Propuesta de mejora de concreto usado para revestimiento de túneles (página 4)

Enviado por Miguel Brice�o

Partes: 1, 2, 3, 4, 5

Ejemplo:

Cantidad de Arena Inicial = 960 kg/m3

Suponiendo una humedad =5%

Agua =210 lts/m3

Entonces = 100-5= 0,95

Arena =960/0,95 kg/m3 =1011kg/m3.

1011-960= 51

Agua= 210 lts – 51lts=159 lts/m3

Cantidades Corregidas=

Arena= 1011 kg/m3

Agua= 159 lts/m3.

Preparación del concreto para mezclas de pruebas

Una vez determinadas las cantidades de los materiales para cada diseño y haber realizado todas las correcciones correspondientes por el contenido de humedad se procedió a ejecutar las mezclas de pruebas practicando siempre el siguiente esquema:

1.- Pesaje de los materiales.

En balanza calibrada y organizando los materiales en bolsas herméticas.

2.- Obtención del agua para mezcla y aditivo.

Se almaceno el agua y los aditivos en envases herméticos y limpios,

Se realizo medidas en cilindros graduados.

3.- Mezclado: El mezclado esta constituido por todas aquellas actividades que se lleven a cabo para obtener una mezcla verdaderamente homogénea, en la cual cada uno de sus ingredientes pueden repartirse uniformemente, para que todo el concreto adquiera las mismas propiedades y características. La norma COVENIN 354-2001 Método para mezclado de concreto en el laboratorio, establece que esta operación puede llevarse a cabo de forma manual o mecánica, por la calificación de aparatos mezcladores.

En este trabajo de investigación se utilizo como sistema de mezclado un trompo de eje de inclinación variable, con una capacidad de 140 litros.

Sistema de Mezclado (Según norma):

Se añadió la mitad del agua y el aditivo
Se agregan la mitad de los agregados.
Se Agrega todo el cemento con sumo cuidado evitando que se fugue el cemento.
Luego el resto de los agregados.
Se vierte el resto del agua.
Se deja girar el trompo a toda revolución por 5 minutos con el fin de que se homogenice la mezcla de concreto.

Asentamiento con Cono de Abrams.

El ensayo realizado, para determinar el asentamiento, también conocido como la trabajabilidad del concreto, está basado en la Norma COVENIN 339-94 Concreto. "Método para la medición del asentamiento con el Cono de Abrams", para su ejecución es necesario contar con los siguientes instrumentos:

Molde cónico
Barra compactadora de acero de 5/8" de diámetro, lisa y con punta redonda.

A continuación se describe el procedimiento a seguir para la realización de éste ensayo:

– Se colocó el concreto en el cono de Abrahms en tres capas aproximadamente del mismo volumen.

– Cada capa fue compactada (con la barra compactadora), aplicándosele 25 golpes a cada una procurando no traspasar la capa anterior.

– Posteriormente se enrasó el cono con la misma varilla y se procedió a sacar el cono en un tiempo aproximado de 5 segundos.

– Una vez extraído el cono, éste se volteó justo al lado de la muestra y se colocó la varilla de compactación encima para tomar el asentamiento. Esto se hizo midiendo desde la varilla de compactación hasta la superficie de la muestra, tomando como punto de referencia el punto medio de la misma. Esta medición se realizó en pulgadas.

La tolerancia es el asentamiento del diseño ± 1 pulgada.

Elaboración de muestras de concreto.

Luego de haberse tomado el asentamiento al concreto, se debe proceder a elaborar las viguetas que servirán para verificar el desarrollo de la resistencia a diferentes edades hasta obtener la resistencia de la edad de diseño.

Este ensayo se realizará según las especificaciones de la Norma COVENIN 344-2002 Concreto. "Toma de muestras para concreto fresco". Los materiales a utilizar para la ejecución de éste son los siguientes:

La mezcla constaba de aproximadamente 60 lts y con ella se elaboraron 8 cilindros, para así estudiar la resistencia en cuatro edades de ensayos: 24 horas, 3 días, 7 días, y a los 28 días.

Los materiales a utilizar para la ejecución de éste son los siguientes:

Moldes metálicos cilíndricos para toma de muestras de concreto.
Barra compactadora dé 5/8", lisa y con punta redonda.
Carretilla
Martillo de goma.
Cuchara de albañil
Cuchara arrocera

El procedimiento se describe a continuación:

Antes de la elaboaración:

– El sitio de elaboración de las muestras estaba protegido de condiciones severas de sol, lluvia o viento, en un sitio cubierto.

– Los moldes metálicos contaban con las dimensiones correctas (30 cm de altura y 15 cm de diámetro), y estaban libres de residuos de concreto en las paredes internas. (Ver Figura 3)

Figura 3. Moldes Metálicos Cilíndricos para toma de muestras

Fuente: Laboratorios Labsucon, C.A.

La barra compactadora tiene aproximadamente 60 cm de longitud y 16 mm de diámetro, es de acero liso y de extremo redondeado.

La superficie sobre la cual se realizó el ensayo era plana y libre de vibraciones.

B) Durante La Elaboración:

– Las tomas de cilindros se hicieron cada vez que era elaborada una mezcla de prueba.

– Antes de hacer el descargue se verificó el asentamiento del concreto.

– Antes de su elaboración la mezcla fue premezclada manualmente para asegurar uniformidad.

– Se tomaron muestras para cada edad de ensayo.

– Estos se elaboraron en tres capas de igual volumen, más o menos 10 cm por capa. (3 capas).

– Se compactó cada capa con 25 golpes con la barra compactadora, procurando no penetrar en más de tres centímetros la capa inmediatamente anterior.

– Luego de retirada la barra compactadora se le dieron golpes suaves a las paredes del molde con el martillo de goma para sacar el aire del interior de la mezcla en el cilindro.

– El enrase de los cilindros se hizo con un palustre para garantizar una superficie lisa y uniforme.

– Después de enrasados se cubrieron con un plástico impermeable. El molde se cubre con la finalidad de evitar la evaporación del agua.

– Los cilindros fueron debidamente marcados e identificados sin alterar la superficie. Se debe evitar marcación con puntillas o herramientas que alteren la superficie del concreto.

C) Después de la Elaboración: Se verificó que:

– Los cilindros se mantuvieran durante las primeras 24 horas libres de vibraciones.

– Durante la remoción de los moldes metálicos, los cilindros no se golpearan.

– Después de remover el molde se identificaran los cilindros con un marcador sin alterar la superficie.

Tiempo de Fraguado del Concreto.

Otro ensayo realizado al concreto fresco es el tiempo de fraguado, este ensayo permite determinar los tiempos de fraguado inicial y final en base a un ensayo de velocidad de endurecimiento, realizado por medio de agujas de resistencia a la penetración, en un mortero cernido de concreto.

Los equipos á utilizar en este ensayo son:

Recipiente para las probetas de mortero
Tamiz # 4
Penetrómetro
Pipeta

El procedimiento a seguir se describe a continuación:

– Se preparó una muestra representativa del concreto de la mezcla, que tuviera un volumen suficiente de mortero como para llenar el recipiente de ensayo hasta una profundidad de por lo menos 14 cm.

– Se extrajo todo el mortero posible de la mezcla de concreto haciéndolo pasar a través del tamiz # 4 sobre una superficie no absorbente.

– Se mezcló de nuevo el mortero por métodos manuales sobre la superficie no absorbente, se coloco en el recipiente y se compactó con la barra compactadora, sujetándola de forma tal que el extremo semiesférico penetrara en el mortero. Al compactar se golpeó una vez por cada 5 cm2 .de superficie de la probeta y se distribuyeron los golpes uniformemente en la sección transversal de la probeta.

– Después de completar la compactación con la barra, se golpearon suavemente los lados del recipiente, con la barra compactadora, para cerrar los vacíos dejados por esta y se niveló aún más la superficie de la probeta.

– Terminada la preparación de la probeta la superficie del mortero se dejaba por lo menos 10 mm por debajo del borde superior del recipiente con el fin de contar con un espacio para la recolección y extracción del agua de exudación y evitar el contacto entre la superficie del mortero y la tapa protectora.

– Se almacenaban y se mantenían a la temperatura deseada de ensayo. Para evitar la exudación excesiva de la humedad se mantenían las probetas cubiertas con un material adecuado.

– Se extrajo el agua de exudación por medio de una pipeta, de las superficies de las probetas de mortero, a intervalos de ½ hora y justamente antes de realizar un ensayo de penetración. Para facilitar la recolección del agua de exudación, se inclinaba la probeta cuidadosamente hasta un ángulo de alrededor de 12° con la horizontal colocando un taco debajo de uno de sus lados 2 minutos antes de extraer el agua de exudación.

– Se introdujo el penetrómetro y se pone en contacto con la superficie del mortero. Se aplicó una fuerza vertical hacia abajo, en el aparato, de manera gradual y uniforme hasta que la aguja penetrara en el mortero a una profundidad de 2,5 cm, indicados por la marca. El tiempo requerido para dicha penetración es de aproximadamente 10 segundos. Se anotó la fuerza requerida y el tiempo de aplicación, medido como el tiempo que transcurre después del contacto entre el cemento y el agua.

– Se realizaron ensayos de penetración a intervalos de 1 hora para mezclas y temperaturas normales, realizando el ensayo inicial después de 2 ó 3 horas.

– El tiempo de fraguado inicial es el requerido para que el mortero cernido del concreto alcance una resistencia a la penetración de 35 Kg/crn2 y el final el requerido para que alcance una resistencia a la penetración de 280 Kg/cm2.

Concreto Endurecido.

Curado.

El curado de las viguetas se hizo según lo descrito en la Norma COVENIN 338-2002. Durante las primeras 24 horas los moldes permanecieron en el sitio de elaboración, y se cubrieron con bolsas plásticas para evitar la perdida de humedad y la retracción del concreto.

Resistencia a compresión.
Para determinar la resistencia de las muestras de concreto a compresión se siguió el procedimiento descrito en las Normas COVENÍN 338:2002. Se colocan las muestras de concreto en la prensa normalizada para realizar el ensayo (Ver figura 4),
Se pone en funcionamiento la prensa hidráulica y se registra el valor de los resultados. Para calcular la resistencia a compresión, se aplica la siguiente formula:
Rcc= C / Área superior del cilindro
Donde: Rcc: Resistencia a compresión Kg/cm2
C: Carga aplicada en Kg
A: Área de apoyo de la carga en cm2.
Luego se registran los resultados en las planillas correspondientes una vez calculada las resistencias.
Figura 4
Ensayo de muestras cilíndricas para determinar la resistencia a compresión.

Prensa hidráulica normalizada para ensayos a la compresión

Fuente: Laboratorio Labsucon, C.A.

Realización y resultados de mezclas de pruebas.

Ya descritos todos los procedimientos de los ensayos realizados a los componentes del concreto para asegurar su calidad final, así como también la metodología a seguir a la hora de realizar un diseño de mezcla, esta parte del capitulo describe todos los resultados obtenidos en las pruebas de laboratorio realizadas con el fin de comparar diferentes diseños de mezcla 250 kg/cm2 asentamiento 7" utilizado para el revestimiento final de túneles en el proyecto ferrocarril centro tramo C-2, ubicado en puerto cabello estado Carabobo , utilizando diferente dosis de aditivo en el caso del plastificante tipo I WRDA-79 y en el caso de otro tipo de aditivo el Daracem 100 CX.

Los resultados que se presentan a continuación muestran los ensayos de resistencia realizados al concreto en estado endurecido, además se revelan los resultados de asentamiento medidos a través del Cono de Abrams, con la finalidad de garantizar una buena trabajabilidad a la hora de colocar el concreto.

En las Tablas Nº 11, 12, 13, 14,15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, se presentan los resultados obtenidos según los diferentes diseños realizados, donde se muestran datos importantes como: día de la elaboración de la muestra, fecha de ensayo, la carga aplicada por la prensa hidráulica, la resistencia a compresión correspondiente y el asentamiento medido con el Cono de Abrams. Dichas tablas se presentan para cada edad del ensayo, es decir a las 24 horas, a los 3 días, siete (7) días y veintiocho (28) días.

Posteriormente en las tablas Nº: 29, 30, 31, 32, se presentan, los diferentes valores obtenidos de las pruebas de resistencia a compresión entre diseños con diferente dosis de aditivo y con el aditivo tipo F Daracem 100 CX, con la finalidad de comparar el comportamiento mecánico en las mezclas, estos cuadros comparativos son de acuerdo a las edades de cada ensayo. Para que estos valores sean representados en unos gráficos donde se visualizan cada diseño a comparar en sus diferentes edades.

1-. Mezcla patrón.

Previamente se realizo el cálculo de las cantidades de materiales necesarios para este volumen de mezcla y las debidas correcciones por humedad de la arena, se calculo el porcentaje (%) de humedad de la arena por el método Speedy. Dicho procedimiento se realizo 5 veces, con el fin de obtener un número representativo de muestras.

Los materiales utilizados para todas las mezclas de prueba tienen las siguientes características:

Cemento CEMEX Tipo I Premium
Arena de origen Silicio San Joaquín
Piedra Nº Origen Calizo Urama
Agua Potable de la zona pozo Sanchón Hidrocentro
Aditivo Plastificante tipo A WRDA 79, de GRACE

Tabla 11.

Dosificación por metro cúbico de concreto, para Mezclas Patrón.

MATERIALES	250 kg/cm2 Bb-7"
CEMENTO	355 kg/m3
ARENA	960 kg/m3
PIEDRA	810 kg/m3
AGUA	220 lts/m3
ADITIVO WRDA 79	2,00 lts/m3

Fuente: Cemex de Venezuela SACA.

Tabla 12.

Dosificación para 60 lts de concreto, para Mezclas Patrón.

MATERIALES	250 kg/cm2 Bb-7"
CEMENTO	20,00 kg
ARENA	54,08 kg
PIEDRA	45,63 kg
AGUA	12,39 lts
ADITIVO WRDA 79	112,71 mlts

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla 13.

MUESTRA	1	2	3	4	5
FECHA TOMA	04-09-06	04-09-06	05-09-06	06-09-06	06-09-06
FECHA ENSAYO	05-09-06	05-09-06	06-09-06	07-09-06	07-09-06
ASENTAMIENTO (pulg)	73/4"	8"	81/4"	81/2"	8"
CARGA (kg) A	22000	18234	18834	17345	18765
RESISTENCIA (kg/cm2) A	126	103	1007	98	106
CARGA (kg) B	20000	17350	17983	18765	17683
RESISTENCIA (kg/cm2) B	113	98	102	106	100

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla 14.

Resultados de resistencias a compresión mezcla Nº1 mezcla patrón, a 24 horas.

MUESTRA	1	2	3	4	5
FECHA TOMA	04-09-06	04-09-06	05-09-06	06-09-06	06-09-06
FECHA ENSAYO	07-09-06	07-09-06	08-09-06	09-09-06	09-09-06
ASENTAMIENTO (pulg)	73/4"	8"	81/4"	81/2"	8"
CARGA (kg) C	28970	25665	23445	25435	28762
RESISTENCIA (kg/cm2) C	164	145	133	144	163
CARGA (kg) D	27560	26887	24567	24334	27631
RESISTENCIA (kg/cm2) D	156	152	152	138	156

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla 15.

Resultados de resistencias a compresión mezcla Nº1 mezcla patrón, a 3 días.

MUESTRA	1	2	3	4	5
FECHA TOMA	04-09-06	04-09-06	05-09-06	06-09-06	06-09-06
FECHA ENSAYO	11-09-06	11-09-06	12-09-06	13-09-06	13-09-06
ASENTAMIENTO (pulg)	73/4"	8"	81/4"	81/2"	8"
CARGA (kg) E	46856	47967	47789	45875	46437
RESISTENCIA (kg/cm2) E	265	271	270	260	263
CARGA (kg) F	44735	48538	45935	46137	47590
RESISTENCIA (kg/cm2) F	253	275	260	261	269

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla 16.

Resultados de resistencias a compresión mezcla Nº1 mezcla patrón, a 7 días.

MUESTRA	1	2	3	4	5
FECHA TOMA	04-09-06	04-09-06	05-09-06	06-09-06	06-09-06
FECHA ENSAYO	02-10-06	02-10-06	03-10-06	04-10-06	04-10-06
ASENTAMIENTO (pulg)	7¾"	8"	8¼"	8½"	8"
CARGA (kg) G	59388	57634	55595	55586	59970
RESISTENCIA (kg/cm2) G	336	326	315	315	339
CARGA (kg) H	60275	60509	54250	55270	58972
RESISTENCIA (kg/cm2) H	341	341	307	313	334

Fuente: El Autor (2.006).

2-. Mezcla Nº2 con dosis mayor de WRDA-79. (10 onzas/sacos)

Los materiales utilizados para todas las mezclas de prueba tienen las siguientes características:

1. Cemento CEMEX Tipo I Premium

2. Arena de origen Silicio San Joaquín

3. Piedra Nº1 Origen Calizo Urama

4. Agua Potable de la zona pozo Sanchón Hidrocentro

5. Aditivo Plastificante tipo A WRDA 79, de GRACE

Tabla 17.

Dosificación por metro cúbico de concreto, para Mezcla Nº2 Dosis mayor de aditivo WRDA-79. 10 onzas/sacos ó 7 cc/kg de cemento.

MATERIALES	250 kg/cm2 Bb-7"
CEMENTO	340 kg/m3
ARENA	960 kg/m3
PIEDRA	850 kg/m3
AGUA	210 lts/m3
ADITIVO WRDA 79	2,37 lts/m3

Fuente: El Autor (2.006).

Resultados de resistencias a compresión mezcla Nº1 mezcla patrón, a 28 días.
Tabla 18.
Dosificación para 60 lts de concreto, para Mezcla Nº 2.
MATERIALES
250 kg/cm2 Bb-7"
CEMENTO
20,00 kg
ARENA
56,47 kg
PIEDRA
50,00 kg
AGUA
12,35 lts
ADITIVO WRDA 79
139,15 mlts
Fuente: El Autor (2.006).
Tabla 19.

MUESTRA	1	2	3	4	5
FECHA TOMA	11-09-06	11-09-06	12-09-06	12-09-06	13-09-06
FECHA ENSAYO	12-09-06	12-09-06	13-09-06	13-09-06	14-09-06
ASENTAMIENTO (pulg)	8"	8¼"	8½"	8½"	8½"
CARGA (kg) A	21436	18234	18790	17120	17685
RESISTENCIA (kg/cm2) A	121	103	106	97	100
CARGA (kg) B	19870	17845	17654	17654	17876
RESISTENCIA (kg/cm2) B	112	101	100	100	101

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla 20.

Resultados de resistencias a compresión mezcla Nº2, a 24 horas.

MUESTRA	1	2	3	4	5
FECHA TOMA	11-09-06	11-09-06	12-09-06	12-09-06	13-09-06
FECHA ENSAYO	14-09-06	14-09-06	15-09-06	15-09-06	16-09-06
ASENTAMIENTO (pulg)	8"	8¼"	8½"	8½"	8½"
CARGA (kg) C	25573	23451	24156	24341	24675
RESISTENCIA (kg/cm2) C	145	138	137	138	140
CARGA (kg) D	26534	23451	23897	24356	23786
RESISTENCIA (kg/cm2) D	150	133	135	138	135

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla 21.

Resultados de resistencias a compresión mezcla Nº2, a 3 días.

MUESTRA	1	2	3	4	5
FECHA TOMA	11-09-06	11-09-06	12-09-06	12-09-06	13-09-06
FECHA ENSAYO	18-09-06	18-09-06	19-09-06	19-09-06	20-09-06
ASENTAMIENTO (pulg)	8"	8¼"	8½"	8½"	8½"
CARGA (kg) E	39765	40654	39765	39970	37123
RESISTENCIA (kg/cm2) E	225	230	225	226	210
CARGA (kg) F	40123	39987	38713	38561	38910
RESISTENCIA (kg/cm2) F	227	226	219	218	220

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla 22.

Resultados de resistencias a compresión mezcla Nº2, a 7 días.

MUESTRA	1	2	3	4	5
FECHA TOMA	11-09-06	11-09-06	12-09-06	12-09-06	13-09-06
FECHA ENSAYO	09-10-06	09-10-06	10-10-06	10-10-06	11-10-06
ASENTAMIENTO (pulg)	8"	8¼"	8½"	8½"	8½"
CARGA (kg) G	59354	56342	57128	55128	54981
RESISTENCIA (kg/cm2) G	336	319	323	312	311
CARGA (kg) H	60123	57320	55619	57124	55987
RESISTENCIA (kg/cm2) H	340	324	315	323	317

Fuente: El Autor (2.006).

3-. Mezcla Nº3 con aditivo tipo F Daracem 100 CX. (Reductor de Agua de Alto rango y Súper plastificante).

Los materiales utilizados para todas las mezclas de prueba tienen las siguientes características:

1. Cemento CEMEX Tipo I Premium

2. Arena de origen Silicio San Joaquín

3. Piedra Nº1 Origen Calizo Urama

4. Agua Potable de la zona pozo Sanchón Hidrocentro

5. Aditivo Plastificante tipo A WRDA 79, de GRACE

Tabla 23.

Dosificación por metro cúbico de concreto, para Mezcla Nº3, con aditivo tipo F Daracem 100 CX. (Reductor de Agua de Alto rango y Súper plastificante).

MATERIALES	250 kg/cm2 Bb-7"
CEMENTO	330 kg/m3
ARENA	965 kg/m3
PIEDRA	865 kg/m3
AGUA	205 lts/m3
ADITIVO DARACEM	2,57 lts/m3

Fuente: El Autor (2.006).

Resultados de resistencias a compresión mezcla Nº2, a 28 días.

Partes: 1, 2, 3, 4, 5

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