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CONSTRUCCIONES Y ESTRUCTURAS

CÁTEDRA DE SISTEMAS CONSTRUCTIVOS (74 – 17)

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LABORATORIO DE ENSAYOS DE ADHERENCIA

Jefe de Cátedra: Ing Civil Horacio Patricio Mac Donnell Jefe de Trabajos Prácticos: Ing Civil Alvaro Massera Ayudante: Ing Civil Marcelo Calvo Jefe de Laboratorio: Ing Civil Humberto Balzamo Lugar: LABORATORIO DE MATERIALES Y ESTRUCTURAS DE LA UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES. Fecha: Lunes 01 - 06 - 2009 1. OBJETIVO: Determinar la tensión de adherencia entre probetas prismáticas de morteros cementicios de diferente madurez. 2. PLANIFICACIÓN DE ENSAYOS DE ADHERENCIA: 2.1. DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE CADA MUESTRA 2.1.1. Se determinarán las dimensiones de la superficie de contacto entre cada probeta de una misma muestra. 2.1.2. Se verificará el espesor de la capa de mortero de adherencia entre probetas. En la fotografía Nº 1 se observa el instrumental de medición provisto por la Cátedra. FOTOGRAFÍA Nº 1 Calibre

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3. REALIZACIÓN DE ENSAYOS DE ADHERENCIA Se realizarán los ensayos de adherencia de las muestras de morteros según IRAM 1622, preparadas en el Trabajo Práctico de fecha 18 – 05 – 2009. 3.1. IDENTIFICACIÓN DE LAS MUESTRAS Para seguir un orden lógico durante el desarrollo de los ensayos, se procederá a la identificación de cada muestra, según el tipo de mortero de adherencia:

• Muestra Nº 1: EP1 Mortero de adherencia a base resina epoxi con adición de arena fina

• Muestra Nº 2: EP2 Mortero de adherencia a base resina epoxi con adición de cuarzo fino

• Muestra Nº 3: PO1

Mortero de adherencia a base resina poliester con adición de arena fina

• Muestra Nº 4: PO2 Mortero de adherencia a base resina poliester con adición de cuarzo fino 3.2. EQUIPAMIENTO DE APLICACIÓN DE CARGAS Para la aplicación y medición de la carga durante el ensayo, se empleará una prensa hidráulica marca Baldwin Lima Hamilton de 200 t de capacidad. Dicha máquina es accionada y comandada por un ordenador, perteneciente al sector de ensayos mecánicos del laboratorio. En las fotografías Nº 2 y Nº 3 se observa la máquina de ensayo y el ordenador provistos por el laboratorio. FOTOGRAFÍA Nº 2 FOTOGRAFÍA Nº 3 Máquina de ensayos Ordenador de control

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A tal efecto, se procederá al centrado de la muestra sobre el plato de carga de la máquina de ensayo. A continuación se estimará una velocidad de carga acorde al tipo de material y esbeltez de cada probeta de la muestra, que se indicará en el ordenador que opera la máquina. Luego se aplicará gradualmente una carga de compresión axial en la probeta, central de la muestra, hasta lograr el colapso de la misma. 3.3. DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN DE ADHERENCIA Con la carga de colapso y la magnitud de la superficie de contacto entre probetas vinculadas con el mortero de adherencia, determinada según lo descrito en el punto 2.1, se procederá a estimar una tensión media de adherencia según la siguiente expresión: P σ = --------- 2 x Ω Donde: P: Representa la carga de ensayo alcanzada en [kN] Ω: Representa la sección de contacto entre probetas en [mm2] σ: Representa la tensión media de adherencia de la muestra en [MPa] 4. INFORME DE ENSAYOS DE ADHERENCIA En el Anexo I se presenta un modelo de informe con los datos más relevantes de los ensayos realizados, según los diferentes morteros de adherencia. En el Anexo II se presentan las fotografías tomadas durante el ensayo. En el Anexo III se presentan especificaciones técnicas de resinas similares empleadas en el Trabajo Práctico. 5. APLICACIÓN TECNOLÓGICA DE LOS MORTEROS EMPLEADOS En el Anexo IV se presentan diferentes alternativas de uso de estos morteros, para generar una vinculación mecánica entre paneles en sistemas constructivos.

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ANEXO I MODELO DE INFORME – ENSAYOS DE ADHERENCIA Con fecha 01 de Junio de 2009 y siguiendo con las pautas presentadas en el punto 2 “PLANIFICACIÓN DE ENSAYOS DE ADHERENCIA”, expuestas en las páginas 1a 3, se procedió a realizar el trabajo práctico correspondiente a los ensayos de adherencia de las muestras materializadas con las diferentes alternativas de morteros de adherencia presentados por la Cátedra. Para la realización del trabajo práctico se utilizaron las instalaciones del “LABORATORIO DE MATERIALES Y ESTRUCTURAS DE LA UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES”. 1. DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE CADA MUESTRA Una vez preparadas las muestras y respetados los plazos de curado de los morteros de adherencia, se procedió a desarrollar la rutina de ensayos. 1.1. Según lo descripto en el punto 2.1.1 de la página 1, se procedió a medir los lados de cada superficie de contacto de cada muestra. En la tabla N° 1 se presentan las magnitudes de los lados medidos de la superficie de contacto, según el tipo de mortero de adherencia. TABLA Nº 1

Muestra

de Ensayo

L1 L2 Ω

(L1 x L2)

Identificación [ mm ] [ mm ] [ mm2 ] EP1 40.1 80.2 6432.04 EP2 40.2 80.4 6464.16

PO1 40.1 80.1 6424.02 PO2 40.3 80.1 6456.06

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2. ENSAYO DE ADHERENCIA Según lo descripto en el punto 3 de las páginas 2 y 3, se procedió a realizar los ensayos de adherencia de las diferentes muestras. 3. OBSERVASIONES REGISTRADAS DURANTE LOS ENSAYOS

En la tabla N° 2 se presentan las magnitudes de las cargas de colapso alcanzadas en cada muestra y las tensiones de adherencia determinadas, según lo descrito en el punto 3.3 de la página 3, en función del tipo de mortero utilizado. TABLA Nº 2 Nota: 1 MPa ≈ 10 Kgf / cm2 1 daN ≈ 1 Kgf 1 kN ≈ 100 Kgf 1 Pa = 1 N / mm2

Se pudo constatar en todas las muestras, una leve falta de paralelismo entre los ejes de las probetas. En algunas muestras, se pudo observar una variación en el espesor del mortero de adherencia entre probetas.

Muestra

de Ensayo

Carga de Colapso

Tensión de Adherencia

Identificación [ kN ] [ MPa ] EP1 28,513 4,43 EP2 16,585 2,57

PO1 8,982 1,40 PO2 6,764 1,05

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4. CONCLUSIONES DE LOS ENSAYOS REALIZADOS 4.1. En la muestra identificada como EP1 se pudo constatar una falta de paralelismo entre los ejes de las probetas. Como consecuencia de ello, se generó un proceso de concentración de la carga entre el plato superior y un extremo de la probeta central “B”, generando una rotura incipiente en dicha zona, con desprendiendo de la probeta “C”. En correspondencia con el gráfico de carga del ordenador, se puede observar un primer pico de carga. Luego las probetas “A” y “B”, continuaron tomando carga en forma excéntrica, generando un momento flexor que determinó el colapso de la muestra. En el gráfico de carga del ordenador, se puede observar un segundo pico de carga. Ver Fotografías Nº 7 y Nº 8. 4.2. En la muestra identificada como EP2 se pudo constatar una falta de paralelismo entre los ejes de las probetas. Como consecuencia de ello, se generó el mismo proceso descripto en el punto 4.1. Ver Fotografías Nº 10 y Nº 11. 4.3. En la muestra identificada como PO1 se pudo constatar una falta de paralelismo entre los ejes de las probetas. Como consecuencia de ello, se generó un proceso de concentración de la carga entre el plato inferior y un extremo de la probeta lateral “C”, generando una rotura incipiente en dicha zona, con desprendiendo del conjunto de probetas “A + B”. En correspondencia con el gráfico de carga del ordenador, se puede observar un pico de carga con amesetamiento. Ver Fotografías Nº 13 y Nº 14. 4.4. En la muestra identificada como PO2 se pudo constatar una falta de paralelismo entre los ejes de las probetas. Como consecuencia de ello, se generó el mismo proceso descripto en el punto 4.3. Ver Fotografías Nº 16 y Nº 17. Nota: De la simple observación de todas las probetas ensayadas, se pudo inferir que la falla se originó en la interfase desarrollada entre el mortero de vinculación y la superficie de cada probeta.

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ANEXO II FOTOGRAFÍAS 1. EQUIPAMIENTO DE LABORATORIO En las fotografías Nº 1, Nº 1’ y Nº 1” se observa la máquina de ensayo provista por el laboratorio. FOTOGRAFÍA Nº 1 FOTOGRAFÍA Nº 1’ FOTOGRAFÍA Nº 1” Máquina de ensayos Ordenador de control

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2. ESTADO DE LAS MUESTRAS PREVIAS A LOS ENSAYOS 2.1. En las fotografías N° 2 y N° 3 se observa el aspecto general de las muestras identificadas como EP1 y EP2, luego de concluído el ciclo de curado de los morteros de adherencia. FOTOGRAFÍA N° 2 FOTOGRAFÍA N° 3 EP1 EP2 2.2. En las fotografías N° 4 y N° 5 se observa el aspecto general de las muestras identificadas como PO1 y PO2, luego de concluído el ciclo de curado de los morteros de adherencia. FOTOGRAFÍA N° 4 FOTOGRAFÍA N° 5 PO1 PO2

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3. ESTADO DE LAS MUESTRAS POSTERIOR A LOS ENSAYOS 3.1. En las fotografías N° 6 y N° 7 se observa el aspecto general de la muestra identificada como EP1 en su posición de ensayo y luego de alcanzada la carga de colapso. FOTOGRAFÍA N° 6 FOTOGRAFÍA N° 7 Posición de ensayo Colapzo de la muestra En la fotografía N° 8 se observa el gráfico de evolución de la carga, en el ordenador de operación del equipo. FOTOGRAFÍA N° 8 Gráfico de evolución de carga

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3.2. En las fotografías N° 9 y N° 10 se observa el aspecto general de la muestra identificada como EP2 en su posición de ensayo y luego de alcanzada la carga de colapso. FOTOGRAFÍA N° 9 FOTOGRAFÍA N° 10 Posición de ensayo Colapzo de la muestra En la fotografía N° 11 se observa el gráfico de evolución de la carga, en el ordenador de operación del equipo. FOTOGRAFÍA N° 11 Gráfico de evolución de carga

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3.3. En las fotografías N° 12 y N° 13 se observa el aspecto general de la muestra identificada como PO1 en su posición de ensayo y luego de alcanzada la carga de colapso. FOTOGRAFÍA N° 12 FOTOGRAFÍA N° 13 Posición de ensayo Colapzo de la muestra En la fotografía N° 14 se observa el gráfico de evolución de la carga, en el ordenador de operación del equipo. FOTOGRAFÍA N° 14 Gráfico de evolución de carga

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3.4. En las fotografías N° 15 a N° 17 se observa el aspecto general de la muestra identificada como PO2 en su posición de ensayo y luego de alcanzada la carga de colapso. FOTOGRAFÍA N° 15 FOTOGRAFÍA N° 16 Posición de ensayo Colapzo de la muestra En la fotografía N° 17 se observa el gráfico de evolución de la carga, en el ordenador de operación del equipo. FOTOGRAFÍA N° 17 Gráfico de evolución de carga

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ANEXO III ESPECIMFICACIONES TÉCNICAS

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ANEXO IV APLICACIÓN TECNOLÓGICA DE LOS MORTEROS ELABORADOS 1. CONCEPTOS GENERALES Las resinas empleadas en el desarrollo del Trabajo Práctico, son polímeros que se presentan bajo la forma de plásticos termoestables. Dichas resinas son sustancias líquidas que pasan al estado sólido, mediante una reacción química exotérmica, denominada reacción de polimerización. Las resinas empleadas en el mezclado de los morteros de adherencia, son del tipo epoxi y poliéster. A criterio de la Cátedra, se optó por la selección de estos tipos de resinas, a los efectos de comparar sus comportamientos mecánicos, en función de la amplia diferencia de costos de las mismas. Para generar la reacción de polimerización en la resina epoxi, es necesario el empleo de un catalizador. En el caso de la resina poliéster, para generar dicha reacción se requiere de un catalizador y un activador. El catalizador o endurecedor es un producto que genera la reacción química de polimerización, para dar inicio al endurecimiento de la resina. El activador o acelerante es un compuesto químico que al reaccionar con el catalizador, permite que la reacción química de polimerización se realice a una temperatura controlada. Como agregado fino para materializar el refuerzo estructural de la mezcla, se decidió utilizar una arena fina silícea y una arena fina de cuarzo. Con el mismo criterio descrito para las resinas empleadas, se optó por la selección de estos tipos de agregados, en función de la amplia diferencia de costos en el mercado local. Nota: Las FOTOGRAFÍAS y ESQUEMAS que se presentan a continuación, fueron suministrada por la Cátedra, desde la bibliografía del curso: “MANUAL DE CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA”, autoría de los Ingenieros Horacio y Horacio Patricio Mac Donnell.

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2. POSIBLES USOS DE APLICACIÓN 2.1. En los encuentros de muros de cerramiento para sistemas constructivos de grandes paneles portantes, se puede reemplazar el sistema tradicional de vinculación entre paneles, por la aplicación de una junta materializada por un mortero de adherencia. En las fotografías N° 1 y esquema N° 1 se muestra un sistema constructivo de grandes paneles. FOTOGRAFÍA N° 1 ESQUEMA N° 1 2.2. En el encuentro de muro exterior y muro cortafuego de mampostería tradicional, se puede mejorar la unión entre los elementos constructivos, mediante la aplicación de una junta materializada por un mortero de adherencia. En el esquema N° 2 se muestra una unión constructiva de ambos elementos. ESQUEMA N° 2

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2.3. En las uniones de muros de cerramiento para sistemas constructivos de paneles portantes livianos, que no poseen estructura independiente, se puede reemplazar el sistema de uniones laterales al corte, por la aplicación de una junta materializada por un mortero de adherencia. En la fotografía N° 2 y esquemas N° 3 y N° 4 se muestra un sistema constructivo de paneles livianos. FOTOGRAFÍA N° 2 ESQUEMA N° 3 ESQUEMA N° 4

2.4. En los encuentros de muros para sistemas constructivos tipo Penta Wall, se puede reemplazar el sistema de vinculación de mallas de armaduras, por la aplicación de una junta materializada por un mortero de adherencia. En los esquemas N° 5 y N° 6 se muestra el sistema constructivo de paneles. ESQUEMA N° 5 ESQUEMA N° 6

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