TG4601 tesis - MiUneSpace

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Universidad Nueva Esparta
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
INCIDENCIA DE LA FIBRA METALICA DRAMIX65/35– BN EN PAVIMENTOS RIGIDOS DE TEMPRANA
EDAD
Tutor:
Autores:
Ing. Manuel Díaz
C.I: 3.189.789
C.I.V.:32.211
Garcés Gómes, Andreina
C.I: 20.175.452
Callejo Gallardo, Carlos Alberto
C.I: 18.600.838
Para optar el Título de Ingeniero Civil
Septiembre, 2011
Caracas, Venezuela
Incidencia de la Fibra Metálica Dramix RC-65/35-BN en Pavimentos Rígidos de Temprana Edad por Andreina
Garcés-Carlos Callejo se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-No Comercial-Sin Derivadas
3.0 Unported.
Universidad Nueva Esparta
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
INCIDENCIA DE LA FIBRA METÁLICA DRAMIX65/35– BN EN PAVIMENTOS RÍGIDOS DE TEMPRANA
EDAD
JURADO: _______________
JURADO: _______________
Nombre y Apellido
Nombre y Apellido
_________________
_________________
Cédula de Identidad
Cédula de Identidad
_________________
_________________
Firma
Firma
Septiembre, 2011
Caracas, Venezuela
Este trabajo de grado no se habría podido preparar sin la generosa
colaboración de muchas personas a quienes es manifestamos nuestro
gran agradecimiento
Primero y principal a Dios por estar siempre presente en cada uno de
nosotros
A todo el Personal de Planta la Bandera de Cemex Venezuela S.A.C.A.
especialmente a Jesús, Juan y el Sr. Diógenes.
A Nuestro Tutor el Ing. Manuel Díaz y al Ing. Juan Agola por compartir
todos sus conocimientos, experiencias y toda la ayuda aportada para el
desarrollo de esta investigación.
A todos nuestros compañeros y amigos
Cupi y Andre.
II
Quiero dedicarles este logro principalmente a la Virgen de Fátima
por bendecirme cada día, mis padres Leonel y Micaela y a mi hermano
Christian por todo el apoyo y ánimo brindado durante la elaboración de
este trabajo LOS AMO, sin ustedes nada sería lo mismo.
A mi novio Dany Branco quien me ayudo enormemente durante
todo el trabajo de grado TE AMO, gracias por estar allí en los altos y bajos
y por siempre brindarme el más grande de los apoyos.
A la Profesora Gladys Hernández que más que ser una excelente
profesora es una gran amiga.
A todos mis compañeros de clase que de una u otra forma
estuvieron involucrados durante toda mi carrera, especialmente a mi
Amiga Patricia Lares, por darme apoyo, consejos y nunca dejarme
derrumbar en todas aquellas circunstancias difíciles. Los Adoro,
A todos mis compañeros de trabajos que de una u otra forma están
involucrados en este trabajo.
Y por último y no menos importante a mi compañero Carlos Callejo
“Cupisito” que durante toda mi carrera fuimos compañeros en Trabajos,
Exposiciones, Pasantías, etc. Gracias por ser más que mi amigo y
compañero de Universidad, gracias por ser mi hermano y por estar
presente cuando más te necesite. Te Adoro!
Andreina Garcés
III
Dedico este gran logro principalmente a Dios y a su santísima
madre que me han acompañado en cada momento, y me han dado la
fuerza necesaria para seguir adelante.
A ti papá que desde el cielo me acompañas y me guías por todos
los caminos y cuando estuviste conmigo me apoyaste y me inculcaste los
estudios como la primera opción a elegir como ruta para la vida. A ti
mamá que siempre has estado acompañándome en los momentos de las
buenas y las malas, que siempre me has inculcado los mejores valores y
principios, que nunca me has fallado en nada y que siempre me has
aconsejado en todo momento. A mi hermano por ser mi sangre y mi
amigo en todo momento, por ayudarme siempre y por tenderme la mano
cuando más lo he necesitado. Gracias por ser la mejor familia de todas y
por siempre estar presentes LOS AMO con todas mis fuerzas.
A mis abuelos que están en el cielo, que siempre me regalaron
cariño y amor, los adoro.
A mis tíos, que nunca me dieron la espalda y siempre me apoyaron y
estuvieron pendientes de mí durante toda mi carrera, los quiero mucho,
los adoro.
A Dany Manuel Branco Amorín, que es mi amigo y me ayudó
enormemente durante la elaboración de todo el trabajo de grado, me
apoyó y me dió palabras de aliento. Gracias hermano.
A mis profesores de la Universidad Nueva Esparta, especialmente a
la profesora Gladys Hernández, que siempre nos ayudó y nos facilitó los
conocimientos para poder desarrollar nuestro trabajo de grado.
A mis compañeros de clase, especialmente a Jaime Alves y Patricia
Lares que siempre me prestaron apoyo durante la carrera en el aspecto
académico y personal, gracias los quiero.
IV
Y por último y no menos importante a mi compañera Andreina
Garcés que siempre estuvo conmigo en los trabajos de parejas y
grupales, que siempre me apoyó y me ayudó con gran motivación, que no
fue solo una compañera de clase sino que también fue una gran amiga
cuando más la necesite. Te adoro
Carlos Callejo
V
IDENTIFICADORES:
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
INCIDENCIA DE LA FIBRA METÁLICA DRAMIX-65/35– BN EN
PAVIMENTOS RÍGIDOS DE TEMPRANA EDAD
AUTORES: GARCÉS G., ANDREINA
CALLEJO G., CARLOS A.
CEMEX VENEZUELA S.A.C.A.
RESUMEN
La presente investigación se basa en el estudio de la incidencia de
la Fibra Metálica Dramix-65/35-BN en la resistencia a flexión de un
Pavicreto 45 a temprana edad en pavimentos rígidos elaborado en la
Planta de Concreto La Bandera, de la Empresa Cemex Venezuela S.A.C.A.
Para ello se procedió a realizar mezclas para ambas dosificaciones en un
trompo de setenta litros (70 Lts). Las probetas prismáticas fueron
ensayadas a edades de curado de 7 días, con el objeto de obtener los
valores de resistencia a flexión propuestos. Para que la investigación
tenga validez se elaboraron 30 probetas prismáticas para cada tipo de
mezcla para un total de 60 probetas. Con los resultados obtenidos de los
ensayos, se procedió a realizar un análisis estadístico para evaluar si la
fibra difiere de la mezcla sin fibra. Finalmente se realizó un cálculo de
Pavimento Rígido según la Norma Venezolana FONDONORMA 1753 –
2006, Apéndice F y un estudio de impacto económico para verificar si la
Fibra Metálica incide o no en la disminución de espesores, volúmenes de
concreto y reducción de costos de colocación de pavimento rígido.
VI
SUMMARY
This research is based on the study of the incidence of Metallic
Fiber Dramix-65/35-BN in flexural strength of a 45 Pavicreto early on
pavements developed in Concrete Plant Flag, Company Cemex Venezuela
SACA to do this we proceeded to make mixes for both dosages in a top
seventy liters (70 liters). The prismatic specimens were tested at ages 7
days curing, in order to obtain the values of flexural proposed. For
research to be valid prismatic specimens were drawn 30 to each mixture
for a total of 60 specimens. With the results of the tests, carried out a
statistical analysis to assess whether the fiber is different from the mix
without fiber. Finally, a calculation was made according to Standard Rigid
Pavement FONDONORMA Venezuela 1753 - 2006, Appendix F and an
economic impact study to see if steel fiber has an impact on the reduction
of thickness, volume and cost reduction concrete placement rigid
pavement.
VII
INDICE GENERAL
Pág.
HOJA DE JURADOS
I
AGRADECIMIENTO
II
DEDICATORIA
III
RESUMEN ESPAÑOL
VI
RESUMEN INGLES
VII
INDICE GENERAL
VIII
INDICE DE FIGURAS
XVIII
INDICE DE FOTOS
XIX
INDICE DE TABLAS
XXII
INDICE DE GRÁFICOS
XXV
INDICE DE ANEXOS
XXVI
INTRODUCCIÓN
XXVII
CAPITULO I
1. EL PROBLEMA DE INVESTIGACION
1.1. Planteamiento del Problema
2
1.2. Formulación del Problema
5
1.3. Objetivos de la Investigación
5
1.3.1. Objetivo General
5
1.3.2. Objetivos Específicos
5
VIII
1.4. Justificación de la Investigación
6
1.5. Delimitación de la Investigación
7
1.5.1. Delimitación Temática
8
1.5.2. Delimitación Geográfica
8
1.5.3. Delimitación Temporal
8
CAPITULO II
2. MARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes de la Investigación
10
2.2. Bases teóricas
12
2.2.1. Cemex Venezuela S.A.C.A
12
2.2.2. Vicson
15
2.2.3. Concreto
17
2.2.3.1. Definición
17
2.2.3.2. Antecedentes
17
2.2.3.3. Inicios en Venezuela
19
2.2.3.4. Componentes
20
2.2.3.5. Principales Características del Concreto
21
2.2.3.6. Tipos de Concreto
21
2.2.3.7. Relaciones entre la Calidad del Concreto y su
Composición
22
IX
2.2.3.8. Endurecimiento del Concreto
24
2.2.4. Características del Concreto Fresco
25
2.2.4.1. Reología
26
2.2.4.1.1. Fluidez
26
2.2.4.1.2. Compactibilidad
26
2.2.4.1.3. Estabilidad de segregación
27
2.2.4.2. Trabajabilidad
27
2.2.4.2.1. Cono de Abrams
28
2.2.4.2.1.1. Aparatos
29
2.2.4.2.1.2. Procedimiento
30
2.2.4.2.1.3. Expresión de Resultados
31
2.2.4.3. Retracción
32
2.2.4.4. Mecanismo de Lubricación
32
2.2.5. Agregado
33
2.2.5.1. Niveles de Calidad
33
2.2.5.1.1. Agregados Controlados
34
2.2.5.1.2. Agregados conocidos con control insuficiente
34
2.2.5.1.3. Agregados no empleados con anterioridad
34
2.2.5.2. Requisitos de Calidad
35
2.2.5.3. Granulometría
35
2.2.5.4. Tamaño Máximo
36
X
2.2.5.5. Segregación
36
2.2.5.6. Módulo de Finura
36
2.2.5.7. Impurezas
37
2.2.5.7.1. Materia Orgánica
37
2.2.5.7.2. Sales Naturales
38
2.2.5.8. Resistencia de los Agregados
38
2.2.5.9. Humedad
39
2.2.5.10. Relaciones con las Propiedades del Concreto
40
2.2.6. Cemento
40
2.2.6.1. Constitución
41
2.2.6.2. Hidratación del Cemento
42
2.2.6.3. Clasificación. Tipos
44
2.2.6.4. Calidad
45
2.2.6.5. Tiempo de Fraguado
46
2.2.6.6. Resistencias Mecánicas
47
2.2.6.7. Finura
48
2.2.6.8. Desarrollo de Resistencias
49
2.2.6.9. Manejo
2.2.6.10. Resistencia a Ataques Químicos
50
51
2.2.6.11. Envejecimiento
51
2.2.6.12. Mezcla de Cementos
52
XI
2.2.7. Agua para Concreto
52
2.2.7.1. Agua de Mezclado
53
2.2.7.2. Agua de Curado
54
2.2.7.3. Efecto de las Impurezas sobre el Concreto
55
2.2.7.4. Calidad del Agua
56
2.2.8. Aditivos
57
2.2.8.1. Tipos de Aditivos
57
2.2.8.1.1. Tipo A. Reductores de Agua
57
2.2.8.1.2. Tipo B. Retardadores de Fraguado
57
2.2.8.1.3. Tipo C. Aceleradores de Fraguado
58
2.2.8.1.4. Tipo D. Reductores de Agua y Retardadores
58
2.2.8.1.5. Tipo E. Reductores de Agua y Aceleradores
58
2.2.8.1.6. Tipo F. Reductores de Agua de alto Rango
58
2.2.8.1.7. Tipo G. Reductores de Agua de alto Rango y
Retardadores
59
2.2.8.1.8. Tipo H. Reductores de Agua de alto Rango y
Aceleradores
59
2.2.9. Preparación y Mezclado
59
2.2.9.1. Modos de Preparación
60
2.2.9.1.1. Mezclado en Obra para pequeños volúmenes
61
2.2.9.1.2. Mezclado Central en Obra
61
XII
2.2.9.1.3. Premezclado Comercial
61
2.2.9.2. Calidad y Almacenamiento de Componentes
62
2.2.9.3. Dosificación
62
2.2.9.3.1. Dosificación por peso
63
2.2.9.3.2. Dosificación por Volumen
63
2.2.9.4. Mezclado
64
2.2.9.5. Mezclas de Laboratorio
65
2.2.9.6. Concreto Premezclado
66
2.2.10. Manejo del Concreto
67
2.2.10.1. Transporte
67
2.2.10.2. Colocación o Vaciado
68
2.2.10.2.1. Espesor de Capas
69
2.2.10.2.2. Vaciados Verticales
70
2.2.10.2.3. Tuberías y Conductos Embutidos
71
2.2.10.2.4. Colocación Bajo Agua
72
2.2.10.3. Compactación
74
2.2.10.4. Curado
76
2.2.10.4.1. Fundamentos y Procedimientos Usuales
76
2.2.10.5. Desencofrado
77
2.2.11. Resistencias Mecánicas
78
XIII
2.2.11.1. Condiciones del Ensayo a Compresión
78
2.2.11.2. Desarrollo de la Resistencia
79
2.2.11.3. Resistencia a la Tracción
80
2.2.11.3.1. Resistencia a la Tracción por Flexión
80
2.2.11.3.2. Resistencia a la Tracción Indirecta
80
2.2.11.3.3. Resistencia a la Tracción Directa
80
2.2.11.4. Resistencia al Corte
81
2.2.11.4.1. Relación con la Resistencia a la Compresión
81
2.2.11.4.2. Resistencia al Corte de Miembros
Estructurales
81
2.2.11.4.3. Resistencia al Corte por Fricción
82
2.2.12. Fibras
82
2.2.12.1. Tipos de Fibras
84
2.2.12.2. Adherencia
85
2.2.12.3. Deformación
86
2.2.12.4. Falla
86
2.2.12.5. Usos y Aplicaciones
87
2.2.12.6. Fibra Metálica Dramix - 65/35 - BN
88
2.2.12.6.1. Propiedades Físicas
88
2.2.12.6.1.1. Módulo de Young
88
2.2.12.6.1.2. Resistencia a la Tracción
89
XIV
2.2.12.6.1.3. Densidad Específica
89
2.2.12.6.1.4. Resistencia al Fuego
89
2.2.12.6.1.5. Resistencia a la Oxidación
89
2.2.12.6.1.6. Mezclado
90
2.2.12.6.1.7. Contenido en el Hormigón Fresco y
Fraguado
90
2.2.12.6.2. Propiedades del Hormigón Reforzado
91
2.2.13. Pavimentos
91
2.2.13.1. Pavimento Flexible
92
2.2.13.2. Pavimento Rígido
93
2.3. Parámetros Estadísticos
94
2.3.1. Media Aritmética o Promedio Aritmético
94
2.3.2. Mediana
95
2.3.3. Desviación Típica o Estándar
95
2.3.4. Variación Total o Rango
96
2.3.5. Coeficiente de Variación
96
2.3.6. Desviación Promedio
97
2.3.7. Varianza
98
2.4. Sistema de Variables
98
2.4.1. Variables Independientes
98
2.4.2. Variables Dependientes
100
XV
2.5. Definición de Términos
102
CAPITULO III
3. MARCO METODOLÓGICO
3.1. Nivel de Investigación
113
3.2. Diseño de Investigación
114
3.3. Población y Muestra
115
3.4. Técnica de Recolección de Datos
116
3.5. Instrumentos de Recolección de Datos
117
CAPITULO IV
4. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. Materiales y Ensayos
120
3.3.1. Materiales
120
3.3.2. Equipos
123
3.3.3. Ensayo
132
3.6. Desarrollo Experimental
132
3.6.1. Toma de Muestras
132
3.6.2. Elaboración de Probetas Prismáticas (Vigas)
133
3.6.3. Curado de Probetas Prismáticas (Vigas)
136
3.6.4. Ensayo de Probetas
137
3.6.5. Ensayo de Vigas por Flexión
138
3.7. Procedimiento
139
XVI
4.1. Análisis de los resultados
144
4.2. Impacto Económico
183
CAPITULO V
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. Conclusiones
190
5.2. Recomendaciones
193
BIBLIOGRAFÍA
194
ANEXOS
199
XVII
INDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 1: Relaciones Básicas del Concreto
24
Figura 2: Principales estados por los que pasa el Concreto en el
Desarrollo de su Resistencia
25
Figura 3: Cono de Abrams
29
Figura 4: Hidratación del Cemento
43
Figura 5: Estructura de Pavimento Flexible
92
Figura 6: Estructura de Pavimento Rígido
93
XVIII
INDICE DE FOTOS
Pág.
Foto 1: Cemento
120
Foto 2: Agua
120
Foto 3: Piedra 1"
121
Foto 4: Arena
121
Foto 5: Aditivo WRDA-79
122
Foto 6: Fibra Metálica Dramix - 65/35 - BN
122
Foto 7: Moldes
123
Foto 8: Pala
124
Foto 9: Balde
124
Foto 10: Cuchara
125
Foto 11: Enrasador
125
Foto 12: Espátula
125
Foto 13: Guantes de Goma
126
Foto 14: Mazo de Goma
126
Foto 15: Barra Compactadora
127
Foto 16: Balanza
127
Foto 17: Balanza de Humedad
127
Foto 18: Saco para Escombros
128
Foto 19: Carretilla
128
XIX
Foto 20: Mezcladora
129
Foto 21: Piscina de Curado
129
Foto 22: Cono de Abrams
130
Foto 23: Máquina de Ensayo a Flexión
131
Foto 24: Toma de Muestras
133
Foto 25: Vaciado del Concreto Primera Capa
134
Foto 26: Aplicación de Golpes Primera Capa
134
Foto 27: Vaciado del Concreto Segunda Capa
135
Foto 28: Aplicación de Golpes Segunda Capa
135
Foto 29: Enrasado
136
Foto 30: Curado de Probetas Prismáticas
137
Foto 31: Secado de Probetas
137
Foto 32: Ensayo de Vigas Sin Fibra
138
Foto 33: Ensayo de Vigas Con Fibra
139
Foto 34: Ensacado del Material
139
Foto 35: Ensayo de Humedad
140
Foto 36: Mezcla 1 Sin Fibra
140
141
Foto 38: Desencofrado de Probetas
141
Foto 39: Mezcla 1 Con Fibra
142
XX
142
XXI
INDICE DE TABLAS
Pág.
Tabla 1: Precisión en la Expresión de Resultados del Ensayo de Cono de
Abrams
31
Tabla 2: Tipos de Cemento Portland
44
Tabla 3: Algunas Propiedades de los Concretos con Fibras
84
Tabla 4: Características de Algunas Fibras
85
Tabla 5: Desviaciones Estándar de los ensayos, en kgf/cm²
96
Tabla 6: Dosificación de Muestras Sin Fibra Metálica
116
Tabla 7: Dosificación de Muestras Con Fibra Metálica
116
Tabla 8: Cálculo de Módulo de Rotura. Muestras Sin Fibra Metálica
144
Tabla 9: Cálculo de Módulo de Rotura. Muestras Con Fibra Metálica
145
Tabla 10: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 1
146
147
148
149
150
151
152
153
154
XXII
155
156
157
158
159
160
Tabla 25: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 1
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
XXIII
Tabla 40: Resumen de los Datos de los Ensayos Viga Sin Fibra Metálica
176
Tabla 41: Resumen de los Datos de los Ensayos Viga Con Fibra Metálica
177
Tabla 42: Parámetros Estadísticos. Módulo de Rotura. 7 Días. Viga Sin
Fibra Metálica
181
.
Tabla 43: Parámetros Estadísticos. Módulo de Rotura. 7 Días. Viga Con
Fibra Metálica
182
Tabla 44: Cálculo de Espesor de Losa de Pavimento Rígido Sin Fibra
Metálica
185
Tabla 45: Cálculo de Espesor de Losa de Pavimento Rígido Con Fibra
Metálica
186
Tabla 46: Presupuesto de Colocación de Pavimento de Concreto Sin Fibra
188
Tabla 47: Presupuesto de Colocación de Pavimento de Concreto Con
Fibra
189
XXIV
INDICE DE GRAFICOS
Pág.
Gráfico N° 1: Ensayo a Flexión 7 Días. Viga Sin Fibra Metálica
178
Gráfico N° 2: Ensayo a Flexión 7 Días. Viga Con Fibra Metálica
179
Gráfico N° 3: Comparación Módulo de Rotura. Viga Sin Fibra Metálica
y Viga con Fibra Metálica
180
XXV
INDICE DE ANEXOS
Pág.
Anexo N° 1: Ficha Técnica de la Fibra Metálica Dramix-65/35-BN
1
Anexo N° 2: Análisis de Precios Unitarios
5
Anexo N° 3: Evolución del Factor Camión del Espectro de cargas en
la red vial venezolana en los últimos años. Un Cambio Positivo
15
XXVI
INTRODUCCIÓN
La historia del cemento y el concreto es la historia misma del
hombre en la búsqueda de un espacio para vivir con la mayor comodidad,
seguridad y protección posible. Desde que el ser humano superó la época
de las cavernas, ha aplicado sus mayores esfuerzos a delimitar su espacio
vital, satisfaciendo primero sus necesidades de vivienda y después
levantando construcciones con requerimientos específicos.
Templos, palacios, museos son el resultado del esfuerzo que
constituye las bases para el progreso de la humanidad.
La historia del hormigón constituye un capítulo fundamental de la
historia de la construcción. Cuando el hombre optó por levantar
edificaciones
utilizando
materiales
arcillosos
o
pétreos,
surgió
la
necesidad de obtener pastas o morteros que permitieran unir dichos
mampuestos para poder conformar estructuras estables. Inicialmente se
emplearon pastas elaboradas con arcilla, yeso o cal, pero se deterioraban
rápidamente ante las inclemencias atmosféricas. Se idearon diversas
soluciones, mezclando agua con rocas y minerales triturados, para
conseguir pastas que no se degradasen fácilmente.
En el transcurso de los años con los nuevos aportes de tecnología,
a principios del siglo XX surge el rápido crecimiento de la industria del
cemento, debido a varios factores: los experimentos de los químicos
franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, que logran producir
cemento de calidad homogénea; la invención del horno rotatorio para
XXVII
calcinación y el molino tubular; y los métodos de transportar hormigón
fresco ideados por Juergen Hinrich Magens que patenta entre 1903 y
1907. Con estos adelantos pudo elaborarse cemento portland en grandes
cantidades y utilizarse ventajosamente en la industria de la construcción.
Hoy en día, el concreto armado es el principal material utilizado
para realizar los proyectos de obras civiles. La combinación de la mezcla
de concreto conformada por los agregados, agua y cemento más la
inclusión del acero de refuerzo, conforma un componente de alta
resistencia a los esfuerzos de compresión y tracción, que son las
principales solicitudes de energía que transmiten las cargas de las
estructuras.
En nuestro trabajo de investigación, desarrollaremos una serie de
ensayos de laboratorio, con la finalidad de estudiar el comportamiento de
una Fibra Metálica (Dramix RC-65/35-BN) en la resistencia a flexión del
concreto, con un curado de 7 días. Principalmente desarrollaremos dos
mezclas de concreto P45 Fast track; una utilizando la fibra metálica y otra
sin la utilización de la fibra. Con estas dos mezclas, estudiaremos la
incidencia de la fibra para el diseño de un pavimento rígido.
Posteriormente al obtener los resultados de los ensayos de
laboratorio obteniendo las ventajas que proporciona la fibra metálica
incluida en la mezcla de concreto, desarrollaremos nuestras propias
conclusiones al respecto, donde puntualizaremos y haremos énfasis en el
aspecto dirigido a reducir los costos en la implementación de vías donde
se presentan calzadas de pavimentos rígidos; ya sea por la reducción de
XXVIII
espesores o por el ámbito a disminuir los tiempos de cierre de tramos a
rehabilitar o reparar.
La investigación quedó dividida en una Introducción, cinco (5)
capítulos.
En el Capítulo I se hace el planteamiento y formulación del
problema, los objetivos generales y específicos, la justificación del
problema, las delimitaciones y las limitaciones.
En el Capítulo II se desarrolla el Marco Teórico que sustenta la
investigación
con
los
antecedentes,
bases
teóricas,
parámetros
estadísticos, sistema de hipótesis, sistema de variables y definición de
términos.
En el Capítulo III se desarrolla el Marco Metodológico el cual se
indica el Nivel de Investigación, Diseño de la Investigación, Materiales y
Ensayos,
Técnica
de
Recolección
de
Datos,
los
Instrumentos
de
Recolección de Datos, Desarrollo Experimental y Procedimiento.
En el Capítulo IV se desarrolla los Análisis de Resultados donde se
estudian
todos
los
parámetros
estadísticos
necesarios
para
esta
investigación, analizando los resultados obtenidos de los ensayos de
laboratorio, mostrando así como éstos influyen en los planteamientos
expuestos en los capítulos anteriores.
XXIX
En el Capítulo V se desarrolla las Conclusiones y Recomendaciones,
después de un análisis realizado de los resultados obtenidos, se procedió
a elaborar las conclusiones arrojadas por la investigación.
XXX
Capítulo I
El Problema de Investigación
1
1.1. Planteamiento del Problema
El Concreto, es un material pétreo artificial, que se obtiene al
mezclar en determinadas proporciones cemento, agregados gruesos y
finos, con agua; éste junto con el agua forman una pasta que rodea a los
agregados, dando por resultado un material de gran durabilidad que
fragua y endurece, incrementando su resistencia con el paso del tiempo.
El concreto simple es resistente a la compresión, pero es débil a tracción,
por lo cual se lo debe armar convenientemente con barras de acero que
absorben los refuerzos de tracción y evitan la formación de grietas en la
masa del concreto. (Fratelli, M. (1.998), Diseño Estructural en Concreto
Armado, P. 9).
Aproximadamente el 80% del peso del concreto está compuesto
por partículas de origen pétreo, de diferentes tamaños, material que es
denominado como agregados, áridos o inertes. Por esta razón las
características de estos materiales son decisivas para la calidad de la
mezcla de concreto.
El material mencionado contiene muchas características, pero en
vista general las dos características o propiedades principales del concreto
son: (1) la relativa consistencia o grado de fluidez del material en estado
fresco, la cual también se conoce como trabajabilidad, docilidad,
asentamiento, entre otros; y (2) el grado de endurecimiento que es capaz
de adquirir el concreto. La fluidez suele medirse con ensayos que evalúan
el grado de plasticidad de la mezcla. La resistencia se determina mediante
ensayos
mecánicos
de
compresión
o
tracción
sobre
las
probetas
normalizadas. Con los resultados a la compresión el conocedor puede
hacer estimaciones sobre la resistencia a otros tipos de tensiones, tales
como la flexión, corte o tracción. (Porrero, J; Ramos, C.; Grases, J.;
Velazco, G. (2.009), Manual del Concreto Estructural, P. 36).
2
Una característica general del concreto es su agrietamiento por
alteraciones volumétricas. La adición de fibras a la mezcla, distribuidas en
forma discontinua y aleatoria, ayuda a controlar el fenómeno, evitando la
concentración de grietas. (Porrero, J; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G.
(2.009), Manual del Concreto Estructural, P. 291).
Durante la elaboración de la presente investigación se utilizará
Fibra Metálica Dramix que son filamentos de acero, deformados y
cortados en determinadas longitudes para el refuerzo del hormigón,
mortero u otros materiales compuestos. Al usar fibras de acero Dramix de
alta relación de esbeltez se puede reducir el espesor de la losa
incrementando el espaciamiento entre juntas de dilatación, reduciendo así
los tiempos de obra y ahorro en los costos de concreto por la reducción de
espesores. Por otra parte dicha fibra posee una serie de características
importantes entre las cuales se destacan: (1) Filamentos de alambre
estirados en frío, cortados y deformados; (2) Pueden ser de bajo o alto
contenido de carbono; (3) Brillante, Galvanizado o Acero Inoxidable.
Las tres ventajas del hormigón con fibra de acero son: (1)
hormigón dúctil con una gran cantidad de soporte de carga, las fibras
encoladas en peines se pueden trabajar y mezclar muy fácilmente, su
forma alargada y fina ofrece beneficios en la repartición del refuerzo; (2)
Control eficaz de fisuras, los extremos de las fibras de acero están
adaptados
para
hacer
posible
un
buen
anclaje
y
una
fisuración
controlada; (3) Alta resistencia a tracción, se fabrican con alambre de
acero trefilado en frío de alta calidad, a fin de garantizar elevada
resistencia a la tracción.
Los usos de dicha fibra son: (1) Stell Deck/Metal Deck/Lámina
Colaborante; (2) Pisos Industriales/Comerciales; (3) Pavimentos; (4)
Obras Subterráneas; (5) Estabilización de taludes.
3
Durante los últimos años Venezuela ha presentado un aumento
considerable en los materiales para la construcción lo cual trae como
consecuencia el aumento de precios en las construcciones y en los
mantenimientos tanto preventivos como correctivos de los pavimentos de
concreto. Según información obtenida por el Personal de Comercial de la
empresa Cemex Venezuela S.A.C.A. el metro cúbico de un Pavicreto 45
Fast Track, se encuentra a la venta en novecientos cincuenta y un
bolívares fuertes con cincuenta centavos (Bs. 951,50).
Los métodos de ensayos por rotura a la flexión son con la
aplicación de la carga en el centro del tramo libre, entre los dos apoyos
de una probeta prismática y con la carga aplicada en cada uno de los
tercios de ese tramo, condición que garantiza que la probeta se rompa
por el tercio central, donde el momento es máximo y constante y la
tensión de corte es nula.
Por tal razón, se determinará a mediante
ensayos los resultados necesarios que ayuden a comprobar si la Fibra
metálica incide o no en la mezcla de concreto con P45 Fast track.
En caso de obtener resultados satisfactorios en los ensayos y en el
diseño de pavimentos a través de la Norma Venezolana FONDONORMA
1753 – 2006, Apéndice F, la Fibra Dramix aportará una serie de ventajas
donde implicaría reducir espesores, generando ahorros en los costos de
rehabilitación de pavimentos de concreto y reduciendo el tiempo de cierre
del tramo a rehabilitar, evitando así incomodidades a vecinos, transeúntes
y visitantes de la zona.
4
1.2. Formulación del Problema
La Formulación del Problema “es la concreción del planteamiento en
una pregunta precisa y delimitada en cuanto a espacio, tiempo y
población (si fuere el caso)”. (Fidias Arias, 2006, p.41)
¿Cuál es la incidencia del uso de la Fibra Metálica Dramix RC65/35-BN en la resistencia a flexión del concreto?
1.3. Objetivos de la Investigación
1.3.1 Objetivo General
Determinar la incidencia de la Fibra Metálica Dramix RC-65/35-BN
en las resistencias a flexión de una mezcla de concreto para pavimentos
rígidos a temprana edad.
1.3.2 Objetivos Específicos
1. Determinar la Mezcla Tradicional Tipo como punto de
comparación de esta investigación.
2. Establecer la Dosificación de la fibra metálica para una
mezcla tradicional P45 Fast Track.
3. Realizar los ensayos correspondientes a las muestras sin
fibra metálica para la obtención de resultados.
5
4. Realizar los ensayos correspondientes a las muestras con
fibra metálica para la obtención de resultados.
5. Comparar los resultados obtenidos de los ensayos de las
muestras con y sin fibra metálica.
6. Diseñar un Pavimento de Concreto en función de las
resistencias obtenidas anteriormente manteniendo constante
las demás variables.
7. Analizar el impacto económico de acuerdo a los resultados
obtenidos.
1.4. Justificación de la Investigación
“Además de los objetivos y las preguntas de investigación es
necesario justificar el estudio exponiendo sus razones. La mayoría de las
investigaciones se efectúan con un propósito definido, no se hacen
simplemente por capricho de una persona; y ese propósito debe ser lo
suficiente fuerte para que se justifique su realización”. (Sampieri, 2000,
p.20).
Es de suma importancia conocer la incidencia de la Fibra Metálica
Dramix en un P45 fast track, ya que al realizar estudios para la utilización
de distintas mezclas en pavimentos rígidos a temprana edad, es
importante conocer exactamente el comportamiento de la fibra metálica
teniendo en cuenta la incidencia en ganancia de resistencia sometida a
esfuerzos a flexión. Debido a esto, puede existir una disminución
6
significativa en los espesores de losa, lo cual a su vez influiría
considerablemente en la disminución de los tiempos para la ejecución de
la obra.
Por otra parte los costos por metro cúbico de la mezcla tradicional
son de novecientos cincuenta y un bolívares fuertes con cincuenta
céntimos (Bs. 951,50), lo cual podría aumentar un poco por la inclusión
de la fibra sin embargo, al disminuir espesores, se podrían economizar los
costos y por ende, la inversión a realizar en la obra sería menor.
La importancia de este proyecto está concebida para los siguientes
beneficiarios:
1. Cemex
Venezuela
S.A.C.A.:
este
sector
se
verá
primeramente beneficiado ya que tendrá un nuevo producto
para ser comercializado en futuros clientes y obras de
rehabilitación de pavimentos de concreto.
2. El área económica del país: ya que podrá existir un nuevo
producto en el cual podrá disminuir costos y tiempo de
ejecución de obra.
1.5. Delimitación de la Investigación
“La Delimitación del Problema significa indicar con precisión en la
interrogante formulada: el espacio, el tiempo o período que será
considerado en la investigación, y la población involucrada (si fuere el
caso)”. (Fidias Arias, 2006, p.42)
7
1.5.1 Delimitación Temática
La investigación se enmarca dentro del Campo de la Ingeniería Civil
del tema Materiales y Ensayos, en la línea de investigación de Mezclas
Experimentales de Pavimentos de Concreto; por cuanto a esto se plantea
estudiar el diseño de una mezcla de concreto P45 Fast Track para la
incidencia de la Fibra Metálica Dramix RC-65/35-BN en el Diseño de
Pavimentos de Concreto.
1.5.2 Delimitación Geográfica
Esta investigación en lo que respecta a espacio, fue delimitada a la
Empresa Cemex de Venezuela S.A.C.A, específicamente en la Planta La
Bandera ubicado al Final de la Av. Nueva Granada inicio Intercomunal del
Valle, Sector La Bandera, Caracas – Venezuela.
1.5.3 Delimitación Temporal
Para cumplir con los objetivos planteados y de acuerdo a cada
etapa, esta investigación tuvo una duración de Junio 2011 hasta
Septiembre 2011.
8
Capítulo II
Marco Teórico
9
2.1. Antecedentes de la Investigación
Los antecedentes consultados para la realización de este trabajo de
investigación que guardan relación con el mismo son:
Rivera,
Z.
(2002),
realizó
un
trabajo
de
grado,
titulado
“Incidencia de las fibras de polipropileno y las fibras metálicas en
la resistencia a flexión del concreto para pavimentos rígidos”, en
la Universidad Nueva Esparta.
Esta investigación se basa en el estudio de la incidencia de las
fibras de polipropileno y las fibras metálicas en la resistencia a flexión del
concreto en pavimentos rígidos y a su vez evaluó la incidencia económica
de las fibras.
El aporte de esta investigación es la metodología al evaluar las
fibras metálicas en la resistencia a flexión del concreto para pavimentos
rígidos.
De Sousa, J. (2001), realizó un trabajo de grado, titulado
“Influencias de la Utilización de las Fibras de Acero en el
Mejoramiento de la Resistencia a Flexión del Concreto.”, en la
Universidad Nueva Esparta.
En esta investigación se estudió la obtención de resistencia del
concreto a compresión, módulo de rotura de las viguetas, y esfuerzos a
10
tracción;
en
donde
la
fibra
de
acero
no
presenta
influencias
representativas sobre el mejoramiento de las propiedades físicas del
concreto, sino más bien dificultan el estudio del comportamiento de este
material. En resumen, las fibras metálicas no afectan la resistencia a
flexión,
debido
a
que
se
suministraron
varios
tipos
de
dosis
arbitrariamente, lo cual significa que el aporte de este trabajo es que las
fibras se deben suministrar controladamente, es decir, siguiendo las
recomendaciones del fabricante de dichas fibras.
Charelli, R. y Bermúdez, R. (1993), realizó un trabajo de grado,
titulado
“Concreto
Reforzado
con
Fibra,
Propiedades
y
Aplicaciones.”, en la Universidad Metropolitana.
En los ensayos realizados a diferentes fibras en cuanto a su
resistencia a flexión, resistencia al impacto y resistencia a la compresión,
se pudo determinar que el refuerzo suministrado al colocar estas fibras
como agregado a la mezcla del concreto produjo un mejoramiento de
estas propiedades físicas incluyendo su resistencia a la fatiga y a la
tensión.
El aporte de esta investigación es que las fibras mejoran las
propiedades del concreto, dando como resultado grandes resistencias a
flexión, lo que quiere decir, que el suministro de las mismas aumenta el
módulo de rotura en un concreto.
11
2.2
Bases Teóricas
A continuación se presentan algunos elementos que fomentarán las
bases
para
información
el
y
desarrollo
relevante
del
proyecto,
para
la
las
cuales
realización
de
proporcionarán
este
trabajo
de
investigación:
2.2.1 Cemex Venezuela S.A.C.A.1
CEMEX fue fundada en 1906 en la ciudad de Monterrey con la
apertura de la planta de Cementos Hidalgo. Durante sus primeros años,
se enfrenta con diversos problemas dada la situación política del México
de inicios de siglo XX, e incluso llega a cerrar su planta durante un lapso
de
la
Revolución
Mexicana.
Sin
embargo,
al
finalizar
el
periodo
revolucionario, retoma sus actividades y comienza su ascenso a escala
nacional.
A principios de los años 20's, abre su planta de Cementos Portland
Monterrey, con una capacidad anual de 20,000 toneladas, lo que le
permite abastecer la demanda de cemento del noroeste de la República.
Gracias a la instalación del primer horno de un solo paso y proceso seco
del país, la empresa se coloca a la vanguardia en tecnología. En 1930,
Cementos Portland Monterrey instala su segundo horno e incrementa su
capacidad en un 100%. Al año siguiente, Cementos Hidalgo y Cementos
Portland Monterrey se fusionan para formar Cementos Mexicanos S.A. El
nuevo consorcio comienza la década de los 40's con una producción de
92,000 toneladas al año, y llega hasta las 124,000 toneladas anuales a
finales de 1948, casi cuatro veces más que a sus inicios en 1906.
1
http://www.cemex.com
12
A principios de 1963, CEMEX adquiere a Cementos Maya de Mérida
para satisfacer la demanda del sur de México, a través de su marca
Cemento Portland Maya. En 1966 abre sus plantas de Valles y Torreón,
para satisfacer el mercado de la Huasteca y del Norte de la República,
respectivamente. CEMEX adquiere Cementos Portland del Bajío en 1973,
con la intención de acceder al mercado del centro del país, y en 1976
comienza su cotización en la Bolsa Mexicana de Valores. La compra de
Cementos Guadalajara ese mismo año, convierten a CEMEX en el mayor
productor de cemento de México.
Con la firma del acuerdo del GATT en 1985, CEMEX inicia su
transformación hacia ser un productor multinacional de cemento. Durante
ese año, el corportativo alcanza la cifra récord de 6.7 millones toneladas
de cemento y clínker, y tres de sus plantas cementeras - Monterrey,
Guadalajara y Torreón - sobrepasan el millón de toneladas producidas. Así
mismo, las exportaciones de CEMEX alcanzan las 574 mil toneladas
anuales de cemento y clínker. Para el siguiente año, la apertura de la
nueva planta en Huichiapan con la más alta tecnología, catapulta a
CEMEX hasta llegar a una producción de 10.7 millones de toneladas al
año. Así mismo, consolida su presencia internacional, con coinversiones
en cementeras norteamericanas. Además, adquiere Cementos Anahuac e
instala su sistema satelital de comunicaciones CEMEXNet, permitiendo
comunicar todas las instalaciones de la compañía. En 1989, con la
adquisición de Cementos Tolteca, segundo productor de cemento de
México, CEMEX se convierte en una de las diez cementeras más grandes
del mundo.
Para 1992, comienza la expansión internacional del consorcio con la
adquisición de Valencia y Sansón, las dos cementeras más grandes de
España. En 1994, con la compra de Vencemos, la cementera más grande
de Venezuela, y Cemento Bayano en Panamá, Cemex comienza sus
13
operaciones en Sudamérica y Centroamérica. Así mismo, adquiere
Balcones, una cementera de Estados Unidos. Ese mismo año, comienza su
estrategia de energía alternativa con la utilización de coque de petróleo
en sus plantas, iniciando así, su programa de ecoeficiencia para el
desarrollo
sustentable.
Entre
1995
y
1997
la
compañía
adquiere
Cementos Nacionales de República Dominicana, Cementos Diamente y
Samper en Colombia y Rizal Cement en Filipinas que lo convierten en la
tercera cementera del mundo, accediendo además, a varios mercados
internacionales.
En 1999, CEMEX adquiere APO de Filipinas, y aumenta su inversión
en Rizal Cement. Ese año, al comprar Assiut Cement Company, la
cementera más grande de Egipto, la empresa comienza operaciones en
África.
Además,
refuerza
su
presencia
en
Centroamérica,
con
la
adquisición de Cementos del Pacífico, la mayor cementera de Costa Rica.
El año lo finaliza con la introducción de sus acciones en la Bolsa de
Valores de Nueva York, bajo el símbolo de pizarra "CX".
A comienzos del siglo XXI, se inauguran operaciones en Nicaragua,
y se adquiere Saraburi Cement Company de Tailandia, lo que refuerza su
presencia
en
el
sudeste
asiático.
En
el
año
2001,
CEMEX
abre
Construrama, que en menos de un año se convierte en la mayor cadena
mexicana de establecimientos de materiales para la construcción. Al
siguiente año, expande su presencia en el mercado caribeño, al comprar
Puerto
Rican
Cement
Company.
Con
la
adquisición
en
2004
de
Southtown, hace de CEMEX la cementera más grande de Norteamérica.
Ese mismo año, el corporativo recibe el "Wharton Infosys Business
Transformation Award", por su uso creativo y eficiente de las tecnologías
de la información.
Con la adquisición de RMC en 2005, la cementera de mayor tamaño
en Inglaterra, CEMEX duplica su tamaño, sumando operaciones en 20
14
países adicionales, principalmente de Europa. En junio de 2007, la
compañía adquiere el 67.8% de Rinker, compañía australiana con gran
presencia en el mercado estadounidense. Tal adquisición le permite
consolidar su presencia en los 5 continentes. Sin embargo, en junio de
2009, vende sus operaciones en Australia a Holcim por un monto de US$
1.75 mil millones con el propósito de reestructurar una deuda de US$ 14
mil millones proveniente de la adquisición de Rinker.
En abril de 2008, el presidente de Venezuela, Hugo Chávez,
anuncia la nacionalización de la industria cementera en dicho país,
aduciendo al hecho de que las cementeras estaban exportando sus
productos con la finalidad de recibir precios por encima de los autorizados
por
el
gobierno
venezolano.
A
mediados
del
2008,
la
autoridad
venezolana toma las operaciones de CEMEX.
2.2.2 Vicson2
VICSON S.A. es el principal fabricante de alambre y sus productos
derivados en Venezuela. Su origen se remonta al año 1950, cuando se
establece
como
empresa
al
occidente
del
país
en
la
ciudad
de
Barquisimeto. Su fundador, Víctor Sasson, combinando la primera sílaba
de su nombre junto con la segunda sílaba de su apellido, crea con orgullo
el nombre de la naciente compañía VICSON.
La planta se inicia con la fabricación de productos dirigidos
básicamente a la industria de la construcción (Clavos y Mallas Soldadas),
mercado parcialmente abastecido, para ese entonces, por productos
importados.
2
http://www.vicson.com.ve/p1_hist.php
15
En 1962, ingresa a la sociedad la corporación internacional Bekaert
de Bélgica, aportando capital, maquinarias y un fundamental apoyo de
asistencia técnica, que aún se mantiene. Años después se incorpora como
accionista el grupo nacional Sivensa uno de los grupos industriales más
consolidados, de mayor experiencia y trayectoria nacional. A comienzos
de la década de los 70 la industria se traslada a la pujante ciudad de
Valencia, hoy la zona industrial más desarrollada del país.
A partir de 1983, ya con la empresa liderizando completamente el
mercado de alambre en Venezuela, VICSON S.A. se inicia como empresa
exportadora, logrando una importante posición como suplidor en los
mercados de Colombia, USA, Centroamérica y El Caribe. A raíz de la
globalización y la apertura comercial con los países de la Comunidad
Andina, VICSON S.A. conjuntamente con la empresa "Ideal Alambrec" de
Ecuador, se asocian con un productor de alambres de Colombia y forman,
en el año 1996, la empresa "Proalco S.A". (Productora de alambres
Colombianos), hoy líder en el mercado colombiano de alambres y
productos de alambre. En el año 2007, Bekaert adquiere la totalidad de
las acciones de la empresa. La empresa está respaldada por la exigente
norma "ISO 9001" en su sistema de calidad, manteniendo desde su
aprobación, el cumplimiento de programas continuos que le aseguran
esta certificación y le garantizan aún más la calidad de sus productos.
Actualmente VICSON S.A. cuenta con una capacidad para producir
más de 100.000 toneladas de alambre. Ofrece más de 2.000 productos
diferentes y atiende a más de 500 clientes, de los cuales el 20%
corresponden al mercado de exportación.
Desde sus inicios y hasta el presente, VICSON S.A. ha mantenido
como prioritario la capacitación permanente de todos sus trabajadores,
permitiéndole adaptarse a importantes cambios tecnológicos que le han
16
garantizado,
su
posición
de
líder
en
el
mercado
del
alambre.
(http://www.vicson.com.ve/p1_hist.php
2.2.3 Concreto3
2.2.3.1
Definición4
El Concreto u Hormigón es un material que está constituido por dos
partes, la primera es un producto pastoso y moldeable que tiene la
propiedad de endurecerse después de haber transcurrido un tiempo, y la
segunda son trozos pétreos que quedan englobados en esa pasta. Por
otra parte, la pasta está constituida por agua y un producto aglomerante
que es el cemento. El agua cumple la doble misión de dar fluidez a la
mezcla y de reaccionar químicamente con el cemento dando lugar al
endurecimiento.
2.2.3.2
Antecedentes5
Durante el Tiempo del Imperio Romano se desarrolló una especie
de concreto utilizando el aglomerante que llamaban “Cementum”. El
concreto tal como se conoce actualmente, tuvo sus inicios en la segunda
mitad del siglo XVIII, con las investigaciones sobre cales de John
Smeaton y Joseph Vicat. A Principios del Siglo XIX se desarrolla lo que se
conoce como Cemento Portland y, a comienzos del Siglo XX, se estudian y
se establecen la mayor parte de las relaciones que gobiernan el
345
Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)
17
comportamiento del material. Su evolución y avance es permanente,
habiendo logrado adelantos tecnológicos importantes como por ejemplo el
Concreto Precomprimido, Concreto Liviano, el uso de los Aditivos
Químicos, los Concretos Ultrarresistentes, entre otros.
Los Romanos usaron Cementos Punzolámicos, que son una mezcla
de cal y materiales volcánicos que reaccionan entre sí y con el agua,
dando origen a productos en cierto modo similares a los componentes
hidratados de los cementos actuales. Algunas imponentes obras romanas
de concreto se conservan en buen estado. Un ejemplo impresionante es el
Panteón
de
Roma
(27
a.c.),
antiguo
templo
pagano
convertido
posteriormente en iglesia cristiana. Fue construido con concreto aligerado,
empleando piedra pómez liviana como agregado, y tiene un domo de 43,3
metros de diámetro, abierto circularmente en la cumbre. Las diferencias
Fundamentales entre los concretos primitivos y los actuales vienen del
tipo del aglomerante.
Dentro del mundo de la construcción el concreto es el material más
usado en las zonas urbanas. Se estima que en general este material es el
segundo en cantidad que usa el hombre, después del agua. El Cemento
Portland que se usa hoy en día como aglomerante es una cal hidráulica
perfeccionada. Hidráulica quiere decir que tiene capacidad para endurecer
tanto al aire como bajo el agua, sin la colaboración del anhídrido
carbónico, como sucedía en las cales primitivas. Lo económico del
Material se debe a que esas materias primas que emplean son
relativamente abundantes en la naturaleza, y a las ventajas competitivas
que ofrece frente a otros materiales de construcción.
18
2.2.3.3
Inicios en Venezuela6
El Cemento, desconocido en Venezuela hasta la época de Guzmán
(1.869), se emplea por primera vez en Caracas en la Pavimentación de la
Plaza Bolívar. Para enseñar a usarlo fue enviado por la Fábrica Francesa
de VICAT el técnico José Couleau. La industria cementera nacional se
fundó en 1907 de la Planta de La Vega, en Caracas, la cual inició su
producción en 1909, donde su capacidad inicial fue de 30 toneladas
métricas por día, 700 sacos aproximadamente, suficiente para producir un
poco más de 100 m3 de concreto al día. Para el año 2003, la capacidad
instalada de producción nacional es de alrededor de 27.000 toneladas por
día.
Entre las primeras estructuras de concreto reforzado fueron hechas
con cemento nacional fue el Edificio del Archivo de la Nación (Veroes a
Carmelitas) cuya construcción se inicia en 1.912, por otra parte en 1.895
se usaron pilotes de concreto reforzado en la construcción de los muelles
de Puerto Cabello, así como pilas para puentes de las líneas férreas que
se ejecutaron durante el Siglo XIX. A raíz de la demanda de barras de
refuerzo para la construcción, se comenzó la producción de acero en
Venezuela. La primera iniciativa la obtuvo La Fábrica Nacional de Cabilla
en 1.946 la cual no prosperó y paso a producir faroles de hierro fundido.
En Octubre de 1.948 se registró la empresa Sidelúrgica Venezolana
Sociedad Anónima (SIVESA) la cual produce su primera colada en la
Planta de Antímano en 1.950. Esa colada, de 5 toneladas, provenía de un
horno con capacidad para 40 toneladas al día; la planta duplicó su
capacidad para 1.953, donde siete años después SIVESA cubría el 4% de
los requerimientos del país con su producción de 50.000 toneladas
métricas. Poco tiempo después el Estado decide explotar los yacimientos
6
19
del Bajo Orinoco debido al incremento de la demanda nacional la cual
crea la Siderúrgica del Orinoco (SIDOR) donde su primera colada se logró
en Julio de 1.962 en la Planta de Matanzas, con una capacidad instalada
de 900mil toneladas anuales. Para 1.990 la capacidad instalada alcanzó
unos 5.3 millones de toneladas anuales.
2.2.3.4
Componentes7
Aproximadamente el 80% del peso del concreto está compuesto
por partículas de origen pétreo, de diferentes tamaños, material que es
denominado como agregados, áridos o inertes. Por esta razón las
características de estos materiales son decisivas para la calidad de la
mezcla de concreto. La calidad de los agregados depende de las
condiciones geológicas de la roca madre y, también, de los procesos
extractivos. Es por lo tanto, a las empresas productoras a quienes
corresponde el primer control en el proceso de la calidad de los
agregados. Es recomendable que esa calidad de los inertes sea
comprobada por el fabricante de concreto antes de elaborarlo.
Se acostumbra añadir a la mezcla dichos materiales pétreos en dos
diferentes fracciones de acuerdo a su tamaño, una se denomina agregado
grueso las cuales pueden ser piedra picada, canto rodado natura o canto
rodado picado y la otra se le conoce como agregado fino, como por
ejemplo arena natural o arena obtenida por trituración. Una característica
fundamental de los agregados es el diferente tamaño de todos sus
granos, lo cual se le conoce como granulometría.
7
20
El cemento más usado es el Cemento Portland y se obtiene en
complejas plantas productoras, a cargo de las cuales debe quedar el
control del producto y la garantía de su calidad.
Además del cemento, los agregados y del agua, es cada vez más
frecuente añadir a la mezcla ciertos productos químicos que en muy
pequeña cantidad, son capaces de modificar de manera muy importante
algunas propiedades del concreto; a éstos se le conocen como Aditivos.
2.2.3.5
Principales Características del Concreto8
Son muchas las características del Concreto donde algunas de ellas
hacen críticas en determinadas circunstancias. Sin embargo, desde un
punto de vista general son dos las propiedades principales de mayor
envergadura. La primera es la relativa a la consistencia o grado de fluidez
del material en estado fresco, la cual se conoce como manejabilidad,
ductilidad, trabajabilidad, asentamientos, entre otros. La segunda es el
grado de endurecimiento o resistencia capaz de adquirir el concreto.
La fluidez suele medirse con ensayos que evalúan el grado de
plasticidad de la mezcla. La resistencia se determina mediante ensayos
mecánicos de compresión o tracción sobre las probetas normalizadas. Con
los resultados a la compresión el conocedor puede hacer estimaciones
sobre la resistencia a otros tipos de tensiones, tales como la flexión, corte
o tracción.
8
21
2.2.3.6
Tipos de Concreto9
El concreto es un material con una amplia gama de aplicaciones,
bien sea por el uso de diferentes componentes o por la distinta proporción
de ellos. De este modo es posible obtener diversas plasticidades,
resistencias
y
apariencias,
logrando
así
satisfacer
los
particulares
requerimientos de la construcción.
El concreto se usa profusamente en elementos estructurales de
edificaciones tales como columnas, vigas, losas, cerramientos, muros,
pantallas,
así
estacionamiento,
como
en
represas,
pavimentos,
pistas
acueductos,
canales,
aéreas,
zonas
túneles,
de
taludes,
adoquines, tanques, reservorios, barcos, defensas marinas y en otros
múltiples usos.
Los agregados pueden ser de gran tamaño, como en el caso de
represas o estribos de puentes o de pequeño tamaño, para los morteros.
Pueden ser especialmente pesados o livianos. La consistencia del concreto
puede ser muy seca, como en el caso de los elementos prefabricados, o
puede lograrse muy fluida, como se recomienda para elementos de poca
sección y mucha armadura. Sus resistencias mecánicas pueden ser
niveles muy variados, de acuerdo con las necesidades.
2.2.3.7
Relaciones entre la Calidad del Concreto y su
Composición10
Las Propiedades del Concreto dependen, primordialmente de las
características y proporciones de sus componentes constitutivos. En la
9 10
22
práctica, se juega fundamentalmente con las proporciones entre los
principales componentes para hacer variar la calidad del concreto,
adaptándola
a
las
necesidades
específicas
de
cada
caso.
Esas
proporciones suelen expresarse en unidades de peso o de volumen por
cada unidad de volumen de concreto. En el primer caso kgf/m3; en el
segundo litro/m3. Sin embargo es conveniente expresar las relaciones se
la siguiente manera:

El cemento directamente en kgf/m3 o en sacos/m3, lo que se
conoce como dosis de cemento.

El
agua
indirectamente,
a
través
de
la
conocida
relación
agua/cemento, en peso.

El agregado queda dado implícitamente, al conocer las cantidades
de cemento y de agua, considerando que todos los componentes
forman siempre un volumen fijo de concreto según sus pesos
específicos.
Entre estas proporciones de los componentes y los índices de calidad
de la mezcla se establecen relaciones que pueden expresarse de una
forma esquemática gráfica, tal como se representa en la Figura 1, donde
las flechas dan a entender la existencia de esas relaciones, que han sido
separadas en dos áreas vinculadas entre sí. La primera enlaza la relación
agua/cemento con la resistencia, representando una de las leyes más
trascendentales del concreto, la cual se conoce como Ley de Abrams y la
segunda es una zona triangular la cual une la relación agua cemento con
la dosis de cemento y la trabajabilidad del concreto medida por el Cono
de Abrams
23
Figura 1: Relaciones Básicas del Concreto
Fuente: Porrero “Manual del Concreto Estructural” (2003)
2.2.3.8
Endurecimiento del Concreto11
La capacidad de la mezcla de endurecer hasta formar una
verdadera roca artificial, se debe a la reacción entre el agua y el cemento.
Esta es una reacción interna que se produce aunque el material esté
encerrado herméticamente bajo agua, de allí proviene el nombre de
cemento hidráulico.
En una primera fase el agua de mezclado sirve como lubricante
entre los granos de los inertes, dando fluidez a la mezcla, que puede ser
moldeada. Pero desde el mismo momento en que entran en contacto el
agua y el cemento se inician las reacciones de hidratación que conducirán
al endurecimiento final del material.
En la Figura 2 se ilustra los diferentes estados por la cual pasa el
Concreto en el Desarrollo de su Resistencia. En el primer tramo de la
curva corresponde al período durante la cual la mezcla está fluida, luego
11
24
tiene una subida brusca que corresponde al fraguado y luego para
finalizar existe un tercer tramo con un crecimiento más moderado
correspondiente al desarrollo de resistencias.
Figura 2: Principales estados por los que pasa el Concreto en
el Desarrollo de su Resistencia
2.2.4 Características del Concreto Fresco12
Se conoce como Concreto Fresco al material mientras permanece
en estado fluido, es decir, cuando todos los componentes son mezclados
hasta que se inicia el fraguado de la masa.
12
25
El fraguado tiene una duración diferente entre las localidades
debido a que las condiciones del clima tienen gran influencia. En lugares
cálidos y secos el fraguado es más rápido que en los lugares de climas
húmedos y fríos.
2.2.4.1
Reología13
Se conoce como Reología al conjunto de características de la
mezcla fresca que posibilitan su manejo y posterior compactación. En la
práctica, se define la reología del concreto con base en tres características
que son:
2.2.4.1.1 Fluidez14
Describe la calidad del fluido o viscosidad que indica el grado de
movilidad que puede tener la mezcla.
2.2.4.1.2 Compactibilidad15
Cuando la mezcla es vibrada se hace más fluida y puede así
distribuirse más uniformemente, envolviendo bien las armaduras y
ocupando todas las sinuosidades del encofrado. Esta propiedad se conoce
como tixotropía que significa fraguado en reposo y fluidificación en
movimientos y es la característica que permite la compactibilidad de la
mezcla y su adaptación al molde.
13 14 15
26
2.2.4.1.3 Estabilidad de la Segregación16
Los componentes del concreto son físicamente heterogéneos:
líquido (agua), polvo (cemento y arena), fragmentos de piedra y una
pequeña porción de aire, cuya mezcla tiene tendencia a separarse unos
de otros. Dicha separación del agua de los restantes componentes de la
mezcla, cuando queda flotando sobre el material recién colocado se
conoce como exudación o sangrado. Por otro lado, la tendencia a
separarse los granos gruesos del mortero lo que se conoce como
segregación depende de la viscosidad y de la tixotropía y se relaciona con
la cantidad y tamaño de los granos. En algunas construcciones existe la
tendencia de trabajar con concretos fluidos que son fáciles de colocar y de
alisar, lo indebido es que para obtenerlos no diseñan mezclas especiales o
solicitan concretos premezclados con aditivos, sino que añaden agua a la
mezcla, indiscriminadamente lo cual trae por consecuencia un daño
directo a la resistencia mecánica, favorece la aparición de grietas por
retracción y le quita defensas al concreto para lograr durabilidad, aparte
de que se hace a la mezcla propensa a la segregación.
2.2.4.2
Trabajabilidad17
Se designa el conjunto de propiedades del concreto que permiten
manejarlo sin que se produzca segregación, colocarlo en moldes y
compactarlo adecuadamente. Desde hace tiempo, los conocedores de la
materia señalan la conveniencia de diferenciar con mayor claridad los
conceptos relativos a la plasticidad en sí de la mezcla (docilidad,
consistencia) y la facilidad de usarla (trabajabilidad, colocabilidad). Se
16 17
27
requieren métodos de ensayo que permitan medir respectivamente dichas
características pero hasta el momento no se han logrado con éxito. Ante
esto, el método del Cono de Abrams sigue teniendo vasta aplicación pues,
aun cuando no revela específicamente ciertas propiedades reológicas de
la mezcla, el uso de la información que ofrece ha permitido la toma de
decisiones acertadas.
2.2.4.2.1 Cono de Abrams18
El asentamiento medido con el Cono de Abrams, es un índice
bastante práctico; aunque no mide todas las propiedades plásticas de la
mezcla, ni las valora con el mismo grado de influencia que ellas realmente
tienen en el concreto, brinda una información útil sobre todo en términos
comparativos.
Éste contiene limitaciones ya que es útil solamente para concretos
con agregados pétreos, tamaños máximos menores a 5cm y con relativa
plasticidad caracterizada por asentamientos entre unos 2 y 17 cm
Otra limitación es su insensibilidad para concretos ásperos o
pedregosos. En los concretos normales, la masa del cono, ya desmoldada
suele quedar de forma más o menos abombada según su asentamiento,
simétrica y con la superficie superior casi plana (Figura 3). Las mezclas
pedregosas, al ser desmoldadas suelen tomar forma del Cono con su base
superior inclinada o totalmente caída lateralmente, o se desmoronan
según sea su contenido de agua.
18
28
Figura 3: Cono de Abrams
2.2.4.2.1.1
Aparatos19
La Norma COVENIN 339 “Concreto. Método para la Medición del
Asentamiento con el Cono de Abrams” nos explica brevemente los
Aparatos que conforman el Cono de Abrams y entre ellos tenemos:
 Cono de Abrams
Construido con un material rígido con un espesor mínimo de 1.5mm,
su forma interior debe ser la de un tronco de cono de 200 ± 2mm de
diámetro de base mayor, 100 ± 2mm de diámetro de base menor y 300
± 2mm de altura. Las bases deben ser abiertas paralelas entre sí y
perpendiculares al eje del cono. El molde debe contener asas y aletas. El
interior del molde debe ser suave y sin protuberancias.
Norma COVENIN 339 “Concreto. Método para la Medición del Asentamiento con
el Cono de Abrams”
19
29
 Barra Compactadora
Debe ser de acero, recta, lisa y cilíndrica, de 16mm de diámetro y
600mm de longitud aproximada.
2.2.4.2.1.2

Procedimiento20
Se humedece el interior del molde y se coloca sobre una superficie
horizontal, rígida, plana y no absorbente. El molde se sujeta
firmemente los las aletas con los pies y se llena con la muestra de
concreto en capas, cada una de ellas de un tercio del volumen del
molde, es decir 6.5cm y 15cm a partir de la base.

Cada capa se compacta con 25 golpes con la barra compactadora
distribuidos uniformemente por todo el perímetro del cono. En la
parte inferior debe inclinarse un poco la barra para poder
compactar la muestra en el perímetro.

El molde se llena por exceso antes de compactar la última capa. Si
después de compactar la muestra queda por debajo del borde del
cono se agrega concreto hasta lograr el exceso sobre el molde.
Luego se enrasa mediante la barra compactadora o una cuchara de
albañilería. Inmediatamente se retira el molde verticalmente
evitando movimientos laterales o de torsión.

El asentamiento se mide luego de alzar el molde y se determina por
la diferencia entre la altura del molde y la parte superior de la
muestra.
20
Norma Covenin 339-04. “Concreto. Método para la medición del asentamiento con el Cono de
Abrams”
30

En caso de que presente una falla o corte, donde se aprecie
separación de una parte de la masa, debe rechazarse el ensayo y
se hace nuevamente con otra parte de la mezcla

Si dos ensayos consecutivos sobre una misma mezcla de concreto
arrojan el resultado de 5.6, el concreto probablemente carece de
plasticidad y cohesión necesaria para la validez del ensayo
2.2.4.2.1.3

Expresión de los Resultados21
Debe anotarse el asentamiento de la muestra, medido con
aproximación al medio centímetro más cercano.

Precisión: la relación entre dos tomas de asentamiento para
repetitividad debe ser como se indica en la siguiente tabla:
RANGO (cm)
PRESICION (cm)
<5
0.63
>5 < 12.5
1.27
> 12.5
1.9
Tabla Nº 1 Precisión en la Expresión de Resultados del
Ensayo de Cono de Abrams
Fuente: Norma COVENIN 339 “Concreto. Método para la Medición del
Asentamiento con el Cono de Abrams”
21
Norma COVENIN 339 “Concreto. Método para la Medición del Asentamiento con el Cono
de Abrams”
31
2.2.4.3
Retracción22
Otra característica del concreto que se debe tomar en cuenta es la
retracción, la cual consiste en el fenómeno de encogimiento o disminución
de volumen que sufre el material con el tiempo, debido principalmente a
la pérdida parcial de agua en las primeras horas y que puede llegar a
producir grietas en el material. En las estructuras, la retracción se logra
aminorar mediante una adecuada distribución de las armaduras de acero
que la restringen y reparten de forma más conveniente.
2.2.4.4
Mecanismo de Lubricación23
Una forma para entender las relaciones cualitativas entre calidad y
proporciones de componentes, así como algunas de las principales
características del concreto, es considerar como modelo del material un
conjunto de piezas que se deben mover, unas entre otras, lubrificadas por
la pasta de cemento. Dentro de los límites habituales de consistencia y
composición de las mezclas, esto se aproxima a la realidad, sin embargo,
en condiciones extremas el modelo debe ser interpretado con reservas. La
principal objeción al modelo es que no solamente el cemento lubrica, sino
que también lo hacen las partículas más finas de la arena. Esta
circunstancia se puede incluir en el modelo, y de hecho es necesario
hacerlo cuando los contenidos de finos en la arena (pasantes de los
cedazos #100 y #200) son importantes.
22 22
32
2.2.5 Agregado24
Los agregados, también conocidos como áridos o inertes, son
fragmentos o granos, cuya finalidad es abaratar la mezcla y dotarla de
ciertas
características
favorables,
entre
las
cuales
se
destaca
la
disminución de la retracción de fraguado o retracción plástica. Los
agregados constituyen la mayor parte de la masa del concreto, ya que
alcanzan a representar el 70% y el 85% de su peso, razón por la cual las
propiedades de los inertes resultan tan importantes para la calidad de la
mezcla.
2.2.5.1
Niveles de Calidad25
Las especificaciones normativas establecen límites para ciertas
características de los agregados que, si no se respetan, pueden producir
graves
problemas
en
la
calidad
del
concreto.
Para
mezclas
de
características especiales pueden requerirse que algunos límites de
calidad de los agregados sean más estrictos que los normativos.
Una primera consideración para fabricar concreto, es saber si se
dispone de agregados de buena calidad a un costo apropiado. Sin
embargo, en algunas circunstancias hay que supeditarse a los agregados
de la zona, no siempre de excelente calidad. En términos generales se
pueden considerar para los agregados tres posibilidades:
24 24
Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003
33
2.2.5.1.1 Agregados Controlados26
Materiales que tienen garantizada su calidad en todos los aspectos.
Son producidos en plantas de cierto nivel de tecnificación, donde se lleva
un control adecuado mediante los necesarios ensayos rutinarios.
2.2.5.1.2 Agregados Conocidos con Control Insuficiente27
Provenientes de zonas o lugares de saque sobre los que hay
experiencia y su calidad ya ha sido probada en la elaboración de
concretos. Incluso pudo haberse hecho algunas determinaciones de
calidades esporádicas, más o menos completas, pero que no hay sobre
ellos un control sistemático que garantice la continuidad de su limpieza,
granulometría, etc.
2.2.5.1.3 Agregados no Empleados con anterioridad28
Cuando se trata de esta circunstancia, antes de comenzar la
explotación
es
necesario
hacer
ensayos
y
pruebas
que
permitan
determinar las propiedades del material y sus posibilidades de empleo en
el concreto.
26 26 27
34
Requisitos de Calidad29
2.2.5.2
Para conocer la calidad de los agregados se deben efectuar ciertos
ensayos cuyas condiciones básicas generales son:

Deben
realizarse
sobre
muestras
representativas
del
yacimiento, y de sus diferentes zonas

Deben ser llevadas a cabo en laboratorios con personal y
equipos adecuados, siguiendo cuidadosamente los sucesivos
pasos de un procedimiento normativo
No cumplir con estas condiciones básicas invalida la utilidad de la
información de los ensayos.
2.2.5.3
Granulometría30
Se entiende por granulometría la composición del material en
cuanto a la distribución del tamaño de los granos que lo integran. Esta
característica decide, de manera muy importante, la calidad del material
para su uso como componente del concreto.
El tamaño de los granos se mide de forma indirecta mediante
cedazos de diferentes aberturas calibradas, los cuales son colocados en
cascada, con el de mayor abertura arriba, decreciendo progresivamente
hasta disponer el de menor abertura abajo. Al tamizar el material, por
agitación a través de esta serie sus granos se distribuyen según sus
29 29
35
tamaños. La granulometría se puede expresar de varias formas: retenidos
parciales en cada cedazo, expresados en peso o en porcentaje, o
retenidos acumulados, o pasantes, principalmente en porcentaje. La
forma usual y conveniente es la que expresa el pasante total por cada
cedazo como porcentaje en peso.
2.2.5.4
Tamaño Máximo31
Se denomina tamaño máximo de un agregado al tamaño de sus
partículas más gruesas, medido como abertura del cedazo de menor
tamaño que deje pasar el 95% o más del material.
2.2.5.5
Segregación32
Cuando se manejan agregados en los cuales hay presencia de
granos con tamaños muy diferentes, puede presentarse tendencia a su
separación, dando lugar a lo que se denomina segregación. La tendencia
a la segregación se contrarresta manejando los agregados en fracciones
separadas de acuerdo a su tamaño, las cuales sólo se combinan en el
momento del mezclado.
2.2.5.6
Módulo de finura33
Se denomina módulo de finura de las arenas a un parámetro que se
obtiene sumando los porcentajes retenidos acumulados en los cedazos de
la serie normativa y dividiendo la suma entre 100. En cierto modo, este
31 31 32
36
valor es representativo de la finura de la arena; se considera que el
módulo de finura adecuado de una arena para producir concreto dentro
de una granulometría aceptable, debe estar entre 2.3 y 3.1, donde un
valor menor de 2.0 indica una arena fina, 2.5 una arena media y más de
3.0 una arena gruesa.
Impurezas34
2.2.5.7
A
los
agregados
los
pueden
acompañar
algunas
impurezas
perjudiciales, la mayoría de origen natural y acompañando a la arena, las
cuales se describen a continuación:
2.2.5.7.1 Materia Orgánica35
El humus o materia orgánica procedente de la descomposición de
vegetales, acompaña a veces a los agregados. Existe un procedimiento
normativo para obtener una estimación de su proporción y es el descrito
en la Norma COVENIN 256 y ASTM C40, basado en que la reacción de la
materia orgánica con los álcalis colorea una solución con un color más o
menos intenso, según la proporción de materia orgánica.
La materia orgánica en descomposición puede producir trastornos
en las reacciones del cemento. El fraguado puede ser alterado, e incluso
impedido, como es el caso de la presencia de azúcares. También se
pueden ver alterados el endurecimiento y, a veces, la reacción de los
aditivos químicos.
34 34
37
2.2.5.7.2 Sales Naturales36
Otras impurezas importantes son las sales naturales, entre las
cuales, las más frecuentes son: el cloruro de sodio y el sulfato de calcio, o
yeso, o bien sales procedentes de efluentes industriales, que pueden
tener una composición muy variada. El ión de cloruro de sal produce la
corrosión de las armaduras del concreto reforzado y el ión del sulfato de
yeso ataca la pasta.
2.2.5.8
Resistencia de los Agregados37
La resistencia de los granos de agregado es también decisiva para
la resistencia del concreto fabricado con ellos. Dada su alta proporción en
la mezcla, no se puede pretender que ésta alcance una resistencia más
alta que la de los granos pétreos que la integran. La correspondencia
entre las variables relación agua/cemento y resistencia mecánica, está
condicionada en buena parte por la calidad resistente de los agregados,
además de por la dosis de agua en pasta.
Los concretos hechos con agregados de baja resistencia tienen
poca resistencia al desgaste, lo que puede resultar crítico en pavimentos,
túneles de desvío en represas, tuberías a presión, aliviaderos, entre otros.
La resistencia más crítica es la del agregado grueso, puesto que
para evaluarla se acude al ensayo de desgaste que produce la máquina
conocida como Los Ángeles que consiste en un tambor de acero dentro
36 36
38
del cual se coloca el agregado que va a evaluarse, conjuntamente con una
colección de bolas de acero que harán de cuerpos moledores. Se hace
girar el conjunto y se mide, granulométricamente, el fraccionamiento que
sufrieron las partículas del agregado. Las normas suelen permitir un límite
máximo de desgaste del 50%. Los agregados de alta resistencia al
desgaste suelen tener pérdidas de menos del 20%.
2.2.5.9
Humedad38
Los agregados suelen retener algunas cantidades de agua en forma
de humedad. La humedad se considera como la diferencia que hay entre
el peso del material húmedo y el peso del mismo secado al horno.
Esta humedad la podemos
encontrar
de dos
maneras: (1)
rellenando los poros y microporos internos de los granos; y (2) como
capa envolvente más o menos gruesa.
El agua interna no pasa al concreto como agua de mezclado, sino
que cuando los granos están muy secos pueden absorber parte del agua
que se utilizó para la mezcla. La absorción de agua por diferencia entre el
grano seco y el saturado con superficie seca, puede retirar importantes
cantidades de agua de la mezcla, por lo tanto, estos retiros alteran la
relación agua/cemento de la mezcla.
38
39
2.2.5.10
Relaciones con las Propiedades del Concreto39
Agregados redondeados requerirán menor cantidad de agua para
una
determinada
trabajabilidad,
permitiendo
una
menor
relación
agua/cemento y en consecuencia una mayor resistencia. Sin embargo,
esta ventaja puede verse disminuida o anulada si los agregados no están
limpios, pues conllevaría una pérdida de adherencia agregado-pasta y con
ello una disminución de resistencia, que podría ser superior a la
técnicamente lograda al reducir la relación agua/cemento.
2.2.6 Cemento
40
El cemento es el componente activo del concreto e influye en todas
las características de este material. Sin embargo, el cemento constituye
solo aproximadamente solo un 10 a un 20% el peso del concreto, siendo
el 80 a 90% de materiales restantes el que condiciona la posibilidad de
que se desarrollen las propiedades del concreto.
De los componentes del concreto, el cemento es el más caro por
unidad
de
peso.
Sin
embargo,
comparado
con
otros
productos
manufacturados, el cemento es un material relativamente barato.
El cemento se obtiene a partir de materias primas abundantes en la
naturaleza. Su elaboración se realiza en plantas industriales de gran
capacidad, en donde debe ser controlado estrictamente, lo que redunda
en su calidad y en la confiabilidad que sobre él pueda tener el usuario.
39 39
40
2.2.6.1
Constitución41
Cuando se habla del cemento, implícitamente se alude al cemento
Portland o cemento sobre la base de Portland, ya que son los productos
aglomerantes que se usan casi exclusivamente con fines estructurales.
Para otros aglomerantes distintos, también empleados en construcción, se
suele añadir a la palabra cemento, alguna otra que los especifique
(cemento de escoria, cemento puzolánico, cemento supersulfatado, etc.).
El cemento Portland o cemento simplemente, es una especie de cal
hidráulica
perfeccionada.
químicamente
unas
Se
materias
produce
de
haciendo
carácter
acido
que
se
(sílice
combinen
y
alumina
principalmente) provenientes de arcillas, con otras de carácter básico
(primordialmente cal) aportadas por calizas.
Es importante saber que la incorporación de yeso impide el
fraguado instantáneo, regula el fraguado y el inicio del proceso de
endurecimiento al controlar las reacciones de hidratación temprana del
aluminato
tricálcico
(componente
mineralógico
del
cemento
Portland).Finalmente, el fino material resultante es el cemento tal como
se conoce, capaz de combinarse con agua y dar origen a productos
hidratados que se entraban íntimamente entre sí, adquiriendo las
propiedades de resistencia y durabilidad que le son características.
Sobre el principal parámetro de control del cemento, como lo es su
resistencia mecánica, tiene gran influencia la finura de grano a la cual fue
molido el producto.
41
41
Para los cementos de uso estructural que no están constituidos
exclusivamente
por
Portland,
sino
por
una
mezcla
con
ciertas
proporciones de otros materiales como pueden ser los cementos de
escoria, los puzolánicos, o de cenizas volantes, las propiedades del
cemento dependen de la calidad y composición del Portland que llevan y
de la calidad y la proporción del otro material acompañante.
Las materias primas naturales que se utilizan para la obtención del
cemento Portland, además de los constituyentes necesarios, llevan
inevitablemente otros que se pueden considerar impurezas, algunos de
los cuales se presentan esporádicamente, pero otros en forma sistemática
(principalmente álcalis y magnesia). Estas impurezas pueden llegar a
tener influencia en la calidad del producto y, a veces, pueden llegar a ser
decisivas en el comportamiento del concreto, por lo cual los fabricantes
de cemento deben extremar sus controles para evitarlas o reducirlas a
límites normativos.
2.2.6.2
Hidratación del Cemento42
En la siguiente figura se ilustra el proceso de hidratación del
cemento. Al contacto del agua con el polvo de cemento se inicia una
reacción química (fraguado) desde la superficie hacia el centro de cada
uno de los granos (de diferente tamaño) que constituyen el cemento.
42
42
Figura 4: Hidratación del Cemento
Siempre que haya humedad ambiental el proceso de fraguado
continúa varios años, y, como en toda reacción química, la temperatura
ambiente condiciona la velocidad de reacción. A largo plazo, la matriz de
pasta de cemento está formada por:
a) Haces de fibras entrecruzadas.
b)
Inclusiones
de
granos
de
cemento
(los
más
grandes
originalmente) que todavía están en proceso de reaccionar.
c) Canales y poros, ocupados o no por agua.
43
d) Cristales (cal, aluminatos y sulfoaluminatos).
2.2.6.3
La
Clasificación. Tipos43
norma
Venezolana
COVENIN
28
“Cemento
Portland.
Especificaciones” y la norteamericana ASTM C150, consideran cinco tipos
de cemento Portland, cuyas características se presentan en la siguiente
tabla.
Límites de la Composición Usual
Tipo
Promedio %
Características
C3S
C2S
C3A
C4FA
I
Uso General
40-55
25-30
8-15
5-10
II
Resistente a Sulfatos y
40-50
25-35
8
10-15
50-63
15-20
3-15
8-12
25-35
40-50
<7
10-15
32-42
38-48
<5
10
bajo calor de hidratación
III
Altas resistencias
iniciales
IV
Muy bajo calor de
hidratación
V
Muy alta resistencia a
los sulfatos
Tabla N° 2 Tipos de Cemento Portland
43
44
Los cementos que desarrollan rápidamente sus resistencias se
basan en una alta proporción de silicato tricálcico y aluminato tricálcico;
en definitiva, en composiciones altas en cal. Como se verá, para esta
propiedad también se juega, con la finura. Los cementos de moderado
calor de hidratación (usados para los grandes vaciados de concreto) y
moderada resistencia a los sulfatos (usados en caso de medios agresivos
sulfatados) se basan principalmente en la rebaja del contenido de
aluminato
tricálcico
y
en
parte
del
silicato
tricálcico,
es
decir,
composiciones bajas en alúmina y cal. Para los cementos que deben tener
esta resistencia a los sulfatos en más alto grado, el contenido de alúmina
se debe bajar aún más drásticamente. Como contrapartida, los cementos
con capacidad resistente a los sulfatos ofrecen escasa defensa al paso de
los iones cloruro y, por lo mismo, protegen menos el refuerzo metálico.
El cemento de uso más extendido es el que corresponde al Tipo I.
En Venezuela la mayor parte de la producción es de cemento Portland de
ese tipo, siendo mucho menos la producción del Tipo II, y sólo ocasional
la del Tipo III.
2.2.6.4
Calidad44
La mayoría de los ensayos que se necesitan para controlar la
calidad del cemento requieren el uso de aparatos muy sensibles y muy
complejos. Las pruebas deben ser efectuadas en condiciones específicas
de humedad y temperatura, dada la gran influencia que tienen estos
parámetros sobre los resultados. Esto divide las prácticas de control del
cemento en dos grupos: 1) Los ensayos que suele hacer el usuario, y 2)
los que necesariamente tiene que hacer el fabricante.
44
45
Los dos índices principales que emplea el usuario para conocer
directamente la calidad del cemento son el fraguado y la resistencia
mecánica. El fabricante, además de éstos, debe vigilar: La composición
química, la estabilidad de volumen, el grado de finura, la plasticidad, el
calor de hidratación, los residuos insolubles y la pérdida de fuego.
Los cada día más exigentes concretos requieren también cementos
de alta calidad, con la apertura hacia nuevos tipos que aporten ventajas
particulares en determinados casos.
La calidad de los cementos venezolanos se evalúa mediante la
Norma COVENIN 28, “Cemento Portland. Especificaciones”, la Norma
COVENIN 935, “Cemento Portland-escoria. Especificaciones”, y la Norma
COVENIN 3134, “Cemento Portland con adiciones. Especificaciones”, y con
el conjunto de normas de ensayo correspondientes.
2.2.6.5
Tiempo de Fraguado45
Cuando se mezcla el cemento con el agua de amasado se produce
una pasta que mantiene, durante un tiempo, una plasticidad casi
constante. Posteriormente se aprecia un cierto atiesamiento que luego se
irá pronunciando.
El lapso que transcurre desde el mezclado hasta el momento de
aparición del atiesamiento se conoce como tiempo de fraguado.
El atiesamiento, o pérdida de plasticidad de la pasta, es un proceso
gradual aun cuando el fraguado debe ser definido en un tiempo preciso.
45
46
Eso obliga a establecer parámetros empíricos normalizados, que son de
validez universal. El procedimiento más usual es la aplicación de la aguja
de Vicat, ensayo establecido en la Norma COVENIN 493, “Cemento
Portland. Determinación del tiempo de fraguado por la aguja de Vicat” y
ASTM C191.
El tiempo de fraguado puede ser medido también en morteros y en
concretos, empleando un penetrómetro apropiado tal como el que se
establece en la Norma COVENIN 352, “Método de ensayo para determinar
el tiempo de fraguado de mezclas de concreto por resistencia a la
penetración” y ASTM C403.
2.2.6.6
Resistencias Mecánicas46
Las resistencias mecánicas del concreto se deben al cemento, pero
están condicionadas de modo decisivo por la calidad y proporciones de los
restantes materiales componentes de la mezcla. Para detectar o comparar
calidades resistentes de cementos con base en el ensayo de piezas de
concreto, las mezclas deben ser estrictamente iguales en todos los
aspectos, incluidas las condiciones del ensayo excepto, naturalmente, el
cemento que se desea comparar. Es decir, se deben fijar como
parámetros estables todos los factores que no sean el cemento mismo.
Este procedimiento, útil en muchos casos e incluso normativo en algunos
países, adolece sin embargo de defectos importantes.

Es costoso

Es poco preciso
Ante estas dificultades se ha optado por ensayar morteros,
con
lo que se disminuyen gran parte de las dificultades; se manejan
cantidades menores de materiales, las probetas de ensayo son de menor
46
47
tamaño y peso, y resulta más fácil mantener constante la calidad de la
arena que se emplea como agregado.
Actualmente los métodos de ensayo más difundidos son:
1) El de ASTM C109, de Estados Unidos, que se ha adoptado por muchos
otros países, especialmente los de su influencia más directa en América.
En Venezuela este es el procedimiento que exige la Norma COVENIN 28,
“Cemento Portland. Especificaciones”.
2) El conocido como RILEM, que hoy es una norma ISO, de carácter
internacional, cada vez más utilizada en el mundo. En Venezuela
corresponde
a
las
Normas
COVENIN
497,
“Cemento
Portland.
Determinación de la resistencia a la tracción por flexión de morteros” y
COVENIN 498, “Cemento Portland. Determinación de la resistencia a la
compresión de morteros, usando las porciones de prismas rotos por
flexión”, ASTM C348 Y C349.
2.2.6.7
Finura47
Al hacer concreto, las muy finas partículas de cemento se mezclan
con el agua de amasado para constituir la pasta que engloba a los
materiales pétreos. Pasta que, a medida que transcurre el tiempo, va
adquiriendo resistencia debido a las reacciones entre el agua y el
cemento. Como en toda reacción, la superficie de contacto es uno de los
factores que condiciona su velocidad. De aquí que los cementos más
finamente molidos tengan una velocidad de hidratación mayor y, por lo
tanto, un desarrollo de resistencia más rápido.
47
48
Cuando se calculan las posibles características de un cemento sobre
la base de su composición mineralógica, la finura del cemento es un dato
decisivo para la interpretación, especialmente de las resistencias a
temprana edad.
El cemento es un polvo demasiado fino para poder determinar el
tamaño de sus partículas por un procedimiento granulométrico con base
en tamices, por tal razón se desarrollaron otros procedimientos. Hay
varios métodos para determinar esta característica, pero en la práctica los
de uso más extendido son dos: El turbidímetro Wagner (Norma COVENIN
488, “Cemento Portland. Determinación de la finura por medio del
turbidímetro” y ASTM C115), y el Permeabilímetro Blaine (Norma
COVENIN 487,” Cemento Portland. Determinación de la finura por medio
del aparato Blaine de permeabilidad” y ASTM C204), siendo este último el
de más frecuente referencia. El Permeabilímetro se basa en determinar la
velocidad de paso de una corriente de aire a través de un bloque de polvo
de cemento compactado, velocidad que, por la Ley de Stokes, se
relaciona con la geometría de las partículas. Las cifras que proporciona el
ensayo, centímetros cuadrados de superficie de partículas de cemento por
cada gramo de material, no son absolutas ni comparables directamente
con otros procedimientos, pero si son válidas y reproducibles dentro del
método, que es sensible y seguro.
2.2.6.8
Desarrollo de Resistencias48
El desarrollo de resistencias del cemento depende tanto de su
composición como de su finura y, aun dentro de un mismo tipo de
cemento, puede haber diferencias notables.
48
49
El desarrollo de las resistencias, o velocidad de endurecimiento,
tiene importancia en la tecnología del concreto porque puede orientar las
acciones del desencofrado y porque, de su conocimiento, se pueden
inferir informaciones relativas a la predicción de resistencias normativas,
a los 28 días, con base en los resultados de ensayos hechos en edades
más tempranas.
Los cementos Tipo II son específicamente de desarrollo rápido de
resistencias. En cuanto al Tipo I, el mercado internacional del cemento lo
prefiere, actualmente, con la capacidad de alcanzar en corto tiempo
valores de resistencia mecánica relativamente altos.
2.2.6.9
Manejo49
La gran finura del cemento permite fluidificarlo con aire y
bombearlo por tuberías como fluido. Este es un procedimiento habitual
dentro de las fábricas de cemento; además se utiliza ara la carga de los
transportes a granel y, cuando el volumen es grande, también para la
descarga. El cemento se puede sacar de los silos, además, por tornillos
sin fin, correas transportadoras, arrastre y gravedad.
En
las
plantas
con
gran
capacidad
para
elaborar
concreto
(premezclado, grandes estructuras, etc.) resulta más económico el
empleo de cemento a granel. El cemento se acarrea en transportes
especiales y se almacena en silos, que deben ser impermeables, tener
apropiados ángulos internos de descarga que no permitan acumulaciones
de material en los recodos y estar provistos de eficientes sistemas de
descarga.
49
50
Otra forma de comercialización, transporte y almacenamiento es en
sacos o bolsas de papel, generalmente con 42,5 kilogramos de peso neto
de cemento, o de 50 kilogramos en algunos países.
2.2.6.10
Resistencia a ataques químicos50
Los concretos elaborados sobre la base de cemento Portland son,
en general resistentes a agresiones químicas con un pH mayor de 6. Sin
embargo, hay notables excepciones como es el caso de los sulfatos
presentes en el suelo, en el agua de mar, aguas servidas y efluentes
químicos. Cuanto mayor sea el contenido de aluminio tricálcico
A del
cemento mayor su susceptibilidad a ser atacado por sulfatos. Por ello, son
recomendables en estos casos los cementos Tipo II y Tipo V, aunque esa
misma razón los hace menos resistentes al ataque por cloruros.
2.2.6.11
Envejecimiento51
El cemento es sensible a la humedad y al anhídrido carbónico
atmosférico, por lo que se recomienda tomar precauciones para su
almacenamiento, especialmente si va ser prolongado. Debe conservarse
en un local de ambiente seco y aireado y los sacos deben montarse sobre
algún emparrillado, de modo que también estén aireados por su parte
inferior.
Una recomendación practica para saber si el cemento ha perdido
calidad por envejecimiento, es observar si contiene grumos que no se
desmoronan fácilmente entre los dedos. En caso de tenerlos y que sean
50 50
51
abundantes, ese cemento no debe emplearse. Pero si no son abundantes,
pueden eliminarse los grumos por tamizado, y utilizar el resto del
cemento, no hidratado; se recomienda un cedazo #30. También pueden
producirse grumos en los sacos de cemento si han sido apilados en
columnas
de
excesivo
número
de
sacos;
este
de
terrones
es
desmenuzable. En todo caso, se recomienda no exceder de 14 capas de
altura si el almacenamiento es inferior a 60 días y de 7 capas para
períodos mayores.
2.2.6.12
Mezcla de Cementos52
La mezcla de cementos Portland del mismo tipo puede dar lugar a
anormalidades en los tiempos de fraguado y a alguna modificación en las
resistencias, por lo cual se debe evitar o estudiar previamente con
mezclas de prueba. Las mezclas entre cementos de diferentes tipos o de
distintas clases, pueden ser mucho más peligrosas y deben evitarse.
Los vaciados contiguos de piezas de concreto hechas con cementos
diferentes, pero donde una de ellas ya está endurecida, no tienen motivo
de presentar reacción.
2.2.7 Agua para Concreto53
El agua es imprescindible en varias etapas de la elaboración del
concreto: mezclado, fraguado y curado. El agua de mezclado ocupa
normalmente entre 15% y 20% del volumen de concreto fresco y,
conjuntamente con el cemento, forman un producto coherente, pastoso y
52 52
52
manejable, que lubrica y soporta los agregados, acomodable en los
moldes. Simultáneamente esta agua reacciona químicamente con el
cemento, hidratándolo y produciendo el fraguado en su acepción más
amplia, desde el estado plástico inicial, pasando por lo que llamamos
endurecimiento, hasta el desarrollo de resistencias a largo plazo. Por otra
parte, el agua de curado es necesaria para reponer la humedad que se
pierde por evaporación
luego que el
concreto
ha
sido
colocado,
compactado y alisado en su superficie; de esta manera se garantiza el
normal desarrollo de las reacciones de hidratación del cemento.
Tanto el agua de mezclado como el agua de curado deben estar
libres de contaminantes que puedan perjudicar el fraguado del concreto o
que reaccionen negativamente, en estado fresco o endurecido, con alguno
de sus componentes o con los elementos embutidos en el concreto, como
tuberías metálicas o el acero de refuerzo. Es importante señalar que el
agua de pozos, ríos y lagos, antes de su utilización, deben ser evaluada
física y químicamente en un laboratorio competente.
2.2.7.1
Agua de Mezclado54
El agua de mezclado cumple dos funciones: hidratar el cemento y
proporcionar fluidez y lubricación al concreto. Se estima que, en condición
de ambiente saturado, el agua requerida para hidratación equivalente al
25% en peso del cemento; el resto se evapora. La porción evaporada
después que el concreto ha sido compactado y aislado, es la causante de
la retracción de secado y de la formación de conductos capilares que
interconectan poros; estos se llenan parcialmente de aire y producen
concretos menos resistentes y menos durables, por lo que debe usarse el
menor volumen de agua que sea posible para obtenerla fluidez requerida.
54
53
Ciertas
impurezas
en
el
agua
pueden
causar
reacciones
perjudiciales al concreto o alteraciones en sus propiedades, a saber:

Trabajabilidad.

Tiempos de fraguado.

Resistencias mecánicas.

Adherencia entre concreto y refuerzo.

Permeabilidad.

Durabilidad (disgregación, corrosión de elementos metálicos).

Aspecto (eflorescencia, decoloración).
2.2.7.2
Agua de Curado55
La hidratación del cemento comienza al contacto con el agua de
mezclado, y desde la superficie de cada grano de cemento hasta el
interior; es un proceso muy rápido en los primeros minutos y horas, que
se prolonga por varios meses y años siempre que haya humedad
suficiente. Durante las primeras horas hay reserva suficiente de agua en
el concreto y, luego, se pierde progresivamente por evaporación; primero
desaparece el agua de exudación, que es la capa superficial, brillante, que
se observa al realizar la compactación del concreto y, ya semi-endurecido
el concreto, hay una migración y evaporación del agua interna necesaria
para la reacción del cemento. La tasa de evaporación depende de tres
factores:
a)
Capacidad
desecante
del
media
ambiente
(temperatura,
humedad relativa y velocidad de viento).
55
54
b) Cantidad de calor generado al hidratarse el cemento, por ser
esta una reacción exotérmica.
c) Dimensiones de la pieza o elemento del concreto, especialmente
de las superficies expuestas a desecación.
La falta de un ambiente saturado impedirá que el cemento se
hidrate totalmente y que el concreto alcance la resistencia esperada,
además de favorecer e incrementar la retracción plástica. Este último
efecto producirá aumentos en el ancho de las grietas de secado, que
facilitan la entrada de los agentes agresivos eventualmente presentes en
el medio ambiente.
2.2.7.3
Efecto de las Impurezas sobre el Concreto56
La mayoría
de los posibles contaminantes de los concretos
presentes en el agua, lo son porque reaccionan con el cemento; algunas
excepciones son, por ejemplo, la disgregación de algunos agregados en
contacto con sulfatos y la acción de los cloruros sobre el proceso de
corrosión de las armaduras en el concreto reforzado. En este último caso,
el cemento actúa como protector e inhibidor de la oxidación y, por ello, la
intensidad y velocidad del posible ataque dependerá del tipo y marca del
cemento usado, así como de la riqueza (dosis de cemento) de la mezcla.
56
55
2.2.7.4
Calidad del Agua57
El agua que ya ha sido utilizada anteriormente para elaborar y
curar el concreto con resultados satisfactorios, así como el agua potable,
puede ser usada con la misma finalidad, sin mayores ensayos previos, la
Norma COVENIN 2385, “Agua de Mezclado para concretos y morteros
especificaciones” establece los límites de calidad exigidos para el agua.
Para concreto pretensado deben extremarse los cuidados. En caso
de concreto reforzado, se considera que no se requiere realizar ensayos
adicionales cuando se comprueban las tres condiciones siguientes:
1) pH entre 6 y 8.
2) Contenido total de sales minerales inferior a 1% (10.000
ppm).
3) Contenido de materia orgánica inferior a 20 ppm
(20mg/l).
Sino no se cumple algunas de las tres condiciones anteriores, debe
ordenarse la realización de ensayos adicionales tales como: a) análisis
químicos; b) evaluación en morteros de prueba. Las aguas contaminantes
con efluentes industriales, desechos humanos o animales, deben ser
evaluadas siempre.
57
56
2.2.8 Aditivos58
Reciben el nombre de aditivos aquellos productos químicos que se
añaden en pequeña proporción a los componentes principales de los
morteros o de los concretos, durante su mezclado, con el propósito de
modificar algunas de las propiedades de las mezclas en estado fresco o en
estado endurecido.
Tipos de Aditivos59
2.2.8.1
2.2.8.1.1 Tipo A. Reductores de Agua60
Son aquellos aditivos que reducen al menos un 5% la cantidad de
agua
de
mezclado
consistencia
igual
requerida
a
la
para
mezcla
de
producir
un
referencia,
concreto
de
incrementando
una
su
resistencia.
2.2.8.1.2 Tipo B. Retardadores de Fraguado61
Son aquellos aditivos que retardan el fraguado del concreto.
58 58 59 60
57
2.2.8.1.3 Tipo C. Aceleradores de Fraguado62
Son aquellos aditivos que aceleran el fraguado del concreto y el
desarrollo de la resistencia inicial del concreto.
2.2.8.1.4 Tipo D. Reductores de Agua y Retardadores63
Son aquellos aditivos que reducen al menos el 5% la cantidad de
agua del mezclado requerida para producir
un concreto de una
consistencia igual a la mezcla de referencia que retardan el fraguado e
incrementan su resistencia.
2.2.8.1.5 Tipo E. Reductores de Agua y Aceleradores64
un concreto de una
consistencia igual a la mezcla de referencia, acelerando el fraguado y el
desarrollo de la resistencia inicial y final del mismo.
2.2.8.1.6 Tipo F. Reductores de Agua de Alto Rango65
62 62 63 64
un concreto de una
58
consistencia
igual
a
la
mezcla
de
referencia,
incrementando
su
resistencia.
2.2.8.1.7 Tipo G. Reductores de Agua de Alto Rango y
Retardadores66
un concreto de una
consistencia igual a la mezcla de referencia, retardando el fraguado e
incrementando su resistencia.
2.2.8.1.8 Tipo H. Reductores de Agua de Alto Rango y
Aceleradores67
un concreto de una
consistencia igual a la mezcla de referencia, acelerando el desarrollo de la
resistencia inicial y final del mismo.
2.2.9 Preparación y Mezclado68
En
primer
término
se
destaca
la
importancia
de
mantener
invariables los parámetros del diseño de la mezcla, en particular la
relación agua/cemento: añadir más agua de la establecida, además de
disminuir la resistencia, aumenta la retracción por secado, puede inducir
66 66 67
59
mayor agrietamiento en la superficie, disminuyendo la resistencia del
material frente a los agentes agresivos externos.
De igual modo, debe utilizarse la cantidad de cemento requerida
porque: 1) Incrementarla, además de encarecer el concreto, inducirá
aumentos de temperatura de la mezcla durante el proceso de hidratación
obligando a mayores precauciones de curado para evitar agrietamientos
superficiales. 2) Por el contrario, “ahorrar” cemento desconociendo las
cantidades establecidas en el diseño de la mezcla, conducirá a concretos
de mayor resistencia y durabilidad de la deseada.
Toda modificación en los constituyentes pre-establecidos de la
mezcla debe responder a causas plenamente justificadas durante la
ejecución de la obra y debe contar con la aprobación del profesional
responsable de la misma.
2.2.9.1
Modos de Preparación69
Hay que distinguir entre los concretos preparados en la propia
obra, bien sea para pequeños volúmenes o para grandes cantidades, y los
concretos
elaborados
en
plantas
de
premezclado
que
luego
son
trasladados a la obra.
69
60
2.2.9.1.1
Mezclado en Obra para pequeños Volúmenes70
La mezcla se presenta en una zona de la obra, de fácil acceso a los
componentes (cemento, agregados, agua), y cerca de la zona de
vaciados. La mezcla puede ser preparadas con mezcladoras sencillas y de
relativa poca capacidad. Los procedimientos no son complejos, pero no
por ello deben estar exentos de control. Son los componentes no se
dosifican por peso, se deben emplear medidas de volumen precisas, tales
como: gaveras para los agregados, latas poco deformables para el agua y
cemento en sacos enteros, no en fracciones.
2.2.9.1.2
Mezclado Central en Obra71
En obras de gran volumen suele ser aconsejables la preparación del
concreto por parte del propio constructor. Para ello se puede disponer de
una planta, o de varias, en el área geográfica de la obra, desde donde se
distribuye la mezcla a los lugares de vaciado.
2.2.9.1.3
Premezclado Comercial72
Empresas
especializadas
preparan
y
trasladan
el
concreto,
directamente al sitio de la obra. El permanente despacho de mezclas
otorgaría a tales empresas un conocimiento y una experiencia en la
70 70 71
61
tecnología del concreto que permita garantizar la calidad y economía en el
uso del material. En países con poca tradición en el servicio del
premezclado, se hace recomendable una previa evaluación del suministro.
Los premezcladores tienen en sus manos poderosos recursos técnicos y
económicos debido a los grandes volúmenes de materiales que manejan,
el empleo de importantes equipos y cuentan con personal especializado.
2.2.9.2
Calidad y Almacenamiento de los componentes73
De una manera general, el adecuado manejo y acopio de los
materiales constituyentes, especialmente los agregados y el cemento, es
una función importante. Con relación al almacenamiento deberá cumplirse
con la sección 3.1.3 de la Norma COVENIN 1753, según la cual: “El
cemento y los agregados para el concreto, el agua, los aditivos, el acero
de refuerzo y, en general, todos los materiales a usarse en la preparación
del concreto o a ser embebidos en él, deben ser almacenados en forma
tal que se prevenga su deterioro o la intrusión de materias extrañas.
Cualquier material que se haya deteriorado o contaminado, no deberá
usarse para la preparación del concreto”.
2.2.9.3
Dosificación74
Se puede dosificar la mezcla por peso o por volumen. La primera
forma es más precisa.
73 73
62
2.2.9.3.1 Dosificación por Peso75
En este caso, para la dosificación se recurre a pesadas de los
materiales granulares (cemento y agregados). El agua y los aditivos se
incorporan en volumen, aceptando la aproximación de que un litro de
agua equivale a un kilogramo de agua. Hay diversos mecanismos que
logran pesadas seguras y rápidas: mecánicos, eléctricos, hidráulicos o con
celdas de carga.
Estos dosificadores toman cada material de la tolva donde está
almacenado y pueden ser automáticos o manuales; es decir, que corten el
flujo del material cuando se llega al peso programado, o que indiquen en
todo momento el peso del material acopiado y permitan disponer de una
palanca u otro mecanismo de cierre, al alcanzar el peso deseado.
La eficiencia de los dosificadores depende tanto de su calidad
intrínseca como de su mantenimiento y calibración. Las Normas ASTM
C94 y el ACI 311 5R-97, entre otras, señalan las tolerancias admisibles
para estos equipos.
2.2.9.3.2 Dosificación por Volumen76
La dosificación por volumen solo es recomendable en obras de
pequeña importancia por el peligro de su alta variabilidad. La carretilla y
la pala son medidas muy imprecisas pues varían de acuerdo con la
robustez del operario o a su estado de fatiga, o de ánimo. Las unidades
deben llenarse a capacidad constante, enrasadas, sin “barrigas” o
75 75
Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural.(2003)
63
“camellones”. Pueden usarse: a) cuñetes; b) gaveras de madera con
fondo; o sin fondo, o; c) latas. Siempre un solo instrumento para cada
obra.
2.2.9.4
Mezclado77
El mezclado del concreto es un conjunto de operaciones destinadas
a obtener un producto final homogéneo. Los equipos y procedimientos
que se utilicen deben ser capaces de lograr una mezcla efectiva de los
distintos componentes: agregados, cemento, agua y aditivos.
La mayoría de las mezclas se ejecutan con el apoyo de máquinas
mezcladoras. Estas consisten en tambores metálicos, giratorios, en cuyo
interior se encuentra un juego de paletas, de geometría y ubicación
determinadas, que agitan y mezclan los materiales, impulsado todo el
conjunto por un motor.
Si bien las mezcladoras son de diferentes características y
capacidades, todas persiguen un conjunto de propósitos:

Tiempos cortos de carga, mezclado y descarga, condición
deseable para producción continua y abundante.

Homogeneidad de la mezcla, condición importante para el
mantenimiento de la uniformidad del concreto, sobre todo si se
emplean granulometrías próximas a los límites de segregación.

Posibilidad de un buen mezclado, en caso de concretos difíciles o
especiales, como concretos muy secos o con fibras.

77
Facilidad de traslado, para equipos portátiles.
64

Buenas condiciones mecánicas para soportar un trabajo rudo y
prolongado.
Facilidad
de
mantenimiento,
existencia
de
repuestos, etc.
2.2.9.5
Mezclas de Laboratorio78
Las mezclas de laboratorio, bien hechas, son
una valiosa ayuda
porque los resultados obtenidos con ellas representan la posible calidad
en obra. Es cierto que las dispersiones en laboratorio son mucho menores
que en obra. Debido a los mayores cuidados y menor influencia
ambiental, pero la experiencia indica que hay una relación de calidades,
entre obra y laboratorio, si el manejo del concreto en obra se hace de
acuerdo con la buena práctica establecida.
Las mezclas de laboratorio se pueden preparar manualmente
utilizando una plancha de acero, humedecida, sobre la que se hace la
mezcla a la pala. El mezclado y remezclado son tareas trabajosas pero,
bien hechas, producen mezclas homogéneas. Los procedimientos se
describen en la Norma COVENIN 354, “Método de mezclado de concreto
en laboratorio”, y ASTM C192. En laboratorio, los tiempos de mezclado
son más largos que los requeridos en obras. Se recomienda mezclar
durante tres minutos, seguidos de tres minutos de reposo, durante los
cuales se puede hacer un ensayo de asentamiento y luego dos minutos
más de mezclado final. En las mezclas de laboratorio es importante cuidar
que los materiales sean verdaderamente representativos de los que se
investigan, lo cual es tanto más difícil cuanto menor sea el volumen de la
mezcla que se prepara. Estos materiales deben ser pesados o medidos
con gran precisión.
78
65
Las pequeñas mezcladoras de eje vertical, con capacidad entre 50 y
150 litros con descarga por volamiento del plato o por extracción directa,
son muy eficientes para estos trabajos. Los pequeños trompos, tan útiles
en la preparación de mezclas pequeñas en obra, no son suficientemente
precisos para laboratorio.
2.2.9.6
Concreto Premezclado79
Es el concreto que, elaborado en planta, se entrega en estado
fresco al comprador, en la obra. La conveniencia de emplear concreto
premezclado, en lugar del elaborado en la propia obra, dependerá, entre
otras razones, de su ubicación, de las aéreas disponibles para descarga y
almacenamiento de materiales, del nivel de exigencias del concreto, así
como del resultado del estudio comparativo de costos. La Norma
COVENIN 633, “Especificaciones para Concreto Premezclado. Requisitos”,
ofrece instrucciones precisas para la compra y recepción del material.
El concreto premezclado se puede transportar de distintas maneras
pero, fundamentalmente, se utiliza un camión mezclador constituido por
un tambor con capacidad de 8 metros cúbicos, o más, en cuyo interior se
encuentran adosadas un conjunto de aletas que, en función de velocidad
de rotación, cumplirán función de mezcladoras de los ingredientes o
simplemente agitadores para impedir la segregación. Adicionalmente
estas aletas contribuyen a la descarga cuando se invierte el sentido de
rotación del tambor o se interrumpe la caída mediante una canaleta.
79
66
2.2.10
Manejo del Concreto80
El concreto que acaba de ser elaborado en la obra, o acaba de ser
recibido en los camiones de premezclado, debe pasar por una serie de
etapas o procesos cuya secuencia empieza con el transporte hasta los
encofrados, sigue con la colocación dentro de ellos, continua con su
posterior compactación y se completa con el curado de sus superficies.
Las tres primeras operaciones hay que realizarlas cuando el material está
todavía en estado fresco, por lo cual requieren de cierto apresuramiento,
sin que por ello se descuiden prácticas y procedimientos. El curado se
debe iniciar en el momento adecuado, cuando el material ya ha ganado
cierta consistencia; se debe prolongar por el tiempo que el clima y las
características del concreto recomienden.
Cada una de estas fases exige atención a un conjunto de principios
y prácticas, que deben obedecer a la idea de mantener la calidad del
material dentro de los límites previstos, de manera que se puedan
alcanzar los objetivos de resistencia mecánica, apariencia y durabilidad
supuestos en el momento de su diseño.
2.2.10.1
Transporte81
Existen diversas maneras de transportar el concreto desde el lugar
de mezclado, o desde el lugar de la recepción, hasta el sitio final de su
colocación. Cualquier procedimiento resultará adecuado, siempre y
cuando se cumplan los siguientes requisitos:
80 80
67
a) Evitar la pérdida de parte de la masa del concreto por derrames
o por adherencia a las paredes de los medios de transporte. Hay un
inevitable pequeño porcentaje de pérdida de masa, reconocido en los
contratos.
b) Contar con los equipos y personal necesario para no atrasar un
vaciado con relación al anterior, lo que podría dar origen a una junta fría
en el material.
c) No perder tiempo, ya que se podría ocasionar la evaporación
parcial del agua de la mezcla, o el espesamiento y endurecimiento de la
masa.
d) Evitar la segregación del material durante su traslado ya que, de
producirse, disminuirá las condiciones de resistencia y durabilidad. Si por
alguna razón poderosa no se pudiera evitar este tipo de daño, se debe
practicar un nuevo y cuidadoso mezclado manual del material al llegar al
sitio de colocación, antes de efectuarla.
Entre los diversos procedimientos o equipos para transportar
concretos se citan aquí los siguientes: carretillas y buggies, canaletas,
elevadores, grúas y torres grúas, camiones transportadores con volteo,
cintas transportadoras, bombeo y tremies.
2.2.10.2
Colocación o Vaciado82
Una vez que el concreto ha llegado al lugar donde están los moldes
o encofrados, se da comienzo a la fase de su colocación. Previamente, los
moldes han tenido que ser limpiados internamente para evitar la
82
68
presencia de objetos, suciedades, o pegostes sobre las caras. Las
armaduras han debido ser comprobadas, tanto en si cantidad como en su
posición. Los encofrados deben ser estancos y tratados de alguna forma
en
su
superficie
interna
para
evitar
la
adherencia
a
la
masa,
especialmente si son encofrados de madera con capacidad para absorber
agua de la mezcla.
2.2.10.2.1 Espesor de Capas83
Cuando el espesor del elemento que se está vaciando sobrepasa los
40 cm, el material debe ser colocado en dos capas. Se debe cuidar que al
colocar la segunda sobre la primera, ésta se encuentre fresca todavía y
en condición plástica, sin haber comenzado su fraguado; de este modo
ambas capas se harán solidarias, sin planos de contacto o juntas frías. En
el caso de algunas piezas especiales, de mucho espesor, se puede
intentar el vaciado en forma masiva, pero con mezclas muy plásticas,
preferiblemente con aditivos químicos, diseñadas para no segregarse, y
con
la
ayuda
de
vibradores
externos
para
facilitar
su
posterior
compactación.
En el vaciado de losas y vigas, la masa de concreto se coloca en
todo su espesor, a lo largo
ancho de la pieza; cada terceo junto al
anterior, no sobre él, evitando los planos de separación.
83
69
2.2.10.2.2 Vaciados Verticales84
En vaciados verticales por caída libre, como es el caso de
columnas, se recomienda no sobrepasar los 3 metros de caída. Si la pieza
tuviera mayor altura se puede acudir al expediente de las “ventanas” en
el encofrado, siempre que no se trate de concreto en obra limpia o a la
vista. Los vaciados desde gran altura suelen producir segregación, mucho
más con la presencia de armaduras metálicas.
La norma COVENIN 1753 recoge las precauciones, que se describen
a continuación:
a) El concreto deberá depositarse lo más cerca posible de su ubicación
final para evitar segregación debido a la manipulación repetida ala flujo
de la masa.
b) El vaciado deberá efectuarse a una velocidad adecuada, con la
finalidad de que el concreto conserve su estado plástico y fluya fácilmente
entre las barras.
c) Una vez iniciado el vaciado, este se efectuará con una operación
continua hasta que se termine el sector definido por sus límites o juntas
prefijadas.
d) La superficie superior del concreto vaciado en capas superpuestas
generalmente estará a nivel.
e) En tiempo caluroso, deberá ponerse atención a: los ingredientes, los
métodos de producción, el manejo, la protección y el curado, para evitar
84
70
temperaturas excesivas en el concreto o la evaporación de agua, que
puede afectar la resistencia requerida o el comportamiento en servicio,
del miembro o estructura.
En la sección 5.7.4.3 de la citada Norma COVENIN 1753 se establece las
dos limitaciones siguientes:
i) No se vaciarán concretos que hayan endurecido parcialmente, o estén
contaminados con materiales extraños.
ii) No se permitirá el remezclado del concreto parcialmente endurecido
agregándole agua a menos que, excepcionalmente, y solo en casos donde
la posible pérdida de resistencia no afecta la seguridad, el Ingeniero
inspector lo autorice por escrito.
2.2.10.2.3 Tuberías y Conductos Embutidos85
La colocación de tuberías y conductos dentro de la masa de
concreto es prácticamente común. Por tal razón en la Norma COVENIN
1753 se establecen criterios y precauciones para no afectar la resistencia
y durabilidad del material. Estos se han organizado en el Artículo 6.4 de la
Norma.
85
71
2.2.10.2.3 Colocación Bajo Agua86
Generalmente se utilizan para la ejecución de cajones, pilotes de
puentes, estructuras portuarias, diques secos. La tecnología más utilizada
actualmente es el Tremie, pero el uso de bombeo directo también se ha
incrementado.
La técnica básica supone la colocación del concreto bajo agua
impidiendo el flujo de agua alrededor o a través del sitio de vaciado. Una
vez
que este flujo está controlando el Tremie o el bombeo consisten
fundamentalmente de los siguientes tres pasos:
1. El primer terceo de concreto colocado se separa físicamente del
agua sellando la boca de salida y drenando la tubería.
2. Una vez llena de concreto la tubería se eleva ligeramente para
permitir la rotura del sello. El concreto fluirá y formará un montículo
alrededor de la boca de la tubería. Este termina generando un sello.
3. Una vez que el sello se ha establecido, el concreto fresco se
inyecta dentro de la masa del concreto preexistente.
Procedimiento Tremie
Las tuberías de acero, de calibre grueso, tienen un diámetro de 20
a 30 cm para permitir el flujo normal del concreto.
86
72
Para vaciados profundos se añaden secciones que se retiran en la
medida que el vaciado progresa. La separación entre tuberías es del
orden de una tubería por cada 28 m2 o una distancia de 5 metros entre
cada tubo. El Tremie debe permanecer siempre embebido (entre 1 y 1,5
metros) de concreto fresco, y todos los movimientos verticales deben ser
ejecutados lenta y cuidadosamente.
La colocación del concreto debe hacerse lo más continua posible.
Para
evaluar
los
resultados
de
estos
procesos
se
suelen
hacer
inspecciones submarinas en búsqueda de grietas, cangrejeras. En caso de
duda es recomendable la extracción de núcleos.
Bombeo Directo
Las técnicas Tremie son aplicables al bombeo
directo para
colocación bajo agua. Sin embargo, destacan las principales diferencias:
i) El flujo del concreto se produce por bombeo en lugar de por
gravedad.
ii) Las tuberías son de menor diámetro que las Tremie.
iii) La acción de bombeo puede producir movimientos laterales en
las tuberías embebida en el concreto fresco, produciendo lechada por
segregación.
Las operaciones de colocación de concreto bajo agua no son
frecuentes y pueden manejarse como una operación normal. Se requiere
una rigurosa planificación de las mismas, pues los errores son difíciles y
costosos de resolver. El empleo de personal calificado y experimentado en
estas técnicas es indispensable.
73
2.2.10.3
Compactación87
Compactación o consolidación
del concreto es la operación por
medio de la cual se densifica la masa, todavía blanda, reduciendo a un
mínimo a cantidad de vacíos. Estos vacíos en el concreto fresco provienen
de varias causas, entre las cuales las dos más importantes son: el
llamado “aire atrapado” y los vacíos producidos por la evaporación de
parte del agua de amasado.
El aire atrapado es consecuencia inevitable del manejo de la propia
masa blanda del concreto que, al ser mezclada, transportada y colocada,
incorpora estos volúmenes de aire en su interior. La evaporación de parte
del agua de amasado se genera porque no toda ella toma parte en la
reacción con el cemento. En realidad esta última solo viene a ser un poco
más del 25% en peso del cemento. El resto del agua no se combina
químicamente, sino que cumple funciones de lubricación favoreciendo la
trabajabilidad. Ese exceso de agua y el volumen de aire atrapado es lo
que se trata de eliminar cuando se compacta el concreto recién colocado.
El agua no reactiva que pueda quedar en el interior de la masa no
participa de la función resistente del concreto y, si se deseca deja vacíos
en forma de burbujas o de canales. Esos vacíos internos son, además de
volúmenes sin resistencia mecánica, puntos débiles desde el punto de
vista de la durabilidad.
Existen numerosos procedimientos para disminuir ese conjunto de
vacíos.
La
selección
de
cualquiera
de
ellos
dependerá
de
las
características del concreto y del tipo de estructura que se esté
construyendo. En todos ellos el propósito es el mismo: llenar las formas
87
74
geométricas de los encofrados con una masa densa, adherir esa misma
masa a la superficie longitudinal de todas y cada una de las barras
metálicas del refuerzo y lograr el mayor contacto de todos los
componentes
del
concreto,
sin
vacíos
internos.
Los
métodos
de
densificación del concreto se pueden dividir en dos grupos:
a) Compactación manual.
b) Compactación por vibrado
La compactación manual, históricamente la primera, se efectuaba
con barras y pisones. Con ellos se golpea verticalmente el concreto,
penetrándolo si es con barra o aplastándolo si es con pisón. El grado de
compactación que se obtiene con la barra n es elevado, por la condición
del material de ser prácticamente inconfinado ante la desproporción de la
separación de las paredes del encofrado y el calibre de la barra
golpeadora. Dista mucho de ser el caso favorable de la preparación del
cilindro para el ensayo de compresión.
La compactación manual dio paso a la compactación por vibrado,
donde se aprovecha la condición tixotrópica del concreto en estado fresco,
mediante la cual se hace menos viscosa cuando está en movimiento y se
atiesa al quedar en reposo. Al vibrar la masa de concreto, el material se
fluidifica y permite su acomodo al molde, envolviendo las armaduras. Se
expulsa gran parte del aire atrapado, se hace subir a la superficie parte
del agua con funciones de lubricación y se unifica la masa eliminando
vacíos y planos de contacto. El vibrador para concreto fue patentado en
1927 por el técnico francés Deniau, y en 1936 el ACI publico el primer
documento con recomendaciones para su uso.
Hay varios procedimientos para vibrar el concreto:

Interno, por medio de vibradores de inmersión, o pervibradores.
75

Externo, con vibradores de contacto acoplados al encofrado.

Por medio de mesas vibradoras.

Vibración superficial con reglas vibratorias.
2.2.10.4
Curado88
Una vez colocado y compactado el concreto debe ser curado,
especialmente en edades tempranas.
2.2.10.4.1 Fundamentos y Procedimientos Usuales89
El curado es la operación mediante la cual se protege el desarrollo
de las reacciones de hidratación del cemento, evitando la pérdida parcial
del agua de reacción por efecto de la evaporación superficial. Si al
haberse completado la compactación y las operaciones posteriores de
alisamiento de las superficies visibles, se abandonan las piezas recién
elaboradas, se producirá un proceso de evaporación del agua contenida
en la masa de concreto, tanto más veloz y pronunciado cuando mayor sea
la capacidad desecante del medio ambiente, la cual depende de: (1) La
temperatura, (2) la sequedad y (3) el viento.
Esta pérdida de agua induce grietas en el concreto por retracción
plástica o de fraguado y abre la puerta a los agentes agresivos. Para
evitar eso, se recurre al curado, con el cual se mejoran las resistencias
mecánicas, se gana impermeabilidad, se aumenta la resistencia al
desgaste y la abrasión y se logra mayor durabilidad.
88 88
76
La preservación del agua en la masa se puede realizar de dos
maneras. O se evita su salida, o se repone la cantidad de perdida. En el
primer caso se acude a métodos de cobertura de las piezas y, en el
segundo, a métodos de riego superficial.
El procedimiento de reponer el agua evaporada requiere menos
recursos tecnológicos pues se limita, fundamentalmente a regar las
superficies expuestas. El riego debe tomar precaución de no erosionar las
caras y de ser frecuente en el comienzo del curado para ir haciéndose
esporádico conforme el concreto vaya endureciendo. Cuanto más se
atrase el arranque del curado menos ganancia habrá de resistencias. La
duración del proceso de curado depende de las condiciones climáticas, del
tipo de mezcla y en particular del tipo de cemento. Para obtener un
máximo rendimiento del proceso de curado, se recomienda mantenerlo
hasta estimar que el concreto ha alcanzado un 70% de su resistencia
especificada. En climas cálidos, la necesidad de un buen curado se hace
más evidente en los primeros días de edad del concreto.
2.2.10.5
Desencofrado90
El tiempo que el encofrado debe permanecer colocado, protegiendo
algunas de las caras de las piezas vaciadas, dependerá de la resistencia
del material, del nivel de cargas que recibe y del que deba recibir el
elemento. Un retiro prematuro de los encofrados puede provocar daños
en el concreto.
Tomando en consideración que el tiempo de desencofrado es una
función de la resistencia del concreto, el método preferido es el ensayo de
muestras de concretos curados en obra.
90
77
El encofrado puede retirarse cuando la relación entre la resistencia
obtenida por la probeta
y la resistencia de cálculo especificada Fc, sea
mayor o igual a la relación entre carga muerta más sobrecarga actuante y
la sobrecarga total de diseño no mayorada. En cualquier caso se
recomienda que el concreto tenga, al menos, una resistencia superior al
50% de la resistencia especificada.
2.2.11 Resistencias Mecánicas91
2.2.11.1
Condiciones del Ensayo a Compresión92
La resistencia de un concreto se determina al conocer el promedio
de los resultados de ensayos válidos, sobre un conjunto de probetas
normalizadas, en una fecha determinada y siguiendo un procedimiento
establecido.
La resistencia potencial del concreto se determina, siguiendo un
procedimiento normalizado y su valor es tomado como referencia de
calidad. En Venezuela las probetas normalizadas son de forma cilíndrica,
con 15cm de diámetro y 30cm de altura. El ensayo normalizado es a
compresión y está detalladamente descrito en la Norma COVENIN 338
“Método para la elaboración, curado y ensayado a compresión, de
cilindros de concreto” equivalente a la ASTM C39. Para que el valor
obtenido en el ensayo pueda ser tomado como referencia base, se deben
haber cumplido con todas las prescripciones normativas descritas en el
procedimiento de la Norma.
91 91
78
2.2.11.2
Desarrollo de la Resistencia93
Desde el momento en que los granos del cemento inician su
proceso de hidratación comienzan las reacciones de endurecimiento, que
se manifiestan primeramente con el atiesamiento del fraguado y
continúan luego con una evidente ganancia de resistencia, al principio de
forma rápida y, a medida que transcurre el tiempo, disminuyendo la
velocidad.
En la mayoría de los países la edad normativa a la que se evalúa la
resistencia en compresión es la de 28 días, aunque hay una importante
tendencia de llevar esa fecha a la de 7 días. Es frecuente determinar esta
resistencia en períodos de tiempo distintos a los 28 días, pero suele ser
con un propósito meramente informativo. Las edades usuales, en tales
casos, pueden ser: 1, 3, 7, 14, 90 y 360 días.
La velocidad de desarrollo de la resistencia mecánica depende de
numerosas variables y resultan muy diferentes entre unos y otros
concretos. De esas variables, las más importantes pueden ser: (1) la
relación agua/cemento, que cuanto más baja sea más favorece la
velocidad; (2) la composición y finura del cemento; (3) la calidad
intrínseca
de
los
agregados;
(4)
las
condiciones
de
temperatura
ambiental; y (5) la eficiencia del curado. Esto hace que los índices del
crecimiento de la resistencia no puedan ser usados con carácter general
para cualquier concreto, en forma segura y precisa.
93
79
2.2.11.3
Resistencia a la Tracción94
2.2.11.3.1 Resistencia a la Tracción por Flexión95
Los métodos de ensayo por ruptura a la flexión son: (1) con la
aplicación de la carga en el centro del tramo libre, entre los dos apoyos
de una probeta prismática; y (2) con la carga aplicada en cada uno de los
tercios de ese tramo, condición que garantiza que la probeta se rompa
por el tercio central, donde el momento es máximo y constante y la
tensión de corte es nula.
2.2.11.3.2 Resistencia a la Tracción Indirecta96
También se lleva a cabo el ensayo indirecto, por compresión
aplicada a una probeta cilíndrica en dos generatrices opuestas, conocido
como el ensayo brasileño. Con este ensayo se obtienen valores menores
que con los otros y las dispersiones son mayores, pero es de gran
sencillez de ejecución.
2.2.11.3.3 Resistencia a la Tracción Directa97
Hay un ensayo de tracción pura, cada vez en menor uso, que
emplea una probeta con una zona central estrangulada casi en forma de
94 94 95 96
80
número ocho y cuyos resultados son similares a los del ensayo brasileño,
pero con grandes dispersiones. Esto, tal vez debido a la escasa resistencia
del material a la tracción y a los problemas de agarre de las mordazas, así
como la imposibilidad práctica de mantener la alineación del eje de
aplicación de las cargas.
2.2.11.4
Resistencia al Corte98
La resistencia al corte o cizallamiento tiene gran importancia en los
aspectos estructurales, pero debido a que no suele actuar sola, en el
cálculo se suelen utilizar diferentes fórmulas para estimarla en forma
indirecta, según las solicitaciones a que esté sometido el elemento.
2.2.11.4.1 Relación con la Resistencia a la Compresión99
De una manera general, experimentalmente se ha obtenido que la
resistencia al corte del concreto es proporcional a la raíz cuadrada de Fc.
Para secciones rectangulares, en las Normas más modernas la validez de
esta relación se limita a concretos con resistencias a la compresión que no
excedan unos 650kgf/cm².
2.2.11.4.2 Resistencia al Corte de Miembros Estructurales100
En los miembros de concreto armado es usual calcular la
resistencia al corte como la suma de las contribuciones del concreto y la
98 98 99
81
del acero de refuerzo. La resistencia al corte del concreto, es función del
tipo de solicitación. Se limitará aquí al caso de miembros con sección
rectangular de ancho b(cm) y altura útil d (cm).
2.2.11.4.3 Resistencia al Corte por Fricción101
Cuando se trata de la transferencia del corte a través de: (1) un
plano que coincide con una fisura existente o potencial, o, (2) una
superficie
de
contacto
entre
dos
concretos
vaciados
en
tiempos
diferentes, la Norma COVENIN 1753 se fundamenta en un mecanismo de
transferencia por fricción; la fuerza normal a la superficie de contacto
para asegurar la fricción requiere la presencia de barras de refuerzo que
crucen dicha superficie.
2.2.12 Fibras102
Se denominan así al concreto reforzado con fibras cortas, que
pueden ser de diversos materiales.
Una característica general del concreto es su agrietamiento por
alteraciones volumétricas. La adición de fibras cortas a la mezcla,
distribuidas en forma discontinua y aleatoria, ayuda a controlar el
fenómeno, evitando la concentración de grietas, por lo tanto, favorece a
la redistribución de tensiones en toda la superficie, con lo cual, se obtiene
mayor número de grietas de menor abertura y profundidad. Mediante
101 101
82
este procedimiento se mejora el comportamiento del concreto a algunas
solicitaciones, especialmente tracción, desgaste y flexión.
Más que una alternativa para el refuerzo convencional se puede
considerar como un complemento para ciertos tipos de vaciados como por
ejemplo: cascos de embarcaciones, paredes sinuosas, pavimentos, entre
otros. Las ganancias en la resistencia a la tracción y reducciones en los
valores de retracción, se incrementan con la cuantía y tipo de fibras, a su
vez, aumenta la capacidad de deformación, la ductilidad, la tenacidad, la
resistencia a la erosión y a la cavitación.
PROPIEDAD
CONCRETO
CON FIBRAS
CON FIBRAS
CONVENCIONAL
DE ACERO (1)
DE VIDRIO (2)
21 – 56
60 – 130
40 – 70
21 – 56
60 – 175
40 – 100
210 – 350
350 – 840
-
1
2.8
2
1
2
-
Aparición de la
primera grieta
(kgf/cm²)
Resistencia en
Flexión
(kgf/cm²)
Resistencia en
Compresión
(kgf/cm²)
Índice de
Impacto
Índice de
Abrasión
83
Índice de
1
Durabilidad
1.9 – 2.7
-
Tabla Nº 3 Algunas Propiedades de los Concretos con Fibras
(1) Porcentaje de fibras en volumen = 2%; longitud = 2 a 5cm;
diámetro 0.25 a 0.5mm.
(2) Porcentaje de fibras en volumen = 8%; longitud = 3 a 4cm;
diámetro 0.5 a 1mm.
2.2.12.1
Tipos de Fibras103
Se han empleado varios materiales para la preparación de fibras
cortas, las cuales se añaden a matrices de cemento, mortero o concreto.
Entre ellas se encuentran:
103

Metálico: acero, acero inoxidable y bronce.

Origen Mineral: carbón, vidrio y asbesto.

Índole Orgánica: plásticas y vegetales.
84
TIPO DE
DIÁMETRO
LONGITUD
CUANTIA
FIBRA
(mm)
(mm)
(%volumen)
Acero
0.2 – 0.5
20 – 40
0.5 – 3
Vidrio
0.5 - 1.0
20 – 50
2–8
Plástico
0.2 - 1.0
20 – 80
5–8
Vegetal
1.0 – 2.0
50 - 80
5 - 12
Tabla Nº 4 Características de Algunas Fibras
(Fuente: Porrero “Manual del Concreto Estructural” (2003))
2.2.12.2
Adherencia104
Las condiciones físico – químicas de la plasta, así como las propias
de las fibras, son las que determinan los mecanismos de su adherencia.
En las fibras hay que tomar en consideración lo siguiente:

Características químico – mineralógicas. Las plásticas y las de
origen mineral presentan baja adherencia. Las fibras metálicas y
cerámicas se adhieren mejor.

Cuanto más rugosa sea la superficie de la fibra y más accidentada
su forma, mayor adherencia hay.

104
Las dimensiones de las fibras, que definen la superficie de contacto
85
2.2.12.3
Deformación105
Las fibras tienen comportamientos elásticos y plásticos muy
diferentes a los de la matriz. El acero tiene un módulo de elasticidad unas
diez veces más que el de la pasta de cemento mientras que, con las fibras
plásticas, el fenómeno es inverso.
2.2.12.4
Falla106
Las características de adherencia y deformación, y la cuantía de la
fibra añadida, condicionan el comportamiento del material cuando es
solicitado hasta la falla. Al iniciar la carga a tracción, la fibra y la matriz se
deforman conjuntamente. Al sobrepasarse la capacidad de deformación
de esta última comienzan a aparecer las microgrietas, mientras las fibras
deslizan o agotan su capacidad de deformación. Al final según sean las
condiciones, se alcanza la falla por alguna de las siguientes causas:

Deslizamiento de la Fibra

Deterioro de la matriz en el entorno de la Fibra

Rotura frágil de la fibra: Algunos aceros y materiales
cerámicos alcanzan tensiones de falla mayores que las de la
pasta y en eso radica la ventaja de su presencia en el
concreto, aún en pequeñas cantidades que se suelen
incorporar.
105 105
86

Rotura Dúctil: la capacidad de deformarse en el rango
plástico
de
algunas
fibras,
permite
acomodar
grandes
deformaciones del elemento de concreto sin que el material
colapse; esto es una gran ventaja en casos de solicitaciones
excepcionales o accidentales como las debidas a sismos o a
explosiones.
2.2.12.5

Usos y Aplicaciones107
Paredes Prefabricadas: Tanto con fines estructurales como de
cerramientos. Estos tabiques, de tamaños variables pueden llegar a
tener de 2 a 3c, en lugar de los 10 o 12cm que necesitan si el
material fuese concreto armado, con lo cual hacen cinco o seis
veces más livianos.

Tuberías,
tanques
y
canales:
con
morteros
y
concretos
reforzados con fibras, se pueden fabricar tuberías y depósitos de
pequeño espesor, impermeables, livianos y de bajo costo. Tienen
aplicaciones en silos para granos, tuberías de aguas servidas,
canales de riego o drenaje, entre otros.

Cubiertas tipo cáscara: son estructuras livianas por su pequeño
espesor y con posibilidad de curvaturas variadas.

Encofrado: se ha empleado para conformar encofrados, sean
perdidos o recuperables.
107
87

Pavimentos:
aprovechando
su
alta
resistencia
al
impacto,
desgaste y a la flexotracción, la fibra se ha utilizado en autopistas,
carreteras y pistas de aeropuertos.

Represas: especialmente en aliviaderos, donde ofrecen un buen
desempeño contra la cavitación y la abrasión húmeda.

Reparaciones: el concreto con fibras está ganando velozmente
campos de aplicación en las reparaciones, reconstrucciones y
rehabilitaciones.
2.2.12.6
Fibra Metálica RC-65/35-BN108
2.2.12.6.1 Propiedades Físicas109
2.2.12.6.1.1 Módulo de Young
110
La capacidad de refuerzo de una fibra depende del anclaje de la
misma en el hormigón, de su resistencia a la tracción y de su módulo de
elasticidad (o de Young). El módulo de elasticidad del hormigón es
generalmente de 30.000 MPa y el de la fibra de acero de 210.000 Mpa.
108 108 109
Garmendia, C. (2007). Fibras de Acero Dramix
88
2.2.12.6.1.2 Resistencia a la tracción111
La resistencia a la tracción del alambre de acero suele ser de 1.000
a 2.000 MPa.
2.2.12.6.1.3 Densidad Específica112
La densidad específica de las fibras de acero suele ser de 7.850
kg/m³, contra 1.000 kg/m³ del agua.
2.2.12.6.1.4 Resistencia al Fuego113
Las fibras metálicas tienen un efecto de neutro a positivo respecto
a la propiedad de resistencia al fuego de estructuras. Debido a la
reducción del efecto de descantillado (o fragmentación), la estructura de
hormigón reforzado con fibras de acero se comporta mejor que con una
malla de refuerzo tradicional en presencia de fuego. El acero mantiene su
comportamiento mecánico a temperaturas de 350 – 400ºC.
2.2.12.6.1.5 Resistencia a la Oxidación114

Las fibras de acero necesitan solo un revestimiento de
hormigón de 1 – 2 mm comparados con los 30 – 40 mm de
las mallas o barras tradicionales de refuerzo.
111 111 112 113
89

La corrosión de las fibras en la superficie pueden causar
decoloraciones, pero no afectan las propiedades mecánicas
de las estructuras de hormigón reforzado con fibras de acero.

Las fibras de acero en fisuras de ancho menor que 0,25 mm
no se corroen.

Si, por razones estéticas, el óxido debe ser evitado, se
pueden utilizar fibras de acero galvanizado.
2.2.12.6.1.6 Mezclado115
Las fibras metálicas no presentan degradación de la calidad durante
su mezcla.
2.2.12.6.1.7 Contenido en el hormigón fresco y fraguado116
La Norma Europea 14721 especifica dos métodos para medir el
contenido de fibras del hormigón armado con fibras metálicas. El método
A mide el contenido de fibras de una muestra de hormigón fraguado. El
método B mide el contenido de fibra de una muestra de hormigón fresco.
115 115
90
2.2.12.6.2 Propiedades del Hormigón reforzado117
El hormigón reforzado con fibras es conocido por su ductilidad. El
efecto de las fibras es una combinación de refuerzo y de efecto “red”. Las
fibras, especialmente las de acero, modifican el comportamiento del
hormigón: las de acero lo transforman de material frágil a material dúctil,
capaz
de
resistir
las
deformaciones
importantes
sin
perder
sus
capacidades portantes. La ductilidad permite una nueva repartición de los
esfuerzos así como una mejor capacidad portante de la estructura. Las
propiedades mecánicas del hormigón de base quedan inalteradas.
2.2.13 Pavimentos118
Pavimentos
se
define
al
conjunto
de
capas
de
materiales
seleccionados que reciben en forma directa las cargas del tránsito, y las
transmiten a las capas inferiores distribuyéndolas con uniformidad, sin
sufrir agrietamientos y/o deformaciones permanentes. Estas condiciones
se deben cumplir para cualquier diseño de pavimento, para un período de
tiempo determinado. De acuerdo a su método constructivo, los materiales
utilizados y la forma en que se distribuyen los esfuerzos bajo las cargas
de tránsito, los pavimentos pueden ser rígidos o flexibles.
117
118
Wright & Paquete. (1990). Ingeniería de Carreteras
91
2.2.13.1
Pavimento Flexible119
Los pavimentos flexibles están conformados por dos capas de
materiales granulares compactados (base y sub-base) dispuestos sobre la
subrasante y una superficie final de rodamiento generalmente de concreto
asfáltico. Debido a la alta flexibilidad de la mezcla asfáltica (capacidad de
gran deformación sin rotura bajo la acción de la carga), el peso del
vehículo que transita sobre la superficie es prácticamente una carga
concentrada en los puntos de contacto de las ruedas con el pavimento,
cuyo efecto va disminuyendo a través de las diferentes capas que
conforman la estructura, hasta llegar distribuido y atenuado
a la
subrasante
Figura 5: Estructura de Pavimento Flexible
(Fuente: Wright & Paquete “Ingeniería de Carreteras” (1990))
119
92
2.2.13.2
Pavimento Rígido120
Los pavimentos rígidos están conformados por una capa de material
granular dispuesta sobre la subrasante y una superficie de rodamiento
conformada por una losa de concreto de espesor variable. Estos
pavimentos no requieren espesores significativos de capas de materiales
granulares intermedias entre la losa de concreto y la subrasante, y el
diseño de los espesores de dicha losa se basa en consideraciones sobre su
resistencia a los esfuerzos a flexión. En los pavimentos rígidos la losa
estructural de concreto sufre deformaciones muy pequeñas bajo la acción
de la carga, y el peso de los vehículos se distribuye en un área bajo la
losa mucho mayor que en los puntos de contacto de las ruedas con el
pavimento.
Debido
a que el área
de distribución de
las cargas
equivalentes, es mayor a las de los pavimentos flexibles, las presiones y
las deformaciones transmitidas por el concreto a la subrasante son
menores.
Figura 6: Estructura de Pavimento Rígido
(Fuente: Wright & Paquete “Ingeniería de Carreteras” (1990))
120
93
2.3
Parámetros Estadísticos121
La estadística constituye la herramienta más adecuada y útil que se
dispone para el control de calidad, la cual permite condensar los datos
obtenidos y presentarlos en forma probabilística de manera que sean
fácilmente comprensibles y comparables. Sin embargo la estadística no
toma decisiones, las cuales tienen que basarse en criterios de otra índole,
debido a que ésta sólo expresa la probabilidad de que se alcancen ciertos
límites para establecer un criterio uniforme en el análisis de resultados. Lo
importante es que una vez decididos estos límites de calidad, los mismos
se mantengan invariables en todas las circunstancias, lo cual permitirá
una referencia segura a qué atenerse.
2.3.1 Media Aritmética o Promedio Aritmético122
Es la suma de todos los datos de una serie o distribución dividida
entre el número de valores n. Representa la tendencia central del valor de
los ensayos del conjunto de los resultados involucrados.
121 121
Freund, J. (1994). Estadística Elemental.
94
2.3.2 Mediana123
Es el valor o punto que divide a la muestra de estudio en dos
partes iguales, esto implica que en ambos lados de la mediana se
encontraran el 50% de los valores
Cuando n es non, (n+1)/2 es un entero y da la posición a la
mediana; cuando n es par (n+1)/2 es el punto medio entre dos enteros
y la mediana es la media de los valores de los artículos correspondientes.
2.3.3 Desviación Típica o Estándar124
Es la medida más representativa de la dispersión del conjunto de
datos o variabilidad de los mismos, la cual indica la desviación de cada
ensayo con respecto a la media
de la muestra y viene dado por la
siguiente expresión:
123 123
95
Tipo de Control
Malo
Usual
Excelente
Obra
>15
9 a 12
<8
Laboratorio
>12
7a9
<5
Tabla N° 5 Desviaciones estándar de los ensayos, en Kgf/cm²
(Fuente: Norma COVENIN 1976 “Evaluación de los Métodos de Resistencia del Concreto”)
2.3.4 Variación Total o Rango125
Es la diferencia entre el valor máximo y mínimo de los obtenidos en
el grupo de ensayo que se analiza.
2.3.5 Coeficiente de Variación126
Es la relación entre la desviación típica o estándar y la media
aritmética, expresada en porcentaje. Por lo tanto, mide la vulnerabilidad o
grado de dispersión del universo estudiado en forma porcentual y no
absoluta. El valor del coeficiente de variación de las muestras puede
125 125
96
juzgar la calidad de las mismas y el nivel de control en el proceso de
fabricación y tratamiento de las probetas, tanto para el trabajo de campo,
como para las investigaciones en laboratorio.
2.3.6 Desviación Promedio127
Al ensayar un mínimo de dos probetas por cada diseño de mezcla
se puede obtener la desviación estándar propia del ensayo. Si se hacen
otras mezclas del mismo tipo de concreto se obtiene una nueva
estimación de la dispersión con la cual se están realizando los ensayos.
De los sucesivos valores de desviaciones estándar obtenidos de
todos los ensayos realizados de un mismo diseño, la desviación estándar
promedio será una estimación de la desviación estándar del ensayo.
Para
que
éste
parámetro
alcance
niveles
de
confiabilidad
aceptables, el mismo debe ser obtenido de no menos de 30 resultados de
prueba procedentes de un mínimo de 10 mezclas diferentes.
127
97
2.3.7 Varianza128
Estudia la variabilidad de los datos alrededor de la media, su
fórmula es la desviación estándar al cuadrado.
2.4
Sistema de Variables
2.4.1 Variables Independientes
Son las causas que generan y explican los cambios en la variable
dependiente. En los diseños experimentales la variable independiente es
el tratamiento que se aplica y manipula en el grupo experimental. (Fidias
Arias, 2006, p.59)
128
98
Variable
Independiente
Dimensión
Indicadores

Resistencia
Medición
de
Muestra
la

Ensayo a Flexión
sin
dosificación de fibra
fibras metálicas (2,8
Dramix-65/35-BN
kg) para una mezcla
de 70Lts

Observación

Cuaderno

Resistencia
Muestra
de
la
con
dosificación de fibra
metálica
de
Notas
metálica
Dosificación de las
Fibra Metálica
Instrumento

Ensayo a flexión

Observación

Cuaderno
Notas
(Fuente: Propia (2011))
99
de
2.4.2 Variables Dependientes
Son
aquellas
que
se
modifican
por
acción
de
la
variable
independiente. Constituyen los efectos o consecuencias que se miden y
que dan origen a los resultados de la investigación. (Fidias Arias, 2006,
p.59)
100
Variable
Dimensión
Dependiente
A
la
mezcla
Indicadores
de

concreto.
Medición
Diseño de mezcla de
Concreto

Ensayo
Instrumento
a
flexión
M.R.=45
(Código Cemex)

Dosificación
agua,
Resistencia a
agregado
Flexión del
agregad
Concreto con
de
cemento,

Ensayo
a
flexión
grueso,
fino

Observación

Cuaderno de Notas

Observación

Cuaderno de Notas

Observación

Cuaderno de Notas

Observación

Cuaderno de Notas
conocido.
y sin Fibra
Cantidad
en
Fibra Metálica
Kg
de

Sin Fibra Metálica.

Con Dosificación de
fibra metálica (2,8

Ensayo
a
flexión

kg) para una mezcla
de 70Lts.
Ensayo
flexión
a
101
2.5
Definición de Términos
2.5.1 Acabado
Aspecto final que se le da a la superficie de un concreto o mortero por
medio de un tratamiento adecuado.
2.5.2 Aditivo
Materiales diferentes del cemento, agregados o agua que se incorporan
en pequeñas cantidades al concreto, antes o durante su mezcla, para
modificar algunas de sus propiedades sin perjudicar su durabilidad.
2.5.3 Agregado
Material granular, generalmente inerte, natural o no, el cual se mezcla
con cemento hidráulico y agua para producir morteros y concretos.
2.5.4 Asentamiento
Medida de la consistencia del concreto fresco, evaluada mediante el
ensayo con el Cono de Abrams.
102
2.5.5 Buggies
Equipo de dos ruedas empleado para el transporte del concreto fresco o
de sus componentes; puede ser propulsado por un motor.
2.5.6 Canto Rodado
Trozos o partes de roca natural, redondeados por el arrastre de las aguas.
2.5.7 Caolín
Roca generalmente blanca constituida por minerales arcillosos del grupo
kaolítico, principalmente hidro-aluminosilicatos de bajo contenido de
hierro, utilizado como materia prima para la fabricación de cemento
blanco.
2.5.8 Cemento
Material inorgánico finamente molido que al mezclarse con agua forma
una pasta que endurece por reacciones y procesos de hidratación.
Después del endurecimiento mantiene su resistencia y estabilidad incluso
bajo el agua.
2.5.9 Cemento Normal
Cemento Portland de uso general conocido como Tipo I.
103
2.5.10 Cemento Portland
Cemento hidráulico producido generalmente al pulverizar clinker de
cemento portland, con sulfato de calcio.
2.5.11 Cilindros curados en la Obra
Muestras de cilindros que se dejan en la obra para ser curados en
condiciones similares a las del concreto colocado en la estructura. Sus
resultados
pueden
utilizarse
para
determinar
el
momento
de
desencofrado y para evaluar la efectividad del curado en sitio.
2.5.12 Compactación
Es la operación manual o mecánica, por medio de la cual se trata de
densificar la masa de concreto fresco, reduciendo a un mínimo los vacíos.
2.5.13 Compactibilidad
Mayor o menor facilidad para que el concreto fresco se adapte a un
encofrado, ocupando espacios dejados por las armaduras. No está
representada por el asentamiento del Cono de Abrams.
2.5.14 Concreto
Mezcla de cemento portland o de cualquier otro cemento hidráulico,
agregado fino, agregado grueso y agua, con o sin aditivos, que mediante
la hidratación del cemento adquiere consistencia pétrea.
104
2.5.15 Concreto Endurecido
Concreto que ha desarrollado suficiente resistencia para poder soportar
las cargas especificadas.
2.5.16 Concreto Fresco
Estado fluido del concreto, que mantiene su capacidad de colocación y
consolidación; esta denominación se extiende desde el momento del
mezclado hasta que se inicia el atiesamiento de la masa por el fraguado.
2.5.17 Concreto Normal
Concreto de densidad 2.400 kgf/m3, elaborado con agregados naturales
de densidad normal.
2.5.18 Concreto Reforzado
Concreto estructural reforzado con cables de pretensado o barras de
refuerzo en cantidades no inferiores a las establecidas en la Norma
COVENIN 1753.
2.5.19 Consistencia
Es la movilidad o habilidad relativa que posee una mezcla de concreto en
estado fresco para fluir. Usualmente se mide mediante el asentamiento
en el caso del concreto, flujo en los morteros y resistencia a la
penetración para la pasta de cemento.
105
2.5.20 Corrosión del Concreto
Efecto del ataque externo al concreto para un agente agresor, que
destruye la pasta de cemento.
2.5.21 Cuantil
Equivalente a Fractil; vocablo preferido según COVENIN 2004.
2.5.22 Curado
Proceso de modificar mediante riego, inmersión, suministro de calor o
vapor, las condiciones ambientales que rodea la pieza o bien aislarla del
exterior mediante recubrimientos que impiden que emigre el agua libre.
2.5.23 Curva Granulométrica
Representación gráfica de la granulometría.
2.5.24 Dosificación
Procedimiento mediante el cual se calculan las cantidades de todos los
componentes
de
una
mezcla
de
concreto,
para
alcanzar
el
comportamiento deseado.
2.5.25 Ductilidad
Es la capacidad que poseen los componentes de un sistema estructural de
hacer incursiones alternantes en el dominio inelástico, sin pérdida
apreciable de su capacidad resistente.
106
2.5.26 Durabilidad
Habilidad del concreto para resistir la acción continua de agentes
destructivos ambientales, ataques químicos, abrasión y otras condiciones
de servicio.
2.5.27 Endurecedores
Químicos tales como fluosilicatos o silicatos de sodio que se aplican a la
superficie del concreto con el objeto de reducir el desgaste y el polvo.
2.5.28 Ensayo Brasileño
Ensayo de tracción indirecta por compresión aplicada a una probeta
cilíndrica en dos generatrices opuestas.
2.5.29 Envejecimiento del Cemento
Pérdida de calidad del cemento por almacenamiento prolongado.
2.5.30 Epoxy
Polímero termoestable producto de la reacción de una resina epoxy y un
endurecedor.
2.5.31 Estado Límite
Situación más allá de la cual una estructura, miembro o componente
estructural, queda inútil para su uso previsto, sea por: su falla resistente,
deformaciones o vibraciones excesivas, inestabilidad, deterioro, ruina u
otra causa cualquiera.
107
2.5.32 Exudación
Flujo espontáneo hacia la superficie debido a la compactación, de agua de
la mezcla de concreto fresco recién vaciado, debido al asentamiento de
parte de los sólidos.
2.5.33 Fatiga
Debilitamiento del material como consecuencia de la aplicación de cargas
repetidas o alternadas.
2.5.34 Fluencia
Deformaciones función del tiempo debidas a la acción de cargas
permanentes.
2.5.35 Fluidez
Grado de movilidad o calidad de fluido que puede tener la mezcla de
concreto.
2.5.36 Fractil
Porcentaje de resultados de resistencia a compresión del concreto que
pueden ser inferiores al valor de la resistencia especificada del concreto.
2.5.37 Fraguado
Proceso de hidratación de los distintos componentes de un aglomerante
hidráulico, mediante el cual éste adquiere mayor consistencia, la cual se
pone de manifiesto en los ensayos tipificados.
108
2.5.38 Granulometría
Distribución de los tamaños de los granos que constituyen un agregado.
2.5.39 Grieta
Separación total o parcial en dos o más partes de un elemento de
concreto producida por rotura o fractura.
2.5.40 Mezcla
Es la cantidad de concreto o mortero que se prepara de una sola vez.
2.5.41 Módulo de Elasticidad
Es la relación entre la tensión normal y la correspondiente deformación
unitaria, para tensiones de tracción y compresión inferiores al límite de
proporcionalidad del material.
2.5.42 Módulo de Rigidez
Relación entre el esfuerzo unitario de corte y la correspondiente
deformación unitaria de corte.
2.5.43 Muestra
Es una porción representativa de un material.
109
2.5.44 Peso Específico
Peso por unidad de volumen de concreto, excluido el volumen de poros.
Equivalente a gravedad específica.
2.5.45 Plasticidad
Es la propiedad del concreto fresco que evalúa su resistencia a la
deformación o su facilidad para ser moldeado.
2.5.46 Reología
Conjunto de características de la mezcla de concreto, antes de su
fraguado, que posibilitan su manejo y posterior compactación. También se
designa
así
al
estudio
de
las
deformaciones
lentas
del
concreto
endurecido.
2.5.47 Resistencia a la Tracción por Flexión
Es el valor aparente de la tensión máxima de tracción de una viga de
concreto, debido a una carga que produce su rotura en flexión,
suponiendo condiciones de homogeneidad y elasticidad del material.
2.5.48 Segregación
Separación de los distintos componentes de una mezcla de concreto o de
mortero fresco durante el transporte o colocación.
110
2.5.49 Tamaño Máximo del Agregado
Menor abertura del tamiz de malla cuadrada que deja pasar al menos
95% en peso de una muestra de agregado, ensayada de acuerdo con la
norma COVENIN 255.
2.5.50 Tiempo de Fraguado
Lapso de tiempo desde el mezclado hasta el momento de aparición del
atiesamiento o pérdida de plasticidad de la pasta.
2.5.51 Tixotropía
Propiedad reversible de ciertos materiales de atiesarse, en un corto
período de tiempo al estar en reposo; por agitación mecánica recupera su
condición de baja viscosidad inicial.
2.5.52 Trabajabilidad
Conjunto de propiedades del concreto fresco que permitan manejarlo,
colocarlo en los moldes y compactarlo, sin que se produzca segregación.
En forma no siempre representativa de esas propiedades. Se evalúa con
el asentamiento del Cono de Abrams.
111
Capítulo III
Marco Metodológico
112
3.1. Nivel de Investigación
Los Niveles de Investigación “se refiere al grado de profundidad con
que se aborda un fenómeno u objeto de estudio”. (Fidias Arias, 2006,
p.23)
Según el nivel, la investigación se clasifica en:

Investigación Exploratoria “es aquella que se efectúa sobre
un tema u objeto desconocido o poco estudiado, por lo que
sus resultados constituyen una visión aproximada de dicho
objeto, es decir, un nivel superficial de conocimientos.”
(Fidias Arias, 2006, p.23)

Investigación Descriptiva “consiste en la caracterización de
un hecho, fenómeno, individuo o grupo, con el fin de
establecer su estructura o comportamiento. Los resultados
de este tipo de investigación se ubican en un nivel
intermedio en cuanto a la profundidad de los conocimientos
se refiere.” (Fidias Arias, 2006, p.24)

Investigación Explicativa “se encarga de buscar el porqué de
los hechos mediante el establecimiento de relaciones causaefecto. En este sentido, los estudios explicativos pueden
ocuparse tanto de la determinación de las causas, como de
los efectos, mediante la prueba de hipótesis. Sus resultados
y
conclusiones
constituyen
el
nivel
más
profundo
de
conocimientos.” (Fidias Arias, 2006, p.26)
113
Esta investigación es de tipo exploratoria, ya que se determinará
las causas de un conjunto de fenómenos determinados, con el objeto de
conocer porque suceden los hechos, a través de las condiciones en que
ellos se producen o de la delimitación de las relaciones causales
existentes, teniendo en cuenta la analogía del concreto con la Fibra
Metálica Dramix – 65/35 – BN, analizando los datos estadísticamente.
3.2. Diseño de Investigación
El Diseño de Investigación “es la estrategia general que adopta el
investigador para responder al problema planteado.” (Fidias Arias, 2006,
p.26)
En atención al Diseño, la Investigación se clasifica en:

Investigación Documental “es un
proceso basado en la
búsqueda, recuperación, análisis, crítica e interpretación de
datos secundarios, es decir, los obtenidos y registrados por
otros investigadores en fuentes documentales impresas,
audiovisuales o electrónicas. Como en toda investigación el
propósito
de
este
diseño
es
el
aporte
de
nuevos
conocimientos.” (Fidias Arias, 2006, p.27)

Investigación de Campo “es aquella que consiste en la
recolección
de
datos
directamente
de
los
sujetos
investigados, o de la realidad donde ocurren los hechos, sin
manipular
o
controlar
variable
alguna,
es
decir,
el
investigador obtiene la información pero no altera las
condiciones existentes.” (Fidias Arias, 2006, p.31)
114

Investigación Experimental “es un proceso que consiste en
someter a un objeto o grupo de individuos a determinadas
condiciones,
estímulos
o
tratamiento
(variable
independiente) para observar los efectos o reacciones que se
producen (variable dependiente).” (Fidias Arias, 2006, p.33)
Esta investigación es de tipo experimental debido a que se
manipulan variables independientes para ver sus efectos sobre las
variables dependientes, de igual manera es un experimento puro debido a
que existe una manipulación intencional de las variables independientes,
se mide el efecto que tiene ésta sobre la variable dependiente y tiene una
validez interna ya que se sabe que está ocurriendo realmente con la
relación entre las dos variables.
La finalidad de esta investigación es estudiar la incidencia de la
Fibra Metálica Dramix – 65/35 – BN en un concreto de resistencia a
temprana edad con un Módulo de Rótura de 45 kgf/cm2, comparando los
resultados con una muestra patrón; de esta manera haciendo pruebas de
significación estadísticas, podemos saber si las fibras causan alguna
influencia en la resistencia a flexión del concreto.
3.3. Población y Muestra
La Población “es un conjunto finito o infinito de elementos con
características comunes para los cuales serán extensivas las conclusiones
de la investigación. Ésta queda delimitada por el problema y por los
objetivos de estudio”. (Fidias Arias, 2006, p.81)
La Muestra “es un subconjunto representativo y finito que se extrae
de la población accesible”. (Fidias Arias, 2006, p.81)
115
El universo de estudio está constituido por todos aquellos diseños
de concreto que pueden ser utilizados para pavimentos rígidos. La
muestra está delimitada por el diseño P45 Fast Track con Fibra Metálica
Dramix-65/35-BN.
Cemento
38,9 Kg
Arena
59,6 Kg
Piedra
48,8 Kg
Aditivo
0,272 ml
Tabla Nº 6 Dosificación de Muestras Sin Fibra Metálica
Cemento
38,9 Kg
Fibra
2,8 Kg
Arena
59,6 Kg
Piedra
48,8 Kg
Aditivo
0,272 ml
Tabla Nº 7 Dosificación de Muestras Con Fibra Metálica
3.4. Técnicas de Recolección de Datos
Las Técnicas “es el procedimiento o forma particular de obtener
datos o información. Las Técnicas son particulares y específicas de una
disciplina, por lo que sirven de complemento al método científico, el cual
posee una aplicabilidad general.” (Fidias Arias, 2006, p.67)
116
Las técnicas utilizadas para la recolección de datos fue la siguiente:

Observación participante: el investigador forma parte de
la comunidad o medio donde se desarrolla el estudio. Los
datos a recopilar son: la dimensión de las viguetas a
ensayar, humedad presente en el agregado fino, condiciones
de curado, edad de la probeta, hora y flecha del ensayo,
distancias de los apoyos, carga máxima aplicable durante el
ensayo. Para esto se utilizó un cuaderno de notas para la
recolección de datos

Revisión Bibliográfica: permite revisar gran cantidad de
información sobre el área a la cual pertenece el estudio y el
ámbito en que se encuentran los diferentes tipos de
materiales
entre
los
cuales
podemos
mencionar:
publicaciones, revisas y toda la variedad de material impreso
que pueda aportar una guía a esta investigación. Para esta
investigación se utilizó la técnica de fichas. Una vez revisada
la documentación se extrae de ella los puntos que pueden
dar uso a esta investigación.
3.5. Instrumentos de Recolección de Datos
Instrumento de Recolección de Datos “es cualquier recurso,
dispositivo o formato (en papel o digital), que se utiliza para obtener,
registrar o almacenar información.” (Fidias Arias, 2006, p.69)
Los instrumentos utilizados para la recolección de los datos fue la
siguiente:
117

Ficha
de
Observación:
facilita
el
observaciones
de
la
investigación,
características
de
las
muestras,
registro
de
las
anotación
de
las
y
los
fechas,
horas
resultados obtenidos.

Fichas Bibliográficas y Resumen: permiten recolectar
información del material escrito dispersos en múltiples
archivos y fuente de información referente a conocimientos
de
terminología
técnica,
conceptos
involucrados
en
el
diseños, entre otros.
118
Capítulo IV
Presentación y Análisis de Resultados
119
4.1. Materiales y Ensayos
4.1.1.
Materiales
Los materiales a utilizar en esta investigación son los siguientes:

Pavicreto 45
o Cemento (38,9 kg/m3)
Foto Nº 1. Cemento
o Agua (12,35 Lt/m3)
Foto Nº 2. Agua
120
o Piedra 1” (48,8 kg/m3)
Foto Nº 3. Piedra 1”
o Arena (59,6 kg/m3)
Foto Nº 4. Arena
121
o Aditivo WRDA-79 (272 ml)
Foto Nº 5. Aditivo WRDA-79

La fibra metálica a utilizar es la Dramix–65/35–BN (2,8 kg/m3)
Foto Nº 6. Fibra Metálica Dramix – 65/35 – BN
122
Se trabajará con esta fibra ya que la empresa VICSON, C.A., que es la
empresa escogida para realizar esta investigación, las recomienda para el
uso de pavimentos, entre otros usos que desempeñan dichas fibras.
4.1.2. Equipos

Moldes: fabricados de un material metálico rígido, no reactivo al
concreto. Deben llevar dispositivos que aseguren entre sí las
distintas partes del molde, así como estas a la placa de base, de tal
manera
que
el
conjunto
resulte
impermeable
al
agua.
Las
superficies interiores deben ser lisas, planas y sin imperfecciones.
Los lados de base y todos los ángulos interiores deben ser rectos.
Las probetas deben tener una longitud mínima igual a tres veces su
altura, más 5cm. La relación ancho/altura no debe ser mayor de
1,5. Las dimensiones de la sección transversal no debe ser menor
de
tres veces el tamaño máximo del agregado. La sección
transversal mínima debe ser 15x15x50 cm. (Norma COVENIN 340).
Foto Nº 7. Moldes
123

Herramientas: tales como palas, baldes, llanas metálicas y de
madera, cucharas, enrasadores, espátula, guantes de goma y mazo
de goma. (Norma COVENIN 340).
Foto Nº 8. Pala
Foto Nº 9. Balde
124
Foto Nº 10. Cuchara
(Fuente: www.solostocks.com (2011))
Foto Nº 11. Enrasador
Foto Nº 12. Espátula
(Fuente: paubuitragot.blogspot.com (2011))
125
Foto Nº 13. Guantes de Goma
(Fuente:
www.prolabsl.com (2011))
Foto Nº 14. Mazo de Goma

Barras Compactadoras: deben ser rectas, cilíndricas, de acero,
con los extremos semi-esféricos, de las siguientes dimensiones:
o Barras de 16mm (5/8”) de diámetro, de aproximadamente
60cm de longitud y punta semi-esférica de 8mm de radio.
o Barra de 9,5mm (3/8”) de diámetro, de aproximadamente
30cm de longitud y punta semi-esférica de 4,75mm de radio.
126
Foto Nº 15. Barra Compactadora

Balanza
Foto Nº 16. Balanza
(Fuente: balanzasbasculas.blogspot.com (2011))

Balanza de Humedad
Foto Nº 17. Balanza de Humedad
127

Sacos para escombros
Foto Nº 18. Saco para Escombros

Carretilla
Foto Nº 19. Carretilla
128

Mezcladora
Foto Nº 20. Mezcladora

Piscina de Curado
Foto Nº 21. Piscina de Curado

Cono de Abrams: construido de un material metálico rígido e
inatacable por el concreto, con un espesor mínimo de 1,5 mm. Su
129
forma interior debe la de un cono truncado de 200 ± 2mm de
diámetro de base mayor, 100 ± 2mm de diámetro de base menor y
300 ± 2mm de altura. Las bases deben ser abiertas, paralelas
entre sí y perpendiculares al eje del cono. El molde debe ser
provisto de asas y aletas para su manejo. Para este ensayo se
requiere de una plancha metálica de material similar al del cono,
cuyas dimensiones no están especificadas, pero se recomienda que
su área sea lo suficientemente grande para cubrir la base inferior
del cono; y sirve como base para el mismo e impide la pérdida de
agua entre la superficie de ésta y el cono. (Norma COVENIN 339)
Éste método se realiza antes de elaborar las probetas prismáticas,
para lo cual es necesario humedecer el interior del cono así como la placa
metálica donde se va a colocar, con la finalidad de que el concreto no
quede adherido a la superficie del cono y que éste no absorba el agua
contenida en la mezcla. Se debe homogeneizar la muestra de concreto
utilizando el cucharón antes de iniciar el procedimiento tal como lo indica
la norma COVENIN 339.
Foto Nº 22. Cono de Abrams
130

Máquina de Ensayo a Flexión: debe tener un dispositivo que
asegure que las fuerzas aplicadas a la viga se mantengan verticales
y sin excentricidad, es capaz de mantener la distancia entre
apoyos, la carga se aplicará perpendicularmente a la cara superior
de la viga, la dirección de las reacciones tiene que ser paralela a la
dirección de la carga aplicada, la relación entre la distancia desde el
punto de aplicación de la carga a su reacción más cercana, y la
altura de la viga no debe ser inferior a la unidad, la carga tiene que
incrementarse gradualmente y libre de impacto, las placas de carga
y de apoyo no deben tener más de 60 mm de alto, medidas desde
el centro o eje del pivote y deben cubrir todo el ancho de las
probetas, las placas de carga y de apoyo deben mantenerse en
posición vertical y en contacto con el rodillo por medio de tornillos
con resortes que los mantengan en contacto, las tiras de cuero
deben ser de un espesor uniforme de 6mm y de 25 a 50 mm de
ancho. (Norma COVENIN 342)
Foto Nº 23. Máquina de Ensayo a Flexión
131
4.1.2.Ensayos
El ensayo a utilizar es “Determinar resistencia a la Flexión en vigas
simplemente apoyadas. Cargas en los extremos del tercio central” (Norma
COVENIN 342-04)
4.2. Desarrollo experimental
4.2.1 Toma de Muestras
La toma de muestras se realiza según las especificaciones
establecidas en la norma COVENIN 344, “Concreto Fresco. Toma de
Muestras”. Se realizaron 30 tomas de muestras para cada condición de
ensayo según lo establece la norma COVENIN 1976-03 “Evaluación de los
Métodos de Resistencia del Concreto” con el objeto de que el estudio
estadístico tenga validez.
Las tomas se realizaron directamente después del mezclado del
concreto en el trompo, utilizando una carretilla con una capacidad
aproximada de 180 lts, se elaboraron seis (6) vigas sin fibra metálica y al
día siguiente seis (6) vigas con fibra metálica, el procedimiento fue
realizado de esta manera ya que le trompo tiene una capacidad de
setenta litros (70 Lts), con la finalidad de ensayar seis (6) vigas a flexión
a los 7 días de curado.
132
Foto Nº 24. Toma de Muestras
4.2.2 Elaboración de Probetas Prismáticas (Vigas)
Para la elaboración de las probetas, se procede inicialmente a
limpiar los moldes metálicos con el uso del cepillo de alambre y la
espátula, con el fin de eliminar cualquier impureza o residuos de concreto
adheridos a los mismos. Posteriormente se les aplica un aceite hidráulico
en su interior, para garantizar un acabado de las probetas adecuado y
facilitar el desencofrado de estas.
Una vez limpios los moldes, se ubican en un lugar donde queden
libres de perturbaciones y protegidos de la intemperie durante las
primeras 20 a 24 horas de fraguado.
Según la norma COVENIN 340, el vaciado del concreto en estas
probetas se realiza en dos capas de igual volumen aproximadamente (1/2
del volumen total de cada capa). Cada una de ellas se debe compactar
aplicando
75
golpes
con
la
barra
compactadora,
distribuidos
133
uniformemente sobre toda el área transversal de la probeta. Las capas se
compactan en todo su espesor cuidando que la barra no penetre en más
de tres (3) cm la capa inferior.
Los moldes se golpean suavemente con el martillo de goma, en sus
paredes externas para evitar la posible presencia de vacios de aire en la
muestra. Luego se enrasan con una cuchara de albañilería de manera que
la superficie de ésas queden perfectamente lisas al ras con el borde del
molde.
Foto Nº 25. Vaciado del Concreto Primera Capa
Foto Nº 26. Aplicación de Golpes Primera Capa
134
Foto Nº 27. Vaciado del Concreto Segunda Capa
Foto Nº 28. Aplicación de Golpes Segunda Capa
135
Foto Nº 29. Enrasado
4.2.3 Curado de Probetas Prismáticas (Vigas)
Una vez elaboradas las probetas deben protegerse de la pérdida de
agua por evaporación y evitar la retracción del concreto, cubriéndolas
adecuadamente con un material impermeable, durante las primeras 24
horas de fraguado. Los moldes deben mantenerse en una superficie
horizontal rígida, libre de vibraciones y de otras perturbaciones.
Las probetas deben retirarse de los moldes en un lapso de tiempo
comprendido entre 20 y 48 horas después de su elaboración, y se
almacenarán hasta el momento de ensayo (7 días) directamente bajo
agua potable, limpia, libre de materiales extraños, saturada de cal y con
una temperatura de 23 ± 1,5°C.
136
Foto Nº 30. Curado de Probetas Prismáticas
4.2.4 Ensayo de Probetas
Antes de la ejecución de los ensayos, las probetas se retiraron de la
piscina de curado dejándolas secar de 3 a 4 horas. Esto es necesario, ya
que las probetas deben estar completamente secas antes de realizar los
ensayos.
Foto Nº 31. Secado de Probetas
137
4.2.5 Ensayo de Vigas por Flexión
Para realizar este ensayo es necesario voltear la probeta sobre uno
de sus lados, con respecto a la posición inicial de vaciado, y se centra con
respecto a los puntos de apoyo de la viga con el dispositivo.
Se aplica la carga con una velocidad uniforme y sin impacto, de
forma rápida hasta aproximadamente el 50% de la carga de rotura,
después de lo cual se aplica una velocidad tal que el aumento del esfuerzo
en la fibra interior no exceda los valores especificados en la norma
COVENIN 342. La carga se aplica hasta la fractura total del elemento,
tomando la última lectura del dial de carga.
Foto Nº 32. Ensayo de Vigas Sin Fibra
138
Foto Nº 33. Ensayo de Vigas Con Fibra
4.3. Procedimiento
1. Se procedió a la recolección y ensacado del material
Foto Nº 34. Ensacado del Material
2. Diariamente se realizaban los cálculos de humedad presente en el
agregado fino.
139
Foto Nº 35. Ensayo de Humedad
3. Se limpiaron los moldes metálicos y se le aplico el aceite hidráulico.
4. Se procedió a realizar la primera tanda de la mezcla de concreto
inicial de acuerdo a las especificaciones del diseño.
Foto Nº 36. Mezcla 1 Sin Fibra
5. Se realizó el Cono de Abrams para saber su asentamiento.
140
6. Se procedió a la compactación, como se explicó en el punto 3.6.2.
7. Las probetas fueron desencofradas, identificadas y colocadas en la
piscina de curado, luego de las primeras 20 horas de fraguado.
Foto Nº 38. Desencofrado de Probetas
8. Se limpiaron los moldes metálicos y se le aplico el aceite hidráulico.
9. Se realizó la segunda tanda de la mezcla de concreto pero con fibra
metálica.
141
Foto Nº 39. Mezcla 1 Con Fibra
10.Se realizó el Cono de Abrams para saber su asentamiento.
11.Se procedió a la compactación, como se explicó en el punto 3.6.2.
12.Las probetas fueron desencofradas, identificadas y colocadas en la
piscina de curado, luego de las primeras 20 horas de fraguado.
142
13.Se procedió a ensayar las vigas una vez curadas, colocándolas en
la máquina de ensayo, como se explicó en el punto 3.6.5.
14.Luego se realizó los cálculos estadísticos necesarios para ver el
resultado de la incidencia o la no incidencia de las fibras metálicas
en la resistencia a flexión del concreto (Pavicreto 45).
15.Diariamente durante 15 días se realizaron las mezclas de concreto
donde se tomaron 6 vigas, seis patrones y al día siguiente seis con
fibra metálica.
143
4.4.
Análisis de los Resultados
ENSAYO
M1
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8
M9
M10
M11
M12
M13
M14
M15
M16
M17
M18
M19
M20
M21
M22
M23
M24
M25
M26
M27
M28
M29
M30
Carga
Flexión
3192
2816
3089
3185
3092
2591
2814
2961
3015
3187
2619
2622
2958
3237
2758
3435
3217
3163
2762
2568
2799
2477
2207
2589
2928
2693
2900
2702
2636
2983
MR
43
38
41
42
41
35
38
39
40
42
35
35
39
43
37
46
43
42
37
34
37
33
29
35
39
36
39
36
35
40
Tabla Nº 8 Cálculo de Módulo de Rotura. Muestras Sin Fibra
Metálica.
144
ENSAYO
MF1
MF2
MF3
MF4
MF5
MF6
MF7
MF8
MF9
MF10
MF11
MF12
MF13
MF14
MF15
MF16
MF17
MF18
MF19
MF20
MF21
MF22
MF23
MF24
MF25
MF26
MF27
MF28
MF29
MF30
Carga
Flexión
3528
3274
3236
3244
3233
3265
3344
3666
3583
3917
3350
3729
3313
3365
3488
3532
3614
3543
2907
2741
3098
3399
2540
2988
3172
2867
3100
3329
2970
3072
MR
47
44
43
43
43
44
45
49
48
52
45
50
44
45
47
47
48
47
39
37
41
45
34
40
42
38
41
44
40
41
Tabla Nº 9 Cálculo de Módulo de Rotura. Muestras Con Fibra
Metálica.
Después de realizar los ensayos destructivos a las probetas y
obtener la carga de ruptura correspondiente para cada una de ellas, se
determinaron los módulos de rotura, según la norma COVENIN 342.
145
Los resultados del cálculo de módulo de rotura se muestran en las
Tablas N° 8 y 9, indicándose además la carga de ruptura.
VIGA Nº
M1
M2
FECHA DE TOMA
03/08/2011 03/08/2011
FECHA DE ENSAYO
10/08/2011 10/08/2011
TIEMPO DE CURADO (DIAS)
F´c PROYECTO (kg/cm2)
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
7.75
7.75
ALTURA
d
15
15
ANCHO
b
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
43
38
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
ENSAYO DE VIGA A FLEXION
40.05
Tabla N° 10 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra
Metálica Par 1
146
VIGA Nº
M3
M4
FECHA DE TOMA
03/08/2011 03/08/2011
FECHA DE ENSAYO
10/08/2011 10/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
7.75
7.75
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
41
42
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
41.83
Metálica Par 2
147
VIGA Nº
M5
M6
FECHA DE TOMA
03/08/2011 03/08/2011
FECHA DE ENSAYO
10/08/2011 10/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
41
35
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
37.89
Metálica Par 3
148
VIGA Nº
M7
M8
FECHA DE TOMA
05/08/2011 05/08/2011
FECHA DE ENSAYO
12/08/2011 12/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
38
39
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
38.50
Metálica Par 4
149
VIGA Nº
M9
M10
FECHA DE TOMA
05/08/2011 05/08/2011
FECHA DE ENSAYO
12/08/2011 12/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
40
42
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
41.35
Metálica Par 5
150
VIGA Nº
M11
M12
FECHA DE TOMA
05/08/2011 05/08/2011
FECHA DE ENSAYO
12/08/2011 12/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
35
35
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
34.94
Metálica Par 6
151
VIGA Nº
M13
M14
FECHA DE TOMA
09/08/2011 09/08/2011
FECHA DE ENSAYO
16/08/2011 16/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
39
43
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
41.30
Metálica Par 7
152
VIGA Nº
M15
M16
FECHA DE TOMA
09/08/2011 09/08/2011
FECHA DE ENSAYO
16/08/2011 16/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
37
46
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
41.29
Metálica Par 8
153
VIGA Nº
M17
M18
FECHA DE TOMA
09/08/2011 09/08/2011
FECHA DE ENSAYO
16/08/2011 16/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
9.00
9.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
43
42
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
42.53
Metálica Par 9
154
VIGA Nº
M19
M20
FECHA DE TOMA
11/08/2011 11/08/2011
FECHA DE ENSAYO
18/08/2011 18/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
37
34
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
35.53
Metálica Par 10
155
VIGA Nº
M21
M22
FECHA DE TOMA
11/08/2011 11/08/2011
FECHA DE ENSAYO
18/08/2011 18/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
37
33
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
35.17
Metálica Par 11
156
VIGA Nº
M23
M24
FECHA DE TOMA
11/08/2011 11/08/2011
FECHA DE ENSAYO
18/08/2011 18/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
29
35
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
31.97
Metálica Par 12
157
VIGA Nº
M25
M26
FECHA DE TOMA
15/08/2011 15/08/2011
FECHA DE ENSAYO
22/08/2011 22/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
39
36
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
37.47
Metálica Par 13
158
VIGA Nº
M27
M28
FECHA DE TOMA
15/08/2011 15/08/2011
FECHA DE ENSAYO
22/08/2011 22/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
39
36
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
37.35
Metálica Par 14
159
VIGA Nº
M29
M30
FECHA DE TOMA
15/08/2011 15/08/2011
FECHA DE ENSAYO
22/08/2011 22/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.50
8.50
ALTURA
d
15
15
ANCHO
b
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
35
40
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
37.46
Metálica Par 15
160
VIGA Nº
MF1
MF2
FECHA DE TOMA
04/08/2011 04/08/2011
FECHA DE ENSAYO
11/08/2011 11/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
d
15
15
ANCHO
b
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
47
44
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
45.34
Tabla N° 25 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra
Metálica Par 1
161
VIGA Nº
MF3
MF4
FECHA DE TOMA
04/08/2011 04/08/2011
FECHA DE ENSAYO
11/08/2011 11/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
43
43
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
43.20
Metálica Par 2
162
VIGA Nº
MF5
MF6
FECHA DE TOMA
04/08/2011 04/08/2011
FECHA DE ENSAYO
11/08/2011 11/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
43
44
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
43.32
Metálica Par 3
163
VIGA Nº
MF7
MF8
FECHA DE TOMA
08/08/2011 08/08/2011
FECHA DE ENSAYO
15/08/2011 15/08/2011
TIEMPO DE CURADO
(DIAS)
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
7.50
7.50
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE
LA LUZ LIBRE
ENTRE LOS
APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
45
49
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
46.74
Metálica Par 4
164
VIGA Nº
MF9
MF10
FECHA DE TOMA
08/08/2011 08/08/2011
FECHA DE ENSAYO
15/08/2011 15/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
7.50
7.50
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
48
52
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
50.00
Metálica Par 5
165
VIGA Nº
MF11
MF12
FECHA DE TOMA
08/08/2011 08/08/2011
FECHA DE ENSAYO
15/08/2011 15/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
7.50
7.50
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
45
50
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
47.19
Metálica Par 6
166
VIGA Nº
MF13
M14
FECHA DE TOMA
10/08/2011 10/08/2011
FECHA DE ENSAYO
17/08/2011 17/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
44
45
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
44.52
Metálica Par 7
167
VIGA Nº
MF15
MF16
FECHA DE TOMA
10/08/2011 10/08/2011
FECHA DE ENSAYO
17/08/2011 17/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
47
47
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
46.80
Metálica Par 8
168
VIGA Nº
MF17
MF18
FECHA DE TOMA
10/08/2011 10/08/2011
FECHA DE ENSAYO
17/08/2011 17/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
48
47
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
47.71
Metálica Par 9
169
VIGA Nº
MF19
MF20
FECHA DE TOMA
12/08/2011 12/08/2011
FECHA DE ENSAYO
19/08/2011 19/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.00
8.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
39
37
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
37.66
Metálica Par 10
170
VIGA Nº
MF21
MF22
FECHA DE TOMA
12/08/2011 12/08/2011
FECHA DE ENSAYO
19/08/2011 19/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
7.50
7.50
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
41
45
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
43.31
Metálica Par 11
171
VIGA Nº
MF23
MF24
FECHA DE TOMA
12/08/2011 12/08/2011
FECHA DE ENSAYO
19/08/2011 19/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
7.50
7.50
ALTURA
d
15
15
ANCHO
b
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
34
40
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
36.85
Metálica Par 12
172
VIGA Nº
MF25
MF26
FECHA DE TOMA
16/08/2011 16/08/2011
FECHA DE ENSAYO
23/08/2011 23/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
7.00
7.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
42
38
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
40.26
Metálica Par 13
173
VIGA Nº
MF27
MF28
FECHA DE TOMA
16/08/2011 16/08/2011
FECHA DE ENSAYO
23/08/2011 23/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
7.00
7.00
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
41
44
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
42.86
Metálica Par 14
174
VIGA Nº
MF29
MF30
FECHA DE TOMA
16/08/2011 16/08/2011
FECHA DE ENSAYO
23/08/2011 23/08/2011
DIMENSIONES DE
LA VIGA (cm)
ASENTAMIENTO (pulg)
7
7
MR-45
MR-45
8.50
8.50
ALTURA
D
15
15
ANCHO
B
15
15
LARGO
Lviga
60
60
LONGITUD DE LA
LUZ LIBRE ENTRE
LOS APOYOS (cm)
L
45
45
TERCIO DE LA
LUZ LIBRE (cm)
L/3
15
15
13500
13500
900
900
40
41
VOLUMEN (cm3)
AREA (cm2)
MODULO DE ROTURA
(Kg/cm2)
PROMEDIO
VIGA DE CONCRETO
40.28
Metálica Par 15
Los promedios de cada pareja se muestran en las Tablas N° 10 a
39, indicándose además la fecha de elaboración y ensayo de probetas,
175
tiempo de curado y los valores de asentamiento obtenidos en cada
muestra. Para simplificar los datos se generaron las Tablas N° 40 y 41
donde se indican los promedios de los esfuerzos resultantes para cada par
de muestra.
PAREJA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
M.R. 1
43
41
41
38
40
35
39
37
43
37
37
29
39
39
35
M.R. 2
38
42
35
39
42
35
43
46
42
34
33
35
36
36
40
PROMEDIO
40.05
41.83
37.89
38.50
41.35
34.94
41.30
41.29
42.53
35.53
35.17
31.97
37.47
37.35
37.46
Tabla Nº 40 Resumen de los Datos de los Ensayos Viga
Sin Fibra Metálica
176
PAREJA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
M.R. 1
47
43
43
45
48
45
44
47
48
39
41
34
42
41
40
M.R. 2
44
43
44
49
52
50
45
47
47
37
45
40
38
44
41
PROMEDIO
45.34
43.20
43.32
46.74
50.00
47.19
44.52
46.80
47.71
37.66
43.31
36.85
40.26
42.86
40.28
Tabla Nº 41 Resumen de los Datos de los Ensayos Viga Con
Fibra Metálica
Con los valores de las Tablas N° 40 y 41, se generaron gráficos de
dispersión, donde se relacionan la resistencia obtenida en cada ensayo
contra el número de Muestras (Gráficos N° 1 y 2), de manera de ilustrar
la variabilidad de los resultados en cada tipo de ensayos.
177
Gráfico Nº 1 Ensayo a Flexión 7 Días. Viga Sin Fibra Metálica
Media: 38,19
X max: 43
X min: 32
En el gráfico se muestra la variación de resistencias de las Vigas
Sin Fibra donde su Módulo de Rotura se encuentra entre 32 y 43 kgf/cm2,
es decir, se encuentran entre un 70 y 95% de la resistencia total.
178
Gráfico Nº 2 Ensayo a Flexión 7 Días. Viga Con Fibra Metálica
Media: 43,58
X max: 50
X min: 37
En el gráfico se muestra la variación de resistencias de las Vigas
Con Fibra donde su Módulo de Rotura se encuentra entre 37 y 50
kgf/cm2, es decir, se encuentran entre un 80 y 111% de la resistencia
total.
179
Gráfico Nº 3 Comparación Módulo de Rotura. Viga Sin Fibra
Metálica y Viga con Fibra Metálica
En el gráfico se muestra la comparación de resistencias de las
Muestras Con Fibra y Sin Fibra, donde se puede observar que las
Muestras Con Fibra tienen un Módulo de Rotura mayor con respecto a las
Muestras Sin Fibra, esto se debe a que las fibras metálicas aumentan la
resistencia del concreto.
180
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
3,07
(kg/cm2)
MEDIANA (kg/cm2)
37,89
MEDIA (kg/cm2)
38,19
VALOR MÁXIMO (kg/cm2)
43
VALOR MÍNIMO (kg/cm2)
32
RANGO (kg/cm2)
11
COEFICIENTE DE VARIACIÓN
8,04
(kg/cm2)
VARIANZA
9,42
PROMEDIO
38,31
Tabla Nº 42 Parámetros Estadísticos. Módulo de Rotura. 7
Días. Viga Sin Fibra Metálica
181
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
3,76
(kg/cm2)
MEDIANA (kg/cm2)
43,32
MEDIA (kg/cm2)
43,58
VALOR MÁXIMO (kg/cm2)
50
VALOR MÍNIMO (kg/cm2)
37
RANGO (kg/cm2)
13,15
COEFICIENTE DE VARIACIÓN
8,64
(kg/cm2)
VARIANZA
14,17
PROMEDIO
43,74
DESVIACIÓN PROMEDIO
PORCENTAJE DE INCIDENCIA
3,42
14,17 %
Tabla Nº 43 Parámetros Estadísticos. Módulo de Rotura. 7
Días. Viga Con Fibra Metálica
En las tablas N° 42 y 43 se presentan los parámetros estadísticos
usados en éste estudio para las edades de ensayo de 7 días.
Al comparar los parámetros estadísticos de desviación estándar
(Tabla N° 5, Capítulo II, 2.3.3), se determina que la desviación estándar
182
presenta un grado de control catalogado como excelente. Por otra parte
se observa que la desviación estándar de las Vigas Sin Fibra es menor a
la desviación estándar que presentan las Vigas Con Fibra, lo que implica
la incidencia de las mismas, esto puede explicarse debido a que las fibras
se orientan de manera aleatoria según el procedimiento de compactación
y asentamiento, donde las diferencias de resistencias dependen de la
orientación de las mismas en el concreto. En la investigación titulada
“Concreto Reforzado con Fibra Metálica” nos señala que
“…El uso de fibras metálicas más cortas proporcionan mejor
orientación y por lo tanto se produce un incremento en la resistencia a
flexión del concreto hasta del 150% mientras que las fibras metálicas más
largas no se asegura la correcta orientación provocando más áreas de
vacío y se logra un aumento de la resistencia a flexión del concreto menor
al 150%.”
4.5. Impacto Económico
Una
vez
realizados los análisis estadísticos y
validados los
resultados, se procedió a determinar el impacto económico de las Fibras,
empleando la Norma Venezolana 1.753 – 2006 “Proyecto y Construcción
de Obras en Concreto Estructural”, Apéndice F “Pavimentos de Concreto
Estructural.
Usando el programa se hace el cálculo de la estructura del
pavimento, utilizando como referencia el pesaje de Camión de eje simple
2 Ruedas y Camión de eje simple 4 Ruedas presentado por el Ing.
Gustavo Corredor en su trabajo titulado “Evolución del Factor camión y
del Espectro de cargas en la red vial venezolana en los últimos años. Un
cambio positivo” en el 4to Congreso Venezolano del Asfalto.
183
Posteriormente se recalculó el espesor del pavimento cambiando
únicamente el módulo de rotura, de acuerdo a los resultados obtenidos en
la Tabla N° 40 y 41.
Para realizar el análisis económico, se fijan los siguientes valores:
3.600m2
Área Estudio
951,50 Bs/m3.
Costo P45 Fast Track
Costo
P45
Fast
Track
+
Fibra
8,17 Bs/Kg
Metálica
Dosis de la Fibra Metálica
40 Kg/m3
Espesor de losa
27 cm
Espesor de losa Fibra Metálica
25 cm
Analizando los resultados obtenidos en el programa, se obtuvo que
para los espesores de las losas con Fibra Metálica Dramix – 65/35 – BN
disminuyó 2 cm, es decir, un 7.4%.
184
Proyecto:
Calculo de Espesor de Losa Pavimento Rígido Sin Fibra
Tramo/Vía:
Datos de Tránsito
Ejes sencillos
Repeticiones
esperadas
Carga
(tons)
4.526.640
2,0
7.664.400
4,0
8.090.400
8.430.000
3.670.800
661.920
33.120
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
3.302.880
8.058.000
Ejes tandem
Repeticiones
esperadas
Carga
(tons)
Datos del Apoyo
Ejes tridem
Repeticiones
esperadas
Carga
(tons)
keff =
3,76 kgf/cm
3
Valores base
fr =
38,31 kgf/cm
2
258.593 kgf/cm
0,15
1,0
S
135,72
2
2,0
4,0
Ec =
μ=
FS =
Dovelas =
Kk =
4.988.880
6,0
Rr =
4.525.200
8,0
3.755.520
10,0
2.565.360
12,0
460.560
14,0
5.760
16,0
41,04
Tanteo
Espesor =
27,204 cms
Resultados
Daño
acumulativo
Condición borde
No
protegido
Protegido
Fatiga
99,9%
0,0%
Erosión
14,8%
0,0%
Tabla Nº 42 Cálculo de Espesor de Losa de Pavimento Rígido
Sin Fibra Metálica
185
Proyecto:
Calculo de Espesor de Losa Pavimento Rígido Con Fibra
Tramo/Vía:
Datos de Tránsito
Ejes sencillos
Repeticiones
esperadas
Carga
(tons)
4.526.640
2,0
7.664.400
4,0
8.090.400
8.430.000
3.670.800
661.920
33.120
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
3.302.880
8.058.000
Ejes tandem
Repeticiones
esperadas
Carga
(tons)
Datos del Apoyo
Ejes tridem
Repeticiones
esperadas
Carga
(tons)
keff =
3,76 kgf/cm
3
Valores base
fr =
43,74 kgf/cm
2
295.245 kgf/cm
0,15
1,0
S
135,72
2
2,0
4,0
Ec =
μ=
FS =
Dovelas =
Kk =
4.988.880
6,0
Rr =
4.525.200
8,0
3.755.520
10,0
2.565.360
12,0
460.560
14,0
5.760
16,0
40,03
Tanteo
Espesor =
25,181 cms
Resultados
Daño
acumulativo
Condición borde
No
protegido
Protegido
Fatiga
100,0%
0,0%
Erosión
29,2%
0,0%
Tabla Nº 43 Cálculo de Espesor de Losa de Pavimento Rígido
Con Fibra Metálica
186
Por otra parte, al realizar los cálculos de m3 de concreto se obtuvo
que para la Losa Sin Fibra Metálica se necesitan 972 m3, mientras que
para la Losa Con Fibra Metálica se necesitan 900 m3; lo que quiere decir,
que entre la Losa Sin Fibra Metálica y la Losa Con Fibra Metálica existe
un ahorro de 72 m3.
Conociendo que el Concreto Sin Fibra Metálica tiene un gasto de
951.50 Bs. y que el Concreto Con Fibra Metálica tiene un gasto de
1.278,30 Bs; obtenemos que la Losa Sin Fibra Metálica con respecto a la
Losa Con Fibra Metálica, tiene un ahorro de 326,80 Bs.
Para el Área de Estudio realizamos los cómputos necesarios para la
colocación del pavimento de concreto y obtenemos que para realizar un
Pavimento de 3.600 m2 Sin Fibra Metálica tiene un costo de 1.907.663,17
Bs; seguidamente se realizaron los cómputos para la colocación del
concreto de un Pavimento Con Fibra Metálica cambiando únicamente los
m3 necesarios; lo que da como resultado un costo de 2.170.020,73 Bs.;
lo que quiere decir que un Pavimento con Fibra Metálica está por encima
del 13,75% del costo de un Pavimento Sin Fibra Metálica.
187
IP3-Control de Obras 11
PRESUPUESTO SIN FIBRA METALICA
PART
No
1
2
3
4
5
6
7
8
DESCRIPCION
UNIDAD
PAVIMENTOS DE CONCRETO
C.1307001S/C
Suministro, colocación, tendido, compactación y nivelado de concreto
en pavimento, con espesor de losa entre 18 y 20 cm, empleando regla
vibratoria y equipo manual.
1.730,27
1.681.822,44
m2
3.600,00
4,16
14.976,00
m2
3.600,00
13,09
47.124,00
ml
1.000,00
12,31
12.310,00
ml
555,56
12,47
6.927,83
ml
1.000,00
21,73
21.730,00
ml
555,56
23,39
12.994,55
kgf
5.472,50
20,06
109.778,35
SUB-TOTAL:
1.907.663,17
12.00% IMPUESTO DE LEY:
228.919,58
TOTAL GENERAL DEL PRESUPUESTO (Bs.):
2.136.582,75
C.131000403
Junta de construcción en pavimentos de 20 a 24 cm de espesor y 3
mm de ancho de junta. Incluye el suministro, transporte e instalación de
los materiales
C.03S/C
Sellado de junta de control de contracción de hasta 6mm de ancho y
relación de forma 1:2 (ancho:profundidad) empleando equipos
manuales. Incluye el suministro, transporte e instalación de los
materiales.
C.S/C
Suministro, transporte, preparación y colocación de acero de refuerzo
en barras lisas de diámetro entre 3/4 y 1 pulgadas (entre 19 y 25 mm)
para transferencia de corte.
TOTAL Bs
972,00
C.130900101
Curado de concreto en pavimentos, empleando compuesto curador y
equipo manual. Incluye el suministro y transporte de todos los equipos y
materiales
C.03S/C
Sellado de junta de construcción de 3mm de ancho, empleando
equipos y herramientas manuales. Incluye el suministro, transporte e
instalación de todos los materiales.
PRECIO
UNITARIO
m3
C.130800102
Texturizado superficial en fresco de pavimento de concreto empleando
equipo manual. Incluye el suministro y transporte de todos los equipos y
materiales
C.131000702
Junta de control de contracción de 5 cm de profundidad y 3 mm de
ancho en pavimentos, empleando cortadoras motorizadas y disco de
corte. Incluye el suministro y transporte de todos los materiales
CANTIDAD
Tabla Nº 44 Presupuesto de Colocación de Pavimento de
Concreto Sin Fibra.
188
IP3-Control de Obras 11
PRESUPUESTO CON FIBRA METALICA
PART
No
1
2
3
4
5
6
7
8
DESCRIPCION
UNIDAD
PAVIMENTOS DE CONCRETO
C.1307001S/C
Suministro, colocación, tendido, compactación y nivelado de
concreto en pavimento, con espesor de losa entre 18 y 20 cm,
empleando regla vibratoria y equipo manual.
C.130800102
Texturizado superficial en fresco de pavimento de concreto
empleando equipo manual. Incluye el suministro y transporte de
todos los equipos y materiales
C.130900101
Curado de concreto en pavimentos, empleando compuesto
curador y equipo manual. Incluye el suministro y transporte de
todos los equipos y materiales
C.131000403
Junta de construcción en pavimentos de 20 a 24 cm de espesor y
3 mm de ancho de junta. Incluye el suministro, transporte e
instalación de los materiales
C.131000702
Junta de control de contracción de 5 cm de profundidad y 3 mm
de ancho en pavimentos, empleando cortadoras motorizadas y disco
de corte. Incluye el suministro y transporte de todos los materiales
C.03S/C
Sellado de junta de construcción de 3mm de ancho, empleando
equipos y herramientas manuales. Incluye el suministro, transporte
e instalación de todos los materiales.
C.03S/C
Sellado de junta de control de contracción de hasta 6mm de
ancho y relación de forma 1:2 (ancho:profundidad) empleando
equipos manuales. Incluye el suministro, transporte e instalación de
los materiales.
C.S/C
Suministro, transporte, preparación y colocación de acero de
refuerzo en barras lisas de diámetro entre 3/4 y 1 pulgadas (entre
19 y 25 mm) para transferencia de corte.
CANTIDAD
PRECIO
UNITARIO
TOTAL Bs
m3
900,00
2.160,20
1.944.180,00
m2
3.600,00
4,16
14.976,00
m2
3.600,00
13,09
47.124,00
ml
1.000,00
12,31
12.310,00
ml
555,56
12,47
6.927,83
ml
1.000,00
21,73
21.730,00
ml
555,56
23,39
12.994,55
kgf
5.472,50
20,06
109.778,35
SUB-TOTAL:
2.170.020,73
12.00% IMPUESTO DE LEY:
260.402,49
TOTAL GENERAL DEL PRESUPUESTO (Bs.):
2.430.423,22
Tabla Nº 45 Presupuesto de Colocación de Pavimento de
Concreto Con Fibra.
189
Capítulo V
Conclusiones y Recomendaciones
190
5.1. CONCLUSIONES
El trabajo realizado en esta investigación y los resultados
obtenidos en el Capítulo anterior, permiten llegar a una serie de
conclusiones las entre las cuales se plantean las siguientes:

Los resultados obtenidos en la Desviación Estándar, para los
ensayos estudiados, están dentro de los rangos propuestos
en el marco teórico, en la Tabla N° 5, Capítulo II, 2.3.3, de
donde se concluye que el grado de control de calidad
realizado para ésta investigación está catalogado como
excelente, según el criterio propuesto en la norma COVENIN
1976
“Evaluación
de
los
Métodos
de
Resistencia
del
Concreto”.

La comparación entre los resultados obtenidos en los Ensayos
a Flexión de las Muestras con la Fibra Metálica y las Muestras
sin la Fibra Metálica, arrojan como resultado que las Muestras
con Fibra incide en una ganancia del 14,17% en la resistencia
a flexión.

En cuanto a la posibilidad de disminuir el espesor de la losa
obtenemos que para un Pavimento de concreto con Fibra
Metálica su espesor disminuye un 7.4% con respecto al
191
espesor de losa para un Pavimento de concreto sin Fibra
Metálica.

En el análisis económico se encontró que para la colocación
de una Losa de Pavimento de Concreto con Fibra Metálica
aumenta un 13.75% con respecto a la colocación de una Losa
de Pavimento de concreto sin Fibra Metálica.
Como conclusión final se puede decir que del análisis de resultados
obtenidos si bien las Fibras Metálicas evaluadas mejoran las
resistencias a flexión del concreto su costo no se ve compensado
por una reducción suficiente del espesor de losa por lo cual bajo el
punto de vista netamente económico y para el uso considerado
(Pavimentos
Rígidos
con
mezclas
de
Rápida
ganancia
de
Resistencia) no parecieran atractivas.
192
5.2. RECOMENDACIONES
Basándose en las conclusiones y las experiencias adquiridas
durante la ejecución de esta investigación, se pueden dar las
siguientes recomendaciones:

Elaborar un estudio técnico y económico con la Fibra Metálica
Dramix-65/35-BN a edades superiores a los 7 días.

Utilizar varias dosificaciones de la Fibra Metálica Dramix65/35-BN para estudiar si existe un aumento proporcional de
la resistencia a flexión a medida que se aumenta la dosis.

Manipular varios tipos de Fibra para estudiar las distintas
variaciones de Resistencia a Flexión y así obtener diferentes
alternativas a la hora de realizar un proyecto de pavimentos
rígidos.
193
BIBLIOGRAFÍA
194
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medición del asentamiento con el Cono de Abrams”
Norma COVENIN 340 (2.004), “Concreto. Elaboración y
Curado de Probetas en Laboratorio para ensayos a Flexión”
Norma
COVENIN
342
(2.004),
“Concreto.
Determinar
resistencia a la Flexión en vigas simplemente apoyadas.
Cargas en los extremos del tercio central”
Norma COVENIN 356 (1.994), “Aditivos Químicos utilizados
en el concreto. Especificaciones”
Norma COVENIN 1976 (2.003), “Evaluación de los Métodos
de Resistencia del Concreto”
Norma Venezolana FONDONORMA 1973 (2.006), “Proyecto y
Construcción de Obras en Concreto Estructural”
198
ANEXOS
1
ANEXO Nº 1
2
3
4
ANEXO Nº 2
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
ANEXO Nº 3
15

TG4601 tesis - MiUneSpace

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