ensayos de calidad realizados en materiales de …

Ingenieriacutea Teacutecnica Mecaacutenica _ Ivaacuten Foz Vivancos

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ENSAYOS DE

CALIDAD

REALIZADOS EN MATERIALES DE CONSTRUCCIOacuteN

IVAacuteN FOZ VIVANCOS

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INDICE 0 Objetivo del proyecto 1 Introduccioacuten al hormigoacuten 2 Definicioacuten de hormigoacuten 3 Historia del hormigoacuten 4 Constituyentes del hormigoacuten

41 Aacuteridos 411 Plantas procesadoras de aacuteridos

42 Pasta de cemento 421 Cemento 422 Definicioacuten 423 Fabricacioacuten del cemento 424 Clasificacioacuten del cemento

4241 Seguacuten su composicioacuten 4242 Seguacuten resistencia

425 Constituyentes del cemento 4251 Composicioacuten porcentual de los constituyentes 4252 Caracteriacutesticas de los constituyentes

43 Agregados peacutetreos

431 Definicioacuten 432 Propiedades 433 Clasificacioacuten

4331 Seguacuten su tamantildeo 4332 Seguacuten su origen 4333 Seguacuten su peso 4334 Seguacuten las rocas

5 Fraguado y endurecimiento del hormigoacuten 6 Meacutetodos de fabricacioacuten del hormigoacuten

61 Disentildeo de mezclas de hormigoacuten 62 Meacutetodos de dosificacioacuten

621 FAURY - JOISE 622 Sistema de dosificacioacuten A C I


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7 Caracteriacutesticas y comportamiento del hormigoacuten 71 Propiedades del hormigoacuten

72 Propiedades de un buen hormigoacuten 73 Manejabilidad 74 Consistencia 75 Resistencias mecaacutenicas 76 Impermeabilidad del hormigoacuten 77 Durabilidad 78 Estado higromeacutetrico de los aacuteridos 79 Absorcioacuten 710 Compactacioacuten 711 Representacioacuten graacutefica granulomeacutetrica

7111 Graacutefico ortogonal 8 Ataques y esfuerzos

81 Ataque quiacutemicos 811 Sulfatos 812 Agua del mar 813 Ataque de los aacutecidos 814 Aguas puras 815 Hormigoacuten sometido a ataques quiacutemicos

82 Esfuerzos mecaacutenicos 821 Abrasioacuten 822 Cavitacioacuten

83 Comportamiento ante el fuego 84 Reaccioacuten alcalisis agregados 85 Corrosioacuten de las armaduras 86 Ciclos hielo-deshielo

9 Defectos 91 Aluminosis 92 Deformaciones propias del hormigoacuten

921 Retraccioacuten plaacutestica 922 Retraccioacuten hidraacuteulica 923 Retraccioacuten teacutermica

10 Tipos de hormigoacuten


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11 Transporte del hormigoacuten 111 Equipos de transportes 112 Clasificacioacuten del hormigoacuten para transporte

1121 Seguacuten su densidad 1122 Seguacuten resistencias mecaacutenicas 1123 Tipo 1124 Especiales

12 Viabilidad del reciclado 13 Ensayos del hormigoacuten

131 Generalidades y clasificacioacuten 132 Ensayos del hormigoacuten fresco

1321 Ensayos de consistencia 13211 Cono de Abrams 13212 Mesa de sacudidas 13213 Consistoacutemetro Vebe

1322 Determinacioacuten de la densidad 1323 Contenido de aire ocluido

133 Ensayos mecaacutenicos mediante probetas enmoldadas 1331 Meacutetodo de ensayo a compresioacuten 1332 Meacutetodo de ensayo a flexotraccioacuten 1333 Meacutetodo de ensayo a traccioacuten indirecta 1334 Meacutetodos escleromeacutetricos 1335 Meacutetodos por velocidad de propagacioacuten 1336 Meacutetodos por resonancia 1337 Meacutetodos combinados o mixtos 1338 Meacutetodos por absorcioacuten o difusioacuten de isoacutetopos radiactivos

134 Equivalencia entre distintas formas de probetas 135 Equivalencia entre distintas edades

136 Extraccioacuten y ensayo de probetas testigo 14 Ensayos maacutes comunes

141 Ensayo compresioacuten 142 Ensayo asentamiento 143 Ensayo escleromeacutetrico 144 Ensayo flexioacuten 145 Ensayo traccioacuten indirecta 146 Ensayo ultrasonidos 147 Ensayo Vebe 148 Ensayo mesa sacudidas


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15 Informes ensayos 151 Informe ensayo compresioacuten 152 Informe ensayo escleromeacutetrico

16 Conclusiones del proyecto


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0 Objetivo del proyecto El objetivo de este proyecto es estudiar los distintos ensayos de calidad que se realizan en los materiales que se utilizan en la construccioacuten En un principio conoceremos de manera breve el material maacutes comuacuten que se utiliza en la construccioacuten el hormigoacuten Despueacutes conoceremos los ensayos maacutes importantes que se realizan en los principales laboratorios de ensayo Maacutes adelante nos centraremos en los ensayos maacutes comunes o maacutes utilizados en la actualidad Finalmente estudiaremos diferentes resultados de ensayos maacutes comunes realizados en un laboratorio en concreto y sacaremos las conclusiones necesarias 1 Introduccioacuten al hormigoacuten 2 Definicioacuten de hormigoacuten El hormigoacuten es el material resultante de la mezcla de cemento (u otro conglomerante) con aacuteridos (piedra grava gravilla y arena) y agua La mezcla de cemento con arena y agua se denomina mortero La principal caracteriacutestica estructural del hormigoacuten es que resiste muy bien los esfuerzos de compresioacuten pero no tiene buen comportamiento frente a otros tipos de esfuerzos (traccioacuten flexioacuten cortante etc) por este motivo es habitual usarlo asociado al acero recibiendo el nombre de hormigoacuten armado comportaacutendose el conjunto muy favorablemente ante las diversas solicitaciones Ademaacutes para poder modificar algunas de sus caracteriacutesticas o comportamiento se pueden antildeadir aditivos y adiciones existiendo una gran variedad de ellos colorantes aceleradores retardadores de fraguado fluidificantes impermeabilizantes fibras etc Cuando se proyecta una estructura de hormigoacuten armado se establecen las dimensiones de los elementos el tipo de hormigoacuten los aditivos y el acero que hay que colocar en funcioacuten de los esfuerzos que deberaacute soportar y de las condiciones ambientales a que estaraacute expuesto Su empleo es habitual en obras de arquitectura e ingenieriacutea tales como edificios puentes diques puertos canales tuacuteneles etc Incluso en aquellas edificaciones cuya estructura principal se realiza en acero su utilizacioacuten es imprescindible para conformar la cimentacioacuten


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3 Historia del hormigoacuten Precedentes La historia del hormigoacuten constituye un capiacutetulo fundamental de la historia de la construccioacuten Cuando el hombre optoacute por levantar edificaciones utilizando materiales arcillosos o peacutetreos surgioacute la necesidad de obtener pastas o morteros que permitieran unir dichos mampuestos para poder conformar estructuras estables Inicialmente se emplearon pastas elaboradas con arcilla yeso o cal pero se deterioraban raacutepidamente ante las inclemencias atmosfeacutericas Se idearon diversas soluciones mezclando agua con rocas y minerales triturados para conseguir pastas que no se degradasen faacutecilmente Asiacute en el Antiguo Egipto se utilizaron diversas pastas obtenidas con mezclas de yesos y calizas disueltas en agua para poder unir soacutelidamente los sillares de piedra Hormigones de cementos naturales En la Antigua Grecia hacia el antildeo 500 a C se mezclaban compuestos de caliza calcinada con agua y arena antildeadiendo piedras trituradas tejas rotas o ladrillos dando origen al primer hormigoacuten de la historia usando tobas volcaacutenicas extraiacutedas de la isla de Santorini Los antiguos romanos emplearon tierras o cenizas volcaacutenicas conocidas tambieacuten como puzolana que contienen siacutelice y aluacutemina que al combinarse quiacutemicamente con la cal daban como resultado el denominado cemento puzolaacutenico (obtenido en Pozzuoli cerca del Vesubio) Antildeadiendo en su masa jarras ceraacutemicas o materiales de baja densidad (piedra poacutemez) obtuvieron el primer hormigoacuten aligerado Con este material se construyeron desde tuberiacuteas a instalaciones portuarias cuyos restos aun perduran Hormigoacuten medieval Tras la caiacuteda del Imperio romano el hormigoacuten fue poco utilizado posiblemente debido a la falta de medios teacutecnicos y humanos la mala calidad de la coccioacuten de la cal y la carencia o lejaniacutea de tobas volcaacutenicas no se encuentran muestras de su uso en grandes obras hasta el siglo XIII Durante el renacimiento su empleo fue escaso y muy poco significativo El siglo XVIII En el siglo XVIII se reaviva el afaacuten por la investigacioacuten John Smeaton un ingeniero de Leeds fue comisionado para construir por tercera vez un faro en el acantilado de Edystone en la costa Cornwall empleando piedras unidas con un mortero de cal calcinada para conformar una construccioacuten monoliacutetica que soportara la constante accioacuten de las olas y los huacutemedos vientos fue concluido en 1759 y la cimentacioacuten auacuten perdura


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El siglo XIX cemento Portland y hormigoacuten armado El cemento Poacutertland Joseph Aspdin y James Parker patentaron en 1824 el Portland Cement obtenido de caliza arcillosa y carboacuten calcinados a alta temperatura ndashdenominado asiacute por su color gris verdoso oscuro muy similar a la piedra de la isla de Poacutertland Isaac Johnson obtiene en 1845 el prototipo del cemento moderno elaborado de una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura hasta la formacioacuten del clinker el proceso de industrializacioacuten y la introduccioacuten de hornos rotatorios propiciaron su uso para gran variedad de aplicaciones hacia finales del siglo XIX El hormigoacuten armado El hormigoacuten por sus caracteriacutesticas peacutetreas soporta bien esfuerzos de compresioacuten pero se fisura con otros tipos de solicitaciones (flexioacuten traccioacuten torsioacuten cortante) la inclusioacuten de varillas metaacutelicas que soportaran dichos esfuerzos propicioacute optimizar sus caracteriacutesticas y su empleo generalizado en muacuteltiples obras de ingenieriacutea y arquitectura La invencioacuten del hormigoacuten armado se suele atribuir al constructor William Wilkinson quien solicitoacute en 1854 la patente de un sistema que incluiacutea armaduras de hierro para laquola mejora de la construccioacuten de viviendas almacenes y otros edificios resistentes al fuegoraquo El franceacutes Joseph Monier patentoacute varios meacutetodos en la deacutecada de 1860 pero fue Franccedilois Hennebique quien ideoacute un sistema convincente de hormigoacuten armado patentado en 1892 que utilizoacute en la construccioacuten de una faacutebrica de hilados en Tourcoing Lille en 1895 Disentildeo de estructuras de hormigoacuten armado Hennebique y sus contemporaacuteneos basaban el disentildeo de sus patentes en resultados experimentales mediante pruebas de carga los primeros aportes teoacutericos los realizan prestigiosos investigadores alemanes tales como Wilhem Ritter quien desarrolla en 1899 la teoriacutea del laquoReticulado de Ritter-Moumlrschraquo Los estudios teoacutericos fundamentales se gestaraacuten en el siglo XX El siglo XX auge de la industria del hormigoacuten A principios del siglo XX surge el raacutepido crecimiento de la industria del cemento debido a varios factores los experimentos de los quiacutemicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemaacuten Michaeacutelis que logran producir cemento de calidad homogeacutenea la invencioacuten del horno rotatorio para calcinacioacuten y el molino tubular y los meacutetodos de transportar hormigoacuten fresco ideados por Juergen Hinrich Magens que patenta entre 1903 y 1907 Con estos adelantos pudo elaborarse cemento portland en grandes cantidades y utilizarse ventajosamente en la industria de la construccioacuten


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Maillart proyecta en 1901 un puente en arco de 38 metros de luz sobre el riacuteo Inn en Suiza construido con vigas cajoacuten de hormigoacuten armado entre 1904 y 1906 disentildea el puente de Tavanasa sobre el riacuteo Rin con 51 metros de luz el mayor de Suiza Claude AP Turner realiza en 1906 el edificio Bovex de Minneapolis (USA) con los primeros pilares fungiformes (de amplios capiteles) Le Corbusier en los antildeos 1920 reclama en Vers une Architecture una produccioacuten loacutegica funcional y constructiva despojada de retoacutericas del pasado en su disentildeo de Casa Domino de 1914 la estructura estaacute conformada con pilares y forjados de hormigoacuten armado posibilitando fachadas totalmente diaacutefanas y la libre distribucioacuten de los espacios interiores Los hangares de Orly (Pariacutes) disentildeados por Freyssinet entre 1921 y 1923 con 60 metros de luz 9 de flecha y 300 de longitud se construyen con laacuteminas paraboacutelicas de hormigoacuten armado eliminando la divisioacuten funcional entre paredes y techo En 1929 Frank Lloyd Wright construye el primer rascacielos en hormigoacuten Hormigones de altas prestaciones En la deacutecada de 1960 aparece el hormigoacuten reforzado con fibras incorporadas en el momento del amasado dando al hormigoacuten isotropiacutea y aumentando sus cualidades a flexioacuten traccioacuten impacto fisuracioacuten etc En los antildeos 1970 los aditivos permiten obtener hormigones de alta resistencia de 120 a maacutes de 200 MPa la incorporacioacuten de monoacutemeros genera hormigones casi inatacables por los agentes quiacutemicos o indestructibles por los ciclos hielo-deshielo aportando muacuteltiples mejoras en diversas propiedades del hormigoacuten Maacutes alto maacutes largo maacutes ancho y maacutes bello Los grandes progresos en el estudio cientiacutefico del comportamiento del hormigoacuten armado y los avances tecnoloacutegicos posibilitaron la construccioacuten de rascacielos maacutes altos puentes de mayor luz amplias cubiertas e inmensas presas Su empleo seraacute insustituible en edificios puacuteblicos que deban albergar multitudes estadios teatros cines etc Muchas naciones y ciudades competiraacuten por erigir la edificacioacuten de mayor dimensioacuten o maacutes bella como siacutembolo de su progreso que normalmente estaraacute construida en hormigoacuten armado Los edificios maacutes altos del mundo poseen estructuras de hormigoacuten y acero tales como las Torres Petronas en Kuala Lumpur Malasia (452 metros 1998) el edificio Taipei 101 en Taiwaacuten (509 metros 2004) o el Burj Dubai de la ciudad de Dubai (818 metros 2009) en el siglo XXI El siglo XXI la cultura medioambiental El uso de materiales reciclados como ingredientes del hormigoacuten estaacute ganando popularidad debido a la cada vez maacutes severa legislacioacuten medioambiental Los maacutes


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utilizados son las cenizas volantes un subproducto de las centrales termoeleacutectricas alimentadas por carboacuten Su impacto es significativo pues posibilitan la reduccioacuten de canteras y vertederos ya que actuacutean como sustitutos del cemento y reducen la cantidad necesaria para obtener un buen hormigoacuten Como la produccioacuten de cemento genera grandes voluacutemenes de dioacutexido de carbono la tecnologiacutea de sustitucioacuten del cemento desempentildea un importante papel en los esfuerzos por aminorar las emisiones de dioacutexido de carbono 4 Constituyentes del hormigoacuten 41 Aacuteridos Se denomina aacuterido al material granulado que se utiliza como materia prima en la construccioacuten principalmente El aacuterido se diferencia de otros materiales por su estabilidad quiacutemica y su resistencia mecaacutenica y se caracteriza por su tamantildeo No se consideran como aacuteridos aquellas sustancias minerales utilizadas como materias primas en procesos industriales debido a su composicioacuten quiacutemica Seguacuten su origen el aacuterido puede ser natural artificial o reciclado El aacuterido natural es el que procede del laboreo de un yacimiento y que ha sido sometido uacutenicamente a procesos mecaacutenicos En cuanto a su forma se distinguen en redondeados (o rodados) y procedentes de machaqueo Este uacuteltimo presenta formas angulosas debido a la fracturacioacuten mecaacutenica necesaria para su obtencioacuten Las rocas de las que se extraen aacuteridos naturales son

- Rocas calcaacutereas sedimentarias (caliza y dolomiacutea) - Arenas y gravas - Rocas iacutegneas y metamoacuterficas (granito basalto y cuarcita)

El aacuterido artificial es el que procede de un proceso industrial y ha sido sometido a alguna modificacioacuten fiacutesico-quiacutemica o de otro tipo (Como por ejemplo arcilla) El aacuterido reciclado es el que resulta del reciclaje de residuos de demoliciones o construcciones y de escombros


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Los aacuteridos en el hormigoacuten corresponden a los componentes inertes del hormigoacuten y constituyen entre el 60 y 80 del volumen del hormigoacuten teniendo como funciones importantes Proveer al hormigoacuten de una masa de partiacuteculas capaz de resistir los esfuerzos fiacutesicos a los que va a ser sometido Desplazar volumen con una masa de partiacuteculas resistentes a los esfuerzos mecaacutenicos Disminucioacuten de los cambios volumeacutetricos (retracciones) como resultado de los procesos de fraguado endurecimiento y cambios de humedad de la pasta de cemento Disminucioacuten de las temperaturas de fraguado

411 Plantas procesadoras de aacuteridos Proceso de planta de fabricacioacuten de aacuteridos

- Extraccioacuten y transporte de la mezcla natural a la planta - Triturado primario (tamantildeo maacuteximo 2 12) - Traslado del material por medio de cintas transportadoras - Triturado secundario (tamantildeo maacuteximo 1 12) - Tamizado y lavado del aacuterido grueso medio y fino - Relavado del aacuterido fino - Distribucioacuten y acopio de la grava gravilla y arena


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42 Pasta de cemento Constituye la parte activa y aglomerante del hormigoacuten producto de una reaccioacuten quiacutemica entre el cemento y el agua en donde se requiere tiempo y condiciones favorables de humedad y temperatura El cemento y el agua se combinan quiacutemicamente mediante un proceso denominado hidratacioacuten del cual resulta el fraguado del hormigoacuten mortero o lechada y su posterior endurecimiento Propiedades en estado fresco actuando como un material lubricante al disminuir el roce entre las partiacuteculas y brindando la cohesioacuten a la mezcla Propiedades en estado endurecido como resistencias mecaacutenicas durabilidad etc


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421 Cemento 422 Definicioacuten Es un conglomerante hidraacuteulico en forma de polvo muy fino que amasado con agua forma una pasta capaz de fraguar y endurecer formando una masa resistente en contacto con el aire o bajo el agua El cemento es una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio Las materias primas utilizadas deben ser ricas en cal siacutelice y aluacutemina Estos materiales se encuentran en estado natural bajo la forma de calizas arcillas o margas Es el componente mas activo del hormigoacuten Los componentes del cemento son - Principales

- Cal - Siacutelice - Hierro - Aluacutemina

- Secundarios

- Magnesio - Anhiacutedrido sulfuacuterico - Cal libre - Aacutelcalis

423 Fabricacioacuten del cemento Las fases principales en la fabricacioacuten del cemento son

- Reduccioacuten de tamantildeos de las materias primas (chancado primario y secundario) - Viacutea huacutemeda - Viacutea seca

- Formacioacuten de los constituyentes en el horno rotatorio - Inestabilidad de los distintos componentes del clinquer - Influencia del enfriamiento en los conglomerantes


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424 Clasificacioacuten del cemento 4241 Seguacuten su composicioacuten Los cementos que se comercializan en nuestro paiacutes y de uso maacutes comuacuten en construccioacuten son

- Cemento Portland - Cemento Portland Puzolaacutenico - Cemento Puzolaacutenico - Cemento Sideruacutergico - Cemento Portland Sideruacutergico - Cemento Portland Banco

Cemento Portland Es el producto que se obtiene de la molienda conjunta de clinquer y piedra de yeso Cemento Puzolaacutenico Es el producto que se obtiene de la molienda conjunta de clinker puzolana y yeso

- Cemento Portland Puzolaacutenico - Cemento Puzolaacutenico

Cemento Sideruacutergico Es el producto que se obtiene de la molienda conjunta de clinquer yeso y escoria de alto horno

- Cemento Portland Sideruacutergico - Cemento Sideruacutergico

Cemento Portland Blanco Es el producto que se obtiene de la molienda conjunta de clinker y yeso al igual que un cemento Portland Gris pero con materias primas que contengan un miacutenimo contenido de oacutexido feacuterrico


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Cemento Portland Blanco

4242 Seguacuten resistencia

- Cemento Corriente - Cemento Alta Resistencia

425 Constituyentes del cemento Los cuatro oacutexidos principales forman los cuatro constituyentes principales

- Silicato tricaacutelcico - Silicato bicaacutelcico - Aluminato tricaacutelcico - Ferroaluminato tetracaacutelcico

4251 Composicioacuten porcentual de los constituyentes

- Silicato tricaacutelcico 30 - 56 - Silicato bicaacutelcico 15 - 46 - Aluminato tricaacutelcico 4 - 12 - Ferroaluminato tetracaacutelcico 8 - 13


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4252 Caracteriacutesticas de los constituyentes Silicato tricaacutelcico

- Elevadas resistencias iniciales - Desarrolla gran calor de hidratacioacuten (117 cal gr) - Tiene buena estabilidad quiacutemica - Gran calor de hidratacioacuten

Silicato bicaacutelcico

- Desarrolla buenas resistencias mecaacutenicas a largo plazo - Calor de hidratacioacuten menor que el silicato tricalcico (54 cal gr) - Tiene buena estabilidad quiacutemica ( mayor que el silicato tricalcico ) - Velocidad de hidratacioacuten lenta

Aluminato tricaacutelcico

- Desarrolla baja resistencia a corto plazo - Es el que tiene el mayor calor de hidratacioacuten (286 cal gr) - Tiene escasa estabilidad quiacutemica - Velocidad de hidratacioacuten casi instantaacutenea

Ferroaluminato tetracaacutelcico

- Praacutecticamente no contribuye a la resistencia - Gran velocidad de hidratacioacuten - Estabilidad quiacutemica buena - Desarrolla poco calor de hidratacioacuten (96 cal gr)

43 Agregados peacutetreos 431 Definicioacuten Los agregados peacutetreos son de tipo natural o artificial compacto o poroso y en casos especiales tambieacuten metaacutelicos con tamantildeos de partiacuteculas apropiados para la elaboracioacuten de hormigones y morteros Todos los agregados provienen de masas de mayor tamantildeo las cuales se han fragmentado por procesos naturales como son la exposicioacuten a la intemperie la abrasioacuten o por sistemas artificiales como la trituracioacuten


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Los elementos inertes poseen

- Esqueleto riacutegido - Resistencias mecaacutenicas altas - Durabilidad - Menor deformacioacuten - Menor costo ( 65 - 75 volumen )

432 Propiedades Las propiedades generales de los agregados peacutetreos como las de tipo quiacutemico densidad dureza la resistencia mecaacutenica la estabilidad fiacutesica y quiacutemica etc dependen de las caracteriacutesticas de la roca original Los aacuteridos a utilizar en la confeccioacuten del hormigoacuten deben ser

- Limpios - Duros - Resistentes - Durables - Inertes

433 Clasificacioacuten 4331 Seguacuten su tamantildeo

- Aacuterido fino de 008 a 50 mm ( arena ) - Aacuterido grueso mayor a 5 mm (gravilla grava etc)

Se denomina ademaacutes aacuterido combinado grueso y fino en las proporciones definidas por el estudio de la dosificacioacuten En faenas por razones de manipulacioacuten y de tipo teacutecnico (segregacioacuten) se subdividen en un nuacutemero mayor de fracciones

- Boloacuten 1076 - 2500 mm - Piedra 761 - 1076 mm - Grava 190 - 761 mm - Gravilla 48 - 190 mm - Arena 008 - 48 mm


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4332 Seguacuten su origen

- Canto rodado - Canto triturado

La forma de los aacuteridos es importante e influye en el porcentaje de huecos entre las partiacuteculas de los agregados en su superficie especifica en la manejabilidad del hormigoacuten y en la adherencia con la pasta de cemento

4333 Seguacuten su peso

- Pesado mayor a 30 Kgdm3 - Normal de 20 a 30 Kgdm3 - Liviano menor a 20 Kgdm3

4334 Seguacuten las rocas

- Rocas Iacutegneas materiales fundidos del interior de la tierra - Intrusiva (plutoacutenicas) - Extensivas (volcaacutenicas)

- Rocas sedimentarias

- Rocas metamoacuterfica 5 Fraguado y endurecimiento del hormigoacuten La pasta del hormigoacuten se forma mezclando cemento artificial y agua debiendo embeber totalmente a los aacuteridos La principal cualidad de esta pasta es que fragua y endurece progresivamente tanto al aire como bajo el agua El proceso de fraguado y endurecimiento es el resultado de reacciones quiacutemicas de hidratacioacuten entre los componentes del cemento La fase inicial de hidratacioacuten se llama fraguado y se caracteriza por el paso de la pasta del estado fluido al estado soacutelido Esto se observa de forma sencilla por simple presioacuten con un dedo sobre la superficie del hormigoacuten Posteriormente continuacutean las reacciones de hidratacioacuten alcanzando a todos los constituyentes del cemento que provocan el endurecimiento de la masa y que se caracteriza por un progresivo desarrollo de resistencias mecaacutenicas El fraguado y endurecimiento no son maacutes que dos estados separados convencionalmente en realidad solo hay un uacutenico proceso de hidratacioacuten continuo En el cemento portland el maacutes frecuente empleado en los hormigones el primer componente en reaccionar es el aluminato tricaacutelcico con una duracioacuten raacutepida y corta


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(hasta 7-28 diacuteas) Despueacutes el silicato tricaacutelcico con una aportacioacuten inicial importante y continua durante bastante tiempo A continuacioacuten el silicato bicaacutelcico con una aportacioacuten inicial deacutebil y muy importante a partir de los 28 diacuteas El fenoacutemeno fiacutesico de endurecimiento no tiene fases definidas El cemento estaacute en polvo y sus partiacuteculas o granos se hidratan progresivamente inicialmente por contacto del agua con la superficie de los granos formaacutendose algunos compuestos cristalinos y una gran parte de compuestos microcristalinos asimilables a coloides que forman una peliacutecula en la superficie del grano A partir de entonces el endurecimiento continuacutea dominado por estas estructuras coloidales que envuelven los granos del cemento y a traveacutes de las cuales progresa la hidratacioacuten hasta el nuacutecleo del grano El hecho de que pueda regularse la velocidad con que el cemento amasado pierde su fluidez y se endurece lo hace un producto muy uacutetil en construccioacuten Una reaccioacuten raacutepida de hidratacioacuten y endurecimiento dificultariacutea su transporte y una coacutemoda puesta en obra rellenando todos los huecos en los encofrados Una reaccioacuten lenta aplazariacutea de forma importante el desarrollo de resistencias mecaacutenicas En las faacutebricas de cemento se consigue controlando la cantidad de yeso que se antildeade al clinker de cemento En la planta de hormigoacuten donde se mezcla la pasta de cemento y agua con los aacuteridos tambieacuten se pueden antildeadir productos que regulan el tiempo de fraguado En condiciones normales un hormigoacuten portland normal comienza a fraguar entre 30 y 45 minutos despueacutes de que ha quedado en reposo en los moldes y termina el fraguado trascurridas sobre 10 oacute 12 horas Despueacutes comienza el endurecimiento que lleva un ritmo raacutepido en los primeros diacuteas hasta llegar al primer mes para despueacutes aumentar maacutes lentamente hasta llegar al antildeo donde praacutecticamente se estabiliza En el cuadro siguiente se observa la evolucioacuten de la resistencia a compresioacuten de un hormigoacuten tomando como unidad la resistencia a 28 diacuteas siendo cifras orientativas Tabla 1 Evolucioacuten de resistencia

En esta tabla se puede observar la evolucioacuten de la resistencia del hormigoacuten portland con relacioacuten a los diacuteas de curado


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Estas son los tipos maacutes comunes del fraguado

- Fraguado en almacenamiento (1) Hidratacioacuten parcial del cemento almacenado durante alguacuten tiempo y expuesto a la humedad ambiente (2) compactacioacuten mecaacutenica que ocurre durante el almacenamiento

- Fraguado instantaacuteneo Raacutepido desarrollo de rigidez en una pasta de cemento portland mortero u hormigoacuten recieacuten mezclado generalmente con evolucioacuten de una considerable cantidad de calor la rigidez no se puede eliminar ni se puede recuperar la plasticidad por mezclado adicional sin agregar agua tambieacuten se denomina endurecimiento prematuro fraguado raacutepido

- Fraguado inicial Grado de rigidizacioacuten de una mezcla de cemento y agua menor que el correspondiente al fraguado final generalmente expresado como un valor empiacuterico que indica el tiempo en horas y minutos necesario para que una pasta de cemento se rigidice lo suficiente como para resistir la penetracioacuten de una aguja de ensayo hasta un grado establecido tambieacuten es aplicable al hormigoacuten o mortero usando procedimientos de ensayo adecuados

- Fraguado final Grado de rigidizacioacuten de una mezcla de cemento y agua mayor que el correspondiente al fraguado inicial generalmente expresado como un valor empiacuterico que indica el tiempo en horas y minutos necesario para que una pasta de cemento se rigidice lo suficiente como para resistir la penetracioacuten de una aguja de ensayo hasta un punto establecido tambieacuten se aplica a las mezclas de hormigoacuten y mortero usando procedimientos de ensayo adecuados


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En esta graacutefica puede observarse la relacioacuten entre el tiempo de fraguado a diferentes temperaturas de curado y la resistencia a penetracioacuten A mayor temperatura de curado aumenta la pendiente de la graacutefica aumentando maacutes raacutepido la resistencia con menor tiempo


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En esta graacutefica puede observarse la evolucioacuten de la resistencia frente a los diacuteas para el hormigoacuten normal hormigoacuten con retardante y hormigoacuten con acelerante

En esta graacutefica puede observarse la evolucioacuten de la resistencia a compresioacuten y la resistencia eleacutectrica frente a las horas de fraguado del hormigoacuten


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6 Meacutetodos de fabricacioacuten del hormigoacuten 61 Disentildeo de mezclas de hormigoacuten Objetivo Es la determinacioacuten de las proporciones de los distintos componentes considerando un adecuado balance entre la economiacutea y los requerimientos de la faena como manejabilidad resistencias mecaacutenicas durabilidad densidad y apariencia entre otras Se recomienda la confeccioacuten de hormigones de prueba a nivel de laboratorio para posteriormente evaluar las condiciones reales de terreno y sistemas de control que se adopten La proporcioacuten optima de los materiales debe considerar un balance entre

- Maacutexima calidad - Economiacutea

Paraacutemetros necesarios a considerar

- Manejabilidad - Propiedades del hormigoacuten endurecido

Antecedentes previos

- Tamantildeo y forma de las estructuras - Resistencias mecaacutenicas exigidas - Condiciones de exposicioacuten - Manejabilidad - Razoacuten AC


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En esta graacutefica se puede observar la relacioacuten entre la tensioacuten y el alargamiento para diferentes dosificaciones de agua y cemento y con diferentes edades de curado 62 Meacutetodos de dosificacioacuten 621 FAURY - JOISEL Este meacutetodo determina un hormigoacuten de referencia consideraacutendolo como la mezcla en proporciones variables de dos clases de aacuteridos (finos y gruesos) 622 Sistema de dosificacioacuten A C I Este meacutetodo de dosificacioacuten proporciona una primera aproximacioacuten de las distintas proporciones de los materiales constituyentes del hormigoacuten los que deben ser verificados con los hormigones de prueba en laboratorio a fin de hacer las modificaciones que se requieren tanto para cumplir con los requisitos tanto del hormigoacuten fresco como endurecido


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El hormigoacuten esta compuesto por agregados peacutetreos cemento agua aire y aditivos los que deben dosificarse a fin de tener un equilibrio entre aspectos econoacutemicos y los requisitos que debe cumplir como lo son

- Manejabilidad - Resistencias mecaacutenicas - Durabilidad - Densidad - Apariencia


- Estado fresco

- Manejabilidad - Tiempos de fraguado - Mantencioacuten de la consistencia

- Estado endurecido

- Resistencias mecaacutenicas - Impermeabilidad - Durabilidad - Cambios volumeacutetricos

72 Propiedades de un buen hormigoacuten

- Moldeable en estado fresco a temperatura normal - Resistente a los esfuerzos - Impermeable al agua - Durable - Faacutecil de obtener el aspecto superficial deseado - Relacioacuten costo - beneficio favorable los materiales constituyentes son faacuteciles de

encontrar - Resistente el fuego (inferior a 400 0 C )


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73 Manejabilidad Propiedad del hormigoacuten de ser mezclado transportado vaciado vibrado y terminado con la miacutenima segregacioacuten Es la cantidad de trabajo interno uacutetil que se necesita para producir una compactacioacuten completa Los factores que afectan la manejabilidad son

- Contenido de agua de la mezcla que permita obtener hormigones plaacutesticos y cohesivos

- Caracteriacutestica de los aacuteridos (tamantildeo granulometriacutea forma textura) y la proporcioacuten adecuada de cada tamantildeo

- Aire atrapado yo incorporado - Cemento - Temperatura ambiente humedad relativa - Uso de aditivos plastificantes suacuteper plastificantes o incorporadores de aire

La manejabilidad del hormigoacuten depende de

- Consistencia - Compactacioacuten - Cohesioacuten - Estabilidad

74 Consistencia Es la mayor o menor facilidad que tiene el hormigoacuten fresco para deformarse Factores que influyen en la consistencia

- Cantidad de agua - Tamantildeo maacuteximo de agregados - Forma de los aacuteridos - Granulometriacutea


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En esta tabla se puede observar las diferentes consistencias seguacuten el asiento del cono de Abrams y la forma correcta de compactacioacuten para su uso

En este dibujo se puede observar un pequentildeo esquema de la realizacioacuten del ensayo de consistencia mediante el cono de Abrams 75 Resistencias mecaacutenicas

- Compresioacuten - Traccioacuten - Flexotraccioacuten


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Los principales factores que influyen en las resistencias mecaacutenicas son

- Cemento - Composicioacuten quiacutemica - Finura - Dosis

- Aacuteridos - Calidad de la roca

- Forma de los agregados - Composicioacuten granulomeacutetrica

- Agua - Aditivos - Razoacuten AC - Edad del hormigoacuten

76 Impermeabilidad del hormigoacuten El hormigoacuten como material contiene siempre un cierto numero de poros comunicados o no entre si producidos por el aire atrapado o por la perdida de agua que se produce por la evaporacioacuten del agua libre durante el proceso de hidratacioacuten y endurecimiento y El meacutetodo para lograr una adecuada impermeabilidad en el hormigoacuten depende en forma directa de la obtencioacuten de la maacutexima compactacioacuten durante el proceso de vibrado La impermeabilidad en el hormigoacuten depende de una serie de factores entre los cuales se pueden destacar

- Tipo y cantidad de cemento - Contenido de agua de amasado - Tamantildeo naturaleza y granulometriacutea de los aacuteridos a usar

La permeabilidad en el hormigoacuten se define como la relativa facilidad con que se puede saturar El movimiento de agua se puede presentar originado por

- Carga o presioacuten de agua - Humedad diferencial entre ambos lados del hormigoacuten - Presioacuten osmoacutetica

La permeabilidad del hormigoacuten depende de

- Aacuteridos granulometriacutea tamantildeo maacuteximo - Cemento cantidad - Dosificacioacuten del hormigoacuten - Sistemas de colocacioacuten vibrado y curado posterior

Generalmente la pasta de cemento es maacutes porosa que los aacuteridos


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En esta graacutefica se puede observar la relacioacuten entre la permeabilidad y la relacioacuten de agua y cemento 77 Durabilidad Se define durabilidad en el hormigoacuten como la capacidad de soportar las condiciones para las cuales ha sido disentildeado sin presentar deterioro en el tiempo para el cual fue calculado es decir debe mantener sus dimensiones y sus propiedades teacutecnicas en forma inalterable Un hormigoacuten durable es aquel que mantiene sus dimensiones originales su calidad y condiciones de servicio con el tiempo La durabilidad depende del ambiente al que estaraacute expuesto el hormigoacuten o de condiciones internas de tipo fiacutesico quiacutemico Las causas internas son

- Reaccioacuten aacutelcalis agregados - Cambios volumeacutetricos entre la pasta y los agregados - Permeabilidad del hormigoacuten


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Las condiciones externas pueden ser de tipo

- Fiacutesico Exposicioacuten a la intemperie Ciclo hielo deshielo

- Quiacutemico Ataques aacutecidos - Mecaacutenico Esfuerzos mecaacutenicos

78 Estado higromeacutetrico de los aacuteridos Los aacuteridos dependiendo del contenido de humedad se pueden encontrar en terreno en distintos estados lo que implica efectuar correcciones por humedad en el momento de elaborar el hormigoacuten considerando que la condicioacuten oacuteptima es la de saturado superficialmente seco

- Seco - Semi-seco - Saturado superficialmente seco - Mojado

79 Absorcioacuten Esta caracteriacutestica en los aacuteridos ademaacutes de las condiciones de humedad del medio ambiente depende de los poros del material especialmente del tamantildeo cantidad y naturaleza de ellos Es importante considerar la absorcioacuten de los agregados en algunas situaciones especialmente en

- Absorcioacuten de agua y permeabilidad - Ciclos de hielo deshielo - Ataques quiacutemicos - Abrasioacuten - Poros no saturados ------------------------ absorcioacuten de agua de amasado - Agua libre superficial ------------------------- aporte de agua al hormigoacuten

710 Compactacioacuten Es la mayor o menor facilidad que tiene el hormigoacuten fresco para lograr la maacutexima densidad con un miacutenimo de vibracioacuten


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Factores que inciden en la compactacioacuten

- Cantidad de agua de amasado - Cantidad de cemento - Relacioacuten aacuterido pasta de cemento - Equipos de mezclado

711 Representacioacuten graacutefica granulomeacutetrica 7111 Graacutefico ortogonal Representacioacuten graacutefica de una granulometriacutea en donde en las ordenadas se representa el que pasa y en el eje de las abscisas la abertura de tamiz (logariacutetmico) 8 Ataques y esfuerzos 81 Ataque quiacutemicos 811 Sulfatos En estado soacutelido no atacan al hormigoacuten pero reaccionan con la pasta de cemento endurecida cuando se encuentran en solucioacuten El sulfato reacciona con la Portlandita Ca (OH2) y con los hidratos de aluminato de calcio En el caso de la portlandita se produce una lixiviacioacuten de la portlandita Cuando reacciona con el hidrato de aluminato de calcio presentan un volumen superior que los compuestos que reemplazan produciendo una fuerte expansioacuten y posterior ruptura del hormigoacuten El ataque por sulfatos se puede reducir utilizando cemento con bajo contenido de C 3 A o utilizando cementos con adiciones En laboratorio se puede evaluar el comportamiento de un hormigoacuten a los sulfatos almacenando probetas en soluciones de sulfato de calcio o de magnesio o una mezcla de ambos el efecto se puede medir por la perdida de resistencia por los cambios en el modulo dinaacutemico de elasticidad por su expansioacuten por perdidas de peso o incluso a simple vista


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Esta fotografiacutea es un ejemplo del ataque a la armadura del hormigoacuten por sulfatos 812 Agua del mar El agua de mar contiene sulfatos ademaacutes de este efecto debe sumarse la accioacuten de la cristalizacioacuten dentro de los poros de hormigones producen ruptura por el efecto expansivo de los cristales El hormigoacuten expuesto a ciclos de mojado- secado es el que sufre mayor dantildeo La presencia de cloruros en el agua de mar inhiben el efecto de expandir de los sulfatos pero tienen una accioacuten perjudicial en la corrosioacuten de las armaduras


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813 Ataque de los aacutecidos Los vapores aacutecidos permanentes en la atmoacutesfera SO2 (Anhiacutedrido Sulfuroso) SO3 (Anhiacutedrido Sulfuacuterico) el CO (Monoacutexido de Carbono) y el CO2 (Dioacutexido de Carbono) en presencia de un hormigoacuten huacutemedo o en caso lluvia son disueltos formando sus diferentes aacutecidos los que combinados con el Ca ( OH )2 forman carbonatos o sulfatos de calcio con pH aacutecido o neutro eliminando la proteccioacuten que requiere la barra de acero A eacuteste efecto se le denomina ldquoCarbonatacioacuten ldquo El proceso de Carbonatacioacuten es un proceso continuo que al alcanzar la capa de oxido pasivo que protege la barra de refuerzo esta se desestabiliza y la corrosioacuten se inicia La profundidad de Carbonatacioacuten se detecta efectuando un picado superficial en el hormigoacuten y se rociacutea con una solucioacuten de Fenoftaleiacutena al 1 o 2 Las aacutereas con Carbonatacioacuten no cambiaran de color en cambio las que no presentan problemas adquieren un color rojo puacuterpura brillante

En esta graacutefica se puede observar la relacioacuten entre la corrosioacuten y la composicioacuten del acero de las armaduras


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En este dibujo se puede observar los dos tipos de corrosioacuten mas tiacutepicos en las armaduras 814 Aguas puras La capacidad de disolucioacuten que tienen este tipo de aguas produce una fuerte lixiviacioacuten de la Portlandita 815 Hormigoacuten sometido a ataques quiacutemicos En las estructuras de hormigoacuten de un recinto industrial donde se utilizan compuestos quiacutemicos en el proceso productivo deben considerarse una serie de aspectos en todo el proceso del hormigoacuten desde la seleccioacuten de los componentes del hormigoacuten hasta su terminacioacuten a fin de mejorar su comportamiento a eacutestos compuestos quiacutemicos corrosivos 82 Esfuerzos mecaacutenicos 821 Abrasioacuten Muchas estructuras estaacuten sometidas debido al uso a esfuerzos de abrasioacuten producieacutendose desgastes superficiales muchas veces de importancia ya sea por deslizamiento roce o caiacuteda de elementos


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822 Cavitacioacuten Se origina por la formacioacuten de burbujas de vapor cuando la presioacuten absoluta local desciende hasta el valor de vapor ambiental del agua a temperatura ambiente El dantildeo por cavitacioacuten se produce en canales abiertos con una velocidad mayor a 12 mseg

En este dibujo se puede ver un esquema del proceso de cavitacioacuten 83 Comportamiento ante el fuego A temperaturas normales de uso de una estructura de hormigoacuten este efecto no es importante por cuanto las diferencias del coeficiente de dilatacioacuten teacutermica entre los agregados y la pasta de cemento no son importantes pero en algunos casos en elementos sometidos a altas temperaturas como lo es en hornos industriales incendios etc se pueden presentar dantildeos de importancia Conductividad Teacutermica es la relacioacuten entre el flujo de calor y la gradiente de temperatura


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El efecto del calor en el hormigoacuten es miacutenima a temperaturas inferiores a 300 O C puede llegar a un 50 de peacuterdida de resistencia a los 500 O C

- COLOR GRIS 300 o C - COLOR ROSA O ROJO 600 o C - COLOR GRIS 900 o C - COLOR ANTE 1200 o C - COLOR AMARILLO maacutes de 1200 o C

Problema fuerte se produce por la accioacuten del agua en la superficie al generar un choque teacutermico Ensayos no destructivos de resistencia como el escleroacutemetro o ultrasonido se utilizan para evaluar en el caso de las partes con hierro se extraen testigos y se somete a los controles de rigor


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En estos dibujos de puede observar los dantildeos producidos por el fuego en estructuras de hormigoacuten 84 Reaccioacuten alcalisis agregados Una reaccioacuten quiacutemica entre el cemento y los agregados peacutetreos en general no es deseable por cuanto generan compuestos expansivos grietas y peacuterdidas de resistencia Se debe tener cuidado con la reaccioacuten entre los aacutelcalis del cemento (Na O y K O) y ciertos constituyentes silicios de los agregados Los ensayos de laboratorio que generalmente se utilizan para determinar el grado de reactividad de los agregados son

- Examen petrograacutefico ( ASTM C 295 ) - Reactividad potencial del mortero ( ASTM C 227 )

85 Corrosioacuten de las armaduras La corrosioacuten de armaduras en el hormigoacuten armado es el proceso por el cuaacutel el metal vuelve a su estado natural y representa el deterioro paulatino del acero y del hormigoacuten que la rodea Cuando la corrosioacuten metaacutelica tiene lugar en un medio acuoso o huacutemedo es un fenoacutemeno de caraacutecter electroquiacutemico cuyo principio es la formacioacuten de una pila electroquiacutemica Para la formacioacuten de la pila se requiere de la presencia de un electroacutelito (agua con sustancias disueltas) diferencias de potencial eleacutectrico y la presencia de oxigeno La diferencia de potencial ocurre en el hormigoacuten como consecuencia de diferentes grados de humedad en el mismo material distinta concentracioacuten de sales en disolucioacuten heterogeneidad en la superficie del metal etc El proceso se inicia con la liberacioacuten de iones ferrosos (Fe 2+) perdiendo electrones en la zona que se convierte en aacutenodo polo positivo de la pila Los electrones liberados migran a traveacutes de la armadura hacia la zona que actuacutea como caacutetodo polo negativo de la pila Durante la hidratacioacuten del cemento se libera hidroacutexido de calcio tambieacuten llamado portlandita


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En este esquema se puede observar el proceso de corrosioacuten que sufren las armaduras del hormigoacuten


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En estas fotografiacuteas se pueden observar los efectos de corrosioacuten sufridos por las armaduras del hormigoacuten


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86 Ciclos hielo-deshielo El efecto de congelacioacuten del agua en el proceso de hormigonado se puede producir Antes del inicio de fraguado En caso de presentarse antes del inicio de fraguado puede vibrarse nuevamente el hormigoacuten y lograrse la densidad requerida si se presenta la congelacioacuten del agua despueacutes de iniciado el fraguado y antes de tener las resistencias mecaacutenicas necesarias se produciraacuten grietas y dantildeos permanentes Endurecido En el hormigoacuten endurecido que por razones de uso debe estar sometido a bajas temperaturas con el objeto de eliminar el problema de durabilidad que implica el aumento de volumen del agua intersticial al congelarse debe considerarse el uso de un aditivo incorporador de aire

En esta tabla se puede observar los porcentajes de los tipos de estructuras que son dantildeadas por los ciclos de hielo-deshielo del hormigoacuten


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9 Defectos 91 Aluminosis Se denomina Aluminosis a la alteracioacuten progresiva del hormigoacuten en cuya fabricacioacuten se ha empleado Cemento Aluminoso que provoca la peacuterdida de firmeza en las estructuras en que se ha utilizado El uso de Cemento Aluminoso era muy frecuente principalmente en paiacuteses europeos entre los antildeos 1950 y 1980 Despueacutes de unos antildeos los edificios de determinadas zonas geograacuteficas o caracteriacutesticas medioambientales en los que se empleoacute pusieron de manifiesto dantildeos graves localizados principalmente en los forjados ya que fueron las viguetas pretensadas los elementos en los que se generalizoacute la utilizacioacuten de este cemento Actualmente y debido a la peacuterdida de resistencia mecaacutenica en determinadas situaciones medioambientales el uso de Cemento Aluminoso estaacute prohibido para elementos estructurales Dantildeos Producidos El dantildeo maacutes importante es la oxidacioacuten o corrosioacuten de las armaduras lo que provoca en los elementos afectados tales como viguetas manchas de oacutexido fisuras flechas o deformaciones desprendimiento de recubrimientos peacuterdidas de seccioacuten del acero etc En forjados debido a la corrosioacuten de la armadura de las viguetas pueden producirse tambieacuten la rotura por cortante cerca de los apoyos y rotura a flexioacuten Ello puede provocar el colapso de la estructura Siendo la humedad un factor que interviene directamente en el fenoacutemeno de corrosioacuten las patologiacuteas van a presentarse en los elementos que esteacuten maacutes expuestos a la misma bantildeos y cocinas donde existe mayor condensacioacuten en elementos a la intemperie en zonas costeras donde ademaacutes la presencia de cloruros de la sal aceleran el proceso de corrosioacuten de la armadura forjados sanitarios no ventilados u otros afectados por roturas de bajantes o tuberiacuteas filtraciones etc


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En estas fotografiacuteas se pueden observar diferentes dantildeos sufridos en estructuras de hormigoacuten por aluminosis


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Diagnoacutestico Identificar si el cemento empleado es aluminoso mediante una inspeccioacuten visual detallada del color el hormigoacuten de cemento aluminoso es ocre o marroacuten muy oscuro Tambieacuten deberaacuten efectuarse ensayos cualitativos ensayos quiacutemicos y ensayos de difraccioacuten de rayos X mediante los cuales se analizaraacute la presencia o no de distintos elementos o compuestos propios del cemento aluminoso Evaluar la seguridad residual de la estructura analizando si aparecen grietas manchas de oacutexido deformaciones flechas excesivas o peacuterdidas de seccioacuten pudiendo realizar alguna cala para observar directamente la armadura Comprobar si el hormigoacuten estaacute o no carbonatado (meacutetodo de la fenolftaleiacutena) aunque pueden existir estructuras que esteacuten en un ambiente de humedad permanente y no esteacuten carbonatadas por lo que sus armaduras no presentan signos de corrosioacuten Tambieacuten puede darse el caso de que el hormigoacuten esteacute carbonatado pero en el ambiente en el que se encuentra expuesto no exista una humedad que provoque la corrosioacuten no estando en peligro la estructura al no haberse producido una peacuterdida de seccioacuten de la armadura Medicioacuten de la velocidad de corrosioacuten con la que junto con la peacuterdida de seccioacuten de la armadura se podriacutea llegar a calcular la vida residual del elemento afectado Eacutesta dependeraacute de la resistencia mecaacutenica del hormigoacuten la seccioacuten de las armaduras y el grado de fisuracioacuten que puede haber afectado a la adherencia del acero y el hormigoacuten Tratamiento Si no se encuentran indicios de que exista corrosioacuten y el hormigoacuten se encuentra transformado habraacute que evitar que las condiciones de humedad variacuteen para que no se facilite el proceso Si las armaduras estaacuten limpias de oacutexidos pero el hormigoacuten no estaacute completamente transformado habraacute que considerar que la oxidacioacuten va a aparecer por lo que habriacutea que mantener el ambiente siempre seco (humedades inferiores al 60) Si en cambio se detectan fisuras en el recubrimiento o manchas de oacutexido se ha de comprobar si la corrosioacuten es parcial o generalizada Analizado el estado de la estructura se estudiaraacute la solucioacuten final de reparacioacuten bien reforzando la misma sustituyendo los elementos dantildeados o llevando a cabo su demolicioacuten en cualquier caso previo apuntalado del edificio ya que el colapso podriacutea ser inmediato


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92 Deformaciones propias del hormigoacuten Externas

- Retraccioacuten Plaacutestica - Retraccioacuten Hidraacuteulica - Retraccioacuten Teacutermica

Cargas

- Deformacioacuten instantaacutenea bajo carga - Deformacioacuten permanente bajo carga

921 Retraccioacuten plaacutestica El hormigoacuten en estado fresco tiene generalmente una tendencia a sedimentar es decir se presenta en mayor o menor grado una segregacioacuten y por consiguiente una exudacioacuten y peacuterdida de volumen por evaporacioacuten del agua resultante La perdida de agua se origina por tres factores como son

- Temperatura - Humedad Relativa - Velocidad del Viento

Se ha determinado que cuando un hormigoacuten presenta una perdida de agua superior a 10 Kg m2 h el hormigoacuten se microfisura superficialmente A fin de eliminar los riesgos de fisuracioacuten por perdida de agua en el hormigoacuten especialmente a temprana edad se debe proteger el hormigoacuten una vez concluidas las faenas de terminacioacuten Los meacutetodos preferidos de curado son

- Rociado continuo - Agua corriente o empozada - Arpillera u otro material absorbente continuamente saturados - Compuestos quiacutemicos de curado


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En estas graacuteficas se puede observar las relaciones entre las tensiones y deformaciones con el tiempo de aplicacioacuten de carga 922 Retraccioacuten hidraacuteulica En el caso de retraccioacuten hidraacuteulica debe diferenciarse la que se produce antes y durante el periodo de fraguado y endurecimiento La perdida de agua superficial antes de fraguado se considera irreversible y generalmente origina fisuras y grietas de tipo superficial La retraccioacuten hidraacuteulica depende de los siguientes factores

- Dosis de cemento - Cantidad de agregados - Cantidad de agua - Medio ambiente (temperatura humedad relativa viento) - Edad del hormigoacuten


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923 Retraccioacuten teacutermica Se produce por las variaciones de temperatura en el medio ambiente lo que genera contracciones o expansiones de una magnitud proporcional al incremento de ella Coeficientes de dilatacioacuten teacutermica Hormigoacuten de cemento - Cuarcita 12 a 13 x 10 ^ -5 ordm C -1 Hormigoacuten de cemento - arena de piedra 09 a 12 x 10 ^ -5 ordm C -1 Hormigoacuten de cemento ndash Granito 07 a 095 x 10 ^ -5 ordm C -1 Hormigoacuten de cemento ndash Basalto 08 a 095 x 10 ^ -5 ordm C -1 Hormigoacuten de cemento - piedra caliza 06 a 090 x 10 ^ -5 ordm C -1 La retraccioacuten teacutermica produce una deformacioacuten inferior a la producida por la retraccioacuten hidraacuteulica 10 Tipos de hormigoacuten

En la Instruccioacuten espantildeola (EHE) publicada en 1998 los hormigones estaacuten tipificados seguacuten el siguiente formato siendo obligatorio referirse de esta forma en los planos y demaacutes documentos de proyecto asiacute como en la fabricacioacuten y puesta en obra

Hormigoacuten T ndash R C TM A

T se denominaraacute HM cuando sea hormigoacuten en masa HA cuando sea hormigoacuten armado y HP cuando sea hormigoacuten pretensado R resistencia caracteriacutestica del hormigoacuten expresada en Nmmsup2 C letra inicial del tipo de consistencia S Seca P plaacutestica B Blanda F Fluida y L Liacutequida TM tamantildeo maacuteximo del aacuterido expresado en miliacutemetros A designacioacuten del ambiente a que estaraacute expuesto el hormigoacuten


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Tabla 2 Tipos de hormigoacuten

Tipos de Hormigoacuten

Hormigoacuten ordinario

Tambieacuten se suele referir a eacutel denominaacutendolo simplemente hormigoacuten Es el material obtenido al mezclar cemento portland agua y aacuteridos de varios tamantildeos superiores e inferiores a 5 mm es decir con grava y arena

Hormigoacuten en masa

Es el hormigoacuten que no contiene en su interior armaduras de acero Este hormigoacuten solo es apto para resistir esfuerzos de compresioacuten

Hormigoacuten armado

Es el hormigoacuten que en su interior tiene armaduras de acero debidamente calculadas y situadas Este hormigoacuten es apto para resistir esfuerzos de compresioacuten y traccioacuten Los esfuerzos de traccioacuten los resisten las armaduras de acero Es el hormigoacuten maacutes habitual

Hormigoacuten pretensado

Es el hormigoacuten que tiene en su interior una armadura de acero especial sometida a traccioacuten Puede ser pre-tensado si la armadura se ha tensado antes de colocar el hormigoacuten fresco o post-tensado si la armadura se tensa cuando el hormigoacuten ha adquirido su resistencia

Mortero Es una mezcla de cemento agua y arena (aacuterido fino) es decir un hormigoacuten normal sin aacuterido grueso

Hormigoacuten cicloacutepeo

Es el hormigoacuten que tiene embebidos en su interior grandes piedras de dimensioacuten no inferior a 30 cm

Hormigoacuten sin finos

Es aquel que soacutelo tiene aacuterido grueso es decir no tiene arena (aacuterido menor de 5 mm)

Hormigoacuten aireado o

celular

Se obtiene incorporando a la mezcla aire u otros gases derivados de reacciones quiacutemicas resultando un hormigoacuten baja densidad

Hormigoacuten de alta densidad

Fabricados con aacuteridos de densidades superiores a los habituales (normalmente barita magnetita hematita) El hormigoacuten pesado se utiliza para blindar estructuras y proteger frente a la radiacioacuten



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Hormigoacuten aireado o celular



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11 Transporte del hormigoacuten Se debe efectuar con los equipos adecuados y procedimientos necesarios a fin de mantener la homogeneidad obtenida durante el mezclado Deben evitar las perdidas de material segregaciones y contaminaciones El hormigoacuten debe ser transportado desde la salida de la betonera a su lugar de colocacioacuten definitiva en un tiempo inferior a 30 minutos Se pueden aceptar tiempos superiores si se mantiene la docilidad sin agregarle cantidades adicionales de agua ya sea mediante el uso de aditivos de efecto retardador condiciones ambientales u otros meacutetodos eficientes


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111 Equipos de transportes

- Canoas o canaletas

Deben tener una longitud maacutexima de 7 m terminando con un buzoacuten que produzca una caiacuteda vertical del hormigoacuten Se debe mantener un flujo continuo y una velocidad uniforme de hormigoacuten

Pendientes maacuteximas

Cono 3 a 8 12 (verticalhorizontal) Cono 8 a 12 13

- Carretillas


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- Cintas transportadoras

- Camiones tolvas ndash mixer


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112 Clasificacioacuten del hormigoacuten para transporte 1121 Seguacuten su densidad

- Hormigones livianos 300 - 1800 Kgm3 - Corrientes 2000 - 2500 Kgm3 - Pesados 3000 - 4500 Kgm3

1122 Seguacuten resistencias mecaacutenicas

- A Compresioacuten - H-30 - H-40 - H-50

- A flexotraccioacuten

- HF - 3 - HF - 4

1123 Tipo

- Hormigoacuten simple - Hormigoacuten armado

1124 Especiales

- Hormigoacuten con fibras hormigones fluidos - Hormigoacuten polimeacuterico hormigoacuten bombeado


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12 Viabilidad del reciclado Reciclaje de cemento Cuando ciertas estructuras hechas de cemento son demolidas o renovadas el reciclaje de cemento es un meacutetodo cada vez maacutes comuacuten para reutilizar los escombros resultantes El cemento soliacutea ser transportado hasta vertederos para deshacerse de eacutel pero su reciclaje tiene un nuacutemero de beneficios que lo ha hecho una opcioacuten maacutes atractiva en esta eacutepoca de conciencia medioambiental leyes medioambientales y el deseo de mantener los costes de las construcciones lo maacutes bajos posibles El aacuterido de cemento recolectado tras la demolicioacuten se introduce en una moledora Las unidades de molido aceptan uacutenicamente trozos de cemento sin contaminar es decir que deben estar libres de basura madera papel y otros materiales similares Los metales como los usados en el forjado son aceptables ya que pueden ser eliminados gracias a electroimanes y otros sistemas de separacioacuten tras lo que son fundidos para su reciclaje en otras instalaciones Los remanentes de los bloques de cemento se ordenan por tamantildeo Los trozos maacutes grandes pueden ser reconducidos a la maacutequina Tras llevar a cabo del molido las partiacuteculas son filtradas por varios meacutetodos distintos incluyendo la seleccioacuten a mano y la flotacioacuten El molido en el mismo lugar de la construccioacuten usando maquinaria de molido transportable reduce el coste de la construccioacuten y la contaminacioacuten generada cuando se compara el material desde y hasta una cantera Existen grandes maacutequinas portaacutetiles por carretera que pueden moler cemento y asfalto a un ritmo de hasta 600 toneladas por hora Estos sistemas normalmente consisten en una picadora de escombros una cinta transportadora de descarga por el lateral unidad de filtrado y una cinta transportadora para devolver a la picadora los trozos maacutes grandes Otras maacutequinas maacutes pequentildeas tambieacuten estaacuten disponibles que pueden manejar hasta 150 toneladas en una hora y puede instalarse en zonas maacutes reducidas Con la ventaja de contar con otras maacutequinas auxiliares como excavadoras la tendencia del reciclado en el mismo lugar de su extraccioacuten en pequentildeos voluacutemenes estaacute creciendo raacutepidamente Estos conjuntos permiten el reciclado de voluacutemenes inferiores a 100 toneladas a la hora


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Usos del hormigoacuten reciclado Los trozos maacutes pequentildeos de cemento se usan como gravilla para nuevos proyectos de construccioacuten La gravilla de base se coloca como la capa maacutes baja de las carreteras vertiendo tras ello maacutes cemento o asfalto La Federal Highway Administration puede usar teacutecnicas como esta para construir nuevas autoviacuteas hechas del material de las viejas carreteras El hormigoacuten reciclado tambieacuten puede ser usado como aacuterido seco para hacer hormigoacuten fresco si estaacute libre de contaminantes Los trozos maacutes grandes de cemento como el rip-rap puede ser usado para el control de la erosioacuten Con un control de calidad adecuado en las instalaciones de molido se puede suministrar ciertos materiales de calidad y esteacuteticamente atractivos como un sustituto del estuco y del acolchado Los gaviones pueden ser rellenados con hormigoacuten molido y se pueden apilar para crear muros de contencioacuten econoacutemicos Los gaviones apilados tambieacuten son usados para aumentar la privacidad de un lugar en lugar de usar una valla Beneficios Existe una variedad de beneficios en el reciclaje del cemento en lugar de su vertido o enterramiento en un vertedero Mantener el hormigoacuten alejado de los vertederos permite ahorrar espacio en estos lugares Usar material reciclado como gravilla reduce la necesidad de construccioacuten de minas a cielo abierto Usar cemento reciclado como material base para carreteras reduce la contaminacioacuten creada por su transporte a otros lugares Contras Han existido una serie de contras en el tema del reciclaje del hormigoacuten cuando se encuentra pintado debido al posible contenido en plomo de la pintura El laboratorio de investigacioacuten de ingenieriacutea de la construccioacuten del Army Corps of Engineers y otros han llevado a cabo varios estudios para comprobar si la pintura basada en plomo en el cemento reciclado realmente supone un riesgo para el ambiente Los resultados demostraron que el cemento con pintura al plomo podriacutea ser usado como un relleno seguro sin necesidad de tomar precauciones pero siempre y cuando se colocara sobre ciertos tipos de suelo


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13 Ensayos del hormigoacuten 131 Generalidades y clasificacioacuten El ensayo del hormigoacuten se realiza en sus dos estados fresco para conocer sus caracteriacutesticas y endurecido para determinar sus cualidades y resistencia El comportamiento de un hormigoacuten frente a los distintos esfuerzos es variable y complejo Clasificacioacuten 1) Seguacuten su naturaleza Destructivos determinan la resistencia mediante la rotura de probetas o piezas de hormigoacuten No destructivos determinan la calidad sin destruir la estructura 2) Seguacuten su finalidad Ensayos previos determinan la dosificacioacuten del material de acuerdo con las condiciones de ejecucioacuten Se realizan antes de comenzar las obras Ensayos caracteriacutesticos comprueban que la resistencia y dispersioacuten del hormigoacuten en obra se encuentran dentro de los liacutemites del proyecto Ensayos de control con probetas moldeadas en obra para comprobar que la resistencia del hormigoacuten se mantiene igual o mayor que la exigida Ensayos de informacioacuten pretenden conocer la resistencia del hormigoacuten correspondiente a una parte de la obra y a una edad determinada 132 Ensayos del hormigoacuten fresco Toma de muestras del hormigoacuten fresco

- Las muestras han de ser representativas y de volumen 125 ndash 150 veces el volumen de las probetas

- En camiones hormigonera tenemos que vigilar la segregacioacuten y tomar una muestra uniforme del contenido de la hormigonera

- Para comprobar la homogeneidad de un vertido las muestras se tomaraacutes a frac14 y frac34 de la descarga y entre estos para los distintos ensayos

- Cuando no se puedan tomar muestras durante la descarga tomaremos 5 porciones aleatorias de la descarga completa no cercanas a los bordes donde puede haberse producido segregacioacuten

- La muestra debe protegerse del sol lluvia viento y desecacioacuten y no exceder los 15 min antes de su utilizacioacuten


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1321 Ensayos de consistencia 13211 Cono de Abrams Se utiliza un molde sin fondo de forma troncocoacutenica provisto de dos asas para manipularlo con unas dimensiones interiores especiacuteficas Se coloca el molde sobre una superficie plana riacutegida e impermeable Se humedece el interior del molde y la superficie Se introduce el hormigoacuten y enrasa la superficie Se desmoldea inmediatamente levantando el cono despacio y en direccioacuten vertical sin sacudidas y medimos el punto maacutes alto de la masa asentada El ensayo no se aplica con aacuteridos gt 40 mm Clasificacioacuten del hormigoacuten seguacuten su consistencia

- Secos lt 2 - Plaacutesticos 3 - 5 - Blandos 6 - 9 - Fluidos gt 10

En este dibujo se puede observar como se calcula el asentamiento con el cono de Abrams


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En estas fotografiacuteas se puede observar la realizacioacuten del ensayo de consistencia mediante el cono de Abrams

En esta graacutefica se puede observar la relacioacuten entre la resistencia a compresioacuten frente al porcentaje de agua y el asentamiento con dos diferentes edades de del hormigoacuten


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13212 Mesa de sacudidas Se realizan las mismas operaciones que con el Cono de Abrams pero situando el molde sobre una mesa limpia que lo somete a 16 sacudidas o golpes en caiacuteda libre La consistencia se expresa en de aumento del diaacutemetro de la base inferior del cono

En estas fotografiacuteas se puede observar dos ejemplos de mesa de sacudidas


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13213 Consistoacutemetro Vebe Trata de medir en segundos el tiempo que tarda el hormigoacuten en extenderse totalmente sobre una placa de vidrio con la ayuda de una mesa vibrante Si el resultado es inferior a 5 segundos el ensayo es poco significativo

En estas fotografiacuteas se puede observar diferentes ejemplos de consistoacutemetros Vebe


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1322 Determinacioacuten de la densidad Se utiliza un molde riacutegido que se rellena y compacta Se determina la masa de hormigoacuten restando de la masa total la del molde Dividiendo por el volumen del molde se obtiene la densidad 1323 Contenido de aire ocluido Consiste en determinar la deformacioacuten elaacutestica que experimenta el hormigoacuten fresco bajo una presioacuten dada y en condiciones definidas y compararla con la de un volumen conocido de aire sometido a la misma presioacuten 133 Ensayos mecaacutenicos mediante probetas enmoldadas Definicioacuten de las probetas y moldes La forma y dimensiones de las probetas deben ser proporcionales al tamantildeo del aacuterido Los moldes deben ser riacutegidos y no absorbentes Se untan con aceite mineral u otra sustancia que no ataque al cemento y evite la adherencia Preparacioacuten de las probetas Si el asiento en el Cono de Abrams lt 4 cm Compactacioacuten por vibrado ge 4 cm Compactacioacuten por picado Una vez compactado el hormigoacuten debe ser enrasada con pasta de cemento la parte superior de la probeta Las probetas se manipularaacuten lo miacutenimo posible y se cubriraacuten para evitar la desecacioacuten Conservacioacuten Hemos de tener mucho cuidado en el transporte y conservacioacuten y se debe hacer en un lugar adecuado con una humedad y temperatura determinados Cuando se trata de hormigoacuten en obra debe conservarse con unas condiciones lo maacutes parecidas a las de la estructura de ensayo Refrentado de las probetas ciliacutendricas con mortero de azufre Las caras planas de probetas destinadas a rotura por compresioacuten con imperfecciones deben ser refrentadas mediante un tratamiento teacutermico con una mezcla de azufre arena y eventualmente un fundente


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Meacutetodos de ensayo de probetas de hormigoacuten Durante el ensayo la carga debe aplicarse de una manera continua y sin saltos Las dimensiones de las probetas deben medirse con un error lt 1 mm Las superficies de los platos no han de presentar El diaacutemetro de la esfera de rotura no debe ser gtgt que la dimensioacuten de la probeta y el centro de la esfera debe estar situado en la vertical de centro de la carga

En estas fotografiacuteas se puede observar diferentes probetas refrentadas con azufre


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1331 Meacutetodo de ensayo a compresioacuten Se limpiaran tanto las superficies de carga de los dos platos como las caras de la probeta Los cubos deben ensayarse sobre las caras laterales que corresponden al molde La carga debe aplicarse de una manera continua sin saltos y a una velocidad constante No debe introducirse ninguna correccioacuten a los mandos de la maquina de ensayo cuando la probeta se deforma raacutepidamente momentos antes de la rotura

En estas fotografiacuteas se puede observar la realizacioacuten del ensayo de compresioacuten en probetas cilindricas

En esta fotografiacutea se puede observar la realizacioacuten del ensayo de compresioacuten en una probeta rectangular


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1332 Meacutetodo de ensayo a flexotraccioacuten Las probetas se rompen a flexioacuten mediante la aplicacioacuten de dos cargas iguales y simeacutetricas Las probetas se apoyan y reciben la carga sobre las dos caras laterales que estuvieron en contacto con el molde La resistencia a flexotraccioacuten se calcula M = momento de rotura W = moacutedulo resistente a flexioacuten F = carga total aplicada

En estas tres fotografiacuteas se puede observar tres etapas en la realizacioacuten de un ensayo de flexotraccioacuten

fctf = Mr = 6 Mr = 3F W a3 a2


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1333 Meacutetodo de ensayo a traccioacuten indirecta Consiste en la rotura de la probeta generalmente ciliacutendrica mediante la aplicacioacuten de una carga de compresioacuten en dos generatrices diametralmente opuestas La resistencia a traccioacuten indirecta se calcula F = carga de rotura A = diaacutemetro de la probeta L = longitud de la probeta

En estas fotografiacuteas se puede observar los elementos para la realizacioacuten del ensayo de traccioacuten indirecta

2 F fcti = π a l


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1334 Meacutetodos escleromeacutetricos Constituyen ensayos elementales que determinan la dureza superficial del hormigoacuten bien mediante la energiacutea residual de un impacto sobre la superficie del hormigoacuten El martillo Schmidt es el maacutes utilizado por su sencillez y bajo coste mide la dureza superficial del hormigoacuten en funcioacuten del rechazo de un martillo ligero Debe obtenerse el rechazo medio de varias determinaciones limpiando y alisando previamente la superficie que se ensaya Uacutetil para determinar la marcha del endurecimiento del hormigoacuten o para comparar su calidad entre distintas zonas de una misma obra Los resultados que se obtienen vienen afectados x varias variable y por ello en manos inexpertas conduce a conclusiones erroacuteneas

El martillo Frank mide la dureza superficial del hormigoacuten por el diaacutemetro de la huella que deja impresa una bola de acero sobre la que se da un golpe El escleroacutemetro Windsor se basa en aplicar a la superficie del hormigoacuten una especie de clavo de acero extraduro que se introduce en el material por medio de una carga explosiva Lo que se mide es la profundidad de penetracioacuten que viene relacionada con la resistencia a compresioacuten del hormigoacuten El ensayo es aplicable a superficies planas y curvas losas de pequentildeo espesor etc


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1335 Meacutetodos por velocidad de propagacioacuten Se fundan en la relacioacuten que existe entre la velocidad de propagacioacuten de una onda progresiva o impulso a traveacutes de un medio homogeacuteneo e isoacutetropo y las constantes elaacutesticas del material que a su vez estaacuten ligadas con la resistencia del mismo La maacutes raacutepida de estas ondas es la longitudinal que corresponde a las deformaciones de traccioacuten-compresioacuten Ed = Moacutedulo de elasticidad longitudinal dinaacutemico del hormigoacuten g = Aceleracioacuten de la gravedad γ = Peso especiacutefico del hormigoacuten v = Coeficiente de Poisson La otra onda es transversal que corresponde a las deformaciones de esfuerzo cortante Gd = Moacutedulo d elasticidad transversal dinaacutemico El equipo maacutes corriente y conocido se compone de un generador de impulsos eleacutectricos un osciloscopio un marcador de tiempos un excitador de vibraciones piezoeleacutectrico y un captador del mismo Tabla 3 Calidad de los hormigones con cemento Portland

Velocidad v1(ms) Calidad del hormigoacuten gt 4500 3600 ndash 4500 3000 ndash 3600 2100 ndash 3000 lt 2100

Excelente Bueno Aceptable Malo Muy malo

Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)

Gd g Ed g 1 V1 = γ = γ (1 ndash 2v)


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1336 Meacutetodos por resonancia Estaacuten basados en la relacioacuten existente entre la frecuencia de resonancia de una pieza y las constantes elaacutesticas del material El inconveniente es que se han de efectuar los ensayos sobre probetas o piezas de pequentildeas dimensiones Si en una probeta o pieza de hormigoacuten se logra excitar una vibracioacuten cuya frecuencia coincida con su frecuencia propia o de resonancia pueden determinarse las constantes elaacutesticas del material mediante las relaciones Ed = K1 P f1

2

Ed = K2 P f22

Gd = K3 P f32

P = Peso d la probeta Ed = Moacutedulo d elasticidad dinaacutemico Gd = Moacutedulo de rigidez dinaacutemico f1 = Frecuencia de resonancia transversal f2 = Frecuencia de resonancia longitudinal f3 = Frecuencia de resonancia por torsioacuten 1337 Meacutetodos combinados o mixtos Cada uno de los meacutetodos que acaban de ser expuestos posee sus propias limitaciones Ello ha dado lugar a que se desarrollen meacutetodos mixtos Como meacutetodo combinado se recomienda relacionar el iacutendice de rebote escleromeacutetrico la velocidad del impulso ultrasoacutenico y la resistencia a compresioacuten del hormigoacuten obtenida mediante extraccioacuten de probetas testigo 1338 Meacutetodos por absorcioacuten o difusioacuten de isoacutetopos radiactivos Estos meacutetodos de ensayo estaacuten auacuten en viacutea de experimentacioacuten pueden ser de bastante intereacutes para efectuar un control de la homogeneidad del hormigoacuten El control de la calidad del hormigoacuten puede efectuarse bien midiendo su densidad o bien mediante la determinacioacuten del contenido de agua La densidad del hormigoacuten puede determinarse basaacutendose en la absorcioacuten de rayos gamma a su paso a traveacutes de la masa del mismo I = Radiacioacuten que atraviesa el espesor x I0 = Radiacioacuten incidente μ = Coeficiente de absorcioacuten x = Espesor del material

I = I0 e ndashμx


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El meacutetodo resulta uacutetil para detectar alguacuten defecto del hormigoacuten endurecido o bien para controlar la homogeneidad del hormigoacuten fresco La calidad del hormigoacuten puede tambieacuten determinarse midiendo su contenido en agua mediante la retrodifusioacuten de los neutrones raacutepidos de los aacutetomos de hidroacutegeno de la misma 134 Equivalencia entre distintas formas de probetas Para la utilizacioacuten de la tabla posterior citamos un ejemplo En los ensayos de resistencia a compresioacuten cuando se utilizan probetas diferentes de la ciliacutendrica 15x30 los resultados deben multiplicarse por el coeficiente de conversioacuten dado en la tabla 4 para obtener el valor que corresponderiacutea a la probeta ciliacutendrica 15x30 Tabla 4 coeficientes de conversioacuten respecto a la probeta ciliacutendrica de 15 x 30 cm

Coeficiente de conversioacuten Tipo de probeta (Con caras refrentadas)

Dimensiones (cm) Valores liacutemites Medio

Cilindro Cilindro Cilindro Cubo Cubo Cubo Cubo Prisma Prisma

15x30 10x20 25x50 10 15 20 30 15x15x45 20x20x60

094 a 100 a 110 070 a 090 070 a 090 075 a 090 080 a 100 090 a 120 090 a 120

100 097 105 080 080 083 090 105 105

135 Equivalencia entre distintas edades a) En los ensayos de resistencia a compresioacuten puede admitirse que la relacioacuten entre la resistencia a j diacuteas de edad y la de 28 diacuteas es la dada en la tabla 5 Tabla 5 valores de la relacioacuten fcjfc28

Edad de hormigoacuten en diacuteas 3 7 28 90 360 Cemento Portland normal 040 065 100 120 135 Cemento Portland de alta resistencia inicial 055 075 100 115 120

b) En los ensayos de resistencia a traccioacuten la relacioacuten citada puede tomarse de la tabla 6


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Tabla 6 coeficientes de conversioacuten respecto a 28 diacuteas de edad en los ensayos de resistencia a traccioacuten

Edad de hormigoacuten en diacuteas 3 7 28 90 Traccioacuten directa 058 074 100 122 Ensayo brasilentildeo 065 078 100 108 Ensayo de flexotraccioacuten 058 075 100 120

Equivalencias entre distintas resistencias Entre las distintas resistencias a traccioacuten y las resistencias a compresioacuten pueden establecerse unas relaciones medias de tipo orientativo 136 Extraccioacuten y ensayo de probetas testigo Generalidades Cuando sea necesario determinar la resistencia del hormigoacuten correspondiente a una obra ya ejecutada pueden obtenerse probetas talladas directamente de la obra Las probetas se extraen mediante perforadoras tubulares con las que se obtienen testigos ciliacutendricos cuyas caras extremas se cortan posteriormente con disco Cuando se trata de pilares conviene muestrear en el tercio superior de los mismos El detector magneacutetico de armaduras aplicado a la superficie del hormigoacuten permite localizar la presencia y el trazado de las armaduras hasta profundidades del orden de los 10 cm Dimensiones de las probetas Las probetas ciliacutendricas destinadas al ensayo de compresioacuten tendraacuten un diaacutemetro ge 10 cm y su altura como miacutenimo el doble del diaacutemetro El diaacutemetro no debe ser inferior al triple del tamantildeo maacuteximo del aacuterido Es conveniente que las probetas no se extraigan antes de los 28 diacuteas Sus bases de ensayo no deben tener irregularidades grandes y deben ser perpendiculares al eje de la probeta Preparacioacuten y conservacioacuten de las probetas En el caso en que la obra o estructura de la que se han extraiacutedo las probetas vaya a estar sometido a humedad continuamente o a saturacioacuten de agua las probetas talladas y refrentadas deben mantenerse antes del ensayo durante 40 a 48 horas en agua


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Evaluacioacuten de la resistencia La influencia de la edad estaacute ligada fundamentalmente al tipo de cemento y al grado de maduracioacuten del hormigoacuten Si se desease estimar la resistencia a otra edad distinta de la ensayada habriacutea que utilizar correlaciones especiacuteficas para cada cemento en su defecto pueden emplearse valores medios como los indicados en la tabla 5 o en la 7 Tabla 7 Influencia de la edad en la resistencia a compresioacuten de probetas testigo

Resistencia relativa Tipo de cemento 7 diacuteas 14 diacuteas 28 diacuteas 3 meses 1 antildeo 2 antildeos

Normal 070 088 1 112 118 120 De alta resistencia inicial 080 092 1 110 115 115 De endurecimiento lento 070 1 140 160 170 Ensayos de control de la calidad del hormigoacuten Seguacuten su finalidad (ya descritos anteriormente) Ensayos posteriores a la terminacioacuten de la obra Cuando debemos estimar la calidad del hormigoacuten de una estructura ya terminada puede recurrirse a la extraccioacuten de probetas testigo a la realizacioacuten de ensayos no destructivos de prueba de carga o de otras determinaciones directas o indirectas de la calidad del hormigoacuten En la tabla 8 se presenta un resumen de los procedimientos comuacutenmente empleados En general la estimacioacuten final de la calidad de hormigoacuten requiere el empleo combinado de diversos meacutetodos


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Tabla 8 procedimientos para estimar la calidad del hormigoacuten de una estructura Procedimiento Forma de trabajo Caracteriacutesticas que se

determina Anaacutelisis quiacutemico - Determinacioacuten del

contenido en cal fosilice sobre muestras de 5 Kg de hormigoacuten - Otros meacutetodos

- Contenido en cemento por m3 de hormigoacuten - Dosis de los componentes - Relacioacuten aguacemento

Extraccioacuten de probetas testigo

-Sonda rotatoria y ensayos posteriores

- Resistencia - Peso especiacutefico - Porosidad - Modelo de elasticidad dinaacutemica - Las del caso anterior

Exploracioacuten escleromeacutetrica - Estimacioacuten de la dureza superficial(iacutendice escleromeacutetrico)

- Resistencia

Exploracioacuten con ultrasonidos

- Medida de la velocidad de propagacioacuten de ondas ultrasoacutenicas

- Moacutedulo de elasticidad - Resistencia - Presencia de fisuras

Deteccioacuten magneacutetica de armaduras

- Medicioacuten de variaciones en campos magneacuteticos

- Posicioacuten de las armaduras - Espesor del recubrimiento

Rayos X - Inspeccioacuten radiograacutefica - Posicioacuten de las armaduras Isoacutetopos radioactivos - Medicioacuten de la absorcioacuten

difusioacuten o presencia de radio-isoacutetopos

- Peso especiacutefico - Porosidad - Coqueras - Contenido en agua - Posicioacuten y diaacutemetro de las armaduras

Examen al microscopio - Sobre el propio elemento - Presencia de fisuras Anaacutelisis petrograacutefico - Sobre muestras extraiacutedas - Posibles alteraciones

(precipitacioacuten carbonatacioacuten etc)

Recuento microscoacutepico - Meacutetodo de las liacuteneas transversales sobre muestra preparada

- Aire ocluido

Pruebas de carga - Medicioacuten de deformaciones y fisuras

- Comprobacioacuten del comportamiento elaacutestico


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14 Ensayos maacutes comunes 141 Ensayo compresioacuten Objetivo La determinacioacuten de la resistencia a compresioacuten de probetas de ensayo de hormigoacuten endurecido Probetas de ensayo Las probetas deben ser cuacutebicas ciliacutendricas o testigos que cumplan las especificaciones de las Normas EN 12350-1 EN 12390-2 o EN 12504-1 En nuestro caso utilizaremos probetas cuacutebicas que las cumplen Procedimiento Tomamos las probetas seguacuten la norma UNE EN 12350-1 Limpiamos los platos de carga de la maquina y la superficie de la probeta eliminando cualquier resto Eliminamos la humedad de la probeta y la colocamos centrada en el plato inferior Seleccionamos en la maquina las condiciones de velocidad de carga constante aplicamos una carga inicial y comenzamos a aplicar la carga continuadamente hasta la rotura Registramos la carga maacutexima indicada por la maquina en kN

Expresioacuten de los resultados La resistencia a compresioacuten es igual a la carga maacutexima de rotura dividida entre la superficie o aacuterea transversal de la probeta


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142 Ensayo asentamiento Objetivo y campo de aplicacioacuten Determinar la consistencia de un hormigoacuten fresco mediante el ensayo de asentamiento El ensayo de asentamiento es sensible a los cambios en la consistencia del hormigoacuten cuando la medida del asentamiento se situacutea entre 10 mm y 210 mm Maacutes allaacute de estos valores extremos la medicioacuten del asentamiento puede ser inadecuada y deberiacutean considerarse otros meacutetodos de medida de la consistencia Este ensayo no es apropiado si el asentamiento continuacutea producieacutendose despueacutes de un periodo de 1 min despueacutes del desmoldeo Este ensayo no es aplicable cuando el tamantildeo maacuteximo del aacuterido en el hormigoacuten es mayor que 40 mm Fundamento El hormigoacuten fresco se compacta en un molde con forma de tronco de cono Cuando el molde se levanta en direccioacuten vertical el descenso producido por el asiento del hormigoacuten da una medida de su consistencia Aparatos Molde para conformar la probeta de ensayo fabricado con metal que no sea faacutecilmente atacable por la pasta de cemento y de un espesor no inferior a 15 mm El interior del molde debe ser liso y libre de protuberancias tales como cabezas de remaches y tampoco debe presentar ninguacuten tipo de abolladuras El molde debe tener forma de tronco de cono con las siguientes dimensiones interiores Diaacutemetro de la base (200plusmn2) mm Diaacutemetro de la parte superior (100plusmn2) mm Altura (300plusmn2) mm La base y la parte superior deben estar abiertas y deben ser paralelas entre siacute formando aacutengulo recto con el eje del cono El molde debe estar provisto en la parte superior de dos asas y en la parte inferior de dos grapas de fijacioacuten o piezas fijas de pie para sostenerlo firmemente Es aceptable un molde que pueda sujetarse en la base siempre que el dispositivo de sujecioacuten pueda liberarse completamente sin movimiento del molde y sin interferir en el asentamiento del hormigoacuten Barra compactadora de seccioacuten transversal circular recta fabricada con acero con un diaacutemetro de (16plusmn1) mm y de (600plusmn5) mm de longitud y con sus extremos redondeado


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Regla graduada desde 0 mm a 300 mm con divisiones no superiores a 5 mm con el punto cercen uno de los extremos de la regla Bandejachapa de base una placa riacutegida plana no absorbente u otra superficie en la cual se pueda colocar el molde Recipiente de reamasado una bandeja plana de construccioacuten riacutegida y fabricada con materiales no absorbentes ni faacutecilmente atacable por la pasta de cemento Deben tenerlas dimensiones apropiadas para que el hormigoacuten pueda homogeneizarse perfectamente empleando la pala cuadrada o el cogedor Pala con la boca cuadrada Cogedor de 100 mm de anchura aproximadamente Cronometro o reloj que permita la apreciacioacuten de 1 s Procedimiento Se humedece el molde y la bandeja base y se coloca el molde sobre la bandeja base en una superficie horizontal Durante el proceso de llenado se agarra o sujeta el molde firmemente contra la bandeja base bien anclaacutendolo perfectamente o bien pisando en las dos piezas de pie Se llena el molde en tres capas de modo que cada una ocupe aproximadamente un tercio de la altura del molde una vez compactado el hormigoacuten Se compacta cada capa con 25 golpes con la barra compactadora Se distribuyen uniformemente los golpes en la seccioacuten transversal de cada capa Para la capa inferior se necesitaraacute inclinar ligeramente la barra compactadora y posicionar la mitad de los golpes aproximadamente en forma de espiral hacia el centro Se compacta la segunda y la ultima capa a lo largo de toda su altura de forma que la barra penetre ligeramente en la capa inferior En el llenado y compactado de la ultima capa se procurara que el hormigoacuten rebose antes de comenzar el proceso de compactado Si como consecuencia del proceso de compactad de la ultima capa resultase que falta hormigoacuten y que por tanto estaacute por debajo del nivel superior del molde se antildeade maacutes hormigoacuten para que siempre haya exceso sobre el nivel superior del molde Despueacutes de compactar la ultima capa se retira el hormigoacuten sobrante por medio de una accioacuten de corte y rodillo de la barra compactadora


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Se retira el molde levantaacutendolo con cuidado en direccioacuten vertical La operacioacuten de levantar el molde debe realizarse en un tiempo de 2s a 5 s de una manera uniforme sin causas al hormigoacuten ninguacuten movimiento lateral o de torsioacuten La operacioacuten completa desde el comienzo del llenado del molde hasta la retirada del mismo seraacute realizada sin interrupcioacuten y debe completarse en un tiempo no superior a 150 s Inmediatamente despueacutes de retirar el molde se mide el asentamiento h determinando la diferencia entre la altura del molde y la del punto maacutes alto de la probeta de hormigoacuten asentada redondeado a los 10 mm Resultado del ensayo El ensayo solamente es valido si se produce un correcto asentamiento de la masa de hormigoacuten es decir un asentamiento en el cual el hormigoacuten permanece sustancialmente intacto y de forma simeacutetrica


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143 Ensayo escleromeacutetrico Objetivo Determinar el iacutendice de rebote de una zona de hormigoacuten endurecido usando un escleroacutemetro Fundamento Una masa proyectada por un muelle golpea a un vaacutestago en contacto con la superficie del hormigoacuten y el resultado del ensayo expresa en teacuterminos de la medida de la distancia de rebote de la masa Aparatos Escleroacutemetro Consta de una masa de acero impulsada por un muelle el cual cuando es liberado golpea un vaacutestago de acero en contacto con la superficie de hormigoacuten La distancia de rebote del martillo de acero se mediraacute en una escala lineal acoplada al instrumento Yunque de tarado Yunque de acero para la verificacioacuten del escleroacutemetro definido por una dureza minima de 52 HRC y una masa de (16plusmn1) Kg y un diaacutemetro de aproximadamente 150 mm


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Zona de ensayo Los elementos de hormigoacuten a ensayar deberaacuten tener un espesor miacutenimo de 100 mm y estar solidariamente fijos a una estructura Se pueden ensayar probetas maacutes pequentildeas con la condicioacuten de estar firmemente sujetadas Se deben evitar las zonas que presenten coqueras exfoliaciones textura rugosa o alta porosidad Para la seleccioacuten de la zona de ensayo se tendraacuten en cuenta los siguientes factores

La resistencia del hormigoacuten Tipo de superficie Tipo de hormigoacuten Humedad de la superficie Carbonatacioacuten Movimiento del hormigoacuten bajo ensayo

Las superficies texturadas en exceso con presencia de polvo o con perdida de mortero se alisaran usando una piedra abrasiva hasta que presenten un aspecto liso Las superficies obtenidas con encofrados lisos o alisadas pueden ensayarse sin pulido Procedimiento El escleroacutemetro se usaraacute a una temperatura dentro del rango de 10 ordmC a 35 ordmC Antes de una secuencia de ensayo sobre una superficie de hormigoacuten se realizaraacuten y registraraacuten lecturas sobre el yunque de tarado para asegura que se encuentran dentro del rango recomendado por el fabricante Si no lo estaacuten el escleroacutemetro se limpiaraacute yo ajustaraacute El escleroacutemetro se sujetaraacute firmemente en una posicioacuten que permita transmitir mediante el vaacutestago un impacto perpendicular a la superficie de ensayo Despueacutes del impacto se anota el valor del iacutendice de rebote Se han de tomar al menos nueve lecturas con el fin de disponer de una estimacioacuten fiable del iacutendice de rebote de la zona de ensayo Se anotara la posicioacuten y la orientacioacuten del escleroacutemetro para cada conjunto de lecturas No se deben elegir dos puntos de impacto a una distancia inferior a 25 mm entre ellos ni a 25 mm del borde de la pieza Se examina cada huella efectuada en la superficie despueacutes del choque y si el impacto aplasta o rompe huecos proacuteximos a la superficie el resultado obtenido seraacute desestimado Despueacutes de los ensayos se realizaraacuten lecturas usando el yunque de tarad registraacutendolos y comparaacutendolos con los efectuados actuados con anterioridad a los ensayos Si os resultados difieren el escleroacutemetro se limpiaraacute yo ajustaraacute y se repetiraacuten los ensayos


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Resultado del ensayo El resultado se tomaraacute como la mediana de todas las lecturas corregidas si es necesario teniendo en cuenta la orientacioacuten del escleroacutemetro de acuerdo con las instrucciones del fabricante y expresado como un nuacutemero entero Si maacutes del 20 de todas las lecturas difieren de la mediana en maacutes de seis unidades se descartaraacuten la totalidad del as lecturas


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144 Ensayo flexioacuten Objetivo Determinar la resistencia a flexioacuten de probetas de hormigoacuten endurecido Fundamento Someter a una probeta prismaacutetica a un momento flector mediante la aplicacioacuten de una carga a traveacutes de rodillos superiores e inferiores Se registrara la carga maacutexima alcanzada y se calculara la resistencia a flexioacuten Aparatos Maquina de ensayo La maquina debe cumplir las especificaciones de la Norma EN 12390-4 Aplicacioacuten de la fuerza El dispositivo para la aplicacioacuten de cargas debe consistir en - Dos rodillos soportes - Dos rodillos superiores soportados por una placa articulada que reparte la carga aplicada por la prensa entre los dos rodillos por igual


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Procedimiento Se limpian todas las superficies de los soportes del dispositivo de ensayo y se eliminan de las caras de la probeta que van a estas en contacto con los rodillos todo el polvo u otros materiales extrantildeos Se coloca la probeta en el dispositivo de ensayo correctamente centrada con su eje longitudinal en aacutengulo recto con los ejes longitudinales de los rodillos superiores e inferiores Se comprueba que la direccioacuten de referencia de la carga es perpendicular a la direccioacuten de hormigonado de la probeta La carga no se comienza a aplicar hasta que los rodillos de carga y los de apoyo descansen firmemente sobre la probeta Se selecciona un incremento de tensioacuten constante entre 004 y 006 MPas Tras aplicarse la carga inicial que no debe exceder aproximadamente el 20 de la carga de rotura se aplica la carga de forma continua y sin brusquedades con el incremento hasta que la probeta no soporte una carga mayor


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La velocidad de carga requerida en la maquina se calcula mediante la formula

Donde R es el incremento de carga requerido en Ns s es el incremento de tensioacuten en MPas (Nmmsup2 middots) d1 y d2 son las dimensiones laterales de la probeta en mm l es la distancia entre los rodillos inferiores en mm Se debe anotar la carga maacutexima alcanzada Si la rotura se produce fuera de los rodillos de carga se debe anotar Expresioacuten de resultados La resistencia a flexioacuten viene dad por la formula

Donde fcf es la resistencia a flexioacuten en MPa (Nmmsup2) F es la carga maacutexima en N l es la distancia entre los rodillos inferiores en mm d1 y d2 son las dimensiones laterales de la probeta en mm La resistencia a flexioacuten se expresa con una aproximacioacuten de 01 MPa (Nmmsup2)


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145 Ensayo traccioacuten indirecta Objetivo y campo de aplicacioacuten Determinar la resistencia a traccioacuten indirecta sobre probetas prismaacuteticas de hormigoacuten endurecido Fundamento Se somete una probeta a una fuerza de compresioacuten aplicada en una banda estrecha en toda su longitud El resultado de la fuerza de traccioacuten ortogonal provoca que la probeta rompa a traccioacuten Aparatos Maquina de ensayo de acuerdo con la Norma EN 12390-4 Pueden atizarse piezas de acero curvas en lugar de los platos convencionales cuando los ensayos se realicen sobre probetas cuacutebicas o prismaacuteticas Dispositivo (opcional) para alinear las probetas y las bandas de apoyo El dispositivo no debe de impedir la deformacioacuten de la probeta durante el ensayo Bandas de apoyo de fibras prensadas de acuerdo con la Norma EN 316 de densidad igual o mayor que 900 Kgmsup3 y dimensiones ancho = (15plusmn1) mm espesor = (4plusmn1) mm y una longitud superior a la liacutenea de contacto de la probeta


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Procedimiento Se limpian todas las superficies de los soportes del dispositivo de ensayo bandas piezas de carga y platos Se limpian y eliminan de la superficie de la probeta que vaya a estar en contacto con las bandas de apoyo la arena suelta u otros materiales extrantildeos Se coloca la probeta centrada en la prensa si se desea utilizando el dispositivo opcional Se situacutean con cuidado las bandas de apoyo y si fuera necesario las piezas de carga a lo largo de la parte superior e inferior del plano de carga de la probeta Asegurarse durante la carga que el plato superior es paralelo al inferior y que la probeta permanece centrada cuando comienza la carga bien sea por medio del dispositivo o mediante soportes temporales Se selecciona un incremento de tensioacuten constante entre 004 y 006 MPas Despueacutes de la aplicacioacuten de la carga inicial que no debe de sobrepasar aproximadamente el 20 de la carga de rotura la carga se aplica sin brusquedades y se incrementa continuamente a la velocidad seleccionada plusmn10 hasta que no soporte una carga mayor La velocidad de carga requerida se calcula mediante la foacutermula

Donde R es la velocidad de carga requerida (Ns) L es la longitud de la probeta (mm) d es la dimensioacuten de la seccioacuten transversal de la probeta (mm) s es el incremento de tensioacuten (MPas o Nmmsup2middots) Se anota la maacutexima carga alcanzada Se examina la rotura de la probeta y el aspecto del hormigoacuten y se anota cualquier anomaliacutea


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Resultado del ensayo La resistencia a traccioacuten indirecta viene dada por la foacutermula

Donde fct es la resistencia a traccioacuten indirecta (MPa o Nmmsup2) F es la carga maacutexima (N) L es la longitud de la liacutenea de contacto de la probeta (mm) d es la dimensioacuten de la seccioacuten transversal de la probeta (mm) La resistencia a traccioacuten indirecta se expresa con una aproximacioacuten de 005 MPa


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146 Ensayo ultrasonidos Objetivo y campo de aplicacioacuten Determinacioacuten de la velocidad de propagacioacuten de ondas longitudinales de ultrasonidos en el hormigoacuten endurecido lo que se utiliza en diversas aplicaciones Teacuterminos y definiciones Tiempo de propagacioacuten Tiempo invertido por el impulso ultrasoacutenico para pasar desde el palpador transmisor hasta el palpador receptor circulando a traveacutes del hormigoacuten interpuesto Inicio Frente del impulso detectado por el aparato de medida Tiempo de formacioacuten Tiempo que tarda el frente del primer impulso en pasar del 10 al 90 de su maacutexima amplitud Principio Un palpador electroacuacutestico mantenido en contacto con la superficie del hormigoacuten en ensayo emite impulsos de vibraciones longitudinales Despueacutes de atravesar en el hormigoacuten una trayectoria de longitud conocida el impulso de vibraciones se convierte en una sentildeal eleacutectrica por un segundo palpador mientras que circuitos electroacutenicos de temporizacioacuten miden el tiempo de traacutensito del impulso Aparatos El aparato consiste en un generados de impulsos eleacutectricos un par de palpadores un amplificador y un temporizador electroacutenico para la medida del intervalo de tiempo transcurrido entre el comienzo de la onda del impulso generado en el en el palpador transmisor y el comienzo de la onda a su llegada al palpador receptor Existen dos tipos de aparatos electroacutenicos para la medida del tiempo El osciloscopio donde se muestra el primer frente del impulso respecto a una escala de tiempo adecuada El cronometro de intervalos de lectura digital directa Palpadores Deben tener la frecuencia natural dentro del rango de 20 kHz a 150 kHz


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Procedimiento Colocacioacuten del palpador Aunque la direccioacuten en la que se propaga la energiacutea maacutexima es en aacutengulo recto respecto a la cara del palpador transmisor es factible la deteccioacuten de impulsos que circulen a traveacutes del hormigoacuten en cualquier otra direccioacuten Es por tanto posible efectuar medidas de velocidad de impulso situando los dos palpadores en caras opuestas (trasmisioacuten directa) o en caras adyacentes (trasmisioacuten semidirecta) o en la misma cara (trasmisioacuten indirecta o superficial) de la estructura de hormigoacuten o de la probeta Medida de la longitud de la trayectoria En transmisioacuten directa la longitud de la trayectoria es la distancia maacutes corta entre los palpadores La precisioacuten de la medida de la longitud de la trayectoria debe registrarse con una exactitud del plusmn1


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En transmisioacuten semidirecta generalmente es suficiente preciso tomar como longitud de trayectoria la distancia medida entre los centros de las caras de los palpadores La precisioacuten de la longitud depende del tamantildeo del palpador comparado con la distancia entre centros Con la transmisioacuten indirecta no se determina la longitud de la trayectoria sino que se realiza series de medidas colocando los palpadores a distancias diferentes Acoplamiento de los palpadores sobre el hormigoacuten Debe haber un adecuado acoplamiento acuacutestico entre el hormigoacuten y la cara del palpador Muchos hormigones presentan un acabado suficientemente liso para asegurar un buen contacto acuacutestico usando un medio de acoplamiento tal y como vaselina grasa y presionando el palpador contra la superficie del hormigoacuten Cuando la superficie del hormigoacuten es muy rugosa y desigual la zona deberiacutea alisarse y nivelarse por pulido o mediante una resina epoxi de endurecimiento raacutepido Medida del tiempo de propagacioacuten Utilizando el dispositivo electroacutenico se debe determinar el intervalo de tiempo indicado de acuerdo con la instruccioacuten del fabricante Resultado del ensayo En transmisiones directas y semidirectas la velocidad del impulso se debe calcular mediante la foacutermula

Donde V es la velocidad del impulso (kms) L es la longitud de la trayectoria (mm) T es el tiempo que tarda el impulso en su trayectoria (micros) La determinacioacuten resultante de la velocidad del impulso se debe expresar con una aproximacioacuten de 001 kms


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147 Ensayo Vebe Objetivo y campo de aplicacioacuten Determinar la consistencia de un hormigoacuten fresco por medio del tiempo Vebe No es aplicable cuando el tamantildeo del aacuterido es mayor de 63 mm Si el tiempo Vebe es inferior a 5 s o superior a 30 s el hormigoacuten tiene una consistencia para la cual el ensayo Vebe no es adecuado Fundamento El hormigoacuten fresco se compacta dentro de un molde para medir asentamientos El molde se levanta verticalmente limpio de hormigoacuten y se coloca un disco transparente sobre la parte superior del hormigoacuten y con cuidado se baja hasta que entra en contacto con el hormigoacuten Se registra el asentamiento del hormigoacuten Se pone en marcha la mesa vibratoria y se mide el tiempo que tarda la cara inferior del disco trasparente en cubrirse con la pasta (tiempo Vebe) Aparatos

- Contenedor fabricado con metal no atacable faacutecilmente por la pasta de cemento de forma ciliacutendrica (A) con un diaacutemetro interior de (240plusmn5) mm y una altura de (200plusmn2) mm El espesor de la pared debe de ser de aproximadamente 3 mm y el de la base de aproximadamente 75 mm El contenedor debe ser estanco al agua y de rigidez suficiente para mantener su forma con un uso continuo Debe disponer de asas y abrazaderas de refuerzo permitiendo estas uacuteltimas asegurar la fijacioacuten en la parte superior de la mesa vibratoria (G) mediante palomillas (H)

- Molde para conformar la probeta de ensayo fabricado con metal que no sea

faacutecilmente atacable por la pasta de cemento y de un espesor no inferior a 15 mm El interior del molde debe ser liso y libre de protuberancias tales como cabezas de remaches y tampoco debe presentar ninguacuten tipo de abolladuras El molde debe tener forma de tronco de cono con las siguientes dimensiones interiores

- Diaacutemetro de la base (200plusmn2) mm - Diaacutemetro de la parte superior (100plusmn2) mm - Altura (300plusmn2) mm

- La base y la parte superior deben estar abiertas y deben ser paralelas entre siacute

formando aacutengulo recto con el eje del cono El molde debe estar provisto en la parte superior de dos asas situadas aproximadamente a dos tercios de la altura para facilitar su levantamiento en direccioacuten vertical cuando la probeta d ensayo de hormigoacuten ha sido moldeada como requiere el ensayo


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- Disco trasparente horizontal (C) unido a una barra (J) la cual desliza

verticalmente a traveacutes de una guiacutea (E) montada en un brazo giratorio (N) y el cual puede fijarse en posicioacuten con un tornillo (Q) El brazo giratorio tambieacuten sostiene un embudo (D) cuya base coincide con la base superior del molde coacutenico cuando eacuteste se coloca conceacutentricamente con el contenedor El brazo giratorio se situacutea en un tubo hueco (M) y puede fijarse por un tornillo de presioacuten (F) Cuando la posicioacuten es la adecuada los ejes de la barra y del embudo deben coincidir con el eje del contenedor El disco trasparente debe tener un diaacutemetro de (230plusmn2) mm y un espesor de (10plusmn2) mm Debe disponer un peso (P) colocado directamente sobre el disco de tal forma que el conjunto moacutevil que consta de disco barra y peso tenga una masa de (2750plusmn50) gramos La barra debe estar provista de una escala graduada con intervalos de 5 mm para leer el asentamiento del hormigoacuten

- Mesa vibratoria (G) de (380plusmn3) mm de longitud y de (200plusmn2) mm de anchura y

soportada por cuatro amortiguadores de caucho alojados en la base hueca (K) que a su vez descansa sobre tres pies de caucho La unidad vibratoria (L) se fija correctamente en el fondo de la mesa con el contenedor colocado en su parte superior y vaciacuteo debe ser aproximadamente plusmn05 mm

- Barra compactadora de seccioacuten transversal circular recta fabricada con acero

con un diaacutemetro de (16plusmn1) mm y de (600plusmn5) mm de longitud y con sus extremos redondeado

- Cronometro o reloj que permita la apreciacioacuten de 05 s

- Recipiente de reamasado una bandeja plana de construccioacuten riacutegida y fabricada

con materiales no absorbentes ni faacutecilmente atacable por la pasta de cemento Deben tenerlas dimensiones apropiadas para que el hormigoacuten pueda homogeneizarse perfectamente empleando la pala cuadrada

- Pala con la boca cuadrada

- Trapo huacutemedo

- Cogedor de 100 mm de anchura aproximadamente


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Procedimiento Se coloca el consistoacutemetro Vebe en una base riacutegida y horizontal aseguraacutendose que el contenedor (A) estaacute firmemente sujeto por medio de las palomillas (H) Se humedece el molde (B) y se coloca en el contenedor Se situacutea el embudo (D) en su posicioacuten sobre el molde y se baja sobre el mismo Se aprieta el tornillo (F) para que el molde no pueda levantarse del fondo del contenedor Se llena el molde en tres capas de modo que cada una ocupe aproximadamente un tercio de la altura del molde una vez compactado el hormigoacuten Se compacta cada capa con 25 golpes con la barra compactadora Se distribuyen uniformemente los golpes en la seccioacuten transversal de cada capa Para la capa inferior se necesitaraacute inclinar ligeramente la barra compactadora y posicionar la mitad de los golpes aproximadamente en forma de espiral hacia el centro Se compacta la segunda y la ultima capa a lo largo de toda su altura de forma que la barra penetre ligeramente en la capa inferior En el llenado y compactado de la ultima capa se procurara que el hormigoacuten rebose antes de comenzar el proceso de compactado Si como consecuencia del proceso de compactad de la ultima capa resultase que falta hormigoacuten y que por tanto estaacute por debajo del nivel superior del molde se antildeade maacutes hormigoacuten para que siempre haya exceso sobre el nivel superior del molde Despueacutes de compactar la uacuteltima capa se afloja el tornillo (F) se levanta el embudo (D) y se gira apartaacutendolo y se vuelve a apretar el tornillo (F) en la nueva posicioacuten Asegurarse que el molde (B) no se levante o se mueva prematuramente y que no caiga hormigoacuten en el contenedor (A) Se retira el hormigoacuten sobrante por medio de una accioacuten de corte y rodillo de la barra compactadora Se retira el molde (B) del hormigoacuten levantaacutendolo cuidadosamente en vertical usando las asas La operacioacuten de elevacioacuten del molde tendraacute una duracioacuten comprendida entre 2 s y 5 s y se ejecutaraacute de una manera firme y vertical hacia arriba sin que cause al hormigoacuten ninguacuten movimiento lateral o de torsioacuten Si el hormigoacuten se asienta de forma sesgada se colapsa o se asienta hasta el punto que toca la pared del contenedor (A) se registra esta circunstancia Se debe registrar si el hormigoacuten se asienta sin ponerse en contacto con la pared del contenedor (A) Se gira el disca trasparente (C) sobre la parte superior del hormigoacuten se afloja el tornillo (Q) y con cuidado se baja el disco hasta que justo entre en contacto con el hormigoacuten Siempre que haya habido un asentamiento correcto cuando el disco (C) toca el punto maacutes alto del hormigoacuten se aprieta el tornillo (Q) Se lee y anota el valor del asentamiento en la escala (J) Se afloja el tornillo (Q) para permitir que el disco (C) deslice faacutecilmente en el contenedor y se apoye totalmente en el hormigoacuten


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Si no se ha producido un asentamiento correcto asegurarse que el tornillo (Q) se afloja para permitir que el disco (C) deslice faacutecilmente en el contenedor para apoyarse en el hormigoacuten Se pone en marcha la mesa vibratoria y el cronoacutemetro simultaacuteneamente Se observa a traveacutes del disco trasparente (C) coacutemo se va remoldeando el hormigoacuten Tan pronto como la superficie inferior del disco (C) esteacute completamente en contacto con la pasta de cemento se para el cronoacutemetro y la mesa vibratoria Se registra el tiempo con una aproximacioacuten de 1 s El proceso total desde el comienzo de llenado del molde se completa sin interrupcioacuten en un tiempo maacuteximo de 5 min Resultado del ensayo Se registra el tiempo con una aproximacioacuten de 1 s Eacuteste es el tiempo Vebe que expresa la consistencia de la amasada bajo ensayo


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Consistoacutemetro tiacutepico (Medidor Vebe)


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148 Ensayo mesa sacudidas Objetivo y campo de aplicacioacuten Determinar el escurrimiento del hormigoacuten fresco No es aplicable a hormigones autocompactantes hormigones celulares u hormigones exentos de finos ni a hormigones cuyo tamantildeo maacuteximo de aacuterido sea mayor de 63 mm Fundamento El ensayo de la mesa de sacudidas determina la consistencia del hormigoacuten fresco mediante la medida del esparcimiento del hormigoacuten sobre un plato plano sometido a sacudidas Aparatos

- Mesa de sacudidas compuesta por una mesa moacutevil consistente en un plato liso con una superficie plana de (700plusmn2) mm x (700plusmn2) mm en la cual puede colocarse el hormigoacuten unida a una base riacutegidas obre la que puede caer desde una altura determinada

La parte superior de la mesa de sacudidas (tapa) debe tener una superficie metaacutelica plana de 2 mm de espesor miacutenimo La superficie metaacutelica no debe ser faacutecilmente atacable por la pasta de cemento ni faacutecilmente oxidable La parte superior de la mesa debe tener una masa de (16plusmn05) Kg y puede separarse utilizando un pasador a fin de permitir la comprobacioacuten del peso La construccioacuten del plato debe ser la adecuada para prevenir la deformacioacuten de la superficie superior La parte superior de la mesa debe fijarse a la base de forma que ninguacuten aacuterido pueda quedar retenido faacutecilmente entre las superficies abisagradas El centro de la mesa debe grabarse con una cruz cuyas liacuteneas sean paralelas a los bordes del plato y con un ciacuterculo central de (210plusmn1) mm de diaacutemetro En las esquinas frontales del plato se deben fijar firmemente a la parte inferior dos bloques duros y riacutegidos No deberiacutean deformarse con la humedad ni ser absorbentes Estos topes deben transmitir la carga de la parte superior de la mesa a la base sin deformar la mesa El marco de la base de la mesa debe construirse de manera tal que esta carga se transmita directamente a la superficie sobre la que se coloca el aparato Esto minimiza la tendencia de la tapa a saltar cuando se produzca la caiacuteda libre Debe disponerse de apoyos para permitir la estabilizacioacuten de la mesa durante su uso


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La altura de caiacuteda de la tapa de la mesa medida en el centro de la liacutenea del borde frontal de la zona superior del plato debe limitarse a (40plusmn1) mm mediante la colocacioacuten de uno o maacutes topes La elevacioacuten de la tapa de la mesa debe efectuarse manualmente o mediante un mecanismo asegurando que la tapa es elevada sin sacudidas y permitiendo la caiacuteda libre en toda la altura de elevacioacuten




La base y la parte superior deben estar abiertas y deben ser paralelas entre siacute formando aacutengulo recto con el eje del cono El molde debe estar provisto en la parte superior de dos asas y en la parte inferior de dos grapas de fijacioacuten o piezas fijas de pie para sostenerlo firmemente Es aceptable un molde que pueda sujetarse en la base siempre que el dispositivo de sujecioacuten pueda liberarse completamente sin movimiento del molde y sin interferir en el asentamiento del hormigoacuten

- Maza de apisonar fabricada en material duro de seccioacuten cuadrada de (40plusmn1)

mm de lado y una longitud de 200 mm aproximadamente Puede antildeadirse una longitud adicional de 120 mm a 150 mm con seccioacuten circular para facilitar su manejo

- Regla o cinta de medir de 700 mm de longitud minima y con subdivisiones no

mayores de 5 mm en toda si longitud

- Recipiente de reamasado una bandeja plana de construccioacuten riacutegida y fabricada con materiales no absorbentes ni faacutecilmente atacable por la pasta de cemento Deben tenerlas dimensiones apropiadas para que el hormigoacuten pueda homogeneizarse perfectamente empleando la pala cuadrada o el cogedor


- Trapo huacutemedo


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- Cogedor de 100 mm de ancho aproximadamente


Procedimiento Se coloca la mesa de sacudidas sobre una superficie plana y horizontal libre de vibraciones o sacudidas externas Se asegura que la tapa moacutevil de la mesa puede levantarse hasta el liacutemite adecuado de su recorrido y queda libre la caiacuteda hasta el tope inferior Se apoya de tal forma que cuando la tapa caiga hasta el tope inferior se minimice la tendencia al salto de la misma Se limpian la mesa y el molde y se humedecen inmediatamente antes del ensayo pero mantenieacutendolos libres de una humedad excesiva Se mantienen los bloques en contacto limpios Se situacutea el molde centrado sobre la tapa de la mesa y se mantiene en posicioacuten mediante las dos piezas de pie o mediante el uso de imanes Se llena el molde con hormigoacuten en dos capas iguales usando el cogedor nivelando cada capa mediante 10 ligeros golpes con la maza de apisonar Si es necesario se antildeade maacutes hormigoacuten a la segunda capa con objeto de mantener un sobrante sobre la parte superior del molde Utilizando la maza se enrasa el hormigoacuten con el borde superior del molde limpiando la zona libre de la tapa de la mesa de cualquier resto de hormigoacuten Despueacutes de 30 s de haber nivelado el hormigoacuten se eleva despacio el molde verticalmente mediante las asas en un intervalo de 1 s a 3 s Se estabiliza la mesa de sacudidas pisando la tabla de pie situada en el frente de la mesa y se eleva lentamente la tapa hasta alcanzar el tope inferior Se repite este proceso 15 veces empleando entre 1 s y 3 s en cada ciclo Se mide con la regla la dimensioacuten maacutexima del hormigoacuten esparcido en las dos direcciones paralelas a los bordes de la mesa registrando las dos medidas a los 10 mm maacutes proacuteximos En el esparcimiento del hormigoacuten se comprueba tambieacuten la segregacioacuten La pasta de cemento puede segregarse del aacuterido grueso formando un anillo de pasta que se extiende varios miliacutemetros maacutes allaacute del aacuterido grueso Se anota si se ha producido segregacioacuten y si es asiacute que por consiguiente el ensayo no es satisfactorio Tras 15 ciclos si el esparcimiento no se ha estabilizado se espera hasta la estabilizacioacuten antes de medir y se registra el tiempo transcurrido entre el fin de los ciclos y la medicioacuten En el informe debe mencionarse este tiempo


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Resultado del ensayo El valor del escurrimiento f viene dado por la foacutermula

Donde d1 es la dimensioacuten maacutexima del esparcimiento del hormigoacuten paralelo a un borde de

la tabla d2 es la dimensioacuten maacutexima del esparcimiento del hormigoacuten paralelo al otro borde

de la tabla Se debe informar del resultado con una aproximacioacuten de 10 mm


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15 Informes ensayos 151 Informe ensayo compresioacuten Elaboracioacuten curado refrentado y determinacioacuten de la resistencia a compresioacuten de probetas de hormigoacuten siguiendo las indicaciones de las normas UNE 12350-1 12350-2 12390-1 12390-3 Fabricacioacuten y curado (UNE 12390-2) Fecha 13122010 Hora toma 1150 Temperatura ambiente 5 ordm C Temperatura hormigoacuten 11 ordm C ENTREGA Fecha 14122010 Temperatura ambiente 5 ordm C Datos del suministro Designacioacuten HA30L22Ia Aditivo 08 GLENIUM ACE 425 Marca BASF Cemento I525 R Landfort Marca cemento UNILAND Anaacutelisis de consistencia (UNE 12350-2) Cono 230 Consistencia Liacutequida Resistencia a compresioacuten (UNE 12390-3) ndash Maquina de ensayo clase 1


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GRAFICO DE RESULTADOS DE RESISTENCIA A COMPRESION DEL HORMIGON A 28 DIAS SIGUIENDO LAS INDICACIIONES DE LAS NORMAS UNE 12350-2 12390-1 12390-2 Y 12390-3 Graacutefica de resultados de Amasadas del 09122010 al 31012011 Designacioacuten del tipo de hormigoacuten HA30L22Ia Validacioacuten de la resistencia del hormigoacuten seguacuten EHE-08 art 86922

Media 4469 +- 385 Varianza 1485 Coef Variacioacuten 009


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152 Informe ensayo escleromeacutetrico Determinacioacuten del iacutendice de rebote siguiendo las indicaciones de la norma UNE-EN 12504-2 Fecha muestreo 15112010 Fecha registro 15112010 InicioFin de ensayos 18112010 18112010 Fecha de toma de la muestra 161110 Hora 1045 Referencia del escleroacutemetro A03010016 Marca Schmidt Fck = 25000 + Ir 100 plusmn 000


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16 Conclusiones Las conclusiones principales de este proyecto son varias y las enumerare a continuacioacuten Una de las primeras conclusiones es que el hormigoacuten es el material maacutes usado en la construccioacuten pero cada hormigoacuten es diferente a raiacutez de esto tambieacuten podemos concluir que el mundo del hormigoacuten es muy extenso y es muy difiacutecil dominar perfectamente todos los aspectos relacionados con eacutel La siguiente conclusioacuten seriacutea que el hormigoacuten como material de construccioacuten es un material poco reciclable o reutilizable por su alto coste y la poca infraestructura necesaria para ello a parte de la poca innovacioacuten que existe en este aacutembito Otra conclusioacuten relacionada con los ensayos seriacutea que aunque la cantidad de ensayos que existen para controlar la calidad del hormigoacuten es muy extensa la realidad es que soacutelo se utilizan unos pocos de ellos Dicho esto queriacutea puntualizar que en la actualidad se realizan baacutesicamente los ensayos de consistencia (Cono de Abrams) ensayos de compresioacuten y ensayos escleromeacutetricos


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INDICE 0 Objetivo del proyecto 1 Introduccioacuten al hormigoacuten 2 Definicioacuten de hormigoacuten 3 Historia del hormigoacuten 4 Constituyentes del hormigoacuten

41 Aacuteridos 411 Plantas procesadoras de aacuteridos

42 Pasta de cemento 421 Cemento 422 Definicioacuten 423 Fabricacioacuten del cemento 424 Clasificacioacuten del cemento

4241 Seguacuten su composicioacuten 4242 Seguacuten resistencia

425 Constituyentes del cemento 4251 Composicioacuten porcentual de los constituyentes 4252 Caracteriacutesticas de los constituyentes

43 Agregados peacutetreos

431 Definicioacuten 432 Propiedades 433 Clasificacioacuten

4331 Seguacuten su tamantildeo 4332 Seguacuten su origen 4333 Seguacuten su peso 4334 Seguacuten las rocas

5 Fraguado y endurecimiento del hormigoacuten 6 Meacutetodos de fabricacioacuten del hormigoacuten

61 Disentildeo de mezclas de hormigoacuten 62 Meacutetodos de dosificacioacuten

621 FAURY - JOISE 622 Sistema de dosificacioacuten A C I


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- Secundarios






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- Estado fresco


- Estado endurecido






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- Carretillas


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- HF - 3 - HF - 4

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1124 Especiales



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2 F fcti = π a l


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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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Ed = K2 P f22

Gd = K3 P f32


I = I0 e ndashμx


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15x30 10x20 25x50 10 15 20 30 15x15x45 20x20x60

094 a 100 a 110 070 a 090 070 a 090 075 a 090 080 a 100 090 a 120 090 a 120

100 097 105 080 080 083 090 105 105





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- Resistencia













- Aire ocluido




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- Trapo huacutemedo



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- Trapo huacutemedo


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- Estado fresco


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- Carretillas


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- HF - 3 - HF - 4

1123 Tipo


1124 Especiales



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2 F fcti = π a l


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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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Ed = K2 P f22

Gd = K3 P f32


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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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Ed = K2 P f22

Gd = K3 P f32


I = I0 e ndashμx


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15x30 10x20 25x50 10 15 20 30 15x15x45 20x20x60

094 a 100 a 110 070 a 090 070 a 090 075 a 090 080 a 100 090 a 120 090 a 120

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- Resistencia













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- Estado fresco


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Cargas







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- Carretillas


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2 F fcti = π a l


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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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Ed = K2 P f22

Gd = K3 P f32


I = I0 e ndashμx


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Cargas







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- Carretillas


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- HF - 3 - HF - 4

1123 Tipo


1124 Especiales



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2 F fcti = π a l


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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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Ed = K2 P f22

Gd = K3 P f32


I = I0 e ndashμx


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15x30 10x20 25x50 10 15 20 30 15x15x45 20x20x60

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- HF - 3 - HF - 4

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2 F fcti = π a l


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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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Ed = K2 P f22

Gd = K3 P f32


I = I0 e ndashμx


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2 F fcti = π a l


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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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Ed = K2 P f22

Gd = K3 P f32


I = I0 e ndashμx


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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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Ed = K2 P f22

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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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I = I0 e ndashμx


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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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2

Ed = K2 P f22

Gd = K3 P f32


I = I0 e ndashμx


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15x30 10x20 25x50 10 15 20 30 15x15x45 20x20x60

094 a 100 a 110 070 a 090 070 a 090 075 a 090 080 a 100 090 a 120 090 a 120

100 097 105 080 080 083 090 105 105





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- Resistencia













- Aire ocluido




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- Trapo huacutemedo



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- Trapo huacutemedo


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- Estado fresco


- Estado endurecido






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Cargas







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celular






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- Carretillas


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- HF - 3 - HF - 4

1123 Tipo


1124 Especiales



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2 F fcti = π a l


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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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2

Ed = K2 P f22

Gd = K3 P f32


I = I0 e ndashμx


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15x30 10x20 25x50 10 15 20 30 15x15x45 20x20x60

094 a 100 a 110 070 a 090 070 a 090 075 a 090 080 a 100 090 a 120 090 a 120

100 097 105 080 080 083 090 105 105





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- Resistencia













- Aire ocluido




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- Trapo huacutemedo



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- Trapo huacutemedo


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- Estado fresco


- Estado endurecido






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Cargas







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celular






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- Carretillas


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- HF - 3 - HF - 4

1123 Tipo


1124 Especiales



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2 F fcti = π a l


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Ed g 1 - v V1 = γ (1 + v)(1 ndash 2v)



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2

Ed = K2 P f22

Gd = K3 P f32


I = I0 e ndashμx


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15x30 10x20 25x50 10 15 20 30 15x15x45 20x20x60

094 a 100 a 110 070 a 090 070 a 090 075 a 090 080 a 100 090 a 120 090 a 120

100 097 105 080 080 083 090 105 105





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- Resistencia













- Aire ocluido




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- Trapo huacutemedo



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- Trapo huacutemedo


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ensayos de calidad realizados en materiales de …

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