Implementación del Sistema de Curado Acelerado para la optimización de Diseños de Mezcla de Concreto, estimando resistencias a edades mayores, en la ciudad de Arequipa

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(1)UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL Y DEL AMBIENTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL. TESIS: “IMPLEMENTACION DEL SISTEMA DE CURADO ACELERADO PARA LA OPTIMIZACION DE DISEÑOS DE MEZCLA DE CONCRETO, ESTIMANDO RESISTENCIAS A EDADES MAYORES, EN LA CIUDAD DE AREQUIPA”. Tesis presentada por: Bach. Ing. Oscar Mauricio del Carpio Tejada. Para optar el título profesional de: INGENIERO CIVIL. Arequipa – Diciembre 2016. 1.

(2) DEDICATORIA. EL PRESENTE ESTUDIO ESTA DEDICADO A MI MADRE Y A MI ABUELITA QUE YA NO. ESTA. APOYO. ENTRE. NOSOTROS. INCONDICIONAL. CONSTANTES EXPERIENCIAS.. 2. CONSEJOS. POR Y. SU SUS Y.

(3) AGRADECIMIENTOS. . A Dios, por darme la oportunidad de cumplir mis metas y sentirlo cerca de diferentes maneras a lo largo del tiempo.. . A mi mamá, por darme la vida y por su incondicional apoyo y experiencias que inspiraron a culminar este proyecto.. . A mi abuelita, que ahora está en el cielo pero que me motivo desde un inicio a culminar esta etapa de mi vida profesional.. . A ni hermana, que con el ejemplo me enseña a ser mejor persona.. . A Jenny Mónica, que por su empuje me inspiro seguir avanzando en el desarrollo de mi tesis.. . A. todos. mis. familiares. y. amigos,. que. estuvieron. conmigo siempre.. A LA EMPRESA: CONCRETOS SUPERMIX S.A. . Ing. Jaime Vela,. . Ing. Paul Linares,. . Ing. Nancy Ruiz, y. . Ing. Brenda Tejada. A todos ellos muchas gracias.. 3.

(4) RESUMEN Este estudio de investigación, propone estimar la resistencia a la compresión del concreto de 28 días en menor tiempo; a través de una ecuación que ha sido elaborada a partir de diversos diseños de mezcla usando aditivo y también sin usarlo. CAPITULO I Se identifica y desarrolla la problemática, se plantean, el objetivo. general. como. los. específicos,. se. plantea. la. hipótesis, la justificación de la investigación, el alcance y se identifican las variables. CAPITULO II Se. desarrolla. el. marco. teórico. donde. se. detallan. los. conceptos necesarios para la compresión de las diferentes etapas del presente estudio. CAPITULO III Se desarrolla la metodología a seguir para el estudio, se presentan. los. materiales. y. equipos. a. usar. así. como. la. descripción de los pasos a seguir en el estudio. CAPITULO IV Se. desarrollan. los. diseños. de. mezclas;. desde. la. determinación de las propiedades físicas de los agregados, el tipo de cemento, y los aditivos usados, hasta los diseños de mezcla finales. CAPITULO V Se desarrolla el análisis e interpretación de resultados, se determinan los datos estadísticamente válidos, se plantean 4.

(5) los diferentes tipos de regresiones y se establece la mejor ecuación que permitirá estimar la resistencia en. menor. tiempo.. El. uso. de. la. ecuación. permitirá. estimar. el. valor. de. resistencia a la compresión en menor tiempo; y no esperar 28 días para la aceptación del concreto endurecido.. Palabras clave Curado acelerado, estimación de resistencia, concreto, agua caliente, coeficiente de correlación, regresión.. 5.

(6) ABSTRACT This research study proposes to estimate the compressive strength of concrete of 28 days in less time; through an equation. that. has. been. elaborated. from. various. mixing. designs using additive and also without using it. CHAPTER I It. identifies. and. develops. the. problem,. they. pose,. the. general objective as the specific, it raises the hypothesis, the justification of the research, the scope and identify the variables. CHAPTER II It develops the theoretical framework where the concepts necessary for the compression of the different stages of the present study are detailed. CHAPTER III It. develops. the. methodology. to. follow. for. the. study,. presents the materials and equipment to be used as well as the description of the steps to follow in the study. CHAPTER IV Mix designs are developed; from the determination of the physical properties of the aggregates, the type of cement, and the additives used, to the final mixing designs. CHAPTER V The analysis and interpretation of results is developed, the statistically valid data are determined, the different types of. regressions. are. presented. 6. and. the. best. equation. is.

(7) established, which will allow to estimate the resistance in a shorter time.. The use of the equation will allow to estimate the value of resistance to the compression in less time; and not wait for the 28 days for acceptance of hardened concrete.. Key words Accelerated curing, estimation of resistance, concrete, hot water, correlation coefficient, regression.. 7.

(8) ÍNDICE. CAPITULO I .................................................................. - 1 GENERALIDADES DE LA INVESTIGACION ....................... - 1 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .............................. - 1 1.1. 2.. Identificación del problema ................................... - 1 -. OBJETIVO................................................................ - 2 2.1.. Objetivo General ................................................. - 2 -. 2.2.. Objetivos Específicos........................................... - 3 -. 3.. HIPOTESIS............................................................... - 4 -. 4.. JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION .................... - 4 -. 5.. ALCANCE ................................................................ - 5 -. 6.. LIMITACIONES DEL ESTUDIO ................................... - 9 -. CAPITULO II ............................................................... - 10 MARCO TEORICO ........................................................ - 10 1. INTRODUCCION ...................................................... - 10 2.. GENERALIDADES DE LOS AGREGADOS .................... - 10 2.1.. Agregados Finos................................................ - 13 -. 2.1.1.. Características Naturales................................ - 13 -. 2.1.2.. Granulometría .............................................. - 13 -. 2.2.. Agregados Gruesos .............................................. - 16 -. 2.2.1.. Características Generales ................................. - 16 -. 2.2.2.. Granulometría................................................. - 16 -. 3.. CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS ................. - 19 3.1.. Granulometría ................................................... - 19 -. 3.2.. Módulo de Fineza ................................................ - 20 -. 3.3.. Peso Volumétrico................................................. - 21 -. 3.4.. Definición de Pesos Específicos ............................. - 22 -. 3.5.. Absorción y Contenido de Humedad ........................ - 23 -. CAPITULO III ............................................................. - 26 METODOLOGIA ........................................................... - 26 1. GENERALIDADES .................................................... - 26 1.1.. Materiales y Métodos ......................................... - 26 -. 1.1.1. 1.1.2.. Lugar de Materiales....................................... - 26 Equipos y/o máquinas ...................................... - 28 8.

(9) 1.1.3.. Métodos y/Técnicas ......................................... - 31 -. CAPITULO IV .................................................................. 69 DISEÑO DE MEZCLAS ...................................................... 69 1. GENERALIDADES ........................................................ 69 2. CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LOS MATERIALES EMPLEADOS ................................................................... 70 2.1.. Cemento ................................................................. 70. 2.2.. Agregados .............................................................. 71. 2.3.. Aditivos ................................................................. 72. 2.3.1.. Como Superplastificante ....................................... 72. 2.3.2.. Como Reductor de Agua ....................................... 73. 2.3.3.. Como economizador de Cemento ............................ 73. 3.. DISEÑOS DE MEZCLA ................................................. 75. 3.1.. Determinación de las propiedades Fiscas de los Agregados 75. 3.1.1.. Análisis Granulométrico de los Agregados ............... 75. 3.1.1.1.. Agregado Grueso ............................................ 75. 3.1.1.2.. Agregado Fino................................................ 75. 3.1.2.. Peso Unitario Suelto y Compactado ........................ 76. 3.1.3.. Malla 200 .......................................................... 76. 3.1.4.. Peso Específico y Absorción de los Agregados ......... 77. 3.2.. 3.1.4.1.. Agregado Grueso ............................................ 77. 3.1.4.2.. Agregado Fino................................................ 77. Diseño de Mezclas ................................................... 78. 3.2.1. Para el estudio se utilizó una combinación de métodos de diseño de mezclas: ............................................................ 78 CAPITULO V ................................................................... 80 ANALISIS E ITERPRETACION DE RESULTADOS ................. 80 1. COMPARATIVA DE ESPECÍMENES CON CURADO ACELERADO Y CONVENCIONAL ....................................... 80 1.1. Resultados estadísticos de ensayos de resistencia a la compresión de especímenes curados aceleradamente ............... 80 1.1.1. El coeficiente de variación ..................................... 80 1.1.2.. El coeficiente de variación ................................... 81. 1.1.3. Cálculo de la Desviación Estándar y Coeficiente de Variación ...................................................................... 82 1.2.. Determinación de las ecuaciones de regresión ............... 86 9.

(10) 1.3.. Determinación la mejor ecuación de regresión .............. 87. 1.4.. Error de Predicción .................................................. 88. 1.5.. Límites de Confianza................................................ 89. 1.6.. Gráficos de las ecuaciones de regresión ....................... 91. CONCLUSIONES .............................................................. 96 RECOMENDACIONES ...................................................... 100 BIBLIOGRAFIA .............................................................. 103 MEMORIA DE CÁLCULO ................................................. 105 ANEXOS ........................................................................ 126. INDICE DE TABLAS Tabla N°01 Límites de porcentaje pasante ............................. 14 Tabla. N°02. Requerimientos. de. granulometría. para. agregados. gruesos ........................................................................... 17 Tabla. N°. 3. Características. de. los. procedimientos. de. curado. acelerado ........................................................................ 40 Tabla N° 4 Valores de Desviación Estándar y Coeficientes de Variación. Filtro 1 ..............................................................83 Tabla N° 5 Valores de Desviación Estándar y Coeficientes de Variación. Filtro 2 ..............................................................84 Tabla N° 6 Valores de Resistencia a la compresión resultantes bajo Curado Acelerado y Estándar Estadísticamente Validos .............85 Tabla N° 7 Resultados de diferentes dosis de Aditivo Sikament 306 ............................................................................. 108 Tabla N° 8 Agregado Grueso – Cantera la Poderosa –Huso 67. 110 Tabla N° 9 Agregado Fino – Cantera la Poderosa –Arena ....... 112 Tabla N° 10 Datos necesarios para el cálculo de la Regresión Lineal ........................................................................... 114 Tabla N° 11 Datos necesarios para el cálculo de la Regresión de Potencia ........................................................................ 116. 10.

(11) Tabla N° 12 Datos necesarios para el cálculo de la Regresión de Potencia ........................................................................ 118 Tabla N° 13 Datos necesarios para el cálculo de la Regresión Logarítmica ................................................................... 121 Tabla. N°. 14. Resultados. de. variables. para. determinar. el. coeficiente de distribución t-student .................................. 123 Tabla N° 15 Resultados para determinar los límites de Confianza ...................................................................... 123 Tabla N°. 16 Calculo de los límites de confianza para un nivel de. confianza del 95% .......................................................... 124. ÍNDICE DE FIGURAS Figura N°01 Croquis de ingreso a la Cantera ...........................6 Figura N°02 Cantera la Poderosa ...........................................6 Figura N°03 Llegada del Tanque de Curado Acelerado ............ 30 Figura N°04 Tanque de Curado Acelerado capacidad de 200 litros .............................................................................. 30 Figura A.1. Diseño sugerido para un tanque de curado acelerado (Procedimientos A o B) ..................................................... 64 Figura A.2. Autoclave para A o B ........................................ 67 Figura A.3. Esquema del aparato de curado de alta presión y temperatura (Procedimiento D) ........................................... 68 Figura N°05. Cemento IP lado izquierdo, otro tipo de cemento lado derecho .................................................................... 71 Figura N°06 Acopio de Piedra H67 de la Cantera la Poderosa ... 72 Figura. N°07. Ensayo. de. la. máxima. compactación. de. la. combinación de los agregados. ............................................ 79 Figura. N°08. Mezcla. de. concreto. en. estado. fresco. a/c=0.70,. rf=0.48 ........................................................................... 79. 11.

(12) ÍNDICE DE GRÁFICOS Grafico N° 1 De los límites de confianza al 95 % ................... 91 Grafico N° 2 Regresión Lineal ........................................... 92 Gráfico N° 3 Regresión de Potencia ..................................... 93 Gráfico N° 4 Regresión Exponencial .................................... 94 Gráfico N° 5 Regresión Logarítmica .................................... 95 Gráfico N° 6 Resultados de diferentes dosis de Aditivo Sikament 306 vs Reducción de Agua de Mezcla ................................. 109 Grafico N° 7 Granulometría –Huso 67 ................................ 111 Grafico N° 8 Granulometría –Arena ................................... 113. 12.

(13) CAPITULO I GENERALIDADES DE LA INVESTIGACION. 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1. Identificación del problema Largos tiempos de espera (28 días), para validar diseños de mezcla y toma de decisiones para el control de calidad del concreto en la ciudad de Arequipa. 1.1.. Desarrollo de la problemática. Actualmente la empresa concretera SUPERMIX S.A. como parte de su función tiene la de elaborar y validar diferentes diseños de mezcla y hacer control de calidad para cada una de las necesidades de sus clientes; para ello se realizan pruebas de distintos tipos de diseño, afinando los diseños en el proceso, es así que para poder validar un diseño de mezcla en cuanto a su. resistencia. de. diseño. f’c. (28. días),. se. hace. necesario. esperar 28 días de curado según norma NTP 339.183:2003. Esto genera una larga espera hasta que el diseño pueda ser validado. Lo que pretende este estudio es implementar un sistema de curado acelerado de probetas cilíndricas en laboratorio a fin de validar. diseños. de. mezcla. en. un. solo. día,. y. evaluar. su. desempeño en producción de manera más oportuna (tiempos muy cortos). Otra problemática vinculada, es la cantidad de probetas que permanecen ocupando. en. las. espacio. pozas siendo. de la. curado cantidad. por. mucho. significativa. tiempo, por. el. volumen de concreto despachado y clientes con los que cuenta la empresa. - 1 -.

(14) La primera investigación de la que se tiene conocimiento, trató de. un. tema. que. posteriormente. influyó. en. los. Ensayos. Acelerados de Resistencia. Fue publicado en julio de 1915 por la. Universidad. de. Illinois. (USA). en. el. boletín. Nº. 81. de. Ingeniería Experimental titulado “Influencia de la temperatura en la Resistencia del concreto” por A.B.M`c Daniel. En el año 1927, Gerard M.S., publicó “Cilindros curados al vapor dan la resistencia. del. investigación. concreto. es. de. reconocida. 28 por. días. en. muchos. 48. horas”.. Esta. especialistas. de. tecnología del concreto como la primera obra que trata acerca de acelerar el conocimiento de resultados de resistencia del concreto.. Gerard. manifiesta. en. sus. conclusiones. que. el. incremento de resistencia en una probeta de concreto puede ser acelerado,. sometiendo. las. probetas. a. baños. de. vapor,. a. presiones de 5,6 á 7 kg/cm2. La primera objeción que se encontró en esta primera iniciativa, fue el sofisticado equipo empleado para resistir altas presiones de vapor.. 2. OBJETIVO. 2.1.. Objetivo General. Implementar un sistema de curado acelerado en laboratorio para. probetas cilíndricas de concreto utilizando un método de. curado acelerado para diseños con cemento YURA tipo IP para estimar resistencias a edades posteriores, en conformidad con los lineamientos de la NTP 339.213, en la ciudad de Arequipa.. - 2 -.

(15) 2.2.. Objetivos Específicos a) Aplicar la norma NTP 339.213. b) Facilitar. los. procesos. de. validación. del. concreto,. obteniendo resultados de resistencia a la compresión a los 28 días en un plazo mucho más corto con gran confiabilidad. c) Facilitar el control de calidad de los concretos de producción. d) Establecer el procedimiento adecuado para el curado acelerado, según mi alcance. e) Toma de decisiones oportunas en los proyectos de desarrollo e investigación. f) Realizar diseños de mezcla para cada tipo de relación agua/cemento, que cumplan con las condiciones de durabilidad del concreto. g) Desarrollar. ecuaciones. de. correlación. experimental. para cada diseño de mezcla. h) Determinar si el uso de probetas de 100 por 200 mm, son adecuadas para el estudio. i) Estimar las resistencias de probetas de concreto a los 28 días de curado normal a partir de resistencias obtenidas usando el curado acelerado. - 3 -.

(16) 3. HIPOTESIS Es probable que con la adición de calor externo se incremente la. resistencia. a. la. compresión. axial. de. las. probetas. de. concreto, mediante el calentamiento del agua de curado por un periodo. de. tiempo. y. a. partir. de. esa. resistencia. obtenida,. estimar resistencias a 28 días mediante correlaciones entre la resistencia. anterior (acelerada) y la resistencia. obtenida con. respecto a probetas curadas inmersas en pozas de agua (curado normal 28 días).Obteniendo así una ecuación experimental de estimación a partir de una curva de correlaciones.. 4. JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION Actualmente en los proyectos de construcción de edificaciones, existe la necesidad de facilitar los procesos constructivos y su puesta en marcha de las estructuras. Por otro lado se evidencia, que el ritmo de colocación de concreto ha aumentado. Por ejemplo edificios que tiempo atrás, demoraban. años. en. completarse. ahora. se. realizan. solo. en. cuestión de meses, esto genera que esperar roturas a los 28 días e incluso 7 días concreto. cumple. para. con. evaluar. los. si. un. requerimientos. determinado exigidos. en. resistencia, es demasiado tiempo de espera. Durante. este. concreto. de. tiempo. de. espera,. probablemente. se. colocará. buena resistencia por encima del concreto que. eventualmente deberá ser demolido (por cuestiones de calidad). Por lo dicho anteriormente es necesario un método que permita de manera temprana, proyectar la resistencia a edades mayores. (The Aberdeen Group (1981), Malhotra 1981). Es por esta razón que resulta útil someter el concreto a un curado. acelerado,. ya que ayuda a la obtención de los valores - 4 -.

(17) de resistencia a la compresión del concreto, en un menor tiempo,. lo. control. tempranas,. reacción. cual. para. permite. tomar. acciones. de. permitiendo optimizar. realizar. correcciones. en. la. el. corrección. y. tiempo. de. dosificación. o. comprende. la. diseño de mezcla.. 5. ALCANCE El. alcance. de. la. siguiente. investigación. utilización de un método que permita acelerar la resistencia en probetas del concreto, utilizando como fuente de aceleración de curado agua caliente, esto esta normado en la NTP 339.213. Para la estimación de resistencias a edades mayores. Se utilizará para este estudio cemento tipo:  Cemento YURA Tipo IP En. cuanto. a. la. procedencia. utilizaran de:  La Poderosa (Arena)  La Poderosa (Piedra). - 5 -. de. los. agregados;. estos. se.

(18) Figura N°01 Croquis de ingreso a la Cantera, (2015), [Imagen], Recuperado de Google Maps. Se localiza al Sudoeste de la plaza de Armas de Arequipa aproximadamente a unos 45 minutos en vehículo. Sus coordenadas son: 16°26´07´´S ; 71°38´41´´W.. Figura N°02 Cantera la Poderosa, (2015), [Imagen], Recuperado de Google Maps. - 6 -.

(19) Se utilizara la piedra chancada de la Poderosa con un HUSO 67 para todos los diseños, así también la arena de la misma procedencia y se realizaran los ensayos pertinentes para los parámetros de diseño al árido. Se utilizara el agregado de esta cantera porque es el agregado al cual tengo alcance. Con respecto a las probetas cilíndricas de concreto, estas serán de tamaño de 4” x 8” (10 x 20) cm, la cantidad tentativa de probetas que se fabricaran para este estudio será de 486 unidades como mínimo sin contar los testigos q servirán para afinar los diseños, estos se fabricaran en una. mezcladora. eléctrica de 50 litros de capacidad, ya que se cuenta con la suficiente cantidad de moldes de este tamaño, además por las constantes variaciones de relaciones agua cemento llegando a relaciones. bajas. 0.40. donde. se. obtendrán. resistencias. considerables es así que siendo su área menor frente al otro tipo de probetas (15 x 30) cm, se cuidara la prensa frente a altos esfuerzos; por lo tanto y para mantener la uniformidad para. todas. las. relaciones. agua. cemento. se. utilizaran. este. tamaño de probetas. Para fines de este estudio se requerirán probar diferentes relaciones están. agua. sean. confiabilidad. cemento. mínimo del. establecidas,. 06,. sin. estudio. la. embargo. realizare. 08. norma para. exige. que. mejorar. relaciones. la. agua. cemento. Cabe. mencionar. que. se. utilizara. como. referencia. para. el. análisis y procesamiento de datos estadísticos lo que menciona la NTP 339.213 en su anexo N° 02 “estimación de resistencias a edades mayores”. Cabe. mencionar. que. los. diseños. de. mezcla. no. pretenden. alcanzar una resistencia a la compresión específica; si no - 7 -.

(20) pretenden. generar. un. gran. abanico. de. diseños. de. mezcla. probando diferentes relaciones agua cemento para un solo tipo de cemento (TIPO IP) y de esta manera crear la dispersión necesaria. para. generar. la. confiabilidad. del. 95. %. de. la. ecuación obtenida a partir de estos datos. El slump de Diseño será de 4 a 6 pulgadas para todas las relaciones agua cemento. Se probaran diferentes relaciones de finos (rf), tres por cada relación y se escogerá la más adecuada para cada relación agua cemento;. evaluando. sus. propiedades. en. estado. fresco. y. endurecido del concreto mediante ensayos normados: Concreto Fresco:  Determinación de la Temperatura del Concreto  Ensayo de Asentamiento (SLUMP)  Determinación del Contenido de Aire Atrapado  Determinación del Rendimiento del Concreto Concreto Endurecido  Elaboración,. curado. y. rotura. de. probeta. cilíndricas. de. Concreto Todos los ensayos antes mencionados se realizaran a fin de caracterizar. al. concreto. y. así. determinar. junto. a. la. observación que relación de finos (rf) se adecua mejor a cada relación agua cemento.. - 8 -.

(21) 6. LIMITACIONES DEL ESTUDIO En cuanto a las limitaciones para la presente investigación, encontramos al equipo de curado acelerado como un limitante para este estudio, ya que la Universidad no cuenta con un equipo de esta naturaleza, es que se hace necesario para la aplicación. de. este. estudio,. instalaciones. que. permitan. la. implementación de un equipo para obtener resultados. Cabe. mencionar. que. el. estudio. se. llevara. a. cabo. en. los. Laboratorios de Control de Calidad de Concretos Supermix S.A. en la ciudad de Arequipa. Por. otro. lado. se. muestra. como. limitante. la. falta. de. información referida al tema de investigación, lo cual no me permite disponer de una bibliografía extensa al respecto.. - 9 -.

(22) CAPITULO II MARCO TEORICO. 1. INTRODUCCION Para la realización de este estudio se toma como referencia un bibliografía. distinta. pero. fundamentalmente. se. encuentra. basado en el libro de la PCA “Diseño y control de las mezclas de concreto”, en donde apreciamos un recuento y recopilación de tópicos generales referentes a la investigación del concreto. El. concreto. desde. el. punto. de. vista. macroscópico. es. un. material compuesto tixotrópico (igual propiedades en todas sus direcciones), homogéneo e isotrópico formado por una base granular (agregado grueso y fino) o filler embebida en una matriz o pasta de cemento portland y agua.. 2. GENERALIDADES DE LOS AGREGADOS Se. define. los. agregados. como. los. elementos. inertes. del. concreto que son aglomerados por la pasta de cemento para formar la estructura resistente. Ocupan alrededor de las tres cuartas partes del volumen total, luego, la calidad de éstos tiene una importancia primordial en el producto final. Están. constituidos. usualmente. por. partículas. minerales. de. arenisca, granito, basalto, cuarzo o combinaciones de ellos, y sus. características. físicas. y. químicas. tienen. influencia. en. prácticamente todas las propiedades del concreto. Se. ha. establecido. convencionalmente. la. distinción. entre. agregado grueso (piedra) y agregado fino (arena) en función de las. partículas. mayores. y. las. menores. Standard ASTM # 4). - 10 -. de. 4.75. mm. (malla.

(23) La. distribución. volumétrica. de. las. partículas. tiene. gran. trascendencia en el concreto, pues para tener una estructura densa y eficiente así como una trabajabilidad adecuada, debe haber un ensamble casi total de manera que las más pequeñas ocupen los espacios entre las mayores y el conjunto esté unido por la pasta de cemento. Se llaman agregados naturales los extraídos de canteras en su forma. definitiva,. procedentes. del. por. oposición. machaqueo. de. a. los. agregados. ciertas. rocas.. triturados,. Las. primeras. pueden ser extraídas del lecho de los ríos, son redondeadas y limpias;. o. pueden. proceder. de. canteras y. en. tal. caso. son. terrosas y requieren en general un lavado antes de su empleo. Las arenas y gravas de machacadora, son de granos angulosos, necesitan. un. lavado. que. elimine. el. polvillo. de. piedra. procedente de la trituración. Los agregados naturales y los triturados ofrecen todos ellos cualidades y campos de aplicación particulares. Las. arenas. y. gravas. particulares. dan. mezclas. dóciles,. manejables, fáciles de poner en obra y no exigen gran trabajo para adquirir compacidad. Los concretos constituidos por estos agregados. ofrecen, económicamente, buenas resistencias.. En. efecto, para una consistencia determinada, la forma de los granos exige escasa cantidad de partículas finas y menos agua de. amasado,. con. lo. que. se. consigue. una. economía. de. aglomerante. Las arenas y gravas trituradas, hallan gran campo de aplicación en la industria de los productos de cemento moldeado. La cohesión interna debido a la forma angulosa de los granos y gravas, permite, en efecto, un desmolde rápido de las piezas sin - 11 -.

(24) deformación plástica, esta propiedad adquiere gran valor en la fabricación de los tubos de concreto simple normalizado entre otras aplicaciones. Estos agregados se emplean igualmente para la. realización. de. los. enlucidos. y. de. capas. de. desgaste. fuertemente solicitadas. Para la realización de obras de concreto armado, el empleo de grava triturada requiere la adición y mezcla de una proporción conveniente de arena natural. Esta última permite, en efecto, hacer. la. mezcla. más. manejable. y. de. una. consistencia. que. facilita la puesta en obra sin necesitar un exceso de agua de amasado. Con esta adición de arena de canto rodado se aumenta la densidad por disminución de los huecos que quedan entre los elementos gruesos. Se llaman áridos en bruto los que llegan sin escoger, tal como se extraen de los yacimientos, contienen pues elementos de todos los calibres. Los. agregados. ocupan. generalmente. del. 60%. al. 80%. del. volumen del concreto, por tanto, sus características influyen en las propiedades del mismo. Los agregados también influyen en las. proporciones. de. la. mezcla. para. el. concreto. y. en. la. economía. Las. partículas. débiles,. quebradizas. o. laminadas. son. perjudiciales, deben evitarse, especialmente los agregados que contengan pizarras laminares naturales o esquistos, partículas blandas y porosas y algunos tipos de cuarzo, ya que tienen mala resistencia al intemperismo. A menudo basta una inspección visual para descubrir la debilidad de los agregados gruesos. Los agregados más comúnmente usados como la arena, grava, piedra triturada y escoria de altos hornos enfriada al aire, - 12 -.

(25) producen concretos de peso normal, es decir, concreto que pesa de. 2162 a. 2562. kilogramos. por. metro. cúbico.. Las. lutitas,. arcillas, pizarras y escorias esponjadas se usan como agregados para. producir. concretos. estructurales. ligeros,. con. pesos. unitarios que varían de 1361 á 1842 kilogramos por metro cúbico.. Otros. materiales. ligeros. como. la. piedra. pómez,. la. escoria, la perlita, la vermiculita y la diatomita se usan para producir. concretos. aisladores. que. pesan. de. 240. á. 1442. kilogramos por metro cúbico. Los materiales muy densos como la barita, limonita, magnetita, ilmenita, hierro y partículas de acero se usan para producir concretos muy densos. En este trabajo usaremos agregados de peso normal que deben satisfacer. los. requisitos. de. las. especificaciones. de. los. agregados para concreto Norma ASTM C 33. 2.1.. Agregados Finos De acuerdo a la norma ASTM C33 tenemos:. 2.1.1.. Características Naturales Consisten de arenas naturales, arena triturada o una combinación de éstas.. 2.1.2.. Granulometría En análisis por tamices, los agregados finos deben estar incluidos dentro de los límites siguientes de acuerdo a la especificación ASTM C 33. - 13 -.

(26) Tabla N°01 Límites de porcentaje pasante. Diámetro. %. (mm). Pasante. 3/8”. 9.5. 100. Nº 4. 4.75. 95 – 100. Nº 8. 2.36. 80 – 100. Nº 16. 1.18. 50 – 85. Nº 30. 0.6. 25 – 60. Nº 50. 0.3. 10 – 30. Nº 100. 0.15. 2 - 10. Tamiz. Fuente: ASTM C33. Se. pueden. reducir. los. porcentajes. mínimos. de. los. materiales que pasan por los tamices números 50 y 100 a 5 y 0 respectivamente, siempre que el agregado se use en concreto con aire incluido que contenga más de 400 libras de cemento por yarda cúbica (237 kg./m3) o se usen más de 500 libras de cemento por yarda cúbica (297 kg./m3) o si se usa un aditivo mineral aprobado para suplir la deficiencia de material que pasa por estos tamices. El agregado fino no debe tener más del 45% retenido entre dos tamices standard consecutivos y su módulo de finura no debe ser menor que 2.3 ni mayor que 3.1. Dice también la norma C 33 de la ASTM que cualquier. agregado. requerimientos. fino. anteriores,. que puede. no ser. cumpla. con. aceptado. si. los se. demuestra que el concreto hecho con este agregado en consideración puede tener propiedades al menos iguales - 14 -.

(27) a. las. logradas. con. agregados. que. sí. cumplen. los. requerimientos anteriores. Si el módulo de finura varía por. más. de. 0.20. del. valor. asumido,. al. elegir. las. proporciones del concreto, el agregado fino debe ser rechazado. a. convenientes. menos en. las. que. se. hagan. proporciones. los. del. ajustes. concreto. para. compensar la diferente granulometría. La. norma. variación. ASTM a. la. permite. una. granulometría. relativa del. amplitud. agregado. fino,. de la. granulometría más conveniente para el agregado fino depende del tipo de trabajo, riqueza de la mezcla y tamaño máximo del agregado grueso. En mezclas pobres o cuando se usan agregados gruesos de tamaño pequeño es conveniente una granulometría que se aproxime lo más que se pueda al porcentaje máximo recomendado que. pase. por. cada. tamiz. para. así. aumentar. la. trabajabilidad, en las mezclas ricas, por economía, son más. convenientes. general,. si. se. las. granulometrías. mantiene. constante. la. gruesas. relación. En. agua–. cemento y se elige correctamente la relación fino grueso,. puede. usarse. una. amplia. variación. en. la. granulometría, sin que se produzca un efecto apreciable en la resistencia. Las. cantidades. de. agregado. fino. que. pasen. por. los. tamices número 50 y 100, afectan la manejabilidad, la facilidad. para. superficial. y. lograr la. buenos. exudación. acabados,. del. la. concreto.. El. textura límite. inferior puede ser suficiente cuando el colado es fácil o cuando los acabados se hacen mecánicamente, como en los pavimentos. Sin embargo, en los pisos de concreto acabados. a. mano. o. cuando. - 15 -. se. desea. una. textura.

(28) superficial tersa, deberá usarse un agregado fino tal que pase cuando menos el 15% por el tamiz Nº 50 y 3% o más por el tamiz Nº100.. 2.2. Agregados Gruesos 2.2.1. Los. Características Generales agregados. gruesos. consisten. en. grava,. grava. triturada, piedra triturada o escoria de altos hornos enfriada al aire o una combinación de éstas, conforma a los requerimientos de la especificación correspondiente.. 2.2.2.. Granulometría. Deben cumplir los requerimientos prescritos en la tabla 1.3 de ASTM C33. - 16 -.

(29) Fuente: ASTM C33. - 17 -. 8. 7. 67. 6. 57. 56. 5. 467. 4. 357. 3. 2. 1. Número de medida. (3/8” – Nº8). 9.5 – 2.36 mm. (1/2” – Nº4). 12.5 – 4.75 mm. (3/4” – Nº4). 19 – 4.75 mm. (3/4” – 3/8”). 19 – 9.5 mm. (1” – Nº 4). 25 – 4.75 mm. (1” – 3/8”). 25 – 9.5 mm. (1” – ½”). 25 – 12.5 mm. (1 ½” – Nº 4). 37.5 – 4.75 mm. (1 ½” – ¾”). 37.5 – 19 mm. (2” – Nº4). 50 – 4.75 mm. (2” – 1”). 50 – 25 mm. (2 ½” – 1 ½”). 63 – 37.5 mm. (3 ½” – 1 ½”). 90 – 37.5 mm. (Tamices con orificios cuadrados). Tamaño Nominal. 90-100. 3 1/2”. 4”. 100. 90 mm. 100 mm. 100. 3”. 75 mm. 100. 100. 90-100. 25-60. 2 1/2”. 63 mm. 100. 100. 95-100. 90-10. 35-70. 2”. 50 mm. 100. 100. 100. 95-100. 90-100. 35-70. 0-15. 0-15. 1 1/2”. 37.5 mm. 100. 100. 95-100. 90-100. 90-100. 20-55. 35-70. 0-15. 1”. 25 mm. 100. 90-100. 90-100. 40-85. 20-55. 35-70. 0-15. 0-5. 0-5. 3/4”. 19 mm. 100. 90-100. 20-55. 25-60. 10-40. 0-10. 10-30. 0-5. 1/2”. 12.5 mm. 85-100. 40-70. 20-55. 0-15. 0-15. 0-5. 10-30. 0-5. 3/8”. 9.5 mm. 10-30. 0-15. 0-10. 0-5. 0-10. 0-5. 0-5. 0-5. Nº 4. 4.75 mm. Cantidades más finas que los tamices de cada laboratorio (aberturas cuadradas). Porcentajes en peso. Tabla 1.3 REQUERIMIENTOS DE GRANULOMETRÍA PARA AGREGADOS GRUESOS. 0-10. 0-5. 0-5. 0-5. Nº 8. 2.36 mm. 0-5. Nº 16. 1.18 mm. Tabla N°02 Requerimientos de granulometría para agregados gruesos.

(30) La granulometría de un agregado grueso de un tamaño máximo. dado. puede. relativamente. amplia. variar de. dentro. valores. de. sin. una. variedad. producir. efecto. apreciable en las cantidades de cemento y de agua, si la proporción. de. agregado. manejable.. Si. ocurren. fino. produce. grandes. concreto. variaciones. en. granulometría del agregado grueso, deberán variarse las proporciones de la mezcla para producir un concreto trabajable.. Como. es. difícil. anticipación,. con. conocer frecuencia. las. variaciones. resulta. más. con. económico. mantener uniforme el transporte, el procesamiento y la fabricación. del. agregado. grueso,. que. ajustar. las. proporciones por las variaciones de la gradación.. El tamaño máximo del agregado grueso usado, influye en la economía, la cantidad de agua necesaria por metro cúbico de concreto para una consistencia y agregado grueso. dados,. es. casi. constante. para. una. amplia. variación de necesidades de cemento. Usualmente se necesita más agua para los agregados de tamaño pequeño que para los tamaños máximos grandes.. En muchos casos, con la misma relación agua cemento, el concreto de agregado máximo menor, tiene mayor resistencia. a. la. compresión.. Esto. es. especialmente. cierto en las resistencias de las órdenes más elevadas.. - 18 -.

(31) El tamaño máximo del agregado que se puede usar, generalmente depende del tamaño y la forma de los miembros de concreto y de cantidad y distribución del acero de refuerzo. En general, el tamaño máximo del agregado no debe exceder de: . Un quinto de la dimensión de los miembros sin refuerzo.. . Tres cuartos del espacio libre entre las varillas de refuerzo o entre las varillas de refuerzo y los moldes.. . Un tercio del espesor de las losas sin refuerzo situadas sobre el terreno.. Puede desistirse de estos requisitos si en la opinión del ingeniero, la mezcla es lo suficientemente manejable para que el concreto pueda colarse sin que se formen vesículas o huecos.. 3.. CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS. 3.1. Granulometría La granulometría o distribución del agregado según su tamaño, se determina con un análisis granulométrico. Los tamices standard usados para determinar la gradación de los agregados finos son los números 4, 8, 16, 30, 50 y 100 y. están. basados. de. acuerdo. con. sus. perforaciones. cuadriculadas: Los tamices standard para determinar las granulometrías perforaciones. de. los. cuadradas. agregados de. - 19 -. 6,. 3. 1. gruesos 1/2,. 3/4. y. tienen 3/8. de.

(32) pulgada mas una número 4 (que tiene cuatro alambres por pulgada).. Otros. tamaños. de. tamices. que. se. usan. con. frecuencia para los agregados gruesos son de 2 1/2, 2 1 y 1/2 pulgadas. Los límites se especifican usualmente para el porcentaje de material que pasa por cada tamiz. Existen varias. razones. para. especificar. límites. en. las. granulometrías y el tamaño máximo de los agregados. La granulometría. y. proporciones cemento. y. el. tamaño. relativas el. de. agua. los. máximo. afectan. agregados,. necesaria,. la. así. las. como. el. manejabilidad,. la. porosidad y la contracción del concreto. Las variables en la gradación pueden afectar seriamente la uniformidad del concreto de una mezcla a otra. Las arenas muy finas son, con frecuencia, costosas y las arenas muy gruesas pueden producir. mezclas. muy. ásperas. y. poco. manejables.. En. general, los agregados que no tienen una gran deficiencia o. exceso. de. cualquier. tamaño. y. dan. una. curva. granulométrica pareja, producen los mejores resultados, lo que se puede explicar por la llamada teoría de la máxima densidad o del mínimo de huecos. Esta teoría demuestra que, cuando se combinan agregados de distintos tamaños, el volumen de huecos disminuye, como la cantidad de pasta que se necesita para el concreto es proporcional al volumen. de. huecos. de. los. agregados. combinados,. es. conveniente mantener el volumen de huecos al mínimo.. 3.2.. Módulo de Fineza Es. un. índice. aproximado. del. tamaño. medio. de. los. agregados. Cuando este índice es alto, quiere decir que el agregado. es. grueso,. cuando. contrario.. - 20 -. es. bajo,. es. señal. de. lo.

(33) Se define. como módulo. de finura ya sea del agregado. fino o grueso, al resultado de dividir entre 100, la suma de los tantos por ciento retenidos acumulados en las mallas standard: 3”, 1 ½”, ¾”, 3/8”, Nº 4, Nº 8, Nº 16, Nº 30, Nº 50 y Nº 100.. 3.3.. Peso Volumétrico Se denomina peso volumétrico del agregado, al peso que alcanza. un. volumen. determinado. ocupado. volumen. por. el. unitario.. agregado. Se. y. trata. los. del. huecos,. generalmente se expresa en kilos por metro cúbico. Este valor es requerido cuando se trata de agregados ligeros o pesados. en. el. caso. de. proporcionarse. el. concreto. por. volumen. El. peso. volumétrico. condiciones. del. intrínsecas. agregado. como. la. varía. forma,. de. acuerdo. a. granulometría. y. tamaño máximo; asimismo, depende de factores externos como la relación del tamaño máximo con el volumen del recipiente,. la. consolidación. impuesta,. la. forma. de. colocación, etc. En consecuencia, para ser de utilidad, el ensayo de peso unitario debe ceñirse estrictamente a norma, definiendo. si. la. determinación. corresponde. al. agregado. suelto o compactado según el procedimiento utilizado. Debe. tenerse. en. cuenta,. que. el. peso. volumétrico. determinado en laboratorio no siempre corresponde al que se obtiene en condiciones de obra, por variar los parámetros externos citados, Existen tres métodos para el llenado del recipiente, que son apisonado, vibrado y vaciado con una pala.. - 21 -.

(34) 3.4.. Definición de Pesos Específicos Peso. específico. (Densidad).-. Es. la. relación. a. una. temperatura estable, de la masa de un volumen unitario del material, a la masa del mismo volumen de agua destilada libre de gas. Peso específico (Densidad) aparente.- Es la relación a una temperatura estable de la masa en el aire de un volumen unitario de material, a la masa en el aire de igual densidad de. un. volumen. igual. de. agua. destilada. sin. gas.. Si. el. material es un sólido, el volumen es aquél de la porción impermeable. Peso específico (Densidad) de masa.- Es la relación a una temperatura estable, de la masa en el aire de un volumen unitario. de. permeables. material e. permeable. impermeables. (incluyendo. naturales. del. los. poros. material). a. la. masa en el aire de la misma densidad, de un volumen igual de agua destilada libre de gas. Peso. específico. (densidad). de. masa. saturado. superficialmente seco.- Es lo mismo que peso específico de masa, excepto que la masa incluye el agua en los poros permeables. En los cálculos para el concreto, generalmente se usa el peso. específico. de. los. agregados. saturados. y. superficialmente secos, es decir, todos los poros de cada partícula de agregado se considera que están llenos de agua, pero sin que tenga agua sobre la superficie de la partícula.. - 22 -.

(35) 3.5.. Absorción y Contenido de Humedad Absorción es la cantidad de agua absorbida por el agregado después de ser sumergido 24 horas en ésta, se expresa como porcentaje del peso.. Los agregados presentan poros internos que se denominan como “abiertos” cuando son accesibles al agua o humedad exterior, sin requisito de presión, diferenciándose de la porosidad cerrada en el interior del agregado, sin canales de conexión con la superficie, a la que se alcanza mediante fluidos bajo presión. Cuando un agregado seco se introduce en un recipiente con agua, sus poros abiertos se llenan total o parcialmente a diferente velocidad, según el tamaño y disposición de los mismos.. Si un agregado se colma en todos sus poros, se considera saturado y superficialmente seco. Si además, la humedad se mantiene en al superficie. Se le conoce como saturado superficialmente húmedo; en el caso de que se seque al aire o. artificialmente. disminuirá,. en. horno,. denominándose. el. contenido. agregados. de. seco. al. humedad aire. o. completamente seco.. La capacidad de absorción de agregado se determina por el incremento de peso de una muestra secada al horno, luego de 24 horas de inmersión en agua y de secado superficial. Esta condición se supone representa la que adquiere el agregado en el interior de una mezcla de concreto. En los cálculos para el proporcionamiento de concreto se considera. el. agregado. en. - 23 -. condiciones. de. saturado.

(36) superficialmente. seco,. es. decir,. con. todos. sus. poros. abiertos llenos de agua y libre de humedad superficial. Esta situación que no es correcta en la práctica, conviene para fines de clasificación. Como se sabe, el contenido de agua de la mezcla influye en la. resistencia. y. otras. propiedades. del. concreto,. en. consecuencia, es necesario controlar la cantidad del agua. Si los agregados están saturados y superficialmente secos, no pueden absorber ni ceder agua durante el proceso de mezcla. Sin embargo, un agregado parcialmente seco resta agua, mientras que el agregado mojado superficialmente húmedo origina un exceso de agua en el concreto. En estos casos. es. agregando. necesario o. reajustar. restando. un. el. contenido. porcentaje. de. agua,. adicional. a. sea la. dosificación de agua especificada a fin de que el contenido de ésta resulte correcto. Las condiciones de humedad de los agregados se designan en: Secados al horno.- Completamente absorbentes. Secados al aire.- La superficie de la partícula está seca pero está algo húmedo en el interior; son por tanto, algo absorbentes. Saturados. y. superficialmente. secos.-. No. absorben. aumentan el agua de mezcla.. - 24 -. ni.

(37) Húmedos o mojados.- Conteniendo un exceso de humedad en la superficie. La arena aumenta su volumen cuando el agregado fino está húmedo y se palea o se mueve en alguna otra forma. La humedad. superficial. produciendo. un. mantiene. aumento. de. separadas. las. volumen. que. partículas, se. llama. “abundamiento”. La magnitud del “abundamiento” varía con la humedad y la granulometría. Las arenas finas “abundan” más que las gruesas para una humedad dada, como la mayor parte de las arenas se entregan húmedas, pueden ocurrir grandes variaciones en las cantidades de las revolturas, si se hacen de acuerdo con el volumen. Por esta razón, no se recomienda la dosificación por volumen.. - 25 -.

(38) CAPITULO III METODOLOGIA. 1. GENERALIDADES El desarrollo de la presente investigación implico la adopción de. una. metodología,. esta. se. dividió. en. dos:. Materiales. y. realizar. la. desarrollo. y. métodos por un lado y el Plan de trabajo por otro. 1.1.. Materiales y Métodos. 1.1.1. Lugar de Materiales Definir. el. lugar. investigación validez. de. procedencia. es. donde. se. fundamental. la. misma. de. los. ya. plantea para. que. materiales. el. esta a. determinara. usarse. durante. la su. proceso de desarrollo. Para esta investigación el lugar escogido es Arequipa porque. tiene. excelentes. canteras. fuente. de. nuestro. agregado y además hogar de una concretera importante a nivel del Sur del país. Es importante mencionar también que en los últimos años Arequipa viene aumentado sus volúmenes de consumo de concreto por las diferentes obras que se vienen realizando a todo nivel, desde el sector de la autoconstrucción hasta grandes obras de importancia Balcones. de. como. Puentes. Chilina),. (Puente. Intercambios. Chilina, Viales. Puente y. Malls. Comerciales; es así que Arequipa se ha convertido en un excelente mercado por lo menos por ahora donde el concreto. es. fundamental. proyectos.. - 26 -. para. el. desarrollo. de. estos.

(39) Los materiales para el desarrollo de la investigación son: (a). Agregado Grueso: (i) Procedencia. :. Cantera “La Poderosa”. (ii) HUSO. :. 67(ASTMC33) (NTP400.037). (iii) Condición. :. Piedra Chancada. (i) Procedencia. :. Cantera “La Poderosa”. (ii) Condición. :. Arena lavada. (i) Marca. :. YURA. (ii) Tipo. :. IP. :. De subsuelo. :. Cumple. (b). (c). (d). Agregado Fino:. Cemento:. Agua: (i) Procedencia. (ii) Condición. para. con la. los. producción. concreto (e). Aditivo: (i) Marca. :. SIKA. (ii) Tipo. :. Superplastificante. (iii) Nombre. :. Sikament 306. - 27 -. requisitos de.

(40) 1.1.2.. Equipos y/o máquinas. Este estudio emplea el uso de diferentes equipos y herramientas todos ellos se encuentran en un laboratorio de concreto. A continuación una relación de todos los equipos y herramientas usados para el desarrollo de este trabajo de investigación: (a). Herramientas:. (i) Para el agregado: 1. Lampa o pala 2. Carretilla 3. Cucharon 4. Espátula 5. Bandejas 6. Cepillos 7. Franelas 8. Fiola 9. Canastilla 10.. Pera de Succión. 11.. Pipeta. 12.. Libreta de apuntes*. (ii) Para el concreto: 1. Baldes 2. Termómetro - 28 -.

(41) 3. Plancha 4. Cono de Abrams 5. Varilla de 10mm(3/8”) (NTP 339.035) 6. Varilla de16mm(5/8”) (NTP 339.035) 7. Flexómetro (wincha) 8. Martillo de goma (b). Equipos:. (i) Para el agregado: 1. Balanza 2. Cocina Eléctrica 3. Tamices 4. Tamizadora (Ro-Tap) 5. Olla de volumen conocido (ii) Para el concreto: 1. Mezcladora Eléctrica de 50 litros 2. Olla de Washington 3. Vernier o Pie de rey 4. Prensa Hidráulica Axial 5. Deformímetro Axial (Comparador) 6. Tanque de Curado Acelerado. - 29 -.

(42) Figura N°03 Llegada del Tanque de Curado Acelerado, (2015), [Fotografía], Recuperado de fuente propia. Figura N°04 Tanque de Curado Acelerado capacidad de 200 litros, (2015), [Fotografía], Recuperado de fuente propia. - 30 -.

(43) 1.1.3.. Métodos y/Técnicas. Este estudio parte de una base. Esta base es una norma y como tal será el punto de partida para la elaboración de la investigación, me refiero a la norma: . NTP 339.213 basada en la ASTM C 684. En ella se encuentran los lineamientos para elaborar, curar aceleradamente y ensayar a compresión los especímenes de concreto.. - 31 -.

(44) HORMIGON (CONCRETO). Método de ensayo normalizado para elaboración, curado acelerado y ensayo en compresión de especímenes de concreto NTP 339.213 1.. 1.1. OBJETO Esta. Norma. Técnica. Peruana. establece. cuatro. procedimientos para fabricar, curar y probar especímenes de concreto, acelerar. almacenados su. bajo. resistencia.. condiciones. Los. que. procedimientos. intentan son. los. siguientes: Procedimiento A: Método de Agua Caliente. Procedimiento B: Método de Agua Hirviendo. Procedimiento C: Método de Curado en Autoclave. Procedimiento D: Método de alta Presión y Temperatura. 1.2. Esta NTP no involucra las debidas precauciones de. seguridad. que. se. deben. tomar. para. la. manipulación. de. materiales y equipos aquí descritos, ni establece pautas al respecto para el desarrollo de cada proceso en términos de riesgo. y. seguridad. industrial.. Es. responsabilidad. del. usuario, establecer las normas apropiadas con el fin de minimizar los riesgos en la salud e integridad física, que se puedan. generar. debidos. a. la. ejecución. de. esta. NTP. y. determinar las limitaciones que regulen su uso. 2.. REFERENCIAS NORMATIVAS Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas. en. este. texto. constituyen. requisitos. de. esta. Norma Técnica Peruana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como - 32 -.

(45) toda. norma. está. sujeta. a. revisión,. se. recomienda. a. aquellos que realicen acuerdos sobre la base de ellas, que. analicen. recientes. la. de. conveniencia. las. Organismo. Peruano. momento,. la. normas de. de. citadas. usar. de. las. ediciones. seguidamente.. Normalización. información. las posee,. Normas. en. El todo. Técnicas. Peruanas en vigencia. 2.1. Normas Técnicas Peruanas. 2.1.1 NTP 339.033 (2009). HORMIGON. (CONCRETO).. Practica normalizada para la elaboración y curado de especímenes de concreto en campo 2.1.2 NTP 339.034 (2008). HORMIGON. (CONCRETO).. Método de ensayo normalizado para la determinación de la resistencia a la compresión del concreto, en muestras cilíndricas. 2.1.3 NTP 339.036 (1999) Práctica. para. el. HORMIGON. muestreo. de. (CONCRETO).. mezclas. de. concreto. fresco. 2.1.4 NTP 339.183 (2003). HORMIGON. (CONCRETO).. Práctica para la elaboración de especímenes de ensayo de concreto en laboratorio. 2.1.5 NTP 339.037 (2009). HORMIGON. (CONCRETO).. Práctica normalizada para el refrentado de testigos cilíndricos de hormigón. 2.1.6 NTP 339.209 (2006) Método. HORMIGON. (CONCRETO).. normalizado para asegurar la verticalidad de. - 33 -.

(46) los. especímenes. para. los. ensayos. de. compresión.. Requisitos. 2.1.7 NTP- ISO 5725-1:1999. EXACTITUD. (VERACIDAD. Y PRECISION) DE LOS METODOS Y RESULTADOS DE. MEDICION.. Parte. 1:. Principios. y. definiciones. generales 2.1.8 NTP 339.216 (2007) Método. para. HORMIGÓN. la. utilización. de. (CONCRETO). cabezales. con. almohadillas de neopreno en el ensayo de resistencia a la compresión de cilindros de concreto endurecido.. 2.2. Normas Técnicas de Asociación. 2.2.1 ASTM C 177:2004 Steady-State. Heat. Standard Flux. Test. Measurements. Method and. for. Thermal. Transmission Properties by Means of the Guarded-HotPlate Apparatus. 2.2.2 ASTM D 3665:2006. Standard. Practice. for. Random Sampling of Construction Materials 2.2.3 ASTM E 105:2004. Standard. Practice. for. Practice. for. Probability Sampling of Materials 2.2.4 ASTM E 122:2000. Standard. calculating Sample Size to Estimate. With a specified Tolerable Error, the Average for Characteristic of a Lot or Process 2.2.5 ASTM E 141:1991 Acceptance. of. Standard. Evidence. Probability Sampling - 34 -. Based. Practice on. the. Results. for of.

(47) CAMPO DE APLICACION. 3.. Esta Norma Técnica Peruana se aplica a los especímenes de concreto. DEFINICIONES. 4.. No hay términos en esta NTP que requieran nuevas u otras. definiciones. diferentes. a. las. descritas. en. el. expuestos. a. diccionario. SINTESIS DEL METODO DE ENSAYO. 5.. 5.1. Los. especímenes. condiciones. de. de. curado. concreto. son. acelerado. que. les. permiten. desarrollar una importante porción de su resistencia última en. un. lapso. de. dependiendo. tiempo del. que. varía. entre. procedimiento. 5. a. 49. horas,. utilizado.. Los. procedimientos A y B someten a los especímenes a la acción de agua a alta temperatura para lograr un curado rápido sin pérdida de humedad en las muestras de concreto. La función primaria. del. agua. caliente. moderada. usada. en. el. procedimiento A es la de conservar el calor generado por la hidratación. de. los. especímenes,. en. tanto. que. en. el. procedimiento B, el nivel de temperatura empleado tiene como. objeto. proveer. a. las. muestras. un. calentamiento. acelerado. El procedimiento C permite el almacenamiento de los especímenes en una cámara aislante que proporciona la temperatura de curado del calor producido por la hidratación del. cemento.. previenen. la. Los. sellos. pérdida. de. que. debe. humedad.. contener El. la. cámara. procedimiento. D. permite la aplicación simultánea de elevadas temperaturas y presiones,. en. cámaras. especiales,. a. los. especímenes. de. concreto. Los procesos de muestreo y ensayo son los mismos - 35 -.

(48) son. los. mismos. para. un. curado. normal. de. especímenes. (véase NTP 339.036 y NTP 339.034, respectivamente) 5.2. Las características importantes de estos procedimientos. están indicados en la Tabla N°3.. 6.. 6.1. SIGNIFICADO Y USO. El. proceso. de. curado. acelerado. provee. a. edades. tempranas, una indicación del potencial de resistencia de una. mezcla. de. concreto. especifica.. también provee información. Este. procedimiento. de la variabilidad del proceso. de producción para usos de control de calidad.. 6.2. Las resistencias tempranas obtenidas por alguno de los. métodos. descritos. anteriormente,. puede. ser. usada. para. estimar la resistencia del concreto que resulte del ensayo convencional de 28 días como eran usados en el pasado con cambios. sustanciales. en. los. valores. de. resistencia. esperados. Debido a que la práctica del uso de valores de resistencia obtenidos de cilindros con curado estándar a los 28. días. es. de. prolongada. espera,. los. resultados. de. resistencia acelerados son a menudo usados para estimar resistencia a edades mayores bajo curado estándar. Tales estimaciones. serán. limitadas. a. concretos. que. usan. los. mismos materiales y proporciones de mezcla como aquellos usados para establecer las correlaciones.. 6.3. La. correlación. entre. la. resistencia. acelerada. y. la. resistencia alcanzada a la misma edad prolongada por el uso - 36 -.

(49) de. un. método. de. curado. convencional. dependen. de. los. materiales que componen el concreto, la proporciones de mezcla. y. del. procedimiento. de. ensayo. acelerado. especificado. 6.4 las. El usuario podrá cambiar el procedimiento a usar sobre bases. de. su. experiencia. y. condición. local.. Estos. procesos, en general, serán prácticos cuando un laboratorio en obra esté disponible para contener los recipientes de curado y el equipo de prueba para medir las resistencias a la compresión dentro los límites de tiempo especificados.. 7.. 7.1. INTERFERENCIAS Cuando sea requerido el tamizado vía húmeda de la. muestra de concreto antes del moldeado de los especímenes de ensayo debido a la limitación del tamaño máximo del agregado (como cl proceso D, que es limitado a 25 mm máximo),. considerar. el. efecto. sobre. contenido. de. aire. el. del y. las. tamizado. vía. resistencias. húmeda de. los. especímenes de ensayo. 8.. 8.1. APARATOS El. equipamiento. y. pequeños. accesorios. para. la. elaboración de especímenes, medición de asentamiento, y determinación del contenido de aire serán de conformidad con la NTP 339.033.. - 37 -.

(50) 8.2. Moldes. 8.2.1 Los moldes cilíndricos para los especímenes de ensayo usados. en. los. procedimientos. A,. B. y. C. serán. de. conformidad con la NTP 339.209. Los moldes de papel serán excluidos. Cuando los especímenes van a ser ensayados. sin. el. refrentado,. use. sólo. los. moldes. reusables con maquinado de los extremos de las bases que. puedan. asegurar. la. conexión. de. ambas. bases. superior e inferior del molde. Las placas extremas producirán especímenes con superficies de rotura que son planas menores que 0,05 mm y cuyos extremos no se separarán de la perpendicularidad al eje del cilindro por más de 0,5° (aproximadamente equivalente a 10 mm/m).. Cuando. este. ensamblado,. el. molde. será. suficientemente rígido para permitir que el molde lleno puede ser cambiado de una posición vertical de llenado a una posición de curado horizontal sin pérdida de mortero o deformación del espécimen de ensayo. 8.2.2 Los moldes cilíndricos para el procedimiento D serán de conformidad a lo siguiente: 8.2.2.1 Fabricado con acero inoxidable 8.2.2.2 Equipado con un perno de metal removible tanto en la base superior como en la inferior y un sellador de círculo. 8.2.2.3 Equipado con elemento de calor con capacidad de calentar el concreto y el molde hasta 150 °C ± 3 °C dentro los 30 min ± 5 min, y ser capaz de mantener. - 38 -.

(51) esta temperatura en todo el tiempo que se requiera para el proceso de ensayo. 8.2.2.4 Equipado. con. accesorios. para. medir. la. temperatura dentro de cada molde para asegurar que la temperatura del concreto satisface la temperatura requerida indicada en la presente NTP. 8.2.2.5 Equipado con la compañía de un componente de carga capaz de mantener una presión de 10,3 MPa ± 0,2 MPa sobre el concreto durante el periodo de curado 8.3. Aparatos de Curado. 8.3.1 Tanque de curado acelerado para los procedimientos A y B. 8.3.1.1 El tanque es de cualquier configuración accesible al número de cilindros a ser ensayados. Colocar los cilindros en alguna configuración que provea un espaciamiento de al menos 50 mm entre los lados de cada cilindro y el lado del tanque, y al menos100 mm entre cilindros adyacentes. Mantener el nivel del. agua. al. menos. 100. mm. encima. del. extremo. superior de los cilindros. NOTA 1: La provisión de un rebose de sobre flujo es conveniente para el control de la máxima altura de agua. Un número de diferentes tanques han sido usados satisfactoriamente. La línea de guía está indicada en el Anexo Al. - 39 -.

(52) Tabla N° 3 Características de los procedimientos de curado acelerado. Procedimiento. Moldes. Medio de curado acelerado. Temperatura de curado acelerado ºC (ºF). Edad de comienzo del curado acelerado. Duración del curado acelerado. Edad de prueba. A. Agua tibia. Reutilizables o de un solo uso. Agua. 35 (95). Inmediatamente después 23 ½ h + 15 min. de sacado. 24 h + 15 min.. B. Agua hirviendo. Reutilizables o de un solo uso. Agua. Hirviendo. 23 h + 15 min. después de sacado. 28 ½ h + 15 min.. C. Autógeno. De un solo uso. Calor de hidratación. Temperatura inicial del concreto aumentada por el calor de hidratación. Inmediatamente después 48 h + 15 min. de sacado. 49 h + 15 min.. D. Alta temperatura y presión. Reutilizable. Calor externo y presión. 150 (300). Inmediatamente después 5 h + 5 min. del vaciado. 5,25 h + 5 min.. Fuente: Norma Técnica Peruana 339.213 (2007). 40. 3 ½ h + 5 min..

(53) 8.3.1.2 Equipar. el tanque con elementos de control. eficaces para: (1) Probar la temperatura del agua especificada,. (2). Mantener. la. temperatura. del. agua dentro los ± 3 °C del valor especificado en cualquier punto en el agua, y (3) limitando la temperatura de rociado, después de la inmersión de especímenes, a menos de 3 °C y retorno de la temperatura del agua a lo especificado dentro los 15 min. Los termostatos u otros accesorios de control. de. temperatura. independientemente. al. serán. los. termostato,. requeridos, chequear. la. temperatura del agua. NOTA2: Dependiendo de los factores de diseño del tanque, el aislamiento o agitación mecánica, o ambos, deberá. ser. temperatura. necesario. cumplir. especificados.. El. los. requisitos. calor. eléctrico. de por. inmersión es controlado por un termostato es una forma. conveniente. para. el. calentamiento. de. elementos. Para un proceso particular, el tamaño del elemento de calor requerido dependerá del tamaño del tanque y número de especímenes a ser curados al mismo tiempo. 8.3.1.3 La. placa. de. soporte. de. los. especímenes. es. perforada para permitir la circulación del agua. 8.3.1.4 Una tapa de cierre hermética es requerida para reducir la evaporación para el procedimiento B pero es opcional para el procedimiento A. 8.3.2 Contenedor de curado para el procedimiento C. 41.

(54) 8.3.2.1 El contenedor consistirá de aislamiento térmico que cumplan los requisitos de retención de calor indicados. en. el. apartado. 13.2.1. y. rodeando. cercanamente al espécimen de concreto. 8.3.2.2 El. contenedor. es. capaz. de. ser. abierto. para. permitir la inserción y retiro del espécimen, tiene una cubierta externa y una línea de trazo interna para. proteger. el. aislamiento. contra. daño. mecánico. 8.3.2.3 El contenedor tiene un termómetro que registra el máximo y mínimo y que no es aislado del espécimen de concreto (Véase Nota 10). 8.3.2.4 El contenedor tiene una tapa u otro medio para probar la seguridad de cierre durante el periodo de curado especificado. La tapa incluye un sello de calor que satisface los requisitos de 13.2.2. 8.3.2.5 El contenedor es capaz de calentar uno o dos especímenes. NOTA3: incluidos. Ejemplos en. el. de. contenedores Apéndice. idóneos A.l.. están. Cualquier. configuración es aceptable mientras esta cumpla los requisitos de desempeño de 13.2. 8.3.3 Aparatos de curado para el procedimiento D 8.3.3.1 El aparato de curado consistirá de un sistema de. cargas. especificada. a a. ser los 42. aplicadas especímenes. a. una de. presión. concreto. y.

(55) moldes especiales para mantener los especímenes de concreto a la temperatura especificada durante el periodo de curado. El aparato de curado puede ser. de. cualquier. número. de. ensayados.. configuración. especímenes La. figura. idónea. cilíndricos. A.3. describe. un. para a. el ser. aparato. diseñado acertadamente para el curado de tres especímenes. 8.4. Aparatos de refrentado. 8.4.1 Si. se. requiere. el. refrentado. de. especímenes. de. ensayo, use los aparatos especificados en las NTP 339.037 ó NTP 339.216. 9.. 9.1. MATERIALES. Componentes del refrentado o capas de embonado. para ser usados cuando los extremos o terminales de los especímenes no son apropiados para su ensayo. 10.. 10.1. PELIGROS. Observar los requerimientos de seguridad y salud. ocupacional establecidos por la autoridad competente así como estándares de laboratorio y campo para tomar las precauciones. cuando. se. hacen. el. muestreo,. moldeo,. curado y ensayo del concreto. 10.2. Observar. las. medidas. de. seguridad. adicionales. indicadas cuando se use el procedimiento B para prevenir 43.

(56) los resultados de escaldadura u otros quemados por el uso del agua hirviendo como medio de curado. 10.3. Observar. las. medidas. de. seguridad. adicionales. indicadas cuando se use el procedimiento D para prevenir lesiones debido al uso de alta presión y temperatura en el curado.. 11.. 11.1. MUESTREO. Determinar. proceso(s). o. el. número. lote(s). de. ensayos. requerido(s).. Usar. del. (los). un. plan. sistemático o al azar para proveer el número de ensayos necesarios para caracterizar la resistencia del concreto usado en la construcción. 11.2. Si el (los) lote(s) o proceso(s) es (son) dividido(s). en sub-lotes, localizar las muestras usando un proceso de selección al azar. Si las circunstancias determinan una elección. en. muestra. no. sub-dividida,. usar. un. procedimiento al azar. NOTA 4: Un procedimiento de muestreo al azar de una subdivisión puede ser implementado por la división de cada lote de concreto en un número de igual tamaño de sub-lotes, y el seleccionado al azar de una muestra de cada sub-lote. El número de sub-lotes es igual al número de muestras que fueron seleccionadas a ser ensayadas del lote. Por ejemplo, si los requerimientos de trabajo definen que por cada 500 m3 de concreto sea tratado como un lote y que cinco muestras sean obtenidas de cada lote para determinar resistencias a la compresión, dividir el lote en 5 sub-lotes de igual 44.

(57) tamaño de 100 m3 cada uno. Obtener una muestra al azar. de. cada. sub-lote.. Los. resultados. de. las. 5. muestras obtenidas de esta manera proveen una base de estimación de la resistencia a la compresión del lote de 500 m3. Esto es lo más próximo para asegurar que las muestras obtenidas incluyen el rango entero del proceso de producción del concreto. Si ocurre un desigual tamaño de sub-lotes debido al proceso de construcción, el pesaje de los resultados de ensayo puede ser apropiado para mantener la imparcialidad y defensa del proceso de muestreo. NOTA 5: La ASTM D 3665 contiene una tabla de números al azar, incluyendo instrucciones para su uso. Las ASTM E 105, ASTM E 122 y ASTM E 141 contienen información adicional concerniente a las prácticas de muestreo. 11.3. Muestrear. conformidad. con. la. mezcla la. NTP. de. concreto. 339.036.. fresco. Registrar. en. de el. cuaderno de registros la ubicación a la que la tanda muestreada es usada en la estructura. 12.. 12.1. PREPARACION DE APARATOS. Métodos A y B. 12.1.1. Activar los elementos de control del ambiente. al menos 1 h antes del ensayo programado para permitir que la temperatura del agua y del equipo se estabilice.. 45.

(58) 12.2. Método C. 12.2.1. Conducir el ensayo de prueba especificado en. el apéndice 13 antes que los ensayos programados. 12.3. Método D. 12.3.1 de. Limpiar y chequear los moldes y los extremos las. agujas. antes. de. iniciar. un. ensayo.. Estandarizar el sistema de cargas de conformidad con. el. apéndice. 13. antes. que. los. ensayos. programados.. 13.. 13.1. ESTANDARIZACIÓN Para todos los métodos, verificar la calibración de. las mediciones de temperatura, control y registrar los componentes Calibrar. sobre. cada. una. base. componente. periódica de. de. frecuencia.. conformidad. con. las. recomendaciones del fabricante o práctica estándar del laboratorio. 13.2. Requisitos del Método C. 13.2.1. Retención. de. calor:. Colocar. un. contenedor. cilíndrico a prueba de agua con dimensiones internas de 300 mm de altura por 150 mm de diámetro dentro del. contenedor. contenedor. a. 6. de mm. curado del. autógeno.. borde. con. Llenar agua. a. el una. temperatura de 82 °C. Insertar una termocupla al interior del agua y medir la temperatura inicial del agua. con. un. dispositivo. de. lectura. exterior.. Entonces sellar el contenedor de agua con una capa 46.

(59) o banda plástica y cerrar el contenedor autógeno. Cuando. el. contenedor. de. curado. autógeno. es. almacenado aún al aire a 21 °C ± I °C, los requisitos de la temperatura del agua serán como sigue:. °C. Tiempo transcurrido, h 12 24 48 72. 13.2.2. 67 58 45 38. ±3 ±3 ±4 +4. Prueba de tirantez para el sellado caliente de la. junta: Cuando el contenedor de curado autógeno es sumergido en el agua a una altura de 150 mm sobre la junta entre las partes separables, no habrá fuga de aire en el sellado de calor dentro de un periodo de 5 min. 13.2.3. Estabilidad del contenedor: El contenedor, o. cualquiera de sus partes, no presentará fragilidad, fractura o distorsión cuando sea mantenido en un ambiente a temperatura de —30 °C por 72 h, no se ablandará ni distorsionará cuando sea mantenido en un ambiente a temperatura de 60 °C por 72 h. El tipo de. sellado. inmediato después. caliente su. de. de. espesor. la. la. junta. recuperará. original. compresión. del. de. completamente 50. %. bajo. las. condiciones de temperatura antes mencionadas. 13.3. Método D. 13.3.1. Verificar. la. calibración. los. componentes. de. carga sobre una base periódica. Si el componente de carga. es. también. usado 47. para. el. ensayo. de.