Análisis de la resistencia a la compresión f´c del concreto hidráulico adicionado con silicato de sodio, mediante ensayos de madurez y resistencia a la compresión

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(1)ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN F´c DEL CONCRETO HIDRÁULICO ADICIONADO CON SILICATO DE SODIO, MEDIANTE ENSAYOS DE MADUREZ Y RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.. Genneth Eliana Bolívar Farfán 20141579115. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD TECNOLOGÍCA INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C 2018.

(2) ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN F´c DEL CONCRETO HIDRÁULICO ADICIONADO CON SILICATO DE SODIO, MEDIANTE ENSAYOS DE MADUREZ Y RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.. Genneth Eliana Bolívar Farfán 20141579115. Trabajo presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil. Bajo la dirección del docente: Ing. Héctor Pinzón. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD TECNOLOGÍCA INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C 2018.

(3) CONTENIDO TABLA DE ILUSTRACIONES ................................................................................................................. 5 1.. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 1. 2.. JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................................... 2. 3.. HIPÓTESIS ................................................................................................................................... 3. 4.. OBJETIVOS GENERAL .................................................................................................................. 4 4.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................... 4. 5. MARCO DE REFERENCIA ................................................................................................................. 5 5.1 ANTECEDENTES ................................................................................................................. 5 5.2 MARCO CONCEPTUAL ...................................................................................................... 6 5.2.2 Resistencia a la compresión del concreto .................................................................. 8 5.2.2.1 ¿Cómo poner a prueba la resistencia del concreto? ............................................. 8 5.2.3. Madurez del concreto .................................................................................................. 9 5.2.3.1 Factor temperatura-tiempo...................................................................................... 12 5.2.4. Pérdidas de Resistencia ....................................................................................... 13. 5.2.5 Análisis estadístico ...................................................................................................... 14 6. ENSAYOS A LOS AGREGADOS ....................................................................................... 18 7. RESULTADOS OBTENIDOS ............................................................................................................ 20 7.1METODOLOGÍA .................................................................................................................. 20 7.2 MATERIAS PRIMAS .......................................................................................................... 21 Agregados .............................................................................................................................. 21 Cemento ................................................................................................................................. 21 Silicato de sodio..................................................................................................................... 21 REGISTRO FOTOGRÁFICO ................................................................................................... 22 REGISTRO FOTOGRÁFICO ................................................................................................... 23 7.3 CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES................................................................ 24 7.4 ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ....................................................... 38 Elaboración de cilindros de concreto hidráulico ................................................................ 40 8. ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ............................................................................... 45 9. ANALISIS ESTADÍSTICO .................................................................................................... 53 LA MEDIA ARITMÉTICA: ..................................................................................................... 53.

(4) 10 ENSAYO DE MADUREZ .................................................................................................... 55 10. CONCLUSIONES ............................................................................................................... 62 11. RECOMENDACIONES ..................................................................................................... 65 12. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................... 66.

(5) TABLA DE ILUSTRACIONES. Ilustración 1 Ejemplo de relación entre la resistencia a la compresión y el fator temperatura- tiempo. 11 Ilustración 2. Ejemplo de relación entre la resistencia a la compresión y la edad equivalente a 20°C. 11 Ilustración 3.Ejemplo de la resistencia a la compresión como una función logaritmo de la edad equivalente. 12 Ilustración 4. Curva de distribución normal. 15 Ilustración 5. A menor valor S y V, menor dispesión. Los valores de S y V dan una curva que representa mejor uniformidad (calidad). 13 17 Ilustración 6.Silicato de sodio líquido 21 Ilustración 7. Peso material + recipiente 22 Ilustración 8. Peso material + recipiente 22 Ilustración 9. Secado superficial 22 Ilustración 10. Agregado grueso sumergido por 24 horas 22 Ilustración 11. Secado superficial 22 Ilustración 12. Tarado de 22 Ilustración 13. Medición de cilindros 23 Ilustración 14. Ensayo resistencia a compresión 23 Ilustración 15. Ensayo de masas unitarias 23 Ilustración 16. Fallas de cilindros 23 Ilustración 17. Dosificación volumétrica de los materiales 41 Ilustración 18. Elaboración de cilindros concreto hidráulico. 42 Ilustración 19.Mezclado y adición del silicato de sodio disuelta en el agua de mezcla. 43 Ilustración 20. Especímenes para ser sometidos a pruebas de resistencia 43 Ilustración 21. Cilindros en la prensa y tabulación de resultados 44 Ilustración 22. Esquema de los modelos de fracturas típicos 44 Ilustración 23. Mezcla concreto simple 55 Ilustración 24. Temperatura de la mezcla con 3% de silicato 55 Ilustración 25. Temperatura de la mezcla con 5% de silicato 56.

(6) RESUMEN. En el campo de la ingeniería civil se han realizado infinitas pruebas al concreto hidráulico, adicionándole a la mezcla una gran variedad de materiales y químicos, con el fin de aumentar la resistencia y mejorar las debilidades del concreto. En este estudio se plantea investigar el comportamiento del concreto hidráulico, adicionando silicato de sodio, que es usado como material cementante natural, buscando así una posible reducción de la perdida de resistencia ocasionada por factores ambientales y de mezclado en obra. La dosificación del concreto utilizado se calculará para obtener una resistencia de 3000 psi y con el fin de determinar la influencia del silicato de sodio se tomarán como referentes dos métodos para calcular la resistencia, tales como, el ensayo de resistencia a la compresión, y el ensayo de madurez del concreto, dirigido a determinar la resistencia a través del factor temperatura – tiempo con el que se podrá demostrar reacciones exotérmicas en el concreto adicionando silicato de sodio. Debido a que la reacción del silicato de sodio se da a pocas horas de mezclado con el agua; el proceso de curado se realizará en condiciones óptimas de temperatura y humedad relativa para ambos casos..

(7) 1. INTRODUCCIÓN En los tiempos de fraguado del concreto hay varios factores que afectan este proceso como son, relación agua - cemento, tipo de cemento, aditivos químicos, tiempo de adición de los aditivos, mezclado y la temperatura ambiente que es uno de los que más influencia tienen en el desarrollo de la resistencia de la mezcla, teniendo en cuenta la velocidad de hidratación, la resistencia aumenta a temperaturas altas y debe mantenerse uniforme en el proceso de fraguado para evitar fracturas por un choque térmico, debido a que en los tiempos de curado ocurre una liberación de energía calorífica que puede generar pérdidas de resistencia. La madurez y la resistencia son dos propiedades del concreto que están relacionadas para determinar el desarrollo de la mezcla durante los primeros días de fraguado. En este documento se presenta el proceso metodológico para determinar la resistencia de una mezcla a través de ensayo de resistencia a la compresión establecido por la Norma I.N.V.E. 410 – 07 evaluando especímenes elaborados con diferentes dosificaciones de silicato de sodio y realizando un análisis estadístico de muestras falladas a los 3, 7 y 28 días de elaborada la mezcla y el ensayo de Madurez del concreto, establecido por la Norma Técnica Colombiana NTC-3756, propuesto a edades tempranas de maduración.. 1.

(8) 2. JUSTIFICACIÓN. En busca de obtener un concreto de mayor desempeño en cuanto a la resistencia de fuerzas axiales, al concreto hidráulico se le adicionan componentes para mejorar esta condición, en este caso la adición propuesta es de silicato de sodio un componente que por sus propiedades cementantes y que no depende de reacciones químicas, como en el caso del cemento hidráulico, que no reacciona en un proceso exotérmico y puede reducir los efectos de la liberación de energía del concreto, sobre todo en el momento de elaboración de mezclado en sitio sufre este tipo de alteraciones por las condiciones ambientales del lugar que generalmente es a la intemperie. El silicato de sodio es un compuesto de fácil adquisición en el mercado, es económico y además es utilizado en el sector de la construcción para morteros de impermeabilización.. 2.

(9) 3. HIPÓTESIS. ¿Puede influir el silicato de sodio en la evolución de la resistencia a la compresión de mezclas de concreto hidráulico?. 3.

(10) 4. OBJETIVOS GENERAL Estudiar el comportamiento mecánico determinando la madurez y la resistencia f´c de mezclas de concreto hidráulico, adicionando silicato de sodio en el agua de la mezcla como material cementante.. 4.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. . Realizar un diseño de mezcla de 3000 psi, determinando las propiedades de los materiales granulares que van hacer utilizados para el estudio.. . Evaluar la influencia de la adición de silicato, en porcentajes del 3%, 5% y 10%, en las propiedades del concreto hidráulico, si altera o no la resistencia a compresión y de qué manera.. . Obtener mediante ensayos de compresión la resistencia de concreto con y sin aditivo.. . Determinar la dosificación óptima para la mezcla de concreto hidráulico para conocer los porcentajes de silicato de sodio que se le adiciona a la mezcla mediante procesos experimentales.. . Realizar análisis estadístico de los resultados de pruebas de compresión.. . Determinar la liberación de energía mediante el ensayo de madurez, de las muestras con aditivo.. 4.

(11) 5. MARCO DE REFERENCIA. 5.1 ANTECEDENTES Aplicación de silicato de sodio como agente impermeabilizado.. Alrededor de 1910, el silicato de sodio comenzó a ser utilizado como agente impermeabilizado. En efecto, la aplicación de una solución de silicato de sodio con la posterior aplicación de silicato de calcio o bien de aluminio, en los huecos de un camino de piedra genera la precipitación del calcio o bien del aluminio. Esto fue el puntapié inicial para el desarrollo de los caminos de macadam, donde la piedra partida se encontraba ligada por una matriz cementico formada por una lechada de cal y de silicato de sodio. Albert Francois, en 1915, encontró que la efectividad de una inyección cementicia podía incrementarse precediendo a la inyección mediante una inyección de silicato de sodio. Aparentemente, el gel cubre la superficie granular y favorece a la penetración de la inyección cementico. Posteriormente, un ingeniero holandés, Hugo Joosten, inyectó silicato de sodio en forma de lechada en fundaciones profundas seguidas por una inyección de cloruro de calcio. El proceso consiste en introducir en el terreno tubos puntiagudos de acero de 25 mm de diámetro, hasta una profundidad de 25 metros y distanciados entre sí de 0,75 a 1,00 metros. Estos tubos poseen en su parte inferior unos agujeros mediante los cuales se “riega” el terreno a una presión a 100 atm. El espesor de la inyección es de 50 cm. Terminada la inyección inicial, se procede a la aplicación de una solución salina de igual modo, aunque también se han obtenido resultados positivos con partículas angulosas 1.. 1. Bernal C. (2018). Análisis técnico de suelos limo arenosos estabilizados con silicato de sodio expuestos a medio ambientes agresivos ( agua salina).. 5.

(12) 5.2 MARCO CONCEPTUAL 5.2.1 Silicato de sodio El componente básico dentro de la investigación, el silicato de sodio es un compuesto inorgánico que se encuentra en soluciones acuosas y de forma sólida que se disuelve en agua generando una solución alcalina, es un material cementante, aglutinante y que no reacciona ante procesos térmicos2, basados en algunas experiencias que se han trabajado en impermeabilizaciones y que han demostrado que el silicato de sodio mejora las propiedades del concreto, y que han demostrado excelentes condiciones para trabajar la mezcla, las propiedades que puede aportar el silicato de sodio en la resistencia del concreto, como lo indica el estudio realizado por Baltazar, L., Santana, J., Lopes, B., Rodrigues, M. P., y Correia J. , “utilizando silicato de sodio para sellar el concreto, pues se obtienen resultados positivos como el aumento del 11,9 % con respecto a las probetas de hormigón sin tratar”3. 5.2.1.1 Silicato de sodio en cemento hidráulico. Se ha demostrado en estudios realizados que el silicato de sodio se activa cuando se mezcla con el agua como lo indican L. Espinoza e I. Escalante que describen que: “La utilización de la Escoria de alto horno (EAH) como reemplazo total del CPO implica su activación química con un agente alcalino tal como NaOH, Na2SiO3 (Silicato de sodio), Ca(OH)2, Na2CO3, Na2SO4 o mezcla de ellos. La EAH al igual que el Cemento portland Ordinario (CPO), tiene propiedades hidráulicas, es decir, al entrar en contacto con el agua ocurren reacciones de hidratación que. 2. Daub W., Seese G, QUÍMICA. Octava edición. PEARSON EDUCATION. p. (cap 3) Baltazar, L., Santana, J., Lopes, B., Rodrigues, M. P., & Correia, J. R. Surface skin protection of concrete with silicate-based impregnations: Influence of the substrate roughness and moisture. Construction and Building Materials. 70. (2014) p.191-200. 3. 6.

(13) forman nuevas fases con propiedades cementosas. Podemos tener la certeza de que el silicato de sodio en el momento de mezclado con el agua acelera el proceso de fraguado para obtener un alto rendimiento en la resistencia del concreto”4. 5.2.1.2 Usos y aplicaciones del silicato de sodio en el tratamiento del concreto “El silicato de sodio ofrece dos aplicaciones diferentes para aumentar la durabilidad del concreto. Se puede aplicar una solución de silicato de sodio como agente curante a la superficie de la capa fresca de concreto después de que el área ha sido cubierta y mantenida húmeda durante 24 horas. La aplicación de silicato cierra los poros de la superficie sellándolos mientras están húmedos. Para tratar el concreto, después de que está completamente seco o endurecido, se aplica el silicato hasta penetrar el concreto. La cal y otros ingredientes en el concreto fresco reaccionan lentamente con la solución penetrante de silicato, formando un gel insoluble en los poros del concreto. Se incrementa la resistencia al uso, agua, grasa o ácido”.5 5.2.1.3 Recomendaciones de manejabilidad del concreto. Las mezclas de concreto pueden ser diseñadas para proporcionar una amplia gama de propiedades mecánicas y de durabilidad para satisfacer el diseño requisitos de una estructura. La resistencia a la compresión del hormigón es la medida de rendimiento más común utilizado por el ingeniero en el diseño de edificios y otras estructuras. La resistencia a la compresión se mide fracturando probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayo de compresión. La resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de rotura dividida por el área de la sección transversal resistir la carga y reportado en unidades de libra fuerza por pulgada cuadrada (psi) en unidades estadounidenses de uso corriente 4. Espinoza L., Escalante I., Comparación de las propiedades del concreto utilizando escoria de alto horno como reemplazo parcial y total del Cemento Pórtland ordinario. (2007) p.2. 5. Leiton, G. (2017). Análisis del comportamiento mecánico de los suelos limo arenosos estabilizados con silicato de sodio. Bogota D.C.: Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas.. 7.

(14) o megapascales (MPa) en unidades del SI. Requisitos de resistencia a la compresión de hormigón pueden variar de 2500 psi (17 MPa) para concreto residencial a 4000 psi (28 MPa) y más alto en las estructuras comerciales 6.. 5.2.2 Resistencia a la compresión del concreto. Se buscan resultados de la prueba de resistencia a la compresión se utilizan principalmente para determinar que la mezcla de concreto suministrada cumpla con los requisitos de la resistencia especificada, f`c. Los resultados de las pruebas de resistencia a partir cilindros de fundidos pueden ser utilizados para el control de calidad, la aceptación del concreto, o para estimar la resistencia del concreto en una estructura con el fin de las operaciones de construcción de programación tales como la remoción del encofrado o para evaluar la conveniencia de curado y la protección concedida a la estructura. Cilindros ensayados para la aceptación y el control de calidad se hacen y se curaron de acuerdo con los procedimientos descritos para los especímenes 2 curados normalmente en la norma INVIAS E-402-07 y la norma que describe el ensayo de resistencia a la compresión INVIAS E-410-07. 5.2.2.1 ¿Cómo poner a prueba la resistencia del concreto? Las probetas cilíndricas para las pruebas de aceptación deben ser de 6 x 12 pulgadas (150 x 300 mm) tamaño o 4 x 8 pulgadas (100 x 200 mm) cuando se especifica. Los especímenes más pequeños tienden a ser más fácil de hacer y manejar en el campo y en laboratorio. El diámetro del cilindro utilizado debe ser al menos 3 veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso utilizado en el concreto. En esta investigación se realizaran con las probetas de 4 x 8 pulgadas,. 6. Consejos sobre pruebas de control de calidad del concreto, PA015, Portland Cement Association, Skokie, IL, <www.cement.org>. 8.

(15) para consolidarlas, llevar un control diferenciado con ellas y luego someterlas al ensayo de compresión para determinar su resistencia a los 7 días de madurez7. 5.2.3. Madurez del concreto Para efectos de estudio la madurez en el concreto nos determinará cuál es la medida de la historia de una mezcla cementante durante el proceso de curado, con el fin de calcular un índice que determina la madurez al final de este período, va indicar si ha tenido suficiente suministro de agua para la hidratación o para la reacción puzolánica de los materiales cementantes durante el tiempo usado para el cálculo. El factor de temperatura vrs tiempo y el equivalente de edad son los índices usados para determinar la madurez8. Hay dos ecuaciones de madurez usada para el cálculo del factor temperaturatiempo. Ecuación de Nurse Saul (1) Donde: M(t) = El factor temperatura-tiempo a una edad t, en grados-días o en gradoshoras. = Intervalo de tiempo, en días u horas. = Temperatura promedio del concreto durante el intervalo de tiempo, = Temperatura de referencia, en. en. .. Ecuación usada para calcular la edad equivalente a una temperatura especificada 7. Rivera Gerardo, “Concreto simple”, Resistencia del concreto, capítulo 6. Ortiz J. A.; Aguado de Cea A.; Zermeño de León M. E.; Alonso F. A (2007)., “Influencia de la temperatura ambiental en las propiedades del concreto hidráulico”, en Ingeniería, revista de la Universidad Autónoma de Yucatán, p. 11-2. 8. 9.

(16) Ecuación de Arrhenius. (. Te =. ). Edad equivalente a la temperatura especificada Ts, en días u horas.. Q= Energía de activación divida por la constante de gas, en K. Tα = Temperatura promedio del concreto durante el intervalo de tiempo Δt, en K. Ts = Temperatura especificada, en °K Δt= Intervalo de tiempo, en días u horas. Se llevan a cabo los ensayos de compresión a edades tempranas de acuerdo con el Método de ensayo (ASTM C39/C39M). Se ensayan dos especímenes para cada edad y se calcula la resistencia promedio. Si el rango de la resistencia a la compresión de los dos cilindros excede del 10% de su resistencia promedio, se ensaya otro cilindro y se calcula el promedio de tres resultados. Si un resultado de ensayo es bajo debido a efectos obvios del espécimen se debe descartar ese resultado. Se grafica la resistencia a la compresión promedio como una función del valor promedio del índice de madurez. Se trata la curva que mejor se ajuste a todos los datos. La curva resultante es la relación resistencia-madurez usada para estimar la resistencia de la mezcla de concreto curada bajo otras condiciones de temperatura. La figura 1 es un ejemplo de la relación entre la resistencia a. 10.

(17) compresión y el factor temperatura-tiempo y la Figura 2 es un ejemplo de la relación entre la resistencia a compresión y la edad equivalente a 20 °C. 9. Ilustración 1 Ejemplo de relación entre la resistencia a la compresión y el fator temperatura- tiempo.. Fuente. Norma NTC1356 1 Ilustración 2. Ejemplo de relación entre la resistencia a la compresión y la edad equivalente a 20°C.. Fuente. Norma NTC 1356 1. 9. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA. NTC 3756. Ingeniería civil y arquitectura. Procedimiento para estimar la resistencia del concreto por el método de Madurez.. 11.

(18) La relación resistencia-madurez puede también ser establecida mediante un análisis de regresión para determinar la mejor ecuación que de ajuste a los datos. Otra ecuación es la que expresa la resistencia como una función lineal del logaritmo del índice de madurez (Véase la Figura 3)10. Ilustración 3.Ejemplo de la resistencia a la compresión como una función logaritmo de la edad equivalente.. Fuente. Norma NTC 1356 2 5.2.3.1 Factor temperatura-tiempo. Uno de los factores más importantes para nuestro estudio son las alteraciones en los tiempos de fraguado debido a la temperatura ambiente para esto tomamos como referencia algunos textos de las normas internacionales que explican cómo calcular estas alteraciones en el concreto. Asumir que la velocidad del desarrollo de la resistencia es una función lineal de la temperatura conduce la función de madurez dada en la ecuación de Nurse-Saúl que se usa para calcular el factor temperatura-tiempo. Para calcular el factor temperatura-tiempo es necesario conocer el valor apropiado de la temperatura de referencia para los materiales y condiciones específicos. La temperatura de. 10. Ibíd. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA. NTC-3756.. 12.

(19) referencia puede depender del tipo de cemento, así como el tipo y dosificación de mezclas u otros aditivos que afectan la velocidad de hidratación, y del rango de temperatura que el concreto experimentará durante el endurecimiento. Para el cemento Tipo I sin aditivos y con un rango de temperatura de curado entre 0°C y 40°C, la temperatura de referencia recomendada es 0°C. Para otras condiciones y cuando se desee mayor aproximación en la predicción de la resistencia, la temperatura de referencia puede determinarse experimentalmente 11. 5.2.4 Pérdidas de Resistencia La fabricación de concreto premezclado en condiciones climáticas extremas (altas o bajas temperaturas), influye de manera directa en cualquier etapa en sus características, así como en sus propiedades físico-mecánicas. Ello constituye una preocupación tanto para fabricantes como para constructores, por las evidentes consecuencias negativas, siendo frecuentes las pérdidas de resistencia en época de verano. A pesar de que las pérdidas de resistencia en el concreto, debidas al aumento de la temperatura en verano han sido ampliamente estudiadas, y que es innegable su importancia,. no. son. muchas. las. investigaciones. que. den. soluciones.. La mayoría se limitan a recomendar acciones sobre los constituyentes reduciendo la temperatura de éstos o evitando que las elevadas temperaturas incidan en cualquiera de las etapas de fabricación y colocación del concreto. Una solución habitual consiste en ajustar el contenido de cemento, sobredosificando cemento y agua, y manteniendo constante la relación agua/cemento (a/c).En este escrito se discute la influencia que tiene cada componente del concreto sobre la temperatura en la trabajabilidad y en la resistencia a compresión del mismo. Se planteó un procedimiento experimental cuyas variables a estudiar fueron la trabajabilidad y la resistencia a compresión, afectadas por condiciones climáticas específicas, para. 11. Ortiz J. A.; Aguado de Cea A.; Zermeño de León M. E.; Alonso F. A., “Influencia de la temperatura ambiental en las propiedades del concreto hidráulico”, en Ingeniería, revista de la Universidad Autónoma de Yucatán, núm. 11-2, 2007.. 13.

(20) determinar qué tanto influyen estas condiciones térmicas en las propiedades del concreto. De los resultados y tendencias observadas en la historia se puede precisar que la trabajabilidad del concreto está influenciada por las propiedades de los agregados que son susceptibles de variaciones en función de la temperatura. Los valores de trabajabilidad obtenidos para el concreto indican que la mejor situación es bajo condiciones de temperatura y de humedad relativa intermedias a las temperaturas asociadas a verano e invierno, debido a las magnitudes también intermedias, que bajo esta condiciones, toman los agregados respecto a la absorción y al valor de la fricción interna. De acuerdo a lo anterior, se puede afirmar que la temperatura influye en la velocidad de absorción y en la fricción interna de los agregados; mientras que en el concreto tiene un efecto sobre su desempeño (estado fresco y endurecido). Por otro lado, en función de que normalmente en períodos de verano se ajusta la cantidad de cemento y de aditivo a dosificar con el objeto de compensar las pérdidas de resistencia, también se tiene un efecto negativo sobre el costo final del concreto (mayor consumo de cemento). En general, cuanto menores sean las variaciones térmicas del concreto, mejores serán los resultados relativos a las prestaciones mecánicas. El coeficiente de absorción de los agregados finos aumenta con el incremento de la temperatura ambiental y de la mezcla, lo que podría explicar la poca trabajabilidad y pérdida de ésta en el concreto bajo condiciones de alta temperatura. Por último, la fricción interna de los agregados es menor a mayor temperatura; caso en que los valores serán mayores para arenas con mayor módulo de finura12. 5.2.5 Análisis estadístico Se ha comprobado que los resultados de los ensayos de resistencia de una misma mezcla, se agrupan siguiendo una curva de distribución normal de frecuencias figura. Lo anterior ha conducido a la presentación de procedimientos estadísticos 12. Rivera Gerardo, “Concreto simple”, Resistencia del concreto, capítulo 6. 14.

(21) sencillos, con base en los cuales se han fijado normas para la producción y aceptación de mezclas de concreto.13 Ilustración 4. Curva de distribución normal.. Fuente. Rivera Gerardo.131. De lo anterior podemos definir entonces la ecuación general de la curva de distribución normal.. X = Xi + t*S. Dónde:. Xi =Valor de resistencia por debajo del cual se presenta un porcentaje dado de resultados.. 13. Ibíd. Rivera Gerardo.. 15.

(22) t =Coeficiente sin unidades que depende del porcentaje de resultados que se presenten por debajo de Xi. En la tabla No. 1 se muestran algunos valores de t en función del porcentaje de resultados inferiores a Xi. n =Número total de resultados. Para que el análisis estadístico sea confiable n>30.. La ecuación de la curva de distribución normal también se puede expresar como: (6). Dónde: ( ). (7). V = Coeficiente de variación, expresado en porcentaje.. Los valores de S o de V nos indican que tan dispersos están los resultados; así, valores altos de S o V representan resultados muy alejados del promedio, lo que significa baja calidad de la mezcla y por el contrario un valor pequeño representa uniformidad en la mezcla (figura No.5). En la tabla No. 2 se muestran valores típicos del coeficiente de variación (V) y grado de uniformidad que puede esperarse en el concreto, bajo diferentes condiciones de producción. 14. 14. Rivera Gerardo, “Concreto simple”, Resistencia del concreto, capítulo 6.. 16.

(23) Ilustración 5. A menor valor S y V, menor dispesión. Los valores de S y V dan una curva que representa mejor uniformidad (calidad). 13. Fuente. Rivera Gerardo. 13 De acuerdo a los conceptos estadísticos, se debe tener en cuenta que si un conjunto de datos sigue una distribución normal el conjunto de promedios de “m” ensayos consecutivos, también sigue una distribución normal, con el mismo valor promedio y con un coeficiente de variación y una desviación estándar igual a: (8) (9). m = Número de ensayos consecutivos.. 17.

(24) 6. ENSAYOS A LOS AGREGADOS Se realiza la caracterización de los materiales granulares, teniendo en cuenta las Normas mencionas a continuación, para cada caso:  Análisis granulométrico de los agregados finos y gruesos. Normas I.N.V.E. 213 NTC 77. Una muestra de agregado seco previamente pesada, se separa a través de una serie de tamices de aberturas progresivamente más reducidas para la determinación de la distribución de los tamaños de las partículas. 7  Determinación de la cantidad de material que pasa el tamiz 75 mm (N° 200) en agregados pétreos mediante lavado. Normas I.N.V.E. 214 - NTC 78. Una muestra del agregado se lava de una manera prescrita, usando agua pura o agua que contiene un agente dispersante que se especifica. El agua de lavado decanta, que contiene material suspendido y disuelto, se pasa a través de un tamiz de 75 μm (No 200). La pérdida de masa, resultado del tratamiento de lavado, se calcula como una porción de la masa de la muestra total, y se informa como el porcentaje de material más fino que el tamiz de 75 μm (No 200). 8 . Densidad Bulk (Peso unitario) y porcentajes de vacíos de los agregados en estado suelto y compacto. Normas I.N.V.E. 217 – NTC 92.. Esta norma se usa para determinar los valores de la masa unitaria necesarios para la selección de las proporciones de los agregados en las mezclas de concreto. 9 . Índice de alargamiento y aplanamiento de los agregados para carreteras. Normas I.N.V.E. E-230.. . ENSAYO RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO I.N.V.E. – 410 - 07. 18.

(25) Determina la resistencia a la compresión de los cilindros elaborados con la dosificación diseñada en el presente estudio, para realizar una comparación de las diferentes dosificaciones tentativas que se proponen. Consiste en aplicar una carga axial de compresión a cilindros de concreto hidráulico a una velocidad de carga determinada, hasta que se presente la falla. La resistencia a la compresión del especímen se determina dividiendo la carga aplicada durante el ensay por la sección transversal. Los resultados de este ensayo se pueden usar como base de control de calidad de las operaciones de dosificación, mezclado y colocación del concreto; para el cumplimiento de especificaciones y como control para evaluar la efectividad de aditivos y otros usos similares. 10. 19.

(26) 7. RESULTADOS OBTENIDOS 7.1METODOLOGÍA CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES. DISEÑO DE MEZCLA PARA CONCRETO HIDRÁULICO 3000 PSI. ELABORACIÓN DE CILINDROS CON DIFERENTES TIPOS DE DOSIFICACIÓN. PRUEBAS DE RESISTENCIA A LOS CILINDROS. PRUEBAS DE MADUREZ. Fuente. Elaboración propia. 20.

(27) 7.2 MATERIAS PRIMAS Agregados El agregado grueso fue obtenido de la cantera Triturados del Oriente vía Bogotá – Caqueza, y el agregado fino del Guamo Tolima, al que se le realizaron los siguientes ensayos para la caracterización de los materiales en el laboratorio de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Cemento Para la elaboración de la mezcla se utilizó cemento hidráulico marca CEMEX TIPO USO GENERAL. Silicato de sodio Compuesto químico: Na(SiO2) En el mercado se consigue fácilmente en estado sólido y líquido, para este estudio se utiliza líquido, con el fin de mezclarlo con el agua, dado que este compuesto es soluble con el agua. Adquirido en la empresa Químicos Campota en la ciudad de Bogotá. Ilustración 6.Silicato de sodio líquido. Fuente. Fuente. Elaboración propia. 21.

(28) REGISTRO FOTOGRÁFICO. Ilustración 7. Peso material + recipiente. Ilustración 8. Peso material + recipiente. Ilustración 9. Secado superficial. Ilustración 10. Agregado grueso sumergido por 24 horas. Ilustración 11. Secado superficial. Ilustración 12. Tarado de Recipiente. 22.

(29) REGISTRO FOTOGRÁFICO. . Ilustración 13. Medición de cilindros Fuente. Elaboración propia. Ilustración 14. Ensayo resistencia a compresión Fuente. Elaboración propia. Ilustración 15. Ensayo de masas unitarias Fuente. Elaboración propia. Ilustración 16. Fallas de cilindros Fuente. Elaboración propia. Análisis granulométrico de los agregados finos y gruesos. Normas I.N.V.E. 213 NTC 77..  Determinación de la cantidad de material que pasa el tamiz 75 mm (N° 200) en agregados pétreos mediante lavado. Normas I.N.V.E. 214 - NTC 78.. 23.

(30) 7.3 CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES. La caracterización de los materiales se hace en el laboratorio de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Se realizan los siguientes recomendados por la Norma NTC.. 24. ensayos.

(31) Tabla 1. Granulometría Agregado grueso ANÁLISIS GRANULOMETRICO DE LOS AGREGADOS GRUESO Y FINO DETERMINACION DE LA CANTIDAD DE MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ DE 75 UM (No. 200) EN LOS AGREGADOS PETREOS MEDIANTE LAVADO. Normas I.N.V.E. 213 - NTC 77 Normas I.N.V.E. 214 - NTC 78 DESCRIPCIÓN: GRAVA 3/4" TEM LAB. °C: 19.7 Peso bandeja: 379.8 gr Peso suelo seco: 8944.70gr Peso suelo seco bandeja: 9324.5 gr Peso suelo lavado seco: 8917.10 gr Peso suelo lavado seco + 9296.9 gr Tamaño máximo: 25.400 bandeja: mm Tamiz Abertura del tamiz Mat. ret % Retenido % Acu. Ret % que pasa No. (pulg) (mm) (gr) % % % 4" 4 101.600 0,00 0,00 0,00 100,00 3" 3 76.100 0,00 0,00 0,00 100,00 2 1/2" 2 1/2 64.000 0,00 0,00 0,00 100,00 2" 2 50.800 0,00 0,00 0,00 100,00 1 1/2" 1 1/2 38.100 0,00 0,00 0,00 100,00 1" 1 25.400 0,00 0,00 0,00 100,00 3/4" 3/4 19.000 1.000,80 11,19 11,19 88,81 1/2" 1/2 12.700 7.426,80 83,03 94,22 5,78 3/8" 3/8 9.510 418,80 4,68 98,20 1,10 4 0.187 4.760 50,50 0,56 99,47 0,53 8 0.0937 2.380 0,20 0,00 99,47 0,53 16 0.0469 1.190 0,20 0,00 99,47 0,53 30 0.0234 0.595 0,10 0,00 99,47 0,53 50 0.0117 0.297 1,50 0,02 99,49 0,53 100 0.0059 0.149 7,00 0,08 99,57 0,51 200 0.0029 0.075 7,50 0,08 99,65 0,35 Suma de pesos: 8.913,40 Pasa Tamiz No. 200 0,35 Peso del fondo: 31,30 Peso total: 8944,7 D10= 13.02 Módulo de finura General: 8.01% D30= 14.54 Módulo de finura Gravas: 2.04% D60= 16.81 Moulo de finura Arenas: 5.97% Cu= 1,29 Cc= 0,97 Fuente. Elaboración propia. 25.

(32) Según los resultados Pasa tamiz # 200 < 50% ENTONCES Suelo grueso Pasa tamiz # 4 < 50% ENTONCES Grava Analizando el coeficiente de uniformidad y el coeficiente de curvatura para determinar la gradación del material 1,29 < 6 ; 1≥ 0,97≤ 3 ENTONCES Grava GP. 26.

(33) Tabla 2.Granulometría Agregado fino ANÁLISIS GRANULOMETRICO DE LOS AGREGADOS GRUESO Y FINO DETERMINACION DE LA CANTIDAD DE MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ DE 75 UM (No. 200) EN LOS AGREGADOS PETREOS MEDIANTE LAVADO. Normas I.N.V.E. 213 - NTC 77 Normas I.N.V.E. 214 - NTC 78 DESCRIPCIÓN: ARENA RIO TEMPERATURA LAB. °C: 21.1 Peso bandeja: 213,1 gr Peso suelo seco: 2133,4gr Peso suelo seco bandeja: 2346.5 gr Peso suelo lavado seco: 2075,8 gr Peso suelo lavado seco + 2288.9 gr Tamaño máximo: 9,510m bandeja: Tamiz Abertura del tamiz Mat. ret % Ret % Acum. % que Ret. pasa No. (pulg) (mm) (gr) % % % 4" 4 101.600 0 0 0 100 3" 3 76.100 0 0 0 100 2 1/2" 2½ 64.000 0 0 0 100 2" 2 50.800 0 0 0 100 1 1/2" 1½ 38.100 0 0 0 100 1" 1 25.400 0 0 0 100 3/4" ¾ 19.000 0 0 0 100 1/2" ½ 12.700 0 0 0 100 3/8" 3/8 9.510 0 0 0 100 4 0.187 4.760 264,20 12,38 12,38 87,62 8 0.0937 2.380 284,40 13,33 25,71 74,29 16 0.0469 1.190 194,20 9,10 34,82 65,18 30 0.0234 0.595 516,90 24,23 59,05 40,95 50 0.0117 0.297 459,80 21,55 80,60 19,40 100 0.0059 0.149 261,60 12,26 92,86 7,14 200 0.0029 0.075 85,20 3,99 96,85 3,15 Suma de pesos: 2.066,30 Pasa Tamiz No. 200 3,15 Peso del fondo: 67,10 Peso total: 2.133,4 D10= 0,16 Mod de finura General: 3,05% D30= 0,26 Mod de finura Gravas: 0,00% D60= 0,4 Mod de finura Arenas: 3,05% Cu= 2,46 Cc= 1,02 Fuente. Elaboración propia. 27.

(34) Según los resultados Pasa tamiz # 200 < 50% ENTONCES Suelo grueso Pasa tamiz # 4 > 50% ENTONCES ARENA Analizando el coeficiente de uniformidad y el coeficiente de curvatura para determinar la gradación del material 2,46 < 6 ; 1≤ 1,02 ≤ 3 ENTONCES Arena pobremente gradada (SP) Tabla 3. Limites granulométricos LIMITES GRANULOMÉTRICOS ABERTURA. % PASA % PASA %PASA METODO FULLERDE TAMIZ THOMSOM GRAVA ARENA COMBINADO (mm) MINIMO MAXIMO 76,1 50,8 38,1 25,4 19,1 12,7 9,51 4,76 2,38 1,19 0,595 0,297 0,149 0,075. 100,0 100 100 100 100,0 100,0 100,0 100 100,0 100,0 100,0 100 110,1 106,3 100,0 100 94,6 96,6 88,8 100,0 75,2 83,4 5,8 100,0 64,6 75,8 1,1 100,0 44,4 59,7 0,5 87,6 30,3 46,8 0,5 74,3 20,7 36,7 0,5 65,2 14,2 28,8 0 41,0 9,7 22,6 0 19,4 6,6 17,7 0 7,1 4,5 13,9 0,3 3,1 Fuente. Elaboración propia. 28. 100,0 100,0 100,0 100,0 95,5 62,3 60,4 52,8 44,8 39,3 24,6 11,6 4,3 2,0.

(35) 100,0 LIM. MINIMO LIM. MAXIMO % PASA GRAVA % PASA ARENA %PASA COMBINACION. 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0. 20,0 10,0 0,0 100. 10. 1. Fuente. Elaboración propia. 29. 0,1. 0,01.

(36) Tabla 4. Densidad Bulk Agregado grueso DENSIDAD BULK (PESO UNITARIO) Y PORCENTAJES DE VACIOS DE LOS AGREGADOS EN ESTADO SUELTO Y COMPACTO NTC 92, INVE 217 FECHA 25 de enero de ENSAYO: 2018 TEMPERATURA 19.1 : DESCRIPCIÓN: GRAVA 3/4" MASA UNITARIA SUELTA Masa Agregado+ Molde [g] 18657 18685 Masa Molde [g] 10600 10600 Volumen del Molde[cm³]. 5607. 5607. Masa Unitaria del Agregado [g/cm³] Incertidumbre. 1,44. 1,44. 1.60E-03. 1.60E-03. MASA UNITARIA SUELTA PROMEDIO. 1,44 (g/cm2). MASA UNITARIA COMPACTA Masa Agregado+ Molde [g] 193.573 193.300. 193.332. Masa Molde [g]. 10600. 10600. 10600. Volumen del Molde[cm³]. 5607. 5607. 5607. Masa Unitaria del Agregado [g/cm³] Incertidumbre. 156. 156. 156. 1.73E-03. 1.73E-03. 1.73E-03. MASA UNITARIA COMPACTA PROMEDIO. 1,56 (g/cm2) SUELTOS. Gravedad Especifica Bulk [g/cm³]. 270. % Vacios. Fuente. Elaboración propia. 30. COMPACTO S. 46 5 42 1.

(37) Tabla 5. Densidad Bulk Agregado fino DENSIDAD BULK (PESO UNITARIO) Y PORCENTAJES DE VACIOS DE LOS AGREGADOS EN ESTADO SUELTO Y COMPACTO NTC 92, INVE 217 FECHA: 25 de enero 2018 TEMPERATU 19.1 DESCRIPCIÓN: ARENA RIO MASA UNITARIA SUELTA Masa Agregado+ Molde [g] 17466 18685 Masa Molde [g] 10600 10600 Volumen del Molde[cm³] 5607 5607 Masa Unitaria del Agregado 1,22 1,44 [g/cm³] Incertidumbre 1.36E-03 1.36E-03 MASA UNITARIA SUELTA PROMEDIO 1,22 MASA UNITARIA COMPACTA Masa Agregado+ Molde [g] 18.363,1 18.363,0 Masa Molde [g] 10.600,0 10.600,0 Volumen del Molde[cm³] 5.607,0 5.607,0 Masa Unitaria del Agregado 1,38 1,38 [g/cm³] Incertidumbre 1.54E-03 1.54E-03. (g/cm2). MASA UNITARIA COMPACTA PROMEDIO. (g/cm2). Gravedad Especifica Bulk [g/cm³]. 1,38. 2,71. % Vacios. 18.365,4 10.600,0 5.607,0 1,39 1.54E-03. SUELTOS COMPACTO S. 54,7 48,8. Fuente. Elaboración propia Con este ensayo determinamos el peso unitario para la selección de proporciones en el diseño de mezcla que se busca implementar.. 31.

(38) Tabla 6. Índice de alargamiento y aplanamiento INDICE DE ALARGAMIENTO Y APLANAMIENTO DE LOS AGREGADOS GRUESOS NORMA I.N.V.E. E-230 Temperata: 19.5 Fecha: 26 enero 18 Mo= Masa de la muestra D1= Abertura del Tamiz que pasa d1= Abertura del Tamiz que retiene R1= Masa de la muestra m1= Masa de las partículas que retiene el calibrador. Pasa Tamiz no. di. Ret tamiz no. di. ALARGAMIENTO masa de % ret en masa de la gradacion particulas muestra(g) original alargadas ri (g) mi. indice de alargamiento il. 2" 1 1/2" 1 1/2" 1" 1" 3/4" 911,6 11,19 44,9 4,93 3/4" 1/2" 1142,9 83,03 379,2 33,18 1/2" 3/8" 290,2 4,68 129,8 44,73 3/8" 1/4 M1= ∑ Ri 2344,7 M2= ∑ Ri 553,9 INDICE DE ALARGAMIENTO TOTAL IL= (M2/M1)*100 = 23,62 APLANAMIENTO PASA RETIEN MASA DE % MASA DE INDICE DE TAMIZ E TAMIZ LA RETENIDO PARTICULA ALARGAMIENT No. No. MUESTRA EN S O Di di IL (g) GRADACIO ALARGADA Ri N S (g) mi ORIGINAL 2" 1 1/2" 1 1/2" 1" 1" 3/4" 911,6 11,19 343,3 4,93 3/4" 1/2" 1142,9 83,03 128,5 33,18 1/2" 3/8" 290,2 4,68 44,2 44,73 3/8" 1/4 M1= ∑ Ri 2344,7 M2= ∑ Ri 516,0 INDICE DE APLANAMIENTO TOTAL IA= (M2/M1)*100 = 22,01 Fuente. Elaboración propia. 32.

(39) Tabla 7. Porcentaje partículas fracturadas PORCENTAJE DE PARTICULAS FRACTURADAS EN UN AGREGADO GRUESO NORMA I.N.V. E227-07 1 CARA Tamaño del A F Q N P agregado (pulg) (g) (g) (g) (g) (g) 2 1/2 2 2 1 1/2 1 1/2 1 1 3/4 1000.8 884.6 22.4 93.6 89.5 3/4 1/2 1509.6 1122.3 86.6 300.7 77.2 1/2 3/8 290.2 230.3 22.9 37 83.3 TOTALES 2800.6 2237.2 131.9 431.3 82.2 PORCENTAJE DE UNA CARA FRACTURADA = P=[(F+Q/2)/(F+Q+N)]X100 82.2% =. TAMAÑO DEL AGREGADO (Pulgadas) 2 1/2 2 2 1 1/2 1 1/2 1 1 3/4 3/4 1/2 1/2 3/8 TOTALES. A (g). 2 CARAS F (g). Q (g). 1000.8 1509.6 290.2 2800.6. 884.6 1122.3 230.3 2237.2. 22.4 86.6 22.9 131.9. PORCENTAJE DE DOS CARAS FRACTURADAS = P=[(F+Q/2)/(F+Q+N)]X100. =. N (g). P (g). 93.6 89.5 300.7 77.2 37 83.3 431.3 82.2 82.2%. A = Masa total de la muestra de ensayo P = porcentaje de partículas con el número especificado de caras fracturadas F = Masa de partículas fracturadas con el número de caras especificado, Q = masa o número de partículas en la categoría de cuestionable o frontera N = masa o número de partículas no fracturadas o no cumplen el criterio de partículas fracturadas Fuente. Elaboración propia. 33.

(40) Tabla 8. Gravedad específica Agregado fino DENSIDAD, DENSIDAD RELATIVA (GRAVEDAD ESPECIFICA) Y ABSORCION NTC 176, I.N.V.E 223 DESCRIPCIÓN: ARENA RÍO FECHA DE ENSAYO: 26 de enero de 2018 TEMPERATURA: 20,5 Masa Picnómetro Vacío [g] Masa Muestra Saturada [g] Masa Picnómetro + Agua + Muestra [g] A [g] V [cm³] W [cm³] Gs aparente seca Incertidumbre Gs a seco ± Gs aparente saturada Incertidumbre Gs a saturado ± Gs = A/((V - W) - (500 - A)) Incertidumbre Gs ± % ABSORCION = (500 - A)/A x 100. 157,55 500,20 939,58 446,50 500,00 281,80 2,05 2.10E-03 2,29 2.35E-03 2,71 3.69E-03 12,03. A = Masa en aire de muestra seca. V = Volumen del picnómetro. W = Volumen de agua para llenar el picnómetro con la muestra. Gs = Peso Específico. 500= Masa de la muestra saturada, superficie seca. (sss) Fuente. Elaboración propia. 34.

(41) Tabla 9. Gravedad específica Agregado grueso DENSIDAD, DENSIDAD RELATIVA (GRAVEDAD ESPECIFICA) Y ABSORCION DEL AGREGADO GRUESO NTC 176, I.N.V.E 223 DESCRIPCIÓN: GRAVA 3/4" FECHA DE ENSAYO: 26 de enero 18 TEMPERATURA: 20 A (gr) B (cm3) C (cm3) B-C A-C B-A. 3.828,2 3.879,3 2.408,8 1.470,5 1.419,4 51,1. Gs aparente seca [A/(B - c)] Incertidumbre Gs a seco ± Gs aparente saturada [B/(B - C)] Incertidumbre Gs a saturado ± Gs = A/(A - C) Incertidumbre Gs ± % ABSORCIÓN = (B - A)/A x 100 Incertidumbre ± % Absorción. 2,60 2.59E-03 2,64 2.11E-03 2,697 2.24E-03 1,33 3.72E-02. A = Peso en aire de muestra seca. B = Peso en aire de muestra saturada, superficie seca. C = Peso de la muestra sumergida. Gs = Peso Específico. Fuente. Elaboración propia. 35.

(42) Tabla 10. Resistencia agregado grueso Micro- Deval DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL AGREGADO GRUESO A LA DEGRADACION POR ABRASION, UTILIZANDO EL APARATO MICRO- DEVAL INVE - 238 FECHA DE 6 de febrero de 2018 ENSAYO: DESCRIPCIÓN: GRAVA 3/4" TEMPERATURA: 20,1 GRADACIÓN 1 GRADACIÓN 2 GRADACIÓN 3 TAMAÑO DEL TAMAÑO DEL AGREGADO TAMAÑO DEL AGREGADO AGREGADO Pasa Retenido Pasa Tamiz Retenido Tamiz Pasa Tamiz Tamiz Tamiz 3/4 5/8 1/2 3/8 3/8 1/4 5/8. 1/2. 3/8. 1/4. 1/2. 3/8. 1/4. 4. Gradacion utilizada. 1/4. 4. 1,0. Masa Muestra Pasa 3/4" Retenido 5/8" antes del ensayo (375g). 375,5. Masa Muestra Pasa 5/8" Retenido 1/2" antes del ensayo (375g). 374,9. Masa Muestra Pasa 1/2" Retenido 3/8" antes del ensayo (750 g). 750,8. Masa Muestra Retenida en tamiz #16 Despues de ensayo lavado y seco (g) Coeficiente Micro Deval del Ensayo en Presencia de Agua MDE (%) PROMEDIO MDE (%). 1293,1. Fuente. Elaboración propia. 36. 13,9 13,9.

(43) Según la Tabla 300.1 del (Artículo INVE 300-07) se determina el siguiente analisis de los agregados gruesos Tabla 11. Analisis material granular grueso ENSAYO. NORMA ENSAYO INVIAS E-230. NT1. NT2. NT3. ≤35. ≤35. Porcentaje de caras fracturadas (una cara). E-227. ≥50. ≥50. Desgaste en el equipo Micro-Deval (%). E-238. Índices de alargamiento y aplanamiento (%). Fuente. Elaboración propia. 37. cum ple. ≤35. MUE STR A 23. ≥60. 82. OK. ≤25. 13,9. OK. OK.

(44) 7.4 ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN. Después de haber elaborado la caracterización de los materiales en el laboratorio de suelos y concretos de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, se calcula el diseño de mezcla para determinar las proporciones de los materiales se realiza la dosificación y la mezcla de concreto con las diferentes adiciones de silicato.. 38.

(45) Tabla 12. Diseño de Mezcla concreto f´c 3000psi DISEÑO DE UNA MEZCLA DE CONCRETO. RESISTENCIA kg/cm2 (f'c). 211. CEMENTO:. ASENTAMIENTO. 3 " TIPO DE MEZCLA. MARCA:. Sin Especificar. DENSIDAD (g/cm3). TIPO. Sin Especificar. FINURA BLAINE. AGREGADO FINO. AGREGADO GRUESO. 2,91. 13. % AGREGADO FINO. 1. Modulo de finura. 3,05. 7 Tamaño maximo mm. 19. 14. % AGREG.GRUESO. 40. 2. Densidad sss g/cm3. 2,56. 8 Densidad sss g/cm3. 2,60. 15. CEMENTO kg/m3. 363. 3. Absorcion %. 16. AGUA kg/m3. 203. 4. Masa unitaria suelta kg/m3. 9 Masa unitaria suelta kg/m3 1,44 3 10 Masa unitaria apisonada kg/m 1,56. 17. RELACION AGUA CEMENTO. 0,56. 5. Masa unitaria apisonada kg/m3 1,69. 6. Materia organica. 2,15%. Pasa tamiz 75 m m %. 1,5. 11 Absorcion % Pasa tamiz 75 m m %. 3,15. Forma. 1,33 0,35 ANGULAR. VOLUMEN ABSOLUTO 18. 100. 59.0. 38.1. 90. 25. PESO ESPECIFICO CEMENTO 124,6. 19. Agua +Cemento = (16) + (18) =. 327,6. 20. Vol. Agregados = 1000 - (19) =. 672,4. 21. V.Grava =. 19. 80. 12.. (15) Cemento =. 50.8 19.. 60. 12.5. % QUE PASA GRAVA. 9.5 4.8. 60. 9.5. 2.4. 50 1.2. 40. 0.6. 30. 0.3. % PASA ARENA. 70. 0.15. 4.8. 1.2. 10. 0.6 0.3. 0.1. 41.0. 0. 0. 10. 0.075. 20. 30. 40. (13) (8) 1 +. 22. 60. 70. 80. 90. 100. Cemento. 362,5. 24. Arena = (22) x (2) =. 1039,3 692,9. Grava = (21) x (8) =. 16. Agua. MINIMO. 17. Aditivo. Lineal (MEDIO). 203. VOLUMEN SUELTO m 3/m 3 26. Cemento = (15) ÷ 50 = (Bultos). 27. Arena = (24) ÷ (4) =. 693,2. 28. Grava= (25) ÷ (9) =. 481,36. 29. Agua Real =. 209,5. PROPORCIONES EN PESO : RELACION A/C:. 406. 15 25. MEDIO. % ARENA. Volumen arena = (20) - (21) =. CANTIDADES EN PESO kg/m 3 DE CONCRETO. MAXIMO. 50. 266,5. x. (14) (2). 0.075. 20 2.4. (20). 1,00 :. 7,3. 2,87. : 1,91. 0,560. Fuente. Elaboración propia Los valores que muestra la tabla son los que se necesitan para 1m3 de concreto, en volumen y en peso; en el caso de este proyecto, se elaboraron 5 muestras patrón con este diseño de mezcla (Tabla 11).. 39.

(46) Es una investigación de tipo experimental, para evidenciar propiedades del silicato de sodio se adicionarán dosificaciones con relación al porcentaje de cemento de una mezcla de concreto hidráulico de 3000 psi basados en la NSR-10 título C, con materiales de la zona área de trabajo en este caso la Facultad Tecnológica de la Universidad Distrital, solo irá dirigido a mejorar concretos hechos en obra donde no hay alcance de utilizar un concreto premezclado, para esto se realizaron las siguientes dosificaciones: Tabla 13. Número de especímenes por dosificación DOSIFICACIÓN Número de muestras 3 días 7 días 28 días Sin aditivo 5 5 5 3% 5 5 5 5% 5 5 5 10% 5 5 5 Fuente. Elaboración propia Elaboración de cilindros de concreto hidráulico Luego de realizar el diseño de mezcla, se elaboraron los cilindros con la ayuda de la empresa DIMCO ingenieros Ltda. Una empresa dedicada al diagnóstico e investigación en materiales para construcción de obras civiles que cumple con los requisitos de la norma NTC-ISO/IEC 17025. Haciendo uso de los equipos y personal apropiado para la correcta elaboración de las muestras de concreto hidráulico, para este estudio se tomaron 5 cilindros para cada una de las dosificaciones y 5 cilindros para cada edad de falla. Los moldes para los cilindros utilizados fueron metálicos de diámetro de 100mm y altura 200mm.. 40.

(47) Ilustración 17. Dosificación volumétrica de los materiales. Fuente. Elaboración propia Después de dosificar los materiales y realizar la mezcla, se funde en cilindros de 4 pulgadas, al momento de mezclar el silicato con el agua se evidencia bastante viscosidad en el líquido, así que el proceso de la mezcla con los agregados tuvo que ser rápida para garantizar uniformidad en el concreto. Se realiza el mismo procedimiento para las demás muestras adicionando silicato según los porcentajes propuestos y se nombran para diferenciar los especímenes al momento de fallarlos.. 41.

(48) Ilustración 18. Elaboración de cilindros concreto hidráulico.. Fuente. Elaboración propia Se evidencia que al adicionar silicato en el agua de mezcla presenta aceleramiento en el fraguado inclusive en el corto tiempo de elaboración de la muestra se evidenció, en relación a la muestra patrón.. 42.

(49) Ilustración 19.Mezclado y adición del silicato de sodio disuelta en el agua de mezcla.. Fuente. Elaboración propia Después del curado de los cilindros dentro de una poceta, en un cuarto donde se controla la temperatura se fueron fallando a las edades ya determinadas según la norma (NTC-673). Se falla a 3, 7 y 28 días. Ilustración 20. Especímenes para ser sometidos a pruebas de resistencia. Fuente. Elaboración propia. 43.

(50) Para realizar el ensayo de resistencia a la compresión, se utiliza la máquina del laboratorio de la empresa DIMCO ingenieros Ltda. Que cumple con las características de la Norma Técnica Colombiana (NTC – 673) y calibraciones correspondientes. Ilustración 21. Cilindros en la prensa y tabulación de resultados. Fuente. Elaboración propia Teniendo en cuenta la ilustración 20 se caracterizan los especímenes según el tipo de falla. Ilustración 22. Esquema de los modelos de fracturas típicos. Tomada NTC – 673. 44.

(51) 8. ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A continuación se relacionan los datos obtenidos en el laboratorio, se determina esfuerzo de cada espécimen: Fecha de elaboración: 2 de marzo 2018 Fecha de ensayo: 5 de marzo 2018 Temperatura Lab (°C): 18,9 Tabla 14. Resultados ensayo Resistencia a la compresión Concreto sin aditivo. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO NORMA NTC 673 - NORMA I.N.V. E 410 CILINDRO CONCRETO + 0% SILICATO RESISTENCIA DE DISEÑO: 3000psi Altura (cm) Diámetro (cm) Carga Max. (kg) Peso (g) Tipo de Falla Edad (días) Área (cm2) Esfuerzo (kg/cm2) Esfuerzo (psi) Esfuerzo (MPa). 20,14 20,31 10,22 10,22 10305 10017 3756 3792 2 2 3 3 82,03 82,03 125,62 122,11 1786,7 1736,7 2 9 12,32 11,97 Fuente. Elaboración propia. 45. 20,43 10,2 9962 3809 2 3 81,71 121,91 1734,0 3 11,96. 20,29 10,18 10318 3809 2 3 81,39 126,77 1803,0 6 12,43. 20,34 10,25 9900 3790,2 5 3 82,52 119,98 1706,4 7 11,77.

(52) Tabla 15. Resultados ensayo Resistencia a la compresión Concreto 3% Aditivo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO NORMA NTC 673 - NORMA I.N.V. E 410 CILINDRO CONCRETO + 3% SILICATO RESISTENCIA DE DISEÑO: 3000psi Altura (cm) 20,49 20,52 20,41 20,42 20,37 Diámetro (cm) 10,23 10,23 10,22 10,29 10,28 Carga Max. (kg) 10785 10786 10955 10865 10547 Peso (g) 3762,8 3371,3 3778,7 3739,5 3763,8 Tipo de Falla 2 6 4 2 2 Edad (días) 3 3 3 3 3 Área (cm2) 82,14 82,19 81,98 83,16 83,00 Esfuerzo (kg/cm2) 131,30 131,23 133,63 130,65 127,07 1867,5 1866,4 1900,6 1858,2 1807,4 Esfuerzo (psi) 1 6 6 7 0 Esfuerzo (MPa) 12,88 12,87 13,10 12,81 12,46 Fuente. Elaboración propia Tabla 16. Resultados ensayo Resistencia a la compresión Concreto 5% Aditivo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO NORMA NTC 673 - NORMA I.N.V. E 410 CILINDRO CONCRETO + 5% SILICATO RESISTENCIA DE DISEÑO: 3000psi Altura (cm) 20,33 20,47 20,51 20,61 20,48 Diámetro (cm) 10,33 10,27 10,22 10,27 10,21 Carga Max. (kg) 11269 11156 11788 11687 11125 Peso (g) 3724,7 3780,2 3755,9 3779,9 3739,7 Tipo de Falla 5 6 2 2 2 Edad (días) 3 3 3 3 3 Área (cm2) 83,81 82,84 82,03 82,84 81,87 Esfuerzo (kg/cm2) 134,46 134,67 143,70 141,08 135,88 Esfuerzo (psi) 1912,47 1915,48 2043,85 2006,65 1932,68 Esfuerzo (MPa) 13,19 13,21 14,09 13,84 13,33 Fuente. Elaboración propia. 46.

(53) Tabla 17. Resultados ensayo Resistencia a la compresión Concreto 10% Aditivo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO NORMA NTC 673 - NORMA I.N.V. E 410 CILINDRO CONCRETO + 10% SILICATO RESISTENCIA DE DISEÑO: 3000psi Altura (cm) 20,43 20,17 20,52 20,49 20,57 Diámetro (cm) 10,24 10,20 10,15 10,22 10,23 Carga Max. (kg) 9153 9542 9351 9241 8975 Peso (g) 3707,7 3696 3698,3 3742,9 3715,6 Tipo de Falla 4 2 5 2 2 Edad (días) 3 3 3 3 3 Área (cm2) 82,35 81,71 80,91 82,03 82,19 Esfuerzo (kg/cm2) 111,14 116,77 115,57 112,65 109,19 Esfuerzo (psi) 1580,79 1660,92 1643,75 1602,24 1553,08 Esfuerzo (MPa) 10,90 11,45 11,33 11,05 10,71 Fuente. Elaboración propia Tabla 18. Resultados ensayo Resistencia a la compresión Concreto sin Aditivo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO NORMA NTC 673 - NORMA I.N.V. E 410 CILINDRO CONCRETO + 0% SILICATO RESISTENCIA DE DISEÑO: 3000psi Altura (cm) Diámetro (cm) Carga Max. (kg) Tipo de Falla Edad (días) Área (cm2) Esfuerzo (kg/cm2) Esfuerzo (psi) Esfuerzo (MPa). 20,38 20,44 10,23 10,22 15660 16446 5 2 7 7 82,19 82,03 190,52 200,48 2709,8 2851,4 9 7 18,68 19,66 Fuente. Elaboración propia. 47. 20,4 10,25 16324 2 7 82,52 197,83 2813,7 7 19,40. 20,34 10,24 16493 2 7 82,35 200,27 2848,4 6 19,64. 20,53 10,26 17306 5 7 82,68 209,32 2977,2 3 20,53.

(54) Tabla 19. Resultados ensayo Resistencia a la compresión Concreto 3% Aditivo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO NORMA NTC 673 - NORMA I.N.V. E 410 CILINDRO CONCRETO + 3% SILICATO RESISTENCIA DE DISEÑO: 3000psi Altura (cm) Diámetro (cm) Carga Max. (kg) Tipo de Falla Edad (días) Área (cm2) Esfuerzo (kg/cm2) Esfuerzo (psi) Esfuerzo (MPa). 20,22 20,34 10,20 10,51 16954 16880 4 5 7 7 81,71 86,76 207,48 194,57 2951,0 2767,4 9 4 20,35 19,08 Fuente. Elaboración propia. 20,28 10,21 16798 2 7 81,87 205,17 2918,2 1 20,12. 20,31 10,22 16554 2 7 82,03 201,80 2870,2 0 19,79. 20,10 10,15 16985 2 7 80,91 209,92 2985,6 8 20,59. Tabla 20. Resultados ensayo Resistencia a la compresión Concreto 5% Aditivo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO NORMA NTC 673 - NORMA I.N.V. E 410 CILINDRO CONCRETO + 5% SILICATO RESISTENCIA DE DISEÑO: 3000psi Altura (cm) Diámetro (cm) Carga Max. (kg) Tipo de Falla Edad (días) Área (cm2) Esfuerzo (kg/cm2) Esfuerzo (psi) Esfuerzo (MPa). 20,24 20,54 10,25 10,35 17168 17568 5 6 7 7 82,52 84,13 208,06 208,81 2959,2 2969,9 6 7 20,40 20,48 Fuente. Elaboración propia. 48. 20,34 10,21 17255 2 7 81,87 210,75 2997,6 0 20,67. 20,36 10,37 17654 2 7 84,46 209,02 2973,0 1 20,50. 20,45 10,22 17547 2 7 82,03 213,90 3042,3 7 20,98.

(55) Tabla 21. Resultados ensayo Resistencia a la compresión Concreto 10% Aditivo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO NORMA NTC 673 - NORMA I.N.V. E 410 CILINDRO CONCRETO + 10% SILICATO RESISTENCIA DE DISEÑO: 3000psi Altura (cm) Diámetro (cm) Carga Max. (kg) Tipo de Falla Edad (días) Área (cm2) Esfuerzo (kg/cm2) Esfuerzo (psi) Esfuerzo (MPa). 20,24 20,19 20,48 20,34 20,15 10,17 10,19 10,22 10,18 10,20 13985 13874 14045 13820 14254 4 2 5 2 2 7 7 7 7 7 81,23 81,55 82,03 81,39 81,71 172,16 170,12 171,21 169,79 174,44 2448,67 2419,71 2435,18 2415,03 2481,12 16,88 16,68 16,79 16,65 17,11 Fuente. Elaboración propia. Tabla 22. Resultados ensayo Resistencia a la compresión Concreto Sin Aditivo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO NORMA NTC 673 - NORMA I.N.V. E 410. Altura (cm) Diámetro (cm) Carga Max. (kg) Tipo de Falla Edad (días) Área (cm2) Esfuerzo (kg/cm2) Esfuerzo (psi) Esfuerzo (MPa). CILINDRO CONCRETO + 0% SILICATO RESISTENCIA DE DISEÑO: 3000psi 20,2 20,2 20,2 20,3 10,2 10,2 10,2 10,2 18174 18152 17128 17949 2 2 2 2 28 28 28 28 81,71 81,71 81,71 81,71 222,41 222,14 209,61 219,66 3163,45 3159,62 2981,38 3124,28 21,81 21,78 20,56 21,54 Fuente. Elaboración propia. 49. 20,27 10,2 17626 2 28 81,71 215,71 3068,06 21,15.

(56) Tabla 23. Resultados ensayo Resistencia a la compresión Concreto 3% Aditivo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO NORMA NTC 673 - NORMA I.N.V. E 410 CILINDRO CONCRETO + 3% SILICATO RESISTENCIA DE DISEÑO: 3000psi Altura (cm) Diámetro (cm) Carga Max. (kg) Tipo de Falla Edad (días) Área (cm2) Esfuerzo (kg/cm2) Esfuerzo (psi) Esfuerzo (MPa). 20,2 20,2 20,2 10,2 10,2 10,2 18056 18210 18157 2 2 2 28 28 28 81,71 81,71 81,71 220,97 222,85 222,21 3142,91 3169,71 3160,49 8,01 8,01 8,01 Fuente. Elaboración propia. 20,3 10,2 18365 2 28 81,71 224,75 3196,69 8,01. 20,2 10,2 18437 2 28 81,71 225,63 3209,23 8,01. Tabla 24. Resultados ensayo Resistencia a la compresión Concreto 5% Aditivo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO NORMA NTC 673 - NORMA I.N.V. E 410 CILINDRO CONCRETO + 5% SILICATO RESISTENCIA DE DISEÑO: 3000psi Altura (cm) Diámetro (cm) Carga Max. (kg) Tipo de Falla Edad (días) Área (cm2) Esfuerzo (kg/cm2) Esfuerzo (psi) Esfuerzo (MPa). 20,6 20,21 20,36 10,28 10,21 10,24 18750 18524 18871 2 2 2 28 28 28 83,00 81,87 82,35 225,90 226,25 229,14 3213,11 3218,06 3259,16 22,15 22,19 22,47 Fuente. Elaboración propia. 50. 20,37 10,19 18597 2 28 81,55 228,04 3243,43 22,36. 20,27 10,25 18674 2 28 82,52 226,31 3218,85 22,19.

(57) Tabla 25. Resultados ensayo Resistencia a la compresión Concreto 10% Aditivo RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO NORMA NTC 673 - NORMA I.N.V. E 410 CILINDRO CONCRETO + 10% SILICATO RESISTENCIA DE DISEÑO: 3000psi Altura (cm) Diámetro (cm) Carga Max. (kg) Tipo de Falla Edad (días) Área (cm2) Esfuerzo (kg/cm2) Esfuerzo (psi) Esfuerzo (MPa). 20,3 20,33 20,4 10,1 10,15 10,2 15588 16124 15871 2 2 2 28 28 28 80,12 80,91 81,71 194,56 199,27 194,23 2767,31 2834,34 2762,58 19,08 19,54 19,05 Fuente. Elaboración propia. 20,2 10,1 16039 2 28 80,12 200,19 2847,38 19,63. Tabla 26. Promedios de resistencia Edad de falla 3 7 28. Muestra Porcentaje Porcentaje Porcentaje Promedio resistencia resistencia resistencia 3% 5% 10% 1753.41 1860.06 1962.23 2840.16 2898.52 2988.44 3099.36 3175.81 3230.52 Fuente. Elaboración propia. 1608.16 2439.94 2781.98. Tabla 27. Porcetajes de desempeño promedio Edad de falla 3 7 28. Muestra Porcentaje Porcentaje Porcentaje Promedio resistencia resistencia resistencia 3% 5% 10% 58% 62% 65% 95% 97% 100% 103% 106% 108% Fuente. Elaboración propia. 51. 54% 81% 93%. 20,4 10,25 15654 4 28 82,52 189,71 2698,29 18,60.

(58) Esfuerzos obtenidos 120% 106% 108% 103%. 100% 100% 95% 97% 81%. 80% Desempeño %. 93%. 65% 62% 58% 54%. 60%. 5% 10% Muestra patrón. 40%. 3%. 20%. 0%. 0%. 0. 7. 14. 21. 28. Edad falla. Fuente. Elaboración propia. Con este gráfico observamos el desempeño de la resistencia obtenida de los especímenes sometidos a pruebas de resistencia a la compresión con respecto a la muestra de referencia, evidenciando que la única muestra que no supera la muestra sin aditivo es la dosificación del 10%.. 52.

(59) 9. ANALISIS ESTADÍSTICO Con el fin de hacer una representación gráfica de los resultados obtenidos y determinar estadísticamente cual fue el comportamiento de los especímenes elaborados, se realiza un análisis estadístico. LA MEDIA ARITMÉTICA:. Es la suma de los valores que toma la variable en estudio, dividida entre el número de ellos. Sea X una variable estadística discreta que toma los valores. con. frecuencias absolutas, respectivamente. Se define la media aritmética como el valor: ̅ Ilustración. Tomada Estadística descriptiva e inferencial. Antonio Vargas Sabadías Servicios de publicaciones de la Universidad de Castilla – La Mancha.. VARIANZA: Se define como la constante que representa una medida de dispersión media de una variable aleatoria X, con respecto a su valor medio.. 53.

(60) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. DESVIACIÓN ESTANDAR 0% 3% 1786,72 1173,14 1736,79 1153 1734,03 1289,08 1803,06 1257,95 1706,47 1145,41 2709,89 2389,03 2851,47 2287,4 2813,77 2580,49 2848,46 2462,05 2977,23 2549,74 3163,45 2956,49 3159,62 2968,15 2981,38 3002,61 3124,28 2956,66 3068,06 3002,71. 3 3 3 3 3 7 7 7 7 7 28 28 28 28 28. PROMEDIO. 2564,312. 5% 938,16 881,51 1074,98 928,72 1016,28 2163,25 2169,83 2167,2 2173,09 2404,83 2870,38 2774,02 2891,98 2886,42 2924,26. 10% 797,22 840,91 956,97 890,15 953,65 1918,32 1875,57 1778,05 1776,32 1783,81 2767,31 2634,64 2630,81 2644,28 2698,29. 2211,594 2017,66067. 1796,42. VARIANZA 368997,207 598610,8378 672460,225 574526,472 DESVIACION 607,451403 773,6994493 820,036722 757,975245 limite max 3171,7634 2985,293449 2837,69739 2554,39525 limite min 1956,8606 1437,894551 1197,62394 1038,44475 Fuente. Elaboración propia. Desviación estándar 4000 3000 2000 1000 3. 3. 3. 3. 3. 7. 7. 7. 7. 7. 28. 0%. 3%. 5%. PROMEDIO. LIMITE MAX. LIMITE MIN. Fuente. Elaboración propia. 54. 28. 28 10%. 28. 28.

(61) 10 ENSAYO DE MADUREZ. Para conocer el desarrollo de las propiedades exotérmicas del concreto durante el proceso de curado y basándose en la Norma NTC 3756 se realiza el mismo procedimiento y con las mismas dosificaciones que se usaron para el ensayo de resistencia a la compresión y sometiendo los especímenes a pruebas de temperatura, ensayando 5 especímenes por cada proporción de aditivo a 7 días de fundida la mezcla. Ilustración 23. Mezcla concreto simple. Fuente. Elaboración propia Ilustración 24. Temperatura de la mezcla con 3% de silicato. Fuente. Elaboración propia. 55.

(62) Ilustración 25. Temperatura de la mezcla con 5% de silicato. Fuente. Elaboración propia 0 % aditivo. 3 % aditivo. Fuente. Elaboración propia 5 % aditivo. 10 % aditivo. Fuente. Elaboración propia. 56.

(63) Se determina la temperatura con Termocuplas instaladas en el cuarto frio donde son almacenados los especímenes a una temperatura controlada, se obtienen los resultados de temperatura y se grafican para conocer la reacción térmica que produce el silicato en el concreto. En el Anexo 2se encuentran las temperaturas tomadas en el laboratorio. TEMPERATURA VS TIEMPO 26 TEMPERATURA. 24 22 20. Series1. 18. 3%. 16 14. 5%. 12. 10%. 10. 0. 10. 20. 30. 40. 50. 60. 70. Tiempo (Hora). Fuente. Elaboración propia. Luego con base en se determinan los valores de madurez con la ecuación Nurse Saúl, para cada una de las dosificaciones (1) M. = Madurez = Intervalo de tiempo, en días u horas. = Temperatura promedio del concreto durante el intervalo de tiempo, = Temperatura de referencia, en. .. 57. en.

(64) Tabla 28. Madurez para concreto sin silicato TIEMPO HORAS. Temperatura con 0% de aditivo. ∆t. 0 1 23 24 24 96. 0.0. 0. 17.8 17.8 17.8 17.2 17.6. 27.80 27.80 27.80 27.20 27.60. 27.80 639.40 667.20 652.80 2649.60. 0. 0. 27.80 667.20 1334.40 1987.20 4636.8. 7.80 11.46 12.09 19.58. Madurez 0% Aditivo 25 y = 0,0037x + 3,7882 R² = 0,8671. 20 15 10 5 0 0. 2000. 4000. Madurez (°C x horas). Fuente. Elaboración propia. 58. Resistencia a la com PROMEDIO. SUMA MADUREZ. Fuente. Elaboración propia. Resistencia MPa. 1 24 48 72 168. MADUREZ (C*H). (T+To). 6000.

(65) Tabla 29. Madurez para concreto con 3 % de aditivo Temperatura con 3% de aditivo. ∆t. 0 1 24 48 72 168. 1 23 24 24 96. MADUREZ (C*H). (T+To). 0.0 17.9 18.8 19.3 18.5 18.2. 27.90 28.80 29.30 28.50 28.20. SUMA MADUREZ 0 27.90 690.30 1393.50 2077.50 4784.70. 27.90 662.40 703.20 684.00 2707.20. Fuente. Elaboración propia. Madurez 3% Aditivo 25 Resistencia MPa. TIEMPO HORAS. 20. y = -9E-07x2 + 0,0084x + 1,1668 R² = 0,9626. 15 10 5 0 0. 2000. 4000. 6000. Madurez (°C x horas). Fuente. Elaboración propia. 59. Resistencia a la compresión PROMEDIO. 0 8.11 12.07 12.82 19.98.

(66) Tabla 30. Madurez para concreto con 5% aditivo TIEMPO HORAS. Temperatura con 5% de aditivo. ∆t. 0 1 23 24 24 96. 18.9 19.4 20.0 19.5 19.5. 28.90 29.40 30.00 29.50 29.50. 28.90 676.20 720.00 708.00 2832.00. 0. 0. 28.90 705.10 1425.10 2133.10 4965.10. 5.00 12.37 13.53 20.60. Fuente. Elaboración propia. Madurez 5% Aditivo 25 y = 0,0039x + 3,1116 R² = 0,8743. 20 15 10 5 0. 0 -5. 2000. 4000. Madurez (°C x horas). Fuente. Elaboración propia. 60. Resistencia a la compresión PROMEDIO. SUMA MADUREZ. 0.0. Resistencia MPa. 1 24 48 72 168. MADUREZ (C*H). (T+To). 6000.

(67) Tabla 31. Madurez para concreto con 10% aditivo TIEMPO HORAS. Temperatura con 10% de aditivo. ∆t. 0 1 24 48 72. 1 23 24 24. 0.0 19.0 19.5 20.3 20.8. 168. 96. 20.0. MADUREZ (C*H). (T+To). 0 29.00 29.50 30.30 30.80. 30.00. SUMA MADUREZ. 29.00 678.50 727.20 739.20. 0 29.00 707.50 1434.70 2173.90. 7.5 10.55 11.09. 2880.00. 5053.90. 16.82. Fuente. Elaboración propia. Madurez 10% Aditivo 18 y = -8E-07x2 + 0,007x + 1,2293 R² = 0,9469. 16 Resistencia MPa. 14 12 10 8. 6 4 2 0 0. 2000. 4000. Título del eje. Fuente. Elaboración propia. 61. Resistencia a la compresión PROMEDIO. 6000. 0.

(68) 10. CONCLUSIONES El presente documento cuyo objetivo era demostrar mediante ensayos de resistencia a la compresión y ensayos de madurez que la adición de silicato de sodio en una mezcla de concreto influía o no en la evolución de la resistencia de la mezcla. Para evaluar dicha evolución de la resistencia se realizaron los siguientes procedimientos, inicialmente se caracterizaron los materiales granulares teniendo en cuenta las Normas INVIAS y NTC, con el fin de diseñar una mezcla para obtener una resistencia de 3000 psi; luego se adicionó a la mezcla dosificaciones de 3%, 5% y 10% de silicato de sodio líquido con respecto al volumen del cemento, se realizaron las respectivas pruebas de resistencia de las cuales se obtuvieron los siguientes resultados: Según el ensayo de resistencia a la compresión se puede determinar que la adición de silicato de sodio, si genera un aumento de la resistencia del concreto, únicamente para los casos de concentraciones de 3% y 5%. En el caso de la dosificación del 10% se evidencia una disminución de la resistencia alcanzando a los 28 días un porcentaje del 10% por debajo del diseño de mezcla. A continuación se hace referencia a los porcentajes que se obtuvieron con relación al concreto de muestra sin aditivo. Tabla 32. Porcentajes con respecto a la resistencia promedio de la muestra de 3000psi Porcentaje Porcentaje Porcentaje dosificación dosificación dosificación 3% 5% 10% 3 106% 112% 92% 7 102% 105% 86% 28 102% 104% 90%. Edad de falla. Fuente. Elaboración propia. 62.

(69) En el ensayo de madurez podemos determinar que la única dosificación que no cumplió con la resistencia requerida a los 28 días de curado fue el 10% de adición como en los ensayos de resistencia a la compresión que tuvo la tendencia más baja. Del ensayo de madurez, se tiene como resultado que la línea del 10% de concentración de silicato de sodio alcanzó el pico más alto en la gráfica de temperatura Vrs tiempo para las primeras 10 horas de fraguado, es por esto que se concluye y teniendo en cuenta que la retracción hidráulica ocurre antes del estado sólido del concreto, este aumento de temperatura en las primeras horas provocó un desprendimiento de calor que como resultado produce de disminución de la resistencia a los 28 días de curado. Durante el proceso de mezcla se evidencian alteraciones con la medición del asentamiento ya que el aditivo propuesto acelera el proceso de fraguado y disminuye con respecto a la concentración de silicato de sodio. Una de las alteraciones que ocurren en el agua con la adición de silicato de sodio es la difícil manipulación del concreto, ya que se convierte en una solución viscosa y difícil de mezclar esto puede ser un determinante al momento de obtener resultados de resistencia y probablemente una de las razones que la mezcla que tiene la mayor dosificación (10%) no haya obtenido los mejores resultados. Teniendo como referencia dos estudios previos realizados con muestras de suelos limo arenosos estabilizados con silicato de sodio de los autores Bernal y Leiton que se relacionan en el presente documento como marco de referencia y que para estos dos casos el aumento de la resistencia fue mayor al 200% con respecto a la muestra patrón, se puede concluir que en el concreto influye pero no de manera significativa, aunque el silicato de sodio produjo un aumento en la resistencia para las concentraciones de 3% y 5%, no se considera relevante la variación, pues los porcentajes no superan el 10% con relación a la muestra sin aditivo, pero debido a que este compuesto es de fácil adquisición y también muy económico con. 63.

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