UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE TECNOLOGÍA CARRERA DE CONSTRUCCIONES CIVILES

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FACULTAD DE TECNOLOGÍA

CARRERA DE CONSTRUCCIONES CIVILES

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS VARIABLES EN LA DOSIFICACIÓN DEL HORMIGÓN MÉTODO ACI AL EMPLEAR AGREGADOS DE DIFERENTES

CANTERAS

Trabajo Dirigido para obtener el Título de Licenciatura POR: NELSON QUISPE FLORES

TUTOR: ING. LUIS PACOSILLO TICONA

LA PAZ – BOLIVIA 2019

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE TECNOLOGÍA

CARRERA DE CONSTRUCCIONES CIVILES

Trabajo Dirigido:

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS VARIABLES EN LA DOSIFICACIÓN DEL HORMIGÓN MÉTODO ACI AL EMPLEAR AGREGADOS DE DIFERENTES

CANTERAS

Presentado por Univ. Nelson Quispe Flores

Para optar el grado académico de Licenciatura en Construcciones Civiles Nota numeral………..

Nota literal………

Ha sido aprobada con distinción

Director de la carrera de construcciones civiles: Ing. Carlos Méndez Cárdenas Tutor: Ing. Luis Pacosillo Ticona

Tribunal: Ing. Tazio E. Traverso Cornejo Tribunal: Arq. Ramón Gonzales Ramírez

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ÍNDICE GENERAL

Dedicatoria ... ii

Agradecimientos ...iii

Resumen ... iv

Antecedentes del trabajo dirigido ... v

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Dedicatoria

Este proyecto va dedicado a mi padre por haberme inculcado en vida, valores que ahora son el instrumento esencial en mi formación como persona y por ende como profesional, a mi madre y mis herman@s por su apoyo y confianza que me tuvieron durante este periodo de trabajo.

Nelson Quispe Flores

i

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Agradecimientos

En primer lugar quiero agradecer a Dios por haberme permitido llegar a estas instancias.

A mi familia por su apoyo en este largo camino de mi formación académica.

A mi tutor Ing. Luis Pacosillo Ticona por brindarme su apoyo, asesoramiento y colaboración con sus conocimientos para la realización de este Trabajo Dirigido.

A los docentes de la carrera de construcciones civiles por los conocimientos adquiridos durante mi formación.

Al Laboratorio Técnico de Construcciones Civiles LABOTECC, por haberme permitido ser parte del equipo de trabajo como Técnico Becario en el área de hormigones y a la vez por darme la oportunidad de realizar mí Trabajo Dirigido durante este periodo.

A la Facultad de Tecnología por haberme acogido en sus aulas en las que adquirí muchos conocimientos valiosos, los que me permiten tener criterios para poder resolver los problemas en el ámbito laboral como profesional en el área de construcciones civiles.

A la Universidad Mayor de San Andrés por la formación como profesional en el área de construcciones civiles.

Nelson Quispe Flores

ii

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Resumen

El presente Trabajo Dirigido titulado “Análisis comparativo de las variables en la dosificación del hormigón Método ACI al emplear agregados de diferentes canteras”, contiene informes del Trabajo Dirigido según cronograma establecido, al margen de los informes mensuales presentados a Labotecc.

Durante los primeros tres meses se fue realizando trabajos de campo y gabinete en las diferentes áreas con las que cuenta el laboratorio técnico de construcciones civiles (Labotecc), dando prioridad y relevancia al área de hormigones al cual mi persona fue designado como Técnico operador becario, área en la que realicé el Trabajo Dirigido con título anteriormente ya mencionado específicamente va relacionado con la dosificación de hormigones por el método ACI.

Para la mejor comprensión de este trabajo se dividió en dos partes:

La primera parte consta del Trabajo Dirigido, análisis comparativo de las variables en la dosificación del hormigón por el método ACI al emplear agregados de las diferentes canteras, el mismo se subdivide en capítulos:

En el primer capítulo está la parte teórica.

El segundo capítulo comprende la parte práctica. El mismo se subdivide en seis informes según el avance cronológico:

El primer informe consta de la elección de las canteras y obtención de las muestras, el segundo y tercer informe comprende la caracterización física de los agregados, el cuarto informe está comprendida de la dosificación por el método ACI, el quinto informe comprende la compresión y control de calidad del hormigón endurecido, el sexto informe comprende cuadros y gráficos de comparación.

En el tercer capítulo se encuentra las conclusiones, recomendaciones y referencias bibliográficas.

iii

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En la segunda parte se encuentra los anexos en la que se adjunta: normas de la ASTM, certificado de calibraciones de IBMETRO.

Antecedentes del Trabajo Dirigido

El Trabajo Dirigido es una Modalidad de Graduación para el grado académico de la Licenciatura en la Facultad de Tecnología de la Universidad Mayor de San Andrés, siendo la Fase Terminal de los programas de Formación Académica, la que se evalúa el perfil y capacidad de desempeño alcanzado por los estudiantes en el proceso de Formación Universitaria.

Esta Modalidad de Titulación permite a los egresados de la carrera participar en proyectos reales donde se posibilita la graduación de los universitarios, y adquirir la experiencia, desenvolvimiento en obra y práctica de todo lo estudiado.

En la presente memoria se adjunta la documentación del proceso del Trabajo Dirigido que son los siguientes.

 Solicitud de aceptación de Trabajo Dirigido

 Aceptación de la solicitud de Trabajo Dirigido por la Institución

 Aceptación y asignación de TRIBUNAL Y TUTOR ACADEMICO

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Contenido

Parte I………..1

1.Capitulo 1……….2

1.1.Introducción………..2

1.2. Datos y ubicación……….3

1.3. Antecedentes del Laboratorio de Construcciones Civiles………4

1.4. Justificación general……….5

1.5. Objetivo general………...6

1.6. Objetivo específico……….……..6

1.7. Fundamentos del hormigón………..6

1.7.1. El hormigón. ... 6

1.7.2. El hormigón hidráulico. ... 6

1.7.3. Pasta de cemento. ... 7

1.7.4. Mortero. ... 8

1.7.5. Esqueleto granular. ... 8

1.7.6. Ventajas del hormigón. ... 9

1.7.7. Clasificación del hormigón. ... 9

1.7.8. Propiedades del hormigón. ... 10

1.7.8.1. Hormigón en estado fresco. ... 10

1.7.9.2. Hormigón endurecido. ... 17

1.7.10. Componentes del hormigón ... 22

1.7.10.1. Cemento. ... 22

1.7.10.2. Los agregados. ... 29

1.7.10.3. Agua. ... 34

1.7.10.4. Aditivos. ... 36

1.8. Método de Dosificación de La American Concrete Institute ACI 211.1…………...37

1.8.1. Características de los agregados ... 38

1.8.2. Información previa ... 38

1.8.3. Procedimientos para la dosificación de hormigón normal ... 39

1.8.3.1. Resistencia característica media. ... 39

1.8.3.2. Elección del asentamiento. ... 40

1.8.3.3. Elección del tamaño máximo del agregado ... 40

1.8.3.4. La cantidad de agua ... 41

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1.8.3.5. Elección de la relación agua/cemento ... 42

1.8.3.6. Cálculo del contenido de cemento. ... 43

1.8.3.7. Estimación del contenido del agregado grueso. ... 44

1.8.3.8. Estimación del contenido del agregado fino. ... 45

1.8.3.9. Revoltura de prueba. ... 47

1.8.3.10. Ajustes por el contenido de humedad del agregado... 47

1.8.3.11. Ajuste del agua. ... 48

1.8.3.12. Ajustes en la revoltura de prueba. ... 49

1.8.4. Procedimiento recomendado en una dosificación ... 52

1.8.4.1. Dosificación base (DOS- BASE)... 52

1.8.4.2. Dosificación operativa (DOS- OPER). ... 53

1.8.4.3. Dosificación realmente empleada (DOS- REAL). ... 53

2.Capitulo 2……….………..52

2.1. Parte práctica………..54

2.1.1. Introducción ... 54

2.1.2. Informe I ... 55

2.1.2.1. Resumen ... 56

2.1.2.2. Descripción ... 56

2.1.2.3. Reporte fotográfico ... 56

2.1.3. Informe II y III ... 63

2.1.3.1. Resumen ... 64

2.1.3.2. Descripción de los ensayos: ... 64

2.1.3.3. Informe técnico ... 64

2.1.4. Informe IV ... 100

2.1.4.1. Resumen ... 101

2.1.4.2. Descripción de ensayos: ... 101

2.1.4.3. Informe técnico ... 102

2.1.5. Informe V... 119

2.1.5.1. Resumen ... 120

2.1.5.2. Descripción de ensayos: ... 120

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2.1.6. Informe VI ... 132

2.1.6.1. Resumen ... 133

2.1.6.2. Cuadros y gráficos comparativos: ... 133

3.Capitulo 3……….140

3.1. Conclusiones………142

3.2. Recomendaciones……….148

3.3. Referencias Bibliográficas………...149

Parte II……….148

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Por: Nelson Quispe Flores pág. 1

PARTE I

“Análisis comparativo de las variables en la dosificación del hormigón método ACI al emplear agregados de diferentes canteras”

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Capítulo 1 Marco teórico

1.1.Introducción

El laboratorio de Construcciones Civiles realiza trabajos de gabinete y de campo para determinar las propiedades físicas y mecánicas (estáticas y dinámicas) de los materiales utilizados en la construcción de obras civiles.

Una de las áreas de Labotecc, es el de hormigones en las que se realiza una variedad de ensayos, algunas de mayor demanda es el diseño de Mezclas del hormigón. Existe una variedad de métodos para dosificar el hormigón pero el método con el que se trabaja en Labotecc es el ACI cumpliendo el proceso práctico según normas y especificaciones técnicas.

Los principales objetivos de Labotecc en el área de hormigones son:

Tener conocimiento de las normas y especificaciones de cada uno de los ensayos.

Analizar el comportamiento de los diferentes materiales componentes del hormigón.

Conocer las técnicas de preparación y ensayo de las muestras para diferentes ensayos.

Conocer y manejar apropiadamente los equipos existentes en el Laboratorio.

En la actualidad los servicios que presta el laboratorio de construcciones civiles bajo la denominación de Labotecc, están ampliamente ligados a la construcción de obras civiles ejecutadas por diferentes entes dedicados a la construcción, así también a los servicios de consultoría e investigaciones de instituciones públicas y privadas.

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1.2. Datos y ubicación

TÍTULO DEL TRABAJO DIRIGIDO

“ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS VARIABLES EN LA DOSIFICACION DEL HORMIGÓN MÉTODO ACI AL EMPLEAR AGREGADOS DE

DIFERENTES CANTERAS”

DEPARTAMENTO LA PAZ

PROVINCIA MURILLO

MUNICIPIO NUESTRA SEÑORA DE LA PAZ

ZONA SOPOCACHI

DIRECCIÓN AV. ARCE Nº 2299

COORDENADAS

GEOGRÁFICAS 16°30' 28'' S; 68°07' 34'' w

CROQUIS DE UBICACIÓN DEL

LABORATORIO

NOMBRE DEL

LABORATORIO "LABORATORIO TÉCNICO DE COSNTRUCCIONES CIVILES - LABOTEC"

UBICACIÓN

Fuente: Elaboración propia

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1.3. Antecedentes del Laboratorio de Construcciones Civiles

En 2001 se inaugura el Laboratorio Técnico de Construcciones - LABOTECC de la carrera de Construcciones Civiles de la Facultad de Tecnología, pero los orígenes del Laboratorio son anteriores ya que la necesidad de conseguir una mejor infraestructura con miras a construir un laboratorio género la instancia de la compra de instrumentación y maquinaria para las áreas de especialización.

Con una infraestructura ya constituida se crea el laboratorio de hormigones, materiales de construcción y suelos como parte académica integral del plan de estudios de la Carrera, con un objetivo, del proceso enseñanza – aprendizaje. Desde el año 2002, gracias al desempeño de los responsables del laboratorio en calidad de la infraestructura, se empieza a formar una necesidad externa por los servicios del laboratorio que fue creciendo en el tiempo. Esta demanda en crecimiento suscito hasta el año 2008, siendo necesario implementar el Área de Asfaltos para satisfacer las necesidades académicas en implementar con nuevas adquisiciones de equipos y comprometerse a la prestación formal de servicios a clientes externos.

Desde su inauguración al presente, los Directores: Edgar Salinas F., Carlos Cassis A. (+), German Segales S. y Máximo Calle C., presentaron el apoyo incondicional para su funcionamiento y su modernización. En 2015, siendo Decano el Sr. Lic. Rafael Onofre y Lic.

Máximo Calle C. Director de Carrera, se moderniza el Laboratorio de con la adquisición de un equipo de Maquina Universal para ensayos para diferentes materiales y su infraestructura.

Durante la última década LABOTECC consolida su posición en el medio nacional basado principalmente en la creciente participación en actividades de investigación y de vinculación con el medio externo. Hitos importantes en este proceso lo constituyen la puesta en marcha de los laboratorios con capacidades y equipamiento de vanguardia a nivel nacional y su acreditación que, al amparo de la Resolución No 04/2012 de la XXIII Conferencia Nacional Extraordinaria de Universidades, llevada a cabo el día 15 de Noviembre del año en curso, en la ciudad de Cochabamba, la Carrera de Licenciatura en Construcciones Civiles de la

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Universidad Mayor de San Andrés de la ciudad de La Paz, es reconocida como: UNIDAD ACADEMICA ACREDITADA hasta el 7 de Septiembre de 2018.

La función principal del laboratorio es evaluar las propiedades dinámicas de los suelos, hormigones y materiales de construcción, para apoyar la especialización de la mecánica de suelos, tecnología del hormigón y control de materiales de construcción, y para propiciar la transferencia tecnológica al medio; a través de la docencia, la investigación y la prestación de servicios técnicos.

Un laboratorio destinado al estudio de los problemas de la construcción, requiere equipos especializados, personal técnico capacitado en disposición de prestar servicio en el área de ensayo de materiales o componentes de construcción. En general, en él se imparte docencia, se realizan investigaciones tecnológicas, se evalúan innovaciones o alguna combinación de las funciones señaladas. Es deseable que esa institución posea las condiciones técnicas y legales como para poder emitir certificados o recomendaciones, que puedan elevar la calidad de la industria de la construcción.

En el laboratorio se realizan ensayos de laboratorio y de campo para determinar las propiedades físicas y mecánicas (estáticas y dinámicas) de los materiales utilizados en la construcción de obras civiles.

1.4. Justificación general

El laboratorio de construcciones civiles LABOTECC de la Facultad de Tecnología presta servicios externos a empresas, instituciones y servicios particulares con los diferentes ensayos en las áreas de: suelos, hormigones y materiales. En una de estas áreas se realiza la dosificación de hormigones con el método ACI en el que se observó que existen falencias en la determinación de la resistencia característica.

Este análisis comparativo de las variables en la dosificación del hormigón por el método ACI con agregados de diferentes canteras, se realiza para tener una referencia sobre los parámetros para el diseño de mezclas de hormigón.

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1.5. Objetivo general

Realizar un análisis comparativo de las variables en la dosificación del hormigón por el método ACI al emplear agregados de diferentes canteras.

1.6. Objetivo específico

Realizar ensayos para determinar las propiedades físicas de los agregados de las diferentes canteras.

Determinar las cuantificaciones de los componentes del hormigón.

Realizar ensayos para determinar las propiedades del hormigón fresco: asentamiento, peso unitario.

Determinar las cuantificaciones de los componentes del hormigón.

Realizar el ensayo de la fatiga de rotura de los especímenes obtenidas de la dosificación.

1.7. Fundamentos del hormigón 1.7.1. El hormigón.

Podemos definirlo en sentido más amplio como un conjunto de materiales inertes en forma granular o fibrosa , que han sido unidos entre sí por un aglomerante (cemento), adicionalmente puede contener otros materiales en pequeñas cantidades con el fin de mejorar o cambiar una determinada propiedad. Este conjunto presenta una estructura pétrea, caracterizada en sentido general por tener una alta resistencia a la compresión y una baja resistencia a la tracción.

1.7.2. El hormigón hidráulico.

El hormigón hidráulico es un material de construcción heterogéneo que está constituido principalmente por los agregados y la pasta de cemento , los cuales se mezclan en cantidades adecuadas ( dosificación) para constituir una masa plástica y trabajable ( estado fresco) ; en esta etapa el hormigón puede ser fácilmente trasportado , colocado y moldeado a la forma que se desee, recibiendo a continuación un tratamiento adecuado de consolidación o compactación que le confiere su máxima densidad ; y que, en estado endurecido tiene la propiedad de resistir esfuerzos mecánicos. Contiene así mismo

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alguna cantidad de aire atrapado además puede tener aire incluido intencionalmente mediante el uso de un aditivo. Con frecuencia los aditivos se usan también con otros propósitos, como ser: acelerar, incrementar la resistencia o mejorar otras propiedades del hormigón.

La capacidad resistente a los esfuerzos de compresión ( en estado endurecido) es una propiedad importante, aunque no la única para el diseño y construcción de obras de ingeniería y puede ser aproximadamente prevista en función de las características y proporciones de los materiales constituyentes para fines prácticos, se supone y acepta que el hormigón ha alcanzado su resistencia de trabajo al cabo de los 28 días ( cemento portland normal), y es por eso que normalmente las exigencias de resistencia se especifican y verifican a esa edad. En realidad, encontrándose en condiciones favorables, los hormigones siguen incrementando su resistencia a medida que aumenta su edad.

Coeficiente de conversión de la resistencia a compresión respecto a probetas del mismo tipo a diferentes edades.

Tabla 1

3 7 28 90 360

hormigones de

endurecimiento normal 0,40 0,65 1,00 1,20 1,35

hormigón de

endurecimiento rápido 0,55 0,75 1,00 1,15 1,20

Clase de hormigón Edad, en dias

Fuente: CBH 87

1.7.3. Pasta de cemento.

Es la matriz que une los elementos del esqueleto granular entre sí. Está constituido por: agua, cemento y algunas veces de aire incluido, es el componente activo del hormigón y tiene dos funciones principales:

Llena los huecos entre las partículas del agregado proporcionando fluidez y lubricación a la masa fresca haciéndola más trabajable.

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Da impermeabilidad al producto endurecido manteniendo unidos a todos los componentes del hormigón. Es en gran medida el responsable de la resistencia, variaciones volumétricas y durabilidad del hormigón. A su vez la calidad de la pasta depende de la relación agua/cemento usada y del curado. La pasta debe sus propiedades de cementación o las reacciones químicas entre el cemento y el agua.

La cantidad de agua que se usa para mezclar el hormigón es mayor a la que se necesita para la hidratación completa. El hormigón debe ser plástico y manejable. Sin embargo, al aumentar el agua, su calidad disminuye; baja su resistencia y soporta menos a los cambios climáticos. Para obtener resultados satisfactorios es indispensable que la relación agua/ cemento sea la adecuada.

1.7.4. Mortero.

Es un compuesto de arena, cemento y agua. Eventualmente puede adicionársele un aditivo. A diferencia de lo que ocurre con el hormigón, a los morteros (junta, pega y revoque) normalmente no se les exige requisitos de resistencia, salvo casos particulares, como en las albañilerías armadas o semi armadas. Los requisitos que usualmente suelen exigírseles son adherencia, plasticidad, impermeabilidad y durabilidad.

1.7.5. Esqueleto granular.

Los agregados al ser introducidos en la mezcla, forman un esqueleto granular, conformado por agregado grueso y fino, en él se considera la presencia de los vacíos (aire atrapado durante el amasado y ocasionalmente aire incorporado intencionalmente).

Constituye la estructura resistente (a compresión) del hormigón, cuyos partículas entre los vacíos se llenan con las pasta. Disminuye los cambios volumétricos reduciendo el volumen susceptible a la retracción (contracción). Los agregados cumplen las siguientes funciones:

En combinación con la pasta endurecida, permiten resistir elevados esfuerzos de compresión.

Evitan la formación de grietas durante el fraguado.

Constituyen un material de relleno, permitiendo reducir el costo de la mezcla.

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1.7.6. Ventajas del hormigón.

El hormigón presenta ventajas sobre otras materiales de construcción, como ser:

En estado plástico, puede dársele cualquier acabado superficial y se moldea a temperatura normal ambiente, no necesita un acondicionamiento térmico especial (salvo el cuidado de temperaturas máximas extremas). Endurece y adquiere resistencias, e incluso aumenta su resistencia con la edad.

Es resistente al fuego hasta por lo menos 400 Cº

Es resistente a diversas condiciones ambientales y tiene una gran durabilidad

Los materiales que se emplean en su elaboración están disponibles en cualquier parte del globo terráqueo y fácil de conseguir.

Eficiencia económica. Más del 60% de su volumen es ocupado por agregados procedentes de materiales rocosos locales.

Su afinidad con el acero permite emplearlo en combinación con este material para obtener los hormigones armados y pretensados con lo cual se elimina el inconveniente de la baja resistencia a la tracción que presenta el hormigón.

1.7.7. Clasificación del hormigón.

El hormigón puede clasificarse desde varios puntos de vista, siendo los más comunes, los siguientes:

Según su resistencia a compresión.-Se establecen distintos tipos de hormigón de acuerdo a la resistencia especificada a los 28 días y medida en probetas cilíndricas. Algunas normas también clasifican según a la resistencia a la flexo tracción.

Según su peso unitario:

Hormigón normal o corriente.- Su peso unitario varía entre 200 y 2800 Kg/m3 agregados compactos provenientes de la desintegración de las rocas ígneas.

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Hormigón liviano o ligero.- Puede ser hormigones aislantes o estructurales. Su peso unitario varía entre 300 y 1800 Kg/m3 agregados porosos.

Hormigón pesado.- Su peso unitario varía entre 3000 y 4500 Kg /m3 agregados chancados.

Hormigón muy pesado.- Su peso unitario es mayor a 4500 Kg/m3 agregados pesados, magnetita, barita, chatarra.

1.7.8. Propiedades del hormigón.

De acuerdo a la estructura, el hormigón deberá dosificarse para que satisfaga las condiciones de resistencia como función de las tensiones admisibles que se adapten a la compresión o flexión, o ambos, según los requisitos de cálculo y durabilidad para resistir la acción de los agentes exteriores. Otra condición, es la economía que sin ser fundamental como el anterior debe considerase. Además existe otra impuesta por la necesidad de trabajabilidad del hormigón durante su colocado. Si se usan materiales aceptables, las propiedades del hormigón endurecido como la resistencia a los cambios del congelamiento, impermeabilidad, resistencia al desgaste y las resistencias mecánicas, dependen de la selección de una pasta adecuada, es decir, una relación agua/cemento suficientemente baja y una cantidad apropiada de aire incluido. Estas propiedades y por tanto la calidad del hormigón deseada, se pueden obtener completamente solo con un buen colocado y acabado, así como del curado adecuado.

1.7.8.1. Hormigón en estado fresco.

Denominamos “hormigón fresco” el hormigón que por poseer plasticidad tiene la facultad de poder moldearse. El hormigón fresco posee una vida que está comprendida entre el momento en que abandona la mezcladora u hormigonera y aquel en que se inicia el fraguado del cemento; esta vida es variable dependiendo del tipo de cemento empleado, de la dosificación del agua, de la temperatura, del empleo de aditivos y otros. En esta etapa el hormigón acepta desplazamientos y deformaciones con pequeños aportes de energía externa, para lo cual debe vencer principalmente dos reacciones internas del hormigón:

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Consistencia: Se mide en términos de asentamiento, es decir a mayor asentamiento, más húmedo será la mezcla y esto afectará la facilidad con la que fluirá el hormigón durante su colocación.

Cohesión: oposición que presente para experimentar deformaciones. Si los hormigones tienen una buena cohesión no presentaran segregación ni exudación. El conjunto de ambas características constituye la trabajabilidad (docilidad) del hormigón, la cual está relacionada con la facilidad de colocación (incluyendo las propiedades de acabado satisfactorio). Dado que la pasta de cemento es el componente activo del hormigón, estas mismas características le son trasmitidas a este, por lo que, presenta también una etapa inicial, en que, su estado es plástico.

1.7.8.1.1. Consistencia.

En forma general es una medida de la humedad de la mezcla de hormigón que se evalúa comúnmente en términos de asentamiento y esto afectara con la facilidad que fluirá el hormigón durante su colocación. Está relacionada con el concepto de trabajabilidad, aunque no es un sinónimo.

El hormigón además de tener la consistencia adecuada, debe rellenar perfectamente todos los huecos de un molde y adaptarse a las armaduras envolviéndolas para que se tenga una buena adherencia con ellas; aparte de esto, debe cerrar bien eliminando los huecos de la masa, salvo los poros que queden por la pérdida del agua en exceso sobre la necesaria para la hidratación del cemento y esto debe conseguirse con el mínimo posible de energía, es decir, hormigones dóciles o trabajables. Puesto que, el contenido del agua es un factor clave que afecta los costos, deberá notarse que hay una relación proporcional entre el asentamiento y el contenido de agua para materiales dados (variables). Para un asentamiento dado, el requerimiento de agua de mezcla generalmente disminuye si:

Se incrementa el tamaño máximo de un agregado bien graduado.

Se reduce el contenido de partículas angulares y de textura rugosa en el agregado.

Se incrementa la cantidad de aire incluido en la mezcla del hormigón.

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El requerimiento el agua de mezclado puede reducirse significativamente mediante el uso de ciertos aditivos. Es aconsejable, tanto por la calidad como por la economía del hormigón, usar el asentamiento más bajo compatible con el sistema apropiado de colocación.

Aunque la consistencia de una masa depende de los factores antes indicados, su sensibilidad es muy grande frente a las variaciones de agua en la misma, de forma que se puede considerar en hormigones, de una composición dada, la consistencia es en función del agua de amasado o bien, estando ésta establecida, de la humedad de los agregados, de aquí que las medidas de la consistencia sirvan, entre otros fines , para controlar las variaciones de agua en la masa y den una idea de la falta de uniformidad que se pueden tener en las resistencias.

Tabla 2

Consistencia Asentamiento, en cm Tolerancia, en cm

Seca 0-2 0

Plástica 3-5 ±1

Blanda 6-9 ±1

Fluida 10 -15 ±2

Fuente: CBH 87

1.7.8.1.2. Cohesión.

Es una medida de la capacidad del hormigón para ser compactado y acabado, que se evalúa generalmente por el uso mediante unos golpes laterales al cono formado durante el ensayo e asentamiento y apreciación visual de la resistencia a la segregación. En las revolturas de prueba, cuando la cohesión es juzgada como pobre, generalmente se puede mejorar con una o más de las siguientes medidas:

Incrementar la relación arena/grava

Sustituir parcialmente la arena gruesa por arena más fina

Incrementar la relación pasta/agregados (para una relación agua/cemento dada).

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1.7.8.1.3. Trabajabilidad.

Se considera como aquella propiedad del hormigón mediante la cual se determina su capacidad para ser colocado y consolidado apropiadamente y para ser terminado sin segregación dañina alguna. Este término comprende conceptos tales como moldeabilidad, cohesión y compactación.

Dicha propiedad se altera por la composición de los agregados, la forma de las partículas y las proporciones del agregado, la cantidad de cemento, la presencia del aire incluido, los aditivos y la consistencia de la mezcla. Los procedimientos señalados permiten que estos factores se tomen en consideración para lograr una facilidad de colocación satisfactoria a bajo costo. Sin embargo, la trabajabilidad debería ser definida como una propiedad física del hormigón por si sola. La trabajabilidad puede definirse mejor como la cantidad del trabajo interno útil que se necesita para producir una compactación completa.

Por otra parte, la resistencia de un hormigón de composición fija , colocado en un molde dado y con los medios disponibles, depende del grado de compactación que tenga; y este a su vez, es proporcional a la aptitud de ese hormigón para colocarse en ese molde y con esos medios de compactación, es decir, a su trabajabilidad.

La trabajablidad depende, entre otros factores, de los siguientes:

De cantidad de agua de amasado. Cuando mayor sea ésta, mayor será su trabajabilidad.

De la granulometría de los agregados. Siendo más trabajables los hormigones más finos (con mayor contenido de arena). Sin embargo a mayor cantidad de arena hace falta más agua de amasado y por tanto, baja la resistencia.

La trabajabilidad es mayor con los agregados redondeados que con agregados chancados o triturados.

La trabajabilidad aumenta con el contenido de cemento y con la finura de este.

El empleo de un plastificante aumenta la trabajabilidad del hormigón a igualdad de las restantes características.

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De la tecnología empleada ( amasado, transporte, colocado, acabado), de la forma y tamaño de los encofrados, de la cantidad y tipo de acero de refuerzo y otros.

Así , un hormigón de consistencia plástica puede ser ideal para la utilización como hormigón en masa en un pavimento, mientras que puede ser totalmente inadecuado para su empleo en una viga en sección T fuertemente armada ; en el primer caso el hormigón tendrá una buena trabajbilidad y en el segundo mala. Igualmente, ese mismo hormigón puede ser muy trabajable si se emplea en una fundación y su compactación se hace mediante vibración y muy poco trabajable si se consolida mediante apisonado ( punzado) con barra metálica.

En general secciones pequeñas muy armadas requieren hormigones de alta trabajabilidad , mientras que, por el contrario , en estructuras masivas , de grandes secciones y sin armas pueden colocarse mezclas menos trabajables, aunque siempre se debe emplear la máxima trabajabilidad con el método de la puesta en obra disponible. Un hormigón poco trabajable es propenso a segregar, a dar resistencias mecánicas menores a las previstas y a dar superficies poco vistosas (rugosas ) cuando se desencofra.

Indiscutiblemente ambas propiedades consistencia y trabajabilidad no son totalmente independientes si no que están relacionadas, lo que permite tomar la consistencia como un índice de la trabajabilidad al ser de más fácil salida que esta. Al estar ambas relacionadas para una obra determinada, se puede decir que de la consistencia van a depender la mayor parte de las características de un hormigón como son: la cohesión, la compacidad, densidad, resistencias mecánicas, impermeabilidad, acabado superficial y otros.

Debido a su importancia, la consistencia de un hormigón debe ser considerada en el proyecto, laboratorio y planta ( productora de hormigón), como una cualidad tan importante como la resistencia, por tanto, cuando se solicite hormigón debe especificarse por lo menos: resistencia, por tanto, consistencia y tamaño máximo del agregado.

A continuación se muestra una imagen para el ensayo del cono de Abrams para determinar el grado de trabajabilidad en términos de asentamiento.

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1.7.8.1.4. Homogeneidad.

El hormigón es una mezcla de componentes solidos muy diferentes y de un líquido, por consiguiente y por su propia naturaleza, tiene que ser un material heterogéneo; sin embargo, al decir que un hormigón debe ser homogéneo, es decir, que en cualquier parte su masa los componentes deben estar perfectamente mezclados y en la proporción prevista al diseñar la mezcla.

La mezcla adecuada de los componentes del hormigón y la homogeneidad de la masa se logra en la hormigonera pero, esta mezcla puede fraccionarse durante el trasporte, el colocado en los encofrados, en el paso a través de las armaduras y que durante el compactado, dando lugar a que los elementos constitutivos del mismo tiendan a separarse unos de otros y a decantarse de acuerdo a su tamaño y densidad . a este fenómeno se denomina segregación y es indeseable, no solo porque produce hormigones con cangrejeras o, por el contrario, con exceso de mortero y, por su puesto, con superficies mal acabadas si no también, por la gran repercusión negativa que tienen en la durabilidad y en las resistencias mecánicas.

La pérdida de homogeneidad es mayor si la cohesividad del hormigón es baja. Es decir, baja relación arena/grava, mayor el tamaño máximo del agregado, mayor el contenido de agua y otros. Los hormigones deben ser trabajables sin que presenten segregación, es decir, deben tener cohesión.

1.7.8.1.5. Segregación.

si se tiene un hormigón formado por agregados carentes de finos y con una dosificación pobre en agua , y por tanto, un hormigón muy seco, los agregados más gruesos y más pesados tienden a separarse depositándose en el fondo o resbalando sobre los taludes con más facilidad que las partículas finas. Si a este hormigón se le va aumentando la cantidad de agua y/o de finos se mejorará su cohesión a las vez que se irá eliminando la segregación.

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Si la cantidad de agua aumenta excesivamente se corre el peligro de que se separe el mortero de la mezcla y se vuelvan a segregar los agregados. Por consiguiente vemos que existen dos tipos de segregación diferentes para una misma mezcla en función del agua de amasado que se haya empleado en ella.

Las mezclas propensas a segregar son las poco trabajables o ásperas, las extremadamente fluidas o secas, o aquellas que tienen gran cantidad de arena, no obstante se pueden producir segregaciones en un hormigón que, a pesar de ser muy trabajable, haya sido maltratado o sometido a operaciones inadecuadas. La segregación puede evitarse y por consiguiente, la homogeneidad mejorarse haciendo un buen estudio de la composición de los agregados y cuidando el manejo del hormigón.

Si el transporte no se va a realizar a grandes distancias y el colocado va ser directamente al molde desde pequeña altura el peligro de segregación será escaso aunque las mezclas muy estudiadas con respecto a su cohesión a las que, incluso, se podrá incorporar un aditivo aire ante que frenará la segregación.

En la puesta en obra hay que evitar los vibrados muy prolongados debido al peligro de provocar la segregación del hormigón e incluso la formación de capas de pasta en la superficie superior, con el inconveniente consiguiente de figuración por retracción plástica de la misma.

El empleo de agregados gruesos y finos de distinta densidad, como ocurre con los hormigones pesados, favorece la segregación al igual que ocurre con las mezclas de agregados grueso ligeros y agregados normales que pueden provocar una separación inversa a la anterior, dando lugar a que los agregados menos densos tiendan a elevarse y los más finos a bajar , es decir, provocando una segregación negativa.

1.7.8.1.6. Exudación.

Es una forma de segregación en la que el agua tiende a elevarse hacia la superficie del hormigón como consecuencia de la incapacidad de los agregados de arrastrar con ellos al irse compactando. El agua que va llegando a la superficie generalmente se va evaporando

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de una forma lenta, pero si la evaporación es más rápida que la velocidad de su migración del interior hacia la superficie se crearan fisuras de retracción plástica por aforagado. Si los hormigones tienen una buena cohesión no presentaran segregación ni exudación.

1.7.9.2. Hormigón endurecido.

Las características físicas de un hormigón endurecido dependen no solo de la propia naturaleza de este sino, también de su edad y de las condiciones de humedad y temperatura a las que haya estado sometido.

La característica física o mecánica más frecuentemente medida en los hormigones es la resistencia a compresión y esto se debe a la facilidad de su determinación y a que muchas de sus otras propiedades están relacionadas con ella , de aquí, que su conocimiento nos dé un índice de su comportamiento frente a otras acciones. Por otra parte, el hormigón es un material que, que generalmente, va a trabajar a compresión y por consiguiente, el conocer su resistencia frente a esta solicitación es de gran interés.

Hay casos en las que el hormigón va a trabajar a flexión como ocurre en pavimentos; en estos es la resistencia a flexo tracción la característica fundamental y hasta tal punto es esta importante que los hormigones empleados en carreteras, aeropuertos o naves industriales, se definen por este tipo de resistencia.

Los ensayos sobre hormigón endurecido, cuya finalidad es determinar las características mecánicas del mismo, no tiene una normativa universal, de aquí que cada país disponga de la suya propia, con lo cual, los valores obtenidos para un mismo hormigón, puede ser muy dispares; de todos modos esto no es preocupante dado que el valor de la resistencia suministrado por los ensayos sobre probetas no indican que la resistencia real del hormigón colocado en un elemento estructural sea igual a la obtenida en la rotura de estas, debido, entre razones, a las diferencias de dimensiones y de formas existentes entre las probetas y el elemento estructural. Los ensayos sobre hormigón endurecido pueden ser destructivos y no destructivos; en los primeros la integridad de la probeta desaparece al realizar el ensayo , en los segundos, se puede seguir la evolución de las características mecánicas del hormigón en función del tiempo sin que el hormigón se altere.

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1.7.9.2.1. Densidad.

La densidad o masa especifica del hormigón endurecido depende de muchos factores, principalmente de la naturaleza de los agregados , de su granulometría y del método de compactación empleado. La densidad será tanto mayor cuanto mayor sea la de los agregados utilizados y mayor cantidad del agregado grueso contenga. Las variaciones de densidad del hormigón son pequeñas, pudiendo tomarse en los cálculos de valor de 2300Kg/m3 para los hormigones en masa y 2500 Kg/m3 para los armados.

1.7.9.2.2. Compacidad.

La estabilidad dimensional del hormigón puede considerarse bajo los aspectos de retracción y dilatación, provocados por variaciones en su agua interna bien libre o de gel;

fluencia, consecuencia del cansancio que experimenta un hormigón constantemente cargado y que por tanto sufre deformación que puede tener una gran repercusión mecánica en algunos elementos estructurales, especialmente en los pretensados, las variaciones dimensionales, consecuencia de los cambios de temperatura y otros.

El hormigón en estado endurecido toma el aspecto y características de una roca

“artificial”, las cuales son provechadas para su uso en la construcción.

1.7.9.2.3. Resistencia a la compresión.

La resistencia es una característica importante del hormigón; sin embargo otras propiedades, tales como la durabilidad, permeabilidad y la resistencia al desgaste son a menudo iguales o más importantes que ella. Estas características pueden estar relacionadas en general con la resistencia, pero se ven afectadas también por factores que no se encuentran asociados de manera significativa con dicha resistencia.

Para un conjunto dado de materiales y de condiciones , la resistencia del hormigón se determina por la cantidad neta de agua utilizada por cantidad unitaria de cemento. El contenido neto de agua no considera el agua absorbida por los agregados.

Las diferencias en la resistencia para una relación agua/cemento determinada, puede deberse a cambios en el tamaño máximo del agregado; a la composición de agregados, la

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textura de la superficie , la forma, resistencia y rigidez de las partículas del agregado; a las diferencias en los tipos de cemento y en las fuentes de suministro; al contenido de aire y al uso de aditivos que afectan al proceso de hidratación del cemento o que desarrollan en si propiedades cementantes. En la medida que estos efectos sean predecibles en términos generales, se tomaran en cuenta. Sin embargo, en vista de su número y de su complejidad, debe ser evidente que las predicciones de resistencia precisas deben basarse en mezclas de prueba o en experiencias previas con los materiales a usarse.

1.7.9.2.4. Resistencia a la tracción.

El hormigón es un material que presenta una resistencia a tracción baja, del orden de la décima parte de su resistencia a compresión. Esta debilidad de la resistencia a tracción es causa frecuente de la fisuración del mismo.

La determinación de la resistencia a tracción del hormigón tiene importancia en determinados casos , especialmente cuando se requiere su comportamiento frente a la fisuración. La fisuración del hormigón se produce como consecuencia del agotamiento de este frente a la tracción cuando está sometido a esfuerzos de flexo tracción o de cortante debido a las solicitaciones mecánicas, o cuando lo está sometido a esfuerzos ocasionados por la retracción hidráulica o térmica. La determinación de la resistencia a tracción pura de un hormigón es muy difícil de llevar a efecto debido a las tensiones secundarias que se suelen introducir al realizar los ensayos.

Por otra parte, en elementos de hormigón con barras de alto limite elástico las deformaciones pueden ser elevados y por consiguiente las tracciones en el hormigón, produciéndose en este que pueden favorecer del corrosión del acero. Igualmente, en el diseño de hormigones en lo que la característica fundamental es la impermeabilidad como ocurre en piscinas, depósitos, canales e incluso protecciones contra radiaciones, es conveniente conocer la resistencia a tracción del hormigón.

1.7.9.2.5. Durabilidad.

Las obras de hormigón deben diseñarse no solo para que resistan las cargas o acciones mecánicas previstas sin que alcancen su estado límite de agotamiento, sino también para

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que resistan aquellas acciones ambientales de tipo físico o químico que puedan deteriorarles reduciendo su vida de servicio o exigiendo un costo elevado de mantenimiento o reparación.

La durabilidad de un hormigón de cemento portland puede definirse, por tanto, como la capacidad que tiene este de resistir a la acción del medio ambiente, a ataques químicos , físicos, biológicos, o cualquier proceso que tienda a deteriorarlo. Así, un hormigón durable será la que conserve su forma original y su capacidad resistente de servicio en el tiempo, cuando se encuentre expuesto a estas acciones. Generalmente, un hormigón sano y compacto presenta una buena durabilidad cuando se encuentra sometido a unas condiciones normales de ambiente y desgaste, presentando además, una buena protección frente a la corrosión del acero en el caso de estar armado.

La durabilidad del hormigón está relacionada con la porosidad abierta del mismo y la distribución y tamaño de sus capilares. La permeabilidad de un hormigón, aunque en sí misma , no es una propiedad indicativa de la durabilidad si está relacionada claramente con los mecanismos de penetración de sustancias agresivas en el interior del mismo. El uso de la baja relación agua/cemento prolongara la vida del hormigón mediante la reducción de penetración de fluidos agresivos.

En los hormigones sometidos a condiciones ambientales y climáticas severas con bajas temperaturas , heladas, aguas puras, acidas y otros, la durabilidad se encuentra muy reducida y dependerá de la calidad de dichos hormigones y de los medios que se hayan adoptado para protegerlos. Estos hormigones exigen en muchos casos costos elevados de reparación incluso su demolición algunas medidas se describen a continuación:

La acción destructora de los ciclos hielo – deshielo se mitiga con el empleo de un hormigón compacto de baja relación agua/cemento y con incorporación de un agente aireante.

La acción de los sulfatos se reduce empleando hormigones de alta calidad y cementos adecuados. Las protecciones y revestimientos juegan un papel importante en la vida de estos hormigones.

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Las abrasiones de pavimentos industriales y obras hidráulicas pueden disminuirse con hormigones de alta calidad y agregados duras, resistentes al desgaste y de tamaño grande.

La disgregación provocada en el hormigón armado por la corrosión de armaduras, pueden disminuirse con el empleo de grandes recubrimientos, hormigones de baja permeabilidad y con fuerte reserva alcalina. Las disgregaciones provocadas por la reacción álcali agregado pueden evitarse eligiendo cementos de bajo contenido de álcalis, puzolánicos o mediante el empleo de agregados que no sean reactivos.

1.7.9.2.6. Peso unitario o volumétrico.

Constituye también una característica importante en el hormigón, siendo algunas veces indispensable para la estabilidad de la estructura. Tal es el caso de las presas de gravedad, macizos de anclaje contrapesos en los puentes elevadizos, estructuras para aislamiento acústico o de radiación o de otros.

La densidad real de un hormigón depende fundamentalmente de la que tengan los agregados, de su granulometría y del volumen de estos que entren en su composición de agregados más óptima (granulometrías bien estudiadas) de forma que den lugar a la máxima compacidad. En menor escala influye en la densidad la relación agua/cemento. Del hormigón debido a que cuanto mayor sea esta más porosa será el hormigón. Los aditivos aireantes influyen también en forma negativa en la densidad al incluir en la masa del hormigón burbujas de aire.

El grado de compactación también influye en la densidad, es decir, mayor densidad a mayor energía consumida en la compactación. Para un hormigón con unos agregados de una naturaleza determinada, una densidad elevada del mismo es índice de que este posee una buena resistencia mecánica y buena durabilidad.

Para igualdad de componentes y naturaleza de los mismos, la mayor densidad se obtendrá con la mayor compacidad, es decir, cuanto menor sea la cantidad de huecos que tenga el hormigón, o mayor sea la consolidación del mismo. La máxima compacidad se obtiene

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mediante una buena dosificación del hormigón una adecuada puesta en obra y curado de esta.

1.7.10. Componentes del hormigón 1.7.10.1. Cemento.

El cemento es un material aglutinante con propiedades de adherencia y cohesión, que permite la unión de materiales minerales entre sí, formando una mezcla compacta y homogénea. En la construcción, el cemento más usado es el cemento Pórtland, compuesto por materiales calcáreos, arcillosos y otros como óxidos de hierro, que se someten a elevadas temperaturas y posteriormente se mezclan con yeso para obtener un material homogéneo.

1.7.10.1.1. Propiedades.

Las propiedades físicas, químicas y mecánicas del cemento Pórtland varían dependiendo del estado en que se encuentre, ya que el cemento posee una gran variedad de minerales en sus componentes. La estructura química del cemento se basa prácticamente en el proceso de clinkerización, donde involucra la transformación de las materias primas a productos más complejos, por medio de reacciones en estado sólido, donde su modelo químico es fundamental en reacciones de óxidos, silicatos, aluminios y ferro aluminios. Las propiedades físicas y mecánicas del cemento son: densidad, finura, consistencia, tiempos de fraguado, fraguado rápido, expansión, fluidez, resistencia a la compresión y resistencia a la flexión.

1.7.10.1.2. Finura de molienda.

Esta es una característica íntimamente ligada al valor hidráulico del mismo; los granos del cemento al ponerse en contacto con el agua se hidratan a tan solo una profundidad de una centésima de milímetro, por lo tanto, si dichos granos fuesen más gruesos, su rendimiento será muy pequeño, al quedar en su interior un núcleo inerte.

Se debe tener en cuenta que la meteorización tiene mucha importancia en los cementos finamente molidos, por esta causa, por esta razón los almacenes de cemento deben estar bien ventilados, defendidos de la intemperie y de la humedad, su almacenamiento deberá ser el menor tiempo posible, no mayor a dos meses, pero cuando este fue almacenado un

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tiempo superior a un mes se recomienda comprobar sus características mediante ensayos de laboratorio.

1.7.10.1.3. Peso específico.

El peso específico de los cementos varía muy poco, teniendo entre ellos los siguientes valores: Tabla 3

Tipo de cemento Peso específico

Viacha normal I -30 3,0534g/cc

Viacha normal IP-40 3,0224g/cc

Emisa especial IP -40 2,88g/cc

Emisa estandar IP-30 2,88g/cc

El puente I-30 3,14g/cc

Francesa lider IP-30 2,94g/cc

Fuente:apuntes materiales de construcción

1.7.10.1.4. Velocidad de fraguado.

La Norma Boliviana NB-011, indica que para cementos pertenecientes a las categorías resistentes alta y media. El tiempo de fraguado inicial debe ser mayor a 45 minutos y el tiempo de fraguado final debe ser menor a las 10 horas.

El cemento Viacha nos presentan los siguientes tiempos de fraguado:

Tabla 4

Cemento Tiempo de fraguado inicial Hr: min

Tiempo de fraguado final Hr: min

Viacha I-30 2:10 - 3:00 5:30 - 6:00

Viacha especial IP-40 2:20 - 3:05 5:30 - 6:00

Viacha estandar IP-30 2:20 - 3:05 5:30 - 6:00

Warnes I-30 2:30 - 2:50 6:20 - 6:50

Warnes especial IP-40 2:30 - 3:45 6:30 - 9:30

El puente I-30 2:00 - 2:30 4:00 - 5:00

Fansesa Pionero I-30 2:30 - 3:20 4:00 - 6:00

Fansesa Superior IP-40 2:30 - 3:20 4:10 - 5:30

Fansesa Lider IP-30 2:20 - 3:10 4:00 - 5:20

Fuente:apuntes materiales de construcción

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El ensayo de laboratorio que permite determinar la velocidad de fraguado es realizado a través del “aparato de vicat”

1.7.10.1.5. Expansión.

El estudio de la estabilidad de volumen es realizado mediante el ensayo de expansión en autoclave, este estudio es de gran importancia ya que nos permite conocer la variación de volumen que sufre el cemento y por ende en las mezclas de hormigón se producen tensiones internas capaces de agrietarlo e inclusive desintegrarlo.

1.7.10.1.6. Resistencias mecánicas.

Como resistencia mecánica de un cemento se entiende a la resistencia que se obtiene en un mortero normalizado , amasado con una cantidad de arena de granulometría normalizada. La resistencia a la compresión de un mortero de cemento será tanto mayor cuanto mayor será la resistencia del cemento empleado.

El ensayo se realiza con probetas cúbicas de 2 pulgadas de lado a los 3,7 y 28 días. Un cemento portland de buena calidad utilizado en las cantidades apropiadas en una dosificación para un mortero u hormigón no debe sufrir variaciones antes, durante y después del fraguado.

1.7.10.1.7. Productos incompatibles con el cemento.

Las múltiples aplicaciones de cemento obligan a que se tome en cuenta las acciones químicas y los consiguientes daños que pueden originar principalmente las substancias químicas activas en estado líquido al entrar en contacto con las mezclas de morteros u hormigones.

1.7.10.1.8. Funciones.

El cemento tiene diversos de usos en el medio de la construcción; desde pegante para unir materiales de construcción hasta un material que soporte y resista esfuerzos a compresión de grandes magnitudes. Por esto es importante resaltar que la pasta de cemento tiene varias funciones; estas son:

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Cuando la mezcla está en estado plástico, la pasta de cemento actúa como lubricante de los agregados.

Cuando la mezcla se encuentra en estado sólido, la pasta de cemento obstruye los espacios que hay entre las partículas al aglutinarse, reduciendo la permeabilidad del concreto y evitando el desplazamiento de agua dentro de la mezcla endurecida.

La pasta endurecida en unión con los agregados (áridos), forman una mezcla que resiste grandes esfuerzos de compresión.

1.7.10.1.9. Etapas de fabricación del cemento.

Explotación: Para la explotación de calizas de dureza alta se utilizan explosivos y maquinaria para posterior trituración de los materiales. En el caso de las calizas blandas se extraen sin necesidad de explosivos. Las arcillas se arrastran con la ayuda de maquinaria pesada, buldozer y cargadores entre otros.

Preparación y dosificación: Por vía húmeda, la arcilla es transportada a unos mezcladores en donde se forma una lechada la cual se introduce en un molino. La caliza triturada y la arcilla se mezclan en el molino de curado hasta 0.05mm, la lechada formada se llama pasta de arcilla.

Por vía seca, se trituran los materiales y se adicionan en el porcentaje al molino de crudo, se secan y se reducen a polvo fino: grano, crudo o harina.

Homogenización: Por vía húmeda se traslada el material por bombeado a balas y allí se hace un muestreo para revisar las propiedades químicas. Mientras que por vìa seca, el grano o harina se transporta a silos y se homogeniza con aire. De las balas o de los silos pasa un tanque de almacenamiento.

Clinkerización: La clinkerización es el proceso mediante el cual se forma el clinker, es el resultado de la pulverización de calizas y arcillas sometida a temperaturas del orden de 1400°C a 1500°C. En el proceso por vía húmeda, se presenta eliminación de agua, liberación de CO2 y reacciones químicas en las cuales la cal, el silicio y el aluminio se combinan formando el clinker. Mientras que en el proceso por vía seca, todos los materiales son sometido a un proceso de horneado.

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Enfriamiento: El enfriamiento en ambos procesos es requisito indispensable para evitar la formación de periclasa. La periclasa es el óxido de magnesio en forma cristalina que si se hidrata causa un aumento de volumen en las estructuras.

Adiciones – Molienda: El clinker se pulveriza añadiendo yeso el cual se explicaba anteriormente se utilizaba para control de control de fraguado y velocidad de endurecimiento.

Empaque y distribución: El cemento resultante se almacena en silos y se hace control de calidad para posterior despacho.

Composición química: El cemento se compone básicamente de los siguientes compuestos químicos: Bióxido de silicio, Alumina, Oxido férrico, Oxido de calcio, Oxido de magnesio, Anhídrido sulfúrico.

1.7.10.1.10. Tipos de cemento según CBH 87.

Según la Norma Boliviana del cemento NB-011, existen dos denominaciones para la clasificación de los cementos , estas son: cemento portland y el cemento puzolanico, los cementos portland a su vez se dividen en tres tipos: cemento portland tipo I, cemento portland con adición de puzolana tipo IP y cemento portland con adición de filler calizo tipo IF.

Tabla 5

Tipo Componentes

Adicionales

Denominación Designación Clinker Puzolana

Natural Filler Calizo

Cemento Portland I 95 a 100 0 a 5

Cemento Portland

con puzolana IP 70 a 94 6 a 30 0 a 5

Cemento Portland

con Filler Calizo IF 80 a 94 6 a 15 0 a 5

P >60 <40 0 a 5

Fuente: CBH 87

Tipos de cemento Tipos de cemento

Proporción en masa % Componentes Principales

Cementos Portland

Cemento Puzolánico

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La norma Boliviana clasifica a los cementos de acuerdo a sus resistencias que se obtengan en el ensayo a compresión simple de cubos de mortero según la siguiente tabla.

Tabla 6

Mínima a 3 dias Mínima a 7 dias Mínima a 28 dias

Alta 17 25 40

Media - 17 30

Corriente - 15 25

Categoria Resistencias Resistencias a la compresión en Mpa (NB 470)

Fuente: CBH 87

1.7.10.1.11. Cemento Viacha.

La planta de fabricación se encuentra en la localidad de Viacha a 35 kilómetros de la ciudad de El Alto.

Este cemento tiene menor calor de hidratación; mayor resistencia contra ataques químicos; mayor resistencia contra agregados agresivos, mejor trabajabilidad; mayor impermeabilidad.

Cemento Viacha Estándar IP-30

Un cemento de uso y aplicación general donde se requieran valores de resistencia normal como son:

Elementos estructurales en general (zapatas, columnas, vigas, losas, muros). Obras sanitarias en general; hormigones masivos; hormigones en contacto con agentes agresivos; morteros para todo tipo de uso.

Cemento Viacha Especial IP-40

Se recomienda en obras que requieran altos valores de resistencias iniciales y finales como ser:

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Elementos prefabricados (pretensados , pre moldeados, pos tensados ); puentes, pavimento rígido; hormigón proyectado; elementos estructurales que requieran una rápida puesta en servicio.

Ventajas de la adición de puzolana en el cemento

Estos cementos están clasificados por la Norma Boliviana, como cementos del tipo IP es decir , portland con puzolana que debe cumplir con la condición de que al mezclarse con los componentes del cemento a la temperatura ambiente y en presencia de agua debe formar compuestos idénticos a los del Clinker que es el componente principal del cemento la adición de puzolana confiere al cemento las siguientes propiedades:

Menor calor de hidratación.- Todo cemento al ser mezclado con agua desprende calor, produciendo tensiones internas que podrían producir fisuras en hormigones masivos. Los cementos Viacha al tener puzolana permiten una liberación gradual del calor disminuyendo las tensiones internas y evitando la aparición de fisuras.

Mayor resistencia a ataques químicos.- Los suelos y el agua muchas veces contienen sulfatos. Estos interfieren con el proceso de fraguado del cemento y a veces suelen provocar fisuras. Con la adicione de puzolana se evita a que los sulfatos generen tensiones que pueden provocar fisuras.

Mayor resistencia contra agregados agresivos, algunos agregados reaccionan de manera negativa al entrar en contacto con los componentes del cemento denominados “álcalis”, produciendo un deterioro prematuro del hormigón; con la adición de puzolana se atenúa la reacción nociva y se impide el deterioro del hormigón.

Mejor trabajabilidad .- Con la adición de puzolana en los cementos Viacha , se obtienen partículas más redondeadas y el grado de finura alcanzado hacen que las partículas tengan menor grado de fricción entre ellas; esto ocasiona en el hormigón fresco un efecto lubricador beneficioso en su colocación, compactación y terminado.

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Mayor impermeabilidad.- Al conseguir mayor compactación del hormigón, se consigue el mismo sea más compacto (menos poroso) por lo tanto más impermeables. Así mismo al mezclar agua con el cemento que contiene puzolana se produce un gel que rellena los espacios vacíos obteniendo así mayor impermeabilidad.

1.7.10.2. Los agregados.

Los agregados son partículas pétreas que dan una resistencia mecánica y textura superficial, que garantiza la adherencia a la pasta de cemento; controlan los cambios volumétricos que comúnmente se presentan durante el fraguado del concreto. Generalmente los agregados constituyen más del setenta por ciento del material en un metro cúbico de concreto; por tal motivo disminuyen el costo de las mezclas. La calidad de los agregados depende del lugar de origen, de su distribución granulométrica, densidad, forma y superficie. Los orígenes de los agregados involucran condiciones específicas de temperatura y presión, así como también procesos de meteorización, erosión, etc.

Estos materiales se pueden extraer de depósitos aluviales (gravas y arenas de rio) y de canteras de varias rocas naturales. También existen agregados artificiales que se obtienen a partir de productos y procesos industriales tales como: arcillas expandidas, escorias de alto horno, clinker, limaduras de hierro entre otros.

Los agregados se clasifican según su procedencia, su tamaño y su densidad. La clasificación de los materiales según su origen o procedencia no implica que las rocas se puedan emplear para un determinado propósito y por eso es conveniente que se realicen ensayos de laboratorio que cumplan con las normas de cada país.

La clasificación más usada a nivel mundial es por el tamaño del agregado (granulometría), el cual varía desde fracciones de milímetros hasta varios centímetros.