Actualización de la correlación entre la relación de agua - cemento y la resistencia a la compresión del concreto usando Cemento Andino Tipo I

(1)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

ACTUALIZACIÓN DE LA CORRELACIÓN ENTRE LA

RELACIÓN AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA

COMPRESIÓN DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO

TIPOI

TESIS

Para Optar el Título Profesional de:

INGENIERO CIVIL

AUDINO HUGO PUCHURI BELLIDO

LIMA- PERU

(2)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad de Ingeniería Civil INDICE

IN DICE

Pág.

lndice ... l

Resumen ... VI

Lista de cuadros ... VIII

Introducción ... XII

CAPITULO 1: CEMENTO PÓRTLAND TIPO 1

1.1

Definición ... 1

1.2

Clasificación de los cementos ... 1

1.3

Componentes químicos del cemento ... 2

1.4

Propiedades físicas del cemento ...

.4

1.4.1

Peso Específico ... 4

1.4.2

Superficie Específica ... 4

1.4.3

Consistencia Normal ... ~ .. 5

1.4.4

Tiempo de Fraguado ... ,5

1.4.5

Contenido de Aire ... 5

1.4.6

Calor de Hidratación ... 5

1.4.7

Resistencia a la Compresión ... 6

1.4.8

Estabilidad de Volumen ... 6

CAPITUL02: CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES 2. 1 Agregados ... 8

2.2 Agregado Fino ... 8

2.2.1

Ensayos del Agregado Fino ... 9

2.2.1.1

Análisis Granulométrico ... 9

2.2.1.2

Módulo de Finura ... 1 O

2.2.1.3

Peso Específico ... 11

2.2.1.4

Superficie Específica ...

13

2.2.1.5

Absorción

... 14

2.2.1.6

Peso Unitario Suelto ...

15

TESIS: ACTUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO 1

(3)

Facultad de Ingeniería Civil INDICE

2.2.1.7 Peso Unitario Compactado ... 16

2.2.1.8 Contenido de Humedad ... 16

2.3 Agregado Grueso ... 17

2.3.1 Ensayo con el Agregado Grueso ... 17

2.3.1.1 Análisis Granulométrico ... 18

2.3.1.2 Módulo de Finura ... 19

2.3.1.3 Tamaño Máximo ... 19

2.3.1.4 Tamaño Máximo Nominal. ... 19

2.3.1.5 Peso Específico ... 19

2.3.1.6 Superficie Específica ... 22

2.3.1.7 Porcentaje de Absorción ... 23

2.3.1.8 Peso Unitario Suelto ... 24

2.3.1.9 Peso Unitario Compactado ... 24

2.3.1.1 O Contenido de Humedad ... 25

2.4 Agregado Global ... 27

2.4.1 Máxima densidad del Agregado Global... ... 27

2.4.2 Análisis Granulométrico... ... .. . ... ... ... 29

2.4.3 Modulo de Finura ... 30

2.4.4 Peso Unitario Compactado ... 31

2.5 Agua Para el Concreto ... 32

2.5.1 Generalidades ... 32

2.5.2 Requisitos Para el Uso del Agua ... 32

CAPITUL03: DISEÑO DE MEZCLAS 3.1.0 Generalidades ... 33

3.2.0 Proceso en el Diseño de Mezcla ... 33

3.2.1 Información requerida para el diseño ... 34

3.2.2 Procedimiento de dosificación ... 35

3.2.3 Procedimiento de dosificación para la relación AJC:

TESIS: ACTUAUZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO 1

(4)

Facultad de lngenieria Civil INDICE

0.55, 0.50, 0.45, 0.40 ... 35

3.3 Diseño de Mezcla Resultante... 41

CAPITULO 4: PROPIEDADES Y ENSAYOS DEL CONCRETO AL ESTADO FRESCO Y ENDURECIDO. 4.0. Generalidades ... 44

4. 1. Principales Propiedades y Ensayo del Concreto en Estado Fresco ... .44

4.1.1 Peso Unitario ... 44

4.1.2 Consistencia ... .45

4.1.3 Tiempo de Fraguado ... 45

4.1.4 Contenido de Aire ... 46

4.1.5 Exudación ... 47

4.2.0 Propiedades y Ensayos del Concreto en Estado Endurecido ... .48

4.2.1 Generalidades ... 48

4.2.2 Resistencia a la Comprensión ... 48

4.2.3 Resistencia a la Tracción ... .49

4.2.4 Elasticidad ... 49

4.2.5 Ensayo del Módulo Elástico Estático ... 50

CAPITULO S: RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE CONCRETO FRESCO Y ENDURECIDO 5.1.0 Generalidades ... 52

5.2.0 Resultados Obtenidos de los Ensayos del Concreto en Estado Fresco ... 52

5.2.1 Relación de Cuadros y Gráficos del Ensayo del Concreto en Estado Fresco ... 53

5.3.0 Resultados Obtenidos de los Ensayos del Concreto en Estado Endurecido ... 58

(5)

Facultad de lngenieria Civil INDICE

5.3.1

Relación de Cuadros y Gráficos del Ensayo del

Concreto en Estado Endurecido ...

59

CAPITULO S: ESTUDIO DE REGRESIÓN Y CORRELACIÓN

6.0.0

Generalidades ...

62

6.1.0

Análisis de Regresión por el Método de Mínimos Cuadrados ...

62

6.2.0

Control de la Calidad de la Calidad del Concreto ...

69

6.3.0

Análisis de Regresión y Correlación ...

72

CAPITUL07: ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

7.0.0

Generalidades ...

81

7

.1.0

Análisis de los Resultados del Estudio de Regresión y Correlación

(0.40

a

0.50) ... 82

7.2.0

Análisis de Regresión y Correlación

(0.40

a

0.70) ... 88

7.3.0

Análisis de Regresión y Correlación cemento Puzolanico Tipo IP cemento Tipo 1 (Sol) ...

92

7.4.0

Resultados del Análisis de Correlación y Regresión de Resistencia a la Compresión y la Edad ...

95

7.5.0

Resultados de la Relación Resistencia a la tracción Indirecta (f't) y la relación a/c

(28

días) ...

97

7.6.0 Análisis de los Resultados de las Propiedades del Concreto

Fresco ... ..

99

7. 7.0 Análisis de los Resultados de las Propiedades del Concreto Endurecido ... 106

CONCLUSIONES ...

113

RECOMENDACIONES ... ...

123

BIBLIOGRAFIA ... ...

124

(6)

Facultad de lngenieria Civil IN DICE

ANEXO A ... 125

CARACTERISTICAS DE LOS GREGADOS ... ... 125

ANEXO 8 ... 138

DISEÑO DE MEZCLA (A/C 0.40, 0.45, 0.50, 0.55 ) ... ... ... 139

ANEXO C ... 148

ENSAYOS DEL CONCRETO FRESC0 ... 149

ANEXO 0 ... 158

ENSAYOS DEL CONCRETO ENDURECIDO ... 159

(7)

Facultad de Ingeniería Civil

RESUMEN

En la actualidad, en nuestro país se utiliza el método del Comité 211 del American lnstitute Concrete (ACI) para diseñar y dosificar concreto mediante tablas,

que relacionan la resistencia a la compresión vs relación (A/C) y asentamiento vs cantidad de agua; puesto en la práctica los valores obtenidos requieren un ajuste para

obtener las características requeridas del concreto en estado fresco y endurecido (consistencia, fluidez, tiempo de fraguado, resistencia a la compresión).

Se han realizado estudios de Investigación con diferentes tipos de cemento

con fin de determinar los parámetros de resistencia y a/c que se ajusten mejor a los

resultados previstos. La presente tesis "Actualización de la correlación entre A/C y la resistencia a la compresión del concreto usando cemento andino tipo 1 (A/C 0.40 a

0.55)", ha relacionado mediante análisis de regresión y correlación, utilizando el método

de mínimos cuadrados la resistencia a la comprensión vs relación agua 1 cemento de tal forma que se obtengan parámetros de cálculo alternativos a los valores de tabla del

ACI, que nos permite lograr los resultados previstos con mayor precisión.

Para el estudio se utilizó arena fina de la cantera Santa Clara y la piedra de la cantera La Gloria, utilizando cemento tipo 1 (Andino), las relaciones agua- cemento (A/C) analizadas fueron de 0.40, 0.45, 0.50, 0.55. Las propiedades del concreto en estado

fresco y endurecido fueron realizados en las condiciones ambientales.

TESIS: ACTUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO

(8)

Facultad de Ingeniería Civil RESUMEN

Complementariamente se ha obtenido curvas de correlación a la compresión vs relación agua 1 cemento (A/C 0.40 a 0.70) basados en los resultados de la tesis: "Estudio experimental entre la relación agua 1 cemento 1 y la resistencia a la

compresión con cemento Portland tipo 1 andino" del lng. Carlos Enrique Gaona Montenegro y los datos obtenidos en la presente tesis; realizados bajos las mismas

condiciones técnicas y los mismos elementos componentes (agregados de la misma

procedencia) y cemento andino tipo 1 (andino); de igual forma se realizó el análisis de correlación de resistencia a la comprensión vs cantidad de cemento por metro cúbico de concreto.

Con los resultados de los ensayos de la resistencia a la compresión obtenidos en el laboratorio se analizado el grado de relación existente en la relación a/c (0.40,

0.45, 0.50, 0.55), así mismo con respecto a la edad (7, 14 y 28 días) con cemento tipo 1 andino.

Como complemento de la tesis, se ha estudiado la correlación de la resistencia con el a/c, desde 0.40 hasta 0.70, para completar el estudio; tomando los datos de otra tesis similar realizado en las mismas condiciones (lng. Carlos Gaona).

De los resultados obtenidos y los valores de las tablas del ACI 211-1-91, nos permite indicar que existe una mayor resistencia real del orden de 3 % para a/c = 0.40 que se incrementa gradualmente hasta 20% para el a/c= 0.70.

De requerirse un mayor afinamiento de los diseños es necesario tener en cuenta los resultados de esta tesis, y utilizando CPTI.

TESIS: ACTUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO

(9)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

LISTA DE CUADROS

LISTA DE CUADROS

CAPITULO 11 Pág.

Cuadro N° 2.1: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL AGREGADO FINO 10

Cuadro No 2.2: DATOS PARA EL CACULO DEL PESO ESPECÍFICO

DEL AGREGADO FINO 12

Cuadro

N"

2.3: CACULOS Y RESULTADOS DEL PESO ESPECÍFICO

Cuadro

N"

2.4: DATOS PARA DETERMINAR LA SUPERFICIE ESPECÍFICA

Cuadro N°2.5: DATOS Y CÁLCULOS DEL PORCENTAJE DE ABSORCIÓN

Cuadro N° 2.6: DATOS Y CALCULO PARA DETERMINAR EL PESO UNITARIO

SUELTO DEL AGREGADO FINO 15

Cuadro

N"

2.7: DATOS

Y

CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL PESO

UNITARIO COMPACTADO DEL AGREGADO FINO 16

Cuadro

N"

2.8: DATOS

Y

CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL CONTENIDO

DE HUMEDAD DEL AGREGADO FINO 17

Cuadro N° 2.9: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL AGREGADO GRUESO 18

Cuadro N° 2.10: DATOS PARA EL CÁLCULO DEL PESO ESPECÍFICO

DEL AGREGADO GRUESO 21

Cuadro N° 2.11: CALCULO

Y

RESULTADOS DEL PESO ESPECIFICO

Cuadro N° 2.12: DATOS PARA DETERMINAR LA SUPERFICIE ESPECIFICA

Cuadro N° 2.13: DATOS PARA EL CÁLCULO DEL PESO ESPECÍFICO

DELAGREGADOGRUESO 23

Cuadro N° 2.14 CALCULO

Y

RESULTADOS DEL PESO ESPECIFICO

Cuadro N° 2.15: DATOS Y CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL PESO

UNITARIO SUELTO DEL AGREGADO GRUESO 24

Cuadro No 2.16: DATOS Y CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL PESO

UNITARIO COMPACTADO DEL AGREGADO GRUESO 25

TESIS: ACTUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION NC Y LA RRESISTENCIA A LA

VIII

COMPRES ION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO 1

(10)

FACUL TAO DE INGENIERfA CIVIL LISTA DE CUADROS

Cuadro W 2.17: DATOS Y CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL CONTENIDO

DE HUMEDAD DEL AGREGADO GRUESO 26

Cuadro N° 2.18: RESULTADOS DE LAS PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS 26

Cuadro W 2.19: ENSAYO DE PESO UNITARIO COMPACTADO CUADRO No 2.18 28

Cuadro No 2.20: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL AGREGADO GLOBAL 30

Cuadro N° 2.21: REQUISITOS PARA EL USO DEL AGUA 32

CAPITULO

llJ

Cuadro N° 3.1: DISEÑO DE MEZCLAS VARIANDO LOS PORCENTAJES

DE LOS AGREGADOS PARA OBTENER LA MAYOR RELACION AJP 39

Cuadro

N"

3.2: ENSAYO DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN A 7 O(AS

Cuadro N° 3.3: DOSIFICACIÓN PARA LAS MEZCLAS DE PRUEBA RESULTANTE PARA

RELACIÓN AGUA- CEMENTO (A/C): 0.40, 0.45, 0.50, 0.55 ENSAYADOS A

LOS 7 OlAS

CAPITULO V

Cuadro N° 5.1: EXUDACIÓN DEL CONCRETO

CAPITULO VI

Cuadro N° 6.1: DE COEFICIENTE DE VARIACIÓN PARA DIFERENTES

40

42

53

GRADOS DE CONTROL 71

Cuadro N° 6. 2: RESUMEN DE LOS PARAMETROS DE CONTROL DE

CALIDAD DEL CONCRETO 71

Cuadro N o 6.3: RESUMEN DEL ANALISIS DE REGRESION Y CORRELACION DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION ( f . c)Y LA RELACION A/C 94

Cuadro N° 6.10: ECUACIÓN DE REGRESIÓN: f't = 47.79- 21.8*(AJC); R = 0.987

101 IX

(11)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACUL TAO DE INGENIER[A CIVIL

CAPITULO VIl

LISTA DE CUADROS

Cuadro N° 7.1: RESISTENCIA A LA COMPRESIONH DEL CONCRETO A LOS 28 OlAS

83

Cuadro N° 7.2: ECUACIONES DE REGRESIÓN (CASOS ANALIZADOS) 84

Cuadro N° 7.3: VALORES AJUSTADOS RESULTANTES 85

Cuadro N° 7.4: DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN RESULTANTE Y SUS

CONSTANTES ESTAD[STICAS 87

Cuadro N° 7.5: REGRESIÓN LINEAL: f 'e

=

791.04 - 73.46*(a/c)

88

Cuadro N° 7.6: RESISTENCIA A lA COMPRESIÓN PROMEDIO fe (Kg/cm2) 89

Cuadro N° 7.7: RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO A LOS 28 OlAS 90

Cuadro N° 7.8: RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO 90

Cuadro N° 7.9: RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO 91

Cuadro N° 7.10: LIMITES DEL INTERVALO DE PREDICCIÓN

92

Cuadro N° 7.11: RESULTADO DE LA RESISTENCIA (F""c) 93

Cuadro N° 7.12: CEMENTO PUZOLANICO TIPO IP 94

Cuadro N° 7.13: ECUACIÓN POLI NÓMICA RESULTANTE 95

Cuadro N° 7.14: RESISTENCIA DEL CONCRETO A EDADES TEMPRANAS(?, 14 Dias) 96

Cuadro N° 7.15: RESISTENCIA A LA COMPRES ION DIAMETRAL 98

Cuadro N° 7.16: RESULTADOS DE LA CONSISTENCIA DEL CONCRETO 99

Cuadro N° 7.17: PESO UNITARIO DEL CONCRETO FRESCO 100

Cuadro N° 7.18: CONTENIDO DE AIRE DEL CONCRETO FRESCO

101

Cuadro N° 7.19: EXUDACIÓN DEL CONCRETO FRESCO

l 03

Cuadro N° 7.20: FLUIDEZ

l

04

Cuadro N° 7.21: TIEMPO DE FRAGUA INICIAL y FINAL DEL CONCRETO FRESCO

l 05

TESIS: ACTUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION A/C Y LA RRESISTENCIA A LA

X

COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO 1

(12)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIER[A CIVIL

Cuadro N° 7.22: RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO

LISTA DE CUADROS

106 Cuadro

N° 7.23: RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO (F'C) CON

RESPECTO A LA EDAD 1 09

Cuadro N° 7.24: MÓDULO ELÁSTICO ESTÁTICO 111

XI

COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO 1

(13)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Civil

INTRODUCCION

En la actualidad en nuestro país se utiliza el método del Comité 211 del American lnstitute Concrete para diseñar y dosificar concreto. Este método nos

proporciona parámetros relacionados como la resistencia a la compresión vs relación

(A/C), asentamiento vs cantidad de agua; puesto en la práctica los valores obtenidos sufren un gran ajuste para obtener las características requeridas del concreto en

estado fresco y endurecido (consistencia, fluidez, tiempo de fraguado, resistencia a la compresión), para una construcción especifica.

Se han realizado estudios de Investigación con el fin de condicionar parámetros a las tablas del Comité 211 del ACI, que se ajusten a las características del

fabricante de los agregados y a los factores climáticos de la zona específica de Lima.

Continuando estos estudios; la presente tesis "Actualización de la correlación entre A/C

y la resistencia a la compresión del concreto usando cemento andino tipo 1 (0.40 a

0.55), relacionará mediante análisis de regresión y correlación vs relación, utilizando el método de mínimos cuadrados la resistencia a la comprensión vs relación agua 1

cemento y la resistencia de cemento por metro cúbico de concreto; de tal forma que se

obtengan parámetros de cálculo alternativos al método del ACI, que nos permite lograr los resultados previstos con mayor precisión.

Para el estudio se utilizará arena fina de la cantera Santa Clara y la piedra de la cantera La Gloria, utilizando cemento tipo 1 (Andino}, las relaciones agua- cemento (A/C) analizadas serán de 0.40, 0.45, 0.50, 0.55. Las propiedades del concreto en

estado fresco y endurecido serán sujetas a las condiciones de la Cuidad de Lima.

(14)

INTRODUCCION

Complementariamente el estudio propondrá curvas de correlación a la compresión vs

relación agua 1 cemento (A/C 0.40 A 0.70) basados en los resultados obtenidos en la tesis:"Estudio experimental entre la relación agua 1 cemento 1 y la resistencia a la

compresión cemento Portland tipo 1 andino" dellng. Carlos Enrique Gaona Montenegro y datos obtenidos en la presente tesis; realizados bajos las mismas condiciones

técnicas y los mismos elementos componentes (agregados de la misma procedencia, cemento andino tipo 1 (andino)); de igual forma se realizará al análisis de correlación de

resistencia a la comprensión vs cantidad de cemento por metro cúbico de concreto.

Estas curvas generadas nos permitirán mejorar los parámetros de relación y

alcanzar los resultados fijados en el diseño con los agregados de Lima.

Esta investigación también se debería realizar con materiales de distintas zonas de nuestro país, ya que nuestra diversidad de factores climáticos, geológicos y

de producción influyen en el comportamiento de las propiedades físicas y mecánicas

del concreto; por ello el incentivar los estudios de investigación en las universidades

debería ser prioridad en la educación de nuestro País .

(15)

CAPITULO 1

CEMENTO PORTLAND TIPO

1

1.1. DEFINICIÓN

CAPITULO 1: CEMENTO PORTLAND TIPO 1

Es un aglomerante hidráulico, resultante de la calcinación de rocas calizas, areniscas y

arcillas, de manera de obtener un polvo muy fino que en presencia del agua endurece, adquiriendo propiedades resistentes y adherentes. Es en 1845 cuando se desarrolla el

procedimiento industrial del Cemento Pórtland moderno, que con algunas variantes persiste hasta nuestros días y consiste en moler rocas calcáreas con rocas arcillosas en cierta

composición y someter este polvo a temperaturas de 1450

oc

produciéndose lo que se

llama el Clinker, constituidas por material endurecidas de diferentes tamaños, que finalmente se muelen añadiéndoles yeso para tener como producto definitivo un polvo

sumamente fino.

El tipo de cemento empleado en la presente tesis es el Cemento Pórtland Tipo 1 marca

Andino, procedente de la fábrica ubicada en Condorcancha, Distrito de la Unión, Provincia de Tarma, Departamento de Junin.

1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS.

Los tipos de cementos que podemos calificar de estándar, ya que su fabricación está

basada en las Normas ASTM C150

y

NTP 334-009 y son:

Tipol De uso general, donde no requiere propiedades especiales.

Tipo 11 De moderada resistencia a los sulfatos y moderado calor de hidratación. Para emplearse en estructuras con ambientes agresivos y/o vaciados

masivos.

(16)

Tipo 111 Desarrollo rápido de resistencia con elevado Calor de Hidratación. Para uso en climas fríos en los casos que se necesita adelantar las puestas en servicios de las estructuras.

Tipo IV De bajo Calor de Hidratación. Para concretos masivos.

Tipo V Alta resistencia a los sulfatos. Para ambientes muy agresivos.

Es interesante destacar los cementos denominados "mezclados o adicionados" dado

que algunos de ellos se usan en nuestro medio, como son:

Tipo IS Cemento al que se añade entre un 25% a 70% de escoria de altos hornos, referidos al peso total.

Tipo IP Cemento al que se le añade puzolana en un porcentaje que oscila entre el 15% y 40 % del peso total.

Tipo IPM Cemento al que se le añade puzolana en un porcentaje menor del 15 % del peso total.

1.3. COMPONENTES QUÍMICOS DEL CEMENTO.

Por medio del análisis químico del Cemento Pórtland se encuentra sus óxidos principales:

Sílice Si02

Cal CaO

Alúmina Al 2 O 3

Los siguientes son los principales compuestos, su forma química, y abreviación:

Silicato Tricálcico 3Ca0. Si02 Al ita

Define la resistencia inicial en la primera semana,

tiene importancia en el calor de hidratación.

Silicato Dicálcico 2Ca0. Si02 Betita

(17)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de lngenieria Civil

Aluminato Tricálcico

Aluminoferrito tetracalcico

Define la resistencia a largo plazo, con poca incidencia en el calor de hidratación.

=

C:¡A

En forma aislada no tiene trascendencia en la

resistencia, pero con los silicatos condiciona el fraguado violento, actuando como catalizador, por lo

que se requiere añadir yeso (3% - 6%) para controlarlo. Disminuye la resistencia del cemento a

los sulfatos, al reaccionar con estos se produce

sulfoaluminatos, con propiedades expansivas.

Tiene trascendencia en la velocidad de hidratación y

en forma secundaria en el calor de hidratación.

Además de estos compuestos principales, para completar el análisis se incluyen los llamados compuestos secundarios:

Callibre CaO

Álcalis K20 + Na20

Oxido de Magnesio MgO Residuo Insoluble Rl

Anhídrido Sulfúric S03

A continuación en el cuadro N° 1.1 se presenta un análisis químico del Cemento Pórtland Tipo 1 "Andino"; esta información fue recopilada de los fabricantes.

(18)

ANÁLISIS QUÍMICO DEL CEMENTO PORTLAND TIPO 1 ANDINO

PROPIEDADES

VALORES DE ENSAYO(%) LIMITES ASTM C- 150 QU(MICAS

Ca O 63.36 - 65.23

-Si02 20.97- 22.06

-AI203 4.79-5.42

-Fe203 3.21-3.32

-Cal libre 0.90-1.25

-MgO 1.40-2.21 Máx. 6.00

so3 2.28-2.33 Máx. 3.00

Perdida por Ignición 0.81 -1.29 Máx. 3.00

Residuo Insoluble 0.57-0.74 Máx. 0.75

Compuesto de Bogue

-c3s 54.32- 54.57

-c2s 19.16 - 20.15

-C3A 7.09-8.01

-C~F 9.75-10.10

-Contenido de Álcalis

-Na20 0.10-0.13 Máx. 0.68

K20 0.65-0.63

-1.4.

PROPIEDADES FÍSICAS

Las principales propiedades físicas y mecánicas del cemento Portland son las siguientes:

1.4.1.

PESO ESPECÍFICO. NORMA NTP

334.005

Para los cementos Portland el peso especifico normalmente esta comprendido entre

3.00 gr/cm3 a 3.20 gr/cm3 El cemento Portland de escorias de altos hornos puede

tener pesos específicos de aproximadamente 2.90 gr/cm3.

El peso especifico del cemento Portland Tipo 1 "Andino" es 3.11 gr/cm3.

·1.4.2

SUPERFICIE ESPECÍFICA. NORMA NTP

334.002

Se determina mediante el ensayo de Permeabilidad al Aire de Blaine, descrito en la

NTP 334.002 la finura del cemento afecta la rapidez de la hidratación. Al aumentar

la finura del cemento aumenta la rapidez a la que se hidrata el cemento. Los efectos

del aumento de finura en la resistencia se manifiesta principalmente durante los

primeros 07 días. La finura del cemento Pórtland 1 "Andino" esta comprendida entre

3210 cm2/gr a 3340 cm2/gr.

(19)

1.4.3 CONSISTENCIA NORMAL NORMA NTP 334.006

Se considera que una pasta tiene una consistencia normal cuando, para un

porcentaje dado de agua se obtiene una penetración de 1 O mm en 30 segundos en

el aparato de Vicat, se expresa como porcentaje en peso del cemento utilizado. La

NTP 334.006 establece el método de ensayo, que permite conocer la presencia de

elementos expansivos.

La consistencia normal para el cemento Pórtland Tipo 1 "Andino" es 22.5%.

1.4.4 TIEMPO DE FRAGUADO. NORMA NTP 334.006

El fraguado podemos interpretarlo como el paso de material del estado fluido al

estado sólido. En el transcurrir de este tiempo se puede encontrar dos fases:

Fraguado Inicial, y Fraguado Final. Se dice que la pasta de cemento ha fraguado

cuando logra una rigidez suficiente como para soportar una presión determinada de

tipo arbitrario, ejercidos por agujas pertenecientes a los aparatos de Gilmore y Vicat.

Los tiempos de fraguado del cemento Pórtland son los siguientes:

Fragua Inicial (hrs: min): 1:58 a 2:24. (Anexo C)

Fragua Final (hrs: min): 3:08 a 3:45. (Anexo C)

1.4.5 CONTENIDO DE AIRE. NORMA NTP 334.048

Mide el porcentaje de aire atrapado en la mezcla, normalmente se realiza ensayos

en morteros. Este ensayo nos da un índice indirecto de la finura del cemento y por

ende del grado de molienda.

En el cemento Pórtland Tipo 1 "Andino" el porcentaje de aire atrapado se encuentra

entre 5.52% a 7.70%.

1.4.6 CALOR DE HIDRATACIÓN. NORMA NTP 334.064

El calor de hidratación es el generado cuando reacciona el cemento con el agua, El

calor de hidratación para el cemento Pórtland Tipo 1 "Andino" es: A los 07 días 64.93

cal/gr

(20)

Facultad de lngenieria Civil CAPITULO 1: CEMENTO PORTLAND TIPO 1

1.4.7 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN. NORMA NTP 334.051

Es la propiedad que define la capacidad del cemento para soportar esfuerzos sin fallar. La velocidad del desarrollo de la Resistencia a la Compresión es mayor

durante el periodo inicial de endurecimiento y tiende a disminuir gradualmente en el tiempo. El valor de la resistencia a los 28 días, se considera como la resistencia representativa del cemento.

El ensayo está especificado en la NTP 334.051.

Es la obtenida en pruebas de cubos estándar de 2 pulgadas. Estos cubos se hacen y curan de la manera prescrita usando "arena estándar''.

La resistencia a las diferentes edades son indicadores de las características del cemento para adquirir resistencia, pero no pueden usarse para predecir la

resistencia del concreto con precisión a causa de muchas variables que intervienen en las mezclas de concreto.

El cemento Pórtland Tipo 1 "Andino" presenta las siguientes características

A los 03 días se obtiene una resistencia a la compresión de 197 kg/cm2

A los 07 días se obtiene una resistencia a la compresión de 260 kg/cm2 A los 28 días se obtiene una resistencia a la compresión de 340 kg/cm2

1.4.8 ESTABILIDAD DE VOLUMEN. NORMA 334.054

La determinación de esta propiedad nos permite obtener las variaciones volumétricas que tienen lugar en la pasta de cemento cuando es sometida a vapor

saturado y a una presión determinada. La determinación de estas variaciones nos

indica la capacidad de cambio de volumen de los elementos estructurales previéndose entonces la posibilidad de agrietamientos o descaramientos cuando estos cambios son importantes.

El cemento Pórtland Tipo 1 "Andino", tiene una estabilidad de volumen del 0.07%.

TESIS: ACTUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO l

(21)

A continuación en el siguiente cuadro se presenta un resumen con las

propiedades del cemento Pórtland Tipo 1 "Andino", esta información fue recopilada

de los fabricantes.

PROPIEDADES FÍSICAS DEL CEMENTO PORTLAND TIPO 1 "ANDINO"

PROPIEDADES FÍSICAS UNIDAD VALOR DE ENSAYO LIMITES ASTM C 150

Peso Especifico gr/cm3 3.11

Superficie Especifica cm2/gm 3210-3340 Min 2800

Consistencia Normal % 22.15

Fragua Inicial h:m 1:58-2:24 Min 0:45

Fragua Final h:m 3:08-3:45 Máx 6:45

Contenido de Aire % 5.52-7.70

Calor de Hidratación

07 días cal/gr 64.93

Resistencia a la Compresión

03 días Kg/cm2 195-200 Min 122

07 días Kg/cm2 250-270 Min 194

28 días Kg/cm2 340 Min 280

Estabilidad de Volumen % 0.00-0.07

Los tipos de cemento producidos por Cemento Andino S.A, están sujetos a un

estricto cumplimiento de los requerimientos de la norma técnica norteamericana

ASTM C-150, y a la Norma Técnica Peruana NTP 334-009:1997.

(22)

CAPITULO 2

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

2.1 AGREGADOS

CAPITULO 11: CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

Se conoce como agregados para el concreto a aquellos materiales inertes .que son aglomerados o acumulados por la pasta de cemento, para formar una determinada

estructura resistente, la calidad de estos elementos tiene importancia primordial en el elemento final.

De acuerdo con la Norma NTP 400.011; se define como Agregado: al conjunto de partículas, de origen natural o artificial, que pueden ser tratados o elaborados, y cuyas

dimensiones están comprendidas entre los límites fijados por esta Norma. Se les llama también áridos.

Los agregados ocupan generalmente del 60% al 80% del volumen del concreto. Por

tanto, sus características influyen en las propiedades del mismo.

Los agregados más comunes usados como la arena, grava, piedra triturada producen

concretos de peso normal, es decir, concreto que pesa entre 2100 Kg/m3 y 2500 Kg/m3.

2.2 AGREGADO FINO. NORMA NTP 400.011

Se define como agregado fino, a aquel que pasa el tamiz. NTP 9,51 mm (malla 3/8") y queda retenido en el tamiz 74 um (malla N° 200), proveniente de la desintegración natural o

artificial de rocas. El agregado puede consistir de arena natural o manufacturada, o una combinación de ambas. Sus partículas serán limpias, de perfiles preferentemente angulares, duros, compactos y resistentes.

El agregado fino utilizado en la presente investigación proviene de la cantera "Santa

Clara" (Arenera Granja Azul EIRI.) ubicado en el Km. 10.0 de la Carretera Central en santa

Clara. Ate Vitarte.

TESIS: ACI"UALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO I

(23)

2.2.1 ENSAYOS EN EL AGREGADO FINO

Los ensayos realizados con el agregado fino, se hicieron en el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de

Ingeniería. A continuación se describe estos ensayos y se presentan los resultados obtenidos.

2.2.1.1 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO. NORMA NTP 400.012

Con este ensayo se busca averiguar la distribución del agregado fino, con

relación a los diferentes diámetros de sus partículas. Los tamices estándar

usados para determinar la gradación de los agregados finos son las N°

4,8, 16,30,50, y 100, están basadas de acuerdo con sus perforaciones cuadriculadas; la granulometría seleccionada deberá ser perfectamente continua.

El agregado no deberá retener más del 45% en dos tamices consecutivos

cualesquiera. Las variaciones en la gradación pueden afectar seriamente la

uniformidad del concreto de una mezcla a otra.

Se presenta en el cuadro N° 2. 1 un análisis granulométrico promedio para el

agregado fino (arena). Los análisis granulométricos realizados al agregado fino

los podemos encontrar en los anexos A-1 ,A-2 y A-3. así como en el anexo A-4

podemos encontrar los requisitos granulométricos de este agregado según la

Norma ASTM C-33.

TESIS: ACfUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO I

(24)

CAPITULO JI: CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

CUADRO N° 2.1 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL AGREGADO FINO

MUESTRA

PESO

ENSAYO

: Arena de cantera "Santa Clara"

: 1000gr.

:Promedio

MALLAS PORCENTAJE PORCENTAJE PORCENTAJE PORCENTAJE

TAMIZ RETENIDO RETENIDO RETENIDO ACUMULADO

No Mm (gr)

%

ACUMULADO QUE PASA

3/8" 9.525 7.6 0.8 0.8 99.2

1/4" 6.35 36.7 3.7 4.4 95.6

N°4 4.760 35.2 3.5 7.9 92.1

N° 8 2.380 166.9 16.7 24.6 75.4

N°16 1.190 236.1 23.6 48.2 51.8

N° 30 0.595 215.1 21.5 69.7 30.3

N° 50 0.297 144.7 14.5 84.2 15.8

N°100 0.149 87.2 8.7 92.9 7.1

FONDO 0.074 70.8 7.1 100.0 0.0

SUMA 100

2.2.1.2 MODULO DE FINURA. NORMA NTP 400.011

Este concepto es un índice de la finura del agregado, según la norma, el

Modulo de Finura es un factor empírico obtenido por la suma dividida por cien de

los Porcentajes retenidos acumulados de los siguientes tamices NTP:

38.1 O mm(1/2"), 19.00 mm(3/4"),

9,51 mm(3/8"),

4.76 mm(N°4) 595 mm(N° 30)

2.38 mm(N°8) 297 mm(N° 50)

1.19 mm(N°16) 149 mm(N° 1 00)

Es un indicador de la finura de un agregado; cuanto mayor sea el modulo de

finura, más grueso es el agregado. Es útil para estimar las proporciones de los

agregados finos

y

gruesos en las mezclas de concreto.

Para el cálculo del modulo de finura del agregado fino, se sumaran los

porcentajes retenidos acumulados de los tamices:

3/8", N•4,W8,W16,W30,W50 y N•100. Luego a esta suma la dividimos entre

100.

(25)

Facultad de lngenierfa Civil CAPITULO 11: CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

Para la presente tesis calculamos el Modulo den Finura del Agregado Fino como sigue {los valores son tomados del cuadro W2.1):

aa+~9+246+4&2+6Q7+842+929 M.F

=

100 =

3.28

Modulo de Finura (M.F)=3.28

2.2.1.3 PESO ESPECÍFICO. NORMA NTP 400.022

El peso específico de un agregado es la relación de su peso al peso de un

volumen igual de agua. Se usa en los cálculos para el control y diseño de mezclas. Por ejemplo, en la determinación del volumen absoluto ocupado por el

agregado. No es una medida de la calidad del agregado.

A continuación se darán las siguientes definiciones:

a) PESO ESPECIFICO DE MASA: Es la relación entre el peso de masa del agregado y el volumen total (incluyendo los poros permeables e

impermeables naturales de la material).

b) PESO ESPECIFICO DE MASA SATURADA SUPERFICIALMENTE SECA: Es la relación entre el peso agregado saturado superficialmente seco y el

volumen del mismo.

e) PESO ESPECIFICO APARENTE: es la relación entre el peso de la masa del

agregado y el volumen impermeable de masa del mismo.

A continuación se presenta el Cuadro No 2.2 con los datos para el cálculo de peso especifico del agregado fino. Así mismo el Cuadro W 2.3 con los resultados del peso especifico del agregado fino.

TESIS: ACI"UALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO I

(26)

CUADRO No 2.2: DATOS PARA EL CACULO DEL PESO ESPECÍFICO DEL

AGREGADO FINO

DESCRIPCIÓN ENSAYOS PROMEDIO

E-1 E-2 E-3

Peso dela arena

superficialmente seca + peso 976.3 972.4 965.9 9.71.53

del balón +peso del agua (gr.)

Peso dela arena

superficialmente seca +peso del 662.7 660.0 650.7 657.80

balón (gr.)

Peso del agua: W(gr.) 313.6 312.4 315.2 313.73

Peso de la arena secada al

497.7 497.2 499.0 497.97

horno + peso del balón(gr)

Volumen del balón: V( cm 3

) 136.1 161.0 150.7 149.27

497.7 497.2 499.0 497.97

horno: A(gr)

) 500.0 500.0 500.0 500.0

NOTA: Para los cálculos 1 gr.<> 1 cm 3

CUADRO No 2.3: CACULOS Y RESULTADOS DEL PESO

ESPECÍFICO DEL AGREGADO FINO

ENSAYOS _PROMEDIO

DESCRIPCIÓN

E-1 E-2 E-3 (gr/cm

3 )

Peso Especifico de Masa

2.67 2.65 2.7 2.67

AI(V-W)

Peso especifico de masa

saturada superficialmente seca 2.68 2.67 2.71 2.69

V/ (V-W)

Peso Especifico Aparente

2.70 2.69 2.71 2.70

Al

[(v

vJJ

(v

A)]

Peso de la arena secada al h

497.7 497.2 499.0 497.97

orno + peso del balón(ir)

NOTA: Para los cálculos 1 gr.<> 1 cm 3

TESIS: ACfUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO 1

(27)

Facultad de Ingeniería Civil CAPITULO 11: CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

2.2.1.4 SUPERFICIE ESPECÍFICA

Es un índice del área superficial de los agregado que se este usando. Si se

usa agregado fino se incrementa la superficie específica, aumentando la

cantidad de cemento que se utilizara para cubrir las partículas finas.

El cálculo se realiza sumando las áreas superficiales de las partículas del

agregado y dividiéndolas por su peso.

Para la determinación de la superficie específica se tendrá en cuenta dos

suposiciones:

• Que todas las partículas son esféricas

• El tamaño medio de las partículas que pasan un tamiz y quedan retenidas en

otro, es igual al promedio de las dos aberturas.

A continuación en el cuadro

W

2.4 se dan los datos para el cálculo de la

Superficie Especifica del agregado fino.

CUADRO No 2.4: DATOS PARA DETERMINAR LA SUPERFICIE ESPECÍFICA DEL AGREGADO FINO

TAMIZ PORCENTAJE DIÁMETRO COCIENTE

RETENIDO (1) PROMEDI0(2)cm (1 )/(2)

3/8" 0.8 1.111 0.72

%" 3.7 0.794 4.66

W4 3.5 0.556 6.29

W8 16.7 0.357 46.78

W16 23.6 0.179 131.84

W30 21.5 0.089 241.57

W50 14.5 0.045 322.22

N°100 8.7 0.022 395.45

FONDO 7.1 0.011 645.45

TESIS: ACTUALIZACION DE LA CORRELACJON ENTRE LA RELACJON AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESJON DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO 1

(28)

Facultad de Ingeniarla Civil CAPITULO 11: CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

Luego se calcula la Superficie Especifica (Se) como

6 *

(L )

6 1794 . 98

___

_:_____'- =

Se=

100 *

Pe

_{1 00}

_*

2.67

Donde Se

=

Superficie especifica

L

=

Sumatoria de los cocientes de los Porcentajes Retenidos entre el Diámetro 1

Promedio.

Pe

=

Peso Especifico

Luego:

Se

=

40.34 cm2/gr.

2.2.1.5 PORCENTAJE DE ABSORCIÓN. NORMA NTP 400.022

La absorción de un agregado esta representado por el porcentaje de agua que

le es necesaria para llegar a la condición de saturada superficialmente seca

(condición de equilibrio)

A continuación en el cuadro N°2.5 se representa los datos y los cálculos para

hallar el porcentaje de Absorción del agregado fino.

CUADRO N°2.5: DATOS Y CÁLCULOS DEL PORCENTAJE DE ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO

ENSAYOS _PROMEDIO

DESCRIPCIÓN

E-1 E-2 E-3 (gr/cm

3 )

497.2 497.2 499.0 497.97

horno: A(gr)

) 500.0 500.0 500.0 500.0

Porcentaje de Absorción:

0.46 0.56 0.20 0.41

(V-A)/A *1 00(%)

(29)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERíA

Facultad de Ingeniería Civil CAPITULO 11: CARACTERíSTICAS DE LOS MATERIALES

2.2.1.6 PESO UNITARIO SUELTO NORMA NTP 400.017

En este ensayo se busca determinar la cantidad de peso del agregado que

llenaría un recipiente de volumen unitario. Se usa el termino "Peso volumétrico

unitario" porque se trata del volumen ocupado por el agregado y los huecos. Este

peso se utiliza para convertir cantidades en peso a cantidades en volumen. Al

realizar este ensayo se deja caer suavemente el agregado fino al recipiente

hasta llenarlo.

Se representa a continuación en el cuadre no 2.6 los datos y cálculos para

determinar el Peso Unitario Suelto del agregado fino.

CUADRO N° 2.6

DATOS Y CALCULO PARA DETERMINAR EL PESO UNITARIO SUELTO DEL AGREGADO FINO

ENSAYOS _PROMEDIO

DESCRIPCIÓN

E-1 E-2 E-3 (gr/cm

3 )

Peso de la vasija +

497.2 497.2 499.0 497.97

muestra: A(gr)

Peso de la vasija: B(gr.) 2818 2818 2818 2818

Peso de la muestra: A-B

5426 5384 5427 5412

(gr.)

Constante (1/1 O pie3.): _2831.7 _2831.7 _2831.7 _2831.7 C(cm3.)

Peso Unitario suelto:

1.634 1.638 1.609 1.627

(A-B)/C (gr/cm3)

TESIS: ACTUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO I

(30)

Facultad de Ingeniería Civil CAPITULO JI: CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

2.2.1.7 PESO UNITARIO COMPACTADO. NORMA NTP 400.017

Al igual que el peso unitario suelto se busca determinar el peso del agregado

que llenaría un recipiente del volumen unitario. El ensayo consiste en llenar el

recipiente en tres capas. Cada una de estas capas estará apisonada con 25

golpes de una varilla lisa de 2 pies de longitud y de I1J 5/8" con punta roma,

finalmente se empareja la superficie del agregado con esta varilla, así el peso

del agregado dentro del recipiente representara el peso unitario del agregado

con cierto grado de compactación.

A continuación el cuadro N° 2. 7 con los datos y cálculos del peso unitario

compactado del agregado fino.

CUADRO No 2.7 DATOS Y CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL PESO UNITARIO

COMPACTADO DEL AGREGADO FINO

ENSAYOS _PROMEDIO

DESCRIPCIÓN

E-1 E-2 E-3 (gr/cm 3)

Peso de vasija +

7445 7455 7373 7424

muestra : A(gr.)

Peso de vasija :B(gr.) 2818 2818 2818 2818

Peso de la muestra

5426 5384 5427 5412

compactada: A-B(gr.)

Constante (1/10 pie\ C

(cm3) 2831.7 2831.7 2831.7 2831.7

Peso unitario _1.627

Compactado (A-8)/C 1.634 1.638 1.609

(gr/cm3)

2.2.1.8 CONTENIDO DE HUMEDAD

Se entiende por contenido de humedad a la cantidad de agua a que contiene el

agregado en su estado natural. El contenido de humedad es una propiedad de

los agregados a tomar en cuenta al momento de hacer los diseños de mezclas,

TESIS: ACIUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO 1

(31)

debido a que esta condición nos obligara a realizar la corrección del agua de mezclado.

A continuación en el cuadro N° 2.8 se mostrara los datos y cálculos para determinar el contenido de humedad del agregado fino.

CUADRO No 2.8 DATOS Y CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL AGREGADO FINO

E-1 E-2 E-3 (gr/cm

3₎

Peso de la muestra :A(gr.) 500.0 500.0 500.0 500.0

Peso de la muestra seca:

490.3 493.0 495.3 492.9

B(gr.)

Contenido de Humedad

1.98 1.42 0.95 1.45

(A-B)/8*1 00 (%)

2.3 AGREGADO GRUESO NORMA NTP 400.011

Se define como agregado grueso, al retenido en el tamiz NTP 4.76 mm(N°4)

proveniente de la desintegración natural o mecánica de la roca. El agregado grueso podrá

consistir de grava natural o triturada, piedra partida; debe estar conformado por partículas

limpias cuyos fragmentos tengan perfiles preferentemente angulares o semiangulares,

duros, compactos, resistentes y de textura preferente rugosa, libres de escamas, polvo,

limos materia orgánica, sales u otras sustancias dañinas.

El agregado grueso utilizado en la presente investigación proviene de la cantera "La Gloria" (Minera la Gloria S.A) ubicada e el Km 14.8 de la Carretera Central Ate-Vitarte.

2.3.1 ENSAYO CON EL AGREGADO GRUESO

Los ensayos realizados con el agregado grueso, fueron hechos en el laboratorio de

Ensayo de materiales de la Facultad de ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería. A continuación se mencionan cuales se hicieron así como sus resultados.

(32)

2.3.1.1 ANÁLISIS DE GRANULOMÉTRICO. NORMA NTP 400.012

Con este ensayo determinaremos los diferentes diámetros de las partículas que componen el agregado grueso, así como los porcentajes que ocupan en la muestra representativa del agregado. Los tamices estándar usados para

determinar la gradación del agregado grueso son: 4", 3 %", 3", 2 %", 1%, 1", 3/4", 1/2", 3/8". La granulometría seleccionada deberá permitir obtener la máxima

densidad del concreto con una adecuada trabajabilidad y consistencia en función de las condiciones de colocación de la mezcla.

A continuación se presenta el cuadro 2.9 con el análisis granulométrico promedio agregado grueso.

En los anexos A-5, A-6 y A-7 podemos observar los análisis granulométricos

realizados. Así también en el anexo A-8 encontramos los requisitos

granulométricos del agregado grueso según la Norma ASTM C-33.

CUADRO N° 2.9 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL AGREGADO GRUESO

MUESTRA PESO ENSAYO

: Arena de cantera "La Gloria" : 16000 gr.

:Promedio

MALLAS PORCENTAJE PORCENTAJE PORCENTAJE RETENIDO RETENIDO RETENIDO TAMIZ

Mm

No (gr.) % ACUMULADO

1" 25.4 393 2.5 2.5

%" 19 7190 44.9 47.4

%" 12.7 5668 35.4 82.9

%"

9.53 2320 14.5 97.4

%1111 _6.35 ₄₂₀ _2.6 ₁₀₀

FONDO 11 0.1 100

SUMA 16000

PORCENTAJE ACUMULADO

QUE PASA

97.5

52.6

17.1

2.6

o

(33)

Facultad de lngenieria Civil CAPITULO 11: CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

2.3.1.2 MODULO DE FINURA. NORMA NTP 400.011

Es un índice de la finura del agregado, cuanto mayor sea el modulo de finura,

más grueso es el agregado y se calcula como la suma de los porcentajes

retenidos acumulados en los tamices: 1 %'', 3/4", 3/8, N° 4, N° 8, N° 16, N° 30, N°

50, N° 1 00, todo esto dividido entre 1 OO.

A continuación se hace el cálculo del Modulo de finura de agregado grueso

(estos valores los tomamos del cuadro N° 2.9):

47.4+94.4+6x100 =

7 .4

5

M.F.=

100

MODULO DE FINURA (M.F)

=

7.45

2.3.1.3 TAMAÑO MÁXIMO. NORMA NTP 400.011

Se define como la menor abertura en la malla del tamiz por la que pasa toda la

muestra del agregado.

Para la presente Investigación el tamaño máximo (TM.) es:

TM.= 1%""

2.3.1.4 TAMAÑO NOMINAL MÁXIMO. NORMA NTP 400.011

Se define como tamaño nominal máximo como la abertura en la malla que

produce el primer retenido. Para la presente investigación el tamaño nominal

máximo (T.N.M) es:

T.N.M.= 1"

2.3.1.5 PESO ESPECIFICO NORMA 400.021

Se define como Peso Especifico a 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. De acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades la

(34)

expresión correcta debe ser "Densidad" y no Peso Especifico. A continuación se

darán algunas definiciones.

a) PESO ESPECIFICO 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 de agua destilada libre de gas. Si el material

sólido, el volumen es aquel de la porción impermeable.

b) PESO ESPECIFICO DE MASA~ Es 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 igual densidad de un volumen de agua destilada libre de gas.

e) PESO ESPECIFICO DE MASA SATURADA SUPERFICIALMENTE SECA: Lo

mismo que peso especifico de masa, excepto que la masa incluye el agua en

los poros permeables

Es 1 a 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 igual densidad de

un volumen de agua destilada libre de gas.

A continuación se presenta el cuadro

2.1 O

con los datos para el cálculo de

peso específico del agregado grueso. Así como el cuadro N°

2.11

con los

resultados del peso específico del agregado grueso.

(35)

CUADRO N° 2.10 DATOS PARA EL CALCULO DEL PESO ESPECIFICO DEL AGREGADO GRUESO

ENSAYOS

DESCRIPCIÓN Prom.

E-1 E-2 E-3 E-4

Peso de muestra

4962 4979 4968 4977 4971.5

secada al horno: A(gr.)

Peso de la muestra

saturada con superficie 5000 5000 5000 5000 5000

seca :B(gr.)

Peso de la muestra saturada sumergida en

5005 5042 5007 5050 5026

agua + peso de la canastilla : (gr.)

Peso de la canastilla

1810 1810 1810 1810 1810

(gr.)

Peso de la muestra

saturada sumergida en 3195 3232 3297 3240 3116

agua: C(gr.)

Nota: Para los cálculos 1 gr <> 1 cm3

CUADRO N° 2.11 CALCULO Y RESULTADOS DEL PESO ESPECIFICO DEL AGREGADO GRUESO

ENSAYOS Prom.

DESCRIPCIÓN

E-1 E-2 E-3 E-4 gr/cm

Peso Especifico de Masa:

2.75 2.82 2.76 2.83 2.79

A/(B-C)

Peso Especifico de Masa

Saturada Superficialmente 2.77 2.83 2.77 2.84 2.80

Seca: B/(B-C)

Peso Especifico Aparente:

2.81 2.85 2.81 2.87 2.83

A/(A-C)

Nota: Par los cálculos 1gr<>1cm3

(36)

2.3.1.6 SUPERFICIE ESPECIFICA

Es el área superficial de los agregados

y

se expresa por unidad de masa (cm2_{/gr.), se aplica la N.T.P. 400.21 para los cálculos.}

Seguidamente en el cuadro N° 2.12 se presenta los datos para calcular la superficie específica del agregado grueso.

CUADRO N° 2.12: DATOS PARA DETERMINAR LA SUPERFICIE ESPECIFICA DEL AGREGADO GRUESO

PORCENTAJE DIÁMETRO PROMEDIO

TAMIZ N° RETENIDO (2)

% (cm)

1" 25.4 3.175

%"

44.9 2.223

%" 35.4 1.588

%" 14.5 1.112

%"" 2.6 0.794

FONDO 0.1 0.556

Luego se calcula la Superficie Especifica (Se) como

Donde:

_ 6 * (r) _ 6*59.77 Se- 100*Pe 100*2.79

Se: Superficie Especifica

COCIENTE

(1 )/(2)

0.79

20.20

22.29

13.04

3.27

0.18

L

=

Sumatoria de los Cocientes de los Porcentajes Retenidos entre el Diámetro Promedio

Pe

=

Peso Especifico Luego: Se

=

1.29 cm2/gr.

(37)

2.3.1.7 PORCENTAJE DE ABSORCIÓN. NORMA NTP 400.021

Se define como la cantidad de agua absorbida por el agregado después de ser

sumergida 24 horas en esta, se expresa como porcentaje del peso.

A continuación se presenta el cuadro N° 2.13 con los datos y cálculos del

porcentaje de absorción del agregado grueso.

CUADRO N° 2.13 DATOS PARA EL CALCULO DEL PESO ESPECIFICO DEL AGREGADO GRUESO

ENSAYOS

DESCRIPCIÓN Pro m.

E-1 E-2 E-3 E-4

Peso de muestra secada al horno:

4962 4979 4968 4977 4971.5

A(gr)

Peso de la muestra saturada con

5000 5000 5000 5000 5000

superficie seca :B(gr)

Peso de la muestra saturada

sumergida en agua + peso de la 5005 5042 5007 5050 5026

canastilla :

(g_r}_

Peso de la canastilla (gr) 1810 1810 1810 1810 1810

Peso de la muestra saturada

3195 3232 3297 3240 3116

sumergida en agua: C(gr)

Nota: Par los cálculos 1gr<>1

CUADRO N° 2.14 CALCULO Y RESULTADOS DEL PESO ESPECIFICO DEL AGREGADO GRUESO

ENSAYOS PROM

DESCRIPCIÓN

E-1 E-2 E-3 E-4 gr/cm

Peso Especifico de Masa: _2.75 _2.82

2.76, 2.83 2.79

AI(B-C)

Peso Especifico de Masa Saturada

2.77 2.83 2.77 2.84 2.80

Superficialmente Seca: B/(B-C)

Peso Especifico Aparente:

2.81 2.85 2.81 2.87 2.83

AI(A-C)

Nota. Par los cálculos 1gr<>1cm

TESIS: ACTUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO I

(38)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERíA Facultad de Ingeniería Civil

CAPITULO 11: CARACTERíSTICAS DE LOS MATERIALES

2.3.1.8 PESO UNITARIO SUELTO. NORMA NTP400.017

Este ensayo se busca determinar la cantidad de peso del agregado que llenarla un recipiente del volumen unitario. Se usa el termino "peso volumétrico unitario" porque se trata del volumen ocupado por el agregado

y

los huecos. Al

realizar este ensayo se deja caer suavemente el agregado grueso al recipiente hasta llenarlo. Luego se nivela la superficie del recipiente con una varilla lisa; no se debe ejercer presión sobre el agregado.

Se presenta a continuación el cuadro N°

2.15

los datos

y

cálculos para determinar el Peso Unitario Suelto del Agregado Grueso.

CUADRO N° 2.15 DATOS Y CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL PESO UNITARIO SUELTO DEL AGREGADO GRUESO.

E-1 E-2 E-3

Peso de vasija +

31200

31000

31500

31233

muestra: A(gr.)

Peso de vasija :

11800

B(gr.)

Peso de la muestra :

19400

19200

19700

19433

A-B(gr.)

Constante

(1/2

pie 3):

e

(cm3)

14158

Peso Unitario Suelto

1.370

1.356

1.391

1.373

(A-8)/C (gr/cm3)

2.3.1.9 PESO UNITARIO COMPACTADO. NORMA NTP 400.017

Al igual que el peso unitario suelto se busca determinar el peso del agregado que llenaría un recipiente de volumen unitario. El ensayo consiste en llenar el recipiente en tres capas, cada una de estas capas estará apisonada con

25

golpes de una varilla lisa de 2 pies de longitud y de 05/8" con punta roma, finalmente se empareja la superficie del agregado con esta varilla, así el peso del agregado

dentro del recipiente representara el peso unitario del agregado con cierto grado

de compactación.

TESIS: ACIUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO 1

(39)

Facultad de Ingeniarla Civil CAPITULO 11: CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

A continuación se presenta el Cuadro N° 2.16 con los datos y cálculos del peso unitario compactado del agregado grueso.

CUADRO No 2.16 DATOS Y CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL PESO UNITARIO COMPACTADO DEL AGREGADO GRUESO

E-1 E-2 E-3

Peso de vasija + muestra:

34300 34500 34400 34400

A(gr)

Peso de vasija: B(gr) 11500 11800 11800 11800

Peso de la muestra

compactada: 22500 22700 22600 22600

A-B(gr)

Constante (1/2 pie 3): C

(cm3) 14158 14158 14158 14158

Peso unitario Compactado

(A-8)/C (gr/cm3) 1.589 1.603 1.596 1.596

2.3.1.10 CONTENIDO DE HUMEDAD.

Se entiende por contenido de humedad a la cantidad de agua que contiene el

agregado en su estado natural. El contenido de humedad es una propiedad de

los agregados a tomar en cuenta al momento de hacer diseños de mezclas,

debido a que esta condición nos obligara a realizar la corrección del agua de

mezclado. Las condiciones de humedad a tener en cuenta se definen así:

A continuación en el cuadro N° 2.17 se mostrara los datos y cálculos para determinar el contenido de humedad del agregado fino.

(40)

Facultad de lngenieria Civil CAPITULO 11: CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

CUADRO No 2.17 DATOS Y CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL AGREGADO GRUESO

E-1 E-2 E-3 (gr/cm 3}

Peso de la muestra: A(gr) 5000 5000 5000 5000

Peso de la muestra seca: B(gr) 4998 4986 4995 4993

Contenido de Humedad

0.04 0.28 0.10 0.14

(A-B)/8*1 00 (%)

En el cuadro N° 2.17 se presenta el resumen de los resultados obtemdos del

análisis de las propiedades de los agregados

CUADRO 2.18: RESULTADOS DE LAS PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS

PROPIEDADES AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO

Peso Especifico de

2.67 gr/cm3 2.79 gr/cm3

Masa:

Peso Esp. de Masa

2.69gr/cm3 2.80 gr/cm3

Superficialmente Seco

Peso Especifico

2.70gr/cm3 2.83 gr/cm3

Aparente:

Superficie Especifica 40.34 cm2/gr. 1.29 cm2/gr

Porcentaje de

0.41% 0.57%

Absorción

Peso Aparente o

1.627 gr/cm3 1.373 gr/cm3

Unitario Suelto

Peso Unitario _{1.911 gr/cm3} _{1.596 gr/cm3}

Compactado

Contenido de

1.45% 1.14%

Humedad

Modulo de Finura 3.28 7.45

Tamaño Máximo

---

1Yz"

Tamaño Máximo _1"

Nominal

---TESIS: ACfUALIZACION DE LA CORRELACION ENTRE LA RELACION AGUA-CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO USANDO CEMENTO ANDINO TIPO 1

(41)

2.4 AGREGADO GLOBAL

La mejor gradación de los agregados (fino y grueso) proporcionara una mayor eficiencia en el diseño de mezcla del concreto, a esta mejor combinación se le denomina

Agregado Global. La distribución volumétrica de las partículas tiene gran trascendencia en

el concreto, para obtener una estructura densa y eficiente, como una trabajabilidad adecuada, debe haber un ensamble casi total de manera que las más pequeñas ocupen los

espacios entre mayores y el conjunto este unido por la pasta de cemento.

2.4.1 Determinación de la Máxima Densidad del Agregado

Global.-Para obtener la mejor proporción tentativa de arena y piedra se realizaran curvas experimentales, esto es hacer que el agregado GLOBAL tenga una granulometría ideal

que nos proporcione compacidad, calidad y trabajabilidad.

En la presente tesis se realizarán en total 4 relaciones porcentuales de

combinación de arena y piedra que a continuación indicamos.

ARENA(%) PIEDRA(%)

52 48

54 46

56 44

58 42

Con estos porcentajes de arena y piedra, se realizo un ensayo de combinaciones

por cada proporción escogida, se obtuvo los siguientes pesos.

Analizando los resultados del gráfico W 2.1 se observa que la tendencia de los porcentajes de la combinación de los agregados están en 54 % de arena y 46 % de piedra.

El máximo Peso Unitario de la combinación, no asegura que realmente se obtenga una trabajabilidad optima y una resistencia máxima, pero da una buena aproximación

del valor de la proporción entre los agregados a utilizar en el diseño de mezcla.