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Sánchez Rivera Luis Ernesto
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN
MANUAL INTERACTIVO PARA LA DOSIFICACIÓN
DE MEZCLAS DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA BASADO EN EL MÉTODO DE CONTENIDO MÍNIMO DE
VACÍOS
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO CIVIL
P R E S E N T A:
LUIS ERNESTO SÁNCHEZ RIVERA
ASESOR:
ING. JOSÉ PÁULO MEJORADA MOTA
Nezahualcóyotl, Estado de México, Noviembre de 2015
UNAM – Dirección General de Bibliotecas
Tesis Digitales
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Sánchez Rivera Luis Ernesto
Agradecimientos.
A mis padres: No existen palabras para poder expresarles lo inmensamente
agradecidos que estoy con ustedes por haberme dado la vida, valores, amor y una
formación académica. Gracias por haber creído en mí y siempre apoyarme aun en
los momentos difíciles.
Padre gracias por haberme enseñado con tu ejemplo el significado de la
paciencia, la constancia, el amor y la nobleza, sin tus enseñanzas nunca lo
hubiera logrado.
Madre, incansable luchadora las palabras sacrificio, amor, voluntad y entrega te
definen a la perfección, gracias por enseñarme a luchar por lo que quiero y creo.
Infinitas gracias por todo, los amo.
A Juan Carlos: Gracias por tu compañía, tu complicidad, tu tiempo, tus
conocimientos y tus consejos, sin ti este trabajo estaría incompleto. Gracias por
siempre confiar en mí.
A Xhaíl: Hay veces que las palabras por más bellas y exactas que sean no son
suficientes para expresar lo que uno siente y quiere, y este es el caso, aun así lo
intentare: “Gracias por todo ese amor incondicional que siempre me has brindado,
tu compañía y apoyo ha sido esencial en el desarrollo de mi vida profesional.
Gracias porque siempre has creído en mí, simplemente gracias por existir. Te
amo”.
Sánchez Rivera Luis Ernesto
A mis hermanos: Alfredo gracias por enseñarme el sentido de la responsabilidad
y ayudarme a desarrollar mi creatividad, el apoyo que siempre me has dado ha
sido determinante en el logro de todas mis metas.
Leticia gracias por tus conocimientos que en algún tiempo me brindaste, a lo
mejor piensas que son insignificantes pero marcaron una gran tendencia en mi
vida, gracias por enseñarme a luchar por lo que uno quiere y no por lo que
esperan de uno.
Guadalupe gracias por ser siempre un ejemplo a seguir de constancia, dedicación
y responsabilidad, gracias por esa madurez que siempre proyectas, tu ejemplo ha
sido un gran motor para mí.
Alma Delia tu ejemplo de amor ha sido invaluable en mi vida, gracias por ser una
excelente persona la cual me ha brindado su amor y apoyo de manera
incondicional y sobre todo gracias por la vida de Juan Carlos, ese pequeño gran
hermano que sin ti nunca hubiera existido.
Eduardo gracias por haber sido un ejemplo de bondad y fidelidad para mí, este
trabajo es el fruto de tu apoyo y cariño.
A Susana y Enrique: Ustedes fueron una pieza fundamental en la conclusión de
esta etapa de mi vida, gracias por la confianza que han depositado en mí al
abrirme las puertas de su casa. El apoyo que me han brindado allanó el camino.
Gracias por haber formado una excelente mujer, llena de amor y valores, sin la
cual mi vida no sería la misma.
Sánchez Rivera Luis Ernesto
A mis amigos: Julio Flores, Manuel Ramirez, Daniela Muñoz, Carlos Eduardo
Lopez, Alberto Rincón y Gilberto Bautista. Hay una frase que dice “No hay mejor
hermano que un amigo”, gracias porqué con ustedes me di cuenta que es verdad.
Gracias por estar conmigo en los buenos y malos momentos durante tantos años,
el saber que cuento con un círculo de hermanos que me respalda es algo
invaluable y muy reconfortante.
A Héctor Iván Morales Huerta: Concreto del latín concretus significa Crecer
unido, tú en verdad vives esa filosofía. Gracias por enseñarme la importancia del
trabajo en equipo y ser un buen líder, gracias por contagiarme de esa pasión que
tienes por el concreto y por todos los conocimientos que me brindaste sin esperar
nada a cambio. Sin tu apoyo y conocimientos este trabajo no se hubiera llevado a
cabo.
A los Concreteros: Jocsan Badillo, Sara Lozano, Yessica Álvarez, Miguel
Balderas, Oniel García, Leslii Citalan, Alejandra Hernández, Javier Sánchez, Angel
de la Cruz, Alejandro Toxtega, Gregorio Rodriguez, Angel González, Kleine
Camargo, Arturo Iván Peralta, Alan Luna, Juan Aguilar, Alfredo Landaverde, este
trabajo es gracias a su esfuerzo y apoyo, mil gracias.
A la UNAM: Máxima casa de estudios, universidad de excelencia la cual llevare
por siempre en mi corazón y que con mucho amor, orgullo, pasión y respeto
representaré. Gracias por tener las puertas siempre abiertas para mí y por todos
los conocimientos adquiridos durante mi formación profesional. Gracias a la
Sánchez Rivera Luis Ernesto
Facultad de Estudios Superiores Aragón por ser semillero de muchos que como yo
eligieron esta extraordinaria carrera.
A mi asesor: Gracias al profesor José Paulo Mejorada por el tiempo dedicado a la
revisión de este trabajo, por todos sus consejos y conocimientos que me brindo a
lo largo de la carrera.
Sánchez Rivera Luis Ernesto
Contenido
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................1
Capitulo 1. El concreto hidráulico y sus conceptos básicos. .....................................................5
1.1. Concreto hidráulico ..........................................................................................................5
1.2. Componentes básicos del concreto ..............................................................................5
1.2.1. Agregados pétreos. .....................................................................................................5
1.2.2. Pasta cementante ........................................................................................................7
1.2.3. Aditivos ..........................................................................................................................8
1.3. Conceptos básicos del concreto Hidráulico en estado fresco ...................................9
1.3.2. Revenimiento. ............................................................................................................10
1.3.3. Sangrado. ...................................................................................................................12
1.3.4. Consolidación. ............................................................................................................12
1.3.5. Trabajabilidad. ............................................................................................................14
1.3.6. Cohesión. ....................................................................................................................14
1.3.7. Segregación. ..............................................................................................................15
1.3.8. Tiempo de fraguado. .................................................................................................15
1.4. Conceptos básicos del concreto Hidráulico en estado endurecido ........................16
1.4.1. Curado.........................................................................................................................16
1.4.2. Relación agua/cemento. ...........................................................................................17
1.4.3. Calor de hidratación. .................................................................................................19
1.4.4. Resistencia. ................................................................................................................20
1.4.5. Resistencia a la compresión. ...................................................................................20
1.4.6. Durabilidad..................................................................................................................22
1.4.7. Reactividad álcali-agregado. ....................................................................................23
1.5. Concreto de alta resistencia .........................................................................................24
1.6. Aplicación de los concretos de alta resistencia. ........................................................26
Capitulo 2. Cemento .....................................................................................................................29
2.1. Cemento portland ..........................................................................................................29
2.2. Tipos de cementos portland en México. .....................................................................30
2.3. Parámetros del cemento para la dosificación de concretos de alta resistencia....32
2.3.1. Masa específica. ....................................................................................................33
Sánchez Rivera Luis Ernesto
2.4. Ensayos en el cemento para la dosificación de concretos de alta resistencia. ....34
2.4.1. Determinación de la masa específica del cemento portland. ..........................34
Capitulo 3. Agregados pétreos ....................................................................................................39
3.1. Conceptos básicos de los agregados pétreos. ..........................................................39
3.1.1. Granulometría. .......................................................................................................39
3.1.2. Humedad superficial y absorción.........................................................................42
3.1.3. Masa específica (Densidad). ................................................................................43
3.1.4. Masa volumétrica (masa unitaria). ......................................................................44
3.2. Obtención de muestras representativas en los agregados......................................47
3.2.1. Preparación y reducción de muestras de agregados. ......................................47
3.3. Calibración de recipientes. ...........................................................................................50
3.3.1. Obtención de tara y factor para recipientes usados en la obtención de masa
volumétrica de los agregados. .............................................................................................51
3.4. Ensayos en el agregado fino para la dosificación de concretos de alta resistencia.
54
3.4.1. Análisis granulométrico del agregado fino. ........................................................54
3.4.2. Determinación de la masa volumétrica compactada del agregado fino. ........57
3.4.3. Obtención de muestras de agregado fino en estado Saturado
Superficialmente Seco (SSS). .............................................................................................60
3.4.4. Determinación de la masa especifica del agregado fino. .................................63
3.4.5. Determinación del porcentaje de absorción del agregado fino. ......................66
3.4.6. Determinación del porcentaje de humedad por secado del agregado fino. ..68
3.5. Ensayos en el agregado grueso para la dosificación de concretos de alta
resistencia. .................................................................................................................................71
3.5.1. Análisis granulométrico del agregado grueso. ...................................................71
3.5.2. Determinación de la masa volumétrica compactada del agregado grueso. ..79
3.5.3. Obtención de muestras de agregado grueso en estado Saturado
Superficialmente Seco (SSS). .............................................................................................83
3.5.4. Determinación de la masa específica del agregado grueso. ...........................84
3.5.5. Determinación del porcentaje de absorción del agregado grueso. .................87
3.5.6. Determinación del porcentaje de humedad por secado en el agregado
grueso. 88
Capitulo 4. Agua. ...........................................................................................................................93
Sánchez Rivera Luis Ernesto
Capitulo 5. Aditivos. ......................................................................................................................96
5.1. Aditivos reductores de agua. ........................................................................................98
5.1.1. Reductores de agua de medio rango. .................................................................99
5.1.2. Reductores de agua de alto rango. .....................................................................99
5.2. Aditivos retardantes. ......................................................................................................99
5.3. Aditivos acelerantes. ...................................................................................................100
5.4. Aditivos superplastificantes. .......................................................................................101
5.5. Aditivos inclusores de aire. .........................................................................................102
Capitulo 6. Humo de sílice .........................................................................................................105
6.1. Aplicación de concretos con humo de sílice. ...........................................................108
6.1.1. Edificio de Almacenamiento de Residuos Nucleares, Hanford, Washington.
108
6.1.2. Puente confederación, Isla Príncipe Eduardo, Canadá. .................................109
6.2. Determinación de la masa específica del humo de sílice. .....................................110
CAPITULO 7. MÉTODO DE DOSIFICACIÓN PARA CONCRETOS DE ALTA
RESISTENCIA BASADO EN EL MÉTODO DE CONTENIDO MÍNIMO DE VACÍOS .......115
Capitulo 7. Método de dosificación para concretos de alta resistencia basado en el método
de contenido mínimo de vacíos .................................................................................................116
7.1. Combinación de agregados finos con la mínima cantidad de vacíos...................117
7.2. Combinación de agregados gruesos con la mínima cantidad de vacíos. ............120
7.3. Determinación de la relación grava/arena................................................................124
7.4. Dosificación de mezcla. ..............................................................................................128
7.4.1. Dosificación de mezcla usando materiales en estado SSS. ..........................131
7.4.2. Corrección de dosificación usando materiales en estado seco. ...................137
7.4.3. Corrección de dosificación usando materiales en estado húmedo. ..............141
7.5. Resultados de aplicación. ...........................................................................................147
7.6. Interfaz gráfica .............................................................................................................156
7.6.1. Instalación de la interfaz gráfica ........................................................................156
7.6.2. Desinstalación de la interfaz gráfica. ................................................................158
7.6.3. Uso de la interfaz gráfica. ...................................................................................160
Conclusiones................................................................................................................................172
Sánchez Rivera Luis Ernesto
Anexos ..........................................................................................................................................174
Anexo 1. ....................................................................................................................................175
Anexo 2 .....................................................................................................................................176
Anexo 3 .....................................................................................................................................177
Anexo 4. ....................................................................................................................................180
Anexo 5. ....................................................................................................................................183
Anexo 6. ....................................................................................................................................185
Anexo 7. ....................................................................................................................................186
Anexo 8. ....................................................................................................................................187
Referencias ..................................................................................................................................188
1 Sánchez Rivera Luis Ernesto
INTRODUCCIÓN
La historia del concreto comienza en el momento que el hombre busca un espacio
para vivir con mayor comodidad, seguridad y protección. Después que termina la
época de las cavernas, la mayor parte de los esfuerzos humanos son por marcar
límites a su espacio vital, esto ha evolucionado de tan solo satisfacer necesidades
básicas de vivienda hasta levantar construcciones con requerimientos y usos
específicos.
Antiguas civilizaciones como los egipcios, ya utilizaban un mortero – mezcla de
arena con un cementante – para la unión de bloques gigantescos de piedra. Los
griegos y romanos fueron más allá descubriendo un mortero con mucha mayor
fuerza –mezcla de caliza, arena y depósitos volcánicos- que además resistía el
contacto con agua tanto dulce como salada. Los romanos obtuvieron este material
volcánico de un lugar llamado Pozzuoli, material que hoy en día conocemos como
puzolana.
Como podemos apreciar, lo que hoy conocemos como concreto ha estado
presente en la historia de la humanidad hasta nuestros días, y ha sido pieza
fundamental en el desarrollo de nuestra historia.
Dentro de la industria de la construcción el concreto es el material más usado, por
lo tanto debe de tener un proceso de manufactura y dosificación minucioso para
poder obtener los resultados esperados para el uso que se vaya a destinar.
2 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Debido a la problemática dada por la ausencia de una metodología estructurada
para diseñar concretos de alta resistencia, este manual tiene como objetivo el
poder desglosar de una manera sencilla y entendible las pruebas que se deben de
realizar a los componentes del concreto – cemento, agua, cementantes
suplementarios, agregados finos y agregados gruesos – para poder llevar a cabo
una dosificación de mezclas de concreto de alta resistencia basada en el método
de contenido mínimo de vacíos, así como presentar, a través de una interfaz
gráfica, la posibilidad de realizar los cálculos de manera automatizada de cada
una de las pruebas, y llevar a cabo una dosificación de manera completa.
En el capítulo uno se abordan temas como la definición de concreto hidráulico y
los materiales que lo componen, así como conceptos básicos del mismo tanto en
estado fresco como en estado endurecido; también se definen los concretos de
alta resistencia y se menciona algunas de sus aplicaciones.
El cemento portland, su definición y su clasificación según las normas mexicanas
vigentes se abordan en el capítulo dos; adicionalmente se mencionan los
parámetros necesarios para una dosificación de alta resistencia y su proceso de
ensayo.
Por su parte el capítulo tres nos proporciona información sobre los agregados
pétreos, sus conceptos básicos y las diferentes metodologías de ensayo que se
realizan en ellos para una correcta dosificación.
Una breve descripción de las características que debe de tener el agua de
mezclado, así como sus niveles permisibles se muestra en el capítulo cuatro.
3 Sánchez Rivera Luis Ernesto
En el capítulo cinco se aborda la temática de los aditivos, proporcionando una
definición y una clasificación según la norma mexicana vigente, además de
señalar los más usados en el diseño de mezclas de alta resistencia.
El capítulo seis tiene como objetivo definir y mostrar las características más
importantes de uno de los cementantes suplementarios más usado en concretos
de alta resistencia, el humo de sílice. En este capítulo también se plantea la
metodología para la obtención de la masa volumétrica del mismo, parámetro de
suma importancia en la dosificación.
Por ultimo en el capítulo siete se presenta el método de contenido mínimo de
vacíos y su procedimiento para aplicarlo en los agregados y así poder determinar
la correcta dosificación de un concreto de alta resistencia. De manera adicional se
incluyen los resultados de la resistencia a compresión simple de algunos cilindros
de concreto realizados con la metodología mostrada en este manual así como un
breve instructivo del uso correcto de la interfaz gráfica.
4 Sánchez Rivera Luis Ernesto
CAPITULO 1. EL CONCRETO HIDRAULICO Y SUS
CONCEPTOS BASICOS
5 Sánchez Rivera Luis Ernesto
No se trata nada más de resguardarse,
se trata de manifestar la civilización a
través de sorprendentes y prácticas
construcciones.
Álvaro Ancona
Capitulo 1. El concreto hidráulico y sus conceptos básicos.
1.1. Concreto hidráulico
Según Kosmatka, Kerkhoff, Panarese y Tanesi (2004) el concreto hidráulico
simple lo podemos definir como una mezcla de dos componentes principales:
agregados, normalmente grava (piedra triturada) y arena, ambos unidos por una
pasta cementante, compuesta principalmente por cemento portland, aire y agua,
para formar una masa semejante a una roca, esto debido a la reacción química
que se lleva a cabo entre el agua y el cemento. En la pasta se pueden incluir otras
adiciones minerales o materiales cementantes. El concreto dependiendo de sus
propiedades mecánicas, físicas, químicas y de la interacción de sus componentes
puede ser capaz de soportar grandes cantidades de esfuerzo de compresión.
1.2. Componentes básicos del concreto
1.2.1. Agregados pétreos.
Generalmente los agregados (áridos) se dividen en dos grupos: finos y
gruesos. Los agregados finos pueden ser arena natural o artificial
(manufacturadas) con partículas de hasta 9.5 mm (3⁄8 pulg.); agregados
gruesos son las partículas retenidas en la malla 1.18 mm (tamiz no.16) y
6 Sánchez Rivera Luis Ernesto
pueden llegar hasta 150 mm (6 pulg.). El tamaño máximo del agregado
grueso comúnmente empleado es 19 mm o 25 mm (3⁄4 pulg. o 1 pulg.).
(Kosmatka et al., 2004, p 1).
Fotografía 1.1 Agregado fino triturado y cribado de la mina "La Coatepeña", Coatepec, Estado de México. Fuente: Luis Ernesto
Sánchez Rivera.
Los agregados deben estar compuestos en su mayoría por partículas que
presenten una adecuada resistencia mecánica, resistencia de exposición a
la intemperie, así como estar libre de materiales que puedan causar un
deterioro en el concreto. Para que nuestra pasta cementante tenga un uso
7 Sánchez Rivera Luis Ernesto
lo más eficiente posible, debemos de cuidar que la distribución de tamaños
sea continua en las partículas de los agregados.
1.2.2. Pasta cementante
Los componentes principales de la pasta son: Cemento Portland, agua y
aire (puede ser atrapado o incorporado de forma intencional). En los casos
más generales la pasta representa del 25% y hasta el 40% del volumen del
concreto (Polanco, 2010). A continuación podemos apreciar en la figura un
ejemplo de 4 mezclas (2 sin aire incluido y 2 con aire incluido) en las cuales
se muestra el volumen absoluto de cada uno de los materiales incluidos en
la fabricación de concreto.
Figura 1.1 Variación de las proporciones usadas en concreto, en volumen absoluto. Fuente: Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.
8 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Como podemos darnos cuenta los agregados en el volumen del concreto
pueden llegar a representar desde un 60% hasta un 75% del total, por lo
tanto la selección y el buen uso de los mismos es fundamental en la
realización de un concreto de calidad.
La calidad de los agregados y de la pasta, así como una buena unión entre
los dos nos da como resultado un concreto de calidad.
En un concreto correctamente realizado, todas y cada una de las partículas
de agregado están cubiertas con la pasta en toda su dimensión, así como
todos los espacios que hay entre las mismas.
1.2.3. Aditivos
Si deseamos cambiar las propiedades del concreto tanto en estado fresco
como endurecido debemos de tener en cuenta la adición de aditivos
químicos, que normalmente están en estado líquido, durante la dosificación.
A continuación se enumeran algunos de los usos de aditivos químicos:
Ajustar el tiempo de endurecimiento o fraguado.
Reducir la cantidad de agua que la mezcla demanda.
Aumento de la trabajabilidad.
Inclusión de aire.
Dentro de los concretos de alta resistencia, debido a que la cantidad de
agua es muy reducida, es de vital importancia el uso de aditivos reductores
9 Sánchez Rivera Luis Ernesto
de agua, así como aditivos plastificantes esto con el fin de que la
trabajabilidad no se vea afectada por la reducción de agua.
1.3. Conceptos básicos del concreto Hidráulico en estado
fresco
Desde el momento que se comienza a hacer una mezcla de concreto hasta el
momento en que es colocado en su posición final, compactado y acabado esta
debe de ser plástico, capaz de ser moldeado a mano y trabajable.
Durante esta etapa en la que el concreto se encuentra en estado fresco se lleva a
cabo el proceso de hidratación, en el cual el cemento comienza a reaccionar con
el agua dando paso a la producción de algunos compuestos químicos dando como
resultado la generación de calor y el endurecimiento de la pasta cementante. Las
reacciones que se llevan a cabo en este proceso son de tipo exotérmico1.
Mientras el concreto se encuentre en estado fresco, según Kosmatka et al. (2004)
podemos identificar algunas características importantes de su comportamiento,
como:
1.3.1. Masa volumétrica.
También llamada masa unitaria es la masa del material por unidad de
volumen, siendo el volumen el ocupado por el material en un recipiente
especificado (Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la
Construcción y Edificación [ONNCCE], 2010).
1 Desprendimiento de la energía contenida en enlaces químicos en forma de calor.
10 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Para calcular la Masa unitaria del concreto se usa la siguiente expresión:
𝑀𝑢 =𝑀𝑡 − 𝑀𝑟
𝑉𝑟
Dónde:
𝑀𝑢= Masa unitaria del concreto, en kg/m³.
𝑀𝑡= Masa del recipiente más concreto, en kg.
𝑀𝑟= Masa del recipiente, en kg.
𝑉𝑟= Volumen del recipiente, en m³.
La masa unitaria de un concreto simple se está entre los 2200 y hasta los
2400 Kg/m³ y entre otros factores esta depende de la densidad y cantidad
de agregado, la relación agua/cemento y la cantidad de aire ya sea
atrapado o incluido. La masa unitaria del concreto armado (concreto con
acero de refuerzo) generalmente se considera de 2400 Kg/m³. Para poder
determinar la masa unitaria del concreto se ocupa la Norma Mexicana
NMX-C-162-0NNCCE-2010.
1.3.2. Revenimiento.
Es una prueba también llamada asentamiento del cono de Abrams que se
realiza al concreto para poder medir su consistencia.
El equipo de prueba consiste en un cono de revenimiento (molde
cónico de metal 300 mm de altura, con 200 mm de diámetro de base y 100
11 Sánchez Rivera Luis Ernesto
mm de diámetro de la parte superior) y una varilla de metal con 16 mm de
diámetro y 600 mm de longitud con una punta de forma hemisférica. El cono
húmedo, colocado verticalmente sobre una superficie plana, rígida y no
absorbente, se debe llenar en tres capas de volúmenes aproximadamente
iguales. Por lo tanto, se debe llenar el cono hasta una profundidad de 70
mm en la primera capa, una profundidad de 160 mm en la segunda y la
última capa se debe sobrellenar. Se aplican 25 golpes en cada capa.
Después de los golpes, se enrasa la última capa y se levanta el cono
lentamente aproximadamente 300 mm. en 5 ± 2 segundos. A medida que el
concreto se hunde o se asienta en una nueva altura, se invierte el cono
vacío y se lo coloca gentilmente cerca del concreto asentado. El
revenimiento o el asentamiento es la distancia vertical que el concreto se ha
asentado, medida con una precisión de 5 mm. Se usa una regla para medir
de la parte superior del molde del cono hasta el centro original desplazado
del concreto asentado. (Kosmatka et al., 2004, p 330).
Fotografía 1.2 Ensayo de revenimiento con cono de Abrams para medir la consistencia del concreto. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
12 Sánchez Rivera Luis Ernesto
1.3.3. Sangrado.
También llamado exudación es cuando parte del agua de mezcla sube
hacia la superficie formando una lámina delgada, esto fenómeno es
causado principalmente por el asentamiento de los materiales solidos
(agregados y cemento). En algunos tipos de colocación la presencia de
sangrado facilita el acabado del elemento.
Si el concreto está correctamente colocado y acabado, el sangrado no
debería de disminuir la calidad del mismo ya que este fenómeno es
completamente normal. Por otro lado si el sangrado se presenta de manera
excesiva puede ocasionar una capa superficial de concreto demasiado
húmeda y dando como resultado un concreto débil, poroso, y poco durable.
Algunas formas de reducir el sangrado son las siguientes:
Uso de cementos más finos.
Inclusión de Aire.
Uso de agregados con una distribución del tamaño de sus
partículas adecuada.
Uso de ciertos aditivos químicos.
Uso de materiales cementantes suplementarios.
1.3.4. Consolidación.
Es el proceso por medio del cual se trata de densificar la masa del
concreto, aun en estado fresco lo cual reduce a un mínimo la cantidad de
espacios vacíos. La consolidación se puede realizar por métodos manuales
13 Sánchez Rivera Luis Ernesto
o métodos mecánicos. La elección de un método en particular depende en
gran parte de la consistencia de la mezcla, así como la forma de las
cimbras y el espaciado del refuerzo.
La vibración generada por la consolidación hace que las partículas se
muevan y su ángulo de fricción se reduzca dándole a la mezcla la movilidad
de un fluido denso.
Gráfica 1.1 Los vacíos y sus efectos en las propiedades del concreto, resultado de la falta de consolidación. Fuente: Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.
Si se ocupa una menor cantidad de agua, la calidad del concreto mejora
sustancialmente. Cantidades menores de agua provocan mezclas más
secas; pero con una correcta vibración, pueden ser colocadas de manera
fácil aun las mezclas más rígidas. La consolidación por vibración, por lo
tanto, nos permite mejorar la calidad del concreto.
14 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Una buena consolidación da como resultado un concreto más económico y
de mejor calidad. Por otro lado, una mala consolidación resulta en un
concreto con poca durabilidad, débil y poroso.
1.3.5. Trabajabilidad.
Rivera (2008) define la trabajabilidad como la propiedad que tiene el
concreto en estado fresco la cual está asociada a la facilidad con la que una
mezcla puede ser transportada, colocada, consolidada y acabada.
Los factores que más influyen en la trabajabilidad son:
Características y cantidad de cementantes.
Cantidad de agua.
Temperatura ambiente y del concreto.
Cantidad de aire incluido.
Forma, textura y tamaño de los agregados.
Revenimiento.
Aditivos.
1.3.6. Cohesión.
La capacidad de atracción que tienen la pasta cementante y los agregados,
evitando que los materiales se separen.
15 Sánchez Rivera Luis Ernesto
1.3.7. Segregación.
La tendencia que tiene el agregado grueso de separarse de los demás
elementos de la mezcla, provocada por la falta de cohesión de la pasta
cementante.
1.3.8. Tiempo de fraguado.
Es el tiempo que pasa desde de la adición del agua hasta cuando la pasta
deja de tener fluidez y de ser plástica (llamado fraguado inicial) y del tiempo
requerido para que la pasta adquiera un cierto grado de endurecimiento
llamado fraguado final (Neville & Brooks, 2010).
Fotografía 1.3 Aparato de Vicat usado para medir el tiempo de fraguado del concreto. Recuperado: http://proetisa.com
16 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Para determinar si un cemento se fragua de acuerdo con los límites
especificados se realizan ensayos usando el aparato de Vicat2. Esta prueba
está normalizada en México por la norma NMX-C-177-1997-ONNCCE.
1.4. Conceptos básicos del concreto Hidráulico en estado
endurecido
De acuerdo con Kosmatka et al. (2004) podemos decir que el concreto en estado
endurecido presenta las siguientes características importantes en su
comportamiento:
1.4.1. Curado.
Un proceso muy importante en la realización de un concreto, sin lugar a
dudas, es el curado ya que este permite que las propiedades con las cuales
diseñamos el concreto se desarrollen de manera adecuada, la definición de
curado queda de la siguiente manera
“Es la manutención de la temperatura y del contenido de humedad
satisfactorios, por un periodo de tiempo que empieza inmediatamente
después de la colocación (colado) y del acabado, para que se puedan
desarrollar las propiedades deseadas en el concreto.” (Kosmatka et al.,
2004, p. 261)
2 Consta de un armazón con un vástago móvil provisto de una Sonda de Tetmayer, un indicador y
opcionalmente de un freno. El vástago se puede fijar en cualquier posición mediante un tornillo. El indicador es ajustable y se mueve sobre una escala graduada en mm.
17 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 1.4 Curado de cilindros de concreto por el método de inmersión. Recuperado: http://precoladosyagregados.blogspot.mx
1.4.2. Relación agua/cemento.
Sin importar el grupo de materiales y las condiciones de curado; el
contenido de agua usada en relación con la cantidad de materia
cementante influyen de manera importante en la calidad del concreto
endurecido. Se debe de buscar diseñar nuestro concreto con la menor
cantidad de agua posible, sin descuidar la trabajabilidad del mismo.
A continuación se presenta algunas ventajas que Polanco (2010) considera
que obtiene el concreto en estado endurecido cuando reducimos la cantidad
de agua de la mezcla:
18 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Aumento de la resistencia a la compresión y a la flexión.
Reducción de la permeabilidad en el concreto endurecido, esto
genera menos absorción y mayor hermeticidad.
Disminuye el cambio que se presenta en el volumen del elemento de
concreto por efectos de secado y humedecimiento.
Mejora la unión entre el acero de refuerzo y el concreto.
Aumenta la resistencia del elemento de concreto cuando es expuesto
a la intemperie.
El vínculo entre la resistencia a la compresión y la relación agua/cemento,
encontrada en concretos de baja resistencia, tiene la misma validez para
concretos de alta resistencia.
Debido a que la dosificación que se realizara en capítulos posteriores será
para un concreto de alta resistencia, este manual se enfoca principalmente
en mezclas con una relación agua/cemento menores o iguales a 0.40,
Con base en lo anterior y en los datos obtenidos en los laboratorios de la
Facultad de Estudios Superiores Aragón durante la dosificación de
concretos de alta resistencia, se pudo determinar una relación aproximada
entre la resistencia a la compresión y la relación agua/cemento de
especímenes de concreto elaborado con las mismas características la cual
se muestra en la tabla 1.1
19 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Relación agua/cemento
Resistencia a la compresión a los 28 días de curado.
(kg/cm²)
0.40 650
0.35 780
0.30 900
0.25 1050
0.23 1200 Tabla 1.1 Resistencia a la compresión de especimenes de concreto con diferente relación agua/cemento, con un tiempo de curado de 28 dias. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Es importante mencionar que los valores obtenidos son solo una
aproximación debido a que la resistencia a compresión de este tipo de
concretos depende de muchos otros factores como se verá en los capítulos
siguientes.
1.4.3. Calor de hidratación.
Es el calor generado por el concreto durante su proceso de endurecimiento
cuando el cemento reacciona con el agua, Kosmatka et al. (2004) considera
que los elementos que hacen variar la tasa de liberación del calor de
hidratación y su cantidad son los siguientes:
Tipo de cemento.
Dimensiones del elemento de concreto.
Temperatura ambiente.
Relación agua/cemento.
Temperatura inicial del concreto.
Aditivos incorporados.
20 Sánchez Rivera Luis Ernesto
1.4.4. Resistencia.
La resistencia de un material se puede definir como la capacidad que tiene
de soportar esfuerzos sin presentar una falla.
1.4.5. Resistencia a la compresión.
También llamada f’c, se puede definir como la máxima carga axial3 que
resiste un espécimen de concreto, expresada de manera común en
kilogramos por centímetros cuadrados (kg/cm²), a una edad de 28 días.
Kosmatka et al. (2004) consideran que la resistencia que presenta un
espécimen de concreto a los 7 días es de aproximadamente el 75% de la
resistencia a los 28 días, mientras que a los 56 y 90 días, las resistencias
son 10% y 15% respectivamente mayores que a los 28 días.
Algunos factores de los cuales depende la resistencia del concreto son los
siguientes:
Relación agua/cemento.
Progreso de la hidratación.
Condiciones ambientales.
Edad del concreto.
La gráfica 1.2 nos muestra un esquema de la relación agua/cemento contra
la resistencia a los 28 días de una variedad de mezclas de concreto, donde
3 Se refiere al plano que divide las secciones superior e inferior de un cuerpo.
21 Sánchez Rivera Luis Ernesto
podemos apreciar el aumento de la resistencia cuando la relación
agua/cemento disminuye.
Gráfica 1.2 Cambios en la resistencia para diferentes relaciones agua cemento en más de 100 mezclas diferentes. Fuente: Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.
Para poder determinar la resistencia a compresión se ocupan cilindros de
concreto de 15 x 30 cm. Según la norma NMX-C-083-ONNCCE-2002.
Aplicando carga constante a una velocidad de 84-210 (kg/cm²)/min
(aproximadamente 0.5 ton/s) hasta la falla del espécimen (ONNCCE 2002).
Sin embargo para concretos de alta resistencia se recomienda el uso de
cilindros de 10 x 20 cm.
22 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Para calcular la resistencia a compresión de cilindros de concreto se usa la
siguiente expresión:
𝑓′𝑐 =𝐶𝑎
𝐴𝐶
Dónde:
𝑓′𝑐= Resistencia a la compresión del cilindro de concreto, (kg/cm²).
𝐶𝑎= Carga axial soportado por el cilindro de concreto, en kg.
𝐴𝑐= Área de la sección transversal del cilindro de concreto, en cm².
1.4.6. Durabilidad.
Es la capacidad del concreto de resistir la acción del medio ambiente, la
abrasión 4 y al ataque químico 5 , sin perder sus propiedades (Neville &
Brooks, 2010).
Algunos de los factores que determinan la durabilidad del concreto son los
siguientes:
Los materiales del concreto.
La interacción entre los materiales.
La proporción de los materiales.
Curado.
Métodos de colocación.
4 Derivada del vocablo en latín abradĕre, la noción de abrasión está vinculada con el hecho y
consecuencia de raer o desgastar por medio de la fricción. 5 Ataque de sulfatos, ácidos, agua de mar y cloruros.
23 Sánchez Rivera Luis Ernesto
1.4.7. Reactividad álcali-agregado.
Basándonos en lo investigado por Neville y Brooks (2010), podemos
definirla como el deterioro que ocurre en el concreto de manera interna
cuando los elementos minerales activos que constituyen a algunos
agregados reaccionan con los hidróxidos6 de los álcalis7 del concreto.
Hay dos tipos de reacciones, álcali-sílice y álcali-carbonato siendo la más
preocupante la reacción álcali-sílice debido a que es más común encontrar
agregados que contengan minerales de sílice.
La reacción comienza cuando se forma un gel de álcalis en las oquedades
internas del elemento se concretó, este gel atrae agua por absorción o por
osmosis 8 aumentando su volumen y provocando presiones internas las
cuales generan fisuración, redes de agrietamiento o dislocación en
diferentes partes de la estructura de concreto.
6 Los hidróxidos son compuestos iónicos formados por un metal (catión) y tantas agrupaciones de
aniones OH- (hidróxido) como el número de oxidación que tenga el metal. 7 Son sustancias cáusticas que se disuelven en agua formando soluciones con un pH bastante
superior a 7 (al neutro) 8 Proceso físico-químico que hace referencia al pasaje de un disolvente, entre dos disoluciones que
están separadas por una membrana con características de semipermeabilidad.
24 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 1.5 Elemento de concreto presentando deterioro por expansión debido a la reacción álcali-agregado. Recuperado:http://en.wikipedia.org/wiki/Alkali%E2%80%93silica_reaction
Además de poderse moldear el concreto en una gran variedad de formas y
texturas, una vez que el concreto endurece, si se hizo una correcta dosificación,
colocación, consolidación, acabado y curado, el concreto obtiene las siguientes
características:
No combustible.
Impermeable.
Durable.
Resistente a la abrasión.
Bajo mantenimiento o Libre de mantenimiento.
1.5. Concreto de alta resistencia
Debido a que la tecnología del concreto así como su resistencia va en aumento es
muy difícil definir el concepto de “Concreto de Alta Resistencia”, por lo tanto
podemos considerarlo como sigue:
25 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Aquél que posee una resistencia considerablemente superior a las normalmente
encontradas en la práctica.
El ACI (Instituto Americano del Concreto) define concreto de alta resistencia como
aquel que tiene una resistencia a la compresión, f´c>=420 kg/cm2.
Por otro lado las Normas Técnicas Complementarias (N.T.C.) de Concreto del
Reglamento de Construcciones del Distrito Federal (RCDF) 2004, lo define como
aquel con una resistencia a la compresión, f´c>=400 kg/cm2.
De manera tradicional, determinamos la resistencia de un concreto en pruebas de
compresión simple realizadas a los especímenes de muestra a los 28 días. Sin
embargo Kosmatka et al. (2004) considera que los concretos de alta resistencia
son un caso especial, esto es debido a que su uso es principalmente en edificios
altos, donde el proceso constructivo de los mismos es de tal manera que las
estructuras de los niveles más bajos no reciben el 100% de la carga para la cual
están diseñados hasta después de un año o más. Por lo tanto, en estos casos la
resistencia a la compresión simple de estos especímenes está basada en pruebas
realizadas a los 56 o 91 días, esto con el fin de bajar los costos de los materiales.
Los concretos de alta resistencia deben de dosificarse con relaciones
agua/cemento menores a 0.40, al dosificarse con una baja relación agua/cemento,
por lo general presentan un bajo revenimiento e incluso en ocasiones revenimiento
cero. Estas mezclas al ser más secas se deben de colocar y compactar por un
tiempo más prolongado o por un método llamado “de sacudidas”, esto presenta un
problema ya que las cimbras comunes son frágiles y no permiten la consolidación
26 Sánchez Rivera Luis Ernesto
por el método antes mencionado, esto provoca que en la práctica sea necesario
para la confección de concretos de alta resistencia el uso de aditivos
superplastificantes, los cuales producen mezclas más trabajables donde se puede
lograr el grado de compactación necesaria, evitar la segregación y la formación de
agujeros.
1.6. Aplicación de los concretos de alta resistencia.
Gómez, M. (2011) menciona que a través de diversos estudios se ha podido
demostrar que el uso de concreto de alta resistencia produce un beneficio
económico importante y esto se puede ver directamente en el tamaño de los
elementos estructurales, sobre en las columnas que soportan edificios de gran
altura.
Si se tienen elementos estructurales de menor tamaño esto produce un material
más resistente y durable, representando también un beneficio cuando la estructura
es sometida a un análisis de tipo dinámico, ya que se ha demostrado que se
produce un desplazamiento lateral menor, provocando una mayor resistencia a la
rigidez lateral de la estructura.
Otro aspecto que vale la pena destacar del uso del concreto de alta resistencia es
poder usar las mismas dimensiones en todos los elementos del edificio, ya que se
puede iniciar la construcción de niveles inferiores usando concreto de alta
resistencia y en los niveles posteriores simplemente ir disminuyendo la resistencia
del mismo.
27 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 1.6 Edificio Burj Dubái, Emiratos Árabes Unidos. Cuenta con 818 m de altura, siendo el rascacielos más alto del mundo construido con el uso de concreto de alta resistencia. Recuperado: http://blog.360gradosenconcreto.com/377/
28 Sánchez Rivera Luis Ernesto
A Susana Xhaíl: Cualquier logro, por grande que
sea, es insignificante si no tienes con quien
compartirlo, dedicado a ti porque siempre has
estado a mi lado para compartir no solo los buenos
sino también los malos momentos, formando
siempre un gran equipo, así como el cemento es el
corazón del concreto, tú eres el corazón y sostén de
todos y cada uno de mis proyectos. Te amo.
CAPITULO 2. CEMENTO
29 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Trabajar con amor es construir una casa
con cariño, como si nuestro ser amado
fuera a habitar en esa casa.
Khalil Gibran
Capitulo 2. Cemento
2.1. Cemento portland
Invención atribuida al constructor ingles Joseph Aspdin, el cual lo llamo de esa
forma por la similitud que tenía el concreto con el color de la caliza natural que se
explotaba en la isla homónima ubicada en el Canal de la Mancha.
Fotografía 2.1 Piedra de caliza natural de la isla de Portland (izquierda), cilindro de concreto actual (derecha). Fuente: Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.
30 Sánchez Rivera Luis Ernesto
El cemento portland se produce por la pulverización del Clinker, el cual
consiste principalmente en silicatos de calcio hidráulicos. El Clinker también
contiene algunos aluminatos de calcio y ferroaluminatos de calcio y una o más
formas de sulfato de calcio (yeso) que se muele conjuntamente con el clínker para
la fabricación del producto final (Kosmatka et al., 2004, p. 28).
Es un cemento de tipo hidráulico. Los cementos hidráulicos reciben su nombre
debido a que comienzan una etapa de fraguado y endurecimiento por una
reacción química que se produce cuando entran en contacto con el agua.
2.2. Tipos de cementos portland en México.
Según la ONNCCE (2010) en su norma mexicana NMX-C-414-ONNCCE-2010 los
cementos se dividen en 6 tipos:
1. Cemento portland ordinario (CPO): El cual puede contener materiales
adicionados como caliza, humo de sílice, escoria o puzolanas hasta en un
5%.
2. Cemento portland puzolánico (CPP): Este tipo de cemento puede poseer
desde un 6% hasta un 50% de materiales puzolánicos.
3. Cemento portland con escoria granulada de alto horno (CPEG): Puede
tener desde un 6% hasta un 60% de escoria.
4. Cemento portland compuesto (CPC): Este tipo de cemento contiene yeso y
clinker en un porcentaje que va desde el 50% hasta el 94% y dos o más
adiciones de los siguientes materiales:
31 Sánchez Rivera Luis Ernesto
6%-35% de caliza
1%-10% de humo de sílice
6%-35% de materiales puzolánicos
6%-35% de escoria
5. Cemento portland con humo de sílice (CPS): Puede contener desde el 1%
hasta el 10% de humo de sílice.
6. Cemento con escoria granulada de alto horno (CEG): Puede contener
escoria de alto horno en una proporción que varía entre el 61% y el 80%
Basándonos en la norma estos cementos pueden presentar ciertas características
especiales, tales como:
RS: Resistencia a los sulfatos9.
BRA: Baja reactividad álcali-agregado.
BCH: Bajo Calor de hidratación.
B: Blanco.
La norma en cuestión marca una subdivisión más en lo relativo a las clases de
resistencias quedando de la siguiente manera:
20: Resistencia a la compresión mínima de 20 MPa (200 𝑘𝑔/𝑐𝑚2) a los 28
días
30: Resistencia a la compresión mínima de 30 MPa (300 𝑘𝑔/𝑐𝑚2) a los 28
días
9 Sales inorgánicas derivadas del ácido sulfúrico.
32 Sánchez Rivera Luis Ernesto
40: Resistencia a la compresión mínima de 40 MPa (400 𝑘𝑔/𝑐𝑚2) a los 28
días.
30R: Resistencia a la compresión mínima de 30 MPa (300 𝑘𝑔/𝑐𝑚2) a los 28
días y de 20 MPa (200 𝑘𝑔/𝑐𝑚2) a los 3 días.
40R: Resistencia a la compresión mínima de 40 MPa (400 𝑘𝑔/𝑐𝑚2) a los 28
días y de 30 MPa (300 𝑘𝑔/𝑐𝑚2) a los 3 días.
Nomenclatura Resistencia
Resistencia a la compresión (Kg/cm²)
Valor mínimo a 3 días
Resistencia a 28 días
Mínimo Máximo
20 - 200 400
30 - 300 500
30R 200 300 500
40 - 400 -
40R 300 400 -
Tabla 2.1 Clasificacion de los diferentes cementos en México segun su resistencia basada en la norma NMX-C-414-ONNCCE-2010. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
La manera correcta de nombrar un cemento es la siguiente: se indica el nombre
de alguno de los 6 tipos de cementos, seguido por la nomenclatura de resistencia
y al final la característica especial. Por ejemplo, un cemento portland compuesto
con un tipo de resistencia 40R, con resistencia a los sulfatos y bajo calor de
hidratación, en la norma se designaría como CPC 40R RS/BCH.
2.3. Parámetros del cemento para la dosificación de concretos
de alta resistencia.
El comprender la importancia que tienen las características físicas del cemento en
la interpretación de las pruebas de laboratorio es de vital importancia.
33 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Durante la fabricación del cemento se vigilan de manera constante las
características físicas índice en el cemento estos son algunos ejemplos:
Tamaño y finura de las partículas.
Sanidad (constancia de volumen).
Consistencia.
Tiempo de fraguado.
Resistencia a compresión.
Calor de hidratación.
Masa específica (densidad).
En este manual solo nos evocaremos a calcular la masa específica debido a que
este dato juega un papel importante en la dosificación de mezclas, aunado a que
en los otros parámetros las normas fijan requisitos mínimos los cuales son
cómodamente rebasados por la mayoría de los fabricantes, además de solo
utilizarse para la evaluación de las propiedades del cemento y no del concreto.
2.3.1. Masa específica.
La masa específica del cemento (densidad) se define como la masa de
cemento por unidad de volumen de los sólidos o partículas, excluyéndose el
aire entre las partículas. La masa específica se presenta en toneladas por
metro cúbico (ton/m³) o gramos por centímetro cúbico (g/cm³) (el valor
numérico es el mismo en las dos unidades). La masa específica del
cemento varía de 3.10 hasta 3.25, con promedio de 3.15 ton/m³ (Kosmatka
et al., 2004, p. 67).
34 Sánchez Rivera Luis Ernesto
2.4. Ensayos en el cemento para la dosificación de concretos de alta
resistencia.
2.4.1. Determinación de la masa específica del cemento portland.
Basándonos en el método descrito por la ONNCCE (2010) en su norma
NMX-C-152 podemos proponer el siguiente método de ensayo:
Objetivo.
Establecer un método para determinar la masa específica del cemento
portland que se utilizara para la dosificación de concreto de alta resistencia.
Material y equipo.
Muestra de cemento.
Frasco le Chatelier.
Keroseno libre de agua o Nafta.
Balanza de 0.05 g de precisión.
Termómetro de 0.2 C de precisión.
Embudo.
Procedimiento.
1. Llenar el frasco con keroseno a un nivel entre cero y un mililitro.
2. Secar el interior del frasco arriba del nivel del keroseno, esto con el fin
de evitar la adherencia del cemento en las paredes internas del frasco.
3. Sumergir el frasco en un baño de agua a temperatura ambiente,
cuidando que durante el baño la temperatura sea lo más constante
35 Sánchez Rivera Luis Ernesto
posible, hasta que no existan diferencias mayores de 0.2° C entre la
temperatura del keroseno dentro del frasco y la temperatura del
keroseno exterior a éste.
Fotografía 2.2 Frasco le Chatelier en baño de agua para temperar el keroseno dentro de el Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
4. Debido a que cuando se desprendan las burbujas de aire el líquido
dentro del frasco disminuirá, llenar éste con una pipeta entre las marcas
de cero y un ml (se recomienda mantener la medida en cero).
5. Registrar el volumen de líquido dentro del frasco y la temperatura de
ensayo (temperatura ambiente).
36 Sánchez Rivera Luis Ernesto
6. Colocar el cemento en el área de trabajo para que adquiera la
temperatura ambiente.
7. Obtener una muestra de 60 ± 0.05 g. de cemento.
8. Depositar el cemento dentro del frasco auxiliándonos del embudo para
acelerar la colocación del mismo y para prevenir que éste se adhiera al
cuello del frasco.
Fotografía 2.3 Frasco le Chatelier con embudo, el cual facilita la introducción del cemento durante la obtención del masa específico del cemento. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera..
9. Colocar el tapón al frasco y girar el frasco tomándolo entre las manos en
posición inclinada o haciéndolo rodar en posición inclinada sobre una
37 Sánchez Rivera Luis Ernesto
superficie plana, teniendo cuidado de que la superficie este cubierta con
algún material suave que evite alguna ruptura del frasco; este proceso
con el fin de desalojar el aire que haya sido atrapado al introducir el
cemento en el keroseno.
10. Sumergir el frasco en un baño de agua durante un tiempo suficiente
para estabilizar la temperatura a la del ambiente, medir el volumen y
anotarlo.
11. Realizar el ensayo por lo menos 2 veces y registrar el promedio de los
resultados.
Cálculos.
Para poder determinar la masa específico del cemento hacemos uso de la
siguiente ecuación:
𝜌 =𝑀
(𝑉𝑓 − 𝑉𝑖)
Dónde:
M= Masa de la muestra de cemento, en g.
𝑉𝑖= Volumen inicial, en 𝑐𝑚3
𝑉𝑓= Volumen final (después de introducir los 60 g de cemento), en 𝑐𝑚3
ρ= Masa específica del cemento, en 𝑔/𝑐𝑚3
38 Sánchez Rivera Luis Ernesto
A mis padres: Los agregados pétreos constituyen
hasta 2/3 partes del concreto e influyen en gran
manera en las características y propiedades del
mismo, de igual manera ustedes han influido en
todos mis logros y son una parte importantísima de
ellos. Este trabajo va dedicado especialmente para
ustedes por ser los cimientos de mi vida, todo lo
que tengo, soy y sé es gracias a ustedes, estoy
inmensamente agradecido por haberme dado uno
de los legados más importantes en la vida que es la
educación y haberme dado la oportunidad de
cumplir mis metas. Esto va por ustedes, los amo.
CAPITULO 3. AGREGADOS PÉTREOS.
39 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Aquel que quiera construir torres altas,
deberá permanecer largo tiempo en los
cimientos.
Anton Bruckner
Capitulo 3. Agregados pétreos
Debido a que los agregados dentro de una mezcla de concreto ocupan de un 60%
a un 75% del volumen total estos influyen fuertemente en algunas propiedades
del concreto tanto fresco como seco, así como en las proporciones de la mezcla y
en la economía de la misma, es por esto que es de suma importancia poner
atención en la calidad y el tipo de cada uno de los agregados que van a ser
usados en el diseño de la mezcla.
Los agregados se dividen en dos tipos: agregado grueso (grava) y agregado fino
(arena), ambos deben de cumplir con ciertas normas y características como: tener
partículas durables, duras, limpias, resistentes, libres de productos químicos, no
ser porosos, ni ser blandos.
3.1. Conceptos básicos de los agregados pétreos.
Los agregados sin importar si son finos o gruesos comparten ciertas propiedades
físicas las cuales son de suma importancia para elaborar el diseño de una mezcla,
estos se enuncian a continuación:
3.1.1. Granulometría.
Neville y Brooks (2010) la definen como la graduación y medición del
tamaño de las partículas de un agregado con fines de análisis. El tamaño
40 Sánchez Rivera Luis Ernesto
de las partículas se obtiene por medio del uso de mallas de alambre con
aberturas cuadradas de diferentes tamaños, el cual se expresa como el
porcentaje que pasa de material a través de cada uno de los tamices; la
ONNCCE (2004) en su norma NMX-C-111-ONNCCE-2004 indica que para
agregados finos se ocupa un grupo de 7 tamices cuyos tamaños varían de
150 μm a 9.5 mm. Mientras el agregado grueso utiliza un total de 13
tamices los cuales sus tamaños están entre 1.18 mm y 100 mm.
Fotografía 3.1 Ejemplos de la distribución de tamaños en los agregados usados para el concreto. Fuente: Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.
A continuación se definirán algunos conceptos íntimamente relacionados a
la granulometría de los agregados:
41 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3.1.1.1. Módulo de finura.
Es un índice de la finura del agregado, entre mayor sea el módulo de finura
más grueso será el agregado. Este se calcula sumando los porcentajes
acumulados de cada de la masa retenida en cada uno de los tamices y
dividiendo este resultado entre 100.
ANALISIS GRANULOMETRICO
Malla. Masa Ret. % Reten. % Ret Acu. % Pasa.
No. 3/8" 0.00 0.0 0.00 100.00
No. 4 20.80 2.08 2.08 97.92
No. 8 323.10 32.35 34.43 65.57
No. 16 246.40 24.67 59.10 40.90
No. 30 153.30 15.35 74.45 25.55
No. 50 78.90 7.90 82.35 17.65
No. 100 57.90 5.80 88.15 11.85
Charola. 118.40 11.85 100.00 0.00
Total. 998.80 100.00 340.56
Masa Inicial.
Masa Final. Perdidas.
Módulo de Finura
3.41
1000.00 998.80 1.20 Tabla 3.1 Ejemplo de la obtencion del modulo de finura en una muestra de arena basáltica durante el analisis granulometrico. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
3.1.1.2. Tamaño máximo del agregado grueso.
Es el menor tamiz por el cual pasa toda la muestra de agregado grueso.
3.1.1.3. Tamaño máximo nominal del agregado grueso.
Es el menor tamiz por el cual pasa la mayor parte de la muestra de
agregado grueso. Este tamiz puede retener entre un 5% y un 15% de la
masa total de la muestra.
42 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3.1.2. Humedad superficial y absorción.
En una partícula de agregado su estructura interna está compuesta por
material sólida y espacios vacíos los cuales pueden contener o no agua.
La ONNCCE (2002) en sus normas NMX-C-164-ONNCCE-2002 y NMX-C-
165-ONNCCE-2004 muestra la forma correcta de poder obtener la
absorción del agregado grueso y del agregado fino respectivamente; y la
norma NMX-C-166-ONNCCE-2006 la manera de obtener la humedad de
ambos.
Las condiciones de humedad de los agregados se presentan en la figura
3.1 y según Kosmatka et al. (2004) se pueden definir como:
i) Secado al horno – totalmente absorbente
ii) Secado al aire – la superficie de las partículas está seca, pero su interior
contiene humedad y, por lo tanto, aún es ligeramente absorbente
iii) Saturado con superficie seca (SSS) – no absorben ni ceden agua al
concreto
iv) Húmedos – Contiene un exceso de humedad sobre la superficie (agua
libre).
43 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Figura 3.1 Condiciones de humedad de los agregados pétreos. Fuente: Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y Control de Mezclas de Concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.
El nivel absorción de los agregados gruesos generalmente varía entre 0.2%
y 4%, mientras que el nivel de absorción de los agregados finos esta entre
0.2% y 2%.
La humedad superficial del agregado grueso generalmente se encuentra
del 0.5% al 2% y en los agregados finos entre el 2% y el 6%.
La humedad superficial y absorción de un agregado son parámetros que
debemos tomar en cuenta para realizar un ajuste en la cantidad de agua de
diseño, de modo que nuestros requerimientos de agua se atiendan con la
mayor precisión posible.
3.1.3. Masa específica (Densidad).
Se define como la relación entre la masa de un agregado y el volumen que
ocupan las partículas incluyendo los poros que hay dentro de las mismas
(Guzmán, 2009). Normalmente se ocupa en cálculos de proporcionamiento
44 Sánchez Rivera Luis Ernesto
y control de una mezcla, pero no es usado como un indicador de la calidad
del agregado.
El valor de la masa específica de agregados naturales generalmente se
encuentra entre 2400 y 2900 kg/m³.
Los métodos necesarios para la determinación de este parámetro en
agregados gruesos y finos se encuentran en las normas NMX-C-164-
ONNCCE-2002 y NMX-C-165-ONNCCE-2004 respectivamente.
3.1.4. Masa volumétrica (masa unitaria).
Está definida como la masa necesaria de agregado (incluyendo espacios
vacíos) para poder llenar un volumen específico.
La masa volumétrica de los agregados generalmente está entre 1200 y
1750 kg/m³. Para agregados finos la cantidad de vacíos varía entre el 40%
y el 50% del total de volumen y para los agregados gruesos entre 30% al
45%.La cantidad de vacíos es importante ya que esta afecta de manera
directa la demanda de pasta cementante en el diseño de una mezcla
(Kosmatka, 2004).
45 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 3.2 Realización del ensayo de Masa volumétrico en la arena. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Los métodos usados para obtener la masa volumétrica y la cantidad de vacíos en
los agregados están redactados en la norma NMX-C-073-ONNCCE-2004
contemplando 3 tipos de masas volumétricas: Masa volumétrica suelta, masa
volumétrica compactada y masa volumétrica sacudida.
En la dosificación de concretos de alta resistencia se utilizan bajas relaciones
agua/cemento, al aumentar de manera significativa la cantidad de cemento, surge
la necesidad de que el agua demandada por los agregados sea la menor posible.
La demanda de agua del agregado grueso se encuentra en función,
principalmente, de su tamaño y su forma, así como de su origen mineralógico.
Para conseguir una mayor superficie de contacto entre la pasta cementante y la
grava, lo cual aumenta la adherencia, el agregado grueso debe de contar con un
tamaño máximo pequeño.
46 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Generalmente, las gravas pequeñas presentan una mayor resistencia que
aquellas de mayor tamaño, esto debido a que durante el proceso de trituración
algunos defectos internos de la roca, como fisuras o poros, son eliminados; es por
esto que se recomienda que el agregado grueso utilizado en los concretos de alta
resistencia provenga de trituración.
Con base en lo anterior, Flores, González, Rocha y Vázquez (2000) recomiendan
para la realización de concretos de alta resistencia el uso de agregados gruesos
con tamaños máximos nominales menores a los habituales, siendo los más
usados los que se encuentran entre 10 y 15 mm, aunque se pueden ocupar los
que estén entre 20 y 25 mm, siempre y cuando el material sea lo suficientemente
homogéneo y resistente.
Otro aspecto a considerar es que contrariamente a los concretos normales, los
concretos de alta resistencia contienen agregados gruesos con una resistencia
menor que la masa cementante que los rodea, siendo el agregado grueso una
parte fundamental en la resistencia a compresión de los mismos.
En lo relacionado al agregado fino, es necesario mencionar que la granulometría
del mismo no afecta de manera importante la resistencia, sin embargo esta no
debe de contener exceso de partículas en los tamices del No. 50 y No.100, ya que
esto incrementa la demanda de pasta cementante y por lo tanto el costo de la
mezcla. Sin embargo el módulo de finura del agregado fino influye de manera
importante en la trabajabilidad y la resistencia a compresión, pudiéndose ocupar
47 Sánchez Rivera Luis Ernesto
agregados finos con valores entre 2.83 y 3.36, siendo más óptimo el uso de
agregados con un módulo de finura cercano a 3.00.
3.2. Obtención de muestras representativas en los agregados.
Obtener muestras representativas de los agregados es un proceso sumamente
importante a la hora de realizar ensayos en los mismos. El llevar a cabo un buen
muestreo nos permite obtener una porción representativa del tipo de material con
el cual vamos a trabajar, esta muestra debe de ser de un volumen lo
suficientemente cómodo para poder manipularlo, pero debe conservar todas las
características de nuestra muestra de campo.
3.2.1. Preparación y reducción de muestras de agregados.
Apoyándonos en la norma NMX-C-170 de la ONNCCE (1997) se propone el
siguiente método de ensayo
Objetivo:
Establecer un método para reducir las muestras obtenidas en el campo
hasta un volumen apropiado para poder realizar pruebas; tratando de
obtener las mínimas variaciones en las características medibles entre la
muestra de campo y la muestra sometida a pruebas.
Material y equipo:
Pala
Cucharon de punta recta
Escoba o cepillo
48 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Procedimiento:
1. Se coloca la muestra de campo sobre una superficie dura, plana y
limpia, donde no haya contaminación ni perdida de material.
2. Se mezcla el material de manera uniforme, traspaleando la totalidad de
la muestra formando una pila cónica, colocando cada paleada sobre la
anterior.
Fotografía 3.3 Agregado grueso formando una pila cónica durante el proceso de muestreo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
3. Usando la pala, aplanar con cuidado la pila del centro hacia la periferia
hasta obtener un espesor y un diámetro uniformes. El diámetro debe de
ser aproximadamente de cuatro a ocho veces el espesor.
49 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 3.4 Muestra de agregado grueso formando un círculo durante el muestreo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
4. Dividir la pila aplanada en cuatro partes iguales haciendo uso de la pala.
Fotografía 3.5 Cuarteo de muestra de agregado durante el proceso de muestreo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
5. Eliminar dos de las partes que se encuentren diagonalmente opuestas,
limpiando también el material fino de los espacios vacíos usando el
cepillo.
50 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 3.6 Eliminacion de las extremos diagonalmente opuestos de la muestra durante el proceso de muestreo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
6. Mezclar el material restante y repetir el proceso de manera sucesiva
hasta obtener la muestra del tamaño requerido para el ensayo.
3.3. Calibración de recipientes.
La calibración de los recipientes que se usaran durante los procesos de ensaye en
los cuales se necesite determinar su masa (tara) y su volumen son sumamente
importantes, ya que si se presenta un error en alguno de estos datos, el resultado
en los parámetros de los agregados será erróneo y con seguridad todo el proceso
de dosificación se verá afectado. Ante esta problemática se presenta el método
normalizado para poder calibrar de forma correcta los recipientes que se usaran
para los ensayos posteriores de este manual.
51 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3.3.1. Obtención de tara y factor para recipientes usados en la
obtención de masa volumétrica de los agregados.
Este método está basado en la Norma Mexicana NMX-C-073 de la
ONNCCE (2004).
Objetivo:
Establecer un método para calibrar (obtener tara y factor) los recipientes
usados en la obtención de masa volumétrica de los agregados pétreos.
. Material y equipo:
Balanza de 0.1 g de precisión
Placa de vidrio al menos 25 mm más grande que el diámetro del
recipiente a calibrar.
Recipiente metálico a calibrar.
Grasa sólida.
Termómetro de 1º C de precisión.
Procedimiento:
1. Determinar la masa del recipiente limpio y seco, anotándolo en el mismo
recipiente con el nombre de tara.
2. Colocar el recipiente con la placa de vidrio en la balanza y determinar su
masa.
3. Colocar una capa delgada de grasa en todo el borde del recipiente para
evitar el escurrimiento del agua.
52 Sánchez Rivera Luis Ernesto
4. Llenar el recipiente con agua limpia a temperatura ambiente y enrasar
con la placa de vidrio de afuera hacia dentro cuidando que no se formen
burbujas de aire entre la placa de vidrio y el interior del recipiente. Si
aparecen burbujas repetir el proceso.
5. Determinar la masa del recipiente lleno de agua y con la placa de vidrio.
Fotografía 3.7 Determinación de la masa del recipiente lleno de agua durante el proceso de calibracion. Recuperado de: http://html.rincondelvago.com/determinacion-de-la-densidad-del-terreno.html
6. Determinar la temperatura del agua y en función de ello obtener la masa
específica del agua en kg/m³ utilizando la siguiente tabla:
53 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Temperatura del agua (° C)
Masa Específica (Kg/m³)
0-12 1000.00
15 999.10
18 998.58
21 997.95
23 997.50
24 997.30
27 996.52
29 995.97
30 995.75
Tabla 3.2 Masa específica del agua a diferentes temperaturas. Fuente: Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Masa volumétrica – Método de prueba”. NMX-C-073-ONNCCE-2004. México, 2004.
7. Realizar la prueba por lo menos 2 veces y registrar el promedio de los
resultados del ensayo.
Cálculos:
Para determinar el factor del recipiente se utiliza la siguiente expresión:
𝐹𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 =𝑀𝑢
𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑀𝑟+𝑣
Dónde:
𝐹𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒= Factor del recipiente en un metro cúbico, en 1/m³.
𝑀𝑢 = Masa específica del agua obtenida en la tabla 3.2, en Kg/m³.
𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Masa del recipiente lleno de agua más la placa de vidrio, en kg.
𝑀𝑟+𝑣 = Masa del recipiente vacío más la placa de vidrio, en kg.
54 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3.4. Ensayos en el agregado fino para la dosificación de concretos de alta
resistencia.
3.4.1. Análisis granulométrico del agregado fino.
Método basado en la Norma Mexicana NMX-C-077 de la ONNCCE (1997).
Objetivo:
Establecer un método para la realizar un análisis granulométrico del
agregado fino en estado seco y así poder determinar la distribución de
tamaños en las partículas del mismo.
Material y equipo:
Charola metálica.
Balanza de 0.1 g de precisión.
Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C.
Cucharon de punta recta.
Brocha.
Juego de mallas (3/8”, No. 4, No. 8, No. 16, No. 30, No. 50, No. 100).
Maquina agitadora para mallado.
Procedimiento:
1. Obtener una muestra representativa de agregado fino con una masa
aproximada de 1.0 kg.
55 Sánchez Rivera Luis Ernesto
2. Colocar la muestra en la charola y secar en el horno a una temperatura
de 110° C ± 5° C hasta lograr una masa constante y enfriar a
temperatura ambiente hasta alcanzar una temperatura confortable para
su manejo.
3. Obtener una muestra de 500 g. de material en estado seco.
4. Armar las mallas en orden descendente de aberturas, terminando con la
charola como base.
5. Colocar la muestra en estado seco en la malla superior y colocar la tapa.
6. Colocar el juego de mallas conteniendo la muestra en la maquina
agitadora de mallado por un lapso de 15 min.
Fotografía 3.8 Mallas granulometricas colocadas en la maquina agitadora durante el ensayo granulometrico. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
7. Retirar las mallas de la máquina y se procede a desarmarlas
empezando por la malla superior, midiendo la masa retenida en cada
56 Sánchez Rivera Luis Ernesto
una de ellas; teniendo cuidado de no perder material al momento del
pesaje, ocupar la brocha para poder retirar todo la muestra atrapada en
los huecos de las mallas.
8. Con ayuda de la tabla localizada en el anexo 1 y la masa total de
muestra calcular:
La masa retenida en cada malla
El porcentaje retenido en cada malla usando la fórmula:
% 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛 =𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑅𝑒𝑡.
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑥100
El porcentaje del material retenido acumulado en cada malla sumando
los porcentajes retenidos anteriores.
El porcentaje que pasa por cada una de las mallas, usando la fórmula:
% 𝑃𝑎𝑠𝑎 = 100 − %𝑅𝑒𝑡 𝐴𝑐𝑢 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎
9. Revisar que los resultados del análisis granulométrico se encuentren
dentro de los límites que marca la norma utilizando la siguiente tabla.
Tamaño de la malla
% que pasa en
Masa
9.52 mm (3/8)" 100
4.75 mm (No. 4) 95 a 100
2.36 mm (No.8) 80 a 100
1.18 mm (No. 16) 50 a 85
0.60 mm (No. 30) 25 a 60
0.30 mm (No. 50) 10 a 30
0.15 mm (No. 100) 2 a 10
Tabla 3.3 Límites granulométricos para agregado fino según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
57 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3.4.2. Determinación de la masa volumétrica compactada del agregado
fino.
La ONNCCE (2004) en su norma NMX-C-073 propone el siguiente método
de ensayo para agregados finos:
Objetivo:
Establecer un método para determinar la masa volumétrica compactada del
agregado fino en estado seco que se utilizara para la dosificación de
concreto de alta resistencia.
Material y equipo:
Balanza de 0.1 g de precisión
Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C
Varilla punta de bala
Cucharon de punta plana
Recipiente para Masa volumétrico
Enrasador
Procedimiento:
1. Anotar la tara y el factor del recipiente que se usara previamente
calibrado.
2. Tomar una muestra de agregado de aproximadamente 1.5 veces la
capacidad del recipiente.
58 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3. Colocar la muestra en la charola y secar en el horno a una temperatura
de 110° C ± 5° C hasta lograr una masa constante y enfriar a
temperatura ambiente hasta alcanzar una temperatura confortable para
su manejo.
4. Colocar el recipiente en una superficie dura y nivelada, llenar con la
muestra seca hasta la tercera parte de su capacidad y nivelar la
superficie con los dedos.
5. Compactar el material con la varilla punta de bala aplicando 25
penetraciones distribuidas uniformemente de manera concéntrica sobre
la superficie sin llegar a tocar el fondo del recipiente,
Fotografía 3.9 Proceso de compactacion durante la obtencion de la masa volumetrica compactada del agregado fino. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
6. Agregar el material necesario para llenar el recipiente hasta dos terceras
partes de su capacidad y repetir el proceso de compactación con la
varilla punta de bala.
7. Agregar el material necesario de modo que este rebase el borde
superior del recipiente y repetir el proceso de compactación.
59 Sánchez Rivera Luis Ernesto
8. Enrasar el recipiente usando el enrasador mediante movimientos de
corte horizontal.
9. Determinar la masa total del recipiente con todo y material.
10. Realizar el ensayo por lo menos 3 veces y registrar el promedio de los
resultados.
Cálculos:
Para determinar la masa volumétrica compactada del agregado fino en
estado seco se utiliza la siguiente expresión:
𝑀𝑣𝑐 = (𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑀𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒) ∗ 𝐹𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
Dónde:
𝑀𝑣𝑐 = Masa volumétrica compactada de la muestra en estado seco, en
kg/m³.
𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Masa del recipiente con material, en kg.
𝑀𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = Masa del recipiente, en kg.
𝐹𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = Factor del recipiente, en 1/m³
60 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3.4.3. Obtención de muestras de agregado fino en estado Saturado
Superficialmente Seco (SSS).
Método basado en la Norma Mexicana NMX-C-165 de la ONNCCE (2004).
Objetivo:
Establecer un método para la obtención de muestras de agregado fino en la
condición de saturado y superficialmente seco (sss).
Material y equipo:
Balanza de 0.1 g de precisión.
Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C.
Molde y pisón para ensayo de humedad superficial.
Charola metálica
Procedimiento:
1. Obtener una muestra de por lo menos el doble del volumen que se va a
emplear en el ensayo.
2. Colocar la muestra en la charola y secar en el horno a una temperatura
de 110° C ± 5° C hasta lograr una masa constante y enfriar a
temperatura ambiente hasta alcanzar una temperatura confortable para
su manejo.
3. Sumergir la muestra en agua a temperatura ambiente teniendo por lo
menos un tirante de agua de 20 mm, por un lapso de 24 h ± 4 h.
61 Sánchez Rivera Luis Ernesto
4. Decantar el exceso de agua, cuidando que los finos de la muestra no se
pierdan.
5. Extender la muestra en una superficie limpia, seca y no absorbente,
expuesta a una corriente de aire tibio que no arrastre los finos y remover
la muestra con frecuencia para lograr un secado homogéneo.
6. Repetir hasta que la muestra se acerque al estado saturado
superficialmente seco (sss).
7. Para determinar que el agregado se encuentre en el estado sss se
coloca el molde con forma de cono truncado con su diámetro mayor
hacia abajo sobre una superficie lisa y no absorbente, con parte de la
muestra llenar hasta el tope el molde y se compacta con el pisón
colocándolo suavemente 10 veces sin altura de caída.
8. Se vuelve a llenar el molde y se compacta de nuevo 10 veces.
9. De nuevo se llena el molde y se compacta 3 veces.
10. El molde se llena una vez más y se vuelve a compactar en 2 ocasiones
hasta llegar a las 25 compactaciones.
11. Si al final el material rebasa el borde del molde, se procede a enrasar
con el mismo pisón, tratando de no ejercer presión sobre el material.
12. Levantar el molde verticalmente y observar el comportamiento del
material.
Si el material conserva la forma del molde, se puede decir que el agregado
aún tiene humedad superficial, por lo tanto la muestra se tiene que seguir
secando repitiendo el paso 5.
62 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 3.10 Muestra de arena en estado humedo, durante el ensayo de humedad superfical. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Si al retirar el molde el material se disgrega un poco perdiendo la forma, se
puede decir que el agregado se encuentra en el estado saturado
superficialmente seco.
Fotografía 3.11 Muestra de arena en estado Saturado Superficialmente Seco, durante el ensayo de humedad superficial. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Si al retirar el molde la muestra se abate más de lo indicado, se puede decir
que la muestra se encuentra más seca que en el estado de saturado
63 Sánchez Rivera Luis Ernesto
superficialmente seco, por lo tanto se añade agua al material y se remezcla,
se introduce en un recipiente, tapándolo y dejándolo reposar 30 min, se
repite el procedimiento hasta alcanzar la condición deseada.
Fotografía 3.12 Muestra de arena en estado seco, durante el ensayo de humedad superficial. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
3.4.4. Determinación de la masa especifica del agregado fino.
Este método de ensayo está basado en la Norma Mexicana NMX-C-165 de
la ONNCCE (2004).
Objetivo:
Establecer un método para determinar la masa especifica del agregado fino
en la condición de saturado y superficialmente seco (sss) que se utilizara
para la dosificación de concreto de alta resistencia.
64 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Material y equipo:
Balanza de 0.1 g de precisión.
Picnómetro de cono.
Muestra de agregado fino en estado SSS.
Procedimiento:
1. Limpiar totalmente el picnómetro, llenarlo con agua hasta su nivel de
aforo y medir su masa.
2. Obtener 500 g ± 10 g de la muestra de agregado fino en estado SSS.
3. Introducir la muestra en el picnómetro y agregar agua hasta
aproximadamente el 90% de la capacidad del frasco.
4. Tapar el picnómetro, rodar y agitar el mismo hasta eliminar todas las
burbujas de aire. De forma periódica parar la agitación y eliminar las
burbujas formadas en la parte superior.
Fotografía 3.13 proceso de agitación del picnometro de cono para eliminar burjujas de aire durante la obtencion de la masa específica del agregado fino. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
65 Sánchez Rivera Luis Ernesto
5. Ajustar la temperatura del picnómetro y su contenido por medio de un
baño de agua a 23.0° C ± 2.0° C.
6. Llenar el picnómetro hasta su nivel de aforo con el agua del baño.
Fotografía 3.14 Picnómetro lleno hasta su nivel de aforo conteniendo agua y muestra de agregado fino. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
7. Secar la humedad superficial y determinar la masa del picnómetro
conteniendo el agua y la muestra.
8. Realizar el ensayo por lo menos 2 veces y registrar el promedio de los
resultados.
Cálculos:
Para determinar la masa específica del agregado fino en estado SSS se
utiliza la siguiente expresión:
𝑀𝑒𝑆𝑆𝑆 =𝑃𝑚
(𝑃𝑝𝑎 + 𝑃𝑚 − 𝑃𝑝𝑎𝑚)
66 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Dónde:
𝑀𝑒𝑆𝑆𝑆 = Masa especifica del agregado fino en estado Saturado
Superficialmente Seco (SSS), en g/cm³.
𝑃𝑚= Masa de la muestra en estado Saturado Superficialmente Seco (SSS),
en g.
𝑃𝑝𝑎= Masa del picnómetro lleno de agua, en g.
𝑃𝑝𝑎𝑚= Masa del picnómetro conteniendo agua y muestra, en g.
3.4.5. Determinación del porcentaje de absorción del agregado fino.
El siguiente método de ensayo está basado en la Norma Mexicana NMX-C-
165 de la ONNCCE (2004).
Objetivo:
Establecer un método para determinar el porcentaje de absorción del
agregado fino.
Material y equipo:
Charola metálica
Balanza de 0.1 g de precisión
Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C
Muestra de agregado fino en estado Saturado Superficialmente Seco
(SSS)
67 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Procedimiento:
1. Tomar una muestra del agregado fino en estado SSS y se determinar su
masa (la masa no debe de ser menor a 200 g).
2. Meter la muestra al horno con una temperatura de 110 °C ± 5 °C durante
24 h ± 4 h.
3. Dejar enfriar la muestra a temperatura ambiente y determinar la masa de
la muestra seca.
4. Realizar el ensayo por lo menos 2 veces y registrar el promedio de los
resultados.
Cálculos:
Para determinar el porcentaje de absorción del agregado fino se utiliza la
siguiente expresión:
% 𝑎𝑏𝑠 =𝑃𝑠𝑠𝑠 − 𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜
𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜𝑥100
Dónde:
% 𝑎𝑏𝑠= Porcentaje de absorción del agregado fino.
𝑃𝑠𝑠𝑠= Masa de la muestra de agregado fino en estado SSS, en g.
𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜= Masa de la muestra de agregado fino en estado seco, en g.
68 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3.4.6. Determinación del porcentaje de humedad por secado del
agregado fino.
Este método está basado en la Norma Mexicana NMX-C-166 de la
ONNCCE (2006).
Objetivo:
Establecer un método para determinar el porcentaje de humedad por medio
del secado del agregado fino.
Material y equipo:
Balanza de 0.1 g de precisión
Parrilla eléctrica o de gas.
Recipiente metálico (Con volumen suficiente para contener la muestra
sin que ésta se derrame, de tal forma que la altura de la muestra no sea
superior a una quinta parte de la profundidad del recipiente).
Espátula pequeña.
Vidrio de reloj.
Procedimiento:
1. Obtener una muestra representativa de agregado fino con una masa
aproximada de 0.5 kg.
2. Tomar la muestra previamente pesada y colocarla en el recipiente.
3. Colocar el recipiente en la parrilla y secar la muestra totalmente,
teniendo cuidado de no perder partículas de muestra durante el proceso.
69 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Mover continuamente la mezcla con la espátula para evitar
sobrecalentamiento y acelerar el proceso.
Fotografía 3.15 Proceso de secado del agregado fino, durante la obtención del porcentaje de humedad. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
4. Para determinar si la muestra está completamente seca, se coloca sobre
ella el vidrio de reloj, si este se empaña la muestra aún tiene humedad,
si el vidrio no se empaña la muestra se encuentra totalmente seca.
Fotografía 3.16 Uso de vidrio de reloj para determinar si la muestra se encuentra completamente seca. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
5. Cuando la muestra este totalmente seca, dejarla enfriar a temperatura
ambiente y determinar su masa.
70 Sánchez Rivera Luis Ernesto
6. Realizar el ensayo por lo menos 2 veces y registrar el promedio de los
resultados.
Cálculos:
Para determinar el porcentaje de humedad del agregado fino se utiliza la
siguiente expresión:
% 𝐻𝑢𝑚 =𝑃𝑛𝑎𝑡 − 𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜
𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜𝑥100
Dónde:
% 𝐻𝑢𝑚= Porcentaje de humedad del agregado fino.
𝑃𝑛𝑎𝑡= Masa de la muestra de agregado fino en estado natural, en g.
𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜= Masa de la muestra de agregado fino en estado seco, en g.
71 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3.5. Ensayos en el agregado grueso para la dosificación de concretos de
alta resistencia.
3.5.1. Análisis granulométrico del agregado grueso.
Método basado en la Norma Mexicana NMX-C-077 de la ONNCCE (1997).
Objetivo:
Establecer un método para la realizar un análisis granulométrico del
agregado grueso en estado seco y así poder determinar la distribución de
tamaños en las partículas del mismo.
Material y equipo:
Charola metálica.
Balanza de 0.1 g de precisión.
Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C.
Cucharon de punta recta.
Juego de mallas (4”, 3 ½”, 3”, 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, No. 4, No.
8 y No 16).
Maquina agitadora para mallado.
Procedimiento:
1. Obtener una muestra representativa de agregado grueso con una masa
aproximada de 1.00 kg.
2. Colocar la muestra en la charola y secar en el horno a una temperatura
de 110° C ± 5° C hasta lograr una masa constante y enfriar a
72 Sánchez Rivera Luis Ernesto
temperatura ambiente hasta alcanzar una temperatura confortable para
su manejo.
3. Obtener una muestra de 1000 g. de material en estado seco.
4. Armar las mallas en orden descendente de aberturas, terminando con la
charola como base.
5. Colocar la muestra en estado seco en la malla superior y colocar la tapa.
6. Colocar el juego de mallas conteniendo la muestra en la maquina
agitadora de mallado por un lapso de 15 min.
7. Retirar las mallas de la máquina y se procede a desarmarlas
empezando por la malla superior, midiendo la masa retenida en cada
una de ellas; teniendo cuidado de no perder material al momento del
pesaje.
8. Con ayuda de la tabla del anexo 2 y la masa total de muestra calcular:
La masa retenida en cada malla
El porcentaje retenido en cada malla usando la fórmula:
% 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛 =𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑅𝑒𝑡.
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑥100
El porcentaje del material retenido acumulado en cada malla sumando
los porcentajes retenidos anteriores.
El porcentaje que pasa por cada una de las mallas, usando la fórmula:
% 𝑃𝑎𝑠𝑎 = 100 − %𝑅𝑒𝑡 𝐴𝑐𝑢 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎
73 Sánchez Rivera Luis Ernesto
9. Revisar que los resultados del análisis granulométrico se encuentren
dentro de los límites que marca la norma según sea el caso.
a) Si el tamaño nominal del agregado es de 3 ½” (90 mm) a 1 ½” (37.5
mm) utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
Masa
4" 100
3 1/2" 90 a 100
3"
2 1/2" 25 a 60
2"
1 1/2" 0 a 15
1"
3/4 " 0 a 5
Tabla 3.4 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 3 ½” (90 mm) a 1 ½” (37.5 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
b) Si el tamaño nominal del agregado es de 2 ½” (63 mm) a 1 ½” (37.5
mm) utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
Masa
3" 100
2 1/2" 90 a 100
2" 35 a 70
1 1/2" 0 a 15
1"
3/4" 0 a 5 Tabla 3.5 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 2 ½” (63 mm) a 1 ½” (37.5 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
74 Sánchez Rivera Luis Ernesto
c) Si el tamaño nominal del agregado es de 2” (50 mm) a 1” (25.0 mm)
utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
Masa
2 1/2" 100
2" 90 a 100
1 1/2" 35 a 70
1" 0 a 15
3/4"
1/2" 0 a 5 Tabla 3.6 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 2” (50 mm) a 1” (25 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
d) Si el tamaño nominal del agregado es de 2” (50 mm) a No. 4 (4.75 mm)
utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
Masa
2 1/2" 100
2" 95 a 100
1 1/2"
1" 35 a 70
3/4"
1/2" 10 a 30
3/8 “
No. 4 0 a 5 Tabla 3.7 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 2” (50 mm) a No. 4 (4.75 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
75 Sánchez Rivera Luis Ernesto
e) Si el tamaño nominal del agregado es de 1 ½” (37.5 mm) a ¾” (19.0
mm) utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
Masa
2 " 100
1 1/2" 90 a 100
1" 20 a 55
3/4" 0 a 15
1/2" -
3/8 “ 0 a 5
No. 4 -
Tabla 3.8 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 1 ½” (37.5 mm) a 3/4” (19.0 mm), según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
f) Si el tamaño nominal del agregado es de 1 ½” (37.5 mm) a No. 4 (4.75
mm) utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
Masa
2 " 100
1 1/2" 95 a 100
1" -
3/4" 35 a 70
1/2" -
3/8 “ 10 a 30
No. 4 0 a 5
Tabla 3.9 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 1 ½” (37.5 mm) a No. 4 (4.75 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
76 Sánchez Rivera Luis Ernesto
g) Si el tamaño nominal del agregado es de 1” (25.0 mm) a ½” (12.5 mm)
utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
Masa
1 1/2" 100
1" 90 a 100
3/4" 20 a 55
1/2" 0 a 10
3/8 “ 0 a 5
No. 4 -
Tabla 3.10 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 1” (25 mm) a ½” (12.5 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
h) Si el tamaño nominal del agregado es de 1” (25.0 mm) a 3/8” (9.5 mm)
utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
masa
1 1/2" 100
1" 90 a 100
3/4" 40 a 85
1/2" 10 a 40
3/8 “ 0 a 15
No. 4 0 a 5
Tabla 3.11 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 1” (25 mm) a 3/8” (9.5 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
77 Sánchez Rivera Luis Ernesto
i) Si el tamaño nominal del agregado es de 1” (25.0 mm) a No. 4 (4.75
mm) utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
masa
1 1/2" 100
1" 95 a 100
3/4" -
1/2" 25 a 60
3/8 “ -
No. 4 0 a 10
No. 8 0 a 5 Tabla 3.12 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 1” (25.0 mm) a No. 4 (4.75 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
j) Si el tamaño nominal del agregado es de ¾” (19.0 mm) a 3/8” (9.50 mm)
utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
masa
1" 100
3/4" 90 a 100
1/2" 20 a 55
3/8 “ 0 a 15
No. 4 0 a 5 Tabla 3.13 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 3/4” (19.0 mm) a 3/8” (9.50 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
78 Sánchez Rivera Luis Ernesto
k) Si el tamaño nominal del agregado es de ¾” (19.0 mm) a No. 4 (4.75
mm) utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
masa
1" 100
3/4" 90 a 100
1/2" -
3/8 “ 25 a 55
No. 4 0 a 10
No. 8 0 a 5 Tabla 3.14 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 3/4” (19.0 mm) a No. 4 (4.75 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
l) Si el tamaño nominal del agregado es de ½” (12.5 mm) a No. 4 (4.75
mm) utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
masa
3/4" 100
1/2" 90 a 100
3/8 “ 40 a 70
No. 4 0 a 15
No. 8 0 a 5 Tabla 3.15 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de ½” (12.5 mm) a No. 4 (4.75 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
79 Sánchez Rivera Luis Ernesto
m) Si el tamaño nominal del agregado es de 3/8” (9.5 mm) a No. 8 (2.36
mm) utilizar la siguiente tabla:
Tamaño de la malla % que pasa en
masa
1/2" 100
3/8 “ 85 a 100
No. 4 10 a 30
No. 8 0 a 10
No. 16 0 a 5 Tabla 3.16 Límites granulométricos para agregado grueso con tamaño nominal de 3/8” (9.5 mm) a No. 8 (2.36 mm) según la norma NMX-C-077-ONNCCE-1997. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
3.5.2. Determinación de la masa volumétrica compactada del agregado
grueso.
La ONNCCE (2004) en su norma NMX-C-073 propone el siguiente método
de ensayo para agregados con un tamaño máximo nominal de 40 mm o
menos:
Objetivo:
Establecer un método para determinar la masa volumétrica compactada del
agregado grueso con un tamaño máximo nominal de hasta 40 mm en
estado seco que se utilizara para la dosificación de concreto de alta
resistencia.
80 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Material y equipo:
Balanza de 0.1 g de precisión
Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C
Varilla punta de bala
Cucharon de punta plana
Recipiente para masa volumétrico.
Procedimiento:
1. Determinar la capacidad adecuada del recipiente utilizando el tamaño
máximo nominal del agregado grueso basándose en la siguiente tabla.
Capacidad (L)
Tamaño máximo nominal (mm)
5 13
10 25
14 40
Tabla 3.17 Capacidades adecuadas de los recipientes para el ensayo de masa volumetrica segun el tamaño maximo nominal del agregado. Fuente: Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Masa volumétrica – Método de prueba”. NMX-C-073-ONNCCE-2004. México, 2004.
2. Anotar la tara y el factor del recipiente correspondiente previamente
calibrado.
3. Tomar una muestra de agregado de aproximadamente 1.5 veces la
capacidad del recipiente correspondiente.
81 Sánchez Rivera Luis Ernesto
4. Colocar la muestra en la charola y secar en el horno a una temperatura
de 110° C ± 5° C hasta lograr una masa constante y enfriar a
temperatura ambiente hasta alcanzar una temperatura confortable para
su manejo.
5. Colocar el recipiente en una superficie dura y nivelada, llenar con la
muestra seca hasta la tercera parte de su capacidad.
6. Compactar el material con la varilla punta de bala aplicando 25
penetraciones distribuidas uniformemente de manera concéntrica sobre
la superficie sin llegar a tocar el fondo del recipiente, con una fuerza tal
que no triture las partículas de agregado.
Fotografía 3.17 Proceso de compactación durante la obtención de la masa volumétrica compactada del agregado grueso. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
7. Agregar el material necesario para llenar el recipiente hasta dos terceras
partes de su capacidad y repetir el proceso de compactación con la
varilla punta de bala.
8. Agregar el material necesario de modo que este rebase el borde
superior del recipiente y repetir el proceso de compactación.
82 Sánchez Rivera Luis Ernesto
9. Enrasar el recipiente visualmente, quitando y poniendo partículas, de tal
manera que los salientes sobre la superficie del borde compensen las
depresiones por debajo de él.
10. Determinar la masa total del recipiente con todo y material.
11. Realizar el ensayo por lo menos 3 veces y registrar el promedio de los
resultados.
Cálculos:
Para determinar la masa volumétrica compactada del agregado grueso en
estado seco se utiliza la siguiente expresión:
𝑀𝑣𝑐 = (𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑀𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒) ∗ 𝐹𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
Dónde:
𝑀𝑣𝑐 = Masa volumétrica compactada de la muestra en estado seco, en
kg/m³.
𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Masa del recipiente con material, en kg.
𝑀𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = Masa del recipiente, en kg.
𝐹𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = Factor del recipiente, en 1/m³
83 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3.5.3. Obtención de muestras de agregado grueso en estado Saturado
Superficialmente Seco (SSS).
Método basado en la Norma Mexicana NMX-C-164 de la ONNCCE (2002).
Objetivo:
Establecer un método para la obtención de muestras de agregado grueso
en la condición de saturado y superficialmente seco (sss).
Material y equipo:
Balanza de 0.1 g de precisión
Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C
Charola metálica
Malla del No 4
Franela
Procedimiento:
1. Obtener una muestra de por lo menos el doble del volumen que se va a
emplear en el ensayo.
2. Lavar todo el material de la muestra a ensayar sobre la malla No.4, esto
con el fin de evitar polvo o cualquier otro material adherido a la
superficie.
3. Colocar la muestra en la charola y secar en el horno a una temperatura
de 110° C ± 5° C hasta lograr una masa constante y enfriar a
84 Sánchez Rivera Luis Ernesto
temperatura ambiente hasta alcanzar una temperatura confortable para
su manejo.
4. Sumergir la muestra en agua a temperatura ambiente teniendo por lo
menos un tirante de agua de 20 mm, por un lapso de 24 h ± 4 h.
5. Sacar la muestra del agua y secar superficialmente con la franela
húmeda hasta que las superficies pierdan el brillo acuoso, esto pone al
material en estado saturado superficialmente seco (sss).
3.5.4. Determinación de la masa específica del agregado grueso.
La ONNCCE (2002) en su norma NMX-C-164 propone el siguiente método
de ensayo:
Objetivo:
Establecer un método para determinar la masa especifica del agregado
grueso en la condición de saturado y superficialmente seco (sss) que se
utilizara para la dosificación de concreto de alta resistencia.
Material y equipo:
Balanza de 0.1 g de precisión
Picnómetro de sifón
Probeta graduada de 1.0 L
Charola metálica
85 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Procedimiento:
1. Llenar el picnómetro con agua a una temperatura de 22° C ± 1° C y
dejar que fluya el agua hasta que el picnómetro deje de gotear.
2. Determinar la masa de la muestra que se va a ensayar, no siendo menor
a 5 kg Para picnómetros cuyo diámetro sean de 15 cm y 8 kg para los
que tengan 20 cm; estas cantidades se pueden interpolar de forma
lineal.
3. Tapar la salida del sifón y agregar la muestra cuidando que no arrastre
burbujas de aire.
4. Destapar el sifón cuando la superficie libre del agua este en reposo y
recibir el agua en la probeta graduada.
Fotografía 3.18 Medición del volumen de agua desplazada por el agregado, durante el proceso de obtención de masa específica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
86 Sánchez Rivera Luis Ernesto
5. Medir el volumen colectado en la probeta.
6. Realizar la prueba por lo menos 2 veces y registrar el promedio de los
resultados del ensayo.
Cálculos:
Para determinar la masa específica del agregado grueso en estado SSS se
utiliza la siguiente expresión:
𝑀𝑒𝑠𝑠𝑠 =𝑀𝑠𝑠𝑠
𝑉𝑎
Dónde:
𝑀𝑠𝑠𝑠= Masa de la muestra en estado sss, en kg.
𝑉𝑎= Volumen del agua desalojada, en 𝑑𝑚3.
𝑀𝑒𝑠𝑠𝑠= Masa especifica saturada y superficialmente seca, en kg/𝑑𝑚3
87 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3.5.5. Determinación del porcentaje de absorción del agregado grueso.
El siguiente método de ensayo está basado en la Norma Mexicana NMX-C-
164 de la ONNCCE (2002).
Objetivo:
Establecer un método para determinar el porcentaje de absorción del
agregado grueso.
Material y equipo:
Charola metálica
Balanza de 0.1 g de precisión
Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C
Muestra de agregado grueso en estado Saturado Superficialmente Seco
(SSS)
Procedimiento:
1. Tomar una muestra del agregado grueso en estado SSS y determinar su
masa (la masa no debe de ser menor a 200 g).
2. Meter la muestra al horno con una temperatura de 110 °C ± 5 °C durante
24 h ± 4 h.
3. Dejar enfriar la muestra a temperatura ambiente y determinar la masa de
la muestra seca.
4. Realizar la prueba por lo menos 2 veces y registrar el promedio de los
resultados del ensayo.
88 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Cálculos:
Para determinar el porcentaje de absorción del agregado grueso se utiliza la
siguiente expresión:
% 𝑎𝑏𝑠 =𝑃𝑠𝑠𝑠 − 𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜
𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜𝑥100
Dónde:
% 𝑎𝑏𝑠= Porcentaje de absorción del agregado grueso.
𝑃𝑠𝑠𝑠= Masa de la muestra de agregado grueso en estado SSS, en g.
𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜= Masa de la muestra de agregado grueso en estado seco, en g.
3.5.6. Determinación del porcentaje de humedad por secado en el
agregado grueso.
Este método está basado en la Norma Mexicana NMX-C-166 de la
ONNCCE (2006).
Objetivo:
Establecer un método para determinar el porcentaje de humedad por medio
del secado del agregado grueso.
. Material y equipo:
Balanza de 0.1 g de precisión
Parrilla eléctrica o de gas.
89 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Recipiente metálico (Con volumen suficiente para contener la muestra
sin que ésta se derrame, de tal forma que la altura de la muestra no sea
superior a una quinta parte de la profundidad del recipiente).
Espátula pequeña.
Vidrio de reloj.
Procedimiento:
1. Basándonos en la siguiente tabla, obtenemos la masa de la muestra a
ensayar en estado natural.
Tamaño
nominal (mm)
Masa de
la muestra (kg)
150 30
102 25
90 16
75 13
64 10
50 8
40 6
25 4
20 3
13 2
10 1.5
Tabla 3.18 Cantidad de muestra a ensayar basado en el tamaño nominal.
2. Tomar la muestra previamente pesada y colocarla en el recipiente.
3. Colocar el recipiente en la parrilla y secar la muestra totalmente,
teniendo cuidado de no perder partículas de muestra durante el proceso.
90 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Mover continuamente la mezcla con la espátula para evitar
sobrecalentamiento y acelerar el proceso.
Fotografía 3.19 Proceso de secado del agregado grueso, durante la obtención del porcentaje de humedad. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
4. Para determinar si la muestra está completamente seca, se coloca sobre
ella el vidrio de reloj, si este se empaña la muestra aún tiene humedad,
si el vidrio no se empaña la muestra se encuentra totalmente seca.
Fotografía 3.20 Uso de vidrio de reloj para determinar la condicion de humedad de la muestra. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
91 Sánchez Rivera Luis Ernesto
5. Cuando la muestra este totalmente seca, dejarla enfriar a temperatura
ambiente y determinar su masa.
6. Realizar la prueba por lo menos 2 veces y registrar el promedio de los
resultados del ensayo.
Cálculos:
Para determinar el porcentaje de humedad del agregado grueso se utiliza la
siguiente expresión:
% 𝐻𝑢𝑚 =𝑃𝑛𝑎𝑡 − 𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜
𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜𝑥100
Dónde:
% 𝐻𝑢𝑚= Porcentaje de humedad del agregado grueso.
𝑃𝑛𝑎𝑡= Masa de la muestra de agregado grueso en estado natural, en g.
𝑃𝑠𝑒𝑐𝑜= Masa de la muestra de agregado grueso en estado seco, en g.
92 Sánchez Rivera Luis Ernesto
A Alfredo: El agua es uno de los principales
componentes del concreto ya que gracias a ella se
inician los procesos químicos necesarios para su
endurecimiento, dedicado a ti hermano que
gracias a tus consejos, apoyo y conocimientos
lograste iniciar esa reacción que ha logrado
consolidar mi carrera profesional.
CAPITULO 4. AGUA.
93 Sánchez Rivera Luis Ernesto
¿Quién de ustedes, si quiere edificar
una torre, no se sienta primero a
calcular los gastos, para ver si tiene
con qué terminarla?
Lucas 14:28
Capitulo 4. Agua.
Cualquier agua considerada natural, potable y que no presente un fuerte olor o
sabor puede ser usada como agua de mezcla para preparar concreto.
Sin embargo Kosmatka et al. (2004) menciona que se puede usar agua
considerada no potable en la elaboración de concretos, pero su desempeño se
debe de monitorear, debido a que un exceso de impurezas en el agua de
mezclado puede provocar algunos de los siguientes problemas:
Inestabilidad en el volumen en el elemento de concreto.
Reducción de la durabilidad.
Corrosión del acero de refuerzo.
Eflorescencias.10
Afectar el tiempo de fraguado.
Reducir la resistencia del concreto.
La tabla 4.1 basada en la norma NMX-C-122-ONNCCE- 2004 de la ONNCCE
(2004) nos indica los límites máximos tolerables de sales e impurezas en el agua
de mezcla.
10
La migración de sales minerales, generalmente de color blanco, desde el interior del concreto hasta su superficie, las cuales se mueven al ser arrastrada por el vapor de agua o la humedad ambiental, algunas sales solubles en agua pueden ser transportadas también por capilaridad a través de los materiales porosos y ser depositadas en su superficie cuando se evapora el agua por efecto de los rayos solares y/o del aire.
94 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Sales e impurezas Cementos ricos en
calcio11
Límites en p.p.m
Cementos sulforesistentes
12
Límites en p.p.m
Sólidos en suspensión
En aguas naturales (limos y arcillas) 2 000 2 000
En aguas recicladas (finos de cemento y agregados) 50 000 35 000
Cloruros como CL
Para concreto con acero de pre esfuerzo y piezas de puente
400 600
Para otros concretos reforzados en ambiente húmedo o en contacto con metales como aluminio, fierro galvanizado y otros similares
700 1 000
Sulfato como SO₄ 3 000 3 500
Magnesio como Mg++ 100 150
Carbonatos como CO₃ 600 600
Dióxido de carbonato disuelto, como CO₂ 5 3
Álcalis totales como Na+ 300 450
Total de impurezas en solución 3 500 4 000
Grasas o Aceites 0 0
Materia orgánica (oxigeno consumido en medio acido) 150 150
Valor del pH No menor de 6 No menor de 6.5
Tabla 4.1 Límites máximos tolerables de sales e impurezas en el agua para la elaboración de mezclas de concreto. Fuente: Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agua para concreto –Especificaciones”. NMX-C-122-ONNCCE-2004. México, 2004.
Fotografía 4.1 Efecto de la eflorescencia en elementos de concreto. Recuperado: http://www.preguntaleasherwin.cl/2011/%C2%BFcomo-
tratar-las-eflorescencias-salinas-en-superficies-de-concreto/
11
Se consideran como tales los cementos portland ordinarios con contenido de cal libre en el límite tolerable y ricos en silicato tricalcico. 12
Se consideran como tales a los cementos portland referidos en la norma NMX-C-414-ONNCCE (véase capítulo 2) Con la característica RS (resistente a los sulfatos).
95 Sánchez Rivera Luis Ernesto
CAPITULO 5. ADITIVOS.
96 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Si has construido un castillo en el aire,
no has perdido el tiempo, es allí donde
debería estar. Ahora debes construir los
cimientos debajo de él.
George Bernard Shaw
Capitulo 5. Aditivos.
Los aditivos químicos son sustancias que se incorporan a la mezcla de concreto
en función de la cantidad de material cementante, durante el proceso de mezclado
antes de su colocación, con el fin de lograr modificaciones específicas en las
propiedades normales del concreto.
Como se vio en capítulos anteriores el concreto debe de ser trabajable, de fácil
acabado, durable, impermeable, fuerte y resistente al desgaste. Se debe de
preferir obtener estas características con la selección de los materiales adecuados
que con el uso de aditivos.
Kosmatka et al. (2004) nos enumera las principales razones para el uso de
aditivos:
1. Reducción del costo del concreto.
2. Obtención de ciertas propiedades de una manera más efectiva.
3. Manutención de la calidad del concreto en climas extremos durante las
etapas de mezclado, transporte, colado y curado.
4. Superación de ciertos inconvenientes durante las etapas de mezclado,
transporte, colado y curado.
97 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Existen una serie de factores que influyen de manera importante en la eficiencia
de un aditivo tales como:
Tipo
Marca
Contenido de agua
Cantidad de materiales cementantes
Granulometría.
Tiempo de mezclado
Temperatura del concreto
Con base en la norma NMX-C-255 de la ONNCCE (2006) los aditivos se clasifican
de la siguiente manera:
Tipo Nombre
A Reductor de agua
B Retardante
C Acelerante de fraguado inicial
C2 Acelerante de resistencia
D Reductor de agua y retardante
E Reductor de agua y acelerante
F Reductor de agua de alto rango
G Reductor de agua de alto rango y retardante
F2 Superplastificante
G2 Superplastificante y retardante
AA Inclusor de aire
Tabla 5.1 Clasificación de los aditivos según su uso. Fuente: Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Aditivos químicos para concreto – Especificaciones, muestreo y métodos de ensayo”. NMX-C-255-ONNCCE-2006. México, 2006.
98 Sánchez Rivera Luis Ernesto
5.1. Aditivos reductores de agua.
Este tipo de aditivos se usan para los siguientes propósitos:
Reducir la cantidad de agua de mezcla en la producción de concretos con
un asentamiento especificado.
Aumentar la resistencia debido a la reducción de la relación agua/cemento
conservando una buena trabajabilidad.
Obtener una buena trabajabilidad al reducir la cantidad de cemento, esto
con el fin de aminorar el calor de hidratación en la producción de concretos
masivos.
Aumentar la trabajabilidad para lograr una buena colocación en lugares de
difícil acceso.
Aumentar el revenimiento.
Sin embargo el uso más recurrente es el de aumentar la resistencia, Kosmatka et
al. (2004) menciona lo siguiente: “En concretos con los mismos contenidos de
cemento y de aire y revenimiento, la resistencia a los 28 días de un concreto
conteniendo un reductor de agua puede ser del 10% al 25% mayor que la
resistencia de un concreto sin aditivo” (p. 138)
Los aditivos reductores de agua convencionales logran disminuir el contenido de
agua entre un 5 a un 10 %, indicados para concretos con revenimiento de 100 a
125 mm.
99 Sánchez Rivera Luis Ernesto
5.1.1. Reductores de agua de medio rango.
Este tipo de aditivos proporcionan una reducción de agua comprendida
entre 6 y 12% y son recomendados para concretos con revenimiento de 125
a 200 mm. Este tipo de reductores se puede usar para mejorar la capacidad
de bombeo del concreto, reducir la viscosidad y facilitar el acabado.
5.1.2. Reductores de agua de alto rango.
Este tipo de aditivos pueden reducir la demanda de agua de una forma más
eficiente que los reductores de agua normales, pudiendo lograr una
reducción de entre 12 a 30%, algunas de las ventajas de los concretos
producidos con este tipo de aditivos son las siguientes:
Concretos con baja relación agua cemento.
Resistencia a compresión mayor a 715 kg/cm².
Trabajabilidad normal o alta.
Menor penetración de iones cloruros.
La gran reducción de agua que se logra con el uso de estos aditivos puede
disminuir de manera importante el sangrado del concreto, lo cual puede
generar dificultades al momento de realizar el acabado si se presenta un
secado rápido.
5.2. Aditivos retardantes.
Este tipo de aditivos se ocupan para retrasar el tiempo de fraguado y mejorar las
propiedades de endurecimiento del concreto en ambientes con clima cálido o
temperaturas altas, esto con el fin de facilitar su colocación y acabado.
100 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Polanco (2010) indica algunos de los propósitos con los cuales se ocupan los
aditivos retardantes:
Retrasar el fraguado ante la ejecución de técnicas especiales de acabado.
Compensar el efecto acelerador de las altas temperaturas sobre el fraguado
del concreto.
Retrasar el fraguado del concreto en condiciones de colocación no
convencionales o difíciles.
El uso de aditivos retardantes puede presentar una disminución en la resistencia
temprana, entre uno a tres días, en los elementos de concreto.
5.3. Aditivos acelerantes.
Este tipo de aditivos se usa para poder acelerar la resistencia a temprana edad o
el fraguado del concreto, proporcionando un desempeño optimo en ambientes de
clima frio.
Los hay formulados con base cloruro y sin cloruro, siendo los de base cloruro los
más comunes y eficientes.
El uso de cloruro de calcio (CaCl₂) en este tipo de aditivos, además de acelerar el
desarrollo de resistencia también genera corrosión potencial de la armadura,
aumento del descacaramiento y oscurecimiento del concreto.
Kosmatka et al. (2004) recomienda no usar aditivos con cloruros de calcio en los
siguientes casos:
En Construcción de estacionamientos.
En concretos pretensados, debido al riesgo de la corrosión.
101 Sánchez Rivera Luis Ernesto
En concretos con aluminio inmerso, pues puede ocurrir corrosión severa del
aluminio.
En concretos que contengan agregados potencialmente reactivos.
En concretos con exposición a aguas o suelos con sulfatos.
Durante clima caluroso.
En concretos masivos.
La cantidad de cloruro de calcio que se debe de adicionar al concreto, siempre
debe de ser la mínima necesaria para lograr la aceleración y nunca ser mayor al
2% de la masa del material cementante.
5.4. Aditivos superplastificantes.
Son aquellos aditivos reductores de agua de alto rango que generan un alto
revenimiento, dando como resultado un concreto fluido. Se le conoce como
concreto fluido o plástico a aquel que presenta un revenimiento mayor que 190
mm, una consistencia bien fluida pero sin perder trabajabilidad, el que se puede
colocar sin compactación y se mantiene prácticamente libre de sangrado y
segregación excesivos.
Si agregáramos un aditivo superplastificante a un concreto con revenimiento de 75
mm se produciría un concreto con un revenimiento aproximado de 230 mm. Sin
embargo debido a los altos revenimientos que presentan los concretos realizados
con estos aditivos la prueba para medir su consistencia se basa en medir el
diámetro de la extensibilidad de la mezcla sobre una placa de metal.
102 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 5.1 Ensayo de extensibilidad realizada a una muestra de concreto adicionada con un aditivo superplastificante. Recuperado:http://www.construdata.com/BancoMedios/Imagenes/aditivos3-1.gif
La eficiencia de este tipo de aditivos se ve grandemente impactada por el aumento
en la cantidad de agregados finos y cemento presentes en la mezcla.
La dosificación llevada a cabo por este manual en capítulos posteriores será
basada en el uso de este tipo de aditivos, ya que se buscara dosificar un concreto
de alta resistencia, con buena fluidez y trabajabilidad usando una relación agua
cemento menor a 0.40.
5.5. Aditivos inclusores de aire.
Este tipo de aditivo se usan para incorporar, de manera intencional, burbujas de
aire microscópicas distribuidas uniformemente en toda la pasta cementante.
Mientras el concreto se encuentra en estado fresco reducen tanto la segregación
como el sangrado y aumentan la trabajabilidad; una vez que el concreto ha
endurecido aumentan la durabilidad del mismo, si tiene que ser sometido a ciclos
de congelamiento y deshielo.
103 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Para la realización de un concreto de alta resistencia con una relación
agua/cemento menor a 0.40, en este manual se recomienda la utilización de un
aditivo superplastificante para lograr una buena trabajabilidad y un aditivo
retardante para lograr retardar y estabilizar el proceso de hidratación del cemento,
así como tener un control en la permanencia de la fluidez.
104 Sánchez Rivera Luis Ernesto
A Juan Carlos: Amigo, hijo, sobrino, hermano,
confidente, todas mis metas siempre han estado
inspiradas en ti y para ti con la esperanza de darte
un buen ejemplo, y esta no es la excepción, así
como el humo de sílice potencializa y mejora las
propiedades del concreto, tú has logrado
potencializar mis capacidades gracias a esa gran
mancuerna que siempre hemos tenido,
sencillamente sin ti esto no hubiera sido posible,
este trabajo es para ti y recuerda: “Todo en esta
vida se puede lograr con pasión, dedicación y
mucho farmeo”.
CAPITULO 6. HUMO DE SÍLICE.
105 Sánchez Rivera Luis Ernesto
¡Ah, construir, construir! Ésta es la más
noble de todas las artes.
Henry Longfellow Wadsworth
Capitulo 6. Humo de sílice
Considerado como material cementante suplementario, el humo de sílice usado
conjuntamente con el cemento portland contribuye en la mejora de las
propiedades del concreto endurecido.
También llamado microsílice, el humo de sílice es un subproducto del ferrosilicio,
extremadamente fino con partículas con un diámetro promedio de 0.1 μm, casi
cien veces menor que las partículas de cemento; debido a la finura de sus
partículas estas tienen la capacidad de colocarse en los espacios vacíos entre las
partículas de cemento provocando que se incremente la densidad de la pasta.
El humo sílice se adiciona al concreto como parte del material cementante, este se
puede utilizar como sustitución parcial del cemento portland o como adición
dependiendo de los efectos esperados o de las propiedades de los materiales del
concreto.
Fotografía 6.1 Muestra de humo de sílice. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
106 Sánchez Rivera Luis Ernesto
La masa específica del humo de sílice se encuentra generalmente entre 2.20 y
2.50 g/cm³.
Fotografía 6.2 Ensayo para la obtención de la masa especifica del humo de sílice. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Los efectos del humo de sílice en el concreto fresco son las siguientes:
Aumenta la demanda de agua a menos que se utilice un reductor de agua
Reduce ligeramente la trabajabilidad
Reduce el sangrado
Reduce la segregación
Disminuye el calor de hidratación.
Aumenta de manera eficiente la capacidad de bombeo del concreto
107 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Los efectos del humo de sílice en el concreto endurecido son las siguientes:
Favorece el aumento de la resistencia entre los 3 y los 28 días
Aumenta la impermeabilidad
Reduce considerablemente la reacción álcali-agregado
Aumenta la resistencia al ataque de sulfatos o agua de mar
Disminuye grandemente la reacción electroquímica de corrosión del acero
de refuerzo
Altera ligeramente el color
Debido a que este manual busca dosificar concretos de alta resistencia, la adición
de humo de sílice en la mezcla es de suma importancia pues da como resultado
resistencias a la compresión a los 14 días cercanas a 1000 kg/cm², con relaciones
agua/cemento entre 0.30 y 0.25; Morales y Barzola (2001) encontraron que
adicionar entre el 10 y el 15% de humo de sílice del total de la masa de cemento
incrementa los sólidos presentes en la pasta, colocándose en los espacios vacíos
y aumentando la cohesividad, también reacciona con el C₂(OH)₂ libre, formando
silicatos de calcio, los cuales incrementan la resistencia a la compresión del
concreto, además de reducir el excesivo de calor de hidratación presente en los
concretos de alta resistencia debido a la gran cantidad de material cementante
que contienen.
108 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Figura 6.1 Relación entre la resistencia a la compresión, la edad del concreto en días y el contenido de humo de sílice. Fuente: Instituto Mexicano del Cemento y el Concreto (IMCYC).
6.1. Aplicación de concretos con humo de sílice.
El construir estructuras con una gran resistencia, optimizando costos y reduciendo
los tiempos, ha sido uno de los retos más grandes de investigadores y
diseñadores de concretos. Es por esto que se han llevado a cabo diversas obras
estructurales utilizando adiciones, siendo el humo de sílice uno de los más
usados. A continuación se citan algunos ejemplos:
6.1.1. Edificio de Almacenamiento de Residuos Nucleares, Hanford,
Washington.
Debido a la compleja forma arquitectónica que presenta, para este proyecto
se requería un concreto de fácil colocación, además se buscaba reducir el
calor de hidratación y obtener resistencia tempranas en los elementos de
concreto, esto debido al grosor de las paredes que se tenían que construir,
las cuales cuentan con 1.4 m de espesor. Para cumplir con estos requisitos
109 Sánchez Rivera Luis Ernesto
se optó por diseñar una mezcla para las paredes y el techo con 232 kg/m³
de cemento portland, 36 kg/m³ de sílice (11% de adición) y una relación
agua cemento de 0.37, obteniendo una resistencia a los 28 días de 430
kg/cm² y de 520 a los 90 días. (Silica Fume Association, 2011).
Fotografía 6.3 Construcción en 1943 del edificio de almacenamiento de residuos nucleares en Hanford, Washington. Recuperado: www.gettyimages.es.
6.1.2. Puente confederación, Isla Príncipe Eduardo, Canadá.
Cuenta con 13 km de longitud y conecta la costa este de Canadá con la isla
Príncipe Eduardo, y sus especificaciones de diseño fueron las siguientes:
Tres carriles para tránsito.
Cargas accidentales como viento, nieve y olas.
100 años de vida útil.
110 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Resistencia a colisión de embarcaciones de tamaño medio.
Canal de navegación de 172 m de ancho y 39 m de altura.
Estos requerimientos fueron cubiertos con el uso de tramos prefabricados
de concreto de 250 m de longitud, con un porcentaje de humo de sílice del
7.5% lo cual resulto en resistencias de 550 kg/cm² a los 28 días. Fue
terminado en 1997 (Silica Fume Association, 2011).
Fotografía 6.4 Puente Confederación, ubicado en la isla Principe Eduardo, Canadá. Recuperada: http://www.info7.mx/a/noticia/409788/clasificado.
6.2. Determinación de la masa específica del humo de sílice.
Basándonos en el método descrito por la ONNCCE (2010) en su norma NMX-C-
152 podemos proponer el siguiente método de ensayo:
Objetivo:
Establecer un método para determinar la masa específica del humo de sílice que
se utilizara para la dosificación de concreto de alta resistencia.
111 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Material y equipo:
Humo de sílice
Frasco le Chatelier
Keroseno libre de agua o Nafta
Balanza de 0.05 g de precisión
Termómetro de 0.2 C de precisión
Embudo
Procedimiento:
1. Llenar el frasco con keroseno a un nivel entre cero y un mililitro.
2. Secar el interior del frasco arriba del nivel del keroseno, esto con el fin de
evitar la adherencia del humo de sílice en las paredes internas del frasco.
3. Sumergir el frasco en un baño de agua a temperatura ambiente, cuidando
que durante el baño la temperatura sea lo más constante posible, hasta que
no existan diferencias mayores de 0.2° C entre la temperatura del keroseno
dentro del frasco y la temperatura del keroseno exterior a éste.
4. Debido a que cuando se desprendan las burbujas de aire, el líquido dentro
del frasco disminuirá, llenar éste con una pipeta entre las marcas de cero y
un ml (se recomienda mantener la medida en cero).
5. Registrar el volumen de líquido dentro del frasco y la temperatura de
ensayo (temperatura ambiente).
6. Colocar el humo de sílice en el área de trabajo para que adquiera la
temperatura ambiente.
112 Sánchez Rivera Luis Ernesto
7. Obtener una muestra de 40 ± 0.05 g. de humo de sílice.
8. Depositar el humo de sílice dentro del frasco auxiliándonos del embudo
para acelerar la colocación del mismo y para prevenir que éste se adhiera
al cuello del frasco.
Fotografía 6.5 Introducción del humo de silice en el frasco de le chatelier, durante el proceso de obtención de masa específica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
9. Colocar el tapón al frasco y girar el frasco tomándolo entre las manos en
posición inclinada o haciéndolo rodar en posición inclinada sobre una
superficie plana, teniendo cuidado de que la superficie este cubierta con
algún material suave que evite alguna ruptura del frasco; este proceso con
113 Sánchez Rivera Luis Ernesto
el fin de desalojar el aire que haya sido atrapado al introducir el humo de
sílice en el keroseno.
10. Sumergir el frasco en un baño de agua durante un tiempo suficiente para
estabilizar la temperatura, medir el volumen y anotarlo.
Fotografía 6.6 Frasco de le chatelier con queroseno y muestra de sílice, en baño de agua durante el proceso de obtenció de masa específica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
11. Realizar la prueba por lo menos 2 veces y registrar el promedio de los
resultados del ensayo.
114 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Cálculos:
Para poder determinar la masa específica del humo de sílice hacemos uso de la
siguiente ecuación:
𝜌 =𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒, 𝑒𝑛 𝑔
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑑𝑜, 𝑒𝑛 𝑚𝑙=
𝑀
(𝑉𝑓 − 𝑉𝑖)
Dónde:
M= Masa de la muestra de humo de sílice, en g.
𝑉𝑖= Volumen inicial, en 𝑐𝑚3
𝑉𝑓= Volumen final (después de introducir los 40 g de humo de sílice), en 𝑐𝑚3
ρ= Masa específica del humo de sílice, en g/cm³
115 Sánchez Rivera Luis Ernesto
A la UNAM: Así como los mejores materiales son
inservibles sin una correcta metodología de
muestreo y ensaye, así también los mejores
talentos son nada sin una buena formación, este
trabajo va dedicado con amor y respeto a mi Alma
Mater, la cual me ha dado una excelente formación
tanto académica como social, esto no hubiera sido
posible sin los conocimientos que me brindaste.
CAPITULO 7. MÉTODO DE DOSIFICACIÓN PARA
CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA BASADO EN
EL MÉTODO DE CONTENIDO MÍNIMO DE VACÍOS
116 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Las grandes obras se deben a fuerzas
colectivas excitadas por fuerzas
individuales: manos inconscientes
allegan materiales de construcción;
solo cerebros conscientes logran idear
monumentos hermosos y durables. De
ahí la conveniencia de instruir a las
muchedumbres para transformar al
más humilde obrero en colaborador
consciente.
Manuel Gonzalez Prada.
Capitulo 7. Método de dosificación para concretos de alta
resistencia basado en el método de contenido mínimo de
vacíos
El siguiente método de dosificación ha sido investigado y probado por alumnos
miembros del capítulo estudiantil del American Concrete Institute (ACI) en los
laboratorios de la Facultad de Estudios Superiores Aragón de la Universidad
Nacional Autónoma de México durante el III Concurso Interestatal de Mezclas de
Concreto, a continuación se muestra el proceso y los resultados obtenidos.
Este método está enfocado principalmente a los agregados pétreos y tiene como
base primaria la obtención de una mezcla optima de los mismos, utilizando la
combinación de máximo dos agregados finos y dos agregados gruesos diferentes,
la cual contendrá la mínima cantidad de vacíos.
La combinación se logra adicionando a un agregado base, un 10% en masa de
otro agregado para posteriormente obtener la masa volumétrica de esa mezcla,
este proceso se repite de manera sucesiva hasta que la adición llegue a un 100%
117 Sánchez Rivera Luis Ernesto
de la masa del agregado base, siendo la combinación con mayor masa
volumétrico la que contiene la mínima cantidad de vacíos.
7.1. Combinación de agregados finos con la mínima cantidad de vacíos.
Este método solo aplica para la utilización de dos agregados finos diferentes y
está basado en la obtención de masa volumétrica compactada propuesta por la
ONNCCE (2004) en su norma NMX-C-073.
Objetivo:
Establecer un método para obtener la combinación de dos agregados finos en
estado seco con la mínima cantidad de vacíos.
Material y equipo:
Balanza de 0.1 g de precisión
Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C
Varilla punta de bala
Cucharon de punta plana
Recipiente para masa volumétrico
Enrasador
Procedimiento:
1. Utilizar la tabla del anexo 3 para registrar y calcular las diferentes etapas
del proceso.
2. Anotar la tara y el factor del recipiente previamente calibrado que se usara
para el ensayo.
118 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3. Tomar una muestra de cada agregado de aproximadamente 1.5 veces la
capacidad del recipiente.
4. Colocar las muestras en charolas separadas y secar en el horno a una
temperatura de 110° C ± 5° C hasta lograr una masa constante y enfriar a
temperatura ambiente hasta alcanzar una temperatura confortable para su
manejo.
5. Etiquetar la muestra con mayor masa volumétrica como “arena 1” y la de
menor masa volumétrica como “arena 2”.
6. Colocar el recipiente en una superficie dura y nivelada y llenar con la
muestra “arena 1” hasta la tercera parte de su capacidad.
7. Compactar el material con la varilla punta de bala aplicando 25
penetraciones distribuidas uniformemente de manera concéntrica sobre la
superficie sin llegar a tocar el fondo del recipiente,
8. Agregar la cantidad necesaria de la muestra “arena 1” para llenar el
recipiente hasta dos terceras partes de su capacidad y repetir el proceso de
compactación con la varilla punta de bala.
9. Agregar la cantidad necesaria de “arena 1” de modo que esta rebase el
borde superior del recipiente y repetir el proceso de compactación.
10. Enrasar el recipiente usando el enrasador mediante movimientos de corte
horizontal.
11. Determinar la masa total del recipiente con todo y material y registrar el
resultado en la tabla.
12. Calcular la masa volumétrica compactada y registrar los datos en la tabla.
119 Sánchez Rivera Luis Ernesto
13. Realizar el ensayo por lo menos 3 veces y registrar el promedio de los
resultados.
14. Determinar la cantidad de masa ensayada de “arena 1” utilizando la
siguiente fórmula:
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 − 𝑇𝑎𝑟𝑎
Obtener una muestra de “arena 1” con esta magnitud y registrar los
resultados.
15. Determinar la masa de “arena 2” que se adicionara en cada paso usando la
siguiente fórmula:
𝐴𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 1 ∗ 0.10
Obtener una muestra de “arena 2” con esta magnitud y registrar los
resultados
16. Mezclar de manera uniforme las dos muestras obtenidas hasta lograr una
combinación homogénea.
17. Obtener la masa volumétrica compactada de la nueva combinación (paso 6
al 13).
18. Reservar el total de la muestra contenida en el recipiente durante la
obtención de la última masa volumétrica compactada y desechar el
sobrante del enrasamiento.
19. A la muestra reservada adicionar una porción de “arena 2” con una masa
igual a la obtenida en el paso 15 (Adición de “arena 2”).
20. Repetir de manera sucesiva los pasos del 16 al 19 hasta que el porcentaje
de adición de la “arena 2” llegue al 100%.
120 Sánchez Rivera Luis Ernesto
21. Utilizando los datos registrados en la tabla, localizar la combinación que
presente el mayor masa volumétrico y por lo tanto el menor contenido de
vacíos, siendo esta la que se utilizara para el cálculo de dosificación.
Cálculos:
Para determinar la masa volumétrica compactada de la combinación de
agregados finos en estado seco se utiliza la siguiente expresión:
𝑀𝑣𝑐 = (𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑇𝑎𝑟𝑎) ∗ 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑅
Dónde:
𝑀𝑣𝑐 = Masa volumétrica compactada de la muestra en estado seco, en
kg/m³.
𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Masa del recipiente con material, en kg.
𝑇𝑎𝑟𝑎= Masa del recipiente vacío, en kg.
𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑅 = Factor del recipiente, en 1/m³
7.2. Combinación de agregados gruesos con la mínima cantidad de
vacíos.
Este método aplica para la utilización de dos agregados gruesos diferentes y está
basado en la obtención de masa volumétrica compactada propuesta por la
ONNCCE (2004) en su norma NMX-C-073.
121 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Objetivo:
Establecer un método para obtener la combinación de dos agregados gruesos en
estado seco con la mínima cantidad de vacíos.
Material y equipo:
Balanza de 0.1 g de precisión
Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C
Varilla punta de bala
Cucharon de punta plana
Recipiente para masa volumétrico
Procedimiento:
1. Utilizar la tabla del anexo 4 para registrar y calcular las diferentes etapas
del proceso.
2. Anotar la tara y el factor del recipiente previamente calibrado que se usara
para el ensayo.
3. Tomar una muestra de cada agregado de aproximadamente 1.5 veces la
capacidad del recipiente.
4. Colocar las muestras en charolas separadas y secar en el horno a una
temperatura de 110° C ± 5° C hasta lograr una masa constante y enfriar a
temperatura ambiente hasta alcanzar una temperatura confortable para su
manejo.
5. Etiquetar la muestra con mayor masa volumétrica como “grava 1” y la de
menor masa volumétrica como “grava 2”.
122 Sánchez Rivera Luis Ernesto
6. Colocar el recipiente en una superficie dura y nivelada y llenar con la
muestra “grava 1” hasta la tercera parte de su capacidad.
7. Compactar el material con la varilla punta de bala aplicando 25
penetraciones distribuidas uniformemente de manera concéntrica sobre la
superficie sin llegar a tocar el fondo del recipiente, con una fuerza tal que no
triture las partículas de agregado.
8. Agregar la cantidad necesaria de la muestra “grava 1” para llenar el
recipiente hasta dos terceras partes de su capacidad y repetir el proceso de
compactación con la varilla punta de bala.
9. Agregar la cantidad necesaria de “grava 1” de modo que esta rebase el
borde superior del recipiente y repetir el proceso de compactación.
10. Enrasar el recipiente visualmente, quitando y poniendo partículas, de tal
manera que los salientes sobre la superficie del borde compensen las
depresiones por debajo de él.
11. Determinar la masa total del recipiente con todo y material y registrar el
resultado en la tabla.
12. Calcular la masa volumétrica compactada y registrar los datos en la tabla.
13. Realizar el ensayo por lo menos 3 veces y registrar el promedio de los
resultados.
14. Determinar la cantidad de masa ensayada de “grava 1” utilizando la
siguiente fórmula:
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 − 𝑇𝑎𝑟𝑎
123 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Obtener una muestra de “grava 1” con esta magnitud y registrar los
resultados.
15. Determinar la masa de “grava 2” que se adicionara en cada paso usando la
siguiente fórmula:
𝐴𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 ∗ 0.10
Obtener una muestra de “grava 2” con esta magnitud y registrar los
resultados
16. Mezclar de manera uniforme las dos muestras obtenidas hasta lograr una
combinación homogénea.
17. Obtener la masa volumétrica compactada de la nueva combinación (paso 6
al 13).
18. Reservar el total de la muestra contenida en el recipiente durante la
obtención de la última masa volumétrica compactada y desechar el
sobrante del enrasamiento.
19. A la muestra reservada adicionar una porción de “grava 2” con una masa
igual a la obtenida en el paso 15 (Adición de “grava 2”).
20. Repetir de manera sucesiva los pasos del 16 al 19 hasta que el porcentaje
de adición de la “grava 2” llegue al 100%.
21. Utilizando los datos registrados en la tabla, localizar la combinación que
presente el mayor masa volumétrico y por lo tanto el menor contenido de
vacíos, siendo esta la que se utilizara para el cálculo de dosificación.
124 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Cálculos:
Para determinar la masa volumétrica compactada de la combinación de agregados
gruesos en estado seco se utiliza la siguiente expresión:
𝑀𝑣𝑐 = (𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑇𝑎𝑟𝑎) ∗ 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑅
Dónde:
𝑀𝑣𝑐 = Masa volumétrica compactada de la muestra en estado seco, en
kg/m³.
𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Masa del recipiente con material, en kg.
𝑇𝑎𝑟𝑎= Masa del recipiente vacío, en kg.
𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑅 = Factor del recipiente, en 1/m³
7.3. Determinación de la relación grava/arena.
Este proceso busca encontrar la relación óptima entre la cantidad de grava y la
cantidad de arena para que la mezcla presente la menor cantidad de vacíos y la
mejor trabajabilidad.
Este método aplica para la utilización de agregados simples o combinados y está
basado en la obtención de masa volumétrica compactada propuesta por la
ONNCCE (2004) en su norma NMX-C-073.
125 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Objetivo:
Establecer un método para determinar la relación grava/arena optima en estado
seco con la mínima cantidad de vacíos.
Material y equipo:
Balanza de 0.1 g de precisión
Horno con termostato ajustable a 110 °C ± 5 °C
Varilla punta de bala
Cucharon de punta plana
Recipiente para masa volumétrico
Enrasador
Muestra de arena simple o combinada (según sea el caso)
Muestra de grava simple o combinada (según sea el caso)
Procedimiento:
1. Utilizar la tabla del anexo 5 para registrar y calcular las diferentes etapas
del proceso.
2. Anotar la tara y el factor del recipiente previamente calibrado que se usara
para el ensayo.
3. Tomar una muestra de cada agregado o combinación de agregados, de
aproximadamente 1.5 veces la capacidad del recipiente.
4. Colocar las muestras en charolas separadas y secar en el horno a una
temperatura de 110° C ± 5° C hasta lograr una masa constante y enfriar a
126 Sánchez Rivera Luis Ernesto
temperatura ambiente hasta alcanzar una temperatura confortable para su
manejo.
5. Colocar el recipiente en una superficie dura y nivelada y llenar con la
muestra de arena hasta la tercera parte de su capacidad.
6. Compactar el material con la varilla punta de bala aplicando 25
penetraciones distribuidas uniformemente de manera concéntrica sobre la
superficie sin llegar a tocar el fondo del recipiente.
7. Agregar la cantidad necesaria de la muestra de arena para llenar el
recipiente hasta dos terceras partes de su capacidad y repetir el proceso de
compactación con la varilla punta de bala.
8. Agregar la cantidad necesaria de arena de modo que esta rebase el borde
superior del recipiente y repetir el proceso de compactación.
9. Enrasar el recipiente usando el enrasador mediante movimientos de corte
horizontal.
10. Determinar la masa total del recipiente con todo y material y registrar el
resultado en la tabla.
11. Calcular la masa volumétrica compactada y registrar los datos en la tabla.
12. Realizar el ensayo por lo menos 3 veces y registrar el promedio de los
resultados.
13. Determinar la cantidad de masa ensayada de arena utilizando la siguiente
fórmula:
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 − 𝑇𝑎𝑟𝑎
Obtener una muestra de arena con esta magnitud y registrar los resultados.
127 Sánchez Rivera Luis Ernesto
14. Determinar la masa de grava que se adicionara en cada paso usando la
siguiente fórmula:
𝐴𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 ∗ 0.10
Obtener una muestra de grava con esta magnitud y registrar los resultados
15. Mezclar de manera uniforme las dos muestras obtenidas hasta lograr una
combinación homogénea.
16. Obtener la masa volumétrica compactada de la nueva combinación (paso 5
al 12).
17. Reservar el total de la muestra contenida en el recipiente durante la
obtención de la última masa volumétrica compactada y desechar el
sobrante del enrasamiento.
18. A la muestra reservada adicionar una porción de grava con una masa igual
a la obtenida en el paso 14 (Adición de grava).
19. Repetir de manera sucesiva los pasos del 15 al 18 hasta que el porcentaje
de adición de grava llegue al 50%.
20. Utilizando los datos registrados en la tabla, localizar la combinación que
presente el mayor masa volumétrico y por lo tanto el menor contenido de
vacíos, siendo esta la relación grava/arena que se utilizara para el cálculo
de dosificación.
Cálculos:
Para determinar la masa volumétrica compactada de la combinación de agregados
en estado seco se utiliza la siguiente expresión:
128 Sánchez Rivera Luis Ernesto
𝑀𝑣𝑐 = (𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑇𝑎𝑟𝑎) ∗ 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑅
Dónde:
𝑀𝑣𝑐 = Masa volumétrica compactada de la muestra en estado seco, en
kg/m³.
𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Masa del recipiente con material, en kg.
𝑇𝑎𝑟𝑎= Masa del recipiente vacío, en kg.
𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟𝑅 = Factor del recipiente, en 1/m³
7.4. Dosificación de mezcla.
Las características de los materiales, el tipo de uso y la resistencia esperada son
factores que influyen en la selección de las proporciones de mezclas para
concretos de alta resistencia.
Algunos otros factores que influyen en menor proporción en la dosificación son:
ambiente de curado, requisitos estructurales, economía, método de fabricación y
masa especifica del agua de mezcla según su temperatura.
El determinar la masa específica del agua de mezcla según su temperatura nos
genera una dosificación más precisa y por lo tanto una mejor hidratación de la
molécula de concreto, la siguiente tabla nos muestra la variación de la masa
específica del agua según su temperatura.
129 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Temperatura del agua (° C)
Masa Especifica (Kg/dm³)
0-12 1.0000
15 9.9910
18 9.9858
21 9.9795
23 9.9750
24 9.9730
27 9.9652
29 9.9597
30 9.9575
Tabla 7.1 Masa específica del agua según su temperatura. Fuente: Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Masa volumétrica – Método de prueba”. NMX-C-073-ONNCCE-2004.
Otro factor importante en la dosificación es el contenido de cemento presente en la
mezcla el cual se define como la cantidad en masa de cemento por metro cubico
de mezcla. Es importante mencionar que el mejor método para determinar el
contenido de cemento en una mezcla con una baja relación agua/cemento es la
realización de muestras de ensayo.
Los contenidos de cemento presentes en mezclas de concreto de alta resistencia
generalmente oscilan entre 450 kg/m³ y 700 kg/m³.
Rivva (2002) menciona que “Para un conjunto dado de materiales en una mezcla
de concreto, hay un contenido dado de cemento el cual produce la máxima
resistencia del concreto” (p. 60), por lo tanto la resistencia se puede ver reducida
si se añade más cemento del contenido optimo requerido.
130 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Cabe mencionar que mezclas con un alto contenido de cemento frecuentemente
tienen demandas muy grandes de agua, por lo tanto, esto se debe de tomar en
cuenta para proporcionar un curado adecuado.
Otro aspecto que condiciona el contenido de cemento óptimo es la eficiencia del
aditivo superplastificante en mantener la trabajabilidad y evitar la aglomeración de
partículas de cemento.
El contenido de aire en un concreto de alta resistencia también juega un papel
muy importante, ya que la incorporación de aire mejora la trabajabilidad de la
mezcla sin embargo reduce de manera significativa la resistencia a compresión,
siendo una excepción los concretos sometidos a ciclos de congelamiento y
deshielo, en los cuales la incorporación de porcentajes de aire oscila entre el 2 y el
7% siendo esto primordial para su resistencia (Kosmatka et al., 2004).
Debido a que el método redactado en este capítulo busca un concreto con una
mínima cantidad de vacíos y una resistencia mayor a los 700 Kg/cm², los
contenidos de aire de los concretos producidos bajo esta metodología serán entre
0.5 y 2.0%, siendo no aptos para la exposición a ciclos de congelamiento y
deshielo.
Para llevar a cabo el cálculo de dosificación de la mezcla, se debe de contar con el
cálculo de todos los parámetros contemplados previamente en este manual como:
Relación agua/cemento.
Contenido de cemento.
Masa específica (Densidad) del cemento.
131 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Masa Específica del agua según su temperatura.
Porcentaje de adición de humo de sílice.
Masa específica (densidad) del humo de sílice.
Dosificación de los aditivos a utiliza (retardante y superplastificante) según
la ficha técnica de los mismos.
Masa específica (densidad) de los aditivos.
Masa específica (densidad) del agregado o agregados finos.
Masa específica (densidad) del agregado o agregados gruesos.
Porcentaje de humedad del agregado o agregados finos.
Porcentaje de humedad del agregado o agregados gruesos.
Porcentaje de absorción del agregado o agregados finos.
Porcentaje de absorción del agregado o agregados gruesos.
Porcentajes de arenas y/o gravas a utilizar.
Relación grava/arena.
La siguiente dosificación está realizada para 1 m³ de concreto.
7.4.1. Dosificación de mezcla usando materiales en estado SSS.
El anexo 6 proporciona una tabla para poder registrar los resultados de
cada paso del proceso.
1. Determinar la cantidad de agua en función de la relación agua/cemento
utilizando la siguiente ecuación:
𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎 = (𝑅 𝑎𝑐⁄ ) ∗ (𝑀𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜)
132 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Dónde:
𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎= Masa del agua de mezcla, en kg.
𝑅 𝑎𝑐⁄ = Relación agua/cemento.
𝑀𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜= Contenido de cemento, en kg.
2. Determinar la masa de humo de sílice que se adicionara a la mezcla
haciendo uso de la siguiente expresión:
𝑀𝑠í𝑙𝑖𝑐𝑒 = 𝑀𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 ∗ % 𝑆í𝑙𝑖𝑐𝑒
Dónde:
𝑀𝑠í𝑙𝑖𝑐𝑒 = Masa de sílice adicionada, en Kg.
𝑀𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = Contenido de cemento, en kg.
% 𝑆í𝑙𝑖𝑐𝑒 = Porcentaje de adición de sílice, en centésimos.
3. Determinar la masa de los aditivos a utilizar (retardante y
superplastificante) con la siguiente expresión:
𝑀𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜 =(𝑀𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜) ∗ 𝑑𝑜𝑠𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 ∗ 𝑀𝑒𝑠𝑝𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜
1000
Dónde:
𝑀𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜= Masa de aditivo necesario para la mezcla, en Kg.
133 Sánchez Rivera Luis Ernesto
𝑀𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜= Contenido de cemento, en kg.
𝑑𝑜𝑠𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = Cantidad de aditivo necesario por cada kg de
cemento según la ficha técnica del mismo, en cc/Kg.
𝑀𝑒𝑠𝑝𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜= Masa específica del aditivo, en g/ml
4. Con base en las masas obtenidas, determinar y anotar el volumen de
cemento, humo de sílice, agua y aditivos necesarios para la mezcla
usando en cada material la siguiente expresión:
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 =𝑀𝑎𝑠𝑎
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑
Dónde:
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛= Volumen del material, en L.
𝑀𝑎𝑠𝑎= Masa del material, en Kg.
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑= Masa específica del material, en g/cm³.
5. Determinar la masa total de arena, mediante la siguiente ecuación:
𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 =1000 − 𝑉𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 − 𝑉𝑠í𝑙𝑖𝑐𝑒 − 𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎 − 𝑉𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜1 − 𝑉𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜2 − 𝑉𝑎𝑖𝑟𝑒
(%𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1
𝜌𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1+
%𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎2
𝜌𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎2) + 𝑅
𝑔𝑎⁄ (
%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1
𝜌𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1+
%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2
𝜌𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2)
Dónde:
𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎= Masa total de arena, en Kg.
134 Sánchez Rivera Luis Ernesto
𝑉𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜= Volumen de cemento, en L.
𝑉𝑠í𝑙𝑖𝑐𝑒= Volumen de humo de sílice, en L.
𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎= Volumen de agua, en L.
𝑉𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜1= Volumen de aditivo retardante, en L.
𝑉𝑎𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜2= Volumen de aditivo superplastificante, en L.
𝑉𝑎𝑖𝑟𝑒= Volumen de aire, en L.
%𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1=Porcentaje de arena 1, en centésimos.
𝜌𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1= Masa específica arena 1, en g/cm³.
%𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2=Porcentaje de arena 2, en centésimos.
𝜌𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2= Masa específica arena 2, en g/cm³.
𝑅𝑔
𝑎⁄ = Relación grava/arena.
%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1= Porcentaje de grava 1, en centésimos.
𝜌𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = Masa específica grava 1, en g/cm³.
%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2= Porcentaje de grava 2, en centésimos.
𝜌𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = Masa específica grava 2, en g/cm³.
135 Sánchez Rivera Luis Ernesto
6. Determinar la masa total de grava, usando la siguiente ecuación:
𝑀𝑡𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 = (𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎) ∗ (𝑅𝑔
𝑎⁄ )
Dónde:
𝑀𝑡𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎= Masa total de grava, en Kg.
𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎= Masa total de arena, en Kg.
𝑅𝑔
𝑎⁄ = Relación grava/arena.
7. Determinar la masa de arena 1 necesaria para la mezcla, mediante la
siguiente ecuación:
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = %𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 ∗ 𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎
Dónde:
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1= Masa arena 1, en Kg.
%𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1=Porcentaje de arena 1, en centésimos.
𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎= Masa total de arena, en Kg.
136 Sánchez Rivera Luis Ernesto
8. Determinar la masa de arena 2 necesaria para la mezcla, usando la
siguiente ecuación:
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 = %𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 ∗ 𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎
Dónde:
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2= Masa arena 2, en Kg.
%𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2=Porcentaje de arena 2, en centésimos.
𝑀𝑡𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎= Masa total de arena, en Kg.
9. Determinar la masa de grava 1 necesaria para la mezcla, mediante la
siguiente ecuación:
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = %𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 ∗ 𝑀𝑡𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎
Dónde:
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1= Masa grava 1, en Kg.
%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1=Porcentaje de grava 1, en centésimos.
𝑀𝑡𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎= Masa total de grava, en Kg.
137 Sánchez Rivera Luis Ernesto
10. Determinar la masa de grava 2 necesaria para la mezcla, usando la
siguiente ecuación:
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = %𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 ∗ 𝑀𝑡𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎
Dónde:
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2= Masa grava 2, en Kg.
%𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2=Porcentaje de grava 2, en centésimos.
𝑀𝑡𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎= Masa total de grava, en Kg.
Realizados estos pasos se obtiene la dosificación de los materiales en estado
SSS.
7.4.2. Corrección de dosificación usando materiales en estado seco.
El anexo 7 proporciona una tabla para poder registrar los resultados de
cada paso del proceso.
1. Las masas de cemento, humo de sílice y aditivos se mantienen igual
que en el diseño en SSS.
2. Determinar la masa de arena 1 corregida por absorción, mediante la
siguiente ecuación:
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑠𝑒𝑐𝑎=
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑆𝑆𝑆
1 + %𝑎𝑏𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1
138 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Dónde:
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑠𝑒𝑐𝑎= Masa de arena 1 en estado seco, en kg.
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑆𝑆𝑆= Masa de arena 1 en estado SSS, en kg.
%𝑎𝑏𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = Porcentaje de absorción de la arena 1, en
centésimos.
Obtener la diferencia entre la masa de arena 1 en estado SSS y la
masa de arena 1 en estado seco con la siguiente formula:
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑠𝑒𝑐𝑎
3. Determinar la masa de arena 2 corregida por absorción, mediante la
siguiente ecuación:
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑠𝑒𝑐𝑎=
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑆𝑆𝑆
1 + %𝑎𝑏𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2
Dónde:
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑠𝑒𝑐𝑎= Masa de arena 2 en estado seco, en kg.
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑆𝑆𝑆= Masa de arena 2 en estado SSS, en kg.
%𝑎𝑏𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 = Porcentaje de absorción de la arena 2, en
centésimos.
139 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Obtener la diferencia entre la masa de arena 2 en estado SSS y la
masa de arena 2 en estado seco con la siguiente formula:
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 = 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑠𝑒𝑐𝑎
4. Determinar la masa de grava 1 corregida por absorción, mediante la
siguiente ecuación:
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑠𝑒𝑐𝑎=
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑆𝑆𝑆
1 + %𝑎𝑏𝑠𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1
Dónde:
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑠𝑒𝑐𝑎= Masa de grava 1 en estado seco, en kg.
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑆𝑆𝑆= Masa de grava 1 en estado SSS, en kg.
%𝑎𝑏𝑠𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = Porcentaje de absorción de la grava 1, en
centésimos.
Obtener la diferencia entre la masa de grava 1 en estado SSS y la
masa de grava 1 en estado seco con la siguiente formula:
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑠𝑒𝑐𝑎
5. Determinar la masa de grava 2 corregida por absorción, mediante la
siguiente ecuación:
140 Sánchez Rivera Luis Ernesto
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑠𝑒𝑐𝑎=
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑆𝑆𝑆
1 + %𝑎𝑏𝑠𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2
Dónde:
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑠𝑒𝑐𝑎= Masa de grava 2 en estado seco, en kg.
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑆𝑆𝑆= Masa de grava 2 en estado SSS, en kg.
%𝑎𝑏𝑠𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = Porcentaje de absorción de la grava 2, en
centésimos.
Obtener la diferencia entre la masa de grava 2 en estado SSS y la
masa de grava 2 en estado seco con la siguiente formula:
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑠𝑒𝑐𝑎
6. Para obtener la cantidad de agua corregida, sumar las diferencias de
masas obtenidas previamente a la masa de agua determinada en el
diseño en SSS, utilizando la siguiente formula:
𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠𝑒𝑐𝑜 = 𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎𝑆𝑆𝑆 + 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 + 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 + 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1
+ 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2
Dónde:
𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠𝑒𝑐𝑜= Masa de agua necesaria para la dosificación usando
materiales en estado seco, en Kg.
141 Sánchez Rivera Luis Ernesto
𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎𝑆𝑆𝑆 = Masa de agua necesaria para la dosificación usando
materiales en estado SSS, en Kg.
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1= Diferencia de masa entre la arena 1 en estado SSS
y estado seco, en Kg.
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2= Diferencia de masa entre la arena 2 en estado SSS
y estado seco, en Kg.
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1= Diferencia de masa entre la grava 1 en estado SSS
y estado seco, en Kg.
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2= Diferencia de masa entre la grava 2 en estado SSS
y estado seco, en Kg.
Nota: Para obtener la sumatoria de las diferencias entre la masa en
estado SSS y la masa en estado seco se consideran los signos
obtenidos.
7.4.3. Corrección de dosificación usando materiales en estado
húmedo.
El anexo 8 proporciona una tabla para poder registrar los resultados de
cada paso del proceso.
1. Las masas de cemento, humo de sílice y aditivos se mantienen igual
que en el diseño en SSS.
2. Determinar la masa de arena 1 corregida por humedad, mediante la
siguiente ecuación:
142 Sánchez Rivera Luis Ernesto
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1ℎ𝑢𝑚=
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑆𝑆𝑆∗ (1 + %ℎ𝑢𝑚𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1)
1 + %𝑎𝑏𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1
Dónde:
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1ℎ𝑢𝑚= Masa de arena 1 en estado húmedo, en kg.
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑆𝑆𝑆= Masa de arena 1 en estado SSS, en kg.
%𝑎𝑏𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = Porcentaje de absorción de la arena 1, en
centésimos.
%ℎ𝑢𝑚𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = Porcentaje de humedad de la arena 1, en
centésimos.
Obtener la diferencia entre la masa de arena 1 en estado SSS y la
masa de arena 1 en estado húmedo con la siguiente formula:
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 = 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1ℎ𝑢𝑚
3. Determinar la masa de arena 2 corregida por humedad, mediante la
siguiente ecuación:
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2ℎ𝑢𝑚=
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑆𝑆𝑆∗ (1 + %ℎ𝑢𝑚𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2)
1 + %𝑎𝑏𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2
Dónde:
143 Sánchez Rivera Luis Ernesto
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2ℎ𝑢𝑚= Masa de arena 2 en estado húmedo, en kg.
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑆𝑆𝑆= Masa de arena 2 en estado SSS, en kg.
%𝑎𝑏𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 = Porcentaje de absorción de la arena 2, en
centésimos.
%ℎ𝑢𝑚𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 = Porcentaje de humedad de la arena 2, en
centésimos.
Obtener la diferencia entre la masa de arena 2 en estado SSS y la
masa de arena 2 en estado húmedo con la siguiente formula:
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 = 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2ℎ𝑢𝑚
4. Determinar la masa de grava 1 corregida por humedad, mediante la
siguiente ecuación:
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1ℎ𝑢𝑚=
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑆𝑆𝑆∗ (1 + %ℎ𝑢𝑚𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1)
1 + %𝑎𝑏𝑠𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1
Dónde:
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1ℎ𝑢𝑚= Masa de grava 1 en estado húmedo, en kg.
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑆𝑆𝑆= Masa de grava 1 en estado SSS, en kg.
144 Sánchez Rivera Luis Ernesto
%𝑎𝑏𝑠𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = Porcentaje de absorción de la grava 1, en
centésimos.
%ℎ𝑢𝑚𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = Porcentaje de humedad de la grava 1, en
centésimos.
Obtener la diferencia entre la masa de grava 1 en estado SSS y la
masa de grava 1 en estado húmedo con la siguiente formula:
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1 = 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1ℎ𝑢𝑚
5. Determinar la masa de grava 2 corregida por humedad, mediante la
siguiente ecuación:
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2ℎ𝑢𝑚=
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑆𝑆𝑆∗ (1 + %ℎ𝑢𝑚𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2)
1 + %𝑎𝑏𝑠𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2
Dónde:
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2ℎ𝑢𝑚= Masa de grava 2 en estado húmedo, en kg.
𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑆𝑆𝑆= Masa de grava 2 en estado SSS, en kg.
%𝑎𝑏𝑠𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = Porcentaje de absorción de la grava 2, en
centésimos.
145 Sánchez Rivera Luis Ernesto
%ℎ𝑢𝑚𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = Porcentaje de humedad de la grava 2, en
centésimos.
Obtener la diferencia entre la masa de grava 2 en estado SSS y la
masa de grava 2 en estado húmedo con la siguiente formula:
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2 = 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2𝑆𝑆𝑆− 𝑀𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2ℎ𝑢𝑚
7. Para obtener la cantidad de agua corregida, sumar las diferencias de
masas obtenidas previamente a la masa de agua determinada en el
diseño en SSS, utilizando la siguiente formula:
𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎ℎ𝑢𝑚 = 𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎𝑆𝑆𝑆 + 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1 + 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2 + 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1
+ 𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2
Dónde:
𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎ℎ𝑢𝑚= Masa de agua necesaria para la dosificación usando
materiales en estado húmedo, en Kg.
𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎𝑆𝑆𝑆= Masa de agua necesaria para la dosificación usando
materiales en estado SSS, en Kg.
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 1= Diferencia de masa entre la arena 1 en estado
SSS y estado húmedo, en Kg.
146 Sánchez Rivera Luis Ernesto
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 2= Diferencia de masa entre la arena 2 en estado
SSS y estado húmedo, en Kg.
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 1= Diferencia de masa entre la grava 1 en estado
SSS y estado húmedo, en Kg.
𝐷𝑖𝑓 𝑚𝑎𝑠𝑎𝑔𝑟𝑎𝑣𝑎 2= Diferencia de masa entre la grava 2 en estado
SSS y estado húmedo, en Kg.
Nota: Para obtener la sumatoria de las diferencias entre la masa en
estado SSS y la masa en estado húmedo se consideran los signos
obtenidos.
147 Sánchez Rivera Luis Ernesto
7.5. Resultados de aplicación.
Durante el III Concurso Interestatal de Mezclas de Concreto alumnos de la
Facultad de Estudios Superiores Aragón realizaron cilindros de concreto utilizando
este método, a continuación se muestran los parámetros de los materiales
ocupados para la dosificación, así como los resultados de la resistencia a
compresión de los cilindros obtenidos.
Para la pasta cementante se usaron los siguientes materiales:
Pasta cementante
Material Masa
Específica Descripción
Cemento 3.12 g/cm³ Cemento portland ordinario
(CPO)
Humo de sílice 2.20 g/cm³
Agua 0.9975 Kg/dm³ Agua potable a 23° C.
Aditivo retardante
1.15 g/cm³ Aditivo en estado líquido
Aditivo Superplastificante
1.05 g/cm³ Aditivo en estado líquido
Tabla 7.2 Caracteristicas principales de los materiales usados para la dosificacion de concretos de alta resistencia realizados por alumnos de la Facultad de Estudios Superiores Aragón. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
148 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Utilizando las siguientes cantidades:
Cantidades
Relación agua/cemento 0.25
Contenido de cemento 700 kg/m³
% adición sílice 15.00%
% aire 1.00%
Tabla 7.3 Relacion agua/cemento, contenido de cemento y porcentajes de sílice y aire de las mezcas de alta rssistencia, realizadas por alumnos de la Facultad de Estudios Superiores Aragón. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Quedando una dosificación de la pasta cementante para un m³ de concreto de la
siguiente manera:
Material Masa (kg)
Volumen (L)
Cemento 700.00 224.36
Humo de sílice 105.00 47.73
Agua 175.00 175.44
Aire 0.00 10.00
Aditivo retardante 3.22 2.80
Aditivo Superplastificante
7.63 7.00
Total 990.85 467.325
Tabla 7.4 Dosificación de la pasta cementante de concretos de alta resistencia, realizada por alumnos de la Facultad de Estudios Superiores Aragón. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
149 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Los agregados pétreos utilizados fueron los siguientes:
Agregado Masa
Específica
Masa Vol. Compactada (Kg/m³)
Descripción
Arena de rio 2.38
g/cm³ 1619.03
De origen basáltico, extraída del banco de materiales Como S.A. en
el Estado de Morelos.
Arena tigre 2.52
g/cm³ 1320.27
Gravilla de origen basáltico, extraída del banco de
materiales La joya en el Estado de México.
Grava 2.52
g/cm³ 1371.72
De origen basáltico, extraída del banco de
materiales La joya en el Estado de México.
Tabla 7.5 Masa específica, Masa volumétrica compactada y descripción de los agregados pétreos utilizados en la realizacion de concretos de alta resistencia por alumnos de la Facultad de Estudios Superiores Aragón. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Las granulometrías y los módulos de finura de los agregados se muestran a
continuación:
ANALISIS GRANULOMETRICO ARENA DE RIO.
Malla. Masa Ret. (g) %
Retenido % Ret. Acu.
% Pasa
3/8 " 0.00 0.00 0.00 100.00
No. 4 18.05 3.61 3.61 96.39
No. 8 38.13 7.63 11.25 88.75
No. 16 73.47 14.71 25.96 74.04
No. 30 149.68 29.97 55.93 44.07
No. 50 145.10 29.05 84.98 15.02
No. 100 58.37 11.69 96.66 3.34
Charola. 16.67 3.34 100.00 0.00
Total 499.47 100 278.39
Masa Inicial (g)
Masa Final (g)
Pérdidas (g)
% Pérdidas
Módulo Finura
500.00 499.47 0.53 0.11 2.78
Tabla 7.6 Ensayo granulométrico realizado a una muestra de 500 g de arena de rio. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
150 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Gráfica 7.1 Resultado del ensayo granulométrico realizado a la arena de rio, en comparación con los límites de la norma ASTM-C-33. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
ANALISIS GRANULOMETRICO ARENA TIGRE.
Malla. Masa Ret. (g) %
Retenido % Ret. Acu.
% Pasa
3/8 " 0.00 0.00 0.00 100.00
No. 4 20.29 4.06 4.06 95.94
No. 8 106.79 21.36 25.42 74.58
No. 16 177.50 35.51 60.93 39.07
No. 30 78.43 15.69 76.62 23.38
No. 50 35.36 7.07 83.69 16.31
No. 100 28.61 5.72 89.41 10.59
Charola. 52.93 10.59 100.00 0.00
Total 499.91 100 340.12
Masa Inicial (g)
Masa Final (g)
Pérdidas (g)
% Pérdidas
Módulo Finura
500.00 499.91 0.09 0.02 3.40
Tabla 7.7 Ensayo granulométrico realizado a una muestra de 500 g de arena tigre. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
151 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Gráfica 7.2 Resultado del ensayo granulométrico realizado a la arena tigre, en comparación con los límites de la norma ASTM-C-33. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
ANALISIS GRANULOMETRICO GRAVA BASALTICA
Malla. Masa Ret. (g) %
Retenido % Ret. Acu.
% Pasa
1 1/2" 0.00 0.00 0.00 100.00
1 85.25 8.53 8.53 91.47
3/4" 262.87 26.31 34.85 65.15
1/2" 339.88 34.02 68.87 31.13
3/8" 291.68 29.20 98.07 1.93
No. 4 14.32 1.43 99.50 0.50
Charola 4.96 0.50 100.00 0.00
Total 998.96 100.00 309.83
Masa Inicial (g)
Masa Final (g)
Pérdidas %
Pérdidas Módulo de
Finura
1000.00 998.96 1.04 0.10 3.10
Tabla 7.8 Ensayo granulométrico realizado a una muestra de 1000 g de grava basáltica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
152 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Gráfica 7.3 Resultado del ensayo granulométrico realizado a la grava basaltica, en comparación con los límites de la norma ASTM-C-33. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Posteriormente se obtuvo el mínimo contenido de vacíos en una combinación de
arenas conformada por 30% de arena de rio y 70% de arena tigre, estos son los
resultados del análisis:
153 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Gráfica 7.4 Resultado de las masas volumetricas compactadas de arena de rio y arena tigre en diferentes porcentajes de combinacion. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
154 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Una vez obtenida la combinación optima de arenas, se procedió a determinar la
mejor relación grava/arena, siendo esta 60% arena optima y 40% grava basáltica,
a continuación se muestran los resultados:
Gráfica 7.5 Resultado de las masas volumetricas compactadas de arenas combinadas y grava basáltica en diferentes porcentajes de combinacion. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
155 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Con todos los datos necesarios calculados, se hizo el diseño de mezcla para un
m³ de concreto, quedando de la siguiente manera:
Material Volumen
(L) Masa en SSS
(Kg)
Cemento 224.359 700.000
Sílice 47.727 105.000
Agua 175.439 175.000
Aditivo Retardante 2.800 3.220
Aditivo Superplastificante 7.000 7.630
Arena 1 116.997 278.452
Arena 2 257.826 649.721
Grava 1 157.853 397.789
Grava 2 0.000 0.000
Aire 10.000 0.000
Total 1000.000 2316.812 Tabla 7.9 Dosificación de concreto de alta resistencia realizada por alumnos de la Facultad de Estudios Superiores Aragón. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Con esta dosificación se realizaron 8 cilindros de concreto los cuales fueron
curados por inmersión en agua a una temperatura de 23° C durante 14 días, estos
son los resultados de la resistencia a compresión:
No. Cilindro
Resistencia a compresión f'c (kg/cm²)
1 956
2 940
3 899
4 912
5 1025
6 1034
7 980
8 983
Promedio 966.125 Tabla 7.7.10 Resultados de la resistencia a compresión en cilindros de concreto creados bajo la ametodologia propuesta en esta tesis. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
156 Sánchez Rivera Luis Ernesto
7.6. Interfaz gráfica
De manera complementaria se realizó una interfaz gráfica programada con la
plataforma multimedia Adobe Macromedia Flash CS6 apoyado con el lenguaje de
programación C++, la cual es capaz de guiar al usuario de manera interactiva
durante la dosificación de un concreto de alta resistencia, esta interfaz gráfica
tiene las siguientes requerimientos mínimos de funcionamiento:
Procesador Intel® Pentium® 4 o AMD Athlon®.
Microsoft® Windows® XP con Service Pack 3; Windows 7 con Service
Pack 1, Windows 8 o Windows 8.1.
1 GB de RAM (se recomiendan 2 GB).
100 MB de espacio disponible en disco duro para la instalación; (no se
puede instalar en dispositivos de almacenamiento extraíbles flash).
Resolución de 1024 x 768 (1280 x 800 recomendada).
Java™ Runtime Environment 1.6.
7.6.1. Instalación de la interfaz gráfica
Para llevar a cabo la correcta instalación de la interfaz gráfica se debe de
ejecutar el archivo adjunto de tipo “exe” llamada
INSTALADOR_CONCALTRES.
Fotografía 7.1 Primera pantalla de proceso de instalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
157 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Dar click en “next” donde aparecerá la siguiente pantalla que despliega la
licencia de uso:
Fotografía 7.2 Segunda pantalla de proceso de instalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Para aceptar la licencia de uso dar click en el botón “I Agree” y a
continuación se desplegara la pantalla de la ubicación de instalación.
Fotografía 7.3 Tercera pantalla de proceso de instalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
158 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Es de suma importancia recalcar que la ruta de instalación de la interfaz
gráfica predefinida (C:/CONCALTRES 1.0) no debe cambiarse, esto con el
fin de garantizar el buen funcionamiento de la misma. Para iniciar la
instalación dar click en el botón “next”, una vez finalizada la instalación se
mostrara la pantalla final.
Fotografía 7.4 Pantalla final de proceso de instalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Por ultimo dar click en el botón “Finish” para cerrar el asistente de
instalación.
7.6.2. Desinstalación de la interfaz gráfica.
Para llevar a cabo la desinstalación de la interfaz gráfica de dosificación
basta seguir los siguientes pasos:
159 Sánchez Rivera Luis Ernesto
1. Ir al folder de instalación de la interfaz en la ruta “C:/CONCALTRES 1.0”,
localizar el archivo llamado “Uninstall” y darle doble click como lo muestra la
figura 7.5.
Fotografía 7.5 Primera parte del proceso de desinstalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
2. Posteriormente aparecerá una ventana emergente como la mostrada en
la figura 7.6 que indicara que el proceso de desinstalación está a punto de
comenzar, dar click en “Si” y esperar a que el asistente termine la
desinstalación.
Fotografía 7.6 Segunda parte del proceso de desinstalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
160 Sánchez Rivera Luis Ernesto
3. Finalmente cuando el asistente termine la desinstalación se mostrara una
ventana emergente como la figura 7.7, en la cual dando click en “aceptar”
se cerrara el asistente.
Fotografía 7.7 Tercera parte del proceso de desinstalación de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
7.6.3. Uso de la interfaz gráfica.
La interfaz gráfica desarrollada busca que el usuario lleve a cabo una
dosificación de concreto de alta resistencia de una manera sencilla y rápida,
para poder lograr este objetivo basta seguir esta serie de recomendaciones
que garantizaran el buen funcionamiento de la misma.
Después de haber instalado la interfaz en nuestro equipo de cómputo
aparecerá en el escritorio el icono de la interfaz (Figura 7.8) el cual bastara
con darle doble click para poner en marcha el funcionamiento de la misma.
161 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 7.8 Icono de la interfaz instalada.
Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Dentro de las pantallas de la interfaz podemos encontrar en la esquina
inferior derecha los botones de desplazamiento, estos nos servirán para
poder navegar dentro de las pantallas de los procesos, los botones de
desplazamientos son los siguientes:
Botón “atrás”, regresa a la pantalla o al proceso anterior.
Botón “adelante”, adelanta a la pantalla o al proceso siguiente.
Botón “Menú principal” dirige directamente a la pantalla de
selección de la interfaz gráfica (figura 7.9).
Después de una pequeña presentación y algunas recomendaciones por las
cuales la interfaz nos guiara llegaremos a la pantalla que se muestra en la
figura 7.9, donde se da la opción al usuario de realizar una dosificación
completa o algún ensayo de los que conforman la dosificación de manera
162 Sánchez Rivera Luis Ernesto
separada, en esta pantalla se podrá acceder a la opción deseada dando
click sobre ella.
Fotografía 7.9 Pantalla de selección de la interfaz gráfica. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Ensayos por separado: al elegir esta opción se desplegara una pantalla
como la figura 7.10 la cual da al usuario la posibilidad de poder obtener
cualquiera de los parámetros calculados dentro de la dosificación de
manera independiente y utilizando un método normalizado.
Fotografía 7.10 Pantalla de selección de la obtención de parámetros por separado. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
163 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Dosificación completa: al elegir esta opción el usuario será guiado a
través de un proceso de dosificación de concreto de alta resistencia paso
por paso, mostrando al final una tabla con los resultados exactos de la
dosificación, si se elige esta opción se desplegara una pantalla como la
figura 7.11 la cual dará la opción al usuario de hacer una dosificación de
concreto de alta resistencia desde el inicio o desde un paso anterior en
caso de existir un proceso inconcluso.
Fotografía 7.11 Pantalla de selección de dosificación completa. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Al elegir la opción “Hacer dosificación desde un punto intermedio” se
desplegara una pantalla como la figura 7.12 donde se muestra un índice de
todos los parámetros que se calculan dentro de la dosificación, aquí el
usuario podrá acceder a cualquiera de ellos dando click en el nombre del
mismo, esto con el fin de continuar con un proceso de dosificación que se
haya dejado incompleto.
164 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 7.12 Pantalla de selección de "Hacer dosificación desde un punto intermedio". Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Al elegir la opción “Hacer dosificación desde el principio” se iniciara el
proceso de cálculo de dosificación desde el primer paso y de manera
ordenada, sin embargo hay que tomar en cuenta que al dar click en la
opción cualquier dato de algún proceso de dosificación ejecutado con
anterioridad será borrado para dar paso a los nuevos valores de los
parámetros.
Durante el uso de la interfaz gráfica en el cálculo de algún parámetro
ocupado dentro de la dosificación se pueden encontrar 3 tipos de procesos,
los cuales son enunciados a continuación:
1) Proceso informativo. Tiene la finalidad de proporcionar la información
necesaria para darle el tratamiento requerido a alguno de los materiales
ocupados durante la dosificación, sin realizar ningún cálculo matemático.
Los procesos dentro de la interfaz que son de carácter informativo son
los siguientes:
165 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Obtención de muestras de agregado fino en estado saturado
superficialmente seco.
Obtención de muestras de agregado grueso en estado saturado
superficialmente seco.
Preparación y reducción de muestras de agregados (Muestreo).
2) Proceso con apoyo de hojas de cálculo. Este tipo de procesos debido
a la gran cantidad de datos así como a la necesidad de graficar los
resultados de los mismos se optó por utilizar la ayuda de una hoja de
cálculo la cual se puede abrir utilizando un botón con la leyenda “abrir
hoja de cálculo” dentro del proceso en la interfaz, una vez abierta la hoja
de cálculo se pueden colocar en ella los resultados y obtener los datos y
las gráficas necesarias. Los procesos dentro de la interfaz que son con
apoyo de hojas de cálculo son los siguientes:
Análisis granulométrico del agregado fino
Combinación de dos agregados finos con la mínima cantidad de
vacíos.
Análisis granulométrico del agregado grueso
Combinación de dos agregados gruesos con la mínima cantidad
de vacíos.
Determinación de la relación grava arena.
166 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 7.13 Ejemplo de Proceso con apoyo de hojas de cálculo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
3) Proceso con cálculo promedio. Este tipo de procesos llevan a cabo
cálculos mediante una formula estructurada para la obtención del valor
de un parámetro, una vez obtenido el dato, el proceso se repite y
posteriormente se obtiene un promedio de los valores obtenidos con
anterioridad.
En la pantalla inicial de estos procesos el usuario encontrara la
posibilidad de iniciar el procedimiento completo o de ir directamente al
cálculo de resultados, esta segunda opción se presenta en el caso de
que el usuario ya domine el método de ensaye.
167 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 7.14 Ejemplo de pantalla inicial de los procesos con apoyo de hojas de cálculo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
Durante la ejecución de este tipo de procesos el usuario tendrá que
introducir el valor de las variables en una formula previamente
estructurada y dar click en el botón de cálculo correspondiente (figura
7.14) y guardar el archivo resultante en la carpeta donde se instaló el
programa.
Fotografía 7.15 Ejemplo de Proceso con cálculo promedio. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
168 Sánchez Rivera Luis Ernesto
NOTA IMPORTANTE: Durante la primera ejecución del programa y al
momento de crear el primer archivo el usuario tendrá que guardarlo en
la siguiente ruta “C:/CONCALTRES 1.0”, si esto no se llegara a realizar
el programa se encontraría imposibilitado para poder llevar a cabo la
dosificación de manera correcta; si el archivo se guardó en la carpeta
correcta (C:/CONCALTRES 1.0), al momento de guardar los elementos
subsecuentes esta ruta quedara como predeterminada y por lo tanto es
de vital importancia no cambiarla para garantizar una correcta
dosificación.
Finalmente al realizar una dosificación de manera completa y una vez que
se han obtenido todos los parámetros mencionados con anterioridad se le
pedirá al usuario que introduzca, en una pantalla como la mostrada en la
figura 7.16, los valores propios de la mezcla, los cuales se registraran en la
base de datos del programa con tan solo llenar la casilla con el valor
correspondiente y posteriormente darle click en el botón “agregar datos” en
cada uno de los parámetros solicitados y confirmar su almacenamiento en
la ruta predeterminada por la interfaz. Los datos que se deben de introducir
en esta etapa son los siguientes:
Relación agua cemento
Contenido de cemento
Porcentaje de adición de humo de sílice
Dosificación de aditivo retardante (encontrado en la ficha técnica del
mismo)
169 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Masa especifica del aditivo retardante (encontrado en la ficha técnica
del mismo)
Dosificación de aditivo superplastificante (encontrado en la ficha
técnica del mismo)
Masa especifica del aditivo superplastificante (encontrado en la ficha
técnica del mismo)
Porcentaje de arena 1 (obtenido mediante el proceso de mínimos
vacíos)
Porcentaje de grava 1 (obtenido mediante el proceso de mínimos
vacíos)
Porcentaje de grava (obtenido mediante la relación grava arena)
Porcentaje de aire de la mezcla
Masa especifica del agua según su temperatura.
Volumen de la mezcla que se desea dosificar.
Fotografía 7.15 Pantalla de introducción de datos particulares de la mezcla. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
170 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Finalmente después de introducir los datos particulares de la mezcla la
interfaz gráfica procederá a calcular la dosificación de tres diferentes
maneras, con los agregados en estado saturado superficialmente seco,
en estado húmedo y en estado seco, primeramente para un volumen de
1 metro cubico y en la siguiente pantalla mostrara la dosificación para el
volumen introducido por el usuario, finalizando con esto el proceso de
dosificación.
Fotografía 7.16 Tabla de dosificación para un metro cubico de mezcla con los agregados en los estados SSS, seco y húmedo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
171 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Fotografía 7.17 Tabla de dosificación para un volumen establecido de mezcla con los agregados en los estados SSS, seco y húmedo. Fuente: Luis Ernesto Sánchez Rivera.
172 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Conclusiones.
El objetivo primordial de este trabajo fue el proporcionar una metodología
estructurada con la cual se pudiera llevar a cabo la correcta dosificación para un
concreto de alta resistencia; así como una interfaz gráfica programada con el
mismo método, que de manera interactiva guiara al usuario por cada una de las
etapas del proceso y realizara los cálculos de manera automatizada.
Así pues la principal aportación de este trabajo consiste en la presentación de un
método bien estructurado, con el cual se puede realizar el diseño de una mezcla
cuya resistencia a la compresión oscile entre 650 y 1200 kg/cm².De manera
adicional se implementó una interfaz gráfica la cual tiene la capacidad de guiar al
usuario de manera ordenada por todos los ensayos necesarios durante la
dosificación, así como de ayudar en la realización de las operaciones de forma
automática.
Las conclusiones derivadas de este trabajo son referentes a los temas tratados en
el proceso de dosificación de concretos de alta resistencia y son las expuestas a
continuación:
De manera general se puede concluir que se logró el objetivo principal del
presente trabajo.
Se pudo generar un concreto con una relación agua/cemento de 0.25, el cual
presentó una buena trabajabilidad y una buena compactación.
173 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Se observó que el uso de una relación grava/arena mayor a 1.00 reduce de
manera considerable la trabajabilidad de la mezcla aun con la adición de un aditivo
superplastificante.
Así mismo se apreció que el porcentaje de adición de humo de sílice que presento
los resultados más óptimos fue de 15% del total de la masa de cemento, logrando
densificar la masa cementante de una manera más eficiente, sin reducir la
trabajabilidad.
174 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Anexos
175 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Anexo 1.
ANALISIS GRANULOMETRICO
Malla. Masa Ret. % Reten. % Ret Acu. % Pasa.
No. 3/8"
No. 4
No. 8
No. 16
No. 30
No. 50
No. 100
Charola.
Total.
176 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Anexo 2
ANALISIS GRANULOMETRICO
Malla. Masa Ret. % Reten. % Ret Acu. % Pasa.
4"
3 ½”
3”
2 ½“
2”
1 ½”
1”
¾“
½”
3/8”
No. 4
No. 8
No. 16
Charola.
Total.
177 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Anexo 3
Tara (kg) Factor (1/m³)
Masa Total
(kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Total Promedio (Kg)
Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-Tara)
Adición de Arena 2 (Kg) (Masa Arena 1 * 0.10)
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Arena 2 (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
10.00%
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Arena 2 (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
20.00%
178 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Arena 2 (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
30.00%
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Arena 2 (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
40.00%
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Arena 2 (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
50.00%
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Arena 2 (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
60.00%
179 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Arena 2 (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
70.00%
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Arena 2 (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
80.00%
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Arena 2 (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
90.00%
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena 1 (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Arena 2 (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
100.00%
180 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Anexo 4.
Tara (kg) Factor (1/m³)
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Total Promedio (Kg)
Masa Grava 1 (kg) (Masa Total Prom-Tara)
Adición de Grava 2 (Kg) (Masa Grava 1 * 0.10)
Masa Total (kg) Masa Vol. (Kg/m³)
(Masa Total-Tara)*Factor Masa Vol.
Promedio (Kg/m³) Masa Grava 1 (kg)
(Masa Total Prom-Tara) % Adición
Masa Total Grava 2 (kg) (Masa Arena 1 * % Adición)
10.00%
Masa Total (kg) Masa Vol. (Kg/m³)
(Masa Total-Tara)*Factor Masa Vol.
Promedio (Kg/m³) Masa Grava 1 (kg)
(Masa Total Prom-Tara) % Adición
Masa Total Grava 2 (kg) (Masa Arena 1 * % Adición)
20.00%
181 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Masa Total (kg) Masa Vol. (Kg/m³)
(Masa Total-Tara)*Factor Masa Vol.
Promedio (Kg/m³) Masa Grava 1 (kg)
(Masa Total Prom-Tara) % Adición
Masa Total Grava 2 (kg) (Masa Arena 1 * % Adición)
30.00%
Masa Total (kg) Masa Vol. (Kg/m³)
(Masa Total-Tara)*Factor Masa Vol.
Promedio (Kg/m³) Masa Grava 1 (kg)
(Masa Total Prom-Tara) % Adición
Masa Total Grava 2 (kg) (Masa Arena 1 * % Adición)
40.00%
Masa Total (kg) Masa Vol. (Kg/m³)
(Masa Total-Tara)*Factor Masa Vol.
Promedio (Kg/m³) Masa Grava 1 (kg)
(Masa Total Prom-Tara) % Adición
Masa Total Grava 2 (kg) (Masa Arena 1 * % Adición)
50.00%
Masa Total (kg) Masa Vol. (Kg/m³)
(Masa Total-Tara)*Factor Masa Vol.
Promedio (Kg/m³) Masa Grava 1 (kg)
(Masa Total Prom-Tara) % Adición
Masa Total Grava 2 (kg) (Masa Arena 1 * % Adición)
60.00%
182 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Masa Total (kg) Masa Vol. (Kg/m³)
(Masa Total-Tara)*Factor Masa Vol.
Promedio (Kg/m³) Masa Grava 1 (kg)
(Masa Total Prom-Tara) % Adición
Masa Total Grava 2 (kg) (Masa Arena 1 * % Adición)
70.00%
Masa Total (kg) Masa Vol. (Kg/m³)
(Masa Total-Tara)*Factor Masa Vol.
Promedio (Kg/m³) Masa Grava 1 (kg)
(Masa Total Prom-Tara) % Adición
Masa Total Grava 2 (kg) (Masa Arena 1 * % Adición)
80.00%
Masa Total (kg) Masa Vol. (Kg/m³)
(Masa Total-Tara)*Factor Masa Vol.
Promedio (Kg/m³) Masa Grava 1 (kg)
(Masa Total Prom-Tara) % Adición
Masa Total Grava 2 (kg) (Masa Arena 1 * % Adición)
90.00%
Masa Total (kg) Masa Vol. (Kg/m³)
(Masa Total-Tara)*Factor Masa Vol.
Promedio (Kg/m³) Masa Grava 1 (kg)
(Masa Total Prom-Tara) % Adición
Masa Total Grava 2 (kg) (Masa Arena 1 * % Adición)
100.00%
183 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Anexo 5.
Tara (kg) Factor (1/m³)
Masa Total
(kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Total Promedio (Kg)
Masa Arena (kg) (Masa Total Prom-
Tara)
Adición de Grava (Kg) (Masa Arena * 0.10)
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Grava (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
10.00%
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Grava (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
20.00%
184 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Grava (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
30.00%
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Grava (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
40.00%
Masa Total (kg)
Masa Vol. (Kg/m³) (Masa Total-Tara)*Factor
Masa Vol. Promedio (Kg/m³)
Masa Arena (kg) (Masa Total Prom-
Tara) % Adición
Masa Total Grava (kg) (Masa Arena 1 * %
Adición)
50.00%
185 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Anexo 6.
Relación agua/cemento
Combinación Arenas
Dosificación usando materiales en estado SSS
Contenido de Cemento (kg/m³)
Masa Total arena (Kg)
Material Masa SSS
(Kg) Masa
específica Volumen(L)
Dosificación Aditivo Retardante (cc/kg)
% Arena 1
cemento
Dosificación Aditivo Superplastificante (cc/kg)
% Arena 2
sílice
% adición sílice
Combinación Gravas
aire
% aire
Masa Total Grava (Kg)
Aditivo Retardante
% Grava 1
Aditivo Superplastificante
% Grava 2
Agua
Relación Grava/Arena
Arena 1
% Grava
Arena 2
% Arena
Grava 1
Relación Grava/Arena
Grava 2
186 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Anexo 7.
Corrección de dosificación usando materiales en estado seco
Material Masa
específica Volumen(L)
Masa SSS (Kg)
% Absorción
Masa Seca (Kg)
Diferencia
cemento - - sílice - - aire - -
Aditivo Retardante
- - Aditivo
Superplastificante - -
Arena 1
Arena 2
Grava 1
Grava 2
Agua - -
Total
187 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Anexo 8.
Corrección de dosificación usando materiales en estado de humedad natural
Material Masa
específica Volumen(L)
Masa SSS (Kg)
% Absorción % Humedad Masa Húmeda
(Kg) Diferencia
cemento - - - sílice - - - aire - - -
Aditivo Retardante
- - - Aditivo
Superplastificante - - -
Arena 1
Arena 2
Grava 1
Grava 2
Agua - - -
Total
188 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Referencias
Flores, A., González, F., Rocha, L. y Vázquez, A. (2000). Concretos de alta
resistencia. Construcción y tecnología, núm. 12. Recuperado el 07 de abril de
2015, de http://www.imcyc.com/revista/2000/dic2000/resistencia.htm.
Gómez, M. (2011). Diseño estructural de edificios altos tipo torre empleando
concreto de alta resistencia. Tesis de licenciatura. Universidad Nacional Autónoma
de México, México.
Guzmán, V. (2009). Manual de prácticas de concreto hidráulico. Tesis de
licenciatura. Universidad Veracruzana, México.
Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., Panarese, W. C., & Tanesi, J. (2004). Diseño y
Control de mezclas de concreto. Skokie, Illinois: Portland Cement Association.
Morales, P. & Barzola, C. (2001). Investigación del concreto de alta resistencia:
metodología de obtención y determinación de las propiedades de los concretos de
550 – 1200 kg/cm². Recuperado el 31 de marzo de 2015, de
http://www.asocem.org.pe/bivi/re/dt/RES/investigacion_concreto.pdf.
Neville, M. & Brooks, J. (2010). Tecnología del Concreto. (2ª ed.) Londres:
Pearson Education Limited.
189 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Aditivos químicos para concreto –
Especificaciones, muestreo y métodos de ensayo”. NMX-C-255-ONNCCE-2006.
México, 2006.
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Contenido de agua
por secado – Método de prueba”. NMX-C-166-ONNCCE-2006. México, 2006.
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Determinación de la
masa específica y absorción de agua del agregado fino – Método de prueba”.
NMX-C-165-ONNCCE-2004. México, 2004.
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Determinación de la
masa específica y absorción de agua del agregado grueso”. NMX-C-164-
ONNCCE-2002. México, 2002.
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Masa volumétrica –
Método de prueba”. NMX-C-073-ONNCCE-2004. México, 2004.
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados – Reducción de las
muestras de agregados obtenidas en el campo al tamaño requerido para las
pruebas”. NMX-C-170-ONNCCE-1997. México, 1997.
190 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agregados para concreto –
Análisis granulométrico –Método de prueba”. NMX-C-077-ONNCCE-1997. México,
1997.
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C., NMX-C-111-ONNCCE-2004 “Industria de la construcción–
Agregados para concreto hidráulico –Especificaciones y métodos de prueba”.
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Agua para concreto –
Especificaciones”. NMX-C-122-ONNCCE-2004. México, 2004.
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C. “Industria de la construcción – Cementantes hidráulicos – Método
de prueba para la determinación del masa específico de cementantes hidráulicos”.
NMX-C-152-ONNCCE-2010. México, 2010.
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C., “Industria de la construcción – Cementos hidráulicos –
Especificaciones y métodos de ensayo”. NMX-C-414-ONNCCE-2010. México,
2010.
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C., “Industria de la construcción – Concreto – Determinación de la
masa unitaria, cálculo de rendimiento y contenido de aire del concreto fresco por el
método gravimétrico”. NMX-C-162-ONNCCE-2010. México, 2010.
191 Sánchez Rivera Luis Ernesto
Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y
Edificación, S.C., "Industria de la construcción - concreto - Determinación de la
resistencia a la compresión de cilindros de concreto - método de prueba". NMX-C-
083-ONNCCE-2002, México, 2002.
Polanco, R. A. (2010). Manual de prácticas de laboratorio de concreto. Manuscrito
inédito, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Chihuahua, Chihuahua,
México.
Rivera, L. G. (2008). Concreto Simple. Manuscrito inédito, Facultad de Ingeniería
Civil, Universidad del Cauca, Popayán, Colombia. p 83.
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