetas se retiran del curado inmediatamente antes del ensayo y se proteger hasta el momento en que se colocan en la máquina de ensayo. 4.10.1.1.

Procedimiento de medición de probetas cúbicas.

•

Colocar el cubo con la cara de llenado verticalmente.

•

Medir los anchos de las cuatro caras lateral del cubo ( a1, a2, b1y b2) aproximadamente a

media altura y las alturas de las caras lateral (hl, h2, h3 y h4), aproximando a 0,1 cm (l mm). •

Determinar la masa del cubo (M), aproximando a 50 g.

58

Ilustración 15 - IV Medición de probeta cúbica

4.10.2. Ensayo.

•

Limpiar las superficies de contacto de las placas de carga y de la probeta y colocar la probeta

en la máquina de ensayo alineada y centrada. •

Las probetas cúbicas se colocan con la cara de llenado verticalmente.

•

Acercar la placa superior de la máquina de ensayo y asentarla sobre la probeta de modo de

obtener un apoyo lo más uniforme posible. •

Aplicar carga en forma continua y sin choques a velocidad uniforme cumpliendo las siguientes

condiciones:

•

-

Alcanzar la rotura en un tiempo Igual o superior a 100 segundos.

-

Velocidad de aplicación de carga no superior a 3,5 Kgf/cm2/Seg. Registrar la carga máxima (P) expresada en Kg.

Ilustración 16- IV Ensayo de probeta

59

4.10.3. Cálculo. 4.10.3.1.

Cálculo de sección promedio.

Para la sección de las probetas se utilizó la siguiente expresión:

4.10.3.2.

Cálculo de altura promedio.

Para el cálculo de la altura de las probetas se utilizó la siguiente expresión:

4.10.3.3.

Cálculo de la resistencia a compresión.

La resistencia a la compresión del hormigón (Re) se calculó mediante la siguiente fórmula:

Siendo: S

= Superficie de carga en cm2

P

= Carga máxima aplicada en Kgf.

Los resultados de resistencia a compresión se expresan con una aproximación igual o inferior a 5 Kgf/cm2.

60

CAPÍTULO V: EXPRESIÓN DE RESULTADOS

5.1.

Determinación del Material Fino Menor a 0,008 mm.

5.1.1. Gravilla El procedimiento de ensayo se realizó según el punto 4.5.Para el cálculo del contenido menor a 0,080 mm se tienen los siguientes datos: •

Masa inicial de la muestra de ensayo seca

•

Masa de la muestra de ensayo lavada y seca

= 2500 g = 2486 g

Los cálculos de material fino inferior a 0,080 mm con aproximación a 0,1% se efectuarán según la expresión:

5.1.1.1. Aceptación de resultados

Según la norma NCh 163 se establecen los requisitos generales de los áridos. Los requisitos de contenido de material fino menor a 0,080 mm para todo otro hormigón que no esté sometido al desgaste. Tiene como valores límites un 1,0 % para gravas y un 5,0 % para arena, según el ensayo descrito en la norma NCh 1223. El resultado del ensayo de material fino menor a 0,080 mm para la gravilla es de 0.56%, cuyo valor es inferior al valor límite antes indicado para gravas de 1,0 %. 5.1.1.2. Conclusión La gravilla ensayada inferior al valor límite de contenido de material fino menor a 0,080 mm, por lo cual se puede utilizar en la elaboración de hormigón.

61

5.1.2. Arena gruesa El procedimiento de ensayo se realizó Para el cálculo del contenido menor a 0,080 mm se tienen los siguientes datos: •

Masa inicial de la muestra de ensayo seca

•

Masa de la muestra de ensayo lavada y seca

= 660 g = 633 g

Los cálculos de material fino inferior a 0,080 mm con aproximación a 0,1% se efectuarán según la expresión:

5.1.2.1. Aceptación de resultados

Según la norma NCh 163 se establecen los requisitos generales de los áridos. Los requisitos de contenido de material fino menor a 0,080 mm para todo otro hormigón que no esté sometido al desgaste. Tiene como valores límites un 1,0 % para gravas y un 5,0 % para arena, según el ensayo descrito en la norma NCh 1223. El resultado del ensayo de material fino menor a 0,080 mm para la arena gruesa es de 4.09 %, cuyo valor es inferior al valor límite antes indicado para arenas de 5,0 %. 5.1.2.2. Conclusión La arena gruesa ensayada está bajo el valor límite de contenido de material fino menor a 0,080 mm, por lo cual es recomendable utilizarla en la elaboración de hormigón.

5.2.

Tamizado y Determinación de la Granulometría.

Este ensayo se realizó según lo indicado en el punto 4.3.-

62

5.2.1. Ensayo de granulometría de la gravilla. Los resultados obtenidos de la granulometría de gravilla se presentan en la siguiente tabla:

Ensayo de granulometría de la gravilla Tamaño máximo de la grava.

20 mm.

Masa de la muestra basado en el tamaño máximo (gr.) Masa de la muestra (gr.)

8000 10000

Masa de la muestra en estado seco. (gr.) 9920 Contenido de humedad 0.80% Tamiz Abertura % Retenido % Retenido % Masa (mm) acumulado Acumulado Retenida que pasa (grs) 3”

80

0

0

0

100

1 ½”

40

0

0

0

100

3/4"

20

251

2,530

2,53

97,470

3/8"

10

5183

52,248

54,778

45,222

N° 4 N° 8

5 2,5

3870 504

39,012 5,081

93,790 98,871

6,210 1,129

N° 16 N° 30

1,25 0,63

29 10

0,292 0,101

99,163 99,264

0,837 0,736

N° 50

0,315

16

0,161

99,425

0,575

N° 100 Resto

0,16

28 29

0,282 0,292

99,708 100,00

0,292 0,00

Tamaño Máximo Absoluto

Da

40 mm

100%

Tamaño Máximo Nominal Módulo de Finura

Dn MF

20 mm 6,48

97,47%

Tabla 24 – V Resultado de granulometría de la Gravilla

Calculo módulo de Finura

63

5.2.2. Comparación de la curva granulométrica de la gravilla. La comparación de la curva granulométrica de la gravilla, según la tabla 8 - II, requisitos granulométricos de la grava se presenta en el siguiente gráfico: Curva Granulometrica de la Gravilla 120

-4

1

6

11 16 21 26 Abertura de Tamiz en mm.

31

36

41

e u 100 q o d a 80 l u a 60 m u s c a P 40 a e j a 20 t n e c 0 r o P

% Acumulad o que pasa VALOR MAXIMO

Ilustración 17 - V Curva granulométrica de la gravilla 5.2.3. Ensayo de granulometría de la arena gruesa. Los resultados obtenidos de la granulometría de la arenase presentan en la siguiente tabla: Ensayo de granulometría de la Arena Tamaño máximo de la grava. Masa de la muestra basado en el tamaño máximo (gr.) Masa de la muestra (gr.) Masa de la muestra en estado seco. (gr.) Contenido de humedad Tamiz Abertura Masa % % (mm) Retenida Retenido Retenido (grs) acumulado 3/8" 10 0 0 0 N° 4 5 63 10,957 10,957 N° 8 2,5 79 13,739 24,696 N° 16 1,25 62 10,783 35,478 N° 30 0,63 87 15,130 50,609 N° 50 0,315 133 23,130 73,739 N° 100 0,16 89 15,478 89,217 Resto 62 10,783 100 Tamaño Máximo Absoluto Da 10 mm Tamaño Máximo Nominal Dn 10 mm Módulo de Finura MF 2,46 Tabla 25 – V Resultados de granulometría de la arena

10 mm. 500 600 575 4,17 % Acumulado que pasa 100 89,043 75,304 64,522 49,391 26,261 10,783 0 100%

64

Calculo módulo de Finura

Curva Granulometrica de la Arena 120 a s 100 a p e u q 80 o d a l u m 60 u c a e j 40 a t n e c r 20 o P

0

% Acumulado que pasa

0 5 , 1 5 , 2 5 , 3 5 , 4 5 , 5 5 , 6 5 , 7 5 , 8 5 , 9 5 , 0 5 , 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1

Aberura de Tamiz en mm.

Ilustración 18 - V Curva granulométrica de la Arena

5.2.4. Áridos combinado granulometría recomendadas para dosificación (% acumulado que pasa). En virtud de los anteriores resultados expresado, aplicaremos lo que de acuerdo la norma chilena NCh. 163. Of. 79 establece en cuanto se refiere al árido combinado que para cumplir con las condiciones de compacidad, docilidad y otras del hormigón pueden recomendarse zonas, y cuyas curvas límites se indican en la tabla N°5 de NCh 163.

Las zonas tienen el siguiente significado: Zona 1: Aceptable para granulometría discontinua. Curvas limites C y D . Zona 2: Preferida. Curvas límites A y B Zona 3: Aceptable, con mayor necesidad de cemento y agua. Curvas límites B y C.

Por consiguiente en nuestra tabla 26-V aplicara la Zona 2 para el árido combinado.

65

Tamiz 3 "1 1/2" "3/4" "3/8" 4 8 16 30 50 100

Abertura 80 40 20 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16

ÁRIDO COMBINADO NCh 163 Gravilla. Arena Zona 2 100 100 100 100 100 100 97 100 100 45 100 62-77 6 89 37-58 1 75 22-43 1 65 13-33 1 49 "8-23" 1 26 "4-12" 0 11 "3-6"

Árido combinado 100 100 99 70 44 35 30 23 12 5

Tabla 26 – V Resultados de Árido Combinado Por lo expresado en la tabla para la dosificación su utilizara la siguiente composición de áridos: •

GRAVILLA = 55%

•

ARENA = 45%

Curva de Árido Combinado 120 100 a s a p e u q o d a l u m u c a e j a t n e c o P

80 Arido combinado

60

VALOR MINIMO 40

VALOR MAXIMO

20 0 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 Abertura de Tamiz en mm.

Ilustración 19- V Curva granulométrica de Árido Combinado 66

5.3.

Determinación de la Densidad Aparente.

La Densidad Aparente se determinó según la norma NCh 1116, según procedimiento indicado en el punto 4.4. 5.3.1. Densidad aparente de la arena. 5.3.1.1. Determinación de la capacidad volumétrica de una medida. La capacidad volumétrica de la medida se determinó según es procedimiento indicado en el Anexo A de la norma NCh 1116.

Los datos obtenidos para la determinación de la capacidad volumétrica de la medida son: Masa del recipiente = 3,5 kg Masa del recipiente + masa del agua = 6,5 kg Masa del agua = 3,0 kg

La capacidad volumétrica de la Medida se determinó según la fórmula siguiente:

Dónde: •

V = capacidad volumétrica de la Medida (m3)

•

m = masa del agua a temperatura ambiente que llena la Medida (kg)

•

P = densidad del agua a la misma temperatura (kg/m3)

La temperatura del agua al momento del ensayo fue de 20°C; por lo tanto la densidad del agua para el cálculo es de 998,20 kg/m3.

La densidad del agua según la temperatura (p) se determinó mediante la tabla 20 - IV.

67

5.3.1.2. Expresión de resultados Muestra 1. El cálculo de la densidad aparente suelta (pas) se realizó. Para la muestra 1 los datos obtenidos fueron los siguientes: •

Masa del árido suelto que llena la medida

•

Capacidad Volumétrica Calculada

= 4,824 (kg) = 0.003 (m3)

Densidad aparente suelta (pas)

El cálculo de la densidad aparente compactada (pac) se realizó según lo indicado en punto 4.4.4.1.

Para la muestra 1 los datos obtenidos fueron los siguientes: •

Masa del árido compactado que llena la medida

•


= 5,182 (kg) = 0.003 (m3)

Densidad aparente compactada (pac)

Muestra 2

El cálculo de la densidad aparente suelta (pas) se realizó según lo indicado en punto 4.4.3.1. Para la muestra 1 los datos obtenidos fueron los siguientes: •


= 4,874 (kg)

•


= 0.003 (m3)

68


El cálculo de la densidad aparente compactada (pac) se realizó según lo indicado en punto4.4.4.1. Para la muestra 1 los datos obtenidos fueron los siguientes: •


•


= 5,194 (kg) = 0.003 (m3)


5.3.1.3. Consolidación de resultados.

Para la determinación de la densidad aparente se elaboran 2 muestras gemelas, cuyos resultados no deben tener una diferencia entre ellas menor o igual 0,30 kg/m3. Resultados de ensayos densidad aparente suelta. •

Muestra 1 = 1608 kg/m3.

•


Entre ambas densidades la diferencia es de 17 kg/m3, por lo cual cumple con la exigencia considerando aceptado el ensayo. Media aritmética de la densidad aparente suelta de la arena = 1617 kg/m3. Resultados de ensayos densidad aparente compactada •


•


Entre ambas densidades la diferencia es de 4 kg/m3, por lo cual cumple con la exigencia considerando aceptado el ensayo. Media aritmética de la densidad aparente compactada de la arena= 1729 kg/m3. 69

5.3.2. Densidad aparente de la gravilla. 5.3.2.1. Determinación de la capacidad volumétrica de una medida. La capacidad volumétrica de la medida se determinó según es procedimiento indicado en el Anexo A de la norma NCh 1116. Los datos obtenidos para la determinación de la capacidad volumétrica de la medida son: Masa del recipiente = 7,6 kg Masa del recipiente + masa del agua = 17,8 kg Masa del agua = 10,2 kg La temperatura del agua al momento del ensayo fue de 16°C, por lo tanto la densidad del agua para el cálculo es de 999,09 kg/m3.

La densidad del agua según la temperatura (p) se determinó mediante la tabla 20 - IV. 5.3.2.2. Expresión de resultados Muestra 1 El cálculo de la densidad aparente suelta (pas) se realizó según lo indicado en punto 4.4.3.1-

Para la muestra 1 los datos obtenidos fueron los siguientes: •


•


= 14,834 (kg) = 0.010 (m3)


70

El cálculo de la densidad aparente compactada (pac) se realizó según lo indicado en punto 4.4.4.1Para la muestra 1 los datos obtenidos fueron los siguientes: •


•


= 16,173 (kg) = 0.010 (m3)


Muestra 2 El cálculo de la densidad aparente suelta (pas) se realizó según lo indicado en punto 4.4.3.1Para la muestra 2 los datos obtenidos fueron los siguientes: •


•


= 14,729 (kg) = 0.010 (m3)


El cálculo de la densidad aparente compactada (pac) se realizó según lo indicado en punto 4.4.4.1. Para la muestra 2 los datos obtenidos fueron los siguientes: •


•


= 16,121 (kg) = 0.010 (m3)


71

5.3.2.3. Consolidación de resultados. Para la determinación de la densidad aparente se elaboran 2 muestras gemelas, cuyos resultados no deben tener una diferencia entre ellas menor o igual 0,30 kg/m3. Resultados de ensayos densidad aparente suelta •


•


Entre ambas densidades la diferencia es de 10 kg/m3, por lo cual cumple con la exigencia considerando aceptado el ensayo. Media aritmética de la densidad aparente suelta de la gravilla = 1478 kg/m3. Resultados de ensayos densidad aparente compactada: •


•


Entre ambas densidades la diferencia es de 5 kg/m3, por lo cual cumple con la exigencia considerando aceptado el ensayo. Media aritmética de la densidad aparente compactada de la gravilla = 1615 kg/m3.

5.4.

Determinación de la Densidad Real, Densidad Neta y la Absorción de Agua de la Arena.

La determinación de la Densidad Real, Densidad Neta y la Absorción de Agua de la Arena se realizó según el procedimiento indicado en el punto 4.7. 5.4.1. Expresión de resultados Los cálculos de la Densidad Real, Densidad Neta y la Absorción de Agua de la Arena se realizaron según el procedimiento indicado en el punto 4.7.3. Densidad Real (Dr) Para el cálculo de densidad real se tienen los siguientes valores: msss = Masa de la muestra saturada superficialmente seca

= 300 (g)

Ma

= Masa del matraz con agua hasta la marca de calibración

= 661.3 (g)

Mm

= Masa del matraz con la muestra más agua hasta la marca de calibración

= 849 (g)

ms

= masa de la muestra seca

= 293.5 (g)

72

Densidad real del árido saturado superficialmente seco (p Rsss)

Cálculo de la Densidad real del árido seco (p Rs)

Cálculo de la Densidad neta (p N) pN =

Cálculo de la Absorción de agua (a), aproximando a 0,02%:

5.5.

Determinación de la Densidad Real, Densidad Neta y la Absorción de Agua de la Grava.

La determinación de la Densidad Real, Densidad Neta y la Absorción de Agua de la Grava se realizó según el procedimiento indicado en el punto 4.6. 5.5.1. Expresión de resultados Los cálculos de la Densidad Real, Densidad Neta y la Absorción de Agua de la Arena se realizaron según el procedimiento indicado en el punto 4.6.5.

73

Para los cálculos de la Densidad Real, Densidad Neta y la Absorción de Agua de la Arena de la muestra, tenemos los siguientes datos: Msu

= 2,533 kg

Ma sss

= 4,028 kg

Ma s

= 3,974 kg

Cálculo de la Densidad Real del Árido Saturado Superficialmente Seco (Drsss). El cálculo de la densidad real del árido saturado superficialmente seco se realizó con la siguiente fórmula, aproximando a 1 kg/m3.

Cálculo de la Densidad Real del Árido Seco (Dr s) El cálculo de la densidad real del árido seco se realizó según la siguiente fórmula, aproximando a

Cálculo de la Densidad Neta (DN). El cálculo de la densidad neta se realizó según la siguiente formula, aproximando a 1 kg/m3.

Cálculo de Absorción de Agua (a) El cálculo de la absorción de agua se realizó según la siguiente fórmula, aproximando a 0.02%

74

5.6.

Dosificación Hormigón Patrón.

El proceso de dosificación del hormigón patrón, fabricado con fecha 17 de Mayo del 2014, fue realizado a partir de los antecedentes técnicos presentados en la tabla 27 - V.Dosificación hormigón patrón Antecedentes Técnicos Descripción Hormigón solicitado H30 (90)20-8 Tipo de Cemento Grado Corriente Condiciones de obra Buenas Exposición de estructura Condiciones normales de exposición Densidad real SSS Arena 2671 Kg/m3 Densidad real SSS Grava 2694 Kg/m3 Densidad real SSS promedio 2683 Kg/m3 4.28 % Humedad de la arena (H) 2.20 % Absorción de la arena (α) 1.35% Humedad de la Grava (H) 1.36 % Absorción de la Grava (α) Porcentaje de Arena 45% Porcentaje de Grava 55% Tabla 27 - V Dosificación hormigón patrón 5.6.1. Determinación de la resistencia media requerida. Para la determinación de la resistencia media requerida, se empleará la siguiente expresión, de acuerdo a la NCh70.

•

Factor Estadístico, (t)

Para la determinación del factor estadístico, expresado en función del nivel de confianza se debe consultar la tabla 28-V. Tabla 24 - Factor estadístico t Nivel de confianza (%)

Factor Estadístico

95 90

1.645 1.282

85

1.036

80

0.842 Tabla 28 - V Factor estadístico 75

•

Desviación Estimada (S).

Para la determinación de la desviación estimada, expresado en función del nivel de confianza se debe consultar la tabla 29-V. Tabla 25 - Valor estimado Condiciones Previas Muy Buenas Buenas

Factor Estadístico (t) fe < 15 fc > 15 3 4 4 5

Medias Regulares

6 8

7 -

Tabla 29 – V Valor Estimado La resistencia media requerida obtenida para un hormigón H25 (90) 20-6 es la siguiente:

fr = 30 + (1.282* 5) f r = 36.41MPa

5.6.2. Relación agua / cemento. Se determinó la razón agua-cemento a partir de la resistencia media requerida mediante la tabla 30-V Tabla 3 - Razón agua cemento para resistencia requerida, fr Razón Agua Cemento en masa

Resistencia media requerida (Mpa) Cemento Grado Corriente

Cemento Grado Alta Resistencia

0.45

34

43

0.50

29

36

0.55 0.60

25 21

31 26

0.65

18

23

0.70

16

20

0.75 0.80

14 12

17 15

0.85

10

13

Tabla 30 - V Razón agua cemento para resistencia requerida, fr

76

Para la determinación de la razón agua- cemento por durabilidad se debe consultar la tabla 31 - V Tabla 4 -Máxima razón agua-cemento en caso de exposición severa

Tipo de estructura Selecciones delgadas (e < 20 cm) y secciones con recubrimiento menor que 2 cm. Toda otra estructura

Estructura continua o frecuentemente húmeda o expuesta a hielo-deshielo

Estructura expuesta a aguas agresivas, en contacto con el suelo o ambientes salinos

0.45

0.40

0.50

0.45

Tabla 31 – V Máxima razón agua-cemento en casos de exposición severa

Para la determinación de la relación agua-cemento a partir de la resistencia media requerida se realizó una interpolación, mediante la siguiente expresión: 0.40 = x 0.45 =34 0.50 = 29

7.41 * (x – 0.45) = (x-0.50)*2.41 7.41x – 3.3345 = 2.41x – 1.205 5x = 2.1295

Entonces la Relación W/C es 0.43 5.6.3. Dosis de agua.

El agua utilizada cumple la Norma Chilena NCh 1498. La determinación de la cantidad de agua a emplear para un hormigón con una docilidad según descenso de cono de 9cm y un tamaño máximo nominal de 20mm., se consultó la tabla 32 - V. 77

Volumen estimado de agua de amasado (m 3) Docilidad según descenso de cono, cm 3-5 6-9 10-15

Tamaño máximo nominal, mm

0-2

63

0.135

0.145

0.155

0.165

0.17

50

0.145

0.155

0.165

0.175

0.18

40 25

0.15 0.17

0.16 0.18

0.17 0.19

0.18 0.2

0.185 0.205

20

0.175

0.185

0.195

0.205

0.21

12 10

0.185 0.19

0.2 0.205

0.21 0.215

0.22 0.23

0.23 0.24

16

Tabla 32 - V Volumen estimado de agua de amasado (m3)

5.6.4. Dosis de cemento.

Para la determinación de la dosis de cemento a emplear para una relación agua-cemento de 0.48 y un volumen estimado de agua de amasado de 195 L, se utilizó la siguiente expresión:

5.6.5. Dosis de aire atrapado (u). La cantidad promedio de aire atrapado o intencionalmente incorporado se estimó de acuerdo a la tabla 33-V.

78

Aire promedio atrapado m3 Tamaño máximo nominal, mm

Volumen medio de aire atrapado, m3

63

0.003

50

0.005

40

0.01

25 20

0.015 0.02

12 0.025 10 0.03 Tabla 33 - V Aire promedio atrapado (u) 5.6.6. Dosis de árido. Para la determinación de la dosis de árido se empleó la siguiente expresión:

5.6.7. Dosificación SSS. La dosificación para un hormigón con las características técnicas mencionadas en el punto 6.6, se presenta en la tabla 34 -V. Dosificación SSS. m 3 Cemento Agua Grávida Arena Densidad

453 Kg. 195 L. 936 Kg. 765 Kg. 2349 Kg/m3

Tabla 34 - V Dosificación SSS

79

5.6.8. Determinación de la humedad. 5.6.8.1. Extracción de la muestra.

Las muestras se extraen y prepararan de acuerdo al procedimiento 4.2.1. 5.6.8.2. Tamaño de las muestras. El tamaño de las muestras para el ensayo de humedad se obtuvo en relación al tamaño máximo de las partículas, de acuerdo a la tabla 35 -V. Cantidad mínima de muestra Tamaño máximo de Tamaño mínimo de partículas, mm muestra de ensayo, gr. 50

3000

25

1000

12.5 5

750 500

2 0.5

100 10

Tabla 35 - V Tamaño de la muestra de ensayo

Tamaño de la Muestra Gravilla Para un tamaño máximo de la gravilla de 20mm., la tabla 35 - V, establece una muestra mínima de 1000 gramos. Tamaño de la Muestra Arena Para un tamaño máximo de la arena de 10mm., la tabla 35 - V, establece una muestra mínima de 500 gramos. 5.6.8.3. Expresión de resultados.

Para la determinación de la humedad de los áridos se debe emplear la siguiente expresión:

80

Arena Los datos obtenidos fueron los siguientes: mh

= Masa del recipiente más la muestra húmeda = 600 (g)

ms

= Masa del recipiente más la muestra seca

= 568.5 (g)

Gravilla Los datos obtenidos fueron los siguientes: mh


ms


= 1975 (g)

5.6.9. Correcciones a la dosificación. Para la determinación del porcentaje de absorción se utilizó la siguiente:

Para la determinación del porcentaje de humedad se utilizó la siguiente:

Arena

81

Gravilla

5.6.10. Dosificación final. La dosificación del hormigón con corrección de humedad para el hormigón patrón se presenta en la tabla 36-V. Dosificación Final, mᶟ SECO

SSS

HÚMEDO

Cemento

453 Kg.

453 Kg.

453 Kg.

Agua

224 L.

195L.

173 L.

Gravilla Arena

923 Kg. 748 Kg.

936 Kg. 765 Kg.

935 Kg. 788 Kg.

Densidad

2349 Kg/m3

2349 Kg/m3

2349 Kg/m3

Tabla 36 - V Dosificación Final hormigón patrón

5.7.

Dosificación de

Hormigón con 0.5% aditivo Nanosílice sobre el peso del cemento y

disminución de agua en un 20%. El proceso de dosificación del hormigón con adición de un 0.5% aditivo nanosílice y con porcentajes de 55% de gravilla y 45% de arena fabricado el día 24 de mayo 2014, fue realizado de acuerdo a la dosificación saturada superficialmente seca del hormigón patrón, pero reduciendo en un 20% el agua al momento de dosificar los litros de hormigón a confeccionar. 5.7.1. Determinación de la humedad. 5.7.1.1. Tamaño de las muestras. El tamaño de las muestras para el ensayo de humedad se obtuvo en relación al tamaño máximo de las partículas, de acuerdo a la tabla 35 -V. 82

5.7.1.2. Expresión de resultados. Para la determinación de la humedad de los áridos se debe emplear la siguiente expresión:



ms


= 568.5 (g)



ms


= 1980 (g)



Arena

83

Gravilla

5.7.3. Dosificación final con 0.5% aditivo nanosílice.

HORMIGON CON NANOSILICE DOSIFICACION SECO SSS CEMENTO AGUA GRAVILLA ARENA NANOCILISE DENSIDAD

453 226 920 746 2,27 2345

453 195 932 763 2,27 2345

0,50%

agua =

-20%

fecha: 24-05-2014

HÚMEDO 453 176 931 785 2,27 2345

=2683(1−(453/3000)−0,195−0,02−0,002265)

GRAVILLA ARENA

A= 1694,95 55% = 45% =

CONFECCION HORMIGON DOSIFICACION PROBETA 15 X 15 X 15 CMS 0,040 M3. CANTIDAD DE HORMIGON A CONFECCIONAR 40 LTS CEMENTO 453 0,04 = 18,120 KG AGUA (-20%) 140 0,04 = 5,616 LT GRAVILLA 931 0,04 = 37,248 KG ARENA 785 0,04 = 31,420 KG ADITIVO 2,265 0,04 = 0,091 LT TOTAL 2312,4 92,495

Cono =

932 Kg 763 Kg

6

Agua incorporada

cms. Ajustes Dosif. aguas lts

0,500

153 RAZON AGUA CEMENTO 0,338

Tabla 37 - V Tabla general Dosificación hormigón con 0.5% aditivo nanosílice

84

5.8.

Dosificación de

Hormigón con 1.0 % aditivo Nanosílice sobre el peso del cemento y

disminución de agua en un 25%. El proceso de dosificación del hormigón con adición de un 1.0% aditivo nanosílice y con porcentajes de 55% de gravilla y 45% de arena fabricado el día 24 de mayo 2014, fue realizado de acuerdo a la dosificación saturada superficialmente seca del hormigón patrón, pero reduciendo en un 25% el agua al momento de dosificar los litros de hormigón a confeccionar. 5.8.1. Determinación de la humedad. 5.8.1.1. Tamaño de las muestras. El tamaño de las muestras para el ensayo de humedad se obtuvo en relación al tamaño máximo de las partículas, de acuerdo a la tabla 35 -V. 5.8.1.2. Expresión de resultados. Para la determinación de la humedad de los áridos se debe emplear la siguiente expresión:

Arena Los datos obtenidos fueron los siguientes: Mh


Ms


= 568.5 (g)

Gravilla Los datos obtenidos fueron los siguientes: Mh


Ms


= 1980 (g)

85



Arena

Gravilla

86



453 228 916 744 4,53 2341

1,00%

agua =

-25%

fecha: 24-05-2014

HÚMEDO

453 195 929 760 4,53 2341

453 173 928 783 4,53 2341

=2683(1−(453/3000)−0,195−0,02−0,00453)

GRAVILLA ARENA

A= 1688,87 55% = 45% =

CONFECCION HORMIGON DOSIFICACION PROBETA 15 X 15 X 15 CMS 0,040 M3. CANTIDAD DE HORMIGON A CONFECCIONAR 40 LTS CEMENTO 453 0,04 = 18,120 KG AGUA (-25%) 130 0,04 = 5,200 LT GRAVILLA 928 0,04 = 37,115 KG ARENA 783 0,04 = 31,307 KG ADITIVO 4,530 0,04 = 0,181 LT TOTAL 2298,1 91,923

Cono =

929 Kg 760 Kg

17

Agua incorporada


0,100


Tabla 38 – V Tabla general Dosificación hormigón con 1.0% aditivo nanosílice

5.9.

Dosificación de


disminución de agua en un 30%. El proceso de dosificación del hormigón con adición de un 1.5% aditivo nanosílice y con porcentajes de 55% de gravilla y 45% de arena fabricado el día 24 de mayo 2014, fue realizado de acuerdo a la dosificación saturada superficialmente seca del hormigón patrón, pero reduciendo en un 30% el agua al momento de dosificar los litros de hormigón a confeccionar. 5.9.1. Determinación de la humedad. 5.9.1.1. Tamaño de las muestras. El tamaño de las muestras para el ensayo de humedad se obtuvo en relación al tamaño máximo de las partículas, de acuerdo a la tabla 35 -V. 87

5.9.1.2. Expresión de resultados. Para la determinación de la humedad de los áridos se debe emplear la siguiente expresión:



ms


= 568.5(g)



ms


= 1980 (g)



Arena

88

Gravilla



453 224 913 741 6,80 2338

453 195 926 757 6,80 2338

1,50%

agua =

-30%

fecha: 24-05-2014

HÚMEDO 453 176 922 780 6,80 2338

=2683(1−(453/3000)−0,195−0,02−0,006795)

GRAVILLA ARENA

A= 1682,79 55% = 45% =

CONFECCION HORMIGON DOSIFICACION PROBETA 15 X 15 X 15 CMS 0,040 M3. CANTIDAD DE HORMIGON A CONFECCIONAR CEMENTO 453 0,04 = AGUA (-30%) 123 0,04 = GRAVILLA 922 0,04 = ARENA 780 0,04 = ADITIVO 6,795 0,04 = TOTAL 2284,9

40 LTS 18,120 4,919 36,890 31,194 0,272 91,395

KG LT KG KG LT

Cono =

926 Kg 757 Kg

22

Agua incorporada


0,100


Tabla 39 – V Tabla general Dosificación hormigón con 1.5% aditivo Nanosílice 89

5.10.

Dosificación de


disminución de agua en un 35%. El proceso de dosificación del hormigón con adición de un 2.0% aditivo nanosílice y con porcentajes de 55% de gravilla y 45% de arena fabricado el día 24 de mayo 2014, fue realizado de acuerdo a la dosificación saturada superficialmente seca del hormigón patrón, pero reduciendo en un 35% el agua al momento de dosificar los litros de hormigón a confeccionar. 5.10.1. Determinación de la humedad. 5.10.1.1.

Tamaño de las muestras.

El tamaño de las muestras para el ensayo de humedad se obtuvo en relación al tamaño máximo de las partículas, de acuerdo a la tabla 35 -V. 5.10.1.2.

Expresión de resultados.




Ms


= 568.5 (g)



Ms


= 1980 (g)

90



Arena

Gravilla

91

5.10.3. Dosificación final con 2.0% aditivo nanosílice


453 233 910 738 9,06 2334

2,00%

agua =

35%

fecha: 24-05-2014

HÚMEDO

453 195 922 755 9,06 2334

453 176 919 777 9,06 2334

=2683(1−(453/3000)−0,195−0,02−0,00906)

GRAVILLA ARENA

A= 1676,71 55% = 45% =


40 LTS 18,120 4,570 36,757 31,082 0,362 90,890

KG LT KG KG LT

Cono =

922 Kg 755 Kg

22

Agua incorporada


0,300



5.11.

Dosificación de




El tamaño de las muestras para el ensayo de humedad se obtuvo en relación al tamaño máximo de las partículas, de acuerdo a la tabla 35 -V. 92

5.11.1.2.





Ms


= 568.5 (g)



Ms


= 1980 (g)

5.11.2. Correcciones a la dosificación.

Para la determinación del porcentaje de absorción se utilizó la siguiente:


Arena

93

Gravilla



453 235 907 736 11,33 2330

453 195 919 752 11,33 2330

2,50%

agua =

-40%

fecha: 24-05-2014

HÚMEDO 453 176 916 774 11,33 2330

=2683(1−(453/3000)−0,195−0,02−0,011325)

GRAVILLA ARENA

A= 1670,64 55% = 45% =


32 LTS 14,496 3,376 29,299 24,775 0,362 72,308

KG LT KG KG LT

Cono =

919 Kg 752 Kg

22

Agua incorporada


0,000


Tabla 41 – V Tabla general Dosificación hormigón con 2.5% aditivo nanosílice 94

5.12.

Dosificación de




El tamaño de las muestras para el ensayo de humedad se obtuvo en relación al tamaño máximo de las partículas, de acuerdo a la tabla 35 -V. 5.12.1.2.





Ms


= 568.5 (g)



Ms


= 1980 (g)

95



Arena

Gravilla

96



453 237 903 733 13,59 2326

453 195 916 749 13,59 2326

3,00%

agua =

-30%

fecha: 23-05-2014

HÚMEDO 453 176 912 771 13,59 2326

=2683(1−(453/3000)−0,195−0,02−0,01359)

GRAVILLA ARENA

A= 1664,56 55% = 45% =

CONFECCION HORMIGON DOSIFICACION PROBETA 15 X 15 X 15 CMS 0,027 M3. CANTIDAD DE HORMIGON A CONFECCIONAR 27LTS CEMENTO 453 0,027 = 12,231 KG AGUA (-30%) 123 0,027 = 3,324 LT GRAVILLA 912 0,027 = 24,631 KG ARENA 771 0,027 = 20,828 KG ADITIVO 13,590 0,027 = 0,367 LT TOTAL 2273,4 61,381

Cono =

916 Kg 749 Kg

22

Agua incorporada


0,000



5.13.

Dosificación de




El tamaño de las muestras para el ensayo de humedad se obtuvo en relación al tamaño máximo de las partículas, de acuerdo a la tabla 35 -V. 97

5.13.1.2.





Ms


= 568.5 (g)



Ms


= 1980 (g)



Arena

98

Gravilla



453 246 890 722 22,65 2311

5,00%

agua =

-45%

fecha: 30-05-2014

HÚMEDO

453 195 902 738 22,65 2311

453 =2683(1−(453/3000)−0,195−0,02−0,02265) 176 899 760 A= 1640,25 22,65 GRAVILLA 55% = 902 Kg 2311 ARENA 45% = 738 Kg CONFECCION HORMIGON DOSIFICACION PROBETA 15 X 15 X 15 CMS 0,040 M3. Cono = 22 cms. CANTIDAD DE HORMIGON A CONFECCIONAR 40 LTS CEMENTO 453 0,04 = 18,120 KG Ajustes Dosif. Agua incorporada aguas lts AGUA (-45%) 97 0,04 = 3,876 LT 1,700 GRAVILLA 899 0,04 = 35,957 KG 139 ARENA 760 0,04 = 30,406 KG RAZON AGUA CEMENTO ADITIVO 22,650 0,04 = 0,906 LT 0,308 TOTAL 2231,6 89,265 Tabla 43 – V Tabla general Dosificación hormigón con 5.0% aditivo nanosílice 99

5.14.

Ensayos.

5.14.1. Ensayo de docilidad por método de asentamiento de cono. 5.14.1.1.

Extracción de las muestras.

La extracción de las muestras para el ensayo de docilidad por método de asentamiento de cono se obtuvo según lo indicado en el punto 4.8.1.5.14.1.2.


Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Muestra Hormigón patrón Hormigón con 0,5% NANOSILICE Hormigón con 1,0% NANOSILICE Hormigón con 1,5% NANOSILICE Hormigón con 2,0% NANOSILICE Hormigón con 2,5% NANOSILICE Hormigón con 3,0% NANOSILICE Hormigón con 5,0% NANOSILICE

Descenso obtenido, cm. 7± 2 6±2 17 ± 2 22 ± 2 22 ± 2 22 ± 2 22 ± 2 22 ± 2

Tabla 44 – V Asentamiento de Cono Obtenido 5.14.2. Ensayo a la compresión. Para el ensayo de compresión de las muestras se utilizó la expresión indicada en el punto 4.10.3.5.14.2.1.

Hormigón patrón.

Los resultados obtenidos en el Hormigón Patrón fueron los siguientes: ANALISIS DE HORMIGON PATRON ELABORACIÓN 17-MAY N° DENSIDAD ENSAYO DE PROMEDIO Factor 0,95 FECHA DIAS ENSAY ALTO ANCH LARGO PESO (KG) PROMEDIO COMPRESION (N/mm2.) (N/mm2.) ENSAYO E1 0,15 0,148 0,152 8,074 3 17,20 20-05-2014 E2 0,152 0,149 0,15 8,115 2380,575 3 16,22 16,60 15,77 20-05-2014 E3 0,154 0,15 0,149 8,125 3 16,39 20-05-2014 E4 0,151 0,148 0,15 8,231 7 24,53 24-05-2014 E5 0,15 0,149 0,15 8,432 2455,169 7 22,97 23,45 22,27 24-05-2014 E6 0,151 0,15 0,149 8,084 7 22,84 24-05-2014 E7 0,15 0,148 0,152 8,103 28 35,26 14-06-2014 E8 0,152 0,149 0,15 8,058 2376,595 28 30,17 32,45 30,82 14-06-2014 E9 0,151 0,15 0,149 7,953 28 31,91 14-06-2014

Tabla 45 – V Resultados de ensayos de compresión hormigón patrón 100

5.14.2.2.

Hormigón con adición de nanosílice 3%.

Los resultados obtenidos en el Hormigón Patrón v/s Hormigón con adición de nanosílice del 3% fueron los siguientes: N° ENSAY E10 E11 E12 E13 E14 E15

ANALISIS DE HORMIGON NANOSILICE 3% con -30% DE AGUA ELABORACIÓN 23-MAY ENSAYO DE PROMEDIO Factor 0,95 FECHA DENSIDAD DIAS COMPRESION (N/mm2.) (N/mm2.) ENSAYO ALTO ANCHOLARGO PESO (KG) PROMEDIO 0,149 0,15 0,152 8,363 3 16,39 26-05-2014 2469,858 16,39 15,57 0,151 0,15 0,149 8,363 3 16,39 26-05-2014 0,149 0,15 0,152 8,535 7 38,53 30-05-2014 2508,546 35,53 33,75 0,151 0,15 0,149 8,453 7 32,53 30-05-2014 0,149 0,15 0,152 8,645 28 45,20 20-06-2014 2494,961 47,22 44,86 0,151 0,15 0,149 8,251 28 49,24 20-06-2014

Tabla 46 – V Resultados de ensayos de compresión hormigón 3% Nanosílice 5.14.2.3.

Hormigón con adición de nanosílice 2.5%.

Los resultados obtenidos en el Hormigón Patrón v/s Hormigón con adición de nanosílice del 2,5% fueron los siguientes: N° ENSAY E16 E17 E18 E19 E20 E21

ANALISIS DE HORMIGON NANOSILICE 2,5% con -40% DE AGUA ELABORACIÓN 24-MAY ENSAYO DE PROMEDIO Factor 0,95 FECHA DENSIDAD DIAS COMPRESION (N/mm2.) (N/mm2.) ENSAYO ALTO ANCHOLARGO PESO (KG) PROMEDIO 0,149 0,149 0,152 8,278 3 26,97 27-05-2014 2488,090 27,06 25,71 0,152 0,15 0,148 8,514 3 27,15 27-05-2014 0,149 0,149 0,151 8,422 7 30,79 31-05-2014 2482,901 30,02 28,51 0,152 0,149 0,148 8,224 7 29,24 31-05-2014 0,149 0,149 0,152 8,362 28 42,97 21-06-2014 2453,270 42,22 40,10 0,152 0,15 0,148 8,195 28 41,46 21-06-2014

Tabla 47 – V Resultados de ensayos de compresión hormigón 2,5% Nanosílice. 5.14.2.4.

Hormigón con adición de nanosílice 2.0%.

Los resultados obtenidos en el Hormigón Patrón v/s Hormigón con adición de nanosílice del 2% fueron los siguientes: ENSAY O E22 E23 E24 E25 E26 E27

ALTO

0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

ANALISIS DE HORMIGON NANOSILICE 2,0% CON -35% DE AGUA DENSIDAD COMPRESION PROMEDIO DIAS PROMEDIO( (N/mm2.) (N/mm2.) ANCHO LARGO PESO (KG) 0,149 0,15 8,308 3 28,00 2500,262 30,07 0,148 0,15 8,400 3 32,13 0,149 0,15 8,621 7 39,15 2558,174 38,71 0,148 0,15 8,474 7 38,26 0,149 0,15 8,793 28 55,02 2635,541 53,64 0,148 0,15 8,819 28 52,26

ELABORACIÓN 24-MAY Factor 0,95 FECHA (N/mm2.) ENSAYO 27-05-2014 28,56 27-05-2014 31-05-2014 36,77 31-05-2014 21-06-2014 50,96 21-06-2014

Tabla 48 – V Resultados de ensayos de compresión hormigón 2% Nanosílice.

101

5.14.2.5.

Hormigón con adición de Nanosílice 1.5%.

Los resultados obtenidos en el Hormigón Patrón v/s Hormigón con adición de nanosílice del 1,5% fueron los siguientes: ANALISIS DE HORMIGON NANOSILICE 1,5% CON -30% DE AGUA N° ENSAYO DE DENSIDAD ENSAY PROMEDIO( DIAS COMPRESION PROMEDIO O (N/mm2.) (N/mm2.) ALTO ANCHO LARGO PESO (KG) KG/M3) E28 0,151 0,149 0,15 8,493 3 28,22 2505,294 25,60 E29 0,15 0,148 0,149 8,249 3 22,97 E30 0,151 0,149 0,15 8,294 7 24,22 2516,346 25,42 E31 0,15 0,148 0,148 8,466 7 26,62 E32 0,151 0,149 0,15 8,150 28 44,00 2486,588 43,56 E33 0,15 0,148 0,149 8,467 28 43,11


Tabla 49 – V Resultados de ensayos de compresión hormigón 1,5% Nanosílice. 5.14.2.6.


Los resultados obtenidos en el Hormigón Patrón v/s Hormigón con adición de nanosílice del 1% fueron los siguientes: N° ENSAY O ALTO E34 0,15 E35 0,15 E36 0,15 E37 0,15 E38 0,15 E39 0,15

ANALISIS DE HORMIGON NANOSILICE 1,0% CON -25% DE AGUA ENSAYO DE DENSIDAD COMPRESION PROMEDIO PROMEDIO( DIAS (N/mm2.) (N/mm2.) ANCHO LARGO PESO (KG) KG/M3) 0,151 0,148 8,409 3 28,80 2466,961 28,49 0,152 0,151 8,354 3 28,17 0,15 0,15 8,352 7 31,33 2446,097 33,20 0,152 0,151 8,325 7 35,06 0,151 0,148 8,663 28 51,68 2513,466 50,91 0,152 0,151 8,416 28 50,13

ELABORACIÓN 24-MAY Factor 0,95 FECHA (N/mm2.) ENSAYO 27,06 31,54 48,36

27-05-2014 27-05-2014 31-05-2014 31-05-2014 21-06-2014 21-06-2014

Tabla 50 – V Resultados de ensayos de compresión hormigón 1% Nanosílice. 5.14.2.7.


Los resultados obtenidos en el Hormigón Patrón v/s Hormigón con adición de nanosílice del 0,5% fueron los siguientes: ANALISIS DE HORMIGON NANOSILICE 0,5% CON -20% DE AGUA N° ENSAYO DE DENSIDAD ENSAY PROMEDIO( DIAS COMPRESION PROMEDIO O (N/mm2.) (N/mm2.) ALTO ANCHO LARGO PESO (KG) KG/M3) E40 0,149 0,152 0,15 8,265 3 23,00 2443,032 22,97 E41 0,148 0,15 0,151 8,224 3 22,93 E42 0,149 0,152 0,15 8,110 7 24,48 2415,864 29,08 E43 0,148 0,15 0,15 8,142 7 33,68 E44 0,15 0,152 0,15 8,080 28 46,00 2390,213 47,29 E45 0,148 0,15 0,151 8,107 28 48,57


Tabla 51 – V Resultados de ensayos de compresión hormigón 0,5% Nanosílice. 102

5.14.2.8.


Los resultados obtenidos en el Hormigón Patrón v/s Hormigón con adición de nanosílice del 5% fueron los siguientes: ANALISIS DE HORMIGON NANOSILICE 5% con -45% DE AGUA ELABORACIÓN 30-MAY N° ENSAYO DE DENSIDAD ENSAY PROMEDIO( DIAS COMPRESION PROMEDIO Factor 0,95 FECHA O (N/mm2.) (N/mm2.) (N/mm2.) ENSAYO ALTO ANCHO LARGO PESO (KG) KG/M3) E46 0,148 0,152 0,15 8,237 3 14,13 02-06-2014 2433,729 14,62 13,89 E47 0,152 0,148 0,149 8,133 3 15,11 02-06-2014 E48 0,149 0,152 0,148 8,174 7 27,55 06-06-2014 2476,581 28,15 26,74 E49 0,15 0,15 0,149 8,430 7 28,75 06-06-2014 E50 0,148 0,152 0,15 8,201 28 34,93 27-06-2014 2439,527 36,62 34,79 E51 0,152 0,148 0,149 8,208 28 38,31 27-06-2014

Tabla 52 – V Resultados de ensayos de compresión hormigón 5% Nanosílice.

5.15.

Razón agua cemento.

De acuerdo a los cálculos obtenidos para la razón de agua cemento en la dosificación del hormigón patrón que se estableció en este estudio y que Los resultados obtenidos en el Hormigón Patrón v/s Hormigón con adición de nanosílice fueron los siguientes:

Relación de Razón Agua Cemento Hormigones ensayados

Patrón Adición 0,5% Adición 1% Adición 1,5% Adición 2% Adición 2,5% Adición 3% Adición 5%

Razón Agua Cemento

0,428 0,338 0,296 0,277 0,269 0,233 0,272 0,308

Tabla 53 – V Resultados de razón agua cemento 5.16.

Densidad.

La densidad del hormigón normal es de 2000 a 2800 Kg/m 3, en el caso de nuestros hormigones los resultados fueron los siguientes:

103

HORMIGONES Patrón Adición 0,5% Adición 1% Adición 1,5% Adición 2% Adición 2,5% Adición 3% Adición 5%

28 DIAS 2376,595 2390,213 2513,466 2486,588 2635,541 2453,270 2494,961 2439,527

Tabla 54 – 54 – V V Resultados densidad obtenidas de la probetas. probetas. 5.17.

Costo elaboración de los hormigón.

El costo del hormigón patrón que utiliza utiliza materiales tradicionales es necesario necesario compararlo con el hormigón con adiciones de porcentajes de nanosílice, para lo cual se desarrolló las siguientes tablas para ver los costos y que hormigón conviene elaborar.

ítem 1 2 3 4

ítem 1 2 3 4 5

ítem 1 2 3 4 5

Análisis de Costo Hormigón Patrón (1m3) Material Unidad P. Unit Cantidad Total Cemento Kg $ 94 453 $ 42.635 Agua L $3 173 $ 519 Gravilla L $7 935 $ 6.545 Arena L $ 10 788 $ 7.880 Total Costo Hormigón Patrón $ 57.579 3 Análisis de Costo Costo Hormigón con Nanosílice Nanosílice 0,5% (1m ) Material Unidad P. Unit Cantidad Total Cemento Kg $ 94 453 $ 42.635 Agua L $3 178 $ 534 Gravilla L $7 926 $ 6.482 Arena L $ 10 785 $ 7.850 Aditivo Nanosílice L $ 3.783 2,265 $ 8.568 Total Costo Hormigón $ 66.070 3 Análisis de Costo Costo Hormigón con Nanosílice Nanosílice 1% (1m ) Material Unidad P. Unit Cantidad Total Cemento Kg $ 94 453 $ 42.635 Agua L $3 134 $ 402 Gravilla L $7 926 $ 6.479 Arena L $ 10 783 $ 7.827 Aditivo Nanosílice L $ 3.783 4,53 $ 17.137 Total Costo Hormigón $ 74.480

104

ítem 1 2 3 4 5

ítem 1 2 3 4 5

ítem 1 2 3 4 5

ítem 1 2 3 4 5

ítem 1 2 3 4 5

Análisis de Costo Costo Hormigón con Nanosílice Nanosílice 1,5% (1m3) Material Unidad P. Unit Cantidad Total Cemento Kg $ 94 453 $ 42.635 Agua L $3 125 $ 375 Gravilla L $7 922 $ 6.454 Arena L $ 10 780 $ 7.800 Aditivo Nanosílice L $ 3.783 6,795 $ 25.705 Total Costo Hormigón $ 82.970 3 Análisis de Costo Costo Hormigón con Nanosílice Nanosílice 2% (1m ) Material Unidad P. Unit Cantidad Total Cemento Kg $ 94 453 $ 42.635 Agua L $3 122 $ 366 Gravilla L $7 919 $ 6.433 Arena L $ 10 777 $ 7.770 Aditivo Nanosílice L $ 3.783 9,06 $ 34.274 Total Costo Hormigón $ 91.478 3 Análisis de Costo Costo Hormigón con Nanosílice Nanosílice 2,5% (1m ) Material Unidad P. Unit Cantidad Total Cemento Kg $ 94 453 $ 42.635 Agua L $3 106 $ 318 Gravilla L $7 916 $ 6.412 Arena L $ 10 774 $ 7.740 Aditivo Nanosílice L $ 3.783 11,325 $ 42.842 Total Costo Hormigón $ 99.948 Análisis de Costo Costo Hormigón con Nanosílice Nanosílice 3% (1m3) Material Unidad P. Unit Cantidad Total Cemento Kg $ 94 453 $ 42.635 Agua L $3 123 $ 369 Gravilla L $7 912 $ 6.384 Arena L $ 10 771 $ 7.710 Aditivo Nanosílice L $ 3.783 13,59 $ 51.411 Total Costo Hormigón $ 108.509 Análisis de Costo Costo Hormigón con Nanosílice Nanosílice 5% (1m3) Material Unidad P. Unit Cantidad Total Cemento Kg $ 94 453 $ 42.635 Agua L $3 139 $ 417 Gravilla L $7 899 $ 6.293 Arena L $ 10 760 $ 7.600 Aditivo Nanosílice L $ 3.783 22,65 $ 85.685 Total Costo Hormigón $ 142.630 Tabla 55 – 55 – V V Cuadro de costos de hormigones 105

CAPÍTULO VI: ANÁLISIS DE RESULTADOS 6.1. Ensayo de Docilidad por Método de Asentamiento del Cono. Los ensayos de docilidad docilidad aplicados a las muestras del hormigón patrón nos reportó un cono cono de 7cms que está dentro del rango de acuerdo al hormigón H30 (90)20,8. En cuanto al hormigón con adición de Nanosílice al 0,5% tuvo un cono de 6 cms que también estaría dentro de los rangos de cono 8 ± 2. Los ensayos de docilidad aplicados a las muestras del hormigón que incorporaban un porcentaje de nanosílice mostraron un mayor descenso de cono que las muestras con menos porcentaje incorporado. Ya que su resultado fue en 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3% y 5 % un cono de 22cms con con lo cual se observó que era muy dócil pero a que al proceder a realizar el estudio contaba mucho el uso de la puruña para realizar el método de sentamiento como lo establece la norma. Al analizar estos resultados esta frente a un tipo de hormigón autocompactante, ya que su fluidez y docilidad era la característica principal de estos hormigones, pero que para nuestro estudio nos sorprendió y se apreció que podía tener una manejabilidad del hormigón. En el siguiente gráfico se muestran los diferentes asentamientos del cono obtenidos de las muestras elaboradas, donde se puede observar que las muestras con mayor cantidad de nanosílice incorporado aumenta exponencialmente exponencialmente el asentamiento logrando una alta fluidez y docilidad

24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Metodo de Asentamiento de cono

Dosilidad

. Ilustración 20- VI Descenso de Cono de Abrams

106

6.2. Trabajabilidad del Hormigón. La docilidad del hormigón es la combinación de dos aspectos fluidez y consistencia. Para las muestras de hormigón con incorporación de nanosílice desarrolladas en todas mostraron una consistencia similar a la del hormigón patrón, pero con alto grado de docilidad y fluidez del hormigón. Debido a la alta fluidez de las muestras con alto porcentaje de nanosílice, pero igual fue muy trabajoso elaborar las probetas, debiendo disminuir el tiempo de vibrado para poder compactar el hormigón.

Ilustración 21- VI Descenso de Cono de Abrams Hormigón patrón V/S Hormigón con Nanosílice

6.3. Ensayo de Resistencia a la Compresión. La resistencia a la compresión del hormigón fue alterada con la incorporación del aditivo Nanosílice, lo que se tradujo en un aumento en la resistencia a la compresión de las probetas de muestras con nanosílice. En el siguiente gráfico se muestra la diferencia de resistencia a la compresión entre las muestras con adición de Nanosílice y el hormigón patrón.

107

) . 2 m m35 / N ( 30 N Ó I 25 S E R P 20 M O C 15 A L A 10 A I C 5 N E T S 0 I S E R

Ensayos de compresión 30,82

22,27 15,77

0

1

2

3

4

5

6

Patrón

7

8

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3

EDAD DE LAS PROBETAS EN DÍAS

Ilustración 22- VI Ensayo de compresión de hormigón patrón

De acuerdo a los resultados y al gráfico anterior las probetas indican que la resistencia alcanzada a los 3 días debió a ver sido un mínimo de un 12 N/mm² (40%), pero en su efecto alcanzo 15,77 N/mm² (53%) de la resistencia total.

A los 7 días las probetas debían obtener un mínimo de 21 N/mm² (70%), pero en cambio obtuvieron 22,27 N/mm² (74%) de la resistencia total.

Por otro lado las probetas a los 28 días debieron obtener una resistencia de un 30 N/mm², que es 100%, pero en cambio se obtuvo una resistencia de 30,82 N/mm² que equivale a un 103%. En resumen las probetas de hormigón patrón están acordes con los resultados deseados para efectuar la tesis propuesta.

108

²

Ensayos de compresión

50

44,86

45

I

40

Patrón

33,75

35

Adición 3%

30

30,82

25 20

I

22,27

15,57 15,77

15 10 5

I

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3


Ilustración 23- VI Ensayo de compresión de hormigón patrón v/s 3% nanosílice

De acuerdo a los resultados y al gráfico anterior las probetas indican que la resistencia alcanzada a los 3 días del hormigón con adición de un 3% de nanosílice indica que se obtuvo 15,57 N/mm² en comparación con el hormigón patrón que obtuvo un 15,77 N/mm² de la resistencia total, por consiguiente estas probetas fueron de una resistencia a la compresión inferiores.

A los 7 días las probetas de hormigón con adición de un 3% de nanosílice obtuvieron una resistencia 33,75 N/mm² en comparación a un hormigón patrón que obtuvo 22,27 N/mm² (78%) ,lo que indica que su resistencia a la compresión fue superior de lo esperado para un hormigón H30 en un periodo corto de curado.

Por otro lado las probetas de hormigón con adición de un 3% de nanosílice a los 28 días obtuvieron una resistencia de 44,86 N/mm² en comparación a la resistencia de 30,82 N/mm² que se obtuvo del hormigón patrón.

En resumen las probetas de hormigón con adición de un 3% de nanosílice fueron superiores a los valores obtenidos en la resistencia a la compresión del hormigón patrón.

109


) ² 45

40,10

/ 40 (

Patrón

35

I 30 S E 25

28,51 25,71

30,82

20

22,27 15,77

15

L

Adición 2,5%

10

I

5

E S I S E

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3


Ilustración 24 - VI Ensayo de compresión de hormigón patrón v/s 2,5% nanosílice

De acuerdo a los resultados y al gráfico anterior las probetas indican que la resistencia alcanzada a los 3 días del hormigón con adición de un 2,5% de nanosílice indica que se obtuvo 25.71 N/mm² en comparación con el hormigón patrón que obtuvo un 15.77 N/mm² de la resistencia total, por consiguiente estas probetas fueron de una resistencia a la compresión superiores.

A los 7 días las probetas de hormigón con adición de un 2,5% de nanosílice obtuvieron una resistencia 28.51 N/mm² en comparación a un hormigón patrón que obtuvo 22.27 N/mm², lo que indica que su resistencia a la compresión fue superior de lo esperado para un hormigón H30 en un periodo corto de curado.

Por otro lado las probetas de hormigón con adición de un 2,5% de nanosílice a los 28 días obtuvieron una resistencia de 40.10 N/mm², en comparación a la resistencia de 30.82 N/mm² que se obtuvo del hormigón patrón.

En resumen las probetas de hormigón con adición de un 2,5% de nanosílice fueron superiores a los valores obtenidos en la resistencia a la compresión del hormigón patrón.

110

) ² m m / N ( N Ó I S E R P O C A L A A I C N E T S I S E R


55

50,96

50 45

36,77

40 35

Patrón

28,56

30

30,82

25

Adición 2%

22,27

20

15,77

15 10 5 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3



De acuerdo a los resultados y al gráfico anterior las probetas indican que la resistencia alcanzada a los 3 días del hormigón con adición de un 2% de nanosílice indica que se obtuvo 28.56 N/mm² en comparación con el hormigón patrón que obtuvo un 15.77 N/mm² de la resistencia total, por consiguiente estas probetas fueron de una resistencia a la compresión superior y alcanzando la resistencia máxima en un corto periodo de curado.

A los 7 días las probetas de hormigón con adición de un 2% de nanosílice obtuvieron una resistencia 36.77 N/mm² en comparación a un hormigón patrón que obtuvo 22.27 N/mm², lo que indica que su resistencia a la compresión fue superior de lo esperado para un hormigón H30 en un periodo corto de curado.

Por otro lado las probetas de hormigón con adición de un 2% de nanosílice a los 28 días obtuvieron una resistencia de 50.96 N/mm², en comparación a la resistencia de 30.82N/mm² que se obtuvo del hormigón patrón.

En resumen las probetas de hormigón con adición de un 2% de nanosílice fueron superiores a los valores obtenidos en la resistencia a la compresión del hormigón patrón. 111

) ²


/45 N ( 40 N Ó I 35 S E R30 P

41,38 Patrón

24,15

24,32

O25 C A20 L A A15 I C N10 E T S I 5 S E R 0

30,82

Adición 1,5%

22,27 15,77

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3


Ilustración 26- VI Ensayo de compresión de hormigón patrón v/s 1,5% nanosílice

De acuerdo a los resultados y al gráfico anterior las probetas indican que la resistencia alcanzada a los 3 días del hormigón con adición de un 1,5% de nanosílice indica que se obtuvo 24.32 N/mm² en comparación con el hormigón patrón que obtuvo un 15.77N/mm² de la resistencia total, por consiguiente estas probetas fueron de una resistencia a la compresión superior.

A los 7 días las probetas de hormigón con adición de un 1,5% de nanosílice obtuvieron una resistencia 24.15 N/mm² en comparación a un hormigón patrón que obtuvo 22.27 N/mm², lo que indica que su resistencia a la compresión fue superior.



112

) ²


55

48,36

/50 ( 45 40

I S35 E

31,54

Patrón

27,06

30

30,82

25

L

22,27

20

Adición 1%

15,77

15

I 10 5

E 0 S I S E

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3


Ilustración 27 – VI Ensayo de compresión de hormigón patrón v/s 1% nanosílice

De acuerdo a los resultados y al gráfico anterior las probetas indican que la resistencia alcanzada a los 3 días del hormigón con adición de un 1% de nanosílice indica que se obtuvo 27.06 N/mm² en comparación con el hormigón patrón que obtuvo un 15.77 N/mm² de la resistencia total, por consiguiente estas probetas fueron de una resistencia a la compresión superior.

A los 7 días las probetas de hormigón con adición de un 1% de nanosílice obtuvieron una resistencia 31.54 N/mm² en comparación a un hormigón patrón que obtuvo 22.27 N/mm², lo que indica que su resistencia a la compresión fue superior.

Por otro lado las probetas de hormigón con adición de un 1% de nanosílice a los 28 días obtuvieron una resistencia de 48.36N/mm², en comparación a la resistencia de 30.82 N/mm² que se obtuvo del hormigón patrón.


113

) ²


50

44,92

45

I 40 35

27,63

30

30,82

21,82

25

Patrón

22,27

20

15,77

I 15

Adición 0,5%

10

I

5 0 0

1

2

3 4

5

6

7

8

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3


Ilustración 28- VI Ensayo de compresión de hormigón patrón v/s 0,5% nanosílice

De acuerdo a los resultados y al gráfico anterior las probetas indican que la resistencia alcanzada a los 3 días del hormigón con adición de un 0,5% de nanosílice indica que se obtuvo 21.82 N/mm² en comparación con el hormigón patrón que obtuvo un 15.77 N/mm² de la resistencia total, por consiguiente estas probetas fueron de una resistencia a la compresión superior.

A los 7 días las probetas de hormigón con adición de un 0,5% de nanosílice obtuvieron una resistencia 27.63 N/mm² en comparación a un hormigón patrón que obtuvo 22.27 N/mm², lo que indica que su resistencia a la compresión fue superior.



114


40

34,79

35

I

Patrón

26,74

30

30,82

25

Adición 5%

22,27

20

15,77

15

13,89

I 10 5

I

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3



De acuerdo a los resultados y al gráfico anterior las probetas indican que la resistencia alcanzada a los 3 días del hormigón con adición de un 5% de nanosílice indica que se obtuvo 13.89 N/mm² en comparación con el hormigón patrón que obtuvo un 15.77 N/mm² de la resistencia total, por consiguiente estas probetas fueron de una resistencia a la compresión inferiores a lo esperado.

A los 7 días las probetas de hormigón con adición de un 5% de nanosílice obtuvieron una resistencia 26.74 N/mm² en comparación a un hormigón patrón que obtuvo 22.27 N/mm², lo que indica que su resistencia a la compresión fue superior.

Por otro lado las probetas de hormigón con adición de un 5% de nanosílice a los 28 días obtuvieron una resistencia de 34.79 N/mm², en comparación a la resistencia de 30.82 N/mm² que se obtuvo del hormigón patrón.


115

Comparación resistencia a la compresión 55

) ²50 45

( 40 Patrón

i 35

Adición 0,5%

r30

Adición 1%

25

Adición 1,5%

l 20

Adición 2%

i 15

Adición 2,5% Adición 3%

t10 i 5

Adición 5%

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3

Edad de las probetas en dias Ilustración 30- VI Comparación a la Compresión a los del Hormigón Patrón v/s Hormigones con Nanosílice De acuerdo a los resultados y a los gráficos anteriores y en especial este último gráfico general, las probetas indican que la resistencia alcanzada a los 3 días del hormigón con adiciones de porcentajes de nanosílice obtuvieron valores superiores en comparación con el hormigón patrón que obtuvo un 15.77 N/mm² de la resistencia total, pero se produjo 2 casos en donde los valores fueron inferiores a lo esperado y esos fueron los 3 y 5 % respectivamente. Por otro lado el hormigón con adición de un 2% de nanosílice obtuvo 28.56 N/mm² y fue el de mayor resistencia logrando el 95.2% de la resistencia total de un H30 en una edad temprana de curado. A los 7 días las probetas de hormigón con adiciones de porcentajes de nanosílice obtuvieron una resistencia superior en todas en comparación con el hormigón patrón que obtuvo 22.27 N/mm². Por otro lado el hormigón con adición de un 2% de nanosílice obtuvo 36.77 N/mm² el cual fue el de mayor resistencia logrando el 122.6% de la resistencia total de un H30 en una edad temprana de curado. Al analizar las probetas de hormigón con adiciones de porcentajes de nanosílice a los 28 días obtuvieron resistencias superiores en todas en comparación a la resistencia de 30.82 N/mm² que se obtuvo del hormigón patrón. También resalto que el hormigón con adición de un 2% de nanosílice Tuvo una resistencia de 50.96 N/mm² ósea un 65.3% más que el hormigón patrón.

116

En resumen las probetas de hormigón con adiciones de porcentajes de nanosílice fueron superiores a los valores obtenidos en la resistencia a la compresión del hormigón patrón.

Ilustración 31 - VI sección Probeta hormigón con Nanosílice 6.4. Densidad del Hormigón. La densidad del hormigón normal es de 2000 a 2800 Kg/m3, en el caso de nuestro hormigón patrón este tuvo una densidad en kg/m3.: HORMIGONES Patrón

28 días 2376,595

En el siguiente gráfico se muestran las diferentes densidades obtenidas de las muestras elaboradas:

DENSIDADES 2700 2650 3 M2600 / G2550 K N2500 E 2450 D A2400 D I S 2350 N E 2300 D 2250 2200

2635,541

Patrón Adición 0,5% Adición 1% Adición 1,5%

2376,595

Adición 2% Adición 2,5% Adición 3% 28

Adición 5%

EDAD DE PROBETAS EN DÍAS

Ilustración 32- VI Comparación de densidades hormigón patrón V/S hormigón con Nanosílice 117

En el gráfico anterior se puede apreciar que en la edad de 28 días las muestra con adición de nanosílice en porcentajes de 0,5%, 1%, 1,5%,2%, 2,5%,3% y 5% aumentaron sus densidades respecto del hormigón patrón, ya que esta variación se produjo al ser influenciados por la razón agua cemento y por la adición de nanosílice en cada dosificación realizada. También podemos analizar que en comparación entre los hormigones con nanosílice el 2% es superior con respecto a las otras adicciones. Una vez establecido que los hormigones con 2% de adición nanosílice fue el de mayor densidad lo comparamos con la densidad del hormigón patrón alcanzando una diferencia superior de un 11% entre ellos. 6.5. Razón agua cemento. De acuerdo a los resultados obtenidos al elaborar los hormigones correspondientes, podemos generar el siguiente grafico demostrando:

Razón Agua Cemento 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

Razón Agua Cemento

Ilustración 33 – VI Comparación de razón agua cemento de hormigón patrón V/S hormigón con Nanosílice Analizando la razón agua cemento respecto del hormigón patrón se visualiza en el grafico anterior que los hormigones con adición de nanosílice disminuyen la relación agua cemento en factor de la disminución del agua y el aumento de porcentajes del aditivo incorporado en la elaboración de los hormigones estudiados. 118

6.6.

Análisis de Costo

En la siguiente ilustración muestra el grafico en general con los diferentes valores de M3. De hormigones elaborados en probetas para ensayos de a la compresión.

ANALISIS DE COSTO 160.000 142.630 140.000

120.000

) P L C ( O100.000 N E L I H C S 80.000 O S E P N E 60.000 R O L A V

108.509 99.948 91.478 82.970 74.480

Análisis de Costo Hormigón Patrón (1m3) Análisis de Costo Hormigón con Nanosilice 0,5% (1m3) Análisis de Costo Hormigón con Nanosilice 1% (1m3) Análisis de Costo Hormigón con Nanosilice 1,5% (1m3) Análisis de Costo Hormigón con Nanosilice 2% (1m3)

66.070 57.579

40.000

Análisis de Costo Hormigón con Nanosilice 2,5% (1m3)

20.000

Análisis de Costo Hormigón con Nanosilice 3% (1m3)

0 COSTO

Análisis de Costo Hormigón con Nanosilice 5% (1m3)

Ilustración 34 – Análisis de costos El costo del hormigón patrón de $57.579 en comparación con los hormigones con adiciones de porcentajes de nanosílice es inferior en su valor, pero que a su vez a medida que aumentamos el porcentaje de adición de nanosílice aumenta el valor del hormigón. En especial si lo comparamos con el hormigón con adición de un 2% de nanosílice, el cual es el más adecuado para elaborar, por su resistencia a temprana edad de curado y por su alta resistencia obtenida a los 28 días lo cual su valor es $91.478.- lo que implica un 59% más caro, por lo que resulta muy complicado su uso desde el punto de vista económico.

119

CAPITULO ÚLTIMO: CONCLUSIONES Finalizada la investigación, basada en la elaboración de hormigón con adición de Nanosilice, con el objetivo de evaluar la influencia en la resistencia a la compresión, docilidad y densidad del hormigón, es posible concluir en lo siguiente.

Las condiciones de trabajabilidad del hormigón, se ven afectadas con la adición de Nanosilice de manera que la consistencia del hormigón varia en forma considerable a la del hormigón patrón, dado que la fluidez aumenta a medida que se incorpora mayor cantidad de Nanosilice.

Los resultados de los ensayos de docilidad realizados a las muestras de hormigón con adición de Nanosilice, indican que la incorporación de este aditivo influye directamente en el asentamiento de cono de Abrams, resultando un mayor descenso de cono en las muestras con adición de Nanosilice. Como conclusión podemos afirmar que: "La adición de Nanosilice aumenta la docilidad del hormigón en estado fresco y lo hace más trabajable en la práctica".

Uno de los aspectos más relevantes de la investigación, es la resistencia a la compresión de las probetas de hormigón con adición de Nanosilice. Estas presentaron un aumento de la resistencia proporcional a la cantidad de Nanosilice agregado, es decir las probetas que contenían mayor porcentaje de Nanosilice presentaban una mayor de la resistencia a la compresión comparadas con las que contenían menor porcentaje.

En cuanto a la densidad es relevante mencionar que la densidad del hormigón diseñado, en el caso de nuestro hormigón patrón este tuvo una densidad fue 2377 kg/m3 a los 28 días, pero en comparación entre los hormigones con nanosilice, el de 2% de adición de nanosilice fue el de mayor en densidad alcanzando 2635,5 kg/m3 y comparando a ambos el cual fue un 11% de diferencia. . La hipótesis planteada “El hormigón H-30 con adición nanosilice entrega una mayor resistencia al ensayo de compresión, si lo comparamos con un hormigón H -30 normal” es afirmativa y por lo tanto

120

es factible elaborar un hormigón con cemento grado corriente y adicionando porcentajes de nanosilice para aumentar su resistencia y producir un curado a temprana edad.

Como conclusión general se puede establecer que la utilización de Nanosilice en la elaboración de hormigón, produce una alta resistencia a la compresión, y un aumento de la docilidad, pero que por esta docilidad estamos en presencia de un hormigón autocompactante en la cual nuestra tesis no está basada ya que nuestro cemento es de grado corriente.

Otro punto a considerar es el costo de un material , el cual es un factor importante, ya que muchas veces la decisión de la utilización de un material está condicionada por el valor económico de esta, por lo tanto es relevante mencionar que la mayor desventaja de este hormigón con 2% adición de Nanosilice es su elevado costo, lo que hace que la utilización de este hormigón sea económicamente inconveniente, pues su costo por metro cúbico es de alrededor de los $91.478.- y el costo de un metro cúbico dé hormigón H30 90-20,8 utilizado como patrón es alrededor de los $57.579.- lo que significaría aumentar en más un 59% el costo de hormigón para la obra. También podemos establecer un comparativo entre el hormigón escogido con 2% de adición de nanosilice que tiene de resistencia a la compresión de 50.96 N/mm², ósea un H50 y que su valor económico es de $91.478.-, contra un hormigón H50 90-20,8 con un cemento de alta resistencia que su valor comercial m3 de $ 71.974.- y con esto establecemos que aun así el hormigón con nanosilice tiene una diferencia de 27% más alto, por lo que igual lo hace más caro para obra.

121

RECOMENDACIONES La realización de este proyecto de investigación, surgen diferentes dificultades por esto es recomendable tener especial atención en los siguientes puntos:

•

Al realizar los ensayos a los áridos seguir los procedimientos establecidos por las

Normas Chilenas. •

Es recomendable realizar el ensayo de contenido de fino al trabajar con áridos de un

acopio, ya que es posible que los áridos se encuentren contaminados y sea necesario lavarlos, para luego proseguir con otros ensayos de los áridos. •

Al elaborar las muestras y confeccionar las probetas es importante tener en cuenta la

calendarización de los ensayos, para que estos no queden programados en días feriados, y así obtener datos más fidedignos. •

Es necesario tener particular atención en la limpieza de los recipientes y la betonera, ya

que si alguno de estos tuviera presencia de restos de aditivo, estos alterarían los resultados. •

Complementar esta investigación realizando probetas y ensayos de resistencia a la

Flexo-tracción por cada adición de nanosilice propuesta y del hormigón patrón. •

Proponer realizar estudio de hormigones autocompactantes con adiciones de

nanosilice con estos mismos porcentajes desarrollados en esta tesis. •

También proponer el análisis de la influencia en las propiedades mecánicas de los

morteros con la adición de Nanosílice. •

Proponer a nuestras autoridades de universidad ampliar el laboratorio de hormigones

y laboratorios de estudio de suelos y trasformar estos recintos en laboratorios de calidad y certificando estudio como lo es hoy en dia el IDIEM y el DICTUC.

122

Tesis Hormigon Con Adicion de Nanosilice OTOÑO 2014

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