UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR - … · que utilizan el hormigón como elemento estructural dentro...
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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO (IIP) DURABILIDAD DEL HORMIGÓN ELABORADO CON CEMENTO SELVALEGRE DE COMPOSICIÓN P30 Y CEMENTO CAMPEÓN DE COMPOSICIÓN P40 LUIS WLADIMIR MORALES GUBIO TUTOR: Ing. JUAN FRANCISICO FERNÁNDEZ BRITO Ph.D. Trabajo presentado como requisito parcial para la obtención del grado de: MAGÍSTER EN ESTRUCTURAS Y CIENCIAS DE LOS MATERIALES QUITO-ECUADOR 2015
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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO (IIP)
DURABILIDAD DEL HORMIGÓN ELABORADO CON
CEMENTO SELVALEGRE DE COMPOSICIÓN P30 Y
CEMENTO CAMPEÓN DE COMPOSICIÓN P40
LUIS WLADIMIR MORALES GUBIO
TUTOR: Ing. JUAN FRANCISICO FERNÁNDEZ BRITO Ph.D.
Trabajo presentado como requisito parcial para la obtención del
grado de:
MAGÍSTER EN ESTRUCTURAS Y CIENCIAS DE LOS
MATERIALES
QUITO-ECUADOR
2015
ii
DEDICATORIA
El presente trabajo de investigación dedico a todos los profesionales que
trabajan en el ámbito de la consultoría y construcción de obras civiles y
que utilizan el hormigón como elemento estructural dentro de sus diseños
y creaciones.
También quiero dedicar a mis alumnos y estudiantes de la Universidad
Central del Ecuador con quienes compartimos conocimientos e
incentivamos el espíritu investigativo a fin de que éste trabajo sea útil para
su formación y desarrollo profesional.
Luis Wladimir Morales Gubio
iii
AGRADECIMIENTO
A Dios por haberme concedido ser parte de este maravilloso universo y
darme una familia extraordinaria.
A mi padre Luis, quien con amor, humildad y sabiduría es guía y pilar
fundamental en mi vida, brindándome su apoyo incondicional en todas las
decisiones que tomo.
A mi madre Elenita, por haberme dado la vida, el cuidado y haber estado
siempre a mi lado. Mi eterna gratitud para ti madre hermosa.
A mis hermanos Vinicio, Janeth, Verónica y Magaly por el apoyo
inquebrantable que recibo día a día, y de ésta manera culminar con éxito
esta etapa profesional.
A mis cuñados Jady y Carlitos, por la apoyo recibido y ser parte de mi
familia.
Al Dr. Francisco Fernández por el tiempo, dedicación y ayuda destinada
para el desarrollo de este trabajo de investigación.
Al personal del Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Universidad
Central del Ecuador por todo el apoyo brindado durante el desarrollo de la
parte práctica de éste trabajo de investigación.
Luis Wladimir Morales Gubio
iv
AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL
Yo, MORALES GUBIO LUIS WLADIMIR, en calidad de autor del trabajo
de investigación o tesis realizada sobre la “DURABILIDAD DEL
HORMIGÓN ELABORADO CON CEMENTO SELVALEGRE DE
COMPOSICIÓN P30 Y CEMENTO CAMPEÓN DE COMPOSICIÓN P40”,
por la presente autorizo a la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR,
hacer uso de todos los contenidos que me pertenecen o de parte de los
que contiene esta obra, con fines estrictamente académicos o de
investigación.
Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la
presente autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo
establecido en los artículos 5, 6, 8, 19 y demás pertinentes de la Ley de
Propiedad Intelectual y su Reglamento.
Quito, 02 de junio de 2015
Ing. Luis Wladimir Morales Gubio C.C. 100269633-2 Número de celular: 0999072657 E-mail: [email protected]
v
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue realizado en su totalidad por el SR.
LUIS WLADIMIR MORALES GUBIO, como requisito parcial a la
obtención del título de MAGÍSTER EN ESTRUCTURAS Y CIENCIAS DE
LOS MATERIALES.
Quito, 02 de junio de 2015
……………………………….
Fecha
………………………………………………………………
Ing. JUAN FRANCISCO FERNANDEZ BRITO Ph.D.
vi
CONTENIDO
Pág.
DEDICATORIA ..........................................................................................II
AGRADECIMIENTO .................................................................................III
AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL ............................... IV
CERTIFICACIÓN...................................................................................... V
CONTENIDO ........................................................................................... VI
LISTA DE TABLAS ................................................................................. XI
RESUMEN.............................................................................................. XII
ABSTRACT ........................................................................................... XIII
CERTIFICADO ...................................................................................... XIV
CAPÍTULO 1 .............................................................................................1
INTRODUCCIÓN .......................................................................................1
1.1 Antecedentes ................................................................................1
1.2 Justificación ..................................................................................2
1.3 Objetivos.......................................................................................3
1.1.1. General .........................................................................................3
1.1.2. Específicos ....................................................................................3
1.1.3. Hipótesis .......................................................................................3
1.4 Alcance .........................................................................................3
CAPÍTULO 2 .............................................................................................5
EL HORMIGÓN DE CEMENTO HIDRÁULICO .........................................5
2.1 Definición ......................................................................................5
2.2 Procedimientos de fabricación ......................................................5
2.3 Componentes y función que desempeña cada uno de ellos en el
material hormigón: cemento hidráulico compuesto, áridos, agua,
aditivos. ........................................................................................7
2.3.1 Cemento hidráulico compuesto .....................................................7
2.3.2 Los Áridos .....................................................................................9
Árido Grueso. ................................................................................9 2.3.2.1
Árido Fino. ...................................................................................10 2.3.2.2
2.3.3 El Agua de mezclado ..................................................................11
vii
2.3.4 Aditivos .......................................................................................11
2.4 Propiedades físicas y mecánicas de los áridos finos y gruesos ..12
2.4.1 Granulometría .............................................................................13
2.4.2 Abrasión ......................................................................................15
2.4.3 Calidad del árido .........................................................................16
2.4.4 Superficie específica ...................................................................17
2.4.5 Módulo de finura .........................................................................17
2.4.6 Peso específico ...........................................................................18
2.4.7 Capacidad de absorción ..............................................................18
2.4.8 Contenido de humedad ...............................................................18
2.4.9 Densidad aparente suelta ...........................................................19
2.4.10 Sustancias perjudiciales ..............................................................19
2.4.11 Contenido de materia orgánica ...................................................20
2.5 Propiedades físicas y mecánicas de los cementos compuestos:
Selvalegre y Campeón................................................................21
2.5.1 Densidad del cemento.................................................................21
2.5.2 Sanidad del Cemento ..................................................................22
2.5.3 Superficie Específica ...................................................................22
2.5.4 Consistencia Normal ...................................................................23
2.5.5 Resistencia cúbica de los morteros de cemento .........................23
2.5.6 Tiempo de fraguado del cemento ................................................24
2.6 Química y Mineralogía de los cementos compuestos .................25
2.7 Las adiciones minerales activas. ................................................28
2.8 Metodología para el diseño de mezclas ......................................31
2.9 Metodología para el desarrollo de la investigación......................34
CAPÍTULO 3 ...........................................................................................35
CAUSAS QUE PROVOCAN EL DETERIORO DE ..................................35
MATERIAL HORMIGÓN Y LIMITAN SU VIDA ÚTIL ..............................35
3.1 Agresiones por agentes que ingresan con los materiales
componentes del hormigón .........................................................36
3.1.1 Materia orgánica de diferente naturaleza ....................................36
3.1.2 Sales, aceites, detergentes y otras sustancias químicas. ............38
3.1.3 Partículas finas en exceso o en defecto ......................................39
viii
3.1.4 Partículas porosas, livianas, débiles o de formas no aceptables. 40
3.1.5 Minerales propios de los áridos (sílice amorfa, calcitas o
dolomitas) que reaccionan químicamente provocando
expansiones deletéreas. .............................................................40
Sílice Amorfa ...............................................................................41 3.1.5.1
Calcita .........................................................................................41 3.1.5.2
3.1.6 Intemperismo. Relacionado con los ciclos de congelamiento y
deshielo ......................................................................................42
3.2 Defectos en el proceso de fabricación del hormigón ...................44
3.2.1 Proporción de componentes en exceso o en defecto, ausencia de
un diseño de mezcla técnicamente desarrollado. Omisión de las
recomendaciones para proteger al hormigón de vicios ocultos:
acción de sulfatos, reactividad álcali – sílice, reactividad álcali-
carbonato. ...................................................................................44
3.2.2 Mezclado inapropiado o insuficiente, máquinas obsoletas o en
malfuncionamiento. .....................................................................44
Mezclado estacionario.................................................................45 3.2.2.1
3.2.3 Transporte descuidado de la mezcla fresca. ...............................46
3.2.4 Falta de compactación de la mezcla o procedimiento viciado. ....48
Vibración .....................................................................................49 3.2.4.1
3.2.5 Encofrados defectuosos, faltos de rigidez o de materiales
inadecuados. ...............................................................................50
3.2.6 Falta de protección del hormigón fresco provocando retracciones
por desecación. ...........................................................................51
3.2.7 Ausencia de un proceso de curado, o no apropiado o insuficiente.
....................................................................................................52
3.2.8 Desencofrado prematuro o descuidado. ......................................55
CAPÍTULO 4 ...........................................................................................56
ENSAYOS DE LABORATORIO ..............................................................56
4.1 Caracterización de los áridos de mayor consumo en la provincia
de Pichincha: Guallabamba (árido grueso), Pifo (árido grueso),
San Antonio (árido fino). .............................................................56
ix
4.1.1 Propiedades físicas y mecánicas del árido grueso de
Guallabamba ...............................................................................56
Abrasión: .....................................................................................56 4.1.1.1
Peso Específico: .........................................................................57 4.1.1.2
Capacidad de Absorción .............................................................58 4.1.1.3
Masa Unitaria Suelta y Compactada ...........................................59 4.1.1.4
Granulometría .............................................................................60 4.1.1.5
4.1.2 Propiedades físicas y mecánicas del árido grueso de Pifo ..........61
Abrasión: .....................................................................................61 4.1.2.1
Peso Específico: .........................................................................62 4.1.2.2
Capacidad de Absorción .............................................................63 4.1.2.3
Masa Unitaria Suelta y Compactada ...........................................64 4.1.2.4
Granulometría .............................................................................65 4.1.2.5
4.1.3 Propiedades físicas y mecánicas del árido fino de San Antonio de
Pichincha. ...................................................................................66
Peso Específico: .........................................................................66 4.1.3.1
Capacidad de Absorción .............................................................67 4.1.3.2
Masa Unitaria Suelta y Compactada ...........................................68 4.1.3.3
Colorimetría: ...............................................................................69 4.1.3.4
Granulometría .............................................................................70 4.1.3.5
4.2 Caracterización de los cementos ................................................71
4.2.1 Propiedades físicas, químicas y mecánicas de cemento
Selvalegre tipo IP ........................................................................71
4.2.2 Propiedades físicas, químicas y mecánicas de cemento campeón
tipo IP ..........................................................................................72
4.3 Diseño de mezclas para f´c 35 MPa ...........................................73
4.3.1 Diseños Definitivos ......................................................................76
4.3.2 Identificación de probetas cilíndricas ...........................................77
4.4 Selección de la mezcla ...............................................................80
4.4.1 Curado estándar a 28, 56 y 90 días. ...........................................83
4.4.2 Ausencia de curado; las vigas se someterán a la intemperie sin
protección durante 28, 56 y 90 días. ...........................................89
x
4.4.3 Exposición de Sulfato de Sodio: después de 24 horas de coladas
las vigas, se sumergirán en una solución de sulfato de sodio (50
gramos de sulfato por litro de agua) durante 28, 56 y 90 días. ....95
4.4.4 Vigas de hormigón armado (4 Ø 9 mm con estribos de 5,5 mm
cada 150 mm). Después de 24 horas se sumergirán en agua de
mar (agua salada). .................................................................... 101
4.4.5 Exposición a aceites minerales, se colocará aceite mineral en la
superficie una vez a la semana durante 28, 56 y 90 días. ......... 107
4.4.6 Exposición a desgate producido por el rodaje de vehículos sobre
la superficie de la viga durante 28, 56 y 90 días. ....................... 113
CAPÍTULO 5 ......................................................................................... 119
ANÁLISIS DE RESULTADOS............................................................... 119
5.1 Guayllabamba - Curado estándar ............................................. 119
5.2 Guayllabamba - Intemperie ....................................................... 121
5.3 Guayllabamba – Solución azufre .............................................. 123
5.4 Guayllabamba – Agua de mar .................................................. 125
5.5 Guayllabamba - Rodadura ........................................................ 127
5.6 Guayllabamba – Aceite mineral ................................................ 129
5.7 Pifo – Curado estándar ............................................................. 131
5.8 Pifo - Intemperie ....................................................................... 133
5.9 Pifo – Solución azufre ............................................................... 135
5.10 Pifo – Agua de mar ................................................................... 137
5.11 Pifo - Rodadura......................................................................... 139
5.12 Pifo – Aceite mineral ................................................................. 141
5.13 Variaciones del módulo de rotura debido a las condiciones
agresivas que experimentan los especímenes. ..................................... 143
CAPÍTULO 6 ......................................................................................... 152
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................... 152
xi
LISTA DE TABLAS
Límite de graduación del árido fino ........................................ 14 Tabla No. 1
Porcentaje en peso que pasa para el árido grueso .................. 14 Tabla No. 2
Cuadro para realizar el ensayo de Abrasión ........................... 15 Tabla No. 3
Límite máximos de sustancias dañinas en el árido grueso ....... 17 Tabla No. 4
Límite para sustancias perjudiciales en el árido fino para el Tabla No. 5
hormigón ............................................................................ 19
Notación abreviada de silicatos y aluminatos de calcio que Tabla No. 6
definen el tipo de cemento .................................................... 26
Características fundamentales en los diferentes tipos de Tabla No. 7
cementos portland ............................................................... 27
Proporciones de componentes del hormigón .......................... 31 Tabla No. 8
Relación existente entre trabajabilidad y consistencia del Tabla No. 9
hormigón ............................................................................ 33
Límite máximo de sustancias nocivas en el árido fino. ............. 37 Tabla No. 10
Contenido de sustancias perjudiciales en el árido grueso ........ 40 Tabla No. 11
xii
RESUMEN
DURABILIDAD DEL HORMIGÓN ELABORADO CON
CEMENTO SELVALEGRE DE COMPOSICIÓN P30 Y
CEMENTO CAMPEÓN DE COMPOSICIÓN P40
Se investigó la durabilidad del hormigón fabricados con cementos de
diferente composición, en cuanto al contenido de puzolana. Estas
puzolanas en el Ecuador son de origen natural, pero no se ha probado el
aporte real que presta a la durabilidad del hormigón durante su vida útil.
Para poder comprobar esta hipótesis, se elaboraron especímenes de
vigas y cilindros de hormigón normalizados para someterlas a seis
condiciones agresivas y de esta forma comparar su desempeño.
Las seis condiciones agresivas a las que fueron sometidos los
especímenes fueron curado estándar, intemperie, solución de azufre,
agua de mar, aceite mineral y rodadura.
Posteriormente a la fabricación de las de vigas y cilindros de hormigón se
ensayaron un par de especímenes cada 28, 56 y 90 días para verificar y
comprobar su degradación determinando el módulo de rotura en vigas y
esfuerzo a la compresión en cilindros.
Se elaboraron diagramas módulo de rotura en función del tiempo, para
vigas de hormigón y esfuerzo a la compresión en función del tiempo para
cilindros de hormigón. Se obtuvieron curvas y posteriormente se procedió
a la comparación de resultados.
Luego de todo este proceso se llegó a la conclusión de que los cementos
con mayor contenido de puzolana definen al hormigón como un elemento
más durable a las exposiciones de azufre y agua de mar que son las
condiciones más críticas.
DESCRIPTORES: HORMIGÓN/ PUZOLANA/ DURABILIDAD DEL
HORMIGÓN/ AGENTES AGRESIVOS EN EL HORMIGÓN/ CAUSAS
QUE PROVOCAN EL DETERIORO DEL HORMIGÓN/ MÓDULO DE
ROTURA/ RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.
xiii
ABSTRACT
DURABILITY OF CONCRETE WHICH WAS ELABORATED
WITH SELVA ALEGRE CEMENT P30 AND CAMPEON
CEMENT P40.
This study investigated the durability of the concrete which was
manufactured with two types of cements. These cements contained
different quantity of pozzolana. In Ecuador, the pozzolanas are from
natural origin. However, they have been not tested, which is the real
contribution to the durability of the concrete.
This investigation build bean specimens and cylinders with standardized
concrete so that the hypothesis could be clarified. These beams and
cylinders were subjected to six aggressive conditions. These six
aggressive conditions were standard cured, outdoor, sulfur solution,
seawater, mineral oil, and rolling. In this way, the researcher could test
their performance.
After building of beams and cylinders of concrete, it was tested two
specimens. These were verified each 28, 56 and 90 days. Thus, the
investigator could verify and check their degradation. Their degradation
was based on the module of fracture in the beams and the compression
stress in the cylinders.
It was elaborated a module of fracture´s diagrams. These diagrams were
designed to measure beams and cylinders´ fractures in function of the
time and stress compression. It was obtained curves, and the investigator
lately proceeded to compare his findings.
After all the process, it was concluded that cements with more quantity of
pozzolana defined the concrete as a main element that resists expositions
of sulfur and seawater which are the most hazard conditions.
DESCRIBRERS: CONCRETE, POZZOLANA, DURABILITY OF
CONCRETE, AGGRESSIVE CONDITION IN THE CONCRETE, CAUSES
THAT AFFECT THE CONCRETE, MODULE OF FRACTURES,
DURABILITY TO THE STRESS.
xiv
.
CERTIFICACIÓN
Yo, CARLOS OMAR QUILLUPANGUI QUILLUPANGUI, con cédula de
ciudadanía No. 171550034-2, certifico haber realizado la traducción del
resumen de “DURABILIDAD DEL HORMIGÓN ELABORADO CON
CEMENTO SELVALEGRE DE COMPOSICIÓN P30 Y CEMENTO
CAMPEÓN DE COMPOSICIÓN P40”, elaborado por el señor Ing. Luis
Wladimir Morales Gubio, alumno de la “MAESTRÍA EN ESTRUCTURAS
Y CIENCIAS DE LOS MATERIALES” Primera Promoción, previo a la
obtención del título de Magíster.
Quito, 21 de julio de 2015
Master Carlos Omar Quillupangui Quillupangui C.C. 171550034-2 Número de celular: 0984897215 E-mail: [email protected]
xv
1
CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN
1.1 Antecedentes
El hormigón es un material constituido principalmente por áridos y pasta
de cemento. Eventualmente contiene también una pequeña proporción de
aire y aditivo utilizados para modificar algunas de sus propiedades. El
árido utilizado es un material granular compuesto de partículas de
orígenes pétreos de diferente tamaño, duros y estables, cuyo objeto
básico es constituir un esqueleto inerte para el hormigón.
Este material generalmente se integra mediante dos o más fracciones,
cada una de las cuales contiene una gama diferente de tamaños de
partículas a los que se denomina áridos. La pasta de cemento está
formada por mezcla de cemento hidráulico y agua que constituye el
aglomerante activo del hormigón.
Todos estos materiales se mezclan homogéneamente en cantidades
adecuadas para constituir una masa plástica y trabajable, alcanzado
importancia como material estructural en todo tipo de obras debido a que
puede adaptarse fácilmente a una gran variedad de moldes, adquiriendo
formas arbitrarias, de dimensiones variables, gracias a su consistencia
plástica en estado fresco de manera que garantice su durabilidad.
Dentro de la elaboración de la mezcla, el cemento es el componente
indispensable en la durabilidad del hormigón ya que compuestos con
mayor cantidad de adición de puzolana producen hormigones que son
más durables y resistentes a la exposición de agentes agresivos.
Las propiedades del hormigón dependen en gran medida de la calidad y
proporciones de los componentes en la mezcla como la cantidad de
puzolana adicionada al cemento y de las condiciones de humedad y
temperatura, durante los procesos de fabricación y de fraguado.
2
Estas propiedades del hormigón podrían variar debido a que existen
agentes internos y externos que provocan su rápida degradación y por
consiguiente su durabilidad.
Por ello hormigones elaborados con cementos compuestos con mayor
cantidad de adición de puzolana determinan elementos estructurales más
durables y resistentes a la exposición de agentes agresivos.
Para el desarrollo de la presente investigación se elaborará hormigones
usando como elemento constitutivo cementos con composiciones
diferentes en cuanto a la cantidad de adición de puzolana. Los elementos
fabricados como vigas y probetas cilíndricas con estos hormigones serán
expuestos a las condiciones críticas conocidas, como: exposición a
sulfatos, agua de mar, aceites minerales, intemperie entre otros, de
manera que se analice el comportamiento de cada uno de los elementos
para establecer la degradación y/o deterioro que sufrieron los
especímenes y establecer que condición y con qué cemento fue el
hormigón más durable.
1.2 Justificación
Se trata de demostrar durante la investigación que la durabilidad del
hormigón está directamente relacionada con la cantidad de puzolanas
incluidas en el cemento al elaborar la mezcla.
Para ello se fabricará hormigones con diferentes cementos puzolánicos
compuestos para establecer con cuál de ellos se puede obtener
hormigones más resistentes a agentes agresivos, es decir más durables.
De los resultados obtenidos podremos encaminar a que la fabricación del
hormigón se realice en función de las condiciones de trabajo a los cuales
va a estar expuesto durante su vida útil y éste esté relacionado con las
propiedades puzolánicas inherentes del cemento.
3
1.3 Objetivos
1.1.1. General
Estudiar la durabilidad de los hormigones fabricados con cementos
compuestos con diferentes contenidos de puzolana natural, de
modo que permitan comparar y demostrar que las propiedades
mecánicas del hormigón se deterioran.
1.1.2. Específicos
Evaluar hormigones fabricados con diferentes cementos
puzolánicos para verificar su durabilidad a agentes agresivos
externos.
Estudiar la combinación de cemento - áridos que permita tener
hormigones más durables.
Comparar los resultados de estudios semejantes realizados en la
tesis de título “Durabilidad del Hormigón Fabricado con Cemento
Armaduro de composición P20 y Holcim Premium HE” de forma
que se tenga un espectro de resultados más generales.
1.1.3. Hipótesis
¿Los hormigones fabricados con cementos compuestos con mayor
cantidad de puzolana son más durables?
1.4 Alcance
La realización de este trabajo de investigación, permitirá tener bases para
la construcción de obras civiles con mayor vida útil expuestas a diversas
condiciones agresivas.
El estudio permitirá establecer la importancia de que el hormigón tenga
como elemento constitutivo cementos puzolánicos ya que en el Ecuador
disponemos de puzolanas naturales que aportan en un alto grado a la
durabilidad de los elementos.
4
Permitirá a las empresas fabricantes del hormigón, considerar el uso de
un tipo de cemento de acuerdo a la obra que se construya y su exposición
ante agentes externos.
5
CAPÍTULO 2
EL HORMIGÓN DE CEMENTO HIDRÁULICO
2.1 Definición
El hormigón es un material compuesto que consiste en una mezcla de
cemento hidráulico, agua, áridos finos y gruesos, combinados en las
proporciones adecuadas según la clase de hormigón requerida.
Las propiedades del hormigón, así como la durabilidad de este material
obedecen en gran medida a la calidad y proporciones de sus
componentes en la mezcla y de las condiciones de temperatura y
humedad durante el proceso de fabricación y de fraguado.
Por ello el hormigón tiene importancia como material estructural debido a
que puede adaptarse fácilmente a una gran variedad de moldes,
adquiriendo formas arbitrarias, de dimensiones variables, gracias a su
consistencia plástica en estado fresco.
Un hormigón se lo define como durable, si éste conserva sus propiedades
físico-mecánicas paro lo que fue concebido en una estructura, es decir
que pueda resistir en forma satisfactoria las condiciones de servicio a que
estará sujeto, así como no presentar distorsión en su forma,
meteorización, acción química y el desgaste.
2.2 Procedimientos de fabricación
La fabricación del hormigón requiere de un diseño de mezcla cuyo
objetivo es obtener un material que posean propiedades determinadas
tanto en estado fresco como endurecido.
Las propiedades del hormigón endurecido son especificadas por el
proyectista, y las propiedades del hormigón fresco están definidas
básicamente por el tipo de construcción y por las técnicas de colocación y
transporte.
En base a ello, el procedimiento que debe seguirse para la fabricación del
hormigón es el siguiente:
6
Definir las propiedades físico-mecánicas de los áridos.
Disponer de una dosificación correctamente elaborada (diseño de
mezcla) de acuerdo a las propiedades de los materiales a
utilizarse.
Conocer de las condiciones y propiedades del elemento que se va
a conformar.
Contar con instrumentos y equipos apropiados
Disponer de un sistema de control de calidad
Contar con mano de obra calificada.
El material cementante debe ser el propicio para adquirir la resistencia a
la compresión solicitada, que aporte con la durabilidad que requiera el tipo
de estructura y que no sea reactivo con los áridos.
Los áridos deben cumplir con propiedades importantes como:
Resistencia a la compresión
Resistencia a la abrasión
Dureza
Deben ser limpios
Deben tener forma prismática
Estar libres de partículas orgánicas, sales, limos y arcillas.
El agua de mezclado a ser empleada debe cumplir con los requisitos
dados en la norma NTE INEN 2617:2012, y lo más recomendable es que
debe ser potable o apta para el consumo humano, debe estar libre de
impurezas, no debe tener elementos químicos disueltos ya que podrían
afectar el buen desempeño del hormigón.
Los aditivos son compuesto que añadidos en pequeñas cantidades,
modifican las propiedades en el hormigón entre ellos la trabajabilidad y
mejorar la resistencia.
7
En definitiva, una vez verificada y comprobada la calidad de los materiales
componentes del hormigón, se procede al diseño de mezclas tomando en
cuenta el tipo de equipo a utilizarse, ya que de este depende:
El volumen de hormigón a elaborar.
La homogeneidad de la mezcla.
2.3 Componentes y función que desempeña cada uno de ellos en
el material hormigón: cemento hidráulico compuesto, áridos, agua,
aditivos.
En el caso más general, el hormigón durable está constituido de los
siguientes elementos: cemento, áridos grueso y fino, agua y aditivo.
Para elaborar un hormigón durable se debe disponer de:
2.3.1 Cemento hidráulico compuesto
Es un conglomerante hidráulico, cuya finalidad es aglutinar a los áridos
para formar un nuevo material denominado hormigón con propiedades
físicas y mecánicas propias.
El cemento hidráulico es un material inorgánico compuesto de elementos
finamente dividido que, amasado con agua, forma una pasta que fragua y
endurece en virtud de reacciones y procesos de hidratación y que, una
vez endurecido, conserva su resistencia y propiedades.
Las materias primas constituyentes del cemento son principalmente cal,
sílice, alúmina y óxido de hierro. Durante el proceso de producción del
cemento estos compuestos interactúan para luego formar una serie de
productos más complejos (silicatos cálcicos, aluminatos cálcicos y ferritos)
que alcanzan un estado de equilibrio químico, con la excepción de un
residuo de cal no combinada, la cual no ha tenido suficiente tiempo para
reaccionar, denominada cal libre.
En nuestro país el cemento para fabricar hormigones es el Portland que
es la mezcla íntima de varios componentes como las calizas, arcillas, y
puzolanas naturales, que sometidos a un proceso de clinkerización (a
8
altas temperaturas), producen un polvo gris oscuro, que fragua muy
rápidamente con el agua. Al finalizar este proceso se le adiciona yeso con
el fin de retardar el tiempo de fraguado.
Existen varios tipos de cemento Portland, entre los más importantes se
pueden mencionar:
- Tipo I: De fraguado normal
- Tipo II: De propiedades modificadas
- Tipo III: De fraguado rápido
- Tipo IV: De fraguado lento
- Tipo V: Resistente a los sulfatos
El tipo de cemento queda definido básicamente por la existencia de un
ambiente que pueda generar acciones agresivas sobre el hormigón.
Eventualmente puede ser necesario considerar la elección de un cemento
de alta resistencia, si las condiciones de obra requieran de resistencias
iniciales más elevadas que las que pueden otorgar un cemento corriente.
En nuestro medio se dispone permanentemente de cemento Portland tipo
I y ocasionalmente cuando se ejecutan proyectos de uso masivo de
hormigón como presas de tipo IV. Otros tipos de cemento siempre
requieren de importación. El cemento utilizado en la fabricación de
hormigón debe estar totalmente seco y suelto, y no debe presentar
grumos de fraguado anticipado. Todas estas características garantían la
durabilidad del hormigón.
Este material cementante debe ser el propicio para adquirir la resistencia
a la compresión solicitada, que aporte con la durabilidad que requiera el
tipo de estructura y que no sea reactivo con los áridos.
9
2.3.2 Los Áridos
Más del 75% del volumen del hormigón está ocupado por los áridos, por
lo que las propiedades de los mismos tienen influencia definitiva e
importante sobre el comportamiento del hormigón y su durabilidad.
El tamaño de las partículas de los áridos define si son áridos gruesos o
áridos finos.
Árido Grueso. 2.3.2.1
En la norma NTE INEN 694 se define como árido grueso aquel material
que es retenido en el tamiz de 3/8’ o 9,5mm, y que el módulo de finura
sea mayor a 3,1.
El árido grueso es uno de los principales componentes del hormigón, por
este motivo su calidad es sumamente importante para garantizar buenos
resultados en la preparación de estructuras de hormigón.
El estudio del tamaño máximo de los áridos y su influencia en las
propiedades del hormigón, han sido ampliamente investigados. La
resistencia a la compresión de los hormigones es una de las muchas
propiedades que han sido estudiados por diversos investigadores,
quienes han concluido que el tamaño máximo a utilizarse debe variar
entre ½” a ¾”, no es recomendable usar tamaños mayores a 1”. Los
áridos con tamaño menor contribuyen a producir hormigones más
resistentes y durables debido a una menor concentración de esfuerzos
alrededor de las partículas, causados por la diferencia de módulos de
elasticidad entre la pasta y el árido.1
La forma de las partículas más pequeñas del árido grueso de roca o grava
triturada deberá ser generalmente cúbica y deberá estar razonablemente
libre de partículas delgadas, planas o alargadas en todos los tamaños.
1Portugal Barriga, P. Tecnología Del Concreto de Alto Desempeño. Pág. 51.
10
El árido grueso triturado produce mayores resistencias que el material
redondeado, debido a la mayor adherencia mecánica de las partículas de
perfil angular, pero se deberá evitar tener demasiada angularidad, ya que
ésta requiere un alto contenido de agua y causa disminución en la
trabajabilidad.
Además el árido grueso debe ser duro, resistente, limpio y sin
recubrimiento de materiales extraños o de polvo, los cuales, en caso de
presentarse, deberán ser eliminados mediante un procedimiento
adecuado, como por ejemplo el lavado.
Árido Fino. 2.3.2.2
El árido fino o arena son materiales que provienen de diferentes fuentes,
puede ser arena natural que se encuentran en la corteza terrestre o arena
fabricada por procesos de trituración o fragmentación inducidos por el
hombre.
En base a su tamaño, para considerarse un material como árido fino debe
analizarse su granulometría. De la norma NTE INEN 694, se define como
árido fino aquel que pasa por el tamiz de 9,5 mm (3/8”) y que la mayor
parte de sus partículas pasa por el tamiz de 4,75 mm (No. 4) y es retenido
en el tamiz de 75µm (No. 200).
Los áridos finos normales están entre 3/8 " y él tamiz # 100,
adicionalmente no debe tener más del 45% pasante en cualquier tamiz y
retenido en el siguiente tamiz consecutivo de los que forman parte de la
serie fina. Los áridos finos menores de 0.075 mm no sirven para
hormigones ya que son demasiados finos. Los áridos finos menores de
0.075 mm generalmente son limos o arcillas cuyas partículas tienen
ciertas características que interfieren en el proceso de hidratación del
cemento, por esto se consideran perjudiciales.
En hormigones más durables, donde la relación agua/materiales
cementicios es baja, es recomendable que el árido fino tenga partículas
de forma redondeada, ya que éstas requieren menos agua de mezclado.
11
El árido fino con un módulo de finura por debajo de 2.5 da hormigones
con consistencia plástica que los hace difíciles de compactar. La arena
con un módulo de finura igual o mayor de 3.0 da la mejor trabajabilidad y
resistencia en compresión.
En definitiva se debe disponer de áridos que cumplan propiedades
importantes como:
Resistencia a la compresión
Resistencia a la abrasión
Dureza
Deben ser limpios
Deben tener forma prismática
Estar libres de partículas orgánicas, sales, limos y arcillas.
2.3.3 El Agua de mezclado
Es la cantidad de agua por volumen unitario de hormigón.
El agua a ser empleada debe cumplir con los requisitos dados en la
norma NTE INEN 2617:2012, y lo más recomendable es que debe ser
potable o apta para el consumo humano, debe estar libre de impurezas,
no debe tener elementos químicos disueltos que podrían afectar el buen
desempeño del hormigón
2.3.4 Aditivos
“Los aditivos en general son productos que, introducidos en pequeña
porción en el hormigón, modifican algunas de sus propiedades originales,
se presentan en forma de polvo, liquido o pasta y la dosis varía según el
producto y el efecto deseado entre un 0.1 % y 5 % del peso del
cemento.”2
Se puede disponer de aditivos minerales, aditivos químicos entre otros,
cuya finalidad es:
2http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/TECNOLOGIA%209.htm
12
Aumentar la trabajabilidad de hormigón sin adición de agua.
Dispersar las partículas del cemento de tal forma que los
hormigones puedan fabricarse usando menos agua de la
necesaria para una completa hidratación de la pasta.
Se pueden producir pastas de cemento hidratado lo
suficientemente estables y densas para unirse fuertemente a los
áridos y al acero de refuerzo, para producir un material compuesto
muy resistente.
Hacer hormigones tan densos que pueden ser más resistentes y
durables que muchas rocas naturales.”3
2.4 Propiedades físicas y mecánicas de los áridos finos y gruesos
Es necesario tener una amplia información en cuanto a las características
física-mecánica de los áridos, ya que estos ocupan un volumen
importante en el la mezcla de hormigón, por lo que las propiedades de los
mismos tienen influencia definitiva sobre el comportamiento del hormigón
y su durabilidad. Por ello, para el desarrollo de la presente investigación
se ha resuelto utilizar tres fuentes de áridos que se encuentran en minas
cerca de la ciudad de Quito, considerando que estas fuentes de
materiales son las que ofrecen mejores características y propiedades del
árido.
El árido grueso que se utilizará, será proveniente de:
Guayllabamba
Pifo
El árido fino que se utilizará, será proveniente de:
San Antonio de Pichincha.
En base a la norma INEN 872, en la cual mencionan las características y
propiedades que deben cumplir los áridos que van a ser utilizados para
3 Espinoza Montenegro, A. A. (2010). Estudio de Dosificación de Hormigón de Ultra-Alta
Resistencia, Basado en el Empaquetamiento de los Áridos. Universidad Politécnica de Madrid.
13
elaborar hormigón, son muy importantes de considerar, ya que permite
garantizar la calidad de los hormigones.
Para este estudio se ha calificado que los áridos deben ser los de mejor
calidad de la zona considerando los parámetros mencionados en la
norma.
A continuación se detallarán las variantes en cuanto a las características
tanto del árido fino como del árido grueso utilizado en la investigación,
basados en el detalle de las propiedades de las mismas determinadas a
través de ensayos.
2.4.1 Granulometría
La granulometría es la distribución por tamaños de las partículas que
constituyen un árido. Si definimos como la compacidad de un árido
individual a la relación entre su volumen real y volumen aparente, siendo
el volumen real el volumen sólido de todas las partículas y el volumen
aparente el volumen sólido más los vacíos que se encuentran entre las
partículas.
Una correcta distribución de las partículas define una granulometría
eficaz, la que influencia positivamente las siguientes propiedades:
Compacidad del esqueleto granular. Al disminuir el volumen de
vacíos, se obtiene un esqueleto granular compacto, reduciendo la
cantidad de pasta de cemento y con ello la cantidad de cemento
necesario para rellenarlo.
Docilidad. Con granulometrías apropiadas se obtienen hormigones
más trabajables que necesitan menor energía de compactación.
Economía. La pasta de cemento, que es el componente más
costoso del hormigón, se ve reducida en virtud de la disminución de
vacíos.
Además, la superficie total de las partículas del árido debe tener el menor
valor posible ya que éstas deben estar recubiertas completamente con la
14
pasta aglomerante. Por ello es preferente utilizar el máximo tamaño de
áridos permitido, lo que se logra con una buena granulometría.
El árido fino deberá estar bien gradado entre los límites fino y grueso, y
deberá llegar tener la granulometría siguiente:
Límite de graduación del árido fino Tabla No. 1
TAMIZ U.S. Standard TAMIZ PORCENTAJE QUE PASA
No. 3/8” 9,5 mm 100
No. 4 4,75 mm 95 A 100
No. 8 2,36 mm 80 A 100
No. 16 1,18 mm 50 A 85
No. 30 600 µm 25 A 60
No. 50 300 µm 5 A 30
No. 100 150 µm 1 A 10
Fuente: NTE INEN 872. Pag. 2
La granulometría del árido grueso debe estar bien graduada entre los
límites fino y grueso, separado en tamaños normales cuyas
granulometrías se indican a continuación:
Porcentaje en peso que pasa para el árido grueso Tabla No. 2
Tamiz U.S
Standard
Dimensión de la malla
(mm)
Porcentaje en peso que pasa por los tamices
individuales
- - 19 mm 38 mm 51 mm
2” 50 - 100 100
1 ½” 38 - 95 – 100 95 – 100
1” 25 100 - 35 – 70
¾” 19 90 – 100 35 – 70 -
½” 13 - - 10 – 30
3/8” 10 20 – 55 10 – 30 -
No. 4 4.8 0 – 10 0 – 5 0 – 5
No. 8 2.4 0 – 5 - -
Fuente: NTE INEN 872. Pag. 5
15
Además es importante que los áridos finos y gruesos tengan una buena
distribución granulométrica ya que también aporta a la durabilidad del
hormigón.
En el árido grueso tenemos más opciones de fajas de especificación ya
que el hormigón puede ser utilizado para diversas necesidades de
construcción.
2.4.2 Abrasión
El ensayo de abrasión de abrasión se lo realiza con la máquina de Los
Ángeles, y es aplicable al agregado grueso. Es útil para determinar el
coeficiente de uniformidad y el porcentaje de desgaste característico del
material pétreo mencionado. Consiste en obtener una muestra graduada
del árido a ensayar, de acuerdo a graduaciones definidas que serán útiles
para el desarrollo del estudio, de acuerdo a esta graduación se coloca un
determinado número de esferas de acero que serán en número las
necesarias para que el material experimente el proceso abrasivo que trata
de pulverizar la masa de agregado colocada creando un efecto de
desgaste. La tabla indicada a continuación, se muestra para una mejor
comprensión del ensayo.
Cuadro para realizar el ensayo de Abrasión Tabla No. 3
TAMAÑO DE LA MALLA PESOS DE LOS TAMAÑOS INDICADOS
Aberturas cuadradas Graduación
Pasa: Se retiene en: A B C D
( Pulg.) (mm) ( Pulg.) (mm)
1.5 37.50 1 25.40 1250±25
1 25.40 3/4 19.00 1250±25
3/4 19.00 1/2 12.50 1250±10 2500±10
1/2 12.50 3/8 9.50 1250±10 2500±10
3/8 9.50 1/4 6.25
2500±10
1/4 6.25 No 4 4.75
2500±10
No 4 4.75 No 8 2.36
5000±10
Número de esferas 12 11 8 6
TOTAL 5000±10 5000±10 5000±10 5000±10
Fuente: Laboratorio de Ensayo de Materiales 2014
16
La graduación se escogerá con respecto de la finura del material, siendo
utilizada desde la graduación A cuando se cuente con agregados con un
tamaño máximo de 1½ pulgadas, B cuando se cuente con agregados de
tamaño máximo de ¾ de pulgada, C cuando se cuente con agregados de
tamaño máximo 3/8 de pulgada y por último, D cuando se cuente con
agregados de tamaño máximo de 4 pulgadas. Esta descripción es útil
para preparar la muestra, que una vez que esté lista de acuerdo a las
cantidades expresadas, se colocará en el interior del tambor de la
máquina de los ángeles, conjuntamente con el respectivo número de
esferas metálicas que interaccionarán conjuntamente con la masa de
agregado, una vez listo el equipo se procede a dar inicio a las
revoluciones, en primera instancia son en total 100 revoluciones, posterior
a ello se retira el material del tambor y se tamiza para determinar el peso
del material que pasa y retiene el tamiz número 12, con respecto de esto
se verifica la pérdida a las 100 revoluciones. Toda la masa se vuelve a
introducir dentro del tambor de la máquina de los Ángeles para proceder a
ensayar con 400 revoluciones más, de igual manera se retira el material y
se procede a tamizar para el mismo fin anterior. En total sumadas a las
100 revoluciones realizadas son 500 revoluciones, que servirán para
determinar el coeficiente de uniformidad y el porcentaje de desgaste que
denotará la calidad del material que está siendo ensayado.
2.4.3 Calidad del árido
La Calidad del árido grueso deberá estar de acuerdo con la norma ASTM
C 33 (El uso de la norma está sujeto de acuerdo al país en el cual se
aplique la misma ya que las especificaciones de cada una de estas varían
de acuerdo con la región o país). Los porcentajes de sustancias dañinas
en cada fracción del árido grueso, en el momento de la descarga en la
planta de hormigón, no deberán superar los siguientes límites:
17
Límite máximos de sustancias dañinas en el árido grueso Tabla No. 4
Sustancia Norma Límite
máximo (%)
Material que pasa por el tamiz No. 200
(ASTM C 117) Máx. 0.5
Materiales ligeros (ASTM C 123) Máx. 1
Grumos de arcilla (ASTM C 142) Máx. 0.5
Otras sustancias dañinas - Máx. 1
Pérdida por intemperismo (ASTM C 88, método
Na2SO4) Máx. 12
Pérdida por abrasión en la máquina de Los Ángeles
ASTM C 131 y C 535 Máx. 40
2.4.4 Superficie específica
La superficie específica de un material granular, en este caso de los
áridos, se define como la relación entre la superficie de cada uno de sus
granos y el peso de los mismos. De esta manera, para materiales más
finos, a igualdad de masa o volumen absoluto, la superficie específica es
mayor. Para poder trazar la curva granulométrica, deben tenerse los
resultados del ensayo de análisis granulométrico según las Normas ASTM
C – 136, ASTM C – 33, ASTM C - 125, que nos indica la Distribución del
tamaño de las partículas, tamices, módulo de finura, respectivamente.
2.4.5 Módulo de finura
Además de la granulometría que es una de las propiedades más
importantes del árido fino ya que de ella dependerá la cantidad de
espacios vacíos que quede entre áridos finos y áridos gruesos, es
relevante conocer el módulo de finura y que deberá estar entre 2,3 y 3,1.
18
2.4.6 Peso específico
El peso específico de una sustancia se define como su peso por unidad
de volumen.
Se calcula dividiendo el peso de un cuerpo o porción de materia entre el
volumen que éste ocupa. En el Sistema Internacional de Unidades sus
unidad son: newton por metro cúbico(N/m³).La densidad relativa es una
característica generalmente utilizada para el cálculo del volumen ocupado
por el agregado en varias mezclas incluido concreto con cemento.
2.4.7 Capacidad de absorción
Capacidad que tienen los agregados para llenar de agua los vacíos
permeables de su estructura interna, al ser sumergidos durante 24 horas
en ésta, depende de la porosidad. Esta particularidad de los agregados,
que dependen de la porosidad, es de suma importancia para realizar
correcciones en las dosificaciones de mezclas de concreto. Además esta
influye en otras propiedades del agregado, como la adherencia con el
cemento, la estabilidad química, la resistencia a la abrasión y la
resistencia del concreto al congelamiento y deshielo. Es aconsejable,
determinar el porcentaje de absorción entre los 10 y 30 primeros minutos,
ya que la absorción total en la práctica nunca se cumple.
2.4.8 Contenido de humedad
Es la cantidad de agua que contiene el agregado en un momento dado.
Cuando dicha cantidad se exprese como porcentaje de la muestra seca al
horno, se denomina contenido de humedad, pudiendo ser mayor o menor
que el porcentaje de absorción.
Los agregados generalmente se los encuentra húmedos, y varían con el
estado del tiempo, razón por la cual se debe determinar frecuentemente el
contenido de humedad, para luego corregir las proporciones de una
mezcla.
19
2.4.9 Densidad aparente suelta
Es aquella en el que se establece la relación peso/volumen del agregado
dejándolo caer libremente desde cierta altura el agregado
aproximadamente 5 cm, en un recipiente de volumen conocido y estable.
Este dato es importante porque permite convertir pesos en volúmenes y
viceversa cuando se trabaja con agregados.
Densidad compactada
Este proceso es parecido al del peso unitario suelto, pero compactando el
material dentro del molde con la varilla punta de bala de 16 mm de
diámetro, se deben realizar 3 capas de material y a cada una de estas se
le proporcionan 25 golpes.
2.4.10 Sustancias perjudiciales
También es importante conocer si el árido contiene algunas sustancias
perjudiciales para el desempeño del hormigón del que formará parte.
Las sustancias que no deben exceder los límites son:
Límite para sustancias perjudiciales en el árido fino para el Tabla No. 5 hormigón
DETALLE PORCENTAJE DE LA MUESTRA
TOTAL EN MASA, MÁXIMO
Terrones de arcilla y partículas desmenuzables
3
Material más fino que 75µm Hormigón sujeto a abrasión
Todos los demás hormigones
3 A 5 A
Carbón y lignito: Donde es importante la apariencia
superficial del hormigón Todos los demás hormigones
0,5 1
Fuente: NTE INEN 872. Pag. 3
A en el caso de arena fabricada, si el material más fino que 75µm consiste
en polvo de trituración, esencialmente libre de arcilla o esquisto, se
permite incrementar los límites a 5% y 7%, respectivamente.
20
De igual forma que en el árido fino, en el árido grueso existen sustancias
perjudiciales, básicamente las mismas, pero diferenciado para el tipo de
elemento y exposición al que van a ser sometidos los elementos como
expresa la norma INEN 872 en su tabla 3.
En el árido grueso además es importante verificar la forma de las
partículas, la rugosidad de sus caras que permitirá tener una adherencia
adecuada entre árido y pasta de cemento.
2.4.11 Contenido de materia orgánica
También es de suma importancia conocer el contenido de materia
orgánica que tiene el árido fino, el ensayo que permite conocer la
concentración de materia orgánica se los llama ensayo colorimétrico,
consiste en someter a una muestra de arena seca al aire a una solución
de hidróxido de sodio por 24 horas, donde la solución deberá tomar una
coloración de acuerdo a la concentración de materia orgánica. El color
obtenido se debe comparar con una carta de colores normalizados, se
acepta hasta figura 3.
En resumen la prueba consiste en colocar al interior de unos botes de
vidrio claros y transparentes un determinado volumen de arena,
añadiendo a continuación una solución de hidróxido de sodio al 3% en un
volumen ligeramente mayor que el de la arena. Se tapa el bote se agita
vigorosamente de forma tal que la solución se mezcle completamente
con todas las partículas de arena y se deja reposar. Al cabo de 24 horas
se observa la intensidad de coloración de la solución que está por encima
de la arena. La comparación de colores se la realiza en la escala de
Gardner.
Fuente: Norma ASTM C40
21
2.5 Propiedades físicas y mecánicas de los cementos
compuestos: Selvalegre y Campeón.
Para la realización de esta investigación se utilizó cemento Selvalegre y
Campeón productos de Lafarge Cementos, que tiene características
especiales, las mismas que son óptimas para la fabricación de hormigón
de buenas característica en cuanto a la resistencia y durabilidad.
Entre los ensayos que deben realizarse al cemento para verificar sus
excelentes propiedades físicas y mecánicas, que se reflejarán en el
desempeño del hormigón durante su vida útil, están:
Densidad del cemento
Sanidad del cemento
Superficie específica (finura de Blaine)
Consistencia normal
Resistencia cúbica de los morteros de cemento
Tiempo de fraguado del cemento
Esto permitirá definir propiedades físicas y mecánicas del cemento que
nos ayudarán a conseguir un buen hormigón tanto en estado fresco como
endurecido.
2.5.1 Densidad del cemento
La densidad del cemento es la relación existente entre la masa de una
cantidad dada y su volumen absoluto.
La densidad del cemento no indica directamente la calidad del mismo,
pero se pueden deducir otras características a partir de ésta, cuando se
analiza en conjunto con otras propiedades.
La utilidad principal de la densidad está relacionada con el diseño de
mezclas de hormigón, debido a que el diseño se lo realiza por peso para
un volumen unitario de hormigón.
22
Existen muchos métodos para determinar la densidad del cemento, entre
los cuales se encuentran los de Le Chatelier y Picnómetro.
Este ensayo se realiza basándose en la norma NTE INEN 156:2009
(ASTM C-188).
2.5.2 Sanidad del Cemento
Esta propiedad consiste en verificar que en el cemento endurecido no se
produzcan expansiones o contracciones dañinas, ya que éstas
producirían la destrucción del hormigón.
La no sanidad del cemento se atribuye a la presencia de cal libre en
cantidades excesivas. La cal libre desarrolla con el tiempo fuerzas
expansivas que afectan la pasta endurecida. Como el fenómeno toma
tiempo en caso de que la sustancia mencionada se encuentre en
cantidades excesivas, se realiza normalmente una prueba acelerada que
consiste en someter barras de pasta de cemento a un curado en
autoclave, en este aparato se mantiene vapor de agua a presión, con lo
que se acelera la hidratación y generación de productos sólidos, si las
barras muestran expansiones mayores al 0.8%, se dice que el cemento
no pasa la prueba de sanidad.
2.5.3 Superficie Específica
Las partículas de cemento, debido a su pequeño tamaño, no pueden
caracterizarse por medio de tamices; de este modo, se necesitan otros
métodos para medir el tamaño de partícula.
El tamaño de los granos, o sea la finura del cemento, tiene una gran
influencia sobre los materiales, especialmente sobre la velocidad de
hidratación, desarrollo de calor, retracción, aumento de resistencia con la
edad4, y conseguir que todas las partículas se hidraten.
La superficie específica es decir la finura del cemento conjuntamente con
la consistencia normal ofrece una guía para elegir la relación agua
4http://ingevil.blogspot.com/2008/10/normal-0-false-false-false-en-us-x-none.html
23
cemento que se debe usar para hormigones de alta resistencia
especialmente.
2.5.4 Consistencia Normal
La determinación de la consistencia normal de los cementos se basa en la
resistencia que opone la pasta de cemento a la penetración de la sonda
de un aparato normalizado.
La norma NTE INEN 151, define a la consistencia normal como: grado de
plasticidad de una pasta de cemento hidráulico que es apropiada para
ensayar y medir por un método estipulado. El resultado de los ensayos de
consistencia normal es reportado como la masa de agua requerida para
obtener esta plasticidad, dividido para la masa del cemento hidráulico,
expresada en porcentaje.
El instrumento para realizar este ensayo es el aparato de Vicat, que
consta de un armazón con un vástago móvil provisto de una Sonda de
Tetmayer, un indicador y opcionalmente de un freno. El vástago se puede
fijar en cualquier posición mediante un tornillo. El indicador es ajustable y
se mueve sobre una escala graduada en milímetros.
Este ensayo se realiza basándose en la norma NTE INEN 157:2009
(ASTM C-188).
2.5.5 Resistencia cúbica de los morteros de cemento
La resistencia a la compresión cúbica del cemento es el parámetro
mecánico más importante, depende del tipo de cemento y de la
composición que este posea.
El ensayo se realiza en laboratorio de acuerdo a la norma NTE INEN
488:2009
“Esta norma establece el método de ensayo para determinar la resistencia
a la compresión de morteros elaborados con cemento hidráulico, usando
cubos de 50 mm de arista. Esta norma proporciona un medio para
determinar la resistencia a la compresión del cemento hidráulico y otros
24
morteros y los resultados pueden ser utilizados para determinar el
cumplimiento con las especificaciones. Hay que tomar precauciones al
utilizar los resultados de esta norma para predecir la resistencia de
hormigones.”5
La resistencia es una cuantificación que se lo puede controlar en la
fabricación del cemento tanto en la mineralogía como en las adiciones
que se coloque.
2.5.6 Tiempo de fraguado del cemento
El tiempo de fraguado inicial y final es un parámetro importante a
considerar especialmente cuando los elementos que se van a elaborar
son de una producción continua o por alguna rezón se requiere empezar
un curado inmediato.
Al mezclar el cemento con el agua, se forma una pasta en estado plástico,
en el cual la pasta es trabajable y moldeable, después de un tiempo que
depende de la composición química del cemento, la pasta adquiere
rigidez; es conveniente distinguir entre el fraguado y el endurecimiento,
pues este último se refiere a resistencia de una pasta fraguada.
El tiempo que transcurre desde el momento que se agrega el agua, hasta
que la pasta pierde viscosidad y eleva su temperatura se denomina
“tiempo de fraguado inicial”, e indica que la pasta esta semidura y
parcialmente hidratada. Posteriormente la pasta sigue endureciendo hasta
que deja de ser deformable con cargas relativamente pequeñas, se
vuelve rígida y llega al mínimo de temperatura; el tiempo trascurrido
desde que se echa el agua hasta que llega al estado descrito
anteriormente se denomina “tiempo de fraguado final”, e indica que el
cemento se encuentra aún más hidratado (no totalmente) y la pasta ya
esta dura. A partir de este momento empieza el proceso de
endurecimiento y la pasta ya fraguada va adquiriendo resistencia.
5NTE INEN 488:2009 Cemento Hidráulico. Determinación de la Resistencia a la
Compresión de Morteros en Cubos de 50 mm de Arista.
25
La determinación de los tiempos de fraguado es arbitraria y da una idea
del tiempo disponible para mezclar, trasportar, colocar, vibrar y apisonar
los concretos y morteros de una obra así como el tiempo necesario para
transitar sobre ellos y el tiempo para empezar el curado.
Este ensayo se realiza basándose en la norma NTE INEN 158:2009.
Cemento Selvalegre
El cemento Selvalegre de Lafarge Cementos, es un Cemento Portland
Puzolánico Tipo IP, diseñado para obras estructurales y construcciones
de hormigón en general. Cumple con los requisitos de la norma NTE
INEN 490 (Norma Técnica Ecuatoriana) y ASTM C595.
Cemento Campeón
El cemento campeón de Lafarge Cementos, es un cemento hidráulico de
moderada resistencia a sulfatos Tipo MS. Diseñado para obras
estructurales de mediana resistencia y construcciones de hormigones en
general. Cumple con los requerimientos de la norma NTE INEN 2380
(Norma Técnica Ecuatoriana) y ASTM C1157 para un cemento Tipo MS
de moderada resistencia a los sulfatos.
2.6 Química y Mineralogía de los cementos compuestos
Una vez que el agua y el cemento se mezclan para formar la pasta
cementante, se inicia una serie de reacciones químicas que en forma
global se designan como hidratación del cemento. Estas reacciones se
manifiestan inicialmente por la rigidización gradual de la mezcla, que
culmina con su fraguado, y continúan para dar lugar al endurecimiento y
adquisición de resistencia mecánica en el producto.
Aun cuando la hidratación del cemento es un fenómeno sumamente
complejo, existen simplificaciones que permiten interpretar sus efectos en
el concreto. Una de las materias primas para la elaboración del cemento
hidráulico compuesto es la piedra caliza cuya combinación con minerales
de hierro y arcillas a través de procesos químicos y térmicos dan origen a
26
la formación de silicatos y aluminatos de calcio. Con esto, puede decirse
que la composición química de un Clinker portland se define
convenientemente mediante la identificación de cuatro compuestos
principales, cuyas variaciones relativas determinan los diferentes tipos de
cemento portland:
Notación abreviada de silicatos y aluminatos de calcio que Tabla No. 6 definen el tipo de cemento
Compuesto Fórmula del óxido Notación abreviada
Silicato tricálcico 3CaO SiO2 C3S
Silicato dicálcico 2CaO SiO2 C2S
Aluminato tricálcico 3CaO A1203 C3A
Aluminoferrito tetracálcico
4CaO A1203 Fe203 C4AF
En términos prácticos se concede que los silicatos de calcio (C3S y C2S)
son los compuestos más deseables, porque al hidratarse forman los
silicatos hidratados de calcio (S-H-C) que son responsables de la
resistencia mecánica y otras propiedades del concreto. Normalmente, el
C3S aporta resistencia a corto y mediano plazo, y el C2S a mediano y
largo plazo, es decir, se complementan bien para que la adquisición de
resistencia se realice en forma sostenida.
El aluminato tricálcico (C3A) es el compuesto que se hidrata con mayor
rapidez, y por ello propicia mayor velocidad en el fraguado y en el
desarrollo de calor de hidratación en el concreto. Asimismo, su presencia
en el cemento hace al concreto más susceptible de sufrir daño por efecto
del ataque de sulfatos. Por todo ello, se tiende a limitarlo en la medida
que es compatible con el uso del cemento.
Finalmente, el aluminoferrito tetracálcico es un compuesto relativamente
inactivo pues contribuye poco a la resistencia del concreto, y su presencia
más bien es útil como fundente durante la calcinación del clinker y porque
favorece la hidratación de los otros compuestos.
27
Conforme a esas tendencias de carácter general, durante la elaboración
del clinker portland en sus cinco tipos normalizados, se realizan ajustes
para regular la presencia de dichos compuestos de la siguiente manera:
Características fundamentales en los diferentes tipos de Tabla No. 7 cementos portland
Tipo Característica Ajuste principal
I Sin características especiales Sin ajustes específicos en
este aspecto
II Moderados calor de hidratación y
resistencia a los sulfatos Moderado C3A
III Alta resistencia rápida Alto C3S
IV Bajo calor de hidratación Alto C2S, moderado C3A
V Alta resistencia a los sulfatos Bajo C3A
Otro aspecto importante relativo a la composición química del Clinker, se
refiere a los álcalis, óxidos de sodio (Na2O) y de potasio (K2O), cuyo
contenido suele limitarse para evitar reacciones dañinas del cemento con
ciertos áridos en el hormigón. Esto ha dado motivo para el
establecimiento de un requisito químico opcional, aplicable a todos los
tipos de cemento portland, que consiste en ajustar el contenido de álcalis
totales, expresados como Na2O, a un máximo de 0.60 por ciento cuando
se requiere emplear el cemento junto con áridos reactivos.
El silicato tricálcico y el silicato dicálcico por su forma de cristalización en
el clinker se los ha denominado alita y belita.
Cuando se produce la unión entre cemento y agua el elemento de más
rápida reacción es el aluminato tricálcico formando hidratos de aluminato
tricálcico, esto provoca que la pasta de cemento reaccione y fragüe
inmediatamente formándose una masa inmanejable, por ese motivo se
requiere agregar yeso a la composición del cemento.
La combinación del aluminato tricálcico, el yeso y el agua forman un
nuevo elemento llamado sulfoaluminato de calcio hidratado conocido
también como etringita sobre las superficies expuestas del aluminato
tricálcico.
28
La hidratación del aluminato tricálcico se reactiva a medida que empieza
el fraguado inicial formando mayor cantidad de etringita; cuando todo el
sulfato se combina como etringita el exceso de aluminato
tricálcicocontinua con el proceso de hidratación; luego empieza a eliminar
sulfato para formar otro compuesto, sulfoaluminato de calcio llamado
monosulfato.
Otro mineral importante en el cemento es el aluminoferritotetracalcico que
se hidrata más lentamente para formar compuestos químicamente
semejantes al trisulfato y monosulfato.
Los minerales que aportan al desarrollo de resistencia del cemento es el
silicato tricálcico y silicato dicálcico una vez combinados con agua para
formar silicato de calcio tipo gel.
2.7 Las adiciones minerales activas.
El empleo de adiciones minerales en los aglomerantes hidráulicos es de
antigua data. Los romanos las utilizaron perennizando sus estructuras en
base a morteros de cal y puzolana. En la década de los cincuenta tuvieron
importante desarrollo, en Europa incorporándose al cemento Portland y
en los países anglosajones, Estados Unidos e Inglaterra, como adiciones
en las mezclas de hormigón, en centrales de premezclado.
En la actualidad, una gran mayoría de países ha introducido en las
normas de cemento diferentes tipos de adiciones minerales. Las
adiciones de cemento aportan mejoras en la durabilidad, en
comportamientos específicos. Su aporte a la resistencia sólo se verifica
después de los 60 días.
De acuerdo a la norma NTE INEN las adiciones son materiales mezclados
en el cemento hidráulico durante su fabricación para modificar algunas de
las propiedades. Un elemento que se va a usar para mejorar o modificar
las propiedades del cemento deben ser adiciones activas para reemplazar
una parte de clinker. En el caso de los cementos fabricados en el Ecuador
se utiliza como adiciones activas la puzolana natural debido a que es un
elemento que está disponible en algunos lugares del país.
29
Las puzolanas son materiales naturales o artificiales (sub-productos
industriales), de tipo silicoso o sílico aluminoso o una combinación de las
mismas. Las puzolanas naturales, a las que nos referimos en el presente
trabajo, son generalmente elementos de origen volcánico o rocas
sedimentarias que tienen una composición mineralógica apropiada.
Una puzolana es un material solido proveniente de las erupciones
volcánicas rica en sílice y aluminio, es un material ácido muy a fin con la
cal, de ahí la facilidad para combinarse entre ellas en presencia de agua a
temperatura ambiente.
Al ser un material fino tiene una fase cristalina pequeña, lo que permite
que sea un material altamente reactivo.
Los materiales puzolánicos se caracterizan por reaccionar a temperatura
ambiente en presencia del agua con el Hidróxido de Calcio, CA(OH)2
(Portlandita), para formar compuestos de silicato y aluminato de calcio,
que desarrollan resistencias similares a las que se obtienen en procesos
de hidratación del cemento. Por el contrario los materiales puzolánicos en
contacto con las aguas no endurecen por sí mismo.
Existen variadas clasificaciones de puzolanas. El ASTM especifica la
puzolana natural, como las cenizas volcánicas, las tobas, tierras de
diatomeas, los esquistos y pizarras opalinas.
También tienen características puzolánicas algunos basaltos, rocas
volcánicas de composición mineralógica y química variada.
Las puzolanas de origen volcánico se forman por erupciones de carácter
explosivo, por la violenta proyección en la atmósfera del magma en
fusión, en pequeñas partículas que son templadas a temperatura
ambiente, originando la formación del estado vítreo. Las erupciones no
explosivas producen cenizas volcánicas menos reactivas aunque de igual
composición y granulometría.
Las puzolanas están constituidas esencialmente por una abundante masa
amorfa en estado vítreo y una pequeña cantidad de minerales cristalinos,
como el feldespato, la leucita y otros dentro de la masa vítrea.
30
La puzolana adquiere resistencia cuando está molida finamente y con
presencia de humedad reacciona con hidróxido de sodio formando
compuestos más estables capaces de endurecer.
Al estar la puzolana presente en el cemento compuesto participa en el
mismo instante de la hidratación del cemento portland, que es fuente de
hidróxido de calcio que reacciona con sus compuestos aluminosilicatos
para formar compuestos cementantes.
La reactividad puzolánica se define como el índice del grado de reacción
a temperatura ambiente entre la puzolana y el hidróxido de calcio. Sin
embargo los diferentes procedimientos que se han desarrollado para
evaluar la actividad puzolánica no son de aplicación en la tecnología del
cemento, en razón de que las propiedades de las pastas que contienen
los productos de reacción, son independientes de la actividad puzolánica.
La resistencia mecánica de la pasta, que es un elemento fundamental
depende específicamente de la constitución del Clinker, del tamaño de las
partículas, de cantidad u tamaño de los poros y del grado de hidratación.
Es por ello que se hace necesario conocer la calidad de las puzolanas
utilizando materiales reales. De esta manera, desde el punto de vista
tecnológico conviene distinguir dos tipos de reactividad, la reactividad
química que estaría constituida por la velocidad de reacción química en
presencia con el agua y la reactividad física química por la velocidad para
adquirir resistencia mecánica. De ésta manera es posible obtener una
reactividad química importante aumentando la finura, sin obtener un
incremento en la resistencia, pues la mayor superficie específica
demandará un mayor contenido de agua, que afecta la resistencia.
El aporte de la puzolana en el hormigón se refleja de tres formas; una
reacción lenta, todo lo contrario de la reacción de hidratación del cemento,
por lo tanto la liberación de calor y desarrollo de resistencia será lento;
Una reacción que no genera hidróxido de calcio, que es un aporte a la
durabilidad de las pastas hidratadas en ambientes ácidos; las reacciones
de la puzolana se generan después de las reacciones del cemento
portland por lo tanto estas reacciones rellenan los espacios capilares que
31
quedan de la reacción del cemento portland mejorando la
impermeabilidad y resistencias mecánicas a 28 o más días.
Existen también materiales para adiciones artificiales como escorias de
altos hornos, cenizas volantes o arcillas calcinadas, en el caso del
Ecuador no es posible el empleo de estos materiales debido a que no hay
el tipo de industrias de donde se obtienen.
Cuando las puzolanas no tienen un índice de actividad suficiente para
usarlo en la industria del cemento se puede seguir algunos métodos para
activarla como la activación química con la adición de productos químicos,
activación mecánica como resultado de una molienda muy fina y
activación térmica con un tratamiento térmico.
El tratamiento por el método de activación mecánica además aporta con
un incremento del desorden de la estructura cristalina.
En el hormigón en estado fresco la puzolana ayuda a mejor las
propiedades de trabajabilidad, plasticidad y retención de agua; en estado
endurecido mejora la resistencia agentes agresivos y permite la fijación de
los álcalis del cemento.
2.8 Metodología para el diseño de mezclas
Las proporciones en las que deben combinarse los materiales se
denominan diseño de mezclas. Este diseño debe realizarse en
laboratorios con procedimientos establecidos para éste propósito; y
dichas proporciones deben estar dentro de los siguientes rangos:
Proporciones de componentes del hormigón Tabla No. 8
Aire y Aditivos
Agua Cemento Árido fino Árido
grueso
2-5% 6-12% 15-20% 25-35%
35-45% Lechada
Mortero
Hormigón
32
Es muy importante realizar los diseños de mezclas en un laboratorio
especializado, a menos que se trate de hormigones de baja resistencia y
para obras pequeñas en donde se pueda recurrir a métodos empíricos
creados para el efecto. Pero estos diseños de mezclas no tendrán validez
si no se aplican en obra.
En el diseño el problema consisten fundamentalmente en el variable
contenido de humedad de los áridos que obliga a su medición frecuente
con el propósito de corregir la cantidad de agua de mezclado y mantener
la relación agua-cemento fijado en el diseño. Existen varios
procedimientos para el efecto.
Las cantidades establecidas para un propósito en particular se expresan
proporcionalmente tomando como unidad la cantidad de cemento, en
masa para hormigones de medida o baja resistencia los otros
componentes se pueden medir en volumen. Para hormigones de altas
resistencias, todos los materiales deben medirse en masa.
Durante el proceso de mezclado del hormigón, éste debe permanecer
homogéneo. La pasta agua cemento es el lubricante que hace posible
que la mezcla sea trabajable y esta cualidad depende de la calidad de la
pasta y ésta a su vez depende de la relación agua-cemento. Esta relación
se fija en el proceso de diseño de mezcla en un laboratorio y debe
procurarse que no cambie durante todo el proceso de fabricación del
hormigón.
Los áridos utilizados en la fabricación del hormigón tienen contenidos de
humedad variables, unas veces están secos otras están húmedos y hasta
pueden estar sobresaturados de humedad. Por ello se debe corregir la
cantidad de agua de la mezcla en función de la humedad de los áridos.
Una de la formas de controlar la cantidad de agua de mezclado es
mediante el ensayo de plasticidad-consistencia en el cono de Abrams y
33
las correcciones deben realizarse mediante ensayos de laboratorio. La
cantidad de agua de mezclado que debe utilizarse para cada diseño es
variable porque depende de la humedad que tengan los materiales y
aquella cambia en todo momento.
La forma aproximada de controlar la cantidad de agua en la mezcla es
medir frecuentemente su consistencia mediante el asentamiento en el
cono de Abrams.
La trabajabilidad y la consistencia de las mezclas son parámetros
importantes a considerar en el hormigón fresco ya que de ellos dependen
la calidad y durabilidad del hormigón. En base a lo expuesto se tiene la
siguiente tabla que indica la relación existente entre la trabajabilidad y la
consistencia de una mezcla:
Relación existente entre trabajabilidad y consistencia del Tabla No. 9 hormigón
Trabajabilidad Consistencia Asentamiento
Aplicaciones
Muy seca De 1 a 2 cm Uso vial
Baja Semiseca De 2 a 5 cm Prefabricados
Media Plástica De 5 a 10 cm Uso general
Alta Fluida De 10 a 15 cm Hormigones de alto
desempeño
Muy Alta - Muy Fluida
› 15 cm Hormigones de alto
desempeño y autoniveles
34
2.9 Metodología para el desarrollo de la investigación
Para el desarrollo de la investigación se ha decidido utilizar tres fuentes
de áridos, considerando las que ofrecen mejores propiedades mecánicas
en el área de Quito. Se utilizará árido grueso proveniente de
Guayllabamba, árido grueso proveniente de Pifo y árido fino de San
Antonio de Pichincha.
En el caso de este estudio se ha decidido que los áridos deben ser los de
mejor calidad de la zona, considerando los parámetros mencionados en la
norma INEN 872.
Cada combinación de áridos se elaborará con cemento Selvalegre y
Campeón.
La información obtenida se comparará con la que obtenga el Ing. Mireya
Martínez quién investiga el comportamiento de los especímenes de
hormigón con la misma combinación de áridos pero usando cemento
Holcim Premium y Armaduro que tienen menor contenido de puzolana.
Se elaborará seis vigas por cada mezcla que dan un total de 288
especímenes, las cuales se someterán a la exposición de agentes
agresivos para evaluar su degradación mediante la evaluación del módulo
de rotura.
Los especímenes permanecerán en su respectivo curado por 90 días, los
ensayos se realizarán a 28, 56 y 90 días.
Se someterán a curado estándar, intemperie, solución de azufre, agua de
mar y aceite mineral.
La investigación se realizará con el método de investigación cuantitativo,
se obtendrán datos experimentales en el laboratorio que deberán ser
procesados, analizados e interpretados.
35
CAPÍTULO 3
CAUSAS QUE PROVOCAN EL DETERIORO DE
MATERIAL HORMIGÓN Y LIMITAN SU VIDA ÚTIL
Las estructuras de hormigón pueden estar sujetas a múltiples causas de
potenciales daños y deterioros que provocan su deterioro y limitan su vida
útil.
Las causas que provocan daños y deterioros en el hormigón son
numerosas y de variados orígenes, químicos y físicos, incluyendo otras
causas como errores de diseño, mala ejecución durante la construcción o
efectos del envejecimiento.
En la presente investigación trataremos de analizar algunas de las
principales causas de deterioro que puede presentarse en el hormigón,
entender su mecanismo para luego establecer reglas de diseño que
permitan la obtención de estructuras durables.
Entendiendo como durabilidad del hormigón a la habilidad del material
para resistir las acciones del medioambiente, ataques físicos, químicos u
otros procesos de deterioro durante el ciclo de vida para el cual fue
proyectado con mínimo mantenimiento, resulta evidente que una
estructura mantenga adecuadas condiciones de servicio durante el
período de diseño debe estar adecuadamente proyectada y construida,
utilizando los materiales adecuados. Es por eso que resulta fundamental
un minucioso estudio durante la etapa de proyecto de las cargas
actuantes sobre la estructura y las condiciones de agresividad a las que
estará expuesta, incluyéndose dentro de éstas la erosión, la acción del
ambiente, el ataque químico y todos aquellos otros procesos de deterioro
que puedan afectar al hormigón y/o la armadura. Una vez conocidas las
condiciones de agresividad, se deberá diseñar una estructura que posea
las dimensiones, espesores de recubrimientos, calidad de hormigón y, en
ocasiones, protecciones adicionales cuando el grado de agresividad
resulta muy importante.
36
Por otro lado, cuando las especificaciones resultan adecuadas y
suficientes el constructor y la inspección de obra cuentan con la
información necesaria para reducir los fallos por problemas de ejecución,
lo que redundará en estructuras confiables, confortables y durables.
En la presente investigación se estudian algunos de los principales
procesos de deterioro a lo que están expuestas las estructuras de
hormigón.
3.1 Agresiones por agentes que ingresan con los materiales
componentes del hormigón
Se entiende por vida útil de una estructura de hormigón al período para el
cual es diseñada y construida a fin de que satisfaga el conjunto de
requisitos arquitectónicos, funcionales, estructurales, de durabilidad, de
comportamiento y de seguridad, sin que se generen costos inesperados
por mantenimiento o por reparación. Estas estructuras pueden estar
sometidas a agresiones de agentes internos y externos presentes en el
hormigón a lo largo su vida útil y que afectan sus propiedades física,
mecánicas y de durabilidad.
Por ello, una estructura durable puede conseguirse si se considera todos
los posibles factores de degradación y se actúa consecuentemente en
cada una de las fases de proyecto, ejecución y uso de la estructura. El
incremento de la durabilidad debe tener en consideración que en una
estructura puede haber diferentes elementos portantes sometidos a
distintos tipos de ambientes, o diversas formas de ataques.
3.1.1 Materia orgánica de diferente naturaleza
La materia orgánica presente en los áridos es perjudicial para el buen
desempeño del hormigón.
La materia orgánica es producto de la descomposición de los vegetales y
sustancias carbonosas, cuya composición química es ácido tánico y sus
derivados conocidos con el nombre de humus.
37
Cuando la presencia de humus es alta, especialmente en el árido fino
(arenas) que por su tamaño suelen retener más materia orgánica, se
impide total o parcialmente el fraguado del cemento.
La presencia de otras partículas como terrones de arcilla, carbón madera,
lignito, mica, pueden disminuir la resistencia del hormigón o poner en
peligro su durabilidad.
La cantidad de sustancias nocivas en el árido fino que se utilice en el
hormigón no debe exceder los límites establecidos en la siguiente tabla:
Límite máximo de sustancias nocivas en el árido fino. Tabla No. 10
Conceptos Máximo % en Masa de la Muestra
Total
Grumos de arcillas y partículas deleznables
3,0
Materiales finos que pasan el tamiz 0,075 mm (200) en:
Hormigón sujeto a abrasión En otros Hormigones
3,0* 5,0*
Carbón y Lignito: En hormigón aparente En otros hormigones
0,5 1,0
Fuente: http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/5824/Capitulo2.pdf
En el caso del material fino que pasa el tamiz 0,075 mm (200), si este es
producto de la desintegración de rocas, los porcentajes límites se
incrementan al 5 y 7% respectivamente.
Para definir el contenido de impurezas en el árido fino se debe efectuar en
ensayo de colorimetría, el cual consiste en someter al árido a una
solución de hidróxido de sodio al 3% y que de acuerdo a la tonalidad que
adquiera la solución se considera la pertinencia de su uso.
En cuanto al árido grueso empleado en la fabricación de hormigones, éste
debe estar limpio, es decir, libre de recubrimientos perjudiciales de polvo y
arcilla. La remoción de polvo es importante porque se reduce la cantidad
de finos indeseables y en consecuencia, la demanda de agua. La arcilla
38
puede afectar la unión entre la pasta y el árido. Por todo lo antes
mencionado el lavado del árido grueso es de beneficio para el hormigón.
El agua utilizada tanto para el mezclado como el curado del hormigón, no
debe contener ningún ingrediente perjudicial en cantidades tales que
afecten a las propiedades dl hormigón. Debe ser en lo posible potable o
apta para el consumo humano.
Cuando no se posean antecedentes de su utilización, o en caso de duda,
deberán analizarse las aguas, y salvo la justificación especial de que no
alteran perjudicialmente las propiedades exigibles al hormigón.
El efecto de substancias orgánicas sobre el tiempo de fraguado del
cemento portland y sobre la resistencia última del hormigón es un
problema muy complejo. Tales sustancias se pueden encontrar en aguas
naturales. Las aguas muy coloridas, con un olor apreciable o con algas
verdes o marrones visibles se deben considerar sospechosas y, por lo
tanto, hay que analizarlas. Las algas también pueden estar presentes en
los áridos, reduciendo la adherencia entre el árido y la pasta. Se
recomienda 1000 ppm como contenido máximo de algas.
3.1.2 Sales, aceites, detergentes y otras sustancias químicas.
El agua es importancias en la fabricación de hormigón como: agua de
mezclado, agua de curado. Si bien el agua es el componente de más bajo
costo para la elaboración del hormigón, es un elemento tan importante
como el cemento, ya que la variación de su contenido en una mezcla,
permite realizar la dosificación del hormigón variando su resistencia,
plasticidad, asentamiento, trabajabilidad y permeabilidad. Además,
cuando se desconoce la calidad del agua utilizada, su procedencia y
composición química, se corre un gran riesgo, porque aunque la relación
agua cemento sea la deseada, no se sabe si en el interior del hormigón el
agua provocará un beneficio o un inconveniente.
Las impurezas del agua pueden presentarse disueltas o en forma de
suspensión y pueden ser: carbonatos o bicarbonatos, cloruros, sulfatos,
39
sales de hierro, sales inorgánicas, ácidos, materia orgánica, aceites o
sedimentos y pueden inferir en la hidratación de las partículas del
cemento, producir modificaciones del tiempo de fraguado, reducir la
resistencia mecánica, causar manchas en las superficies del hormigón y
aumentar el riesgo de corrosión de las armaduras.
En general, se estable que si el agua es potable, es adecuada para agua
de mezclado, y una gran parte de los hormigones se elaboran con agua
potable. Sin embargo muchas aguas no aptas para beber son
satisfactorias para el mezclado. En todo caso, las especificaciones
establecen las cantidades máximas de impurezas que pueden ser
aceptadas, dependiendo del tipo de hormigón a elaborar. Cuando existen
dudas acerca de la calidad del agua de mezclado, se deben extraer
muestras para someterlas a ensayos de laboratorio.
3.1.3 Partículas finas en exceso o en defecto
Las partículas finas como los limos, arcillas y polvos procedentes de la
trituración de rocas con tamaños menor de 0.075mm de diámetro son
perjudiciales, si se encuentran en un alto porcentaje en los áridos. La
razón radica especialmente en que por ser tamaños menores que los
granos del cemento, se encuentran recubriendo los áridos más gruesos
impidiendo una buena adherencia entre estos y la pasta de cemento.
Algunos tipos de arcilla, al entrar en contacto con el agua producen
fenómenos de expansión o encogimiento, que generan presiones internas
que pueden agrietar la estructura.
Por otro lado, la presencia de estas partículas con incremento de
superficie específica aumenta la demanda de agua en las mezclas de
hormigón y por consiguiente la cantidad de cemento.
40
3.1.4 Partículas porosas, livianas, débiles o de formas no
aceptables.
Los índices de aplanamiento y alargamiento del árido grueso procesado,
no deberán ser mayores del 15%.
Sus partículas serán limpias, de perfiles preferentemente angulares o
semiangulares, duros, compactos y resistentes, y de textura
preferentemente rugosa, debiendo estar libre de partículas escamosas,
materia orgánica u otras sustancias dañinas.
3.1.5 Minerales propios de los áridos (sílice amorfa, calcitas o
dolomitas) que reaccionan químicamente provocando expansiones
deletéreas.
El árido grueso no puede presentar reactividad potencial (álcali-sílice y/o
álcali-carbonato) con los hidróxidos alcalinos de la pasta. La
granulometría debe estar dentro de los límites que señalan las Normas
ASTM ó NTP. Los áridos pueden mezclarse para obtener una
granulometría continua. El porcentaje máximo de material que pasa la
Malla Nº 200 para concreto a desgaste por abrasión debe ser de 3% para
arena natural.
El desgaste del árido grueso, medido de acuerdo al ensayo ASTM en la
máquina de Los Ángeles, no podrá ser mayor del 40%. El contenido de
sustancias perjudiciales en el árido grueso, no deberá ser mayor que las
siguientes especificaciones:
Contenido de sustancias perjudiciales en el árido grueso Tabla No. 11
Terrones de arcilla y partículas deleznables 0,25%
Partículas blandas 5,00%
Material que pasa el tamiz de 74 micras 1,00%
Cantidad de partículas livianas 0,50%
Contenido de sulfatos, como SO4 1,20%
41
El árido grueso sometido al ensayo de estabilidad de volumen, de
acuerdo a ASTM, deberá tener una pérdida de peso promedio no mayor
del 12% cuando se ensaya con sulfato de sodio o del 18% cuando se
ensaya con sulfato de magnesio.
Sílice Amorfa 3.1.5.1
Sílice es un grupo de minerales compuestos de silicio y oxígeno, los dos
elementos más abundantes en la corteza terrestre.
La forma más frecuente de presentación es en forma cristalina y más
raramente en estado amorfo.
La forma de sílice cristalina se presentan principalmente en cuatro formas:
cuarzo, cristobalita, tridimita y trípoli, siendo la primera la más abundante.
La otra manera de presentación, sílice amorfa, se presenta principalmente
en forma de tierra de diatomeas.
Se encuentran como un componente común de las rocas y la tierra.
Un árido puede tener en su composición sílice amorfa que reaccionará
químicamente con los álcalis del cemento produciendo geles con
características expansivas, este fenómeno que comúnmente se lo llama
reacción álcali - sílice, que no es lo mismo que la reacción álcali –
agregado que muchas veces se lo confunde.
Calcita 3.1.5.2
La calcita o carbonato de calcio es un mineral muy común en la superficie
terrestre, está presente en las rocas sedimentarias especialmente como
en la caliza, la tiza y el mármol.
La calcita existe en diferentes estructuras cristalinas dependiendo de las
condiciones físicas en las cuales se efectuó el proceso de cristalización.
La transformación de la dolomita en calcita causa efectos expansivos y
destructivos en el hormigón debido al crecimiento de los cristales.
La combinación de la calcita o dolomita con el cemento puede provocar la
reacción álcali – carbonato que tiene efectos destructivos en el hormigón
42
por la destrucción de la unión pasta de cemento árido donde se crean
presiones que destruyen el árido comprometiendo la estabilidad de las
estructuras.
3.1.6 Intemperismo. Relacionado con los ciclos de congelamiento y
deshielo
El hormigón expuesto a ciclos de congelamiento y deshielo es el más
propenso a sufrir daños. Para que un hormigón pueda resistir en estas
condiciones por mucho tiempo debe ser hormigón con aire incorporado,
debe tener una correcta dosificación, áridos de buena calidad; y además
debe ser correctamente mezclado, colocado, acabado y curado.
Cuando un hormigón es sometido a ciclos de congelamiento y deshielo el
comportamiento de la pasta de cemento es diferente al de los áridos, por
lo tanto se debe estudiar por separado.
Algunos estudios indican que durante el congelamiento de la pasta de
cemento la mayor parte del movimiento es hacia los sitios de
congelamiento; las dilataciones o expansiones que se producen durante
el congelamiento disminuyen al aumentar a velocidad de enfriamiento.
En la pasta de cemento existe presencia de agua como una solución
alcalina débil, cuando la temperatura disminuye hasta el punto de
congelación del agua existe un periodo de súper enfriamiento, después se
forman cristales de hielo en los capilares más grandes. Esto provoca un
aumento del contenido de álcalis en la porción que no está congelada,
creando un potencial osmótico que impulsa al agua presente en los poros
cercanos a comenzar a difundirse hacia la solución que se encuentra en
los capilares congelados.
Cando las cavidades se llenan de hielo y solución, cualquier acreción de
hielo adicional produce presión de dilatación por lo que la pasta puede
empezar a fallar.
43
Cuando la pasta está elaborada con aire incorporado y la distancia entre
las burbujas de aire no es muy grande, las burbujas y los capilares
absorben el agua no congelada, pero las burbujas tienen mayor
capacidad de contención.
Las tensiones resultantes de la presión osmótica provocan la mayor parte
de los daños por heladas en la pasta de cemento.
Si la separación entre burbujas en la pasta de cemento es menor a
0,20mm el congelamiento no produce tensiones que puedan hacer fallar
la pasta.
Se ha evidenciado en algunos estudios que cuando las rocas no están
confinadas mediante pasta de cemento su capacidad para soportar ciclos
de congelamiento y deshielo sin sufrir daños aumenta a medida que
disminuye su tamaño, hay un tamaño por debajo del cual las rocas se
pueden congelar sin sufrir daños.
Existen algunos tipos de rocas que por su composición no se pueden
congelar sin importar el tamaño de las partículas.
Las propiedades de los áridos como la abrasión, porosidad, tamaño y
distribución de los poros son indicadores de durabilidad.
Para tener estructuras durables a los ciclos de congelamiento y deshielo
es recomendable que en el diseño de la estructura se minimice la
exposición a la humedad una baja relación agua cemento; adecuado
proceso de incorporación de aire; áridos de buena calidad, adecuado
curado antes del primer ciclo de congelamiento.
44
3.2 Defectos en el proceso de fabricación del hormigón
3.2.1 Proporción de componentes en exceso o en defecto, ausencia
de un diseño de mezcla técnicamente desarrollado. Omisión de las
recomendaciones para proteger al hormigón de vicios ocultos:
acción de sulfatos, reactividad álcali – sílice, reactividad álcali-
carbonato.
La proporción relativa de los distintos ingredientes debe estar
adecuadamente dosificada, de tal manera que la suma de sus volúmenes
absolutos sea uno y el concreto antes de ser colocado en los encofrados
sea trabajable y ya colocado tenga las propiedades deseadas, incluidas
resistencia y durabilidad. El procedimiento a seguir para la selección de
las proporciones queda a criterio del calculista o del vendedor de concreto
premezclado, estando dada por la Supervisión la garantía del
cumplimiento de las especificaciones.
Para la selección de las proporciones o “diseño de la mezcla” no debe
utilizarse “recetas únicas” existiendo dosificaciones por peso, bajas
relaciones agua/cementante, granulometrías continuas, y baja relación de
vacíos. El proporcionamiento a ser empleado dependerá de las
propiedades y características de los materiales; propiedades particulares
del concreto especificado, especialmente trabajabilidad, resistencia y
durabilidad; y de las condiciones bajo las cuales el concreto será
producido, colocado y curado.
3.2.2 Mezclado inapropiado o insuficiente, máquinas obsoletas o en
mal funcionamiento.
Todo hormigón se debe mezclar completamente hasta que tenga una
apariencia uniforme, con todos sus ingredientes igualmente distribuidos.
El mezclado del hormigón a mano es caro en mano de obra y en tiempo.
Las normas no admite este procedimiento solo en casos excepcionales,
para pequeños volúmenes de hormigón de resistencia menores o para
completar el moldeo de un elemento estructural en caso de desperfecto
45
de la hormigonera. El objeto del mezclado es la de cubrir la superficie de
todas las partículas de agregado con pasta de cemento, hacer una masa
uniforme. Esta uniformidad no debe perturbarse en el proceso de
descarga.
Las mezcladoras no se deben cargar más que sus capacidades y se
deben operar en la velocidad de mezclado recomendada por el fabricante.
Se puede aumentar la producción con el uso de mezcladoras mayores o
con mezcladoras adicionales, pero no a través del aumento de la
velocidad de mezclado o de la sobrecarga del equipo con el cual se
cuenta. Si las palas (aspas o paletas) de la mezcladora se desgastan o se
recubren con hormigón endurecido, el mezclado va a ser menos eficiente.
Estas condiciones se deben corregir.
La eficiencia de una mezcladora puede medirse por la variabilidad de la
mezcla descargada en varios recipientes, sin interrupción del flujo de
hormigón. Se mide la variación de los porcentajes de árido grueso y fino,
peso unitario, contenido de aire, asentamiento y contenido de árido
grueso.
El hormigón ligero (liviano) estructural se puede mezclar de la misma
manera que el hormigón de peso normal, cuando el árido tiene menos
que 10% de absorción total en masa o cuando la absorción es menor que
2 % en masa en las dos primeras horas de inmersión en agua.
Mezclado estacionario 3.2.2.1
El hormigón a veces se elabora en la obra a través de una mezcladora
estacionaria. Las mezcladoras estacionarias incluyen tanto las
mezcladoras en obra como las mezcladoras en plantas de hormigón
elaborado. Están disponibles en volúmenes de hasta 9 m³ y pueden ser
del tipo basculante, fijo, del tipo de pala rotatoria con abertura superior o
del tipo paleta.
46
Todos los tipos pueden estar equipados con botes de carga y algunos son
equipados con un canalón de descarga giratorio. Muchas mezcladoras
estacionarias tienen dispositivos para medir el tiempo y algunos se
pueden regular para que no se pueda descargar la mezcla sino hasta que
haya transcurrido el tiempo designado.
Este tiempo varía con el tipo de mezcladora utilizada. En el sentido
estricto, no es el tiempo de mezclado, sino el número de revoluciones de
la mezcladora, el que marca el criterio para lograr un mezclado adecuado.
Generalmente con veinte revoluciones resulta suficiente.
El orden de colocación de los materiales depende del tipo de máquina
mezcladora que se use y del tipo de hormigón que se elabore.
Normalmente se sugiere que en la mezcladora en movimiento se coloque
una pequeña cantidad del agua de amasado, el árido grueso, el árido fino,
el cemento, la cantidad restante del agua de amasado y finalmente el
aditivo, hay que garantizar un tiempo de mezclado que permita que la
masa este uniforme.
En el caso de que el mezclado sea defectuoso el hormigón va a tener
grumos de partículas finas, es decir arena y cemento sin mezclar y sin
hidratar que se depositaran dentro del elemento del hormigón causando
puntos débiles y falta de uniformidad en el elemento.
3.2.3 Transporte descuidado de la mezcla fresca.
Para que operen los mecanismos de transporte entre el concreto y el
microclima que rodea la superficie, se pueden presentar tres situaciones;
transporte en aire húmedo (por difusión); transporte por agua de lluvia o
salpicaduras de agua (por succión capilar); transporte por inmersión (por
presión hidrostática).
En el caso del transporte en el aire húmedo, los procesos de transporte
de gases, agua o sustancias disueltas en el agua, son procesos de
difusión que se dan en función de la humedad relativa del aire. Estos
procesos de difusión, son inducidos por una tendencia al equilibrio cuando
hay una gradiente de concentraciones.
47
Así, la difusión del oxígeno avanza a través del concreto a medida que
éste es consumido durante la corrosión del acero de refuerzo, lo cual
causa una diferencia de concentraciones de C02 dentro de los poros del
concreto. Del mismo modo, el CO2 se difunde en el concreto, en la
medida que se da una reacción química entre el CO2 y la cal libre que
hay en las paredes de los poros, reduciendo a su vez la concentración de
CO2.
La difusión de agua o vapor de agua ocurren cuando se producen
cambios en la humedad del ambiente o cuando el concreto se seca, es
decir cuando hay una diferencia de concentración.
Para el caso de eventuales sustancias disueltas en el agua (carbonatos,
cloruros, sulfatos, amonio, magnesio, etc.), su difusión se realiza a través
de la capa de agua que recubre las paredes de los poros (agua de
adsorción), o a través de los poros llenos de agua por condensación
capilar.
En la medida que es menor el espesor de la capa de agua de adsorción o
la cantidad de agua que llena los poros, la velocidad de difusión de las
sustancias disueltas es menor.
Ello significa que la fuente de poder, para que se dé este mecanismo de
transporte (difusión) a través del concreto, es la diferencia de
concentraciones que puedan tener el agua o el gas presentes en los
poros del concreto.
El transporte por agua de lluvia o salpicaduras se da cuando la superficie
del concreto se moja como consecuencia de la lluvia o de la salpicadura
de agua, la saturación del material ocurre muy rápidamente porque el
agua se "absorve" por succión y por difusión capilar y, posteriormente, se
"adsorve" por adherencia de moléculas de vapor sobre la superficie de
los poros. En este caso, las sustancias disueltas por el agua son
transportadas por la misma agua y la difusión de gases queda
prácticamente bloqueada por la condición de saturación de los poros de
concreto.
48
El efecto de la succión capilar depende de la energía superficial de los
poros del concreto y por ello, la tendencia a "adsorber" agua por parte de
estas superficies crea una succión capilar, siempre que haya agua
disponible. En poros verticales, la altura de la columna de agua dentro del
poro, es regulada por un equilibrio entre las fuerzas de adsorción de la
superficie de los poros y el peso de dicha columna de agua. Para el caso
de succión capilar en dirección horizontal, la profundidad de penetración
depende del exceso de agua en la superficie del concreto y de la duración
de esta situación, es decir si hay inmersión o no y cuánto dura.
Por lo anteriormente expuesto, el concreto "absorve" agua del medio
ambiente, a través de su sección capilar, a una velocidad
considerablemente mayor de la que se pierde por evaporación; y, en
consecuencia, la humedad relativa efectiva (al interior del concreto) tiende
a ser superior a la humedad relativa del ambiente que lo rodea
(microclima).
El transporte por inmersión se da para las estructuras sumergidas
permanentemente en agua en las que la penetración de ésta se da por
succión capilar, lo cual muy probablemente es acentuado por penetración
inducida como consecuencia del aumento de la presión hidráulica.
Un transporte continuo de agua a través del concreto, ocurre solamente
cuando el agua se puede evaporar de las superficies del concreto que
están expuestas al aire. La intensidad de este transporte depende de la
relación que se establezca entre la tasa de evaporación, la tasa de
sección capilar, y la presencia y continuidad de la presión hidráulica.
3.2.4 Falta de compactación de la mezcla o procedimiento viciado.
Es la capacidad de acomodamiento que tienen las partículas de los
ingredientes sólidos que lo componen y se define como la cantidad de
materiales sólidos (en volumen absoluto) por unidad de volumen del
concreto. La compacidad depende de la calidad y cantidad de los
ingredientes del concreto. Puede verse afectada por la segregación, en el
49
estado plástico. La correcta distribución de sus componentes, a través de
la masa, es importante para mantenerlo tan sólido como sea posible. Para
que el concreto sea compacto, denso, sólido, homogéneo, y por tanto
resistente y durable, se requiere:
a) El uso de un cementante de buena calidad y la aplicación de
bajas relaciones agua/cementante.
b) El uso de áridos densos, poco porosos y bien graduados.
c) El más bajo contenido de agua de mezclado.
d) Adecuado manejo y correcta colocación y compactación en
los encofrados.
e) Un cuidadoso procedimiento de retiro de los encofrados.
f) Protección y curado adecuados, con buenas prácticas de
puesta en servicio.
Aún con una alta compacidad y buena homogeneidad, el concreto
presenta en su interior una estructura relativamente porosa; y,
eventualmente microfisuras o fisuras. Para entender la estructura porosa
del concreto, es necesario conocer adecuadamente los conceptos que se
indican en el acápite relativo a porosidad.
Vibración 3.2.4.1
La vibración, interna o externa, es el método más utilizado para la
compactación del hormigón. Cuando se vibra el hormigón, la fricción
interna entre las partículas de agregado se destruye temporalmente y el
hormigón se comporta como un líquido. El hormigón se fragua en los
encofrados bajo la acción de la gravedad y los vacíos grandes de aire
atrapado suben hacia la superficie más fácilmente. La fricción interna se
restablece cuando la vibración se interrumpe.
Los vibradores, sea internos o externos, normalmente se caracterizan por
sus frecuencias de vibración, expresadas como número de vibración por
segundos (hertz) o vibraciones por minuto (vpm). También se designan
50
por la amplitud de vibración, que es la desviación en milímetros desde un
punto de descanso. La frecuencia de vibración se puede medir con el uso
de un tacómetro de vibración. Cuando se usa vibración para compactar el
hormigón, se debe contar con un vibrador de reserva para usarlo en caso
de falla mecánica.
3.2.5 Encofrados defectuosos, faltos de rigidez o de materiales
inadecuados.
El hormigón es un material que adquiere la forma del encofrado en que se
coloca por lo tanto es importante la elección de la calidad y disposición de
los encofrados.
Para tener un buen elemento de hormigón es necesario que los
encofrados sean estancos para impedir que salga alguno de los
elementos de la mezcla; las aristas deben estar limpias y bien terminadas
Cuando los encofrados son de madera hay que considerar que este
material con la humedad que la mezcla le transmite se expanden, por lo
que debe tener un sistema de machihembrado que garantice la
estanqueidad. Además en el interior hay que colocar un elemento
desmoldante que permita retirar fácilmente los moldes cuando el
hormigón este lo suficientemente resistente.
Normalmente, el encofrado se reúsa varias veces, por lo que hay que
tener cuidado con su manejo el momento de armar y desarmar para evitar
deformaciones que afectarán al elemento.
Por estas razones preferentemente se debe usar encofrados plásticos o
encofrados metálicos, siempre con la aplicación de un desmoldante que
va a permitir mejores acabados en los elementos, facilidad en el
desmolde y sobre todo aristas bien definidas conservando el espacio del
recubrimiento de las varillas de acero.
51
3.2.6 Falta de protección del hormigón fresco provocando
retracciones por desecación.
La retracción por secado, se produce por la pérdida del agua en poros y
capilares en el hormigón.
Este fenómeno puede ocasionar en la pasta de cemento retracción de
volumen de hasta un 1%.
Los áridos reducen estas deformaciones a valores cercanos a un 0,06%
haciendo menos grave este efecto en elementos de hormigón.
La pasta de cemento saturada no permanecerá dimensionalmente estable
cuando se expone a humedad ambiental por debajo de la saturación,
principalmente porque la pérdida del agua físicamente absorbida de la
fase hidrato de silicato de calcio, resulta en deformación por retracción.
En resumen, la deformación de retracción por secado está principalmente
relacionada con la remoción de agua absorbida de la pasta de cemento
hidratada. La humedad relativa diferencial entre el hormigón y la del
medio ambiente es la fuerza que produce este fenómeno.
Para pastas puras, la cantidad de masa de agua perdida y la retracción
son proporcionales ya que no hay agua capilar y solamente se elimina el
agua absorbida. Sin embargo, las mezclas a las que se ha adicionado
sílice pulverizada, que requieren por lo tanto una relación agua/cemento
más alta, contienen cavidades capilares aun cuando se encuentran
completamente hidratadas. Se vacían los espacios capilares, se produce
una pérdida de agua sin que se presente retracción, pero una vez que los
espacios capilares se han vaciado, el agua absorbida se mueve de la
misma manera que en la pasta de cemento pura y ocasiona retracción.
Las propiedades del cemento tienen poca influencia sobre la retracción
del hormigón. La influencia de la finura del cemento resulta sensible tan
solo para la fracción gruesa con partículas más gruesas que 75 µm, que
al tener comparativamente poca hidratación, actúa respectivamente como
árido. En los demás casos un cemento más fino no aumentará la
52
retracción del hormigón aunque la retracción de la pasta pura de cemento
si se incrementa
El contenido de agua afecta también a la retracción del hormigón, porque
se reduce la cantidad de árido restrictivo. Por lo tanto, el contenido de
agua de la mezcla indicará generalmente la cantidad previsible de
retracción, pero el contenido de agua no es un factor primordial.
El tamaño y la granulometría del árido por sí solos no afectan la magnitud
de la retracción, pero un árido mayor permite usar una mezcla más pobre,
y por lo tanto, esto implica una menor retracción, si aumenta el tamaño
máximo del árido, el contenido de árido grueso se incrementa en el
volumen del hormigón, entonces la retracción se reduce.
Generalmente los constructores no protegen los elementos recién
fundidos del sol y el viento, esta exposición a temprana edad provoca que
el agua se evapore y empiecen a aparecer fisuras de diferente tamaño
por la retracción que ha sufrido al perder humedad.
Es recomendable utilizar algún medio para proteger los elementos a
edades tempranas y garantizar que el agua de amasado no se evapore
tan violentamente.
Las fisuras que aparecen por ese fenómeno no son estructurales es decir
no afecta la estabilidad de los elementos, pero es un medio por el cual la
humedad va a ingresar provocando que el acero de refuerzo se corroa.
3.2.7 Ausencia de un proceso de curado, o no apropiado o
insuficiente.
El curado es mantener la temperatura y la humedad en el hormigón, por
un periodo de tiempo que empieza inmediatamente después de la
colocación y del acabado, para que se puedan desarrollar las propiedades
deseadas en el hormigón. Siempre se debe enfatizar la necesidad de
curado pues tiene una influencia sobre las propiedades del hormigón
endurecido, o sea, el curado adecuado hace que el hormigón tenga mayor
53
durabilidad, resistencia, impermeabilidad y estabilidad dimensional. Las
losas expuestas son especialmente sensibles al curado, pues se puede
reducir significantemente el desarrollo de la resistencia mecánica cuando
el curado no es apropiado.
Cuando el cemento portland se mezcla con el agua, empieza una
reacción química de hidratación. El grado de hidratación tiene influencia
sobre la resistencia y la durabilidad del hormigón. El hormigón recién
mezclad contiene más agua que la requerida para la hidratación del
cemento, sin embargo la pérdida excesiva de agua por evaporación
puede disminuir o afectar la hidratación adecuada. La superficie es
particularmente susceptible a la hidratación insuficiente porque se seca
primero. Si la temperatura es favorable, la hidratación es relativamente
rápida en los primeros días después de la colocación del hormigón. Por lo
tanto, es importante que se retenga agua en el hormigón durante este
período, o sea, se debe evitar la evaporación o reducirla.
Con el curado adecuado, el hormigón se vuelve más impermeable y más
resistente a los esfuerzos. El desarrollo de las propiedades es muy rápido
en los primeros días, pero después continúa más lentamente por un
periodo de tiempo indefinido.
El método de curado más eficiente depende de los materiales y métodos
de construcción empleados y del uso del hormigón endurecido. En
algunos casos, tales como en el clima caluroso y en el clima frío, se
necesitan cuidados especiales y el uso de algunas precauciones.
Las mezclas de hormigón con alto contenido de cemento y baja relación
agua/cemento menor que 0.40 pueden necesitar de un curado especial. A
medida que el cemento se hidrata, la humedad relativa interna disminuye,
causando la auto-desecación de la pasta, si no se suministra agua
externa. La pasta se puede desecar hasta un nivel que la hidratación se
paraliza. Esto puede influenciar las propiedades del hormigón,
especialmente si, durante los primeros siete días, la humedad relativa
54
interna baja a menos del 80 %. En vista de eso, los compuestos de
curado formadores de membrana pueden no retener suficiente agua en el
hormigón. Por lo tanto, se hace necesario el curado húmedo para
maximizar la hidratación.
Cuando el curado húmedo se interrumpe, el desarrollo de la resistencia
continúa por un corto período de tiempo y se paraliza después que la
humedad relativa interna baja al 80%. Sin embargo, si se empieza
nuevamente el curado húmedo, el desarrollo de la resistencia se reactiva,
pero la resistencia potencial original tal vez no se logre. Aunque se puede
lograr en el laboratorio, la resaturación del hormigón en la obra es difícil.
Por lo tanto, la mejor opción es el curado húmedo continuo, desde el
momento de la colocación hasta que el hormigón haya desarrollado
suficiente resistencia, impermeabilidad y durabilidad.
La pérdida de agua también va a causar la contracción del hormigón,
creando esfuerzo de tracción. Si estas tensiones se desarrollan antes que
el hormigón haya logrado resistencia suficiente, la superficie va a
fisurarse. Se deben proteger contra la evaporación todas las superficies
expuestas, incluyéndose bordes y juntas.
La hidratación continúa en una velocidad más lenta cuando la
temperatura del hormigón es baja. Temperaturas menores que 10 °C son
desfavorables para el desarrollo de la resistencia temprana, abajo de 4 °C
este desarrollo es retrasado enormemente e inferior a la temperatura de
congelación (-10 °C) se desarrolla poca o ninguna resistencia.
Por lo tanto, se debe proteger el hormigón para que su temperatura sea
favorable para la hidratación y para que no haya pérdida de humedad
durante el periodo de endurecimiento en las primeras edades.
55
3.2.8 Desencofrado prematuro o descuidado.
Es ventajoso dejar los encofrados en los elementos el mayor tiempo
posible para continuar el periodo de curado. Hay ocasiones que es
necesario retirar los encofrados lo más pronto posible.
A veces el desencofrado rápido es necesario para la reutilización
inmediata de los encofrados.
Pero los encofrados no se los debe remover hasta que el hormigón sea
suficientemente resistente para soportar los esfuerzos de las cargas como
el peso propio de la estructura y cualquier carga impuesta por efecto de la
construcción. El hormigón debe tener resistencia suficiente para que la
superficie no se dañe cuando se desencofre. En general, en hormigones
con temperatura superior a 10 °C, los encofrados laterales con espesor
razonable de secciones apuntaladas se podrían remover después de 24
horas de la colocación del hormigón. Los encofrados de las vigas y losas
de piso y sus apuntalamientos se pueden remover entre 3 y 21 días,
dependiendo del tamaño del elemento y del desarrollo de la resistencia
del hormigón. En la mayoría de las condiciones, es mejor confiar en la
resistencia del hormigón determinada a través de ensayos de
especímenes curados en la obra en vez de elegir arbitrariamente una
edad para la retirar los encofrados.
La relación entre edad y resistencia se debe determinar a través de
muestras representativas del hormigón usado en la estructura y curado en
el campo. Sin embargo, no se debe olvidar que las resistencias se
afectan por los materiales usados, temperatura y otras condiciones. Por lo
tanto, el tiempo necesario para el desencofrado varía de obra en obra.
Además el retiro de los encofrados debe ser cuidadoso para no golpear o
dañar los elementos, pues esto comprometerá la durabilidad del
hormigón.
56
CAPÍTULO 4
ENSAYOS DE LABORATORIO
4.1 Caracterización de los áridos de mayor consumo en la
provincia de Pichincha: Guayllabamba (árido grueso), Pifo (árido
grueso), San Antonio (árido fino).
4.1.1 Propiedades físicas y mecánicas del árido grueso de
Guayllabamba.
Abrasión: 4.1.1.1
001
Abrasión de los Ángeles
1.- Graduación Escogida
2.- Tamices Utilizados
3.- Número de Esferas
a.- Masa Inicial de Agregado g
b.- Retenido en el Tamiz N°12 después de 100 Revoluciones g
c.- Pérdida después de 100 Revoluciones en gramos g
d.- Pérdida después de 100 Revoluciones en porcentaje
e.- Retenido en el Tamiz N°12 después de 500 Revoluciones
f.- Pérdida después de 500 Revoluciones en gramos
g.- Pérdida después de 500 Revoluciones en porcentaje
%
DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE DESGASTE: Abrasión de los Ángeles
Agregado:
1214.00
5000.00
B
8
0.24
Agosto del 2014
24.28
3786.00
N° Ensayo:
Norma:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Instituto de Posgrado e Investigación
T e s i s d e G r a d oLaboratorio de Ensayo de Materiales
Fecha de Ensayo:
3/4", 1/2", 3/8"
296.00
4704.00
5.92
24.28
NTE Inen 860
RIPIO - Guayllabamba
Coeficiente de Uniformidad
Porcentaje de Desgaste
57
Peso Específico: 4.1.1.2
002
NTE Inen 857
RIPIO - Guayllabamba
Gravedad Específica
1.- Masa del Recipiente + Agregado en SSS g
2.- Masa del Recipiente g
3.- Masa del Agregado en SSS g
4.- Masa de la Canastilla sumergida en Agua g
5.- Masa de la Canastilla + Agregado sumergido Agua g
6.- Masa del Agregado en Agua g
7.- Volumen Desalojado cm³
g/cm³
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
Instituto de Posgrado e Investigación
T e s i s d e G r a d o
3359
1650
2857
293
3150
Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Laboratorio de Ensayo de Materiales
PESO ESPECÍFICO DE LOS AGREGADOS: Gravedad Específica
Fecha de Ensayo: Agosto del 2014
1709
1148
2.49Peso Específico del Agregado
Agregado:
Norma:
N° Ensayo:
58
Capacidad de Absorción 4.1.1.3
003
NTE Inen 857
RIPIO - Guayllabamba
Capacidad de Absorción y Contenido de Humedad
1.- Masa del Agregado en SSS + Recipiente g
2.- Masa del Agregado Seco + Recipiente g
3.- Masa del Recipiente g
4.- Masa de Agua g
5.- Masa de Agregado Seco g
%
Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Agosto del 2014N° Ensayo:
Norma:
293
90
Agregado:
Fecha de Ensayo:
Instituto de Posgrado e Investigación
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE LOS AGREGADOS
3060
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
T e s i s d e G r a d oLaboratorio de Ensayo de Materiales
3150
Capacidad de Absorción 3.30
2767
59
Masa Unitaria Suelta y Compactada 4.1.1.4
004
NTE Inen 858
Masa Unitaria suelta y compactada agregado grueso
1.- Masa del recipiente vacío g
2.- Volumen del recipiente cm³
g g
Masa del ripio g g
g g
Promedio g g
g/cm³ g/cm³Densidad
Aparente
N° Ensayo: Fecha de Ensayo:
Agregado:
Compactada
2584
2872
RIPIO - Guayllabamba
Compactado + Recipiente
1.26 1.35
Suelta
6197
6202
6215
6205
Suelto + Recipiente
6497
6456
6452
6468
Agosto del 2014
Norma:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Instituto de Posgrado e Investigación
T e s i s d e G r a d oLaboratorio de Ensayo de Materiales
MASA UNITARIA SUELTA Y COMPACTADA DE LOS AGREGADOS
60
Granulometría 4.1.1.5
005
Granulometría del agregado grueso
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Masa Inicial: 11293 g
CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO GRUESO
6.9Módulo de Finura
TNM 1"
N° 8 54 11243 100.0 0 0 - 5
Pasa N° 8 50 11293 100.0 0 0
3/8 2926 9222 82.0 18
N° 4 1967 11189 99.0 1 0 - 10
3/4 1170 1170 10.0 90
1/2 5126 6296 56.0 44 25 -60
4 5 6
N° TamizRetenido % % Límites
Parcial (g) Acumulado(g) Retenido Pasa Especificados
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Instituto de Posgrado e Investigación
1 2 3
Norma: NTE Inen 696
Agregado: RIPIO - Guayllabamba
T e s i s d e G r a d oLaboratorio de Ensayo de Materiales
ESTUDIO GRANULOMÉTRICO DE LOS AGREGADOS
N° Ensayo: Fecha de Ensayo: Agosto del 2014
2
1 1/2
1
0
0
0
100
100
100
100
95 -100
0
0
0
0
0
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0.5 1 1.5 2
% Q
UE
PA
SA
TAMICES
LIM. INF.
LIM. SUP.
% PASA
61
4.1.2 Propiedades físicas y mecánicas del árido grueso de Pifo
Abrasión: 4.1.2.1
001
Abrasión de los Ángeles
1.- Graduación Escogida
2.- Tamices Utilizados
3.- Número de Esferas
a.- Masa Inicial de Agregado g
b.- Retenido en el Tamiz N°12 después de 100 Revoluciones g
c.- Pérdida después de 100 Revoluciones en gramos g
d.- Pérdida después de 100 Revoluciones en porcentaje
e.- Retenido en el Tamiz N°12 después de 500 Revoluciones
f.- Pérdida después de 500 Revoluciones en gramos
g.- Pérdida después de 500 Revoluciones en porcentaje
%
DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE DESGASTE: Abrasión de los Ángeles
Agregado:
1158.00
5000.00
B
8
0.23
Agosto del 2014
23.16
3842.00
N° Ensayo:
Norma:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Instituto de Posgrado e Investigación
T e s i s d e G r a d oLaboratorio de Ensayo de Materiales
Fecha de Ensayo:
3/4", 1/2", 3/8"
266.00
4734.00
5.32
23.16
NTE Inen 860
RIPIO - Pifo
Coeficiente de Uniformidad
Porcentaje de Desgaste
62
Peso Específico: 4.1.2.2
002
NTE Inen 857
RIPIO - Pifo
Gravedad Específica
1.- Masa del Recipiente + Agregado en SSS g
2.- Masa del Recipiente g
3.- Masa del Agregado en SSS g
4.- Masa de la Canastilla sumergida en Agua g
5.- Masa de la Canastilla + Agregado sumergido Agua g
6.- Masa del Agregado en Agua g
7.- Volumen Desalojado cm³
g/cm³
Agregado:
Norma:
N° Ensayo:
2.41Peso Específico del Agregado
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
Instituto de Posgrado e Investigación
T e s i s d e G r a d o
3200
1650
2646
234
2880
Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Laboratorio de Ensayo de Materiales
PESO ESPECÍFICO DE LOS AGREGADOS: Gravedad Específica
Fecha de Ensayo: Agosto del 2014
1550
1096
63
Capacidad de Absorción 4.1.2.3
003
NTE Inen 857
RIPIO - Pifo
Capacidad de Absorción y Contenido de Humedad
1.- Masa del Agregado en SSS + Recipiente g
2.- Masa del Agregado Seco + Recipiente g
3.- Masa del Recipiente g
4.- Masa de Agua g
5.- Masa de Agregado Seco g
%
Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Agosto del 2014N° Ensayo:
Norma:
234
102
Agregado:
Fecha de Ensayo:
Instituto de Posgrado e Investigación
T e s i s d e G r a d oLaboratorio de Ensayo de Materiales
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE LOS AGREGADOS
2778
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
2880
Capacidad de Absorción 4.01
2544
64
Masa Unitaria Suelta y Compactada 4.1.2.4
004
NTE Inen 858
Masa Unitaria suelta y compactada agregado grueso
1.- Masa del recipiente vacío g
2.- Volumen del recipiente cm³
g g
Masa del ripio g g
g g
Promedio g g
g/cm³ g/cm³Densidad
Aparente
N° Ensayo: Fecha de Ensayo:
Agregado:
Compactada
2584
2872
RIPIO - Pifo
Compactado + Recipiente
1.18 1.32
Suelta
5963
5983
5976
5974
Suelto + Recipiente
6385
6353
6362
6367
Agosto del 2014
Norma:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Instituto de Posgrado e Investigación
T e s i s d e G r a d oLaboratorio de Ensayo de Materiales
MASA UNITARIA SUELTA Y COMPACTADA DE LOS AGREGADOS
65
Granulometría 4.1.2.5
005
Granulometría del agregado grueso
1
2
3
4
5
6
7
8
9
100
100
100
100
95 -100
0
0
0
0
0
0
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Instituto de Posgrado e Investigación
2
1 1/2
1
0
0
0
1 2 3
Norma: NTE Inen 696
Agregado: RIPIO - Pifo
T e s i s d e G r a d oLaboratorio de Ensayo de Materiales
ESTUDIO GRANULOMÉTRICO DE LOS AGREGADOS
N° Ensayo: Fecha de Ensayo: Agosto del 2014
4 5 6
N° TamizRetenido % % Límites
Parcial (g) Acumulado(g) Retenido Pasa Especificados
3/4 1170 1170 10.0 90
1/2 5126 6296 56.0 44 25 -60
3/8 2926 9222 82.0 18
N° 4 1967 11189 99.0 1 0 - 10
N° 8 54 11243 100.0 0 0 - 5
Pasa N° 8 16 11259 100.0 0 0
Masa Inicial: 11259 g
CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO GRUESO
6.9Módulo de Finura
TNM 1"
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0.5 1 1.5 2
% Q
UE
PA
SA
TAMICES
LIM. INF.
LIM. SUP.
% PASA
66
4.1.3 Propiedades físicas y mecánicas del árido fino de San Antonio
de Pichincha.
Peso Específico: 4.1.3.1
001
NTE Inen 856
ARENA - San Antonio de Pichincha
Gravedad Específica
1.- Masa del Picnómetro Vacío g
2.- Masa del Picnómetro + Agregado SSS g
3.- Masa del Picnómetro + Agregado SSS + Agua h500ml g
4.- Masa del Picnómetro + Agua h500ml g
5.- Masa del Agregado SSS g
6.- Volumen de Líquido Desalojado cm³
g/cm³
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
Instituto de Posgrado e Investigación
T e s i s d e G r a d o
2.61
178.3
152.3
Peso Específico del Agregado
Laboratorio de Ensayo de Materiales
PESO ESPECÍFICO DE LOS AGREGADOS: Gravedad Específica
Fecha de Ensayo: Agosto del 2014
466.1
651.4
618.4
939.2
Agregado:
Norma:
N° Ensayo:
Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
67
Capacidad de Absorción 4.1.3.2
002
NTE Inen 856
ARENA - San Antonio de Pichincha
Capacidad de Absorción y Contenido de Humedad
1.- Masa del Agregado en SSS + Recipiente g
2.- Masa del Agregado Seco + Recipiente g
3.- Masa del Recipiente g
4.- Masa de Agua g
5.- Masa de Agregado Seco g
%
599.3
Capacidad de Absorción 1.11
457.6
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE LOS AGREGADOS
594.2
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Agosto del 2014N° Ensayo:
Norma:
136.6
5.1
Agregado:
Fecha de Ensayo:
Instituto de Posgrado e Investigación
T e s i s d e G r a d oLaboratorio de Ensayo de Materiales
68
Masa Unitaria Suelta y Compactada 4.1.3.3
003
NTE Inen 858
ARENA - San Antonio de Pichincha
Masa Unitaria suelta y compactada agregado grueso
1.- Masa del recipiente vacío g
2.- Volumen del recipiente cm³
g g
Masa del ripio g g
g g
Promedio g g
g/cm³ g/cm³
Agosto del 2014
Norma:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Instituto de Posgrado e Investigación
T e s i s d e G r a d oLaboratorio de Ensayo de Materiales
MASA UNITARIA SUELTA Y COMPACTADA DE LOS AGREGADOS
7100
7061
7059
7073
7522
7529
7511
7521
Agregado:
Compactada
2584
2872
Compactado + Recipiente
1.56 1.72
Suelta
Suelto + Recipiente
N° Ensayo: Fecha de Ensayo:
Densidad
Aparente
69
Colorimetría: 4.1.3.4
004
ARENA - San Antonio de Pichincha
Colorimetría del agregado fino
a.- Procedencia del material San Antonio de Pichincha
b.- Color determinado a las 24 horas
c.- Observaciones
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Instituto de Posgrado e Investigación
T e s i s d e G r a d o
N° Ensayo: Fecha de Ensayo: Agosto del 2014
Norma: NTE Inen 855
Laboratorio de Ensayo de Materiales
DETERMINACIÓN DE IMPUREZAS EXISTENTES EN EL AGREGADO FINO: Colorimetría.
Figura 1
Material sin presencia
de partículas orgánicas
Agregado:
70
Granulometría 4.1.3.5
005
ARENA - San Antonio de Pichincha
Granulometría del agregado fino
1
2
3
4
5
6
7
8
9
g
5
%
Pasa
100.0
95.0
62.7
49.3
6
Límites
Especificados
100
95 a 100
80 a 100
4
%
Retenido
0.0
5.0
37.3
50.7
66.8
76.3
221.7
292.4
333.8
373.8
410.1
50 a 85
85.4
93.7
25 a 60
5 a 30
0 a 10
-
23.7
14.6
6.3
33.2
2
Parcial (g)
0
21.9
141.2
3
Retenido
Acumulado(g)
0
21.9
163.1
1
Tamiz
.3/8
4
8
16
30
50
100
N°
200
58.6
70.7
41.4
40
36.3
CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO FINO
3.1
ESTUDIO GRANULOMÉTRICO DE LOS AGREGADOS
N° Ensayo: Fecha de Ensayo: Agosto del 2014
Norma: NTE Inen 696
Agregado:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática
Instituto de Posgrado e Investigación
T e s i s d e G r a d oLaboratorio de Ensayo de Materiales
Pasa 200 27.6 437.7 100.0 0.0 -
Módulo de Finura:
Masa Inicial: 437.7
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
PORC
ENTA
JE Q
UE
PASA
TAMIZ N°
CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO FINO
71
4.2 Caracterización de los cementos
4.2.1 Propiedades físicas, químicas y mecánicas de cemento
Selvalegre tipo IP
Perdida por
calcinación % 1,1
SiO2 % 31,4
Al2O3 % 8,5
Fe2O3 % 4,1
CaO % 47,9
MgO % 2,4
SO3 % 2,0
Na2O % 1,7
K2O % 0,5
TiO2 % 0,4
Total % 100,0
Cal libre 1,3
Residuo Insoluble 16,3
Adiciones % 21,8
Finura Blaine 3454
Retenido malla 325 % 5,0
Consistencia
Normal % 25,8
Fraguado Inicial Minutos 125
Fraguado Final Minutos 326
Peso volumétrico g/cm3 1,003
Resistencia 1 día MPa 10,3
Resistencia 3 días MPa 16,8
Resistencia 7 días MPa 21,9
Resistencia 28 días MPa 29,1
72
4.2.2 Propiedades físicas, químicas y mecánicas de cemento
Campeón tipo IP
Perdida por
calcinación % 1,4
SiO2 % 34,6
Al2O3 % 9,5
Fe2O3 % 4,,
CaO % 42,6
MgO % 2,4
SO3 % 2,1
Na2O % 2,0
K2O % 0,6
TiO2 % 0,5
Total % 100,1
Cal libre 1,1
Residuo Insoluble 16,3
Adiciones % 21,8
Finura Blaine 3760
Retenido malla 325 % 3,4
Consistencia
Normal % 26,8
Fraguado Inicial Minutos 147
Fraguado Final Minutos 325
Peso volumétrico g/cm3 0,940
Resistencia 1 día MPa 9,7
Resistencia 3 días MPa 16,0
Resistencia 7 días MPa 19,8
Resistencia 28 días MPa 25,5
73
4.3 Diseño de mezclas para f´c 35 MPa
Una vez determinadas las propiedades de los áridos que se van a usar en
las mezclas de hormigón, se realiza el diseño de la mezcla para obtener
una resistencia de 35MPa a los 28 días.
Se efectuarán cuatro tipos de mezclas distintas, manteniendo el árido fino
y variando el tipo de árido grueso y esencialmente el tipo de cemento que
posee diferentes características en su composición principalmente la
cantidad y calidad de puzolana.
En base a lo descrito anteriormente, estas mezclas se detallan a
continuación:
Árido grueso Árido Fino Cemento Agua Aditivo
Guayllabamba San Antonio Selvalegre Potable Cte. Glenium 3000N
Guayllabamba San Antonio Campeón Potable Cte. Glenium 3000N
Pifo San Antonio Selvalegre Potable Cte. Glenium 3000N
Pifo San Antonio Campeón Potable Cte. Glenium 3000N
74
Diseño de mezcla de acuerdo al método de laboratorio para árido grueso
de Guayllabamba y árido fino de San Antonio.
Cemento Arena Ripio G.
1.35 1.72
1.1 1.26 1.56
3 2.61 2.49
1.10 3.30
%arena 45 denmezcla= 1.95
%ripio 55
VOLUMEN= 0.014 m3 14 dm3
masa ripio= 21.84 kg
masa arena= mripio* %arena
%ripio
masa arena= 17.87 kg
Dsss masa= 0.45 2.61 + 0.55 2.49
Dsss masa=
% vacios= 1 1.95 = 23.35 %
2.544
Vapm= mmasa 39.71 = 20.36 dm3
daps 1.95
Vvacios= Vpasta= 4.75 dm3
a/c= 0.44
masadepasta= 1 + 0.44
masadepasta= 1.44
vpasta= 1 + 0.44 = 0.77 dm3
3 1
dpasta= mpasta = 1.44 = 1.86
volpasta 0.77
ppasta= vp*Dp= 4.75 1.86 = 8.85
agua+cemento= 8.85
cantidad de agua 2.71 kg
cantidad de cemento= 6.15 kg
Elemento kg dosif
agua 2.7 0.44
cemento 6.1 1.00
arena 17.9 2.91
ripio 21.8 3.55
2.544
Propiedades
densidad aparente compactada
densidad aparente suelta
densidad real
% absorción
=
75
Diseño de mezcla de acuerdo al método de laboratorio para árido grueso
de Pifo y árido fino de San Antonio.
Cemento Arena Ripio Pifo
1.35 1.32
1.1 1.26 1.18
3 2.61 2.41
1.10 4.01
%arena 45 denmezcla= 1.8
%ripio 55
VOLUMEN= 0.014 m3 14 dm3
masa ripio= 16.53 kg
masa arena= mripio* %arena
%ripio
masa arena= 13.52 kg
Dsss masa= 0.45 2.61 + 0.55 2.41
Dsss masa= 2.50
% vacios= 1 1.8 = 28.07 %
2.50
Vapm= mmasa 30.05 = 16.69 dm3
daps 1.8
Vvacios= Vpasta= 4.68 dm3
a/c= 0.44
masadepasta= 1 + 0.44
masadepasta= 1.44
vpasta= 1 + 0.44 = 0.77 dm3
3 1
dpasta= mpasta = 1.44 = 1.86
volpasta 0.77
ppasta= Vp*Dp= 4.68 1.86 = 8.72
agua+cemento= 8.72
cantidad de agua 2.67 kg
cantidad de cemento= 6.06 kg
Elemento kg dosificación
agua 2.7 0.44
cemento 6.1 1.00
arena 13.5 2.23
ripio 16.5 2.73
Propiedades
densidad aparente compactada
densidad aparente suelta
densidad real
% absorción
=
76
Se fabricarán 6 vigas de 150 x 150 mm de sección y 600 mm de largo, las
cuales se someterán a diferentes condiciones:
Todas las vigas se ensayarán en flexión: 2 vigas a los 28 días, 2 vigas a
los 56 días y 2 vigas a los 90 días de edad. De los fragmentos resultantes
se obtendrán cubos para ensayarlos a compresión.
Las vigas de hormigón armado se analizarán para determinar la corrosión
de las armaduras.
Realizados los diseños teóricos se debe realizar mezclas de prueba en
laboratorio para verificar que el diseño se esté cumpliendo tanto en
propiedades del hormigón fresco como en hormigón endurecido a 28 días.
Para realizar los diseños de mezclas se debe realizar un ajuste en las
cantidades del diseño teórico, de tal forma que las cantidades a pesar
sean apreciables en la balanza, además se debe realizar las respectivas
correcciones por humedad, debido a que los áridos están expuestos a la
intemperie y absorben la humedad ambiente.
4.3.1 Diseños Definitivos
Árido grueso de Guayllabamba, árido fino de San Antonio, la cantidad de
cemento y aditivo son las mismas para los dos tipos de cemento.
Debido a las propiedades de alta resistencia que tienen los cementos a
utilizarse se decidió usar el 10% menos que el resultado del diseño para
optimizar la cantidad y obtener la resistencia esperada.
Elemento kg Correción Hum. Redondeo
agua 2.71 3.11 3.5
cemento 5.53 5.53 5.5
arena 17.87 17.83 17.8
Método Laboratorio
El aditivo se utilizó la dosificación máxima que indica el fabricante es decir
el 0,8% de la cantidad de cemento.
Cantidades pesadas para elaborar 8 probetas de 10cm de diámetro.
77
Árido Grueso de Pifo, árido fino de San Antonio, las cantidades de
cemento y aditivo serán las mismas para cada mezcla.
Elemento kg Correción hum. Redondeo
agua 2,67 2,58 2,5
cemento 5,45 5,45 5,5
arena 13,52 13,49 13,4
ripio 16,53 16,64 16,6
El aditivo se utilizó la dosificación máxima que indica el fabricante es decir
el 0,8% de la cantidad de cemento.
Cantidades pesadas para elaborar 8 probetas de 10 cm de diámetro.
4.3.2 Identificación de probetas cilíndricas
Se ha elaborado 8 probetas de cada diseño de mezclas, las mismas que
se ensayarán dos probetas a 1 día, tres probetas a 7 días y tres probetas
a 28 días; para lo que se debe establecer un sistema de identificación de
probetas que permita realizar los ensayos en las fechas correspondientes.
Identificaciones colocadas a probetas realizadas con materiales de
Guayllabamba, San Antonio (Mitad del Mundo) y cemento Campeón,
probeta de la 01 a la 08.
Identificaciones colocadas a probetas realizadas con materiales de
Guayllabamba, San Antonio (Mitad del Mundo) y cemento Selvalegre,
probeta de la 09 a la 16.
De la misma manera, las probetas realizadas con material de Pifo se ha
identificado con la misma lógica, cambiando la G por la P, el número de
LC- GMMC – 01 Dd/mm/aa
LC- GMMS – 09
Dd/mm/aa
78
probetas fueron las mismas que con los áridos de Guayllabamba; las
etiquetas utilizadas fueron las siguientes.
Identificaciones colocadas a probetas realizadas con materiales de Pifo,
San Antonio (Mitad del Mundo) y cemento Campeón, probeta de la 01 a
la 08.
Identificaciones colocadas a probetas realizadas con materiales de Pifo,
San Antonio (Mitad del Mundo) y cemento Selvalegre, probeta de la 09 a
la 16.
Ensayos de compresión axial en probetas cilíndricas para verificar los
diseños de mezclas.
Mezcla realizada con Materiales de Guayllabamba + Mitad del Mundo +
Cemento Campeón.
CILINDRO FECHA EDAD
(días)
DIAMETRO
(cm) CARGA (kg) AREA (cm2)
ESFUERZO
(MPa)
LC - GMMC - 01 28/03/2014 1 10.4 4800 84.95 5.65
LC - GMMC - 02 28/03/2014 1 10.4 4510 84.95 5.31
LC - GMMC - 03 03/04/2014 7 10.4 21370 84.95 25.16
LC - GMMC - 04 03/04/2014 7 10.4 20420 84.95 24.04
LC - GMMC - 05 03/04/2014 7 10.4 20850 84.95 24.54
LC - GMMC - 06 24/04/2014 28 10.4 30160 84.95 35.50
LC - GMMC- 07 24/04/2014 28 10.4 31010 84.95 36.50
LC - GMMC- 08 24/04/2014 28 10.4 30200 84.95 35.55
LC- PMMC – 01 Dd/mm/aa
LC- PMMS – 09 Dd/mm/aa
79
Mezcla realizada con Materiales de Guayllabamba + Mitad del Mundo +
Cemento Selvalegre.
CILINDRO FECHA EDAD
(días)
DIAMETRO
(cm) CARGA (kg) AREA (cm2)
ESFUERZO
(MPa)
LC - GMMS - 09 28/03/2014 1 10.4 5270 84.95 6.20
LC - GMMS - 10 28/03/2014 1 10.4 5140 84.95 6.05
LC - GMMS - 11 03/04/2014 7 10.4 25230 84.95 29.70
LC - GMMS - 12 03/04/2014 7 10.4 26680 84.95 31.41
LC - GMMS - 13 03/04/2014 7 10.4 23340 84.95 27.48
LC - GMMS - 14 24/04/2014 28 10.4 30440 84.95 35.83
LC - GMMS - 15 24/04/2014 28 10.4 30700 84.95 36.14
LC - GMMS - 16 24/04/2014 28 10.4 29850 84.95 35.14
Se observa en los cuadros que los dos diseños de mezclas han arrojado
resultados de resistencias a la compresión de acuerdo a lo esperado, es
decir 35MPa a 28 días, por lo que se decide que el diseño de mezclas se
mantendrá para la realización de los especímenes de ensayo a ser
sometidos a diferentes agentes agresivos.
Mezcla realizada con Materiales de Pifo + Mitad del Mundo + Cemento
Campeón.
CILINDRO FECHA EDAD
(días)
DIAMETRO
(cm) CARGA (kg) AREA (cm2)
ESFUERZO
(MPa)
LC - PMMC - 01 28/03/2014 1 10.4 8070 84.95 9.50
LC - PMMC - 02 28/03/2014 1 10.4 7850 84.95 9.24
LC - PMMC - 03 03/04/2014 7 10.4 23530 84.95 27.70
LC - PMMC - 04 03/04/2014 7 10.4 25340 84.95 29.83
LC - PMMC - 05 03/04/2014 7 10.4 25720 84.95 30.28
LC - PMMC - 06 24/04/2014 28 10.4 32660 84.95 38.45
LC - PMMC - 07 24/04/2014 28 10.4 31050 84.95 36.55
LC - PMMC - 08 24/04/2014 28 10.4 26940 84.95 31.71
80
Mezcla realizada con Materiales de Pifo + Mitad del Mundo + Cemento
Selvalegre.
CILINDRO FECHA EDAD
(días)
DIAMETRO
(cm) CARGA (kg) AREA (cm2)
ESFUERZO
(MPa)
LC - PMMS - 09 28/03/2014 1 10.4 5360 84.95 6.31
LC - PMMS - 10 28/03/2014 1 10.4 5570 84.95 6.56
LC - PMMS - 11 03/04/2014 7 10.4 20340 84.95 23.94
LC - PMMS - 12 03/04/2014 7 10.4 21220 84.95 24.98
LC - PMMS - 13 03/04/2014 7 10.4 20560 84.95 24.20
LC - PMMS - 14 24/04/2014 28 10.4 29730 84.95 35.00
LC - PMMS - 15 24/04/2014 28 10.4 29830 84.95 35.12
LC - PMMS - 16 24/04/2014 28 10.4 30010 84.95 35.33
Del análisis de los resultados de las mezclas de prueba realizados con
materiales de Pifo se observa que la resistencia de las probetas obtenidas
a 28 días sobrepasan el diseño de mezclas.
Estos resultados se atribuyen a que los materiales provenientes de Pifo
tiene propiedades excelentes mecánicas, además que la forma, tamaño y
textura es el adecuado para realizar un hormigón de buena calidad.
Se analiza la posibilidad de optimizar el diseño de mezclas reduciendo la
cantidad de cemento pero en la mezcla de prueba realizada se observó
que la mezcla pierde sus propiedades de trabajabilidad convirtiéndose en
una mezcla segregada, con carencia de finos y difícil de manipular; Por lo
que se decide mantener el diseño original en la elaboración de los
especímenes de ensayo que se van a analizar.
4.4 Selección de la mezcla
De acuerdo al diseño de mezclas probado se realiza el cálculo de las
cantidades a ser utilizadas en las mezclas para la elaboración de los
especímenes de ensayo.
81
Para minimizar la diferencia entre parada y parada se realiza el cálculo de
cantidades que permita la elaboración de 12 vigas de 150x150x50 y 12
probetas cilíndricas de 10x20.
Para las mezclas realizadas con materiales de Guayllabamba las
cantidades en estado SSS pesadas fueron:
Elemento kg
agua 33
cemento 76
arena 139
ripio 163
aditivo 0,61
Las mezclas se realizaron por una semana y dos días, realizando la
corrección por humedad a diario para obtener las cantidades correctas a
pesar.
Las cantidades en estado SSS que se debió pesar para la elaboración de
las mezclas con materiales de Pifo fueron las siguientes.
Elemento kg
agua 35
cemento 78
arena 174
ripio 212
aditivo 0,63
Cada día que se realizó las mezclas se realizó la corrección por humedad
de los áridos, debiendo añadir más agua en todos los casos debido a las
altas temperaturas de los días.
Fabricación de 6 vigas de 150 x 150 mm de sección y 500 mm de largo,
sometidas a diferentes condiciones de curado.
82
Todas las vigas se ensayarán en flexión: 2 a los 28 días, 2 a los 56 días y
2 a los 90 días de edad. De los fragmentos resultantes se obtendrán
cubos para ensayarlos a compresión.
Las vigas de hormigón armado se analizarán para determinar la corrosión
de las armaduras.
Se elaboró 6 grupos de especímenes, conformado por 6 elementos de
cada mezcla para someterlos a las diferentes condiciones de curado, la
mayoría de ellas condiciones agresivas y que deterioran el hormigón.
Se decidió elaborar probetas cilíndricas para ensayarlas a compresión en
vez de los cubos de hormigón por la complejidad y disponibilidad de
equipos en el laboratorio.
Identificación de probetas
GMS= Guayllabamba + Cemento Selvalegre
GMC= Guayllabamba + Cemento Campeón
GHE = Guayllabamba + Cemento Holcim Premium
GHA = Guayllabamba + Cemento Armaduro
PMS= Pifo + Cemento Selvalegre
PMC= Pifo + Cemento Campeón
PHE = Pifo + Cemento Holcim Premium
PHA = Pifo + Cemento Armaduro
83
4.4.1 Curado estándar a 28, 56 y 90 días.
Especímenes: Vigas
Árido Grueso: Guayllabamba
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR
Promedio
(MPa)
Curado
Estándar
GMS1 28
150 150 450 5740 7,65 7,56
GMS2 150 150 450 5600 7,47
GMS1 56
150 150 450 5640 7,52 7,62
GMS2 150 150 450 5790 7,72
GMS1 90
150 150 450 5840 7,79 7,71
GMS2 150 150 450 5730 7,64
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Curado
Estándar
GMC1 28
150 150 450 4790 6,39 6,00
GMC2 150 150 450 4210 5,61
GMC1 56
150 150 450 4610 6,15 6,39
GMC2 150 150 450 4970 6,63
GMC1 90
150 150 450 4980 6,64 6,13
GMC2 150 150 450 4210 5,61
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Curado
Estándar
GHE1 28
150 150 450 6620 8,83 8,85
GHE2 150 150 450 6660 8,88
GHE1 56
150 150 450 4320 5,76 6,01
GHE2 150 150 450 4690 6,25
GHE1 90
150 150 450 4970 6,63 6,81
GHE2 150 150 450 5250 7,00
84
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR
Promedio
(MPa)
Curado
Estándar
GHA1 28
150 150 450 4840 6,45 6,24
GHA2 150 150 450 4520 6,03
GHA1 56
150 150 450 4930 6,57 6,33
GHA2 150 150 450 4570 6,09
GHA1 90
150 150 450 4920 6,56 6,52
GHA2 150 150 450 4860 6,48
Especímenes: Probetas cilíndricas
Árido Grueso: Guayllabamba
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Curado
Estándar
GMS1 28
10,4 84,95 36650 43,14 44,01
GMS2 10,4 84,95 38130 44,89
GMS1 56
10,4 84,95 46470 54,70 53,73
GMS2 10,4 84,95 44810 52,75
GMS1 90
10,4 84,95 43990 51,78 54,65
GMS2 10,4 84,95 48860 57,52
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Curado
Estándar
GMC1 28
10,4 84,95 34260 40,33 41,79
GMC2 10,4 84,95 36740 43,25
GMC1 56
10,4 84,95 36420 42,87 42,63
GMC2 10,4 84,95 36010 42,39
GMC1
90
10,4 84,95 36780 43,30
42,77 GMC2 10,4 84,95 35890 42,25
GHE2 10,4 84,95 53790 63,32
85
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Curado
Estándar
GHE1 28
10,4 84,95 40640 47,84 50,77
GHE2 10,4 84,95 45620 53,70
GHE1 56
10,4 84,95 46980 55,30 53,67
GHE2 10,4 84,95 44210 52,04
GHE1 90
10,4 84,95 51270 60,35 61,84
GHE2 10,4 84,95 53790 63,32
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Curado
Estándar
GHA1 28
10,4 84,95 37640 44,31 45,14
GHA2 10,4 84,95 39060 45,98
GHA1 56
10,4 84,95 44250 52,09 48,86
GHA2 10,4 84,95 38770 45,64
GHA1 90
10,4 84,95 44790 52,73 52,17
GHA2 10,4 84,95 43840 51,61
Especímenes: Vigas
Árido Grueso: Pifo
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Curado
Estándar
PMS1 28
150 150 450 5650 7,53 7,62
PMS2 150 150 450 5780 7,71
PMS1 56
150 150 450 5220 6,96 7,47
PMS2 150 150 450 5980 7,97
PMS1 90
150 150 450 6040 8,05 7,52
PMS2 150 150 450 5240 6,99
86
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Curado
Estándar
PMC1 28
150 150 450 4720 6,29 6,59
PMC2 150 150 450 5170 6,89
PMC1 56
150 150 450 4970 6,63 6,27
PMC2 150 150 450 4430 5,91
PMC1 90
150 150 450 4060 5,41 5,52
PMC2 150 150 450 4220 5,63
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Curado
Estándar
PHE1 28
150 150 450 4930 6,57 6,74
PHE2 150 150 450 5180 6,91
PHE1 56
150 150 450 4490 5,99 5,94
PHE2 150 150 450 4420 5,89
PHE1 90
150 150 450 5210 6,95 6,85
PHE2 150 150 450 5070 6,76
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Curado
Estándar
PHA1 28
150 150 450 6270 8,36 7,92
PHA2 150 150 450 5610 7,48
PHA1 56
150 150 450 4840 6,45 6,69
PHA2 150 150 450 5190 6,92
PHA1 90
150 150 450 4960 6,61 6,50
PHA2 150 150 450 4790 6,39
87
Especímenes: Probetas cilíndricas
Árido Grueso: Pifo
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Curado
Estándar
PMS1 28
10,4 84,95 47720 56,18 53,68
PMS2 10,4 84,95 43480 51,18
PMS1 56
10,4 84,95 53700 63,21 61,70
PMS2 10,4 84,95 51120 60,18
PMS1 90
10,4 84,95 55800 65,69 64,99
PMS2 10,4 84,95 54620 64,30
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Curado
Estándar
PMC1 28
10,4 84,95 37270 43,87 43,66
PMC2 10,4 84,95 36910 43,45
PMC1 56
10,4 84,95 42120 49,58 49,47
PMC2 10,4 84,95 41920 49,35
PMC1 90
10,4 84,95 46580 54,83 54,19
PMC2 10,4 84,95 45480 53,54
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Curado
Estándar
PHE1 28
10,4 84,95 39260 46,22 49,44
PHE2 10,4 84,95 44730 52,66
PHE1 56
10,4 84,95 46440 54,67 47,17
PHE2 10,4 84,95 33700 39,67
PHE1 90
10,4 84,95 55410 65,23 66,38
PHE2 10,4 84,95 57370 67,53
88
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Curado
Estándar
PHA1 28
10,4 84,95 46910 55,22 55,42
PHA2 10,4 84,95 47240 55,61
PHA1 56
10,4 84,95 51250 60,33 61,41
PHA2 10,4 84,95 53090 62,50
PHA1 90
10,4 84,95 50770 59,77 60,46
PHA2 10,4 84,95 51950 61,15
89
4.4.2 Ausencia de curado; las vigas se someterán a la intemperie sin
protección durante 28, 56 y 90 días.
Especímenes: Vigas
Árido Grueso: Guayllabamba
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Intemperie
GMS1 28
150 150 450 4880 6,51 6,67
GMS2 150 150 450 5120 6,83
GMS1 56
150 150 450 4900 6,53 6,11
GMS2 150 150 450 4270 5,69
GMS1 90
150 150 450 4720 6,29 6,27
GMS2 150 150 450 4690 6,25
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Intemperie
GMC1 28
150 150 450 4570 6,09 5,75
GMC2 150 150 450 4050 5,40
GMC1 56
150 150 450 4720 6,29 6,09
GMC2 150 150 450 4410 5,88
GMC1 90
150 150 450 4590 6,12 5,80
GMC2 150 150 450 4110 5,48
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Intemperie
GHE1 28
150 150 450 6600 8,80 7,43
GHE2 150 150 450 4550 6,07
GHE1 56
150 150 450 3770 5,03 4,92
GHE2 150 150 450 3610 4,81
GHE1 90
150 150 450 6110 8,15 7,99
GHE2 150 150 450 5870 7,83
90
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Intemperie
GHA1 28
150 150 450 3330 4,44 4,47
GHA2 150 150 450 3380 4,51
GHA1 56
150 150 450 4268 5,69 6,07
GHA2 150 150 450 4830 6,44
GHA1 90
150 150 450 3390 4,52 5,13
GHA2 150 150 450 4300 5,73
Especímenes: Probetas cilíndricas
Árido Grueso: Guayllabamba
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Intemperie
GMS1 28
10,4 84,95 36180 42,59 43,36
GMS2 10,4 84,95 37490 44,13
GMS1 56
10,4 84,95 41730 49,12 50,31
GMS2 10,4 84,95 43750 51,50
GMS1 90
10,4 84,95 49370 58,12 58,25
GMS2 10,4 84,95 49600 58,39
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Intemperie
GMC1 28
10,4 84,95 25640 30,18 30,58
GMC2 10,4 84,95 26320 30,98
GMC1 56
10,4 84,95 31330 36,88 36,25
GMC2 10,4 84,95 30260 35,62
GMC1 90
10,4 84,95 30780 36,23 38,65
GMC2 10,4 84,95 34890 41,07
91
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Intemperie
GHE1 28
10,4 84,95 40200 47,32 43,73
GHE2 10,4 84,95 34090 40,13
GHE1 56
10,4 84,95 31420 36,99 36,15
GHE2 10,4 84,95 30000 35,32
GHE1 90
10,4 84,95 45030 53,01 52,09
GHE2 10,4 84,95 43470 51,17
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Intemperie
GHA1 28
10,4 84,95 33590 39,54 40,00
GHA2 10,4 84,95 34370 40,46
GHA1 56
10,4 84,95 33580 39,53 38,65
GHA2 10,4 84,95 32080 37,76
GHA1 90
10,4 84,95 34970 41,17 41,19
GHA2 10,4 84,95 35010 41,21
Especímenes: Vigas
Árido Grueso: Pifo
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Intemperie
PMS1 28
150 150 450 4480 5,97 6,45
PMS2 150 150 450 5200 6,93
PMS1 56
150 150 450 7680 10,24 9,88
PMS2 150 150 450 7140 9,52
PMS1 90
150 150 450 5990 7,99 8,09
PMS2 150 150 450 6140 8,19
92
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Intemperie
PMC1 28
150 150 450 4070 5,43 5,30
PMC2 150 150 450 3880 5,17
PMC1 56
150 150 450 6050 8,07 7,99
PMC2 150 150 450 5930 7,91
PMC1 90
150 150 450 5400 7,20 6,40
PMC2 150 150 450 4200 5,60
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Intemperie
PHE1 28
150 150 450 4740 6,32 6,57
PHE2 150 150 450 5120 6,83
PHE1 56
150 150 450 4440 5,92 6,23
PHE2 150 150 450 4900 6,53
PHE1 90
150 150 450 5270 7,03 7,12
PHE2 150 150 450 5410 7,21
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Intemperie
PHA1 28
150 150 450 5010 6,68 6,61
PHA2 150 150 450 4910 6,55
PHA1 56
150 150 450 4980 6,64 6,87
PHA2 150 150 450 5320 7,09
PHA1 90
150 150 450 4580 6,11 6,18
PHA2 150 150 450 4690 6,25
93
Especímenes: Probetas cilíndricas
Árido Grueso: Pifo
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Intemperie
PMS1 28
10,4 84,95 34460 40,57 38,25
PMS2 10,4 84,95 30520 35,93
PMS1 56
10,4 84,95 39940 47,02 45,86
PMS2 10,4 84,95 37970 44,70
PMS1 90
10,4 84,95 41210 48,51 48,71
PMS2 10,4 84,95 41540 48,90
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Intemperie
PMC1 28
10,4 84,95 28680 33,76 33,74
PMC2 10,4 84,95 28650 33,73
PMC1 56
10,4 84,95 46090 54,26 54,13
PMC2 10,4 84,95 45870 54,00
PMC1 90
10,4 84,95 36090 42,48 42,51
PMC2 10,4 84,95 36130 42,53
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Intemperie
PHE1 28
10,4 84,95 42360 49,87 50,94
PHE2 10,4 84,95 44190 52,02
PHE1 56
10,4 84,95 48630 57,25 56,56
PHE2 10,4 84,95 47460 55,87
PHE1 90
10,4 84,95 46400 54,62 56,61
PHE2 10,4 84,95 49780 58,60
94
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Intemperie
PHA1 28
10,4 84,95 41040 48,31 49,85
PHA2 10,4 84,95 43650 51,38
PHA1 56
10,4 84,95 51840 61,03 61,10
PHA2 10,4 84,95 51970 61,18
PHA1 90
10,4 84,95 44800 52,74 50,45
PHA2 10,4 84,95 40920 48,17
95
4.4.3 Exposición de Sulfato de Sodio: después de 24 horas de
coladas las vigas, se sumergirán en una solución de sulfato de sodio
(50 gramos de sulfato por litro de agua) durante 28, 56 y 90 días.
Especímenes: Vigas
Árido Grueso: Guayllabamba
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Solución de
azufre
GMS1 28
150 150 450 5120 6,83 6,95
GMS2 150 150 450 5300 7,07
GMS1 56
150 150 450 5430 7,24 6,87
GMS2 150 150 450 4880 6,51
GMS1 90
150 150 450 5120 6,83 6,13
GMS2 150 150 450 4070 5,43
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Solución de
azufre
GMC1 28
150 150 450 5400 7,20 6,95
GMC2 150 150 450 5030 6,71
GMC1 56
150 150 450 5080 6,77 6,79
GMC2 150 150 450 5100 6,80
GMC1 90
150 150 450 4490 5,99 6,21
GMC2 150 150 450 4830 6,44
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Solución de
azufre
GHE1 28
150 150 450 6740 8,99 9,23
GHE2 150 150 450 7100 9,47
GHE1 56
150 150 450 6950 9,27 8,13
GHE2 150 150 450 5240 6,99
GHE1 90
150 150 450 6700 8,93 8,63
GHE2 150 150 450 6250 8,33
96
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Solución de
azufre
GHA1 28
150 150 450 4780 6,37 6,77
GHA2 150 150 450 5380 7,17
GHA1 56
150 150 450 5660 7,55 7,11
GHA2 150 150 450 5010 6,68
GHA1 90
150 150 450 5140 6,85 6,48
GHA2 150 150 450 4580 6,11
Especímenes: Probetas cilíndricas
Árido Grueso: Guayllabamba
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Solución de
azufre
GMS1 28
10,4 84,95 37800 44,50 44,11
GMS2 10,4 84,95 37150 43,73
GMS1 56
10,4 84,95 34810 40,98 45,26
GMS2 10,4 84,95 42090 49,55
GMS1 90
10,4 84,95 46460 54,69 48,68
GMS2 10,4 84,95 36240 42,66
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Solución de
azufre
GMC1 28
10,4 84,95 25310 29,79 28,22
GMC2 10,4 84,95 22640 26,65
GMC1 56
10,4 84,95 31060 36,56 36,49
GMC2 10,4 84,95 30930 36,41
GMC1 90
10,4 84,95 30630 36,06 36,89
GMC2 10,4 84,95 32050 37,73
97
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Solución de
azufre
GHE1 28
10,4 84,95 39410 46,39 45,30
GHE2 10,4 84,95 37550 44,20
GHE1 56
10,4 84,95 39080 46,00 46,36
GHE2 10,4 84,95 39680 46,71
GHE1 90
10,4 84,95 43030 50,65 51,99
GHE2 10,4 84,95 45300 53,33
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Solución de
azufre
GHA1 28
10,4 84,95 30540 35,95 37,89
GHA2 10,4 84,95 33840 39,84
GHA1 56
10,4 84,95 39540 46,55 43,70
GHA2 10,4 84,95 34700 40,85
GHA1 90
10,4 84,95 38250 45,03 44,42
GHA2 10,4 84,95 37210 43,80
Especímenes: Vigas
Árido Grueso: Pifo
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Solución de
azufre
PMS1 28
150 150 450 5880 7,84 7,53
PMS2 150 150 450 5420 7,23
PMS1 56
150 150 450 5880 7,84 7,56
PMS2 150 150 450 5460 7,28
PMS1 90
150 150 450 5650 7,53 7,57
PMS2 150 150 450 5700 7,60
98
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Solución de
azufre
PMC1 28
150 150 450 5500 7,33 7,51
PMC2 150 150 450 5760 7,68
PMC1 56
150 150 450 5010 6,68 6,43
PMC2 150 150 450 4640 6,19
PMC1 90
150 150 450 4970 6,63 6,51
PMC2 150 150 450 4800 6,40
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Solución de
azufre
PHE1 28
150 150 450 4740 6,32 6,45
PHE2 150 150 450 4940 6,59
PHE1 56
150 150 450 4920 6,56 6,47
PHE2 150 150 450 4790 6,39
PHE1 90
150 150 450 4730 6,31 6,42
PHE2 150 150 450 4900 6,53
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Solución de
azufre
PHA1 28
150 150 450 6390 8,52 8,29
PHA2 150 150 450 6050 8,07
PHA1 56
150 150 450 5170 6,89 7,37
PHA2 150 150 450 5890 7,85
PHA1 90
150 150 450 5810 7,75 7,37
PHA2 150 150 450 5250 7,00
99
Especímenes: Probetas cilíndricas
Árido Grueso: Pifo
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Solución de
azufre
PMS1 28
10,4 84,95 43400 51,09 51,60
PMS2 10,4 84,95 44260 52,10
PMS1 56
10,4 84,95 46150 54,33 55,59
PMS2 10,4 84,95 48290 56,85
PMS1 90
10,4 84,95 48790 57,43 58,57
PMS2 10,4 84,95 50720 59,71
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Solución de
azufre
PMC1 28
10,4 84,95 37320 43,93 45,46
PMC2 10,4 84,95 39920 46,99
PMC1 56
10,4 84,95 48760 57,40 55,24
PMC2 10,4 84,95 45090 53,08
PMC1 90
10,4 84,95 44340 52,20 50,24
PMC2 10,4 84,95 41020 48,29
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Solución de
azufre
PHE1 28
10,4 84,95 45050 53,03 50,30
PHE2 10,4 84,95 40410 47,57
PHE1 56
10,4 84,95 40010 47,10 48,41
PHE2 10,4 84,95 42240 49,72
PHE1 90
10,4 84,95 49960 58,81 60,74
PHE2 10,4 84,95 53240 62,67
100
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Solución de
azufre
PHA1 28
10,4 84,95 38530 45,36 49,19
PHA2 10,4 84,95 45040 53,02
PHA1 56
10,4 84,95 48780 57,42 56,70
PHA2 10,4 84,95 47560 55,99
PHA1 90
10,4 84,95 45400 53,44 53,21
PHA2 10,4 84,95 45000 52,97
101
4.4.4 Vigas de hormigón armado (4 Ø 9 mm con estribos de 5,5 mm
cada 150 mm). Después de 24 horas se sumergirán en agua de mar
(agua salada).
Especímenes: Vigas
Árido grueso: Guayllabamba
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Agua de
mar
GMS1 28
150 150 450 4190 5,59 5,78
GMS2 150 150 450 4480 5,97
GMS1 56
150 150 450 4690 6,25 6,01
GMS2 150 150 450 4330 5,77
GMS1 90
150 150 450 4840 6,45 6,55
GMS2 150 150 450 4990 6,65
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Agua de
mar
GMC1 28
150 150 450 4670 6,23 6,47
GMC2 150 150 450 5030 6,71
GMC1 56
150 150 450 4760 6,35 6,57
GMC2 150 150 450 5090 6,79
GMC1 90
150 150 450 5610 7,48 7,03
GMC2 150 150 450 4930 6,57
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Agua de
mar
GHE1 28
150 150 450 3870 5,16 4,66
GHE2 150 150 450 3120 4,16
GHE1 56
150 150 450 5460 7,28 6,67
GHE2 150 150 450 4540 6,05
GHE1 90
150 150 450 5700 7,60 7,25
GHE2 150 150 450 5180 6,91
102
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Agua de
mar
GHA1 28
150 150 450 4920 6,56 6,62
GHA2 150 150 450 5010 6,68
GHA1 56
150 150 450 4690 6,25 6,42
GHA2 150 150 450 4940 6,59
GHA1 90
150 150 450 4950 6,60 7,03
GHA2 150 150 450 5600 7,47
Especímenes: Probetas Cilíndricas
Árido grueso: Guayllabamba
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Agua de
mar
GMS1 28
10,4 84,95 34840 41,01 39,54
GMS2 10,4 84,95 32330 38,06
GMS1 56
10,4 84,95 34410 40,51 42,74
GMS2 10,4 84,95 38210 44,98
GMS1 90
10,4 84,95 35680 42,00 41,32
GMS2 10,4 84,95 34520 40,64
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Agua de
mar
GMC1 28
10,4 84,95 26780 31,52 32,94
GMC2 10,4 84,95 29180 34,35
GMC1 56
10,4 84,95 29200 34,37 35,90
GMC2 10,4 84,95 31790 37,42
GMC1 90
10,4 84,95 42320 49,82 46,59
GMC2 10,4 84,95 36830 43,36
103
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Agua de
mar
GHE1 28
10,4 84,95 38830 45,71 41,98
GHE2 10,4 84,95 32500 38,26
GHE1 56
10,4 84,95 41230 48,54 49,27
GHE2 10,4 84,95 42480 50,01
GHE1 90
10,4 84,95 41840 49,25 49,40
GHE2 10,4 84,95 42090 49,55
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Agua de
mar
GHA1 28
10,4 84,95 33670 39,64 41,93
GHA2 10,4 84,95 37560 44,21
GHA1 56
10,4 84,95 41810 49,22 47,33
GHA2 10,4 84,95 38600 45,44
GHA1 90
10,4 84,95 38200 44,97 48,36
GHA2 10,4 84,95 43970 51,76
Especímenes: Vigas
Árido grueso: Pifo
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Agua de
mar
PMS1 28
150 150 450 6430 8,57 7,79
PMS2 150 150 450 5260 7,01
PMS1 56
150 150 450 7680 10,24 9,14
PMS2 150 150 450 6030 8,04
PMS1 90
150 150 450 6540 8,72 8,39
PMS2 150 150 450 6040 8,05
104
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Agua de
mar
PMC1 28
150 150 450 5480 7,31 7,28
PMC2 150 150 450 5440 7,25
PMC1 56
150 150 450 5790 7,72 8,07
PMC2 150 150 450 6310 8,41
PMC1 90
150 150 450 5570 7,43 7,73
PMC2 150 150 450 6030 8,04
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Agua de
mar
PHE1 28
150 150 450 6750 9,00 8,78
PHE2 150 150 450 6420 8,56
PHE1 56
150 150 450 5800 7,73 7,51
PHE2 150 150 450 5470 7,29
PHE1 90
150 150 450 5250 7,00 7,39
PHE2 150 150 450 5840 7,79
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Agua de
mar
PHA1 28
150 150 450 5570 7,43 8,21
PHA2 150 150 450 6750 9,00
PHA1 56
150 150 450 5990 7,99 8,31
PHA2 150 150 450 6470 8,63
PHA1 90
150 150 450 5950 7,93 7,33
PHA2 150 150 450 5040 6,72
105
Especímenes: Probetas cilíndricas
Árido grueso: Pifo
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Agua de
mar
PMS1 28
10,4 84,95 34960 41,15 40,58
PMS2 10,4 84,95 33990 40,01
PMS1 56
10,4 84,95 55690 65,56 62,86
PMS2 10,4 84,95 51110 60,17
PMS1 90
10,4 84,95 49220 57,94 59,52
PMS2 10,4 84,95 51910 61,11
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Agua de
mar
PMC1 28
10,4 84,95 41780 49,18 48,35
PMC2 10,4 84,95 40360 47,51
PMC1 56
10,4 84,95 34720 40,87 42,32
PMC2 10,4 84,95 37180 43,77
PMC1 90
10,4 84,95 44380 52,24 53,20
PMC2 10,4 84,95 46000 54,15
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Agua de
mar
PHE1 28
10,4 84,95 41100 48,38 46,43
PHE2 10,4 84,95 37780 44,47
PHE1 56
10,4 84,95 46280 54,48 55,13
PHE2 10,4 84,95 47390 55,79
PHE1 90
10,4 84,95 50020 58,88 56,18
PHE2 10,4 84,95 45430 53,48
106
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Agua de
mar
PHA1 28
10,4 84,95 45800 53,91 53,29
PHA2 10,4 84,95 44730 52,66
PHA1 56
10,4 84,95 47000 55,33 54,31
PHA2 10,4 84,95 45270 53,29
PHA1 90
10,4 84,95 50400 59,33 58,97
PHA2 10,4 84,95 49780 58,60
107
4.4.5 Exposición a aceites minerales, se colocará aceite mineral en
la superficie una vez a la semana durante 28, 56 y 90 días.
Especímenes: Vigas
Árido grueso: Guayllabamba
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Aceite
Mineral
GMS1 28
150 150 450 5080 6,77 6,14
GMS2 150 150 450 4130 5,51
GMS1 56
150 150 450 3860 5,15 5,69
GMS2 150 150 450 4680 6,24
GMS1 90
150 150 450 4010 5,35 5,68
GMS2 150 150 450 4510 6,01
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Aceite
Mineral
GMC1 28
150 150 450 4680 6,24 6,35
GMC2 150 150 450 4840 6,45
GMC1 56
150 150 450 4890 6,52 6,19
GMC2 150 150 450 4400 5,87
GMC1 90
150 150 450 5410 7,21 6,87
GMC2 150 150 450 4900 6,53
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Aceite
Mineral
GHE1 28
150 150 450 4800 6,40 7,00
GHE2 150 150 450 5700 7,60
GHE1 56
150 150 450 4940 6,59 6,51
GHE2 150 150 450 4820 6,43
GHE1 90
150 150 450 6250 8,33 8,57
GHE2 150 150 450 6600 8,80
108
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Aceite
Mineral
GHA1 28
150 150 450 4790 6,39 6,21
GHA2 150 150 450 4530 6,04
GHA1 56
150 150 450 4470 5,96 6,17
GHA2 150 150 450 4790 6,39
GHA1 90
150 150 450 4610 6,15 6,06
GHA2 150 150 450 4480 5,97
Especímenes: Probetas cilíndricas
Árido grueso: Guayllabamba
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Aceite
Mineral
GMS1 28
10,4 84,95 37700 44,38 43,21
GMS2 10,4 84,95 35720 42,05
GMS1 56
10,4 84,95 36980 43,53 41,95
GMS2 10,4 84,95 34290 40,37
GMS1 90
10,4 84,95 38780 45,65 43,57
GMS2 10,4 84,95 35240 41,48
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Aceite
Mineral
GMC1 28
10,4 84,95 29810 35,09 34,94
GMC2 10,4 84,95 29550 34,79
GMC1 56
10,4 84,95 30250 35,61 37,85
GMC2 10,4 84,95 34060 40,09
GMC1 90
10,4 84,95 33090 38,95 39,92
GMC2 10,4 84,95 34740 40,90
109
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Aceite
Mineral
GHE1 28
10,4 84,95 30930 36,41 38,26
GHE2 10,4 84,95 34080 40,12
GHE1 56
10,4 84,95 32620 38,40 37,54
GHE2 10,4 84,95 31160 36,68
GHE1 90
10,4 84,95 34880 41,06 41,73
GHE2 10,4 84,95 36020 42,40
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Aceite
Mineral
GHA1 28
10,4 84,95 29410 34,62 40,13
GHA2 10,4 84,95 38770 45,64
GHA1 56
10,4 84,95 38100 44,85 38,21
GHA2 10,4 84,95 26820 31,57
GHA1 90
10,4 84,95 32160 37,86 39,85
GHA2 10,4 84,95 35540 41,84
Especímenes: Vigas
Árido grueso: Pifo
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Aceite
Mineral
PMS1 28
150 150 450 6280 8,37 8,13
PMS2 150 150 450 5920 7,89
PMS1 56
150 150 450 6230 8,31 8,15
PMS2 150 150 450 5990 7,99
PMS1 90
150 150 450 6420 8,56 8,10
PMS2 150 150 450 5730 7,64
110
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Aceite
Mineral
PMC1 28
150 150 450 6080 8,11 7,97
PMC2 150 150 450 5870 7,83
PMC1 56
150 150 450 4990 6,65 6,69
PMC2 150 150 450 5040 6,72
PMC1 90
150 150 450 5200 6,93 6,70
PMC2 150 150 450 4850 6,47
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Aceite
Mineral
PHE1 28
150 150 450 4380 5,84 5,99
PHE2 150 150 450 4600 6,13
PHE1 56
150 150 450 4980 6,64 6,38
PHE2 150 150 450 4590 6,12
PHE1 90
150 150 450 4690 6,25 6,47
PHE2 150 150 450 5010 6,68
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Aceite
Mineral
PHA1 28
150 150 450 6100 8,13 8,59
PHA2 150 150 450 6780 9,04
PHA1 56
150 150 450 5020 6,69 7,00
PHA2 150 150 450 5480 7,31
PHA1 90
150 150 450 4870 6,49 6,61
PHA2 150 150 450 5040 6,72
111
Especímenes: Probetas cilíndricas
Árido grueso: Pifo
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Aceite
Mineral
PMS1 28
10,4 84,95 34580 40,71 42,91
PMS2 10,4 84,95 38320 45,11
PMS1 56
10,4 84,95 47130 55,48 54,60
PMS2 10,4 84,95 45640 53,73
PMS1 90
10,4 84,95 45010 52,98 53,21
PMS2 10,4 84,95 45400 53,44
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Aceite
Mineral
PMC1 28
10,4 84,95 42390 49,90 50,68
PMC2 10,4 84,95 43710 51,45
PMC1 56
10,4 84,95 45940 54,08 54,56
PMC2 10,4 84,95 46760 55,05
PMC1 90
10,4 84,95 51230 60,31 58,94
PMC2 10,4 84,95 48900 57,56
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Aceite
Mineral
PHE1 28
10,4 84,95 37520 44,17 40,32
PHE2 10,4 84,95 30990 36,48
PHE1 56
10,4 84,95 36980 43,53 44,76
PHE2 10,4 84,95 39070 45,99
PHE1 90
10,4 84,95 45310 53,34 53,26
PHE2 10,4 84,95 45180 53,19
112
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO
PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Aceite
Mineral
PHA1 28
10,4 84,95 44820 52,76 53,31
PHA2 10,4 84,95 45760 53,87
PHA1 56
10,4 84,95 46370 54,59 55,27
PHA2 10,4 84,95 47540 55,96
PHA1 90
10,4 84,95 45400 53,44 53,80
PHA2 10,4 84,95 46010 54,16
113
4.4.6 Exposición a desgate producido por el rodaje de vehículos
sobre la superficie de la viga durante 28, 56 y 90 días.
Especímenes: Vigas
Árido Grueso: Guayllabamba
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Rodadura
GMS1 28
150 150 450 3730 4,97 4,91
GMS2 150 150 450 3640 4,85
GMS1 56
150 150 450 4760 6,35 6,31
GMS2 150 150 450 4710 6,28
GMS1 90
150 150 450 4830 6,44 6,93
GMS2 150 150 450 5570 7,43
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Rodadura
GMC1 28
150 150 450 4230 5,64 5,31
GMC2 150 150 450 3730 4,97
GMC1 56
150 150 450 3260 4,35 4,27
GMC2 150 150 450 3140 4,19
GMC1 90
150 150 450 3880 5,17 5,25
GMC2 150 150 450 4000 5,33
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Rodadura
GHE1 28
150 150 450 3820 5,09 5,32
GHE2 150 150 450 4160 5,55
GHE1 56
150 150 450 4780 6,37 5,96
GHE2 150 150 450 4160 5,55
GHE1 90
150 150 450 3380 4,51 4,88
GHE2 150 150 450 3940 5,25
114
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Rodadura
GHA1 28
150 150 450 3670 4,89 5,20
GHA2 150 150 450 4130 5,51
GHA1 56
150 150 450 3830 5,11 5,23
GHA2 150 150 450 4010 5,35
GHA1 90
150 150 450 3950 5,27 5,19
GHA2 150 150 450 3840 5,12
Especímenes: Probetas cilíndricas
Árido Grueso: Guayllabamba
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Rodadura
GMS1 28
10,4 84,95 34250 40,32 39,41
GMS2 10,4 84,95 32710 38,51
GMS1 56
10,4 84,95 35500 41,79 42,12
GMS2 10,4 84,95 36060 42,45
GMS1 90
10,4 84,95 33390 39,31 40,11
GMS2 10,4 84,95 34760 40,92
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Rodadura
GMC1 28
10,4 84,95 31280 36,82 36,69
GMC2 10,4 84,95 31060 36,56
GMC1 56
10,4 84,95 29180 34,35 37,09
GMC2 10,4 84,95 33830 39,82
GMC1 90
10,4 84,95 28470 33,51 33,17
GMC2 10,4 84,95 27890 32,83
115
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Rodadura
GHE1 28
10,4 84,95 36470 42,93 43,13
GHE2 10,4 84,95 36810 43,33
GHE1 56
10,4 84,95 35920 42,28 42,76
GHE2 10,4 84,95 36730 43,24
GHE1 90
10,4 84,95 33410 39,33 40,19
GHE2 10,4 84,95 34870 41,05
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Rodadura
GHA1 28
10,4 84,95 38510 45,33 43,56
GHA2 10,4 84,95 35500 41,79
GHA1 56
10,4 84,95 40570 47,76 49,47
GHA2 10,4 84,95 43480 51,18
GHA1 90
10,4 84,95 36720 43,23 44,37
GHA2 10,4 84,95 38670 45,52
Especímenes: Vigas
Árido grueso: Pifo
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Rodadura
PMS1 28
150 150 450 4010 5,35 5,73
PMS2 150 150 450 4590 6,12
PMS1 56
150 150 450 4280 5,71 5,85
PMS2 150 150 450 4490 5,99
PMS1 90
150 150 450 5110 6,81 6,87
PMS2 150 150 450 5190 6,92
116
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Rodadura
PMC1 28
150 150 450 4170 5,56 5,71
PMC2 150 150 450 4390 5,85
PMC1 56
150 150 450 5580 7,44 7,12
PMC2 150 150 450 5100 6,80
PMC1 90
150 150 450 5210 6,95 6,71
PMC2 150 150 450 4850 6,47
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Rodadura
PHE1 28
150 150 450 3890 5,19 5,11
PHE2 150 150 450 3780 5,04
PHE1 56
150 150 450 4220 5,63 6,42
PHE2 150 150 450 5410 7,21
PHE1 90
150 150 450 5000 6,67 6,98
PHE2 150 150 450 5470 7,29
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días) b (mm) d (mm) L (mm) P (kg)
MR
(MPa)
MR Promedio
(MPa)
Rodadura
PHA1 28
150 150 450 5480 7,31 7,15
PHA2 150 150 450 5250 7,00
PHA1 56
150 150 450 4940 6,59 6,36
PHA2 150 150 450 4600 6,13
PHA1 90
150 150 450 4450 5,93 6,29
PHA2 150 150 450 4980 6,64
117
Especímenes: Probetas cilíndricas
Árido grueso: Pifo
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Rodadura
PMS1 28
10,4 84,95 32600 38,38 38,85
PMS2 10,4 84,95 33400 39,32
PMS1 56
10,4 84,95 37800 44,50 44,73
PMS2 10,4 84,95 38200 44,97
PMS1 90
10,4 84,95 46420 54,64 55,82
PMS2 10,4 84,95 48410 56,99
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Rodadura
PMC1 28
10,4 84,95 42010 49,45 50,22
PMC2 10,4 84,95 43320 51,00
PMC1 56
10,4 84,95 47620 56,06 56,14
PMC2 10,4 84,95 47760 56,22
PMC1 90
10,4 84,95 45900 54,03 55,35
PMC2 10,4 84,95 48140 56,67
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Rodadura
PHE1 28
10,4 84,95 38660 45,51 36,22
PHE2 10,4 84,95 22870 26,92
PHE1 56
10,4 84,95 49700 58,51 55,89
PHE2 10,4 84,95 45260 53,28
PHE1 90
10,4 84,95 48940 57,61 58,41
PHE2 10,4 84,95 50300 59,21
118
CONDICIÓN PROBETA EDAD
(días)
DIAMETRO AREA CARGA ESFUERZO ESFUERZO PROMEDIO
(cm) (cm2) (kg) MPa MPa
Rodadura
PHA1 28
10,4 84,95 39200 46,15 47,61
PHA2 10,4 84,95 41690 49,08
PHA1 56
10,4 84,95 47900 56,39 58,36
PHA2 10,4 84,95 51250 60,33
PHA1 90
10,4 84,95 50690 59,67 60,54
PHA2 10,4 84,95 52170 61,41
119
CAPÍTULO 5
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Para el análisis de resultados se ha realizado diagramas Tiempo –
Módulo de Rotura de cada mezcla realizada con cada tipo de cemento y
diferente tipo de árido grueso y expuesta a la misma condición; con este
gráfico se realizará el análisis de cuál cemento es el que presenta mayor
durabilidad.
Los gráficos presentados a continuación son realizados con el árido
grueso de Guayllabamba y los cementos que se está estudiando.
5.1 Guayllabamba - Curado estándar
En presente gráfico muestra la evolución del módulo de rotura del
hormigón en los 90 días de estudio; en el caso de cemento Selvalegre el
módulo de rotura aumenta ligeramente a partir de los 28 días,
manteniéndose prácticamente constate hasta los 90 días.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
GUAYLLABAMBA - CURADO ESTANDAR
GHE
GHA
GMC
GMS
120
La mezcla con cemento Campeón presenta un incremento de módulo de
rotura a los 56 días, a los 90 días disminuye una mínima cantidad que se
puede considerar alguna deficiencia del método de ensayo ya que se trata
de 0,25MPa.
La mezcla realizada con cemento Holcim Premium presenta un
decrecimiento del módulo de rotura con el paso del tiempo, es decir que a
partir de los 28 días el desempeño del hormigón va disminuyendo, a los
90 días incrementa ligeramente sin lograr llegar al valor inicial; este
comportamiento muestra que con el tiempo el hormigón no va ganando
módulo de rotura ni lo mantiene como al inicio de la formación de las
reacciones químicas.
Para el cemento Armaduro el módulo de rotura se mantiene constante
durante los 90 días, lo que indica que la composición del hormigón
mantiene sus propiedades.
De esto podemos concluir, si bien es cierta la mezcla realizada con
cemento Holcim Premium tiene mejor desempeño a los 28 días, no logra
mantener el comportamiento que los otros tres cementos si mantienen.
En cuanto al cemento Selvalegre y Campeón en general mantienen sus
propiedades.
121
5.2 Guayllabamba - Intemperie
La condición de exposición intemperie se refiere a deficiencia total de
curado, las vigas elaboradas para someterlas a esta condición a las 24
horas de hormigonadas se colocaron al exterior del laboratorio sin ningún
tipo de protección, sometidas a las condiciones climáticas durante el
tiempo que se realizó es estudio.
Para el hormigón realizado con cemento Selvalegre el módulo de rotura a
los 56 días disminuye respecto a los 28 días causado justamente por la
falta de hidratación para completar las reacciones químicas del cemento;
pero, el módulo de rotura se mantiene constante hasta los 90 días, lo que
nos indica que tiene mayor estabilidad.
El hormigón que se elaboró con cemento Campeón tiene un
comportamiento similar al curado estándar, es decir el módulo de rotura
incrementa hasta los 56 días, luego de eso permanece constante.
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9
0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
GUAYLLABAMBA - INTERPERIE
GHE
GHA
GMC
GMS
122
Para el hormigón elaborado con cemento Holcim Premium, se observa
que el hormigón no conserva sus propiedades al pasar el tiempo, a los 56
días el desempeño en módulo de rotura disminuye notablemente, pero se
recupera a los 90 días.
El hormigón elaborado con cemento Armaduro incrementa su módulo de
rotura a los 56 días respecto a los 28 días, a los 90 días disminuye en
alrededor de 1MPa, este comportamiento se debería a que la condición
de falta de curado pudo provocar que las reacciones del cemento no
concluyan.
123
5.3 Guayllabamba – Solución azufre
Una de las condiciones de exposición fue someter los especímenes de
ensayo vigas y cilindros a una solución de azufre con una concentración
del 5%.
Las vigas se sometieron a este agente agresivo 24 horas después de
fabricadas durante los 90 días.
El comportamiento de cemento Selvalegre y Campeón es prácticamente
el similar, las curvas están superpuestas, el módulo de rotura a los 56
días es prácticamente constante ya que varía 0,2MPa comparado con el
módulo de rotura a los 28 días; sin embargo a los 90 días se aprecia una
disminución del módulo de 0,57 MPa, indicando que la solución de azufre
logra degradar relativamente el desempeño del hormigón.
El hormigón elaborado con cemento Holcim Premium disminuye el módulo
de rotura a 56 días respecto al obtenido a los 28 días, a los 90 días se
podría considerar constante ya que reduce 0,50MPa que puede ser
debido al método de ensayo; la reducción del módulo de rotura de 28 días
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
GUAYLLABAMBA - SOLUCIÓN AZUFRE
GHE
GHA
GMC
GMS
124
a 56 días es de 1,1MPa, lo que indica que está mezcla se afecta por la
condición de agresividad.
La mezcla realizada con cemento Armaduro a los 56 días tiene mayor
módulo de rotura que a los 28 días, a los 90 días tiene una reducción de
0,57MPa respecto a los 56 días, lo que mostraría que tiene un proceso de
degradación por efecto de la solución de azufre que afecta al hormigón.
125
5.4 Guayllabamba – Agua de mar
Debido a que existe la necesidad de realizar construcciones que están en
contacto con el agua de mar, como la costa ecuatoriana, por este motivo
se sometió a los especímenes de ensayo vigas y cilindros a esta
condición de agresividad.
El hormigón realizado don cemento Selvalegre muestra un incremento del
módulo de rotura a todas las edades, lo que muestra que no sufre
desgaste por agresión del agua de mar.
El hormigón realizado con cemento Campeón tiene un incremento de
módulo de rotura hasta los 90 días, no existe un desgaste del desempeño
del hormigón por la agresión de las sales y demás minerales presentes en
el agua de mar.
El hormigón realizado con cemento Holcim Premium muestra un
incremento del módulo de rotura en todas las edades, es decir no
presenta procesos de degradación.
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
GUAYLLABAMBA - AGUA DE MAR
GHE
GHA
GMC
GMS
126
El hormigón realizado con cemento armaduro presenta una curva
prácticamente constante, la variación de 28 a 56 días es de 0,1MPa y
0,46MPa de 56 a 90 días, se puede interpretar como que la agresión del
agua de mar no es considerable es decir no le afecta.
127
5.5 Guayllabamba - Rodadura
La condición de agresividad de rodadura fue considerada debido a que
existen varios proyectos viales en el Ecuador que se están construyendo
con pavimentos rígido, como en la provincia del Azuay y el oriente
ecuatoriano, por tal motivo se intentó replicar esta condición en el
laboratorio adecuando una rampa para hacer que un auto se desplace
sobre las vigas a ser ensayas, en general en las probetas se notó que los
bordes se dañaron por el efecto del paso de la rueda del auto.
El hormigón elaborado con cemento Selvalegre muestra un incremento
del módulo de rotura en los 90 días, lo que permite concluir que su
comportamiento bajo esta condición es óptimo.
El hormigón realizado con Cemento Campeón tiene una disminución del
módulo de rotura a los 56 días de 1,03MPa, a los 90 días el módulo de
rotura es semejante al obtenido a los 28 días.
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
GUAYLLABAMBA - RODADURA
GHE
GHA
GMC
GMS
128
En el caso del Hormigón realizado con cemento Holcim Premium se
observa que a los 90 días hay una disminución del módulo de rotura de
1,1MPa, lo que nos indica que bajo está condición de agresividad el
hormigón presenta desgaste.
El hormigón realizado con cemento Armaduro muestra un
comportamiento prácticamente constante en los 90 días, lo que indica que
bajo está condición el hormigón no se desgasta con facilidad.
129
5.6 Guayllabamba – Aceite mineral
El aceite mineral es un elemento muy utilizado en las industrias como en
el sector petrolero, ya que permite que los vehículos puedan movilizarse,
no es extraño que en parqueaderos de diferentes lugares se encuentre
residuos de aceite mineral, se desea comprobar cuanto afecta este
elemento en el desempeño del hormigón, ya que se infiltra en el
hormigón.
Para el Hormigón elaborado con cemento Selvalegre se observa una
disminución de 0,65MPa de 28 a 56 días, a partir de los 56 días el módulo
de rotura se mantiene constante, se concluye que a edades tempranas
tiene una afectación bajo esta condición de agresividad.
El hormigón elaborado con cemento Campeón muestra un módulo de
rotura que incrementa con el tiempo de exposición, lo que permite concluir
que el aceite mineral no afecta al desempeño de este hormigón.
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
GUAYLLABAMBA - ACEITE MINERAL
GHE
GHA
GMC
GMS
130
El hormigón realizado con cemento Holcim Premium tiene un
comportamiento prácticamente constante hasta los 56 días, el módulo de
rotura a los 90 días incrementa en 2MPa, lo que nos indica que está
condición no le afecta en el comportamiento y desempeño del hormigón.
El hormigón que se ha fabricado con cemento Armaduro tiene un
comportamiento prácticamente constante durante todo el periodo de los
90 días, presenta una variación de 0,3MPa, que puede ser por el método
de ensayo; se podría decir que está condición no es agresiva para el
hormigón.
131
Los gráficos presentados a continuación son realizados con el árido
grueso de Pifo y los cementos que se está estudiando.
5.7 Pifo – Curado estándar
Para esta condición el hormigón realizado con cemento Selvalegre se
puede considerar que los módulos de rotura han permanecido constantes
durante los 90 días, tienen una variación de 0,15MPa. A los 90 días el
módulo de rotura es prácticamente el mismo que a 56 días. Mostrándonos
que el hormigón logra mantener sus propiedades en el paso del tiempo.
El hormigón realizado con cemento Campeón, muestra un módulo de
rotura prácticamente constante hasta los 56 días ya que tiene una
variación de 0,33MPa; pero a los 90 días tiene una reducción de
0,75MPa, la variación no es muy considerable.
Para la condición de curado estándar para el hormigón realizado con
cemento Holcim Premium se puede observar que los módulos de rotura a
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
PIFO - CURADO ESTANDAR
PHE
PHA
PMC
PMS
132
todas las edades son prácticamente constantes, tienen una variación de
0,33MPa, considerado como variación del método de ensayo.
En el caso del hormigón realizado con cemento Armaduro a los 56 días se
observa una disminución del módulo de rotura de 0,94MPa que se
mantiene hasta los 90 días, esta variación muestra que el desempeño del
hormigón no ha logrado mantenerse en el tiempo.
133
5.8 Pifo - Intemperie
Estos especímenes de ensayo se ubicaron en la intemperie, en el exterior
del laboratorio sin ningún tipo de cuidado.
El hormigón realizado con cemento Selvalegre muestra un incremento del
módulo de rotura hasta los 56 días, en donde se puede identificar una
clara variación decreciente de sus propiedades, tiene una variación de
1,8MPa, mostrando que con el paso del tiempo el hormigón que tuvo
deficiente curado empieza a perder sus propiedades.
En el hormigón realizado con cemento Campeón muestra un
comportamiento semejante al de Selvalegre, en los 56 días muestra un
claro aumento de módulo de rotura de 2,69MPa, pero a los 90 días
decrece este comportamiento con 1,59MPa, sin embargo es un valor más
alto que el obtenido a los 28 días; se podría mencionar que este hormigón
con el paso del tiempo mantiene las propiedades de durabilidad, aunque
con un adecuado control podría desempeñarse mejor.
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1
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
PIFO - INTERPERIE
PHE
PHA
PMC
PMS
134
Del análisis del gráfico podemos mencionar que el hormigón realizado con
cemento Holcim Premium prácticamente mantiene el módulo de rotura
hasta los 56 días, a partir de ello aumenta 0,89MPa, dando muestras de
que el hormigón permite no curarse adecuadamente y mantener sus
propiedades.
El Hormigón realizado con cemento Armaduro en los primeros 56 días
tienen un decrecimiento de 0,26MPa en su módulo de rotura, pero a los
90 días muestra un decrecimiento de 0,69MPa, mostrando que está
condición de falta de curado adecuado afecta el desempeño del hormigón
ya que las reacciones químicas que generan la ganancia de resistencia se
detienen.
135
5.9 Pifo – Solución azufre
La solución de azufre bajo la cual se sometió estos especímenes de
ensayo tuvo una concentración del 5%, a las 24 horas de fundidas las
vigas se colocaron en la solución.
Para el hormigón elaborado con cemento Selvalegre se puede observar
que el módulo de rotura tiene una variación de 0,03MPa, lo que nos
muestra que este hormigón mantiene sus propiedades en el tiempo, es
decir es adecuado para obras que tengan este tipo de exposición o
agresividad.
El hormigón realizado con cemento Campeón muestra decrecimiento del
módulo de rotura a los 56 días, la variación es de 1,08MPa. A los 90 días
el módulo de rotura se mantiene prácticamente constante, tiene un
incremento de 0,08MPa; se puede interpretar este comportamiento como
que a edades tempranas el hormigón aun es vulnerable a la agresión de
sulfatos, pero que con el pasar del tiempo mantiene sus propiedades.
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
PIFO - SOLUCIÓN AZUFRE
PHE
PHA
PMC
PMS
136
De los resultados obtenidos se puede mencionar que el hormigón
realizado con cemento Holcim Premium mantiene constante su módulo de
rotura, con variaciones de 0,02MPa, lo que muestra que este hormigón
resiste al ataque de sulfatos.
El hormigón realizado con cemento Armaduro tiene un decrecimiento del
módulo de rotura a los 56 días, la disminución es de 0,92MPa, a los 90
días mantiene constante su desempeño, se puede mencionar que este
comportamiento muestra que a edades tempranas este hormigón es más
vulnerable a la acción de sulfatos, pero al avanzar las reacciones
químicas en el hormigón va mostrando que puede mantener sus
propiedades de durabilidad.
137
5.10 Pifo – Agua de mar
Analizando el gráfico obtenido de los hormigones sometidos a la agresión
del agua de mar se puede mencionar lo siguiente:
El hormigón realizado con cemento Selvalegre muestra un aumento en el
módulo de rotura a los 56 días de 1,35MPa, pero a los 90 días disminuye
0,75MPa, sin embargo el valor de módulo de rotura a las 90 días no es
menor que el obtenido a los 28 días, esto nos muestra que el hormigón si
resiste a este ataque del agua de mar.
En el hormigón realizado con cemento Campeón se observa que el
módulo de rotura se mantiene prácticamente constate durante los 90 días,
presenta ligeras variaciones, aumento de 0,79MPa a los 56 días y una
disminución de 0,34MPa s los 90 días que se puede despreciar por el
método de ensayo. Este tipo de hormigón tiene un comportamiento más
uniforme ante este agente agresivo.
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
PIFO - AGUA DE MAR
PHE
PHA
PMC
PMS
138
El hormigón elaborado con cemento Holcim Premium a los 56 días
disminuye su módulo de rotura en 1,27MPa, a los 90 días tiene una
disminución de 0,12MPa, podemos considerar que mantiene sus
propiedades desde los 56 días a los 90 días, la agresión del agua de mar
afecta principalmente a edades donde las reacciones químicas son más
estables.
El hormigón realizado con cemento Armaduro a los 56 días aumenta
0,1MPa en su módulo de rotura, se puede considerar como constante, ya
que el método de ensayo puede provocar esta variación, a partir de los 56
días muestra una variación de 0,98MPa, se interpretaría como que al
hormigón elaborado con este tipo de cemento el agua de mar logra
penetra y empieza un proceso de degradación.
139
5.11 Pifo - Rodadura
Para esta condición el hormigón expuesto a rodadura elaborado con
cementoSelvalegre muestra un comportamiento creciente a todas las
edades, especialmente desde los 56 días incrementa su módulo de rotura
en 1,02MPa, este comportamiento nos indica que este tipo de hormigón
es durable para este tipo de exposición.
En el caso del Hormigón elaborado con cemento Campeón el crecimiento
del módulo de rotura se da hasta los 56 días, donde se podría considerar
que permanece constante ya que la variación a los 90 días es de
0,41MPa, que puede darse por la ejecución del ensayo.
En cambio el hormigón fabricado con cemento Holcim Premium muestra
un buen desempeño durante los 90 días, su módulo de rotura es
creciente, a todas las edades; podríamos decir que esta exposición no le
afecta a este tipo de hormigón.
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
PIFO - RODADURA
PHE
PHA
PMC
PMS
140
EL hormigón realizado con cemento Armaduro a los 56 días presenta un
decrecimiento del módulo de rotura de 0,79MPa, a partir de los 56 días
permanece prácticamente constante, se podría mencionar que este tipo
de hormigón a edad temprana es vulnerable a la rodadura, seguramente
tiene relación con la velocidad de las reacciones químicas que se
producen al interior del hormigón.
141
5.12 Pifo – Aceite mineral
Para esta condición agresiva, el hormigón realizado con cemento
Selvalegre presenta una variación de 0,05MPa, se considera que sus
propiedades se mantienen en el paso del tiempo, este hormigón puede
resistir el ataque de este elemento sin sufrir un proceso de degradación.
En el caso del hormigón realizado con cemento Campeón se observa que
a los 56 días tiene una variación de 1,28MPa, es decir a edad temprana el
aceite mineral afecta su desempeño, a los 90 días se mantiene el mismo
módulo de rotura; es decir que este tipo de hormigón es vulnerable al
aceite mineral a edades tempranas.
El hormigón realizado con cemento Holcim Premium mantiene el módulo
de rotura durante el tiempo, podemos decir que este tipo de hormigón no
es afectado por la acción del aceite mineral.
El hormigón elaborado con cemento Armaduro a los 56 días muestra un
decrecimiento del módulo de rotura de 1,59MPa, a los 90 días respecto a
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
PIFO - ACEITE MINERAL
PHE
PHA
PMC
PMS
142
los 56 días disminuye 0,39MPa, que se consideraría como que el módulo
de rotura se mantiene constante. La exposición al aceite mineral le afecta
a este tipo de hormigón.
143
5.13 Variaciones del módulo de rotura debido a las condiciones
agresivas que experimentan los especímenes.
A continuación se presenta los gráficos elaborados para cada tipo de
hormigón con todas las exposiciones a las que se ha sometido para
evaluar cuál de las condiciones es la más agresiva para la combinación
de áridos cemento. De acuerdo a lo establecido en la norma INEN 2554,
Determinación de la resistencia a la flexión del hormigón, utilizando una
viga simple con carga en los tercios se encontró los módulos de rotura
que no son considerados error de ensayo para determinar que condición
es la más agresiva para cada una de las mezclas.
De acuerdo a la norma es permisible un 16% de variación entre los
valores obtenidos en un mismo laboratorio, realizados los ensayos por la
misma persona; es decir un valor con variación de 16% es considerado
como que no tiene variación, si la variación es más del 16% el módulo de
rotura es otro mayor o menor, de acuerdo al caso.
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MR (MPa)
DÍAS
GUAYLLABAMBA - SELVALEGRE
CURADO
INTEMPERIE
AZUFRE
AGUA MAR
RODADURA
ACEITE
144
RANGO DE
DATOS
GUAYABAMBA – SELVALEGRE (GMS)
INTEMPERIE AZUFRE MAR RODADURA ACEITE
DE 28 A 56 -8.30% -1.06% 4.04% 28.49% -7.27%
DE 56 A 90 2.62% -10.86% 8.98% 9.82% -0.23%
En el hormigón que se ha elaborado con árido grueso de Guayllabamba y
cemento Selvalegre se puede observar que los agentes agresivos que le
producen menos afectación, se ordena desde la agresión que menos
efecto causa hasta la que más efecto produce en el desempeño del
hormigón.
Rodadura
Agua de mar
Intemperie
Aceite mineral
Solución de azufre
145
RANGO DE
DATOS
GUAYABAMBA - CAMPEÓN
INTEMPERIE AZUFRE MAR RODADURA ACEITE
DE 28 A 56 5.92% -2.40% 1.55% -19.60% -2.42%
DE 56 A 90 -1.42% -8.45% 7.01% 23.13% 10.98%
En el hormigón que se elaboró con árido grueso de Guayllabamba y
cemento Campeón se puede mencionar que los agentes agresivos a los
que ha sido expuesto le afectan de menor a mayor los siguientes:
Intemperie
Agua de mar
Solución de azufre
Aceite mineral
Rodadura
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MR (MPa)
DÍAS
GUAYLLABAMBA - CAMPEÓN
CURADO
INTEMPERIE
AZUFRE
AGUA MAR
RODADURA
ACEITE
146
RANGO DE
DATOS
GUAYABAMBA - HOLCIM HE
INTEMPERIE AZUFRE MAR RODADURA ACEITE
DE 28 A 56 -33.81% -11.92% 43.06% 12.03% -7.05%
DE 56 A 90 62.33% 6.23% 8.80% -18.12% 31.66%
En el hormigón elaborado con árido grueso de Guayllabamba y cemento
Holcim Premium tiene algunas condiciones de exposición en las que se
desempeña mejor que en otras, ordenando las agresiones que menos le
afecta hasta la que más le afecta sería:
Agua de mar
Aceite mineral
Rodadura
Solución de azufre
Intemperie
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
GUAYLLABAMBA - HOLCIM HE
CURADO
INTEMPERIE
AZUFRE
AGUA MAR
RODADURA
ACEITE
147
RANGO DE
DATOS
GUAYABAMBA - ARMADURO
INTEMPERIE AZUFRE MAR RODADURA ACEITE
DE 28 A 56 35.59% 5.02% -3.02% 0.51% -0.64%
DE 56 A 90 -15.48% -8.90% 9.55% -0.64% -1.84%
En el hormigón realizado con la combinación de árido grueso
Guayllabamba y cemento Armaduro de acuerdo al grafico obtenido se
puede mencionar las condiciones que le afectan, se ordena mencionando
primero a la condición que menos le afecta hasta la que más afectación
produce.
Rodadura
Aceite mineral
Agua de mar
Solución de azufre
Intemperie
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1
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5
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
GUAYLLABAMBA - ARMADURO
CURADO
INTEMPERIE
AZUFRE
AGUA MAR
RODADURA
ACEITE
148
Análisis de las curvas del hormigón realizado con material de Pifo y las
diferentes combinaciones de cemento para establecer que condición de
agresividad es la que más le afecta.
RANGO DE
DATOS
PIFO - SELVALEGRE
INTEMPERIE AZUFRE MAR RODADURA ACEITE
DE 28 A 56 53.10% 0.35% 17.28% 1.98% 0.16%
DE 56 A 90 -18.15% 0.09% -8.24% 17.45% -0.57%
En el hormigón que se ha elaborado con árido grueso de Pifo y cemento
Selvalegre se puede observar que los agentes agresivos que le producen
menos afectación, se ordena desde la agresión que menos efecto causa
hasta la que más efecto produce en el desempeño del hormigón.
Agua de mar
Intemperie
Solución de azufre
Aceite mineral
Rodadura
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
PIFO - SELVALEGRE
CURADO
INTEMPERIE
AZUFRE
AGUA MAR
RODADURA
ACEITE
149
RANGO DE
DATOS
PIFO - CAMPEÓN
INTEMPERIE AZUFRE MAR RODADURA ACEITE
DE 28 A 56 50.69% -14.30% 10.81% 24.77% -16.07%
DE 56 A 90 -19.87% 1.24% -4.13% -5.81% 0.20%
En el hormigón que se elaboró con árido grueso de Guayllabamba y
cemento Campeón se puede mencionar que los agentes agresivos a los
que ha sido expuesto le afectan de menor a mayor los siguientes:
Agua de mar
Rodadura
Solución de Azufre
Aceite mineral
Intemperie
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
PIFO - CAMPEÓN
CURADO
INTEMPERIE
AZUFRE
AGUA MAR
RODADURA
ACEITE
150
RANGO DE
DATOS
PIFO - HOLCIM HE
INTEMPERIE AZUFRE MAR RODADURA ACEITE
DE 28 A 56 -5.27% 0.31% -14.43% 25.55% 6.57%
DE 56 A 90 14.35% -0.82% -1.60% 8.72% 1.36%
En el hormigón elaborado con árido grueso de Pifo y cemento Holcim
Premium tiene algunas condiciones de exposición en las que se
desempeña mejor que en otras, ordenando las agresiones que menos le
afecta hasta la que más le afecta sería:
Rodadura
Solución de azufre
Aceite mineral
Intemperie
Agua de mar
0
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2
3
4
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8
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0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
PIFO - HOLCIM HE CURADO
INTEMPERIEAZUFRE
AGUAMARRODADURAACEITE
151
RANGO DE
DATOS
PIFO - ARMADURO
INTEMPERIE AZUFRE MAR RODADURA ACEITE
DE 28 A 56 3.83% -11.09% 1.14% -11.09% -18.48%
DE 56 A 90 -10.00% 0.00% -11.80% -1.15% -5.62%
En el hormigón realizado con la combinación de árido grueso
Guayllabamba y cemento Armaduro de acuerdo al grafico obtenido se
puede mencionar las condiciones que le afectan, se ordena mencionando
primero a la condición que menos le afecta hasta la que más afectación
produce.
Intemperie
Rodadura
Solución de azufre
Agua de mar
Aceite mineral.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
PIFO - ARMADURO
CURADO
INTEMPERIE
AZUFRE
AGUA MAR
RODADURA
ACEITE
152
CAPÍTULO 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Para los hormigones realizados con áridos de Guayllabamba
Las mezclas de hormigón sometidas a la condición de curado
estándar con los cementos que tienen mayor contenido de
puzolana como es el cemento Selvalegre y Campeón mantienen
durante el tiempo un valor semejante de módulo de rotura, por este
comportamiento se consideraría que la durabilidad de los
hormigones realizados con Selvalegre y Campeón es mayor
porque se mantiene en el tiempo. Ver curva Guayllabamba –
Curado estándar.
El hormigón fabricado con cemento con mayor contenido de
puzolana y sometido a la intemperie presenta menos desgaste,
degradación o variación a los 90 días ya que presenta un
incremento del módulo de rotura hasta los 56 días, a partir de ahí
las características se mantienen hasta los 90 días. Ver cuerva
Guayllabamba- Intemperie
La condición de exposición a solución de azufre es la más
agresiva, ya que todos los hormigones han tenido una disminución
en su desempeño en cuanto al módulo de rotura como al esfuerzo
a la compresión a los 90 días de exposición. Ver curva
Guayllabamba – Solución de Azufre
Para la condición de agresividad del agua del mar todos los
hormigones presentan un comportamiento semejante, no muestran
un desgaste de la calidad del hormigón con el paso del tiempo. Ver
curva Guayllabamba – agua de mar.
153
Para la condición de rodadura el hormigón fabricado con cemento
con valor intermedio de contenido de puzolana muestra mejor
desempeño respecto a la durabilidad. Ver curva Guayllabamba -
rodadura
Para la condición agresiva al aceite mineral, este una sustancia
que no causa degradación en el hormigón. Ver curva
Guayllabamba – Aceite mineral.
El hormigón elaborado con Selvalegre le afecta más la solución de
azufre y menos la exposición a rodadura. Ver curva Guayllabamba
- Selvalegre
Al hormigón elaborado con Campeón le afecta más la exposición a
rodadura y menos la exposición a la intemperie. Ver curva
Guayllabamba - Campeón
Al hormigón elaborado con Holcim Premium le afecta más le
exposición a la intemperie y menos el agua de mar. Ver curva
Guayllabamba – Holcim Premium
Al hormigón elaborado con Armaduro le afecta más la exposición a
la intemperie y menos la exposición a rodadura. Ver curva
Guayllabamba - Armaduro
Para los hormigones realizados con áridos de Pifo
En la condición de curado estándar todos los hormigones
mantienen el módulo de rotura constante, mostrando que su
desempeño es mantenido en el tiempo. Esto tiene que ver en gran
medida debido a la calidad del agregado. Ver curva Pifo – Curado
estándar.
154
La solución de azufre es menos agresiva para el hormigón
realizado con Selvalegre y Holcim Premium, los hormigones
elaborados con Armaduro y Campeón muestran que su
desempeño se afecta hasta los 56 días, pero a partir de ahí logran
mantener sus propiedades casi constantes. Ver curva Pifo –
Solución de Azufre.
El hormigón fabricado con cemento Holcim Premium tiene mejor
desempeño que los demás cuando hay deficiencia en el curado.
Ver curva Pifo – Holcim Premium.
El hormigón elaborado con cemento Campeón y sometido a
agresión del agua de mar muestra mejor desempeño en el tiempo,
ya que mantiene sus propiedades a pesar de haber sido sometido
a agua de mar a las 24 horas de hormigonado. Ver curva Pifo –
Agua de mar.
Los hormigones realizados con Selvalegre, Campeón y Holcim
Premium HE, muestran un crecimiento en el módulo de rotura a
través del tiempo en la exposición de rodadura, se considera que
estos hormigones son durables para este tipo de exposición que no
solo es el resistir abrasión en la superficie sino resistir una carga.
Ver curva Pifo – Rodadura.
Para la condición agresiva del aceite mineral es una sustancia que
afecta al hormigón a edades tempranas. Los hormigones
realizados con Campeón y Armaduro fueron los más afectados a
este tipo de agresión. Ver curva Pifo – aceite mineral.
El hormigón realizado con Holcim Premium le afecta más la
exposición a agua de mar y menos la exposición a rodadura. Ver
curva Pifo – Holcim Premium.
155
Al hormigón realizado con Armaduro le afecta más la exposición a
agua de mar y menos la exposición a la intemperie. Ver curva Pifo
– Armaduro.
Al hormigón elaborado con Selvalegre le afecta más la exposición
a la rodadura y menos el agua de mar. Ver curva Pifo - Selvalegre
Al hormigón elaborado con campeón le afecta más la exposición a
la intemperie y menos la exposición al agua de mar. Ver curva Pifo
– Agua de mar.
Para los hormigones elaborados con áridos de Guayllabamba y
todas las combinaciones de cementos comparando entre los
agentes agresivos provocados por el azufre y el agua de mar se
concluye que el agua de mar es menos agresiva que el azufre.
En cuanto a la resistencia a sulfatos el ACI y la PCA recomiendan
que los cementos tengan un porcentaje mayor al 7% de C3A
calculado aplicando la fórmula de Bogue; ninguno de los cementos
estudiados tienen un contenido de 7%. Sino los que se indican a
continuación
2,65*%Al2O3-1,692*%Fe2O3 – Formula de Bogue
CEMENTO % C3A
Holcim Premium 6.3
Armaduro 6,7
Selvalegre 5,8
Campeón 5,2
Sin embargo en hormigón con material de Guayllabamba Holcim Premium
HE es más durable que Armaduro, Selvalegre y Campeón que
156
prácticamente muestran el mismo comportamiento ante el ataque de
sulfatos.
Para los hormigones realizados con material de Pifo se observa que el
hormigón realizado con Selvalegre y Campeón mantienen sus
propiedades de mejor forma que Armaduro y Holcim Premium.
Para tener más elementos de juicio se analizó también el comportamiento
de las probetas cilíndricas expuestas a la misma solución de azufre al 5%,
considerando que las probetas cilíndricas tienen menor masa y por ende
la afectación podría ser mayor.
0
10
20
30
40
50
60
0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
GUAYLLABAMBA - SOLUCIÓN AZUFRE
GHE
GHA
GMC
GMS
157
La curva de Selvalegre es creciente en ambos casos, es decir tanto para
árido de Pifo como de Guayllabamba.
La curva de Campeón presenta una tendencia creciente a todas las
edades con los dos áridos, a los 90 días presenta una ligera disminución
que se puede considerar como parte del porcentaje de error permisible
por la ejecución del ensayo.
La forma de la curva el hormigón elaborado con Holcim Premium HE se
mantiene, presentando una ligera disminución de la resistencia a los 56
días.
La curva de Armaduro es semejante en los hormigones realizados con los
dos materiales, donde se ve que la curva prácticamente se mantiene con
el paso del tiempo.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 30 60 90
MR (MPa)
DÍAS
PIFO - SOLUCIÓN AZUFRE
PHE
PHA
PMC
PMS
158
De la bibliografía se ha obtenido como criterio que la condición más crítica
para un hormigón es la exposición a sulfatos al 5% de concentración, por
lo que es adecuado buscar una conclusión determinante.
Se observa que Campeón en ambos tipos de hormigón ha tenido un
comportamiento más equilibrado, con mejor desempeño tanto en vigas
como en probetas cilíndricas, por lo que se podría concluir que
efectivamente, de acuerdo a la hipótesis, los cementos con mayor
contenido de puzolana natural presentan mayor durabilidad.
Es importante mencionar que evidentemente el tipo de áridos que se va a
usar es un factor importante y que ayuda a la durabilidad del hormigón,
podemos observar en este estudio que los hormigones con áridos de Pifo
presentan mejor desempeño.
En los especímenes ensayados de vigas y probetas cilíndricas se puede
observar que con materiales de Pifo no se forman puntos débiles, más
bien la distribución de los áridos en el hormigón es la adecuada tanto por
la forma como por el tamaño del árido; no así con materiales de
Guayllabamba donde claramente se observó que existen puntos débiles
con partículas de tonalidad amarillenta que con el efecto de la carga se
deshacen, se evidencia la existencia de algunas partículas de árido con
un extremo redondeado, por donde se produjo las fallas.
Además en una de las vigas sometidas a agua de mar se observó que la
armadura de refuerzo presentó oxido a los 56 días, lo que muestra que el
hormigón con este árido es más permeable.
En inspecciones visuales realizadas a todos loes especímenes no
se observó un desgaste evidente, fisuras o descamaciones de las
partes expuestas.
El aceite mineral que se fue colocando semanalmente en los
especímenes no logro penetrar ninguno de los hormigones.
159
Los elementos expuestos a fisuras presentaron un ligero
desportillamiento provocado por el movimiento de los neumáticos
del vehículo al momento de pasar de viga en viga.
En la intemperie los elementos no presentaron ningún defecto en la
superficie.
En el agua de mar probetas realizadas con árido de Guayllabamba
y cemento Campeón y Selvalegre presentaron una capa de
acumulación principalmente de cloruro de sodio, y otros
componentes propios del agua de mar, de acuerdo al ensayo
mineralógico que se solicitó de los residuos se encontró que los
minerales fueron Halita 98,25%, esfalerita o blenda 0,15%, Calcita
1,37%, Brucita 0,23%. La calcita normalmente se forma en el
hormigón en la lámina exterior como una fina capa cuando hay
reacción álcali carbonato.
La brucita precipita con el agua de mar, es un material expansivo,
produce grietas y fisuras.
Se atribuye la presencia de estos minerales a que la mezcla de
hormigón no es lo suficientemente densa, o que existió deficiencia
en la compactación de las probetas, por lo que estos minerales
pudieron evacuar del interior del hormigón.
A 90 días ninguna probeta presento estas sustancias en la
superficie.
Se realizó una relación entre el módulo de finura y la resistencia a
la compresión de los hormigones estudiados y sometidos a las
agresiones de los diferentes agentes.
Las curvas obtenidas para cada tipo de hormigón entre ellas no
siguen una misma tendencia, pero si se observa la misma
exposición en todos los casos se puede decir que tiene una
tendencia de comportamiento.
Ningún gráfico presentado anteriormente sirve en el caso de que
quisiéramos encontrar una relación entre el módulo de finura y la
resistencia a la compresión ya que los hormigones han sido
sometidos a procesos de degradación.
160
Gráficos Relación Módulo de Rotura – Resistencia
Estos gráficos no se deben emplear para obtener una relación entre el
módulo de rotura del hormigón con la resistencia a la compresión simple,
debido a que los hormigones estudiados fueron sometidos a procesos de
desgaste. Sin embargo para tener una noción sobre su comportamiento
se realizó los siguientes diagramas:
Áridos de Pifo
Pifo – Selvalegre
Pifo – Campeón
0
2
4
6
8
10
12
0 10 20 30 40 50 60 70
MR (MPa)
f 'c (MPa)
PIFO - SELVALEGRE
CURADOESTÁDARINTEMPERIE
SOLUCIÓNAZUFREAGUA MAR
RODADURA
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 10 20 30 40 50 60 70
MR (MPa)
f 'c (MPa)
PIFO - CAMPEÓN
CURADOESTÁDARINTEMPERIE
SOLUCIÓNAZUFREAGUA MAR
161
Pifo – Holcim Premium
Pifo – Armaduro
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 10 20 30 40 50 60 70
MR (MPa)
f 'c (MPa)
PIFO - HOLCIM HE
CURADOESTÁDARINTEMPERIE
SOLUCIÓNAZUFREAGUA MAR
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 10 20 30 40 50 60 70
MR (MPa)
f 'c (MPa)
PIFO - ARMADURO
CURADOESTÁDARINTEMPERIE
SOLUCIÓNAZUFREAGUA MAR
162
Áridos de Guayllabamba
Guayllabamba – Selvalegre
Guayllabamba – Campeón
0
2
4
6
8
10
12
0 10 20 30 40 50 60 70
MR (MPa)
f 'c (MPa)
GUAYLLABAMBA - SELVALEGRE
CURADOESTÁDARINTEMPERIE
SOLUCIÓNAZUFREAGUA MAR
0
2
4
6
8
10
12
0 10 20 30 40 50 60 70
MR (MPa)
f 'c (MPa)
GUAYLLABAMBA - CAMPEÓN
CURADOESTÁDARINTEMPERIE
SOLUCIÓNAZUFREAGUA MAR
163
Guayllabamba – Holcim Premium
Guayllabamba – Armaduro
0
2
4
6
8
10
12
0 10 20 30 40 50 60 70
MR (MPa)
f 'c (MPa)
GUAYLLABAMBA - HOLCIM HE
CURADOESTÁDARINTEMPERIE
SOLUCIÓNAZUFREAGUA MAR
0
2
4
6
8
10
12
0 10 20 30 40 50 60 70
MR (MPa)
f 'c (MPa)
GUAYLLABAMBA - ARMADURO
CURADOESTÁDARINTEMPERIE
SOLUCIÓNAZUFREAGUA MAR
164
Gráfico resumen de materiales de Guayllabamba – Todos los
cementos – Todas las exposiciones
165
Gráfico resumen de materiales de Pifo – Todos los cementos –
Todas las exposiciones
166
Limitaciones
Las limitaciones que se tuvo en el desarrollo de la investigación son las
siguientes:
El agua de mar usado como agente agresivo en el hormigón fue
colocado en un recipiente en el cual se sumergieron los
especímenes. Esto en cierta manera no reflejan las verdaderas
condiciones externas que pueden presentarse en una estructura.
Debido a que el agua de mar colocada en el recipiente está
estática, mientras que el agua de mar siempre está en movimiento.
Esto produjo que sobre la superficie superior de los especímenes
se concentre una capa de sal producto de la decantación. Lo ideal
sería llevar a los especímenes al mar y sumergirlos en el agua a fin
de que sean expuestos a las verdaderas condiciones que puede
presentarse en una estructura.
Los especímenes sometidos a la condición agresiva a la rodadura,
fueron colocados en el parqueadero del Laboratorio de Ensayo de
Materiales de la Universidad Central del Ecuador a fin de simular
una de las causas que provoca el deterioro del hormigón, pero lo
correcto sería que deben ser sometidos a un tráfico más continuo
al que realizamos en la investigación, es decir que éstos formen
parte de una vía de alto tráfico de tal manera que reflejen las
verdaderas condiciones a las que el hormigón puede estar
expuesto.
El tiempo de ensayo de los especímenes para todas las
condiciones agresivas a las que fueron sometidos, es una
limitación muy importante en el desarrollo de la presente
investigación. Se deberá ampliar el tiempo de ensayo a fin de
verificar resultados y tendencias generadas en este estudio.
167
5.3. Recomendaciones
Debería plantearse realizar una investigación más profunda sobre
el tema debido a que la información que se ha recopilado de la
investigación es diversa, pero con la participación de profesionales
de otras áreas como química y geología para tener mayores
elementos de interpretación de resultados.
Ampliar el tiempo de ensayo de los especímenes, para la
verificación de resultados y tendencias. Se recomienda continuar
con un estudio semejante, pero manteniendo las probetas
sometidas a los diferentes agentes agresivos por mínimo un año.
Se debe amplificar el estudio a otras condiciones agresivas que
causan el deterioro en el hormigón como el flujo constante de
líquidos como aguas pluviales y aguas servidas presentadas en
estructuras como alcantarillas y colectores.
Mejorar las condiciones de los agentes agresivos que se
emplearon en la presente investigación como la rodadura y el agua
de mar, a fin de tener mejores resultados y más confiables.
Impulsar a los profesionales y personas involucradas en el campo
de la construcción a hacer uso de las ventajas que generan usar un
tipo de cemento para una determinada estructura al momento de
fabricar hormigones
Buscar medios para difundir y concientizar a los profesionales que
la característica más importante en el hormigón aparte de la
resistencia a la compresión, tracción, es la durabilidad. Esto
permite garantizar que las estructuras tendrán una mayor vida útil.
168
Incentivar en el estudiante y profesional al estudio del hormigón y
sus propiedades a fin de garantizar la durabilidad del mismo, ya
que este elemento materializa todos los criterios de la ingeniería.
169
GLOSARIO
Hormigón: Mezcla homogénea de áridos más material cementante más
agua, que es capaz de tomar la forma que se desee. Adquiere resistencia
con el paso del tiempo.
Árido: Material granular inerte que se usa como elemento constitutivo del
hormigón.
Cemento: polvo fino, proveniente de la calcinación del clinker de cemento
portland con propiedades hidráulicas aglutinantes.
Cemento Puzolánico: cemento que en su composición contiene
puzolana.
Puzolana: Material hidráulico silíceo aluminoso, con propiedades
aglutinantes, componente de los cementos disponibles en el medio.
Aditivo: elemento químico usado como ingrediente en la elaboración del
hormigón para modificar sus propiedades en estado fresco.
Relación agua cemento: valor menor que 1, que representa la cantidad
de agua que se debe colocar en una mezcla de hormigón por cada unidad
de cemento.
Durabilidad: No presentar degradación con el paso del tiempo por la
acción de algún agente externo.
Agentes agresivos: Elementos que producen degradación en el
hormigón.
Cámara de curado: Lugar donde se almacenan los especímenes de
hormigón que permite mantener temperatura y humedad constante.
Intemperie: Condición bajo la cual no se controla la temperatura ni la
humedad.
170
Solución de Azufre: Agua con azufre con una concentración específica.
Aceite mineral: Sustancia química orgánica de uso mecánico
Agua de mar: Agua originaria del mar, usado como medio degradante.
Rodadura: Efecto de hacer rodar los neumáticos de un auto.
Módulo de Rotura: Expresa la resistencia a la flexión del hormigón.
Resistencia a la compresión: la máxima resistencia que un espécimen
de hormigón puede sostener antes de presentar la primera fisura.
Armaduro PMS: Hormigón elaborado con árido grueso de Pifo y cemento
Selvalegre PMC: Hormigón elaborado con árido grueso de Pifo y
cemento Campeón.
PHE: Hormigón elaborado con árido grueso de Pifo y cemento Holcim
Premium PHA: Hormigón elaborado con árido grueso de Pifo y cemento
GMS: Hormigón elaborado con árido grueso de Guayllabamba y cemento
Selvalegre
GMC: Hormigón elaborado con árido grueso de Guayllabamba y cemento
Campeón.
GHE: Hormigón elaborado con árido grueso de Guayllabamba y cemento
Holcim Premium
GHA: Hormigón elaborado con árido grueso de Guayllabamba y cemento
Armaduro
171
BIBLIOGRAFÍA
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durabilidad del Hormigón. American Concrete Institute. 2001.
59p.
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concreto reforzado expuesta a diferentes ambientes urbanos
de México. Sanfandila. 2006. 257p.
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concreto. ASOCEM. Perú. 10p.
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Pretensado. Editorial Grupo de investigación TEP-190
Ingeniería e infraestructura. Granada, 2007. 398p.
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del concreto con agregados reciclados. Trabajo de grado.
Magister en Construcción. Universidad Nacional de Colombia.
Maestría en Construcción. Bogotá 2013. 137p.
9. MARTINEZ, Mireya. Durabilidad del hormigón fabricado con
cemento Armaduro de composición P20 Y Holcim Premium HE.
Trabajo de Grado. Maestría en Estructuras y Ciencia de los
Materiales. Universidad Central del Ecuador. Facultad de
Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática. Instituto de
Investigación y Postgrado. Quito 2015.
172
BIOGRAFÍA
LUIS WLADIMIR MORALES GUBIO nace el 11 de julio de 1984 en la
ciudad de Ibarra, provincia de Imbabura. Sus padres son Luis H. Morales
P. y Elena Gubio M. Es el segundo hijo dentro de cinco hermanos y
hermanas. La educación primaria estudió en la Escuela Víctor Manuel
Peñaherrera, la secundaria lo realizó en el Colegio Nacional Teodoro
Gómez de la Torre, hoy Unidad Educativa Experimental obteniendo el
título de Bachiller en Ciencias Aplicadas Físico Matemático. Fue
Abanderado del Estandarte del Colegio y segundo mejor Egresado. La
educación superior lo realizó en la Universidad Central del Ecuador donde
obtuvo el título de Ingeniero Civil, especializado en Estructuras. Fue
ayudante de cátedra de Resistencia de Materiales que obtuvo mediante
concurso de méritos y oposición.
Ha trabajado como catedrático en la Universidad Central del Ecuador, en
la facultad de Arquitectura y Urbanismo en los años 2012 y 2013.
Actualmente es docente de la Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y
Matemáticas. Imparte las cátedras de Resistencia de Materiales 1 y
Ensayo de Materiales 1 desde el 2013 hasta la actualidad.
Ha trabajado en proyectos de investigación en la Facultad de Ingeniería,
Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad Central del Ecuador y
posteriormente como consultor individual para varias consultoras
constructoras como Cesar Izurieta Consultores, Fobrem, MTOP y para
varios profesionales arquitectos e ingenieros civiles que trabajan dentro
del ámbito de la consultoría y la construcción.
Desde el año 2009 forma parte del personal de planta de la Empresa
Consultora CARDNO-CAMINOSCA donde sus principales actividades se
han enmarcado en el desarrollo de estudios y proyectos en el ámbito de
las Estructuras tanto para proyectos viales, hidráulicos, arquitectónicos
como edificaciones así como para proyectos hidroeléctricos. Actualmente
se desempeña como Ingeniero Estructural Medio y pertenece a la
Vicepresidencia de Vialidad y Transporte de la empresa.
