Estudio del concreto con aditivo reductor de contracción, utilizando cemento Portland tipo I

(1)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACUL TAO DE INGENIERÍA CIVIL

ESTUDIO DEL CONCRETO CON ADITIVO REDUCTOR

DE CONTRACCIÓN, UTILIZANDO CEMENTO

PORTLAND TIPO 1

TESIS

Para optar el Título Profesional de:

INGENIERO CIVIL

PAMELA MARULA RODRÍGUEZ DÁVILA

LIMA- PERÚ

(2)

DEDICATORIA

(3)

AGR.ADECIMIENTOS

A mi asesor de tesis lng. Carlos Barzola Gastelú por su apoyo constante en la realización de la tesis, de igual manera al Instituto de Investigación y a la empresa

(4)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACUL TAO DE INGENIERÍA CIVIL

RESUMEN

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE CUADROS

LISTA DE GRÁFICOS

LISTA DE SÍMBOLOS Y SIGLAS

INTRODUCCIÓN

ÍNDICE

CAPITULO 1: CONTRACCIÓN EN EL CONCRETO

1.1 DEFINICIÓN

1.2 TEORÍAS QUE EXPLICAN LA CONTRACCIÓN EN EL CONCRETO 1.2.1 Teoría tradicional

1.2.2 Teorías modernas

1.3 TIPOS DE CONTRACCIÓN EN EL CONCRETO 1.3.1 En estado fresco

*Asentamiento plástico *Retracción plástica 1.3.2 En estado endurecido

*Contracción por secado *Contracción intrínseca

*Contracción por carbonatación

Pág.

9

10

11 14 17 19

21

23 23

25 26

27

28

CAPITULO 2: FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CONTRACCIÓN DEL

CONCRETO

2.1 FACTORES EXTERNOS

2.1.1 Temperatura, humedad relativa y velocidad del viento 2.1.2 Geometría del elemento

2.2 FACTORES INTERNOS

2.2.1 Cementos

2.2.2 Agregados 2.2.3 Aditivos

2.2.4 Contenido de agua

"Estudio del concreto con aditivo reductor de contracción, utilizando cemento portland tipo 1"

Pamela M. Rodríguez Dávila

30 31

31 32

32 32

Índice

(5)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL

CAPITULO 3: MATERIALES EMPLEADOS

3.1 AGREGADOS 3.1.1 Definición

3.1.2 Propiedades físicas

*Peso unitario (NTP 400.017) Peso unitario suelto. Peso unitario compactado. *Peso específico (NTP 400.022) *Absorción (NTP 400.022)

*Contenido de Humedad (NTP 400.016) *Granulometría (NTP 400.012)

Módulo de finura *Agregado global 3.2CEMENTO

3.2.1 Definición

3.2.2 Características (cemento portland tipo 1) 3.3ADITIVO

3.3.1 Definición

3.3.2 Características del aditivo Sika Control 40

CAPITULO 4: PREPARACIÓN DEL CONCRETO

4.1 DISEÑO DEL CONCRETO PATRÓN

35

35 36 37 37

38

40. 44

46 47

49

51

4.1.1 Ensayo de máxima compacidad 54

4.1.2 Metodología de diseño 55

4.2 DISEÑOS DEL CONCRETO CON ADITIVO REDUCTOR DE

CONTRACCIÓN PARA DIFERENTES DOSIFICACIONES

4.2.1 Dosificación con aditivo 1% del peso de cemento 61

4.2.2 Dosificación con aditivo 2.5% del peso de cemento 62

4.2.3 Dosificación con aditivo 4% del peso de cemento 62

CAPITULO 5: ENSAYOS Y RESULTADOS

5.1 PROPIEDADES DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO 5.1.1 Consistencia

5.1.2 Peso unitario 5.1.3 Fluidez

65 66 67

In dice

(6)

5.1.4 Contenido de aire

5.1.5 Exudación

5.1.6 Tiempo de fraguado

5.2 PROPIEDADES DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO

5.2.1

5.2.2

Resistencia a la compresión

Resistencia a la tracción por compresión diametral

5.2.3 Módulo elástico estático

5.3 ENSAYOS DE CONTRACCIÓN

69

70

72

75 79

81

5.3.1 Ensayo para la determinación de cambio de longitud en concreto. 83

5.3.2 Ensayo para estimar tendencia a la fisuración por contracción

restringida.

CAPITULO 6: ANÁLISIS DE RESULTADOS

6.1 AGREGADOS

6.2 PROPIEDADES DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO

6.2.1 Consistencia

6.2.2 Peso Unitario

6.2.3 Fluidez

6.2.4 Contenido de aire

6.2.5 Exudación

6.2.6 Tiempo de fraguado

6.3 PROPIEDADES DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO

6.3.1 Resistencia a la compresión

6.3.2 Resistencia a la tracción por compresión diametral

6.3.3 Módulo elástico estático

6.4 ENSAYOS DE CONTRACCIÓN

93

105

107

108 110

111

113

115

117

118

6.4.1 Ensayo para la determinación de cambio de longitud en concreto. 119

6.4.2 Ensayo para estimar tendencia a la fisuración por contracción

restringida.

"Estudio del concreto con aditivo reductor de contracción, utilizando cemento portland tipo 1" Pamela M. Rodríguez Dávila

134

Índice

(7)

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

136 138 139

142

Índice

(8)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Resumen

RESUMEN

El concreto siempre está afectado por el fenómeno de la contracción, por ende presenta problemas de fisuración que es perjudicial para las estructuras. En la presente tesis se estudia este problema y se realiza el análisis del concreto con un aditivo que ayudará a minimizar la contracción en el concreto.

Para el estudio de este concreto se utilizaron agregado fino de la cantera de Jicamarca y agregado grueso de la cantera La Gloria; como también cemento portland tipo 1 y el aditivo Sika Control40.

En la investigación se realizó diferentes ensayos que se efectuaron en el laboratorio de ensayos de materiales. En primer lugar se analizó a los agregados obteniendo las propiedades físicas; segundo, se realizó el diseño de mezcla para el concreto patrón y para las tres dosificaciones de aditivo que fueron de 1%, 2.5% y 4% con respecto al peso del cemento; tercero, se realizaron los ensayos para la obtención de las propiedades en concreto fresco y endurecido, resaltando de este los ensayos de contracción.

Para el análisis de la contracción en el concreto se realizaron dos ensayos; el primero para estimar tendencia a la fisuración por contracción restringida y el segundo, el ensayo,de cambio de longitud en concreto, donde en cada uno se analizó al concreto patrón y al concreto con aditivo en tres dosificaciones, y para cada tipo de concreto se estudio la influencia del tiempo de curado en la contracción, siendo estos tiempos, un concreto no curado, un concreto curado durante 7 días y concreto curado durante 28 días.

En el ensayo de cambio de longitud en concreto se realizaron las tomas de datos durante 3 meses, observándose que el concreto con 1%, 2.5% y 4% de aditivo curado 28 días muestran las menores retracciones; y en el ensayo para estimar tendencia a la fisuración por contracción restringida los mejores resultados fueron del concreto con aditivo Sika Control 40 al 4%, ya que no presentó fisuración alguna tal concreto en ninguno de los diferentes tiempos de curado.

(9)

FACUL TAO DE INGENIERÍA CIVIL Lista de figuras

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura N° 1.1: Efecto del curado en la contracción del concreto en un espécimen "A" almacenado en agua y un espécimen "8" expuesto al aire, sujetos a ciclos de secado y remojo.

Figura N° 1.2: Asentamiento plástico.

Figura N° 1.3: Consecuencias del asentamiento plástico. Figura N° 1.4: Nomograma basado en la fórmula de Menzel.

22 25 25 26 Figura N° 1.5: Comparación de la contracción por secado del concreto, mortero y

pasta limpia de cemento a 50% de su humedad relativa. Figura N° 2.1: Relación entre retracción y humedad relativa.

27

30 Figura N°2.2: Efecto de la relación agua-cemento en la contracción de las pastas

de cemento. 33

Figura N° 6.1: Anillo de contracción. 134

Figura N° 6.2: Mapa de tensiones de tracción a los 3 días (izq) y a los 120 días (der.).

134

(10)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL Lista de cuadros

LISTA DE CUADROS

Pág.

Cuadro N° 3.1: Capacidad de la medida. 36

Cuadro N° 3.2: Limites granulométricos del agregado fino. 38

Cuadro N° 3.3: Limites granulométricos del agregado grueso. 39

Cuadro N° 3.4: Limites granulométricos del agregado global. 40

Cuadro N° 3.5: Resumen de las propiedades físicas del agregado fino. 41

Cuadro N° 3.6: Resumen de las propiedades físicas del agregado grueso. 41

Cuadro N° 3. 7: Granulometría del agregado fino. 42

Cuadro N° 3.8: Granulometría del agregado grueso. 43

Cuadro N° 3.9: Resultados de ensayo de compacidad para el agregado global.44 Cuadro N° 3.1 O: Granulometría del agregado global con relación A/P de 60/40.45 Cuadro N° 3.11: Características físicas del cemento portland tipo 1-Sol 49

Cuadro N° 4.1: Resultados de ensayo de compacidad. 54

Cuadro N° ~.2: Diseño obtenido. 58

Cuadro N°4.3: Diseño obtenido para asentamiento de 3"-4". 58

Cuadro N° 4.4: Ensayo a compresión para los porcentaje de agregado. 59

Cuadro N° 4.5: Diseño final para 1m3. 60

Cuadro N° 4.6: Diseño de concreto con aditivo al 1% del peso del cemento para

1m3. 61

Cuadro N° 4.7: Diseño de concreto con aditivo al 2.5% del peso del cemento

para 1m3. 62

Cuadro N° 4.8: Diseño de concreto con aditivo al 4% del peso del cemento para

1m3. 63

Cuadro N° 5.1: Ensayo de asentamiento. 65

Cuadro N° 5.2: Ensayo de Peso Unitario. Cuadro N° 5.3: Ensayo de Fluidez.

Cuadro N° 5.4: Resultados del contenido de aire. Cuadro N° 5.5: Ensayo de exudación.

Cuadro N° 5.6: Tiempo de fraguado inicial y final. Cuadro N° 5.7: Tiempo de fraguado.

Cuadro N° 5.8: Resistencia a la compresión del concreto patrón.

Cuadro N° 5.9: Resistencia a la compresión del concreto con aditivo 1%.

Pamela M. Rodriguez Dávila

67 68 69 71 72 74 75 76

(11)

FACUL TAO DE INGENIERÍA CIVIL Lista de cuadros

Cuadro N° 5.10: Resistencia a la compresión del concreto con aditivo 2.5%. 77 Cuadro N° 5.11: Resistencia a la compresión del concreto con aditivo 4%. 78

Cuadro N° 5.12: Resistencia a la tracción por compresión diametral. 80

Cuadro N° 5.13: Módulo de elasticidad del concreto. 82

Cuadro N° 5.14: Módulo de elasticidad del concreto teórico. 82

Cuadro N° 5.15: Retracciones en el concreto patrón para diferentes tiempos de

curado del concreto. 85

Cuadro N° 5. 16: Retracciones en el concreto con aditivo Si ka Control 40 al 1%

para diferentes tiempos de curado del concreto. 87

Cuadro N° 5.17: Retracciones en el concreto con aditivo Sika Control 40 al 2.5%

Cuadro N° 5.18: Retracciones en el concreto con aditivo Sika Control 40 al 4%

Cuadro N° 5.19: Fisuración en el concreto patrón para diferentes tiempos de

Cuadro N° 5.20: Fisuración en el concreto con aditivo Sika Control 40 al 1% para

diferentes tiempos de curado del concreto. 95

Cuadro N° 5.21: Fisuración en el concreto con aditivo Sika, Control 40 al 2.5%

Cuadro N° 5.22: Fisuración en el concreto con aditivo Sika Control 40 al 4% para

diferentes tiempos de curado del concreto. 96

Cuadro N° 5.23: Temperatura y humedad relativa del ambiente. 97

Cuadro N° 6.1: Porcentaje de variación del asentamiento con respecto al

concreto patrón. 106

Cuadro N° 6.2: Porcentaje de variación del peso unitario con respecto al

concreto patrón. 1 07

Cuadro N° 6.3: Porcentaje de variación de la fluidez con respecto al concreto

patrón. 109

Cuadro N° 6.4: Porcentaje de variación del contenido de aire con respecto al

concreto patrón. 11 O

Cuadro N° 6.5: Porcentaje de variación de exudación con respecto al concreto

patrón. 112

Cuadro N° 6.6: Porcentaje de variación del tiempo de fraguado inicial con

respecto al concreto patrón. 113

Cuadro N° 6. 7: Porcentaje de variación del tiempo de fraguado final con respecto

al concreto patrón. 114

(12)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Lista de cuadros

Cuadro N° 6.8: Porcentaje de variación de la resistencia a la compresión a los 28

días con respecto al concreto patrón. 116

'

Cuadro N° 6.9: Porcentaje de variación de la resistencia a tracción por

compresión diametral a los 28 días con respecto al concreto patrón. 117

Cuadro N° 6.10: Porcentaje de variación del módulo de elasticidad del concreto

con respecto al concreto patrón. 118

Cuadro N° 6.11: Retracciones del concreto no curado.

Cuadro N° 6.12: Retracciones del concreto curado por 7 días. Cuadro N° 6.13: Retracciones del concreto curado por 28 días.

119 121 123 Cuadro N° 6.14: Porcentaje de variación de la retracción de los tipos de concreto

sin curar con respecto al concreto patrón. 125

Cuadro N° 6.15: Porcentaje de variación de la retracción de los tipos de

concretos curados 7 días. 126

Cuadro N° 6.16: Porcentaje de variación de la retracción de los tipos de

concretos curados por 28 días. 127

Cuadro N° 6.17: Porcentaje de variación de la retracción en el concreto patrón

para diferentes tiempos de curado. 128

Cuadro N° 6. 18: Porcentaje de variación de la retracción en el concreto con

aditivo al1%, para diferentes tiempos de curado. 129

Cuadro N° 6.19: Porcentaje de variación de la retracción en el concreto con

aditivo al 2.5%, para diferentes tiempos de curado. 130

Cuadro N° 6.20: Porcentaje de variación de la retracción en el concreto con

aditivo al 4%, para diferentes tiempos de curado. 131

(13)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Lista de gráficos

LISTA DE GRÁFICOS

Pág.

Gráfica N° 3.1: Granulometría del agregado fino. 42

Gráfica N° 3.2: Granulometría del agregado grueso. 43

Gráfica N° 3.3: Ensayo de compacidad para el agregado global. 44

Gráfica N° 3.4: Granulometría del agregado global con relación A/P de 60/40. 45

Gráfica N° 4.1: Peso unitario compactado del agregado global. 55

Gráfica N° 4.2: Resistencia a compresión a los 7 días. 59

Gráfica N° 4.3: Superposición de gráficas del P.U.C y la resistencia. 60

Gráfica N° 5.1: Ensayo de asentamiento. 66

Gráfica N° 5.2: Ensayo de Peso unitario. 67

Gráfica N° 5.3: Ensayo de Fluidez. 69

Gráfica N° 5.4: Resultados del contenido de aire. 70

Gráfica N° 5.5: Ensayo de exudación. 72

Gráfica N° 5.6: Tiempo de fraguado inicial. 73

Gráfica N° 5. 7: Tiempo de fraguado final. 73

Gráfica N° 5.8: Comparación del tiempo de fraguado final y tiempo de fraguado

inicial. 74

Gráfica N° 5.9: Resistencia a la compresión del concreto patrón. 76

Gráfica N° 5.10: Resistencia a la compresión del concreto con aditivo 1 %. 77 Gráfica N° 5.11: Resistencia a la compresión del concreto con aditivo 2.5%. 78 Gráfica N° 5.12: Resistencia a la compresión del concreto con aditivo 4%. 79

Gráfica N° 5.13: Resistencia a la tracción por compresión diametral. 80

Gráfica N° 5.14: Retracciones en el concreto patrón para diferentes tiempos de

Gráfica N° 5.15: Retracciones en el concreto con aditivo Sika Control 40 al 1%

Gráfica N° 5.16: Retracciones en el concreto con aditivo Sika Control40 al 2.5%

Gráfica N° 5.17: Retracciones en el concreto con aditivo Sika Control 40 al 4%

Gráfica N° 5.18: Temperatura del ambiente de las muestras de concreto. 102

Gráfica N° 5.19: Humedad relativa del ambiente de las muestras de concreto.1 03

(14)

FACUL TAO DE INGENIERÍA CIVIL Lista de gráficos

Gráfica N° 6.1 : Porcentaje de variación del asentamiento con respecto al

concreto patrón. 1 06

Gráfica N° 6.2: Porcentaje de variación del peso unitario con respecto al concreto

patrón. 108

Gráfica N° 6.3: Porcentaje de variación de la fluidez con respecto al concreto

patrón. 109

Gráfica N° 6.4: Porcentaje de variación del contenido de aire con respecto al

concreto patrón. 111

Gráfica N° 6.5: Porcentaje de variación de exudación con respecto al concreto

patrón. 112

Gráfica N° 6.6: Porcentaje de variación del tiempo de fraguado inicial con

respecto al concreto patrón. 114

Gráfica N° 6. 7: Porcentaje de variación del tiempo de fraguado final con respecto

al concreto patrón. 115

Gráfica N° 6.8: Porcentaje de variación de la resistencia a la compresión a los 28

días con respecto al concreto patrón. 116

Gráfica N° 6.9: Porcentaje de variación de la resistencia a tracción por

Gráfica N° 6.1 0: Porcentaje de variación de la resistencia a tracción por

Gráfica N° 6.11: Retracciones del concreto no curado. 120

Gráfica N° 6.12: Retracciones del concreto curado por 7 días. Gráfica N° 6.13: Retracciones del concreto curado por 28 días.

122 124 Gráfica N° 6.14: Porcentaje de variación de la retracción de los tipos de concreto

sin curar. 125

Gráfica N° 6.15: Porcentaje de variación de la retracción de los tipos de

concretos curados 7 días. 126

Gráfica N° 6.16: Porcentaje de variación de la retracción de los tipos de

concretos curados por 28 días. 127

Gráfica N° 6.17: Porcentaje de variación de la retracción en el concreto patrón

para diferentes tiempos de curado. 128

Gráfica N° 6.18: Porcentaje de variación de la retracción en el concreto con

aditivo al 1 %, para diferentes tiempos de curado. 129

Gráfica N° 6.19: Porcentaje de variación de la retracción en el concreto con

aditivo al 2.5%, para diferentes tiempos de curado. 130

(15)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Lista de gráficos

Gráfica N° 6.20: Porcentaje de variación de la retracción en el concreto con aditivo al4%, para diferentes tiempos de curado.

"Estudio del concreto con aditivo reductor de contracción, utilizando cemento portland tipo 1" Pamela M. Rodríguez Oávila

131

(16)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

SÍMBOLO

SIGLA %:

cr:

"·

+/-:

n:

a/c: ACI: ASOCEM: ASTM:

Cv: 0:

F'c:

hr.: ICG: Kg.: Kg/cm2:

Kg/m3:

Lb/plg2:

L: LEM:

min.: mm.: NTP:

LISTA DE SÍMBOLOS Y SIGLAS

Porcentaje.

Desviación estándar. Pulgada.

más o menos. pi .

Relación agua/cemento en peso. American Concrete lnstitute.

Asociación de productores de cemento. American Society for T esting and Materials centímetros.

centímetros cuadrados. Coeficiente de variación. Diámetro.

Resistencia a la compresión. hora

Instituto de la Construcción y Gerencia Kilogramo.

Kilogramo por centímetro cuadrado. Kilogramo por metro cubico.

Libra por pulgada cuadrada Longitud.

Laboratorio de Ensayo de Materiales. metro cubico.

minutos milímetros.

Norma Técnica Peruana

Usta de símbolos y siglas

(17)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

P:

PU:

PUC:

PUP:

Plg2:

S/.:

seg.:

t:

TI:

TFI:

TFF:

Ton/m in:

U NI:

Wm:

Wb:

oc:

Carga de rotura.

Peso Unitario.

Peso Unitario Compactado.

Peso Unitario Promedio.

Pulgadas cuadradas.

Nuevos soles.

segundos

tiempo

Esfuerzo de Tracción Indirecta del cilindro.

Tiempo de fragua inicial

Tiempo de fragua final.

Toneladas por minuto.

Universidad Nacional de Ingeniería

Peso de la mezcla

Peso del balde

Grados centígrados.

"Estudio del concreto con aditivo reductor de eontracción, utilizando cemento portland tipo 1" Pamela M. Rodríguez Dávila

Lista de símbolos y siglas

(18)

FACUL TAO DE INGENIERÍA CIVIL Introducción

INTRODUCCIÓN

Desde un buen tiempo atrás se viene estudiando un problema permanente en el concreto, que es el fenómeno de fisuración tanto en pasta de cemento, mortero y concreto.

En el país se construyen obras como canales, tanques de agua, pisos, losas; que son estructuras donde su vida útil depende mucho de la integridad estructural interna ya que están expuestas a sufrir problemas de contracción, generando esto fallas de fisuración, filtración de agua etc.

Felizmente, la aparición de aditivos ha ayudado a obtener en el concreto una mejor colocación, compactación y acomodo de vacios que mejoran la resistencia, lo cual ha permitido aminorar la posibilidad de fisuras. Pero actualmente ya se cuenta con aditivos que están orientados a controlar la fisuración, así como también otros productos como concreto con fibra, donde estos ayudarán al acero para contrarrestar los esfuerzos de tracción.

En la presente tesis se estudiará al concreto con un aditivo controlador de contracción (Sika Control 40), estudiando primero las propiedades de los diferentes materiales usados en la investigación (agregado grueso, agregado fino, aditivo y cemento), para luego realizar los diseños correspondientes y analizar el concreto tanto en sus propiedades en estado fresco como en estado endurecido; resaltando de los ensayos en concreto endurecido, los ensayos en contracción; permitiéndonos así cuantificar resultados y poder observar la tendencia del comportamiento del material.

"Estudio del concreto con aditivo reductor de contracción, utilizando cemento portland tipo f'

(19)

FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL Capítulo 1: Contracción en el concreto

CAPÍTULO 1:

,

CONTRACCION :EN EL

CONCRETO

(20)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Capítulo 1: Contracción en el concreto

1.1 DEFINICIÓN

El concreto tiene la propiedad inherente de la contracción; es decir, siempre se va a contraer a lo largo de los años pero en mayor medida en los primeros días. la contracción en el concreto es la reducción de volumen de una estructura de concreto, causada por fenómenos diferentes a los de las cargas; pero el concreto puede sufrir contracciones y dilataciones, cuando el concreto se seca su volumen se reduce sufriendo contracciones, y cuando el concreto en su proceso de endurecimiento lo hace en el agua, éste se dilata sufriendo expansiones. El problema con la contracción en el concreto es que esto ocasiona fisuración en el concreto y esto es lo perjudicial; la fisuración es ocasionado por los esfuerzos de tensión, inducidos por los cambios dimensionales tanto en estado fresco como endurecido. Este potencial de agrietamiento tendrá consecuencias sobre la continuidad, durabilidad, vida de servicio de las estructuras y estética.

En los primeros días el concreto aunque se encuentre en estado sólido tiene baja resistencia a la tracción, por tanto es susceptible al agrietamiento; este fenómeno de contracción en el concreto puede llegar a ser perjudicial en gran medida dependiendo para el tipo de estructura que está destinado.

El fenómeno de contracción en el concreto se puede manifestar por secado (perdida de agua en el concreto), ya que el secado no ocurre de manera homogénea desde la superficie expuesta hasta el núcleo del concreto; el cual trae como consecuencias reducción de volumen del concreto, y esto la presencia de esfuerzos internos (tracciones cerca a la superficie y compresiones en el núcleo) que van a generar las fisuras en el concreto, esta retracción puede provocar alabeos y fisuras superficiales. la contracción del concreto también se puede observar cuando éste está sometido a restricciones; es decir, con armadura de acero empotradas, que trae consigo una combinación de retracción y restricción que genera tensiones de tracción dentro del concreto y esto se verá reflejado en generación de fisuras ya que el concreto como ya se sabe tiene baja capacidad de resistencia a la tracción.

La

retracción en el concreto depende de varios factores tanto internos como externos al concreto; entre los factores externos, se tiene la geometría del elemento y las condiciones ambientales: temperatura, humedad relativa y la

(21)

FACUL TAO DE INGENIERÍA CIVIL Capítulo 1: Contracción en el concreto

velocidad del viento; entre los factores internos, se tienen: cementos, agregados, aditivos

y

contenido de agua.

Para el control de la fisuracíón, una de las consideraciones es evitar el secado rápido, esto se puede evitar con un adecuado curado. Otra forma de control de. la fisuración es empleo de armaduras, con esto se reducirá el número y ancho de las fisuras; otra forma de control es el empleo de juntas en losas de cimentación y pavimentos.

Entre los tipos de concreto que se usan para minimizar el problema de la contracción están los concretos con contracción compensada, el uso de fibras, aditivos para reducir la contracción y concreto extensible.

El fenómeno de contracción en el concreto no se puede eliminar, pero si minimizar; aminorando así los efectos que este fenómeno produce.

Figura- N° 1. 1: Efecto del curado en la contracción del concreto en un espécimen "A" almacenado en agua

y

un espécimen "B" expuesto al aire, sujetos a ciclos de

secado,

y_

remojo.

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--·-

MANTENERSE EN EL AGUA

- MANTENERSE EH ELII!IRE

ESPECIMIEN A

---~---~-~~~-~-~----~-Fuente: Ubro Kosmatka Steven H., Kerkhoff Beatrix y Panarese William C,

Design and Control of concrete mixtures, PCA

(22)

1.2 TEORÍAS QUE EXPLICAN LA CONTRACCIÓN EN EL CONCRETO

1.2.1 TEORÍA TRADICIONAL

Uno de los primeros planteamientos se debe a Freyssinet, para quien la retracción tiene su origen en la evaporación del agua que produce la rotura del equilibrio existente en los canalículos de la pasta, entre la tensión del vapor de los poros (regulada por la Ley de Lord Kelvin) y la tensión superficial del líquido (regulada por la expresión de Laplace) por la cual el menisco producirá una presión triple sobre la base sólida por ocupar el gas un espacio disponible y producirse una reordenación en busca de la estabilidad. La fluencia se debería a la modificación del volumen de los intersticios con un desplazamiento del líquido contenido.

Esta teoría explica el fenómeno de la hinchazón independiente de la acción del menisco, que por otra parte de acuerdo a dichas ideas, cuando el material llega a su encogimiento máximo por desecación total, debería hincharse por haber desaparecido la tensión, lo que no ocurre en la práctica.

Ross y Davis igualmente sostienen que la presión exterior origina la ev~cuación

del agua del gel, por aumento de la presión del vapor que contiene.

1.2.2 TEORÍAS MODERNAS

W. Czernin observo que cuando el agua contenida en los capilares se evapora ejerce una fuerza de tracción que tiende a acercar entre si las paredes de los propios capilares. Él dice que esto es debido por una parte a la tendencia a la absorción y solidificación del agua sobre las paredes capilares y, por otra, la tensión superficial. Estos mismos factores serían los que empujan al agua para que ésta ascienda. Si se elimina la fuerza de tensión superficial en el agua, se puede desecar el conjunto rico en partículas finas sin que se produzca la contracción.

Para Powers la retracción se debe a que la capa de agua retenida sobre la fase sólida, por las fuerzas de Van del Waal, estimada en un espesor de cuatro diámetros moleculares, reduce su espesor por absorción. Refuerza su opinión el hecho de que la humedad influye sobre la cantidad del agua absorbida. La hinchazón se debería al aumento de dispersión y al movimiento de la sustancia gelatinosa sólida. La fluencia significaría modificación de la energía libre del agua absorbida y los movimientos del líquido por la solicitación impuesta. Lo que

(23)

FACUL TAO DE INGENIERÍA CIVIL Capítulo 1: Contraccion en el concreto

supone una pérdida de agua, que experimentalmente se comprueba por la avidez de concreto al descargarse.

Las deformaciones de la pasta actúan sobre el esqueleto del agregado, creando dos tipos de tensiones, conocidas como propias y estructurales. Las tensiones propias se deben a la desigual retracción del concreto durante la hidratación, pues el contenido de humedad se encuentra en relación con su distancia a la superficie libre. Creándose así tensiones de tracción en zonas húmedas y de compresión en las secas. Pickett calculó sus valores en elementos sencillos. En un cuerpo donde hay una gradiente de humedad, que en cada punto es función de su posición y del tiempo, el producto de la derivada parcial por la constante de su difusión da el flujo de humedad en dirección de la derivada.

Las tensiones estructurales son aquellas que se originan de la acción de la pasta sobre el agregado que circunda en forma de una presión radial sobre los gránulos y tangencialmente sobre la suf?erficie externa, son interesantes las conclusiones que se han obtenido sobre la importancia del. módulo elástico del agregado y su tamaño en la intensidad de las mismas.

Como se ha expuesto la retracción se manifiesta sobre la pasta, como una fuerza isótropa, con reducción de volumen que trasmite sobre los agregados deformando de acuerdo con un cierto coeficiente de comprensibilidad.

1.3 TIPOS DE CONTRACCIÓN EN EL CONCRETO

1.3.1 EN ESTADO FRESCO

Se entiende al concreto en estado fresco como una suspensión concentrada formada por la pasta cementicia compuesta por cemento portland y agua (también se incluyen en esta fase a los aditivos y adiciones) mezclada con la fase sólida constituida por los agregados. Este material luego de colocado y compactado experimenta una segregación de sólidos con desplazamiento hacia la superficie superior de parte del agua de mezclado denominado exudación. Los concretos con una adecuada distribución de los agregados y relación a/c suficientemente baja tienden a retener mejor el agua de amasado y la exudación se minimiza.

(24)

1.3.1.1 Asentamiento plástico

Cuando varios de los factores que hacen un buen concreto no se cumple, la exudación puede resultar considerable con la consecuente rápida reducción de volumen del concreto. El asentamiento plástico se presenta cuando ocurre una reducción de altura de entre 1% a 2% de la altura del elemento (Figura 1.1), debido esto a la evaporación del agua de exudación de la superficie, que ocurre cuando la velocidad de evaporación es menor a la velocidad de exudación. El asentamiento plástico tienden a hacer más frecuentes en elementos de mayor espesor como vigas, tabiques y columnas aunque en casos extremos también se presentan en losas y otras estructuras laminares. Generando el asentamiento plástico pérdidas de apoyo, agrietamiento y pérdidas de continuidad {Figura 1.2).

Figura N° 1.2: Asentamiento plástico.

1%-2%

100%

Figura N° 1.3: Consecuencias del asentamiento plástico.

- Nuevos elementos entre estructuras preexistentes

- Base de platinas

PERDIDA DE APOYO

- Refuerzos muy superficiales

m

AGRIETAMIENTO

PERDIDA DE CONTINUIDAD

(25)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERiA

FACUL TAO DE INGENIERiA CIVIL Capítulo 1: Contracción en el concreto

1.3.1.2 Retracción plástica

Esta retracción ocurre en elementos del tipo plano, donde una dirección resulta poco significativa respecto a las otras; esto suele ser el caso de losas de estructura, de pavimentos o piso, que al estar sometidas a condiciones atmosféricas que favorezcan una rápida evaporación del agua superficial (velocidad de evaporación es mayor que la velocidad de exudación), sufren una contracción diferencial que genera las fisuras. Estas fisuras son en general cortas y poco profundas. Mientras el concreto interior restringe la contracción del concreto superficial, se desarrollan tensiones de tracción que exceden la resistencia del concreto y consecuentemente se desarrollan fisuras en la superficie. Para calcular la pérdida de agua por evaporación superficial se muestra la figura 1.4.

Figura N° 1.4: Nomograma basado en la fórmula de Menzel.

Fuente: Comité ACI 305.R-77.

(26)

1.3.2 EN ESTADO ENDURECIDO

El concreto en estado endurecido resulta algo sensible a los cambios de humedad en su masa, aumentando su volumen cuando se humedece y contrayéndose cuando se encuentra seco.

1.3.2.1 CONTRACCIÓN POR SECADO

En él concreto a medida que avanzan las reacciones de hidratación sufren en primer lugar una pérdida de agua libre presente en la pasta cementicia para luego, en función del mantenimiento en el tiempo de adecuadas condiciones de curado, comenzar el secado por pérdida del agua absorbida que se encontraba en estrecho contacto con la superficie solida de los poros y vacíos de la pasta cementicia endurecida. Este fenómeno debido a agentes externos como temperatura, viento, humedad relativa, etc., que van a propiciar la evaporación del agua y con esto el secado. Este proceso produce una contracción del concreto que, de no ser absorbida por el elemento estructural a través de armaduras y/o dimensiones adecuadas, provoca las llamadas fisuras de contracción por secado. Es por ello que este tipo de contracción depende fundamentalmente de la cantidad de agua que pierde el concreto.

Éste es un mecanismo físico y parcialmente reversible reponiendo el agua de absorción (lo que trae como consecuencia una expansión del material).

Este comportamiento es aplicable en morteros como en concreto aunque las contracciones sean menores en el concreto que las surgidas en parte de cemento, siendo la contracción de concreto el 20% de la contracción del mortero (Figura 1.5).

Figura N° 1.5: Comparación de la contracción por secado del concreto, mortero y pasta limpia de cemento a 50% de su humedad relativa.

10

cu 20

-~ 30

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110

-Concreto

1:3 mortero

400 kg c:emerJtnlm1

Espocímenes da 70 x70 x 280 mm

Espi!CÍrneneS de MJ X 40 X 1611 mm Cemento puro

124:1 '---...-,--1-:.L-...L.---I...,..JI..,..,..,.+...,.,...,..~

o 7.1428 9D 180 365

Edad (días)

Fuente: Instituto mexicano del cemento y del concreto.

(27)

1.3.2.2 CONTRACCIÓN INTRÍNSECA

Es la contracción por fraguado, producto del proceso químico de hidratación del cemento y su propiedad inherente de disminuir su volumen en ese estado. El mecanismo del proceso de hidratación es físico-químico ya que consiste en la mezcla de cemento más agua.

Esta contracción es irreversible y no depende de los cambios de humedad posteriores al proceso de hidratación y endurecimiento del concreto. Tal tipo de contracción depende exclusivamente del tipo y característica particular del cemento empleado y no produce fisuración puesto que las tracciones son muy bajas, salvo cementos particulares.

Este proceso se desarrolla a lo largo del tiempo que demora en completarse el proceso de hidratación total del cemento.

1.3.2.3 CONTRACCIÓN POR CARBONATACIÓN

Se produce exclusivamente en el estado endurecido y es causado por los cristales de Ca(OHh que se producen en la hidratación de cemento y comprimidos por la contracción por secado para luego combinarse con el C02 del ambiente formándose CaC03 más H20 bajo la siguiente reacción química:

Ca(OHh + co2 - ca co3 + H20

Dándose una reducción del volumen inicial ya que el agua que resulta de esta reacción se evapora, generando con esto contracción por secado.

La humedad durante la exposición al dióxido de carbono (C02) es el factor principal que más influye en este tipo de contracción, y se produce aun para bajas concentraciones de C02.

El control de las condiciones de humedad resulta el sistema más eficaz para un mejor control de este tipo de contracción.

(28)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERiA

FACUL TAO DE INGENIERiA CIVIL Capítulo 2: Factores que influyen en la contracción del concreto

FACT~ORES

QUE

INFLUYEN EN LA

_,

CONTRACCION DEL

CONCRETO

(29)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Capítulo 2: Factores que influyen en la contracción del concreto

2.1 FACTORES EXTERNOS

2.1.1 TEMPERATURA, HUMEDAD RELATIVA Y VELOCIDAD DEL

VIENTO

Estos factores afectan la pérdida de humedad de la superficie del concreto. El efecto de la temperatura se orienta a modificar la velocidad a la que ocurre la contracción.

la humedad relativa también juega un papel importante ya que a menor humedad relativa, la retracción y la velocidad de retracción aumentan.

Experimentalmente se producen mayores contracciones en el concreto cuando la humedad relativa se encuentra en el orden de 50%, mientras que es despreciable para valores cercanos a 100% o por debajo de los 25% (Figura N° 2.1 ). Las condiciones de velocidad del viento son perjudiciales para valores mayores a 5 m/s.

Es de esperarse una mayor contracción por secado cuando se eleva la temperatura ambiental, se disminuye la humedad relativa y se incrementa la velocidad del viento.

Figura N° 2.1: Relación entre retracción y humedad relativa.

Humedad relatív.a

1200

7ff/o

400

o

400

1

_{~---~~ TI~}

JO 23 90 2

s

no

20

DJas Años

"Estudio del concreto con aditivo reductor de contracción, utilizando cemento portland tipo r

(30)

FACUL TAO DE INGENIERÍA CIVIL Capítulo 2: Factores que influyen en la contracción del concreto

2.1.2 GEOMETRÍA DEL ELEMENTO

Los elementos grandes y de mayor sección se secan más lentamente que los pequeños y delgados; es por ello que la contracción de los elementos de gran tamaño es menor que el de los elementos de menor tamaño.

El efecto de la geometría del elemento de concreto sobre la contracción por secado está representado por su "espesor teórico" o "espesor hipotético"; donde este valor se define como dos veces el área de la sección transversal del elemento de concreto dividido por el perímetro expuesto de la sección transversal. De aquí que un espesor teórico más grande está asociado a una menor contracción por secado.

2.2 FACTORES INTERNOS

2.2.1 CEMENTOS

Son los responsables en gran medida de la contracción en el concreto, encontrando una contracción más elevada cuando más fino sea el cemento de un mismo tipo de clinker. Se han realizado pruebas donde una clinker de horno rotatorio ha sido molido a finuras muy diferentes con 2% de yeso, y se ha demostrado que cuando más fino es el cemento, se necesita más agua de mezclado y pierde menos al desecarse; esto es debido a la mayor proporción de granos activos dejando menos agua libre susceptible de evaporarse y a la mayor impermeabilidad obtenida por la ayuda de un cemento fino.

Influencia también en las deformaciones por contracción el calor de hidratación del cemento.

Investigadores han establecido tendencias que indican que en general los cementos Tipo 11 producen menor contracción que los Tipo 1 y mucho menor aún que los Tipo 111.

El contenido de aluminato tricálcico (C3A) y álcali tienen un efecto dominante en la contracción, y a la vez estos son influidos por el contenido de yeso del cemento; es decir, para el mismo contenido de C3A la contracción difiere según la cantidad de yeso. Esto ha conllevado al desarrollo de un cemento caracterizado por su comportamiento como "cemento de contracción compensada".

(31)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Capítulo 2: Factores que influyen en la contracción del concreto

2.2.2 AGREGADOS

Los agregados a usar también son un factor importante para la contracción ya que se debe usar agregados de alta calidad, entendiendo con esto agregados que deben tener baja capacidad de absorción (la absorción es una medida de su porosidad); esta baja capacidad de absorción está ligada a un alto módulo de elasticidad, produciendo así concreto con baja contracción.

Se debe tener cuidado en que los agregados no se encuentren contaminados por otros materiales como sedimentos, arcilla, carbón, madera o materia inorgánica; puesto que la mayoría de estas no restringen la contracción pero pueden incrementarla como la arcilla que absorbe la humedad y se contrae considerablemente al secarse.

Por tanto, los agregados densos, con poca capacidad de absorción y con alto módulo de elasticidad son importantes para la producción de concretos de baja contracción por secado.

2.2.3 ADITIVOS

Los efectos que tienen los aditivos sobre la contracción son muy variables dependiendo del tipo de aditivo usado. Cuando se emplean acelerantes del tipo cloruro cálcico aumenta la contracción hasta en un 50% de la contracción total; pero en el caso de los aditivos fluidificantes o reductores de agua no se producen alteraciones.

Se puede compensar la retracción del concreto con la inclusión de aditivos como son los incorporadores de aire de concreto.

El aditivo Sika Control 40 mejora la cohesión en los poros del concreto, reduciendo la pérdida de agua y por consiguiente la disminución de la contracción.

Los aditivos que contienen cloruro de calcio pueden incrementar la contracción por secado.

2.2.4 CONTENIDO DE AGUA

Otro factor es la consistencia del concreto que relaciona la relación a/c; a mayor tamaño máximo del agregado usado es menor el área que se necesita cubrir con la pasta y por ende menor cantidad de .a_gua que ayudará a no aumentar el volumen de la pasta; esto trae consigo una menor retracción en el concreto.

(32)

FACUL TAO DE INGENIERÍA CIVIL Capítulo 2: Factores que influyen en la contracción del concreto

La contracción por secado del concreto se incrementa al aumentar el contenido de agua. Un concreto con alto contenido de agua (relación agua/cemento alta) tiene una menor resistencia y un menor módulo de elasticidad y por tanto tiene una mayor tendencia a la contracción.

Un alto contenido de cemento conduce a una mayor contracción; esto no es estrictamente correcto ya que un concreto de alta resistencia caracterizado por un alto contenido de cemento y un menor contenido de agua (baja relación a/c) puede tener bajas contracciones en el concreto. También es importante una buena calidad de los agregados.

El curado del concreto es importante; éste es el proceso de prevención de la pérdida de humedad del concreto. Existen diferentes factores que influyen en el proceso de curado como: la humedad ambiental, la relación a/c, la porosidad, la temperatura, el viento, el tipo de concreto, los aditivos y el tiempo de curado.

Figura N° 2.2: Efecto de la relación agua-cemento en la contracción de las pastas de cemento.

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....

0.5

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28

00

180

270 365

Edad (días)

Fuente: Instituto mexicano del cemento y del concreto.

(33)

FACUL TAO DE INGENIERÍA CIVIL Capítulo 3: Materiales empleados

CAPÍTULO 3:

MATERIALES

EMPLEADOS

(34)

3.1 AGREGADOS

3.1.1 DEFINICIÓN

Los agregados conforman el esqueleto granular del concreto y representan aproximadamente las tres cuartas partes del volumen del concreto. Entre los agregados comunes usados se tienen a la arena y la piedra; y la calidad de estos es de suma importancia ya que puede limitar la resistencia del concreto como también afectar la durabilidad y el desempeño.

Los agregados tienen origen por procesos climáticos y abrasivos o por molido artificial de grandes masas de material de origen, en donde muchas de las características del agregado dependerá de la roca original (como es la composición química y mineral), la clasificación petrográfica, la gravedad específica, la dureza, la resistencia y el color. El agregado también tiene otras propiedades diferentes de la roca original como forma, tamaño de partícula, textura de superficie y absorción; las cuales pueden influir considerablemente en la calidad del concreto fresco.

El uso más común para la fabricación del concreto es trabajar con dos agregados separados diferenciados por el tamaño de la partícula; obteniéndose así agregados con una división principal del tamaño de la partícula de 5mm (3/16 in) o malla N°4; dividiéndose así en agregado fino y agregado grueso.

• Agregado fino: Proviene de la desintegración natural o artificial de la roca, y que pasan por el tamiz de 3/8" y es retenido en el tamiz N°200. • Agregado grueso: El cual queda retenido por la malla N°4.

En la presente tesis se utilizaron agregado fino de la cantera Jicamarca y agregado grueso de la cantera La Gloria.

3.1.2 PROPIEDADES FÍSICAS

3.1.2.1 Peso unitario (NTP 400.017)

3.1.2.1.1 Peso unitario suelto.

En este ensayo lo que se busca es determinar el peso del agregado que llenaría un recipiente de volumen unitario. Este peso se utiliza para convertir cantidades de peso a volumen. Para la realización de este ensayo se deja caer suavemente el agregado grueso dentro del recipiente hasta que se encuentre lleno, luego se

(35)

FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL Capítulo 3: Materiales empleados

procede a enrasarlo. Se usa la tabla N°1 de la norma para la utilización de la capacidad de medida.

Cuanto más alto el peso específico de los agregados para una granulometría dada, mayor es el peso unitario del concreto. Los agregados redondeados de textura suavizada tienen generalmente su peso unitario más alto que las partículas de perfil angular y textura rugosa, de la misma composición mineralógica y granulometría.

Cuadro N° 3.1: Capacidad de la medida.

T~MANO MAXIMO NOMINAL CAPACIDAD DE LA

DEL AGREGADO MEDIDA

mm Pulgadas L (m3) p3

i

12 5 % 28m oo28l 1/10

25.0 1 9.3 {0,0093) 1/3

375 1% ! 14 o m 014l 1/2

1 750 3 28om 028l 1

1120 4% 700(0070) 21/2

1500 1 6

1 100 o lO 100) 31/2

Fuente: Norma técnica peruana NTP 400.017

P.U.S = Peso del material Volumen del recipiente

3.1.2.1.2 Peso unitario compactado.

Es la relación entre el peso del material compactado y el volumen del recipiente que lo contiene. Este ensayo nos permite determinar el grado de ·compactación que puede presentar los materiales en su estado natural.

P.U.C

=

Peso del materiat compactado

Volumen del recipiente

(36)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Capítulo 3: Materiales empleados

3.1.2.2 Peso específico (NTP 400.022)

El peso específico de los agregados es la relación de su peso entre el volumen. Este dato se usa para el diseño de mezclas y también es un indicador de la calidad del agregado, puesto que cuando tienen valores elevados estos corresponden a materiales de buen comportamiento, mientras que el peso específico bajo generalmente corresponde a agregados absorventes y débiles, caso en que es recomendable efectuar pruebas adicionales.

La Norma ASTM

e

128 considera tres formas de expresión de la gravedad específica:

• Peso específico de masa: Es definido por la Norma ASTM E 12 como la relación, a una temperatura estable, de la masa en el aire de un volumen unitario de material permeable (incluyendo los poros permeables e impermeables naturales del material) a la masa en el aire de la misma densidad, de un volumen igual de agua destilada libre de gas.

• Peso específico de masa saturado superficialmente seco: Es definido como la relación de la masa en el aire entre el volumen unitario, excepto que ésta incluye el agua en los poros permeables.

• Peso específico aparente: Es definido como la relación, a una temperatura estable, de la masa en el aire de un volumen unitario de un material, a la masa en el aire de igual densidad de un volumen igual de agua destilada libre de gas. Si el material es un sólido, el volumen es aquél de la porción impermeable.

En las determinaciones del peso sólido y el volumen absoluto, así como en la selección de las proporciones de la mezcla, se utiliza el valor del peso específico de masa.

3.1.2.3 Absorción (NTP 400.022)

Se entiende por absorción, al contenido de humedad total interna de un agregado que está en la condición de saturado superficialmente seco.

La capacidad de absorción del 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.

"Estudio del concreto con aditivo reductor de contracción, utilizando cemento portland típo 1"

(37)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Capítulo 3: Materiales empleados

Se utiliza este valor para los cálculos de dosificación para la elaboración del concreto ya que se tomará en cuenta en la corrección del agua de mezclado.

3.1.2A Contenido de humedad (NTP 400.016)

Es la cantidad de agua que posee el agregado en estado natural. Es importante tal dato ya que con esto se realiza la corrección del agua de la mezcla y con ello variar la relación a/c;

y

esto, influye en la resistencia

y

otras propiedades del concreto.

C. H.

=

(Peso húmedo- Peso seco) x 100

Peso seco

3.1.2.5 Granulometría (NTP 400.012)

Es la distribución de los tamaños de las partículas de los agregados; estos para un mejor análisis se expresan en porcentaje en peso de cada tamaño con respecto al peso total. Ello se logra separando el material por tamices establecidos.

Para el agregado fino la norma ASTM C33 o NTP 400.037 establecen los limites granulométricos donde debe estar comprendido el agregado fino (cuadro 3.2)

y

el agregado grueso (cuadro 3.3). .

Estos límites son definidos por los llamados husos granulométricos que representan los rangos dentro de los cuales deben estar la distribución de partículas más adecuada para la elaboración de concreto.

Cuadro N° 3.2: Limites granulométricos del agregado fino.

Tamiz Porcentaje que Pasa

9,5 mm {3/8 pulg) 100

4,75 mm (No. 4) 95 a 100

2,36 mm (No. 8) 80 a 100

1,18 mm (No. 16) 50 a 85

600 1-1m (No. 30) 25a60

300 ¡Jm (No. 50) OSa 30

150 ¡Jm (No. 1 00) O a 10

Fuente: Norma técmca peruana NTP 400.037

(38)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERiA FACULTAD DE INGENIERiA CIVIL

TAMAÑO HUSO MÁXIMO

100mm 90mm NOMINAL

(4 pulg) (3 1_{12 pulg)}

(No. 4 a No. 16)

Cuadro N° 3.3: Límites granulométricos del agregado grueso.

Fuente: Norma técnica peruana NTP 400.037

Capítulo 3: Materiales empleados

4,75 mm 2,36mm 1,18 mm 300 ¡.un (No. 4) (No. 8) (No. 16) (No. 50)

..

.

...

..

.

..

.

...

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.

...

O aS

...

..

.

...

O a 5

...

..

.

...

..

.

O aS

..

.

...

..

.

O a 10 O aS

...

O aS

...

Cuadro N° 3.4: Límites granulométricos del agregado global.

Porcentaje que pasa por los tamices normalizados

Tamiz Tamaño máximo nominal

37,5mm 19,0mm 9,5mm

(1% pulg) (3/4 pulg) (3/8 pulg)

50 mm (2 pulg) 100

37,5 mm (1% pulg) 95 a 100 100

19,0 mm (3/4 pulg) 45a80 95 a 100

12,5 mm (1/2 pulg) 100

9,5 mm (3/8 pulg) 95 a 100

4,75 mm (No. 4) 25 a 50 35a 55 30 a65

2,36 mm (No. 8) 20a 50

1,18 mm (No. 16) 15 a 40

600 1-1m (No. 30) 8a 30 10 a 35 10 a 30

. 300 1-1m (No. 50) 5 a 15

150 1-1m (No. 1 00) O a 8* O a 8* O a 8*

*Incrementar 1 O % para finos de roca triturada

Fuente: Norma técmca peruana NTP 400.037

3.1.2.5.1 Módulo de finura

El módulo de finura representa un número adimensional que representa el tamaño promedio de las partículas de los agregados, es el índice aproximado que nos describe la proporción de finos o de gruesos que se tiene en las partículas que lo constituyen, y es un indicador de la finura de un agregado: cuanto mayor sea el módulo de finura más grueso será el agregado.

Este parámetro se obtiene de la suma de los porcentajes retenidos acumulados de la serie de tamices especificados que cumplan con la relación 1:2 desde el tamiz# 100 en adelante hasta el tamaño máximo presente y dividido en 1 OO.

(40)

FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL Capítulo 3: Materiales empleados

MF

=

I% (3" + 11/2" + 3/4" + 3/8" + N°4 + N°8 + N°16 + N°30 + N°50 + N°100) 100

• Agregado fino:

Cuadro N° 3.5: Resumen de las propiedades físicas del agregado fino.

Descripción Resultados Unidad

Cantera: Jicamarca

Peso unitario suelto 1648.02 (Kg/m3)

Peso unitario compactado 1854.02 (Kg/m3)

Peso específico (P.E.) 2599.67 (Kg/m3)

Absorción (Abs) : 1.72 %

Contenido de humedad 0N) 3.99 %

Módulo de finura: 3.04

• Agregado grueso:

Cuadro N° 3.6: Resumen de las propiedades físicas del agregado grueso.

Descripción Resultados Unidad

Cantera: La Gloria

Peso unitario suelto 1415.41 (Kg/m3)

Peso unitario compactado 1563.03 (Kg/m3)

Peso específico (P. E.) 2761.82 (Kg/m3)

Absorción (Abs) : 1.15 %

Contenido de humedad 0N) 0.16 %

Módulo de finura: 6.86

El desarrollo de los resultados obtenidos de las propiedades de los agregados se encuentra más especificados en el anexo l.

(41)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER[A

FACUL TAO DE INGENIER[A CIVIL Capítulo 3: Materiales empleados

1 1

'

• Granulometría del agregado fino:

MALLA 3/8" N°4 N°8 N°16 No3o N°50 N°100 Fondo ~120.00 o

-

•CU (1) lG

a.1oo,oo

CD ~ O' o

~ 80.00 ·~

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60.00 o

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40.00

CD

:i

_e _20.00

CD

e

o ,Q. 1 1

1

Cuadro N° 3.7: Granulometría del agregado fino.

1

MUESTRA %RETENIDO %

(gr) %RETENIDO ACUMULADO ACUMULADO

QUE PASA

1

0.00 0.00 0.00 100.00

'

22.60 4.52 4.52 95.48

100.58 20.12 24.64 75.36

1

95.07 19.01 43.65 56.35

88.91 17.78

1 61.43 38.57

83.96 16.79

1

78.22 21.78

68.15 13.63 91.85 8.15

40.73 8.15 100.00 0.00

Gráfica N° 3.1: Granulometría del agregado fino.

GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO

A

~

.,

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rr 'U

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11

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,

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f ' r

,

~ '"l"

~ ~

V ~

0.10

Tamiz(mm) 1.00 10.00

~Agregado fino ~Huso NTP 400.037 ~Huso NTP 400.037

¡