Propuesta de mejora de concreto usado para revestimiento de túneles (página 2)
Proponer mejora de diseño de mezcla concreto
250 kg/cm2 asentamiento 7" utilizado para el revestimiento
final de túneles en el proyecto
Ferrocarril centro tramo C-2, Puerto Cabello Estado
Carabobo.Objetivos Específicos
Diagnosticar la materia
prima utilizada para la elaboración de concreto
premezclado en planta El Cambur mediante ensayos de
laboratorio.Diseñar la mezcla propuesta.
Realizar ensayos de laboratorio a mezcla
propuesta.Analizar resultados de ensayos realizados al
diseño de mezcla propuesto.Elaborar la propuesta de mejora del diseño de
mezcla.- Objetivos de la investigación
Objetivo General
La propuesta es de gran importancia en el
ámbito económico debido a que esta propuesta se
basa en disminuciones de cemento,
que es la materia
prima más costosa que conforma el concreto y por
consecuencia se lograría un ahorro
considerable en los costos por
metro cúbico del diseño de mezcla en
cuestión.De la misma manera realizando esta propuesta
serviría como patrón de ejemplo para otras
plantas
involucradas en proyectos de
estas mismas características.Debido a la realización de ensayos y al
análisis comparativo a realizar se
puede tener una idea clara y certeza de la fiabilidad del
resultado final y ponerlo en práctica industrialmente
en la obra.De acuerdo con las políticas de la empresa
estaríamos logrando unos de los objetivos
más estratégicos desde el punto de vista
económico cuando se refiere a los costos mas elevados
en una planta de concreto premezclado, como lo es cuando nos
referimos a la materia prima más
específicamente el cemento. El cemento es el material
más costoso en la producción de metro cúbico de
concreto.Al realizar esta propuesta satisfactoriamente
estamos asegurando que el diseño propuesto
cumplirá con todas las especificaciones y normativas
respectivas para la elaboración de concreto
premezclado, lo que nos garantizara que el concreto colocado
en el proyecto será el exigido por los organismos u
organizaciones que solicite el diseño
de mezcla de concreto.En vista a la importancia desde el punto de vista
económico, de calidad y
organizacional se ha tomado el interés de desarrollar este tema y
brindar una mejora del diseño de mezcla a utilizar en
el recubrimiento final de túnel del proyecto
ferrocarril tramo C-2 Puerto Cabello Estado
Carabobo. - JUSTIFICACIÓN
CAPITULO II
MARCO
REFERENCIAL- Reseña Histórica
Después del descubrimiento del cemento, hecho
ocurrido alrededor de 1.850; Candlot (1888),
hizo investigaciones acerca de la acción del cloruro cálcico y
demostró que variando las dosis se obtenía un
efecto retardante o acelerante en el concreto.La habilidad para conformar las propiedades de la
obra, es un reflejo del desarrollo
tecnológico que ha tenido lugar en su mayor parte
desde los inicios de 1900. El uso de la relación
agua/cemento como un medio para estimar la
resistencia, se reconoció cerca de
1918.El impresionante aumento de la durabilidad a los
efectos de la congelación y el deshielo como resultado
de la inclusión de aire, fue
reconocido a principio de la década de los años
cuarenta. Estos dos significativos avance; en la tecnología del concreto se ha expandido
mediante la investigación exhaustiva y el desarrollo
de muchas áreas estrechamente relacionadas, incluyendo
el uso de aditivos para contrarrestar posibles deficiencias,
desarrollar propiedades especiales o para lograr una mayor
economía.Los primeros aditivos empleados fueron los
hidrófugos para confeccionar
concretos-más-impermeables; También se ensayo la
incorporación de silicato sódicos y diversos
jabones para mejorar la impermeabilidad. Ferret, hizo
ensayos con gran número de productos
finos, inertes o que se hinchaban, así como con
condiciones de aceite de
linaza y aceite de máquina.Hacia 1.895, Candlot en Francia y
Dickerhoff en Alemania
practicaron adiciones de cal grasa con el fin de mejorar la
plasticidad, iguales experiencias se llevaron a cabo en los
Estados
Unidos en 1.906. Los plastificantes fueron
comercializados hacia 1.935, estos fueron patentados como
aditivos para concreto, sin embargo su comercialización no cobró forma
real sino hasta la década de los sesenta. Luego para
los mediados de los sesenta y setenta se utilizaron por
primera vez en Japón y en Europa los
aditivos Superplastificantes; posteriormente se introdujo su
uso en los Estados Unidos. En Venezuela
llegan los aditivos a finales de los años cuarenta. En
la década de los setenta se comienza su
fabricación en el país, incorporando'
progresivamente mayor proporción de materia
nacionales. En la actual tecnología del concreto, los
aditivos han perdido su carácter misterioso y con ellos se
pueden obtener concretos de mayores exigencias.En el país se han venido utilizando estos
aditivos, en obras de gran magnitud tales como son: La
Represa Raúl Leoni, La Represa de Turimiqldre, la
Planta Hidroeléctrica Uribante-Caparo y el metro
de Caracas entre otras.Ojeda, I (2001) quien realizó el Trabajo
de Grado que lleva por titulo Manual para Ingeniero
Residentes en Construcción Tipo Túnel en la
ciudad de Maracay. Realizó este trabajo
con el propósito de orientar a los Ingenieros sobre el
desenvolvimiento en campo de construcciones tipo
Túnel, en donde se agrupa información técnica, tanto
teórica como práctica, requerida para ejecutar
una obra civil, utilizando el Sistema
constructivo Tipo Túnel.Llegando a la conclusión que el uso del
sistema tipo túnel, el tiempo
requerido para -desencofrar es mucho menor, a al requerido en
el sistema de construcción tradicional, por lo que el
uso del aditivo superplastificante, permite altos resistencia
a tempranas edades. Y recomienda que el concreto puede ser
premezclado o preparado en sitio.El aporte de este trabajo a la presente
investigación, es introducir los fundamentos
básicos de los ensayos de laboratorio, con
énfasis en los métodos de recolección de datos, cálculos y
presentación de resultados, indicando métodos
prácticos y/o trabajos preliminares, así como
algunos equipos necesarios para la ejecución de los
trabajos y tomar la experiencia del estudio del concreto
especial para estructuras tipo túnel, que tiene
características muy similares al concreto que se
estudiara en dicha investigación.Albornoz, R. Y Farias, M. (2000) en su Tesis de
Grado Titulado Comportamiento de la resistencia del
concreto con el uso de aditivos Superplastificantes. En
la ciudad de Valencia, realizó esta
investigación con el propósito de analizar el
comportamiento de la resistencia del concreto
con el uso de dos aditivos reductores de agua de fácil
obtención en el mercado.
Donde Concluye lo siguiente: Dependiendo de la dosis y; tipo
de aditivo la resistencia a las 24 horas se incrementan entre
un mínimo del 14 por ciento y un máximo del 78
por ciento; a los 3 días entre un 32 por ciento y un
45 por ciento; a los 23 días entre un 10 por ciento y
un 27 ciento. Llegándose a suponer que en el caso de
necesitar resistencias elevadas a edades temprana, el
uso de aditivos Superplastificantes es muy recomendable. En
dicha investigación se utilizó la metodología de observación, recolección de
datos,
entrevistas, análisis de la
información y revisión
bibliográfica.Recomendando en su trabajo realizar estudios del
comportamiento de las mezclas de
concreta dosis superior de aditivos, pues es de esperarse que
llegando a una dosis determinada, la mezcla de concreto se ve
afectada desfavorablemente tanto en resistencia, como en
asentamiento, por el exceso de
dosificación.El aporte de este estudio a la presente
investigación, fue la forma de cómo evaluaron
la materia prima a utilizar en este concreto y de la misma
manera conocer la el comportamiento de los aditivos
reductores de agua y plastificantes. En dicha
investigación se utilizó la metodología
de observación, recolección de datos,
entrevistas, análisis de la información y
revisión bibliográfica.Barcala M. (2004). En su trabajo especial de grado
titulado Estudios comparativo entre la piedra picada
caliza y el canto rodado triturado, en mezclas de concreto de
f'c = 250Kg/cm2, realizado en la cuidad de
Maracay, con la necesidad de buscar nuevos materiales
que permitan la permanencia y subsistencia de la actividad de
la construcción, a menores costos pero. Exigiendo un
máximo de calidad que afecte la seguridad
de la obra proyectada. Es por ello que el objetivo
primordial es el de evaluar el comportamiento de los cantos
rodados frente a la piedra picada, para un concreto de
resistencia definida, a fin de poder
establecer posibles limitaciones y aplicaciones de este tipo
de mezcla en la construcción de la región,
llegando a la conclusión de que el canto rodado es de
más fácil obtención y menor costo que
la piedra picada caliza, cuya adquisición acarrea
serios problemas
ambientales y produce un aumento en los
costos.Una de las recomendaciones dada es que siempre que
se realice un concreto, ya sea de resistencia altas o bajas y
sin importar la magnitud de la de la obra a ejecutar,
deberán, chequearse y cumplirse fielmente todas y cada
una de las normas
establecidas por la Comisión Nacional Venezolana
(COVENIN) a fin de obtener resultados reales y confiables que
garanticen la seguridad de los usuarios.El aporte de la presente investigación es la
aplicación de los fundamentos de análisis para
realizar las comparaciones en costos de los diseños de
mezclas utilizados y propuestos.Fuente M. (2001). Quien realizó su trabajo
especial de grado titulado Estudio comparativo de los
superplastificantes para concreto. en la cuidad de Valencia
quien realizó esta investigación con el
propósito de analizar el comportamiento para concreto
para los diferentes reacciones agua/cemento y en las
diferentes dosificaciones del 0,5 por ciento, 1,0 por ciento
y 1,5 por ciento del peso del cemento. Llegando a la
conclusión que al observar el asentamiento para las
dosis de 1,5 por ciento, se presento poco incremento de
asentamiento.Fuentes recomienda que se debe determinar la dosis
de aditivos más recomendable a usar, para lograr una
determinada característica en la mezcla de concreto y
se debe tener presente en el momento de la elaboración
del concreto, los factores que afectan la dosis
óptima, como la cantidad de cemento,
granulometría, temperatura, etc.El aporte de este trabajo a la presente
investigación, es adquirir información de datos
en cuanto a las dosificaciones óptimas de aditivos en
mezclas de concreto y así mismo el comportamiento de
la relación agua – Cemento en las
mezclas.Bases
TeóricasEl concreto por ser uno de los materiales más
utilizados y de mayor eficiencia e
importancia estructural, además de ser uno de los
más cuestionados y relativamente complejos, por el
número de parámetros que tienen influencia
sobre él, se exige el desarrollo de materiales y
aditivos de mayor eficiencia.En tal sentido, Abadi, E. (1990), es su obra
Concreto Precomprimido nociones y práctica, define el
concreto de la siguiente manera:Es una mezcla de cemento, agregados, agua y en
algunos casos, aditivos, sirviendo los agregados como
elementos de relleno, el agua
con el cemento la pasta aglomerante y los aditivos como
elementos mejoradores de la calidad… (p.129)Las características limitantes del concreto,
resistencia a la compresión, resistencia a la
tracción, durabilidad química, permeabilidad, resistencia a
la abrasión, retracción, calor de
hidratación, entre otras, dan idea de la necesidad de
mejorarlas para obtener un concreto de alta
calidad.Resistencia y mecanismo de falla del
concreto.Merrit, F. (1992), Manual del
Ingeniero Civil, señala:La resistencia es una propiedad
del concreto que, casi siempre, es motivo de
preocupación. Por lo general, se determina por la
resistencia final de una probeta en compresión; pero,
en ocasiones por la capacidad de flexión o
tensión. Como el concreto suele aumentar su
resistencia en un periodo largo, la resistencia a la
compresión a los 28 días es la medida
más común de esta propiedad. (p.8-3)El concreto como masa constituida por materiales
heterogéneos, está sujeto a la influencia de
numerosas variables.
Las variables de las características de cada uno de
los componentes del concreto pueden ocasionar cambios en su
resistencia y en otras propiedades. Entre estas, se tiene
presente diferencias en la dosificación, mezclado,
colocación, curado, entre otras.Por otra parte, la existencia de vacíos es un
parámetro que tiene una gran influencia en la
resistencia del concreto y que puede ser relacionada con el
mecanismo de falla, para establecer esta relación se
considera el concreto un material frágil, aunque
presente una cantidad de acciones
plásticas, ya que la fractura bajo cargas
estáticas ocurre a una deformación
moderadamente baja.La resistencia de la pasta de cemento o de cualquier
material similar como la piedra es más baja que la
teórica calculada, en base a la cohesión
molecular y considerada a partir de la energía
superficial de un sólido que se supone perfectamente
homogéneo y sin fallas.No obstante, Porrero, J. (1996), establece y afirma
que esta diferencia se puede explicar por la existencia de
defectos postulados por Griffith. Tales defectos conducen a
altas concentraciones de esfuerzos de volúmenes muy
pequeños del espécimen, lo que causa fracturas
microscópicas mientras que el esfuerzo nominal
promedio en toda la muestra es
comparativamente bajo. (Pág. 9)Estos defectos varían en tamaño y solo
unos cuantos de los más grandes son los que causan la
falla, por lo que la resistencia de espécimen es un
problema de probabilidad
estadística y el tamaño del
mismo afecta el esfuerzo nominal probable en el que se
observa la falla.Es conocido que la pasta de cemento presenta
numerosas discontinuidades (fisuras, poros y cavidades), pero
aun no se conoce el mecanismo mediante el cual éstas
afectan la resistencia. Las cavidades en si no actúan
necesariamente como defecto, aunque los daños pueden
ocurrir en las grietas individuales relacionadas con
ésta, o bien por contracción o mala
adherencia.En el concreto no segregado las cavidades se
distribuyen de manera aleatoria, condición necesaria
para la aplicación de las hipótesis de Griffith. Aunque no se
conoce el mecanismo exacto de ruptura del concreto, es
probable que se relacione con la adherencia dentro de la
pasta de cemento y entre la pasta y el agregado.La hipótesis de
Griffith postula que existen fallas microscópicas
ubicadas donde hay defecto y supone que la "unidad de
volumen"
que contenga el defecto más débil es la que
determina la resistencia del espécimen de concreto.
Este enunciado implica que cualquier grieta se
esparcirá por toda la sección del
espécimen sujeto a determinado esfuerzo, en otras
palabras, un incidente que tiene lugar en un elemento, se
identifica con el mismo incidente que ocurre en el cuerpo del
espécimen como un todo.Debido a que una fractura local se inicia en
determinado punto y es gobernada por las condiciones que en
él prevalezcan, el hecho de conocer los esfuerzos en
el punto altamente esforzado del cuerpo mencionado no es
suficiente para pronosticar en una falla. También es
necesario conocer la distribución de esfuerzos en un volumen
de extensión suficiente alrededor de ese punto, ya que
la respuesta de deformación dentro del material,
especialmente cerca de la falla, depende del comportamiento y
estado del material que rodea al punto critico; con lo cual
la posibilidad de expansión de la falla se ve
fuertemente afectada por tal estado.La hipótesis de Griffith se aplica a fallas
causadas por la acción de fuerzas de tensión,
pero se puede extrapolar a fracturas producidas por esfuerzos
bi y triaxiales, y por compresión uniaxial. Aún
en el caso que los esfuerzos principales sean de
compresión, existe un punto en el que el esfuerzo que
sigue los bordes de la imperfección es de
tensión y entonces puede ocurrir una falla.Existen ciertas dificultades para relacionar algunos
aspectos de la hipótesis de Griffith con las
direcciones observadas de las grietas que se presentan en
especimenes sujetos a compresión. Es posible, sin
embargo, que la falla en una probeta este dirigida por la
deformación lateral inducida por el modulo de
Poisson.El orden de los
valores del modulo de Poisson para el concreto es tal
que, para elementos suficientemente alejados de las placas de
la maquina de prueba, la deformación lateral
resultante puede exceder el valor de
la deformación final por tensión del concreto.
La falla ocurre entonces por una partición
perpendicular a la dirección de la carga, y esto se ha
observado, sobre todo en muestras cuya altura es mayor que su
ancho.Por otro lado, la deformación lateral en una
probeta en compresión cuando se observa por primera
vez el agrietamiento es:
Donde u es la relación estática de Poisson. De la igualdad
observada en ambas deformaciones se deduce que:
Por lo general él modulo de Poisson varia
entre 0.11 para concreto de alta resistencia, y entre 0.15 y
0.21 para mezclas normales, y es significativo que la
relación entre las resistencias nominales a la
tensión y a la compresión de diferentes
concretos varíe en forma similar y aproximadamente
entre los mismos limites.Existe entonces la posibilidad que haya cierta
coherencia entre la relación de resistencias nominales
y el modulo de Poisson, y existen buenos fundamentos para
sugerir que los mecanismos que producen las grietas iniciales
a compresión uniaxial y a tensión por
flexión son las mismas.Por otra parte, Porrero, J. (1996), señala
que los componentes de una mezcla de concreto y las
propiedades que estos presenten, son los que en definitiva
proporcionarán las características requeridas
anteriormente descritas. A continuación se describen
en forma general tales componentes.Agregados.
Los agregados son fragmentos o granos pétreos
que abaratan la mezcla y la dotan de características
favorables relacionadas con el desarrollo de resistencias
mecánicas, trabajabilidad, la adherencia con la pasta
de cemento y la disminución de retracción
plástica, entre otras.La mayor parte de la masa de concreto está
formada por los agregados (finos y gruesos) que generalmente
constituyen el 75% de su peso, por lo cual resultan tan
importantes para la calidad final de la mezcla. Se han
clasificado como agregado grueso a todo aquel material
retenido en el tamiz Nº 4, y el que pasa dicho tamiz
como agregado fino.La forma y textura del agregado grueso influyen en
la resistencia a la flexión del concreto; por ejemplo,
el agregado triturado genera una mayor resistencia que el
redondeado o canto rodado, ya que la rugosidad incrementa la
adherencia entre la pasta de cemento y el
agregado.Para producir concretos con mejor comportamiento se
requiere que los agregados (gruesos y finos) tengan una
gradación continua, lo que origina una
reducción en la cantidad de agua para cierta
trabajabilidad, incrementándose la resistencia,
durabilidad del concreto y disminuyéndose los
costos.Por consiguiente, se puede afirmar que los agregados
son el componente que requiere un mayor control
para poder asegurar una buena calidad del concreto y generan
grandes cambios en la dosificación debido a la gran
variedad y procedencia de estos.En Venezuela los agregados deben cumplir las
especificaciones de la Norma COVENIN 277 en lo referente a
las características de tipo físico y
químico. Existen además una serie de ensayos
aplicables a los agregados. Entre los de uso más
común o rutinario se encuentran: Granulometría,
Modulo de Finura y tamaño máximo (COVENIN 255),
Peso especifico y absorción (COVENIN 268 y 269),
Contenido de cloruros y sulfatos (COVENIN 261), Cantidad de
materia orgánica (COVENIN 256), Resistencia al
desgaste (COVENIN 266).Se da el nombre de granulometría a la
distribución de los tamaños de las
partículas que lo constituyen, expresados en
porcentaje acumulativo del material que pasa o es retenido en
un conjunto de cedazos o tamices colocados en cascadas con el
de mayor abertura arriba y los de menor abertura abajo. Los
tamices normalizados más utilizados son: #4, #8, #16,
#30, #50, #100, y #200 para agregado fino, y 1 ½", 1",
¾", 3/8", ¼", #4, y #200 para agregado grueso.
(Ver Tabla 1).Tabla 1.
Limites granulométricos recomendados para
distintos tamaños máximos del agregado
(porcentajes pasantes).ABERTURA TAMAÑOS MAXIMOS: mm
(pulgadas)Malla
88.9
76.2
63.5
50.8
38.1
25.4
19.0
12.7
9.53
6.35
mm
Pulg
(3 1/2)
(3)
(2 1/2)
(2)
(1 1/2)
(1)
(3/4)
(1/2)
(3/8)
(1/4)
88.9
(3 1/2)
100-90
100
–
–
–
–
–
–
–
–
76.2
(3)
100-90
100-90
100
–
–
–
–
–
–
–
65
(2 1/2)
100-85
100-90
100-90
100
–
–
–
–
–
–
50.8
(2)
97-80
97-75
96-75
100-90
100
–
–
–
–
–
38.1
(1 1/2)
77-48
85-55
85-52
95-85
100-90
100
–
–
–
–
25.4
(1)
60-35
70-40
73-45
90-75
85-65
100-90
100
–
–
–
19.0
(3/4)
55-30
65-35
65-43
80-56
77-55
95-70
100-90
100
100
–
12.7
(1/2)
50-28
58-32
60-38
65-45
68-48
75-50
80-55
100-90
100-90
–
9.53
(3/8)
48-25
55-30
55-33
60-40
63-43
69-44
65-50
95-70
95-75
100
6.35
(1/4)
45-22
50-25
50-30
57-35
58-35
65-40
60-45
78-55
75-60
100-90
4.76
# 4
43-20
46-22
45-25
52-30
53-30
58-33
55-40
68-50
65-50
80-65
2.38
# 8
38-18
40-18
42-20
45-25
48-25
45-20
50-30
50-32
50-35
60-40
1.19
# 16
30-15
35-15
37-15
35-20
41-18
38-15
45-25
38-20
35-20
50-20
0.59
# 30
22-8
25-10
28-9
25-10
33-10
28-8
30-10
28-10
30-10
30-8
0.29
# 50
18-4
18-4
18-4
18-4
18-4
15-4
15-4
15-4
15-4
15-2
0.14
# 100
8-1
8-1
8-1
8-1
8-1
8-1
8-1
8-1
8-1
8-1
Fuente: Porrero, J. (1996), Manual del
concreto.El tamaño máximo del agregado es un
factor que se deriva del análisis
granulométrico y esta definido como la abertura del
menor tamiz de la serie que permite el paso del 95% del
material aproximadamente. El parámetro tiene especial
significado para el agregado grueso cuyo tamaño
máximo debe ajustarse a las dimensiones y
especificaciones de la estructura. Por otra parte, desde el punto de
vista del diseño de mezcla, cuanto mayor sea el
tamaño del agregado grueso, menos agua y cemento se
requieren para producir concreto de una calidad
dada.El tamaño tiene gran influencia en la
resistencia a la flexión, ya que para un mayor
tamaño habrá una mayor superficie de contacto
entre el agregado grueso y el medio cementante, lo cual se
releja en una mayor resistencia. La clasificación y el
tamaño máximo del material granular son
importantes debido a su efecto en las clasificaciones,
docilidad, economía, porosidad y contracción de
la mezcla.Cemento.
El cemento Pórtland es el producto
obtenido de la pulverización de un clinker que
consiste, esencialmente, en silicatos hidráulicos de
calcio obtenido por un calentamiento a fusión
parcial de una mezcla homogénea de materiales que
contienen principalmente: Cal (CaO). Sílice (SiO2),
con una pequeña porción de alúmina (Al2 O3)
y oxigeno
férrico (Fe2O3). Este producto
tiene la propiedad de endurecer al mezclarse con el agua,
formando la llamada pasta cementante. De acuerdo a CEMEX
VENEZUELA empresa
productora de cemento en Venezuela
(www.cemexvenezuela.com.)El cemento es el componente activo del concreto e
influye en todas las características de este material,
especialmente en la ganancia de resistencia tanto a
tracción como a compresión; sin embargo,
constituye solo el 15 % del peso total del
concreto.En Venezuela se fabrica en su mayoría cemento
Pórtland Tipo I, que debe cumplir con las
especificaciones de calidad previstas en la Norma COVENIN 28
"Cemento. Especificaciones para Cemento
Pórtland".En esta misma forma, Porrero J., (1996). En su
Manual del concreto fresco, señala que "Los
índices principales que se usan para determinar
directamente la calidad del cemento, son: fraguado, finura y
resistencia mecánica. Hay además otros
índices directos a los que usualmente se les pone
menos atención considerándolas
parámetros más o menos estables". (Pág.
64).Aditivos.
Según Porrero, J. (1996). Aditivos son: los
productos químicos que se añaden en
pequeña proporción a la mezcla de concreto
durante su mezclado, para modificar algunas de las
propiedades de la mezcla en estado fresco o endurecido.
(Pág. 83).Las características de los aditivos
más utilizados se orientan a modificar las velocidades
del tiempo de fraguado, acelerándolo o
retardándolo, y a buscar mayor plasticidad en la
mezcla. El mecanismo mediante el cual se logra mayor
plasticidad es a través de procesos
físico-químicos que permiten la
reducción de parte del agua de mezclado, lo que en
muchos casos acelera la ganancia de resistencia luego de
producirse el fraguado inicial.La reducción de agua se produce porque el
aditivo crea fuerzas intermoleculares que facilitan tanto la
reacción sobre las partículas de cemento, como
su menor apelmazamiento y mayor fluidez. En igualdad de
condiciones, esta nueva mezcla requiere menor cantidad de
agua para obtener el mismo asentamiento. Por eso mismo
conduce a menores relaciones agua/cemento, y con ello, a
mayores resistencias mecánicas, mayor compacidad y
menor porosidad.Agua.
El agua se puede definir como aquel componente del
concreto en virtud del cual el cemento experimenta reacciones
químicas que le dan propiedad de fraguar y
endurecer para formar un sólido único con los
agregados.El agua de mezclado está definida como la
cantidad de agua por volumen unitario de concreto que
requiere el cemento contenido en ese volumen unitario, para
producir una pasta eficientemente hidratada, con una fluidez
tal que permita una lubricación adecuada de los
agregados cuando la mezcla se encuentra en estado
fresco.Por lo general, es recomendable que el agua sea
potable y que no tenga un pronunciado olor o
sabor.Diseño de Mezcla.
Para el desarrollo de la parte experimental, el
diseño de mezcla juega un papel importante porque de
ello depende la confiabilidad de los resultados obtenidos en
los ensayos realizados al concreto. En tal sentido, Porrero,
J. (1979), en su obra Manual del concreto fresco,
señala "Se conoce como diseño de mezcla al
procedimiento
mediante el cual se calculan o estiman las proporciones que
debe haber entre los materiales que componen la mezcla, para
lograr las propiedades deseadas para el concreto."
(P.83).Por otra parte, las características que
definen la calidad del concreto son muy numerosas. De tal
forma, Porrero, J. (1979), acota igualmente:En la práctica, usamos fundamentalmente dos
índices de calidad como representativos, son estos: la
trabajabilidad, en estado fresco, y la resistencia
normalizada a compresión; en estado endurecido. Las
características del concreto dependen de las
condiciones del producto, primordialmente de las
características y proporciones de sus componentes
constitutivos…. (p. 3).Los parámetros que constituyen las
condiciones de ensayo, es decir, en la preparación y
conservación del concreto, no solo se hacen
directamente sobre el material colocado en obra, sino en
probetas que lo representarán, establecido como
decisivo la preparación y conservación de
estas. En tal sentido, el autor antes reseñado,
señala:A través de los tiempos, la experiencia
estableció la necesidad de procedimientos de base estadística que
ayudaran a planificar la ejecución de ensayos y el
manejo de los resultados de la manera más eficiente
posible, tanto en lo que respecta al control de
calidad como el cumplimiento de las especificaciones.
(Pág. 164)Los procedimientos para ensayos de materiales se han
modificado de acuerdo al avance tecnológico,
preparados con referencia al análisis, tratamiento y
ensayos realizados con anterioridad, como también las
experiencias acumuladas de los mismos.Así mismo este autor, también hace
acotación con respecto a los procedimientos y
parámetros en cuanto a los resultados de los ensayos y
se refiere en tal sentido a:De gran relevancia en el desarrollo de los ensayos,
técnicas y procedimientos, ha generado
los principios
establecidos por tener validez de carácter general y
útiles para el tratamiento de resultados de los
ensayos correspondientes. Mediante los procedimientos, desde
el mismo momento que se disponga de resultados de los
primeros ensayos se podrá lograr una estimación
con una base probabilística que sirva de apoyo para
controlar todos aquellos parámetros que a futuro
proporcionan mayor precisión y seguridad de datos
obtenidos y de las más acertadas medidas correctivas
que se puedan sugerir. Por otra parte, los procedimientos
estadísticos se basan en el supuesto de que los
ensayos han sido hechos y suponen muestras representativas
del material, ya que la selección de muestras en criterios
personales, carecen de validez. Las variaciones que presentan
los resultados de los ensayos tienen dos orígenes, uno
son las variaciones reales de calidad que tiene el material y
el otro son aparentes, proveniente de la imprecisión
intrínseca de los ensayos /procedimientos, personal,
equipos y medio
ambiente). (Pág. 181).Cuando los ensayos se hacen en forma adecuada
siguiendo determinadamente sus métodos, las
variaciones que producen son menor que las producidas por las
reales alternativas. Por el contrario, cuando los ensayos se
hacen en forma inadecuada o desviada en alguna de sus partes,
las variaciones que se producen pueden llegar a superar
ampliamente a las correspondientes al material ensayado. Los
ensayos mal hechos indican graves niveles de calidad y
variabilidad que en realidad no existen, basados en los
resultados, es importante cualquier plan de
control.Evaluación de los Ensayos de
Resistencia.Porrero, J. (1996). La calidad del concretó
depende de muchas variables, tanto de las
características de cada uno de los materiales que lo
componen como de las proporciones en que estos son mezclados,
así como de las operaciones
de mezclado y de los procedimientos de colocación y
curado. Esto conlleva a que para un mismo tipo de concreto se
pueda presentar cierta variabilidad en sus
propiedades.Además, los métodos para determinar
las propiedades del concreto son pocos precisos debido a que
se producen variaciones en la preparación de las
probetas y en los ensayos propiamente dichos.Aún cuando se tomen las precauciones
necesarias para un buen control de calidad en la
producción del concreto, los resultados de los ensayos
realizados a un mismo tipo de concreto en distintos
períodos pueden resultar desiguales.Estos resultados varían de acuerdo a cierta
distribución con respecto al valor promedio,
apelándose a principios estadísticos para medir
la variabilidad.Principios Estadísticos.
La estadística permite condensar datos y
presentarlos en forma probabilística, de manera que
sean más fácilmente comprensibles y
comparables. Constituye la herramienta más adecuada y
útil que se disponen para el control de calidad, tanto
en su etapa de planificación como en la interpretación de los resultados. Por
ello, Porrero, J. (1996), utiliza algunos parámetros
estadísticos fundamentales, como son:Media Aritmética o Promedio (X).
La media aritmética o promedio, es la
tendencia central del valor de los ensayos. Se determina como
la suma de los valores
individuales ( Xi), dividida por el número de valores
(n):
Desviación Típica
o estándar ( ).Es la medida más representativa de la
dispersión o variabilidad de los datos y viene dada
por la siguiente expresión:
Variación Total o Rango ( d ).
Es la diferencia entre el valor máximo y
mínimo de los obtenidos en el grupo de
ensayo que se analiza.d = X max – X min
Coeficiente de Variación ( v ).
Es la relación entre la desviación
típica o estándar y la media aritmética,
expresada usualmente en porcentaje. Por lo tanto, mide la
variabilidad o grado de dispersión en forma porcentual
y no absoluta.
Distribución Normal.
Si los resultados de las probetas de concreto se
colocan en un gráfico cartesiano, donde las abscisas
representan las resistencias y las ordenadas el
números de veces (frecuencia) que aparecen los valores
correspondientes a un rango de resistencia, la
distribución toma una forma acampanada. Esta
representación recibe el nombre de distribución
normal o "Curva de Gauss". (ver gráfica 1)
Grafico 1. Distribución
Normal o Curva de Gauss.Fuente: Murray R. Spiegel (2001),
Estadística.En la distribución normal el área
total bajo la curva representa una probabilidad de ocurrencia
del 100%, y el área entre límites de magnitud representa la
probabilidad de que ocurran los valores entre esos
límites.La curva de distribución normal es
simétrica, es decir, tiene dos mitades iguales que
unen en el valor medio (resistencia promedio de concreto). En
la región central de la curva se acumula cerca de las
dos terceras partes (68.3 %) de los resultados, siendo sus
resistencias bastantes parecidas a la resistencia promedio.
(Ver tabla 2).Tabla 2.
Relación entre el grado de control y la
desviación estándar a considerar para el
diseño.Grado de
ControlSin Control
Malo
Mediano
Bueno
Excelente
Desviación
estándar9.0
6.5
5.0
4.0
3.0
Mpa
(Kg/cm2)(> 92)
(66)
(51)
(41)
(31)
Fuente: Porrero, J. (1996), Manual del
concreto.Cualquier fracción del área total se
puede expresar en función de la desviación
estándar . Así, se considera la abscisa
R – , el 15.87 % del área queda a la izquierda
(valores menores) y el 84.13 % queda a la derecha. La
interpretación física de esto es
que si se selecciona un valor de resistencia ( R ) igual al
valor medio menos una vez la desviación
estándar, y la distribución es normal, la
probabilidad de que la probeta ensayada sea menor de R –
es de 15.87 %.Fracción Defectuosa.
Al multiplicar & por coeficientes designados
comúnmente por Z, se definen áreas como
criterios de aceptación, de forma tal que R –
Z define un área de probabilidad. Esta
área expresada en porcentaje es la llamada
fracción defectuosa, es decir, el porcentaje de
resultados de ensayos inferiores a la resistencia nominal de
cálculo, referido a la totalidad de los
ensayos efectuados.Este porcentaje es limitado a ciertos valores
permisibles establecidos en las normas. En el diseño
de mezclas se utilizan generalmente 10% y 20 % dependiendo
del tipo de elemento e importancia de la obra. En el caso de
los concretos de uso estructural de baja, media y alta
resistencia, un promedio de los dos valores que se emplearon.
(Ver tabla 3)Tabla 3.
Fracción defectivas y valores
correspondientes de la variable tipificada Z.Fracción defectiva
(%)Z
20
0.842
16
1.000
10
1.282
9
1.341
5
1.645
Fuente: Porrero, J. (1996), Manual del
concreto.Resistencia de Cálculo.
En el cálculo estructural se toma como
resistencia de referencia del concreto, el correspondiente a
los ensayos de comprensión que hacen en probetas
normalizadas del material.Por seguridad de la estructura es conveniente que
ninguna parte del concreto que se coloca tuviera resistencias
menores que un determinado valor escogido. Sin embargo, los
principios estadísticos señalan que no es
posible establecer como resistencia para el ensayo
normativo un valor mínimo especifico, ya que, con una
probabilidad mayor o menor, siempre es posible obtener un
valor por debajo del especificado.Para hacer prácticamente nula la probabilidad
de que ocurra eso con la resistencia de un concreto,
habría que establecer un valor limite tan bajo que el
control dejaría de ser efectivo y cualquier mezcla
podría aparentar cumplir la exigencia se
tendría que sobre diseñar de tal modo el
concreto que lo hiciera antieconómico.Tampoco la resistencia media es adecuada a estos
efectos, ya que es independiente de la dispersión o
variabilidad de los datos, dejando así fuera de
control ese parámetro.Lo que se emplea, entonces, como resistencia de
referencia es una resistencia de cálculo estructural
f´c, o resistencia característica, Rc bajo las
cuales se aceptan que quede una determinada fracción
del concreto, que se denomina "Fracción defectuosa" o
"fractil".Ley de Abrams.
Esta ley establece
la correspondencia entre la resistencia del concreto y la
relación agua/cemento ( & ) en peso y representa
mediante la siguiente ecuación:
Donde R representa la resistencia media esperada, M
y N son constantes que dependen de las características
de los materiales que componen la mezcla y la edad de
ensayo.El valor modificado mediante factores de
corrección según el tipo de agregado y el
tamaño máximo del mismo. En el caso de piedra
picada, arena natural y tamaño máximo 1", los
factores de corrección toman ambos el valor de 1.00
(ver tablas 4 y 5).Tabla 4.
Factores para corregir por tipo
de agregado.Agregado
Triturados
Semitriturados
Canto
RodadoArena
Natural1.00
0.97
0.91
Arena
Triturada1.14
1.10
0.93
Fuente: Porrero, J. (1996), Manual del
concreto.Tabla 5.
Factores para corregir por
tamaño máximo, mm (pulgadas).Tamaño
6.4
9.5
12.7
19.0
25.4
36.1
50.8
63.5
76.2
Máximo
(1/4)
(3/8)
(1/2)
(3/4)
(1)
(1 1/2)
(2)
(2 1/2)
(3)
Factor de
Corrección
1.60
1.30
1.10
1.05
1.00
0.91
0.82
0.78
0.74
Fuente: Porrero, J. (1996), Manual del
concreto.Trabajabilidad.
Según Porrero, J. (1996), da el termino
trabajabilidad, con dos acepciones distintas. Una, general,
con la cual designamos el conjunto de propiedades del
concreto que permiten manejarlo sin que se produzca
segregación, colocarlo en los moldes y compactarlo
adecuadamente. La otra designación es
específica para designar el término
asentamiento medido por el procedimiento normalizado del Cono
de Abrams. Esta segunda aceptación es discutible
porque, en realidad, el ensayo no es representativo del
conjunto de propiedades referidas. (Pág.
17).El método del Cono de Abrams para
determinar el asentamiento de la mezcla, tiene en la
actualidad una amplia aplicación, en el entendido de
que si no revela específicamente ciertas propiedades
reológicas de la mezcla, el uso de la
información que ofrece permite la toma de decisiones
acertadas. (Ver tabla 6).- Antecedentes
 Página anterior | Volver al principio del trabajo | Página siguiente  |