INCIDENCIA DE LA FIBRA METALICA DRAMIX- 65/35 BN EN ...

Universidad Nueva Esparta

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Civil

INCIDENCIA DE LA FIBRA METALICA DRAMIX-65/35– BN EN PAVIMENTOS RIGIDOS DE TEMPRANA

EDAD

Tutor: Autores:

Ing. Manuel Díaz Garcés Gómes, Andreina C.I: 3.189.789 C.I: 20.175.452

C.I.V.:32.211 Callejo Gallardo, Carlos Alberto

C.I: 18.600.838

Para optar el Título de Ingeniero Civil

Septiembre, 2011

Caracas, Venezuela

Incidencia de la Fibra Metálica Dramix RC-65/35-BN en Pavimentos Rígidos de Temprana Edad por Andreina

Garcés-Carlos Callejo se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-No Comercial-Sin Derivadas

3.0 Unported.

Universidad Nueva Esparta

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Civil

INCIDENCIA DE LA FIBRA METÁLICA DRAMIX-

65/35– BN EN PAVIMENTOS RÍGIDOS DE TEMPRANA EDAD

JURADO: _______________ JURADO: _______________

Nombre y Apellido Nombre y Apellido

_________________ _________________

Cédula de Identidad Cédula de Identidad

_________________ _________________

Firma Firma

Septiembre, 2011

Caracas, Venezuela

II

Este trabajo de grado no se habría podido preparar sin la generosa

colaboración de muchas personas a quienes es manifestamos nuestro

gran agradecimiento

Primero y principal a Dios por estar siempre presente en cada uno de

nosotros

A todo el Personal de Planta la Bandera de Cemex Venezuela S.A.C.A.

especialmente a Jesús, Juan y el Sr. Diógenes.

A Nuestro Tutor el Ing. Manuel Díaz y al Ing. Juan Agola por compartir

todos sus conocimientos, experiencias y toda la ayuda aportada para el

desarrollo de esta investigación.

A todos nuestros compañeros y amigos

Cupi y Andre.

III

Quiero dedicarles este logro principalmente a la Virgen de Fátima

por bendecirme cada día, mis padres Leonel y Micaela y a mi hermano

Christian por todo el apoyo y ánimo brindado durante la elaboración de

este trabajo LOS AMO, sin ustedes nada sería lo mismo.

A mi novio Dany Branco quien me ayudo enormemente durante

todo el trabajo de grado TE AMO, gracias por estar allí en los altos y bajos

y por siempre brindarme el más grande de los apoyos.

A la Profesora Gladys Hernández que más que ser una excelente

profesora es una gran amiga.

A todos mis compañeros de clase que de una u otra forma

estuvieron involucrados durante toda mi carrera, especialmente a mi

Amiga Patricia Lares, por darme apoyo, consejos y nunca dejarme

derrumbar en todas aquellas circunstancias difíciles. Los Adoro,

A todos mis compañeros de trabajos que de una u otra forma están

involucrados en este trabajo.

Y por último y no menos importante a mi compañero Carlos Callejo

“Cupisito” que durante toda mi carrera fuimos compañeros en Trabajos,

Exposiciones, Pasantías, etc. Gracias por ser más que mi amigo y

compañero de Universidad, gracias por ser mi hermano y por estar

presente cuando más te necesite. Te Adoro!

Andreina Garcés

IV

Dedico este gran logro principalmente a Dios y a su santísima

madre que me han acompañado en cada momento, y me han dado la

fuerza necesaria para seguir adelante.

A ti papá que desde el cielo me acompañas y me guías por todos

los caminos y cuando estuviste conmigo me apoyaste y me inculcaste los

estudios como la primera opción a elegir como ruta para la vida. A ti

mamá que siempre has estado acompañándome en los momentos de las

buenas y las malas, que siempre me has inculcado los mejores valores y

principios, que nunca me has fallado en nada y que siempre me has

aconsejado en todo momento. A mi hermano por ser mi sangre y mi

amigo en todo momento, por ayudarme siempre y por tenderme la mano

cuando más lo he necesitado. Gracias por ser la mejor familia de todas y

por siempre estar presentes LOS AMO con todas mis fuerzas.

A mis abuelos que están en el cielo, que siempre me regalaron

cariño y amor, los adoro.

A mis tíos, que nunca me dieron la espalda y siempre me apoyaron y

estuvieron pendientes de mí durante toda mi carrera, los quiero mucho,

los adoro.

A Dany Manuel Branco Amorín, que es mi amigo y me ayudó

enormemente durante la elaboración de todo el trabajo de grado, me

apoyó y me dió palabras de aliento. Gracias hermano.

A mis profesores de la Universidad Nueva Esparta, especialmente a

la profesora Gladys Hernández, que siempre nos ayudó y nos facilitó los

conocimientos para poder desarrollar nuestro trabajo de grado.

A mis compañeros de clase, especialmente a Jaime Alves y Patricia

Lares que siempre me prestaron apoyo durante la carrera en el aspecto

académico y personal, gracias los quiero.

V

Y por último y no menos importante a mi compañera Andreina

Garcés que siempre estuvo conmigo en los trabajos de parejas y

grupales, que siempre me apoyó y me ayudó con gran motivación, que no

fue solo una compañera de clase sino que también fue una gran amiga

cuando más la necesite. Te adoro

Carlos Callejo

VI

IDENTIFICADORES:

UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

INCIDENCIA DE LA FIBRA METÁLICA DRAMIX-65/35– BN EN PAVIMENTOS RÍGIDOS DE TEMPRANA EDAD

AUTORES: GARCÉS G., ANDREINA

CALLEJO G., CARLOS A.

CEMEX VENEZUELA S.A.C.A.

RESUMEN

La presente investigación se basa en el estudio de la incidencia de

la Fibra Metálica Dramix-65/35-BN en la resistencia a flexión de un

Pavicreto 45 a temprana edad en pavimentos rígidos elaborado en la

Planta de Concreto La Bandera, de la Empresa Cemex Venezuela S.A.C.A.

Para ello se procedió a realizar mezclas para ambas dosificaciones en un

trompo de setenta litros (70 Lts). Las probetas prismáticas fueron

ensayadas a edades de curado de 7 días, con el objeto de obtener los

valores de resistencia a flexión propuestos. Para que la investigación

tenga validez se elaboraron 30 probetas prismáticas para cada tipo de

mezcla para un total de 60 probetas. Con los resultados obtenidos de los

ensayos, se procedió a realizar un análisis estadístico para evaluar si la

fibra difiere de la mezcla sin fibra. Finalmente se realizó un cálculo de

Pavimento Rígido según la Norma Venezolana FONDONORMA 1753 –

2006, Apéndice F y un estudio de impacto económico para verificar si la

Fibra Metálica incide o no en la disminución de espesores, volúmenes de

concreto y reducción de costos de colocación de pavimento rígido.

VII

SUMMARY

This research is based on the study of the incidence of Metallic

Fiber Dramix-65/35-BN in flexural strength of a 45 Pavicreto early on

pavements developed in Concrete Plant Flag, Company Cemex Venezuela

SACA to do this we proceeded to make mixes for both dosages in a top

seventy liters (70 liters). The prismatic specimens were tested at ages 7

days curing, in order to obtain the values of flexural proposed. For

research to be valid prismatic specimens were drawn 30 to each mixture

for a total of 60 specimens. With the results of the tests, carried out a

statistical analysis to assess whether the fiber is different from the mix

without fiber. Finally, a calculation was made according to Standard Rigid

Pavement FONDONORMA Venezuela 1753 - 2006, Appendix F and an

economic impact study to see if steel fiber has an impact on the reduction

of thickness, volume and cost reduction concrete placement rigid

pavement.

VIII

INDICE GENERAL

Pág.

HOJA DE JURADOS

I

AGRADECIMIENTO

II

DEDICATORIA

III

RESUMEN ESPAÑOL

VI

RESUMEN INGLES

VII

INDICE GENERAL

VIII

INDICE DE FIGURAS

XVIII

INDICE DE FOTOS

XIX

INDICE DE TABLAS

XXII

INDICE DE GRÁFICOS

XXV

INDICE DE ANEXOS

XXVI

INTRODUCCIÓN

XXVII

CAPITULO I

1. EL PROBLEMA DE INVESTIGACION

1.1. Planteamiento del Problema

2

1.2. Formulación del Problema

5

1.3. Objetivos de la Investigación

5

1.3.1. Objetivo General

5

1.3.2. Objetivos Específicos

5

IX

1.4. Justificación de la Investigación

6

1.5. Delimitación de la Investigación

7

1.5.1. Delimitación Temática

8

1.5.2. Delimitación Geográfica

8

1.5.3. Delimitación Temporal

8

CAPITULO II

2. MARCO TEÓRICO

2.1. Antecedentes de la Investigación

10

2.2. Bases teóricas

12

2.2.1. Cemex Venezuela S.A.C.A

12

2.2.2. Vicson

15

2.2.3. Concreto

17

2.2.3.1. Definición

17

2.2.3.2. Antecedentes

17

2.2.3.3. Inicios en Venezuela

19

2.2.3.4. Componentes

20

2.2.3.5. Principales Características del Concreto

21

2.2.3.6. Tipos de Concreto

21

2.2.3.7. Relaciones entre la Calidad del Concreto y su

Composición

22

X

2.2.3.8. Endurecimiento del Concreto

24

2.2.4. Características del Concreto Fresco

25

2.2.4.1. Reología

26

2.2.4.1.1. Fluidez

26

2.2.4.1.2. Compactibilidad

26

2.2.4.1.3. Estabilidad de segregación

27

2.2.4.2. Trabajabilidad

27

2.2.4.2.1. Cono de Abrams

28

2.2.4.2.1.1. Aparatos

29

2.2.4.2.1.2. Procedimiento

30

2.2.4.2.1.3. Expresión de Resultados

31

2.2.4.3. Retracción

32

2.2.4.4. Mecanismo de Lubricación

32

2.2.5. Agregado

33

2.2.5.1. Niveles de Calidad

33

2.2.5.1.1. Agregados Controlados

34

2.2.5.1.2. Agregados conocidos con control insuficiente

34

2.2.5.1.3. Agregados no empleados con anterioridad

34

2.2.5.2. Requisitos de Calidad

35

2.2.5.3. Granulometría

35

2.2.5.4. Tamaño Máximo

36

XI

2.2.5.5. Segregación

36

2.2.5.6. Módulo de Finura

36

2.2.5.7. Impurezas

37

2.2.5.7.1. Materia Orgánica

37

2.2.5.7.2. Sales Naturales

38

2.2.5.8. Resistencia de los Agregados

38

2.2.5.9. Humedad

39

2.2.5.10. Relaciones con las Propiedades del Concreto

40

2.2.6. Cemento

40

2.2.6.1. Constitución

41

2.2.6.2. Hidratación del Cemento

42

2.2.6.3. Clasificación. Tipos

44

2.2.6.4. Calidad

45

2.2.6.5. Tiempo de Fraguado

46

2.2.6.6. Resistencias Mecánicas

47

2.2.6.7. Finura

48

2.2.6.8. Desarrollo de Resistencias

49

2.2.6.9. Manejo

50

2.2.6.10. Resistencia a Ataques Químicos

51

2.2.6.11. Envejecimiento

51

2.2.6.12. Mezcla de Cementos

52

XII

2.2.7. Agua para Concreto

52

2.2.7.1. Agua de Mezclado

53

2.2.7.2. Agua de Curado

54

2.2.7.3. Efecto de las Impurezas sobre el Concreto

55

2.2.7.4. Calidad del Agua

56

2.2.8. Aditivos

57

2.2.8.1. Tipos de Aditivos

57

2.2.8.1.1. Tipo A. Reductores de Agua

57

2.2.8.1.2. Tipo B. Retardadores de Fraguado

57

2.2.8.1.3. Tipo C. Aceleradores de Fraguado

58

2.2.8.1.4. Tipo D. Reductores de Agua y Retardadores

58

2.2.8.1.5. Tipo E. Reductores de Agua y Aceleradores

58

2.2.8.1.6. Tipo F. Reductores de Agua de alto Rango

58

2.2.8.1.7. Tipo G. Reductores de Agua de alto Rango y Retardadores

59

2.2.8.1.8. Tipo H. Reductores de Agua de alto Rango y Aceleradores

59

2.2.9. Preparación y Mezclado

59

2.2.9.1. Modos de Preparación

60

2.2.9.1.1. Mezclado en Obra para pequeños volúmenes

61

2.2.9.1.2. Mezclado Central en Obra

61

XIII

2.2.9.1.3. Premezclado Comercial

61

2.2.9.2. Calidad y Almacenamiento de Componentes

62

2.2.9.3. Dosificación

62

2.2.9.3.1. Dosificación por peso

63

2.2.9.3.2. Dosificación por Volumen

63

2.2.9.4. Mezclado

64

2.2.9.5. Mezclas de Laboratorio

65

2.2.9.6. Concreto Premezclado

66

2.2.10. Manejo del Concreto

67

2.2.10.1. Transporte

67

2.2.10.2. Colocación o Vaciado

68

2.2.10.2.1. Espesor de Capas

69

2.2.10.2.2. Vaciados Verticales

70

2.2.10.2.3. Tuberías y Conductos Embutidos

71

2.2.10.2.4. Colocación Bajo Agua

72

2.2.10.3. Compactación

74

2.2.10.4. Curado

76

2.2.10.4.1. Fundamentos y Procedimientos Usuales

76

2.2.10.5. Desencofrado

77

2.2.11. Resistencias Mecánicas

78

XIV

2.2.11.1. Condiciones del Ensayo a Compresión

78

2.2.11.2. Desarrollo de la Resistencia

79

2.2.11.3. Resistencia a la Tracción

80

2.2.11.3.1. Resistencia a la Tracción por Flexión

80

2.2.11.3.2. Resistencia a la Tracción Indirecta

80

2.2.11.3.3. Resistencia a la Tracción Directa

80

2.2.11.4. Resistencia al Corte

81

2.2.11.4.1. Relación con la Resistencia a la Compresión

81

2.2.11.4.2. Resistencia al Corte de Miembros Estructurales

81

2.2.11.4.3. Resistencia al Corte por Fricción

82

2.2.12. Fibras

82

2.2.12.1. Tipos de Fibras

84

2.2.12.2. Adherencia

85

2.2.12.3. Deformación

86

2.2.12.4. Falla

86

2.2.12.5. Usos y Aplicaciones

87

2.2.12.6. Fibra Metálica Dramix - 65/35 - BN

88

2.2.12.6.1. Propiedades Físicas

88

2.2.12.6.1.1. Módulo de Young

88

2.2.12.6.1.2. Resistencia a la Tracción

89

XV

2.2.12.6.1.3. Densidad Específica

89

2.2.12.6.1.4. Resistencia al Fuego

89

2.2.12.6.1.5. Resistencia a la Oxidación

89

2.2.12.6.1.6. Mezclado

90

2.2.12.6.1.7. Contenido en el Hormigón Fresco y Fraguado

90

2.2.12.6.2. Propiedades del Hormigón Reforzado

91

2.2.13. Pavimentos

91

2.2.13.1. Pavimento Flexible

92

2.2.13.2. Pavimento Rígido

93

2.3. Parámetros Estadísticos

94

2.3.1. Media Aritmética o Promedio Aritmético

94

2.3.2. Mediana

95

2.3.3. Desviación Típica o Estándar

95

2.3.4. Variación Total o Rango

96

2.3.5. Coeficiente de Variación

96

2.3.6. Desviación Promedio

97

2.3.7. Varianza

98

2.4. Sistema de Variables

98

2.4.1. Variables Independientes

98

2.4.2. Variables Dependientes

100

XVI

2.5. Definición de Términos

102

CAPITULO III

3. MARCO METODOLÓGICO

3.1. Nivel de Investigación

113

3.2. Diseño de Investigación

114

3.3. Población y Muestra

115

3.4. Técnica de Recolección de Datos

116

3.5. Instrumentos de Recolección de Datos

117

CAPITULO IV

4. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1. Materiales y Ensayos

120

3.3.1. Materiales

120

3.3.2. Equipos

123

3.3.3. Ensayo

132

3.6. Desarrollo Experimental

132

3.6.1. Toma de Muestras

132

3.6.2. Elaboración de Probetas Prismáticas (Vigas)

133

3.6.3. Curado de Probetas Prismáticas (Vigas)

136

3.6.4. Ensayo de Probetas

137

3.6.5. Ensayo de Vigas por Flexión

138

3.7. Procedimiento

139

XVII

4.1. Análisis de los resultados

144

4.2. Impacto Económico

183

CAPITULO V

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. Conclusiones

190

5.2. Recomendaciones

193

BIBLIOGRAFÍA

194

ANEXOS

199

XVIII

INDICE DE FIGURAS

Pág.

Figura 1: Relaciones Básicas del Concreto

24

Figura 2: Principales estados por los que pasa el Concreto en el Desarrollo de su Resistencia

25

Figura 3: Cono de Abrams

29

Figura 4: Hidratación del Cemento

43

Figura 5: Estructura de Pavimento Flexible

92

Figura 6: Estructura de Pavimento Rígido

93

XIX

INDICE DE FOTOS

Pág.

Foto 1: Cemento

120

Foto 2: Agua

120

Foto 3: Piedra 1"

121

Foto 4: Arena

121

Foto 5: Aditivo WRDA-79

122

Foto 6: Fibra Metálica Dramix - 65/35 - BN 122

Foto 7: Moldes

123

Foto 8: Pala

124

Foto 9: Balde

124

Foto 10: Cuchara

125

Foto 11: Enrasador

125

Foto 12: Espátula

125

Foto 13: Guantes de Goma

126

Foto 14: Mazo de Goma

126

Foto 15: Barra Compactadora

127

Foto 16: Balanza

127

Foto 17: Balanza de Humedad

127

Foto 18: Saco para Escombros

128

Foto 19: Carretilla

128

XX

Foto 20: Mezcladora

129

Foto 21: Piscina de Curado

129

Foto 22: Cono de Abrams

130

Foto 23: Máquina de Ensayo a Flexión 131

Foto 24: Toma de Muestras

133

Foto 25: Vaciado del Concreto Primera Capa 134

Foto 26: Aplicación de Golpes Primera Capa 134

Foto 27: Vaciado del Concreto Segunda Capa 135

Foto 28: Aplicación de Golpes Segunda Capa 135

Foto 29: Enrasado

136

Foto 30: Curado de Probetas Prismáticas 137

Foto 31: Secado de Probetas

137

Foto 32: Ensayo de Vigas Sin Fibra

138

Foto 33: Ensayo de Vigas Con Fibra 139

Foto 34: Ensacado del Material

139

Foto 35: Ensayo de Humedad

140

Foto 36: Mezcla 1 Sin Fibra

140


141

Foto 38: Desencofrado de Probetas

141

Foto 39: Mezcla 1 Con Fibra

142

XXI


142

XXII

INDICE DE TABLAS

Pág.

Tabla 1: Precisión en la Expresión de Resultados del Ensayo de Cono de Abrams

31

Tabla 2: Tipos de Cemento Portland

44

Tabla 3: Algunas Propiedades de los Concretos con Fibras

84

Tabla 4: Características de Algunas Fibras

85

Tabla 5: Desviaciones Estándar de los ensayos, en kgf/cm²

96

Tabla 6: Dosificación de Muestras Sin Fibra Metálica

116

Tabla 7: Dosificación de Muestras Con Fibra Metálica

116

Tabla 8: Cálculo de Módulo de Rotura. Muestras Sin Fibra Metálica

144

Tabla 9: Cálculo de Módulo de Rotura. Muestras Con Fibra Metálica

145

Tabla 10: Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra Metálica Par 1

146


147


148


149


150


151


152


153


154

XXIII


155


156


157


158


159


160

Tabla 25: Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra Metálica Par 1

161


162


163


164


165


166


167


168


169


170


171


172


173


174


175

XXIV

Tabla 40: Resumen de los Datos de los Ensayos Viga Sin Fibra Metálica

176

Tabla 41: Resumen de los Datos de los Ensayos Viga Con Fibra Metálica

177

Tabla 42: Parámetros Estadísticos. Módulo de Rotura. 7 Días. Viga Sin

Fibra Metálica

181

. Tabla 43: Parámetros Estadísticos. Módulo de Rotura. 7 Días. Viga Con

Fibra Metálica

182

Tabla 44: Cálculo de Espesor de Losa de Pavimento Rígido Sin Fibra Metálica

185

Tabla 45: Cálculo de Espesor de Losa de Pavimento Rígido Con Fibra Metálica

186

Tabla 46: Presupuesto de Colocación de Pavimento de Concreto Sin Fibra

188

Tabla 47: Presupuesto de Colocación de Pavimento de Concreto Con Fibra

189

XXV

INDICE DE GRAFICOS

Pág.

Gráfico N° 1: Ensayo a Flexión 7 Días. Viga Sin Fibra Metálica 178

Gráfico N° 2: Ensayo a Flexión 7 Días. Viga Con Fibra Metálica 179

Gráfico N° 3: Comparación Módulo de Rotura. Viga Sin Fibra Metálica y Viga con Fibra Metálica

180

XXVI

INDICE DE ANEXOS

Pág.

Anexo N° 1: Ficha Técnica de la Fibra Metálica Dramix-65/35-BN

1

Anexo N° 2: Análisis de Precios Unitarios

5

Anexo N° 3: Evolución del Factor Camión del Espectro de cargas en

la red vial venezolana en los últimos años. Un Cambio Positivo

15

XXVII

INTRODUCCIÓN

La historia del cemento y el concreto es la historia misma del

hombre en la búsqueda de un espacio para vivir con la mayor comodidad,

seguridad y protección posible. Desde que el ser humano superó la época

de las cavernas, ha aplicado sus mayores esfuerzos a delimitar su espacio

vital, satisfaciendo primero sus necesidades de vivienda y después

levantando construcciones con requerimientos específicos.

Templos, palacios, museos son el resultado del esfuerzo que

constituye las bases para el progreso de la humanidad.

La historia del hormigón constituye un capítulo fundamental de la

historia de la construcción. Cuando el hombre optó por levantar

edificaciones utilizando materiales arcillosos o pétreos, surgió 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

rápidamente ante las inclemencias atmosféricas. Se idearon diversas

soluciones, mezclando agua con rocas y minerales triturados, para

conseguir pastas que no se degradasen fácilmente.

En el transcurso de los años con los nuevos aportes de tecnología,

a principios del siglo XX surge el rápido crecimiento de la industria del

cemento, debido a varios factores: los experimentos de los químicos

franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán Michaélis, que logran producir

cemento de calidad homogénea; la invención del horno rotatorio para

http://es.wikipedia.org/wiki/Arcilla

http://es.wikipedia.org/wiki/Aljez

http://es.wikipedia.org/wiki/Cal

XXVIII

calcinación y el molino tubular; y los métodos de transportar hormigón

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 construcción.

Hoy en día, el concreto armado es el principal material utilizado

para realizar los proyectos de obras civiles. La combinación de la mezcla

de concreto conformada por los agregados, agua y cemento más la

inclusión del acero de refuerzo, conforma un componente de alta

resistencia a los esfuerzos de compresión y tracción, que son las

principales solicitudes de energía que transmiten las cargas de las

estructuras.

En nuestro trabajo de investigación, desarrollaremos una serie de

ensayos de laboratorio, con la finalidad de estudiar el comportamiento de

una Fibra Metálica (Dramix RC-65/35-BN) en la resistencia a flexión del

concreto, con un curado de 7 días. Principalmente desarrollaremos dos

mezclas de concreto P45 Fast track; una utilizando la fibra metálica y otra

sin la utilización de la fibra. Con estas dos mezclas, estudiaremos la

incidencia de la fibra para el diseño de un pavimento rígido.

Posteriormente al obtener los resultados de los ensayos de

laboratorio obteniendo las ventajas que proporciona la fibra metálica

incluida en la mezcla de concreto, desarrollaremos nuestras propias

conclusiones al respecto, donde puntualizaremos y haremos énfasis en el

aspecto dirigido a reducir los costos en la implementación de vías donde

se presentan calzadas de pavimentos rígidos; ya sea por la reducción de

http://es.wikipedia.org/wiki/Cemento_portland

XXIX

espesores o por el ámbito a disminuir los tiempos de cierre de tramos a

rehabilitar o reparar.

La investigación quedó dividida en una Introducción, cinco (5)

capítulos.

En el Capítulo I se hace el planteamiento y formulación del

problema, los objetivos generales y específicos, la justificación del

problema, las delimitaciones y las limitaciones.

En el Capítulo II se desarrolla el Marco Teórico que sustenta la

investigación con los antecedentes, bases teóricas, parámetros

estadísticos, sistema de hipótesis, sistema de variables y definición de

términos.

En el Capítulo III se desarrolla el Marco Metodológico el cual se

indica el Nivel de Investigación, Diseño de la Investigación, Materiales y

Ensayos, Técnica de Recolección de Datos, los Instrumentos de

Recolección de Datos, Desarrollo Experimental y Procedimiento.

En el Capítulo IV se desarrolla los Análisis de Resultados donde se

estudian todos los parámetros estadísticos necesarios para esta

investigación, analizando los resultados obtenidos de los ensayos de

laboratorio, mostrando así como éstos influyen en los planteamientos

expuestos en los capítulos anteriores.

XXX

En el Capítulo V se desarrolla las Conclusiones y Recomendaciones,

después de un análisis realizado de los resultados obtenidos, se procedió

a elaborar las conclusiones arrojadas por la investigación.

1

Capítulo I

El Problema de Investigación

2

1.1. Planteamiento del Problema

El Concreto, es un material pétreo artificial, que se obtiene al

mezclar en determinadas proporciones cemento, agregados gruesos y

finos, con agua; éste junto con el agua forman una pasta que rodea a los

agregados, dando por resultado un material de gran durabilidad que

fragua y endurece, incrementando su resistencia con el paso del tiempo.

El concreto simple es resistente a la compresión, pero es débil a tracción,

por lo cual se lo debe armar convenientemente con barras de acero que

absorben los refuerzos de tracción y evitan la formación de grietas en la

masa del concreto. (Fratelli, M. (1.998), Diseño Estructural en Concreto

Armado, P. 9).

Aproximadamente el 80% del peso del concreto está compuesto

por partículas de origen pétreo, de diferentes tamaños, material que es

denominado como agregados, áridos o inertes. Por esta razón las

características de estos materiales son decisivas para la calidad de la

mezcla de concreto.

El material mencionado contiene muchas características, pero en

vista general las dos características o propiedades principales del concreto

son: (1) la relativa consistencia o grado de fluidez del material en estado

fresco, la cual también se conoce como trabajabilidad, docilidad,

asentamiento, entre otros; y (2) el grado de endurecimiento que es capaz

de adquirir el concreto. La fluidez suele medirse con ensayos que evalúan

el grado de plasticidad de la mezcla. La resistencia se determina mediante

ensayos mecánicos de compresión o tracción sobre las probetas

normalizadas. Con los resultados a la compresión el conocedor puede

hacer estimaciones sobre la resistencia a otros tipos de tensiones, tales

como la flexión, corte o tracción. (Porrero, J; Ramos, C.; Grases, J.;

Velazco, G. (2.009), Manual del Concreto Estructural, P. 36).

3

Una característica general del concreto es su agrietamiento por

alteraciones volumétricas. La adición de fibras a la mezcla, distribuidas en

forma discontinua y aleatoria, ayuda a controlar el fenómeno, evitando la

concentración de grietas. (Porrero, J; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G.

(2.009), Manual del Concreto Estructural, P. 291).

Durante la elaboración de la presente investigación se utilizará

Fibra Metálica Dramix que son filamentos de acero, deformados y

cortados en determinadas longitudes para el refuerzo del hormigón,

mortero u otros materiales compuestos. Al usar fibras de acero Dramix de

alta relación de esbeltez se puede reducir el espesor de la losa

incrementando el espaciamiento entre juntas de dilatación, reduciendo así

los tiempos de obra y ahorro en los costos de concreto por la reducción de

espesores. Por otra parte dicha fibra posee una serie de características

importantes entre las cuales se destacan: (1) Filamentos de alambre

estirados en frío, cortados y deformados; (2) Pueden ser de bajo o alto

contenido de carbono; (3) Brillante, Galvanizado o Acero Inoxidable.

Las tres ventajas del hormigón con fibra de acero son: (1)

hormigón dúctil con una gran cantidad de soporte de carga, las fibras

encoladas en peines se pueden trabajar y mezclar muy fácilmente, su

forma alargada y fina ofrece beneficios en la repartición del refuerzo; (2)

Control eficaz de fisuras, los extremos de las fibras de acero están

adaptados para hacer posible un buen anclaje y una fisuración

controlada; (3) Alta resistencia a tracción, se fabrican con alambre de

acero trefilado en frío de alta calidad, a fin de garantizar elevada

resistencia a la tracción.

Los usos de dicha fibra son: (1) Stell Deck/Metal Deck/Lámina

Colaborante; (2) Pisos Industriales/Comerciales; (3) Pavimentos; (4)

Obras Subterráneas; (5) Estabilización de taludes.

4

Durante los últimos años Venezuela ha presentado un aumento

considerable en los materiales para la construcción lo cual trae como

consecuencia el aumento de precios en las construcciones y en los

mantenimientos tanto preventivos como correctivos de los pavimentos de

concreto. Según información obtenida por el Personal de Comercial de la

empresa Cemex Venezuela S.A.C.A. el metro cúbico de un Pavicreto 45

Fast Track, se encuentra a la venta en novecientos cincuenta y un

bolívares fuertes con cincuenta centavos (Bs. 951,50).

Los métodos de ensayos por rotura a la flexión son con la

aplicación de la carga en el centro del tramo libre, entre los dos apoyos

de una probeta prismática y con la carga aplicada en cada uno de los

tercios de ese tramo, condición que garantiza que la probeta se rompa

por el tercio central, donde el momento es máximo y constante y la

tensión de corte es nula. Por tal razón, se determinará a mediante

ensayos los resultados necesarios que ayuden a comprobar si la Fibra

metálica incide o no en la mezcla de concreto con P45 Fast track.

En caso de obtener resultados satisfactorios en los ensayos y en el

diseño de pavimentos a través de la Norma Venezolana FONDONORMA

1753 – 2006, Apéndice F, la Fibra Dramix aportará una serie de ventajas

donde implicaría reducir espesores, generando ahorros en los costos de

rehabilitación de pavimentos de concreto y reduciendo el tiempo de cierre

del tramo a rehabilitar, evitando así incomodidades a vecinos, transeúntes

y visitantes de la zona.

5

1.2. Formulación del Problema

La Formulación del Problema “es la concreción del planteamiento en

una pregunta precisa y delimitada en cuanto a espacio, tiempo y

población (si fuere el caso)”. (Fidias Arias, 2006, p.41)

¿Cuál es la incidencia del uso de la Fibra Metálica Dramix RC-

65/35-BN en la resistencia a flexión del concreto?

1.3. Objetivos de la Investigación

1.3.1 Objetivo General

Determinar la incidencia de la Fibra Metálica Dramix RC-65/35-BN

en las resistencias a flexión de una mezcla de concreto para pavimentos

rígidos a temprana edad.

1.3.2 Objetivos Específicos

1. Determinar la Mezcla Tradicional Tipo como punto de

comparación de esta investigación.

2. Establecer la Dosificación de la fibra metálica para una

mezcla tradicional P45 Fast Track.

3. Realizar los ensayos correspondientes a las muestras sin

fibra metálica para la obtención de resultados.

6

4. Realizar los ensayos correspondientes a las muestras con

fibra metálica para la obtención de resultados.

5. Comparar los resultados obtenidos de los ensayos de las

muestras con y sin fibra metálica.

6. Diseñar un Pavimento de Concreto en función de las

resistencias obtenidas anteriormente manteniendo constante

las demás variables.

7. Analizar el impacto económico de acuerdo a los resultados

obtenidos.

1.4. Justificación de la Investigación

“Además de los objetivos y las preguntas de investigación es

necesario justificar el estudio exponiendo sus razones. La mayoría de las

investigaciones se efectúan con un propósito definido, no se hacen

simplemente por capricho de una persona; y ese propósito debe ser lo

suficiente fuerte para que se justifique su realización”. (Sampieri, 2000,

p.20).

Es de suma importancia conocer la incidencia de la Fibra Metálica

Dramix en un P45 fast track, ya que al realizar estudios para la utilización

de distintas mezclas en pavimentos rígidos a temprana edad, es

importante conocer exactamente el comportamiento de la fibra metálica

teniendo en cuenta la incidencia en ganancia de resistencia sometida a

esfuerzos a flexión. Debido a esto, puede existir una disminución

7

significativa en los espesores de losa, lo cual a su vez influiría

considerablemente en la disminución de los tiempos para la ejecución de

la obra.

Por otra parte los costos por metro cúbico de la mezcla tradicional

son de novecientos cincuenta y un bolívares fuertes con cincuenta

céntimos (Bs. 951,50), lo cual podría aumentar un poco por la inclusión

de la fibra sin embargo, al disminuir espesores, se podrían economizar los

costos y por ende, la inversión a realizar en la obra sería menor.

La importancia de este proyecto está concebida para los siguientes

beneficiarios:

1. Cemex Venezuela S.A.C.A.: este sector se verá

primeramente beneficiado ya que tendrá un nuevo producto

para ser comercializado en futuros clientes y obras de

rehabilitación de pavimentos de concreto.

2. El área económica del país: ya que podrá existir un nuevo

producto en el cual podrá disminuir costos y tiempo de

ejecución de obra.

1.5. Delimitación de la Investigación

“La Delimitación del Problema significa indicar con precisión en la

interrogante formulada: el espacio, el tiempo o período que será

considerado en la investigación, y la población involucrada (si fuere el

caso)”. (Fidias Arias, 2006, p.42)

8

1.5.1 Delimitación Temática

La investigación se enmarca dentro del Campo de la Ingeniería Civil

del tema Materiales y Ensayos, en la línea de investigación de Mezclas

Experimentales de Pavimentos de Concreto; por cuanto a esto se plantea

estudiar el diseño de una mezcla de concreto P45 Fast Track para la

incidencia de la Fibra Metálica Dramix RC-65/35-BN en el Diseño de

Pavimentos de Concreto.

1.5.2 Delimitación Geográfica

Esta investigación en lo que respecta a espacio, fue delimitada a la

Empresa Cemex de Venezuela S.A.C.A, específicamente en la Planta La

Bandera ubicado al Final de la Av. Nueva Granada inicio Intercomunal del

Valle, Sector La Bandera, Caracas – Venezuela.

1.5.3 Delimitación Temporal

Para cumplir con los objetivos planteados y de acuerdo a cada

etapa, esta investigación tuvo una duración de Junio 2011 hasta

Septiembre 2011.

9

Capítulo II

Marco Teórico

10

2.1. Antecedentes de la Investigación

Los antecedentes consultados para la realización de este trabajo de

investigación que guardan relación con el mismo son:

Rivera, Z. (2002), realizó un trabajo de grado, titulado

“Incidencia de las fibras de polipropileno y las fibras metálicas en

la resistencia a flexión del concreto para pavimentos rígidos”, en

la Universidad Nueva Esparta.

Esta investigación se basa en el estudio de la incidencia de las

fibras de polipropileno y las fibras metálicas en la resistencia a flexión del

concreto en pavimentos rígidos y a su vez evaluó la incidencia económica

de las fibras.

El aporte de esta investigación es la metodología al evaluar las

fibras metálicas en la resistencia a flexión del concreto para pavimentos

rígidos.

De Sousa, J. (2001), realizó un trabajo de grado, titulado

“Influencias de la Utilización de las Fibras de Acero en el

Mejoramiento de la Resistencia a Flexión del Concreto.”, en la

Universidad Nueva Esparta.

En esta investigación se estudió la obtención de resistencia del

concreto a compresión, módulo de rotura de las viguetas, y esfuerzos a

11

tracción; en donde la fibra de acero no presenta influencias

representativas sobre el mejoramiento de las propiedades físicas del

concreto, sino más bien dificultan el estudio del comportamiento de este

material. En resumen, las fibras metálicas no afectan la resistencia a

flexión, debido a que se suministraron varios tipos de dosis

arbitrariamente, lo cual significa que el aporte de este trabajo es que las

fibras se deben suministrar controladamente, es decir, siguiendo las

recomendaciones del fabricante de dichas fibras.

Charelli, R. y Bermúdez, R. (1993), realizó un trabajo de grado,

titulado “Concreto Reforzado con Fibra, Propiedades y

Aplicaciones.”, en la Universidad Metropolitana.

En los ensayos realizados a diferentes fibras en cuanto a su

resistencia a flexión, resistencia al impacto y resistencia a la compresión,

se pudo determinar que el refuerzo suministrado al colocar estas fibras

como agregado a la mezcla del concreto produjo un mejoramiento de

estas propiedades físicas incluyendo su resistencia a la fatiga y a la

tensión.

El aporte de esta investigación es que las fibras mejoran las

propiedades del concreto, dando como resultado grandes resistencias a

flexión, lo que quiere decir, que el suministro de las mismas aumenta el

módulo de rotura en un concreto.

12

2.2 Bases Teóricas

A continuación se presentan algunos elementos que fomentarán las

bases para el desarrollo del proyecto, las cuales proporcionarán

información y relevante para la realización de este trabajo de

investigación:

2.2.1 Cemex Venezuela S.A.C.A.1

CEMEX fue fundada en 1906 en la ciudad de Monterrey con la

apertura de la planta de Cementos Hidalgo. Durante sus primeros años,

se enfrenta con diversos problemas dada la situación política del México

de inicios de siglo XX, e incluso llega a cerrar su planta durante un lapso

de la Revolución Mexicana. Sin embargo, al finalizar el periodo

revolucionario, retoma sus actividades y comienza su ascenso a escala

nacional.

A principios de los años 20's, abre su planta de Cementos Portland

Monterrey, con una capacidad anual de 20,000 toneladas, lo que le

permite abastecer la demanda de cemento del noroeste de la República.

Gracias a la instalación del primer horno de un solo paso y proceso seco

del país, la empresa se coloca a la vanguardia en tecnología. En 1930,

Cementos Portland Monterrey instala su segundo horno e incrementa su

capacidad en un 100%. Al año siguiente, Cementos Hidalgo y Cementos

Portland Monterrey se fusionan para formar Cementos Mexicanos S.A. El

nuevo consorcio comienza la década de los 40's con una producción de

92,000 toneladas al año, y llega hasta las 124,000 toneladas anuales a

finales de 1948, casi cuatro veces más que a sus inicios en 1906.

1 http://www.cemex.com

13

A principios de 1963, CEMEX adquiere a Cementos Maya de Mérida

para satisfacer la demanda del sur de México, a través de su marca

Cemento Portland Maya. En 1966 abre sus plantas de Valles y Torreón,

para satisfacer el mercado de la Huasteca y del Norte de la República,

respectivamente. CEMEX adquiere Cementos Portland del Bajío en 1973,

con la intención de acceder al mercado del centro del país, y en 1976

comienza su cotización en la Bolsa Mexicana de Valores. La compra de

Cementos Guadalajara ese mismo año, convierten a CEMEX en el mayor

productor de cemento de México.

Con la firma del acuerdo del GATT en 1985, CEMEX inicia su

transformación hacia ser un productor multinacional de cemento. Durante

ese año, el corportativo alcanza la cifra récord de 6.7 millones toneladas

de cemento y clínker, y tres de sus plantas cementeras - Monterrey,

Guadalajara y Torreón - sobrepasan el millón de toneladas producidas. Así

mismo, las exportaciones de CEMEX alcanzan las 574 mil toneladas

anuales de cemento y clínker. Para el siguiente año, la apertura de la

nueva planta en Huichiapan con la más alta tecnología, catapulta a

CEMEX hasta llegar a una producción de 10.7 millones de toneladas al

año. Así mismo, consolida su presencia internacional, con coinversiones

en cementeras norteamericanas. Además, adquiere Cementos Anahuac e

instala su sistema satelital de comunicaciones CEMEXNet, permitiendo

comunicar todas las instalaciones de la compañía. En 1989, con la

adquisición de Cementos Tolteca, segundo productor de cemento de

México, CEMEX se convierte en una de las diez cementeras más grandes

del mundo.

Para 1992, comienza la expansión internacional del consorcio con la

adquisición de Valencia y Sansón, las dos cementeras más grandes de

España. En 1994, con la compra de Vencemos, la cementera más grande

de Venezuela, y Cemento Bayano en Panamá, Cemex comienza sus

14

operaciones en Sudamérica y Centroamérica. Así mismo, adquiere

Balcones, una cementera de Estados Unidos. Ese mismo año, comienza su

estrategia de energía alternativa con la utilización de coque de petróleo

en sus plantas, iniciando así, su programa de ecoeficiencia para el

desarrollo sustentable. Entre 1995 y 1997 la compañía adquiere

Cementos Nacionales de República Dominicana, Cementos Diamente y

Samper en Colombia y Rizal Cement en Filipinas que lo convierten en la

tercera cementera del mundo, accediendo además, a varios mercados

internacionales.

En 1999, CEMEX adquiere APO de Filipinas, y aumenta su inversión

en Rizal Cement. Ese año, al comprar Assiut Cement Company, la

cementera más grande de Egipto, la empresa comienza operaciones en

África. Además, refuerza su presencia en Centroamérica, con la

adquisición de Cementos del Pacífico, la mayor cementera de Costa Rica.

El año lo finaliza con la introducción de sus acciones en la Bolsa de

Valores de Nueva York, bajo el símbolo de pizarra "CX".

A comienzos del siglo XXI, se inauguran operaciones en Nicaragua,

y se adquiere Saraburi Cement Company de Tailandia, lo que refuerza su

presencia en el sudeste asiático. En el año 2001, CEMEX abre

Construrama, que en menos de un año se convierte en la mayor cadena

mexicana de establecimientos de materiales para la construcción. Al

siguiente año, expande su presencia en el mercado caribeño, al comprar

Puerto Rican Cement Company. Con la adquisición en 2004 de

Southtown, hace de CEMEX la cementera más grande de Norteamérica.

Ese mismo año, el corporativo recibe el "Wharton Infosys Business

Transformation Award", por su uso creativo y eficiente de las tecnologías

de la información.

Con la adquisición de RMC en 2005, la cementera de mayor tamaño

en Inglaterra, CEMEX duplica su tamaño, sumando operaciones en 20

15

países adicionales, principalmente de Europa. En junio de 2007, la

compañía adquiere el 67.8% de Rinker, compañía australiana con gran

presencia en el mercado estadounidense. Tal adquisición le permite

consolidar su presencia en los 5 continentes. Sin embargo, en junio de

2009, vende sus operaciones en Australia a Holcim por un monto de US$

1.75 mil millones con el propósito de reestructurar una deuda de US$ 14

mil millones proveniente de la adquisición de Rinker.

En abril de 2008, el presidente de Venezuela, Hugo Chávez,

anuncia la nacionalización de la industria cementera en dicho país,

aduciendo al hecho de que las cementeras estaban exportando sus

productos con la finalidad de recibir precios por encima de los autorizados

por el gobierno venezolano. A mediados del 2008, la autoridad

venezolana toma las operaciones de CEMEX.

2.2.2 Vicson2

VICSON S.A. es el principal fabricante de alambre y sus productos

derivados en Venezuela. Su origen se remonta al año 1950, cuando se

establece como empresa al occidente del país en la ciudad de

Barquisimeto. Su fundador, Víctor Sasson, combinando la primera sílaba

de su nombre junto con la segunda sílaba de su apellido, crea con orgullo

el nombre de la naciente compañía VICSON.

La planta se inicia con la fabricación de productos dirigidos

básicamente a la industria de la construcción (Clavos y Mallas Soldadas),

mercado parcialmente abastecido, para ese entonces, por productos

importados.

2 http://www.vicson.com.ve/p1_hist.php

16

En 1962, ingresa a la sociedad la corporación internacional Bekaert

de Bélgica, aportando capital, maquinarias y un fundamental apoyo de

asistencia técnica, que aún se mantiene. Años después se incorpora como

accionista el grupo nacional Sivensa uno de los grupos industriales más

consolidados, de mayor experiencia y trayectoria nacional. A comienzos

de la década de los 70 la industria se traslada a la pujante ciudad de

Valencia, hoy la zona industrial más desarrollada del país.

A partir de 1983, ya con la empresa liderizando completamente el

mercado de alambre en Venezuela, VICSON S.A. se inicia como empresa

exportadora, logrando una importante posición como suplidor en los

mercados de Colombia, USA, Centroamérica y El Caribe. A raíz de la

globalización y la apertura comercial con los países de la Comunidad

Andina, VICSON S.A. conjuntamente con la empresa "Ideal Alambrec" de

Ecuador, se asocian con un productor de alambres de Colombia y forman,

en el año 1996, la empresa "Proalco S.A". (Productora de alambres

Colombianos), hoy líder en el mercado colombiano de alambres y

productos de alambre. En el año 2007, Bekaert adquiere la totalidad de

las acciones de la empresa. La empresa está respaldada por la exigente

norma "ISO 9001" en su sistema de calidad, manteniendo desde su

aprobación, el cumplimiento de programas continuos que le aseguran

esta certificación y le garantizan aún más la calidad de sus productos.

Actualmente VICSON S.A. cuenta con una capacidad para producir

más de 100.000 toneladas de alambre. Ofrece más de 2.000 productos

diferentes y atiende a más de 500 clientes, de los cuales el 20%

corresponden al mercado de exportación.

Desde sus inicios y hasta el presente, VICSON S.A. ha mantenido

como prioritario la capacitación permanente de todos sus trabajadores,

permitiéndole adaptarse a importantes cambios tecnológicos que le han

17

garantizado, su posición de líder en el mercado del alambre.

(http://www.vicson.com.ve/p1_hist.php

2.2.3 Concreto3

2.2.3.1 Definición4

El Concreto u Hormigón es un material que está constituido por dos

partes, la primera es un producto pastoso y moldeable que tiene la

propiedad de endurecerse después de haber transcurrido un tiempo, y la

segunda son trozos pétreos que quedan englobados en esa pasta. Por

otra parte, la pasta está constituida por agua y un producto aglomerante

que es el cemento. El agua cumple la doble misión de dar fluidez a la

mezcla y de reaccionar químicamente con el cemento dando lugar al

endurecimiento.

2.2.3.2 Antecedentes5

Durante el Tiempo del Imperio Romano se desarrolló una especie

de concreto utilizando el aglomerante que llamaban “Cementum”. El

concreto tal como se conoce actualmente, tuvo sus inicios en la segunda

mitad del siglo XVIII, con las investigaciones sobre cales de John

Smeaton y Joseph Vicat. A Principios del Siglo XIX se desarrolla lo que se

conoce como Cemento Portland y, a comienzos del Siglo XX, se estudian y

se establecen la mayor parte de las relaciones que gobiernan el

3 4 5 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)

18

comportamiento del material. Su evolución y avance es permanente,

habiendo logrado adelantos tecnológicos importantes como por ejemplo el

Concreto Precomprimido, Concreto Liviano, el uso de los Aditivos

Químicos, los Concretos Ultrarresistentes, entre otros.

Los Romanos usaron Cementos Punzolámicos, que son una mezcla

de cal y materiales volcánicos que reaccionan entre sí y con el agua,

dando origen a productos en cierto modo similares a los componentes

hidratados de los cementos actuales. Algunas imponentes obras romanas

de concreto se conservan en buen estado. Un ejemplo impresionante es el

Panteón de Roma (27 a.c.), antiguo templo pagano convertido

posteriormente en iglesia cristiana. Fue construido con concreto aligerado,

empleando piedra pómez liviana como agregado, y tiene un domo de 43,3

metros de diámetro, abierto circularmente en la cumbre. Las diferencias

Fundamentales entre los concretos primitivos y los actuales vienen del

tipo del aglomerante.

Dentro del mundo de la construcción el concreto es el material más

usado en las zonas urbanas. Se estima que en general este material es el

segundo en cantidad que usa el hombre, después del agua. El Cemento

Portland que se usa hoy en día como aglomerante es una cal hidráulica

perfeccionada. Hidráulica quiere decir que tiene capacidad para endurecer

tanto al aire como bajo el agua, sin la colaboración del anhídrido

carbónico, como sucedía en las cales primitivas. Lo económico del

Material se debe a que esas materias primas que emplean son

relativamente abundantes en la naturaleza, y a las ventajas competitivas

que ofrece frente a otros materiales de construcción.

19

2.2.3.3 Inicios en Venezuela6

El Cemento, desconocido en Venezuela hasta la época de Guzmán

(1.869), se emplea por primera vez en Caracas en la Pavimentación de la

Plaza Bolívar. Para enseñar a usarlo fue enviado por la Fábrica Francesa

de VICAT el técnico José Couleau. La industria cementera nacional se

fundó en 1907 de la Planta de La Vega, en Caracas, la cual inició su

producción en 1909, donde su capacidad inicial fue de 30 toneladas

métricas por día, 700 sacos aproximadamente, suficiente para producir un

poco más de 100 m3 de concreto al día. Para el año 2003, la capacidad

instalada de producción nacional es de alrededor de 27.000 toneladas por

día.

Entre las primeras estructuras de concreto reforzado fueron hechas

con cemento nacional fue el Edificio del Archivo de la Nación (Veroes a

Carmelitas) cuya construcción se inicia en 1.912, por otra parte en 1.895

se usaron pilotes de concreto reforzado en la construcción de los muelles

de Puerto Cabello, así como pilas para puentes de las líneas férreas que

se ejecutaron durante el Siglo XIX. A raíz de la demanda de barras de

refuerzo para la construcción, se comenzó la producción de acero en

Venezuela. La primera iniciativa la obtuvo La Fábrica Nacional de Cabilla

en 1.946 la cual no prosperó y paso a producir faroles de hierro fundido.

En Octubre de 1.948 se registró la empresa Sidelúrgica Venezolana

Sociedad Anónima (SIVESA) la cual produce su primera colada en la

Planta de Antímano en 1.950. Esa colada, de 5 toneladas, provenía de un

horno con capacidad para 40 toneladas al día; la planta duplicó su

capacidad para 1.953, donde siete años después SIVESA cubría el 4% de

los requerimientos del país con su producción de 50.000 toneladas

métricas. Poco tiempo después el Estado decide explotar los yacimientos

6 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)

20

del Bajo Orinoco debido al incremento de la demanda nacional la cual

crea la Siderúrgica del Orinoco (SIDOR) donde su primera colada se logró

en Julio de 1.962 en la Planta de Matanzas, con una capacidad instalada

de 900mil toneladas anuales. Para 1.990 la capacidad instalada alcanzó

unos 5.3 millones de toneladas anuales.

2.2.3.4 Componentes7

Aproximadamente el 80% del peso del concreto está compuesto

por partículas de origen pétreo, de diferentes tamaños, material que es

denominado como agregados, áridos o inertes. Por esta razón las

características de estos materiales son decisivas para la calidad de la

mezcla de concreto. La calidad de los agregados depende de las

condiciones geológicas de la roca madre y, también, de los procesos

extractivos. Es por lo tanto, a las empresas productoras a quienes

corresponde el primer control en el proceso de la calidad de los

agregados. Es recomendable que esa calidad de los inertes sea

comprobada por el fabricante de concreto antes de elaborarlo.

Se acostumbra añadir a la mezcla dichos materiales pétreos en dos

diferentes fracciones de acuerdo a su tamaño, una se denomina agregado

grueso las cuales pueden ser piedra picada, canto rodado natura o canto

rodado picado y la otra se le conoce como agregado fino, como por

ejemplo arena natural o arena obtenida por trituración. Una característica

fundamental de los agregados es el diferente tamaño de todos sus

granos, lo cual se le conoce como granulometría.


21

El cemento más usado es el Cemento Portland y se obtiene en

complejas plantas productoras, a cargo de las cuales debe quedar el

control del producto y la garantía de su calidad.

Además del cemento, los agregados y del agua, es cada vez más

frecuente añadir a la mezcla ciertos productos químicos que en muy

pequeña cantidad, son capaces de modificar de manera muy importante

algunas propiedades del concreto; a éstos se le conocen como Aditivos.

2.2.3.5 Principales Características del Concreto8

Son muchas las características del Concreto donde algunas de ellas

hacen críticas en determinadas circunstancias. Sin embargo, desde un

punto de vista general son dos las propiedades principales de mayor

envergadura. La primera es la relativa a la consistencia o grado de fluidez

del material en estado fresco, la cual se conoce como manejabilidad,

ductilidad, trabajabilidad, asentamientos, entre otros. La segunda es el

grado de endurecimiento o resistencia capaz de adquirir el concreto.

La fluidez suele medirse con ensayos que evalúan el grado de

plasticidad de la mezcla. La resistencia se determina mediante ensayos

mecánicos de compresión o tracción sobre las probetas normalizadas. Con

los resultados a la compresión el conocedor puede hacer estimaciones

sobre la resistencia a otros tipos de tensiones, tales como la flexión, corte

o tracción.


22

2.2.3.6 Tipos de Concreto9

El concreto es un material con una amplia gama de aplicaciones,

bien sea por el uso de diferentes componentes o por la distinta proporción

de ellos. De este modo es posible obtener diversas plasticidades,

resistencias y apariencias, logrando así satisfacer los particulares

requerimientos de la construcción.

El concreto se usa profusamente en elementos estructurales de

edificaciones tales como columnas, vigas, losas, cerramientos, muros,

pantallas, así como en pavimentos, pistas aéreas, zonas de

estacionamiento, represas, acueductos, canales, túneles, taludes,

adoquines, tanques, reservorios, barcos, defensas marinas y en otros

múltiples usos.

Los agregados pueden ser de gran tamaño, como en el caso de

represas o estribos de puentes o de pequeño tamaño, para los morteros.

Pueden ser especialmente pesados o livianos. La consistencia del concreto

puede ser muy seca, como en el caso de los elementos prefabricados, o

puede lograrse muy fluida, como se recomienda para elementos de poca

sección y mucha armadura. Sus resistencias mecánicas pueden ser

niveles muy variados, de acuerdo con las necesidades.

2.2.3.7 Relaciones entre la Calidad del Concreto y su

Composición10

Las Propiedades del Concreto dependen, primordialmente de las

características y proporciones de sus componentes constitutivos. En la

9 10 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)

23

práctica, se juega fundamentalmente con las proporciones entre los

principales componentes para hacer variar la calidad del concreto,

adaptándola a las necesidades específicas de cada caso. Esas

proporciones suelen expresarse en unidades de peso o de volumen por

cada unidad de volumen de concreto. En el primer caso kgf/m3; en el

segundo litro/m3. Sin embargo es conveniente expresar las relaciones se

la siguiente manera:

El cemento directamente en kgf/m3 o en sacos/m3, lo que se

conoce como dosis de cemento.

El agua indirectamente, a través de la conocida relación

agua/cemento, en peso.

El agregado queda dado implícitamente, al conocer las cantidades

de cemento y de agua, considerando que todos los componentes

forman siempre un volumen fijo de concreto según sus pesos

específicos.

Entre estas proporciones de los componentes y los índices de calidad

de la mezcla se establecen relaciones que pueden expresarse de una

forma esquemática gráfica, tal como se representa en la Figura 1, donde

las flechas dan a entender la existencia de esas relaciones, que han sido

separadas en dos áreas vinculadas entre sí. La primera enlaza la relación

agua/cemento con la resistencia, representando una de las leyes más

trascendentales del concreto, la cual se conoce como Ley de Abrams y la

segunda es una zona triangular la cual une la relación agua cemento con

la dosis de cemento y la trabajabilidad del concreto medida por el Cono

de Abrams

24

Figura 1: Relaciones Básicas del Concreto

Fuente: Porrero “Manual del Concreto Estructural” (2003)

2.2.3.8 Endurecimiento del Concreto11

La capacidad de la mezcla de endurecer hasta formar una

verdadera roca artificial, se debe a la reacción entre el agua y el cemento.

Esta es una reacción interna que se produce aunque el material esté

encerrado herméticamente bajo agua, de allí proviene el nombre de

cemento hidráulico.

En una primera fase el agua de mezclado sirve como lubricante

entre los granos de los inertes, dando fluidez a la mezcla, que puede ser

moldeada. Pero desde el mismo momento en que entran en contacto el

agua y el cemento se inician las reacciones de hidratación que conducirán

al endurecimiento final del material.

En la Figura 2 se ilustra los diferentes estados por la cual pasa el

Concreto en el Desarrollo de su Resistencia. En el primer tramo de la

curva corresponde al período durante la cual la mezcla está fluida, luego 11 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)

25

tiene una subida brusca que corresponde al fraguado y luego para

finalizar existe un tercer tramo con un crecimiento más moderado

correspondiente al desarrollo de resistencias.

Figura 2: Principales estados por los que pasa el Concreto en

el Desarrollo de su Resistencia


2.2.4 Características del Concreto Fresco12

Se conoce como Concreto Fresco al material mientras permanece

en estado fluido, es decir, cuando todos los componentes son mezclados

hasta que se inicia el fraguado de la masa.


26

El fraguado tiene una duración diferente entre las localidades

debido a que las condiciones del clima tienen gran influencia. En lugares

cálidos y secos el fraguado es más rápido que en los lugares de climas

húmedos y fríos.

2.2.4.1 Reología13

Se conoce como Reología al conjunto de características de la

mezcla fresca que posibilitan su manejo y posterior compactación. En la

práctica, se define la reología del concreto con base en tres características

que son:

2.2.4.1.1 Fluidez14

Describe la calidad del fluido o viscosidad que indica el grado de

movilidad que puede tener la mezcla.

2.2.4.1.2 Compactibilidad15

Cuando la mezcla es vibrada se hace más fluida y puede así

distribuirse más uniformemente, envolviendo bien las armaduras y

ocupando todas las sinuosidades del encofrado. Esta propiedad se conoce

como tixotropía que significa fraguado en reposo y fluidificación en

movimientos y es la característica que permite la compactibilidad de la

mezcla y su adaptación al molde.


27

2.2.4.1.3 Estabilidad de la Segregación16

Los componentes del concreto son físicamente heterogéneos:

líquido (agua), polvo (cemento y arena), fragmentos de piedra y una

pequeña porción de aire, cuya mezcla tiene tendencia a separarse unos

de otros. Dicha separación del agua de los restantes componentes de la

mezcla, cuando queda flotando sobre el material recién colocado se

conoce como exudación o sangrado. Por otro lado, la tendencia a

separarse los granos gruesos del mortero lo que se conoce como

segregación depende de la viscosidad y de la tixotropía y se relaciona con

la cantidad y tamaño de los granos. En algunas construcciones existe la

tendencia de trabajar con concretos fluidos que son fáciles de colocar y de

alisar, lo indebido es que para obtenerlos no diseñan mezclas especiales o

solicitan concretos premezclados con aditivos, sino que añaden agua a la

mezcla, indiscriminadamente lo cual trae por consecuencia un daño

directo a la resistencia mecánica, favorece la aparición de grietas por

retracción y le quita defensas al concreto para lograr durabilidad, aparte

de que se hace a la mezcla propensa a la segregación.

2.2.4.2 Trabajabilidad17

Se designa el conjunto de propiedades del concreto que permiten

manejarlo sin que se produzca segregación, colocarlo en moldes y

compactarlo adecuadamente. Desde hace tiempo, los conocedores de la

materia señalan la conveniencia de diferenciar con mayor claridad los

conceptos relativos a la plasticidad en sí de la mezcla (docilidad,

consistencia) y la facilidad de usarla (trabajabilidad, colocabilidad). Se


28

requieren métodos de ensayo que permitan medir respectivamente dichas

características pero hasta el momento no se han logrado con éxito. Ante

esto, el método del Cono de Abrams sigue teniendo vasta aplicación pues,

aun cuando no revela específicamente ciertas propiedades reológicas de

la mezcla, el uso de la información que ofrece ha permitido la toma de

decisiones acertadas.

2.2.4.2.1 Cono de Abrams18

El asentamiento medido con el Cono de Abrams, es un índice

bastante práctico; aunque no mide todas las propiedades plásticas de la

mezcla, ni las valora con el mismo grado de influencia que ellas realmente

tienen en el concreto, brinda una información útil sobre todo en términos

comparativos.

Éste contiene limitaciones ya que es útil solamente para concretos

con agregados pétreos, tamaños máximos menores a 5cm y con relativa

plasticidad caracterizada por asentamientos entre unos 2 y 17 cm

Otra limitación es su insensibilidad para concretos ásperos o

pedregosos. En los concretos normales, la masa del cono, ya desmoldada

suele quedar de forma más o menos abombada según su asentamiento,

simétrica y con la superficie superior casi plana (Figura 3). Las mezclas

pedregosas, al ser desmoldadas suelen tomar forma del Cono con su base

superior inclinada o totalmente caída lateralmente, o se desmoronan

según sea su contenido de agua.


29

Figura 3: Cono de Abrams


2.2.4.2.1.1 Aparatos19

La Norma COVENIN 339 “Concreto. Método para la Medición del

Asentamiento con el Cono de Abrams” nos explica brevemente los

Aparatos que conforman el Cono de Abrams y entre ellos tenemos:

Cono de Abrams

Construido con un material rígido con un espesor mínimo de 1.5mm,

su forma interior debe ser la de un tronco de cono de 200 ± 2mm de

diámetro de base mayor, 100 ± 2mm de diámetro de base menor y 300

± 2mm de altura. Las bases deben ser abiertas paralelas entre sí y

perpendiculares al eje del cono. El molde debe contener asas y aletas. El

interior del molde debe ser suave y sin protuberancias.

19 Norma COVENIN 339 “Concreto. Método para la Medición del Asentamiento con

el Cono de Abrams”

30

Barra Compactadora

Debe ser de acero, recta, lisa y cilíndrica, de 16mm de diámetro y

600mm de longitud aproximada.

2.2.4.2.1.2 Procedimiento20

Se humedece el interior del molde y se coloca sobre una superficie

horizontal, rígida, plana y no absorbente. El molde se sujeta

firmemente los las aletas con los pies y se llena con la muestra de

concreto en capas, cada una de ellas de un tercio del volumen del

molde, es decir 6.5cm y 15cm a partir de la base.

Cada capa se compacta con 25 golpes con la barra compactadora

distribuidos uniformemente por todo el perímetro del cono. En la

parte inferior debe inclinarse un poco la barra para poder

compactar la muestra en el perímetro.

El molde se llena por exceso antes de compactar la última capa. Si

después de compactar la muestra queda por debajo del borde del

cono se agrega concreto hasta lograr el exceso sobre el molde.

Luego se enrasa mediante la barra compactadora o una cuchara de

albañilería. Inmediatamente se retira el molde verticalmente

evitando movimientos laterales o de torsión.

El asentamiento se mide luego de alzar el molde y se determina por

la diferencia entre la altura del molde y la parte superior de la

muestra.

20 Norma Covenin 339-04. “Concreto. Método para la medición del asentamiento con el Cono de

Abrams”

31

En caso de que presente una falla o corte, donde se aprecie

separación de una parte de la masa, debe rechazarse el ensayo y

se hace nuevamente con otra parte de la mezcla

Si dos ensayos consecutivos sobre una misma mezcla de concreto

arrojan el resultado de 5.6, el concreto probablemente carece de

plasticidad y cohesión necesaria para la validez del ensayo

2.2.4.2.1.3 Expresión de los Resultados21

Debe anotarse el asentamiento de la muestra, medido con

aproximación al medio centímetro más cercano.

Precisión: la relación entre dos tomas de asentamiento para

repetitividad debe ser como se indica en la siguiente tabla:

RANGO (cm) PRESICION (cm)

< 5 0.63

>5 < 12.5 1.27

> 12.5 1.9

Tabla Nº 1 Precisión en la Expresión de Resultados del

Ensayo de Cono de Abrams

Fuente: Norma COVENIN 339 “Concreto. Método para la Medición del

Asentamiento con el Cono de Abrams”

21 Norma COVENIN 339 “Concreto. Método para la Medición del Asentamiento con el Cono

de Abrams”

32

2.2.4.3 Retracción22

Otra característica del concreto que se debe tomar en cuenta es la

retracción, la cual consiste en el fenómeno de encogimiento o disminución

de volumen que sufre el material con el tiempo, debido principalmente a

la pérdida parcial de agua en las primeras horas y que puede llegar a

producir grietas en el material. En las estructuras, la retracción se logra

aminorar mediante una adecuada distribución de las armaduras de acero

que la restringen y reparten de forma más conveniente.

2.2.4.4 Mecanismo de Lubricación23

Una forma para entender las relaciones cualitativas entre calidad y

proporciones de componentes, así como algunas de las principales

características del concreto, es considerar como modelo del material un

conjunto de piezas que se deben mover, unas entre otras, lubrificadas por

la pasta de cemento. Dentro de los límites habituales de consistencia y

composición de las mezclas, esto se aproxima a la realidad, sin embargo,

en condiciones extremas el modelo debe ser interpretado con reservas. La

principal objeción al modelo es que no solamente el cemento lubrica, sino

que también lo hacen las partículas más finas de la arena. Esta

circunstancia se puede incluir en el modelo, y de hecho es necesario

hacerlo cuando los contenidos de finos en la arena (pasantes de los

cedazos #100 y #200) son importantes.


33

2.2.5 Agregado24

Los agregados, también conocidos como áridos o inertes, son

fragmentos o granos, cuya finalidad es abaratar la mezcla y dotarla de

ciertas características favorables, entre las cuales se destaca la

disminución de la retracción de fraguado o retracción plástica. Los

agregados constituyen la mayor parte de la masa del concreto, ya que

alcanzan a representar el 70% y el 85% de su peso, razón por la cual las

propiedades de los inertes resultan tan importantes para la calidad de la

mezcla.

2.2.5.1 Niveles de Calidad25

Las especificaciones normativas establecen límites para ciertas

características de los agregados que, si no se respetan, pueden producir

graves problemas en la calidad del concreto. Para mezclas de

características especiales pueden requerirse que algunos límites de

calidad de los agregados sean más estrictos que los normativos.

Una primera consideración para fabricar concreto, es saber si se

dispone de agregados de buena calidad a un costo apropiado. Sin

embargo, en algunas circunstancias hay que supeditarse a los agregados

de la zona, no siempre de excelente calidad. En términos generales se

pueden considerar para los agregados tres posibilidades:

24 24 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003

34

2.2.5.1.1 Agregados Controlados26

Materiales que tienen garantizada su calidad en todos los aspectos.

Son producidos en plantas de cierto nivel de tecnificación, donde se lleva

un control adecuado mediante los necesarios ensayos rutinarios.

2.2.5.1.2 Agregados Conocidos con Control Insuficiente27

Provenientes de zonas o lugares de saque sobre los que hay

experiencia y su calidad ya ha sido probada en la elaboración de

concretos. Incluso pudo haberse hecho algunas determinaciones de

calidades esporádicas, más o menos completas, pero que no hay sobre

ellos un control sistemático que garantice la continuidad de su limpieza,

granulometría, etc.

2.2.5.1.3 Agregados no Empleados con anterioridad28

Cuando se trata de esta circunstancia, antes de comenzar la

explotación es necesario hacer ensayos y pruebas que permitan

determinar las propiedades del material y sus posibilidades de empleo en

el concreto.

26 26 27 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003

35

2.2.5.2 Requisitos de Calidad29

Para conocer la calidad de los agregados se deben efectuar ciertos

ensayos cuyas condiciones básicas generales son:

Deben realizarse sobre muestras representativas del

yacimiento, y de sus diferentes zonas

Deben ser llevadas a cabo en laboratorios con personal y

equipos adecuados, siguiendo cuidadosamente los sucesivos

pasos de un procedimiento normativo

No cumplir con estas condiciones básicas invalida la utilidad de la

información de los ensayos.

2.2.5.3 Granulometría30

Se entiende por granulometría la composición del material en

cuanto a la distribución del tamaño de los granos que lo integran. Esta

característica decide, de manera muy importante, la calidad del material

para su uso como componente del concreto.

El tamaño de los granos se mide de forma indirecta mediante

cedazos de diferentes aberturas calibradas, los cuales son colocados en

cascada, con el de mayor abertura arriba, decreciendo progresivamente

hasta disponer el de menor abertura abajo. Al tamizar el material, por

agitación a través de esta serie sus granos se distribuyen según sus


36

tamaños. La granulometría se puede expresar de varias formas: retenidos

parciales en cada cedazo, expresados en peso o en porcentaje, o

retenidos acumulados, o pasantes, principalmente en porcentaje. La

forma usual y conveniente es la que expresa el pasante total por cada

cedazo como porcentaje en peso.

2.2.5.4 Tamaño Máximo31

Se denomina tamaño máximo de un agregado al tamaño de sus

partículas más gruesas, medido como abertura del cedazo de menor

tamaño que deje pasar el 95% o más del material.

2.2.5.5 Segregación32

Cuando se manejan agregados en los cuales hay presencia de

granos con tamaños muy diferentes, puede presentarse tendencia a su

separación, dando lugar a lo que se denomina segregación. La tendencia

a la segregación se contrarresta manejando los agregados en fracciones

separadas de acuerdo a su tamaño, las cuales sólo se combinan en el

momento del mezclado.

2.2.5.6 Módulo de finura33

Se denomina módulo de finura de las arenas a un parámetro que se

obtiene sumando los porcentajes retenidos acumulados en los cedazos de

la serie normativa y dividiendo la suma entre 100. En cierto modo, este

31 31 32 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003

37

valor es representativo de la finura de la arena; se considera que el

módulo de finura adecuado de una arena para producir concreto dentro

de una granulometría aceptable, debe estar entre 2.3 y 3.1, donde un

valor menor de 2.0 indica una arena fina, 2.5 una arena media y más de

3.0 una arena gruesa.

2.2.5.7 Impurezas34

A los agregados los pueden acompañar algunas impurezas

perjudiciales, la mayoría de origen natural y acompañando a la arena, las

cuales se describen a continuación:

2.2.5.7.1 Materia Orgánica35

El humus o materia orgánica procedente de la descomposición de

vegetales, acompaña a veces a los agregados. Existe un procedimiento

normativo para obtener una estimación de su proporción y es el descrito

en la Norma COVENIN 256 y ASTM C40, basado en que la reacción de la

materia orgánica con los álcalis colorea una solución con un color más o

menos intenso, según la proporción de materia orgánica.

La materia orgánica en descomposición puede producir trastornos

en las reacciones del cemento. El fraguado puede ser alterado, e incluso

impedido, como es el caso de la presencia de azúcares. También se

pueden ver alterados el endurecimiento y, a veces, la reacción de los

aditivos químicos.


38

2.2.5.7.2 Sales Naturales36

Otras impurezas importantes son las sales naturales, entre las

cuales, las más frecuentes son: el cloruro de sodio y el sulfato de calcio, o

yeso, o bien sales procedentes de efluentes industriales, que pueden

tener una composición muy variada. El ión de cloruro de sal produce la

corrosión de las armaduras del concreto reforzado y el ión del sulfato de

yeso ataca la pasta.

2.2.5.8 Resistencia de los Agregados37

La resistencia de los granos de agregado es también decisiva para

la resistencia del concreto fabricado con ellos. Dada su alta proporción en

la mezcla, no se puede pretender que ésta alcance una resistencia más

alta que la de los granos pétreos que la integran. La correspondencia

entre las variables relación agua/cemento y resistencia mecánica, está

condicionada en buena parte por la calidad resistente de los agregados,

además de por la dosis de agua en pasta.

Los concretos hechos con agregados de baja resistencia tienen

poca resistencia al desgaste, lo que puede resultar crítico en pavimentos,

túneles de desvío en represas, tuberías a presión, aliviaderos, entre otros.

La resistencia más crítica es la del agregado grueso, puesto que

para evaluarla se acude al ensayo de desgaste que produce la máquina

conocida como Los Ángeles que consiste en un tambor de acero dentro


39

del cual se coloca el agregado que va a evaluarse, conjuntamente con una

colección de bolas de acero que harán de cuerpos moledores. Se hace

girar el conjunto y se mide, granulométricamente, el fraccionamiento que

sufrieron las partículas del agregado. Las normas suelen permitir un límite

máximo de desgaste del 50%. Los agregados de alta resistencia al

desgaste suelen tener pérdidas de menos del 20%.

2.2.5.9 Humedad38

Los agregados suelen retener algunas cantidades de agua en forma

de humedad. La humedad se considera como la diferencia que hay entre

el peso del material húmedo y el peso del mismo secado al horno.

Esta humedad la podemos encontrar de dos maneras: (1)

rellenando los poros y microporos internos de los granos; y (2) como

capa envolvente más o menos gruesa.

El agua interna no pasa al concreto como agua de mezclado, sino

que cuando los granos están muy secos pueden absorber parte del agua

que se utilizó para la mezcla. La absorción de agua por diferencia entre el

grano seco y el saturado con superficie seca, puede retirar importantes

cantidades de agua de la mezcla, por lo tanto, estos retiros alteran la

relación agua/cemento de la mezcla.

38 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003

40

2.2.5.10 Relaciones con las Propiedades del Concreto39

Agregados redondeados requerirán menor cantidad de agua para

una determinada trabajabilidad, permitiendo una menor relación

agua/cemento y en consecuencia una mayor resistencia. Sin embargo,

esta ventaja puede verse disminuida o anulada si los agregados no están

limpios, pues conllevaría una pérdida de adherencia agregado-pasta y con

ello una disminución de resistencia, que podría ser superior a la

técnicamente lograda al reducir la relación agua/cemento.

2.2.6 Cemento 40

El cemento es el componente activo del concreto e influye en todas

las características de este material. Sin embargo, el cemento constituye

solo aproximadamente solo un 10 a un 20% el peso del concreto, siendo

el 80 a 90% de materiales restantes el que condiciona la posibilidad de

que se desarrollen las propiedades del concreto.

De los componentes del concreto, el cemento es el más caro por

unidad de peso. Sin embargo, comparado con otros productos

manufacturados, el cemento es un material relativamente barato.

El cemento se obtiene a partir de materias primas abundantes en la

naturaleza. Su elaboración se realiza en plantas industriales de gran

capacidad, en donde debe ser controlado estrictamente, lo que redunda

en su calidad y en la confiabilidad que sobre él pueda tener el usuario.


41

2.2.6.1 Constitución41

Cuando se habla del cemento, implícitamente se alude al cemento

Portland o cemento sobre la base de Portland, ya que son los productos

aglomerantes que se usan casi exclusivamente con fines estructurales.

Para otros aglomerantes distintos, también empleados en construcción, se

suele añadir a la palabra cemento, alguna otra que los especifique

(cemento de escoria, cemento puzolánico, cemento supersulfatado, etc.).

El cemento Portland o cemento simplemente, es una especie de cal

hidráulica perfeccionada. Se produce haciendo que se combinen

químicamente unas materias de carácter acido (sílice y alumina

principalmente) provenientes de arcillas, con otras de carácter básico

(primordialmente cal) aportadas por calizas.

Es importante saber que la incorporación de yeso impide el

fraguado instantáneo, regula el fraguado y el inicio del proceso de

endurecimiento al controlar las reacciones de hidratación temprana del

aluminato tricálcico (componente mineralógico del cemento

Portland).Finalmente, el fino material resultante es el cemento tal como

se conoce, capaz de combinarse con agua y dar origen a productos

hidratados que se entraban íntimamente entre sí, adquiriendo las

propiedades de resistencia y durabilidad que le son características.

Sobre el principal parámetro de control del cemento, como lo es su

resistencia mecánica, tiene gran influencia la finura de grano a la cual fue

molido el producto.


42

Para los cementos de uso estructural que no están constituidos

exclusivamente por Portland, sino por una mezcla con ciertas

proporciones de otros materiales como pueden ser los cementos de

escoria, los puzolánicos, o de cenizas volantes, las propiedades del

cemento dependen de la calidad y composición del Portland que llevan y

de la calidad y la proporción del otro material acompañante.

Las materias primas naturales que se utilizan para la obtención del

cemento Portland, además de los constituyentes necesarios, llevan

inevitablemente otros que se pueden considerar impurezas, algunos de

los cuales se presentan esporádicamente, pero otros en forma sistemática

(principalmente álcalis y magnesia). Estas impurezas pueden llegar a

tener influencia en la calidad del producto y, a veces, pueden llegar a ser

decisivas en el comportamiento del concreto, por lo cual los fabricantes

de cemento deben extremar sus controles para evitarlas o reducirlas a

límites normativos.

2.2.6.2 Hidratación del Cemento42

En la siguiente figura se ilustra el proceso de hidratación del

cemento. Al contacto del agua con el polvo de cemento se inicia una

reacción química (fraguado) desde la superficie hacia el centro de cada

uno de los granos (de diferente tamaño) que constituyen el cemento.


43

Figura 4: Hidratación del Cemento


Siempre que haya humedad ambiental el proceso de fraguado

continúa varios años, y, como en toda reacción química, la temperatura

ambiente condiciona la velocidad de reacción. A largo plazo, la matriz de

pasta de cemento está formada por:

a) Haces de fibras entrecruzadas.

b) Inclusiones de granos de cemento (los más grandes

originalmente) que todavía están en proceso de reaccionar.

c) Canales y poros, ocupados o no por agua.

44

d) Cristales (cal, aluminatos y sulfoaluminatos).

2.2.6.3 Clasificación. Tipos43

La norma Venezolana COVENIN 28 “Cemento Portland.

Especificaciones” y la norteamericana ASTM C150, consideran cinco tipos

de cemento Portland, cuyas características se presentan en la siguiente

tabla.

Tipo Características

Límites de la Composición Usual

Promedio %

C3S C2S C3A C4FA

I Uso General 40-55 25-30 8-15 5-10

II Resistente a Sulfatos y

bajo calor de hidratación

40-50 25-35 8 10-15

III Altas resistencias

iniciales

50-63 15-20 3-15 8-12

IV Muy bajo calor de

hidratación

25-35 40-50 <7 10-15

V Muy alta resistencia a

los sulfatos

32-42 38-48 <5 10

Tabla N° 2 Tipos de Cemento Portland



45

Los cementos que desarrollan rápidamente sus resistencias se

basan en una alta proporción de silicato tricálcico y aluminato tricálcico;

en definitiva, en composiciones altas en cal. Como se verá, para esta

propiedad también se juega, con la finura. Los cementos de moderado

calor de hidratación (usados para los grandes vaciados de concreto) y

moderada resistencia a los sulfatos (usados en caso de medios agresivos

sulfatados) se basan principalmente en la rebaja del contenido de

aluminato tricálcico y en parte del silicato tricálcico, es decir,

composiciones bajas en alúmina y cal. Para los cementos que deben tener

esta resistencia a los sulfatos en más alto grado, el contenido de alúmina

se debe bajar aún más drásticamente. Como contrapartida, los cementos

con capacidad resistente a los sulfatos ofrecen escasa defensa al paso de

los iones cloruro y, por lo mismo, protegen menos el refuerzo metálico.

El cemento de uso más extendido es el que corresponde al Tipo I.

En Venezuela la mayor parte de la producción es de cemento Portland de

ese tipo, siendo mucho menos la producción del Tipo II, y sólo ocasional

la del Tipo III.

2.2.6.4 Calidad44

La mayoría de los ensayos que se necesitan para controlar la

calidad del cemento requieren el uso de aparatos muy sensibles y muy

complejos. Las pruebas deben ser efectuadas en condiciones específicas

de humedad y temperatura, dada la gran influencia que tienen estos

parámetros sobre los resultados. Esto divide las prácticas de control del

cemento en dos grupos: 1) Los ensayos que suele hacer el usuario, y 2)

los que necesariamente tiene que hacer el fabricante.


46

Los dos índices principales que emplea el usuario para conocer

directamente la calidad del cemento son el fraguado y la resistencia

mecánica. El fabricante, además de éstos, debe vigilar: La composición

química, la estabilidad de volumen, el grado de finura, la plasticidad, el

calor de hidratación, los residuos insolubles y la pérdida de fuego.

Los cada día más exigentes concretos requieren también cementos

de alta calidad, con la apertura hacia nuevos tipos que aporten ventajas

particulares en determinados casos.

La calidad de los cementos venezolanos se evalúa mediante la

Norma COVENIN 28, “Cemento Portland. Especificaciones”, la Norma

COVENIN 935, “Cemento Portland-escoria. Especificaciones”, y la Norma

COVENIN 3134, “Cemento Portland con adiciones. Especificaciones”, y con

el conjunto de normas de ensayo correspondientes.

2.2.6.5 Tiempo de Fraguado45

Cuando se mezcla el cemento con el agua de amasado se produce

una pasta que mantiene, durante un tiempo, una plasticidad casi

constante. Posteriormente se aprecia un cierto atiesamiento que luego se

irá pronunciando.

El lapso que transcurre desde el mezclado hasta el momento de

aparición del atiesamiento se conoce como tiempo de fraguado.

El atiesamiento, o pérdida de plasticidad de la pasta, es un proceso

gradual aun cuando el fraguado debe ser definido en un tiempo preciso.


47

Eso obliga a establecer parámetros empíricos normalizados, que son de

validez universal. El procedimiento más usual es la aplicación de la aguja

de Vicat, ensayo establecido en la Norma COVENIN 493, “Cemento

Portland. Determinación del tiempo de fraguado por la aguja de Vicat” y

ASTM C191.

El tiempo de fraguado puede ser medido también en morteros y en

concretos, empleando un penetrómetro apropiado tal como el que se

establece en la Norma COVENIN 352, “Método de ensayo para determinar

el tiempo de fraguado de mezclas de concreto por resistencia a la

penetración” y ASTM C403.

2.2.6.6 Resistencias Mecánicas46

Las resistencias mecánicas del concreto se deben al cemento, pero

están condicionadas de modo decisivo por la calidad y proporciones de los

restantes materiales componentes de la mezcla. Para detectar o comparar

calidades resistentes de cementos con base en el ensayo de piezas de

concreto, las mezclas deben ser estrictamente iguales en todos los

aspectos, incluidas las condiciones del ensayo excepto, naturalmente, el

cemento que se desea comparar. Es decir, se deben fijar como

parámetros estables todos los factores que no sean el cemento mismo.

Este procedimiento, útil en muchos casos e incluso normativo en algunos

países, adolece sin embargo de defectos importantes.

Es costoso

Es poco preciso

Ante estas dificultades se ha optado por ensayar morteros, con

lo que se disminuyen gran parte de las dificultades; se manejan

cantidades menores de materiales, las probetas de ensayo son de menor


48

tamaño y peso, y resulta más fácil mantener constante la calidad de la

arena que se emplea como agregado.

Actualmente los métodos de ensayo más difundidos son:

1) El de ASTM C109, de Estados Unidos, que se ha adoptado por muchos

otros países, especialmente los de su influencia más directa en América.

En Venezuela este es el procedimiento que exige la Norma COVENIN 28,

“Cemento Portland. Especificaciones”.

2) El conocido como RILEM, que hoy es una norma ISO, de carácter

internacional, cada vez más utilizada en el mundo. En Venezuela

corresponde a las Normas COVENIN 497, “Cemento Portland.

Determinación de la resistencia a la tracción por flexión de morteros” y

COVENIN 498, “Cemento Portland. Determinación de la resistencia a la

compresión de morteros, usando las porciones de prismas rotos por

flexión”, ASTM C348 Y C349.

2.2.6.7 Finura47

Al hacer concreto, las muy finas partículas de cemento se mezclan

con el agua de amasado para constituir la pasta que engloba a los

materiales pétreos. Pasta que, a medida que transcurre el tiempo, va

adquiriendo resistencia debido a las reacciones entre el agua y el

cemento. Como en toda reacción, la superficie de contacto es uno de los

factores que condiciona su velocidad. De aquí que los cementos más

finamente molidos tengan una velocidad de hidratación mayor y, por lo

tanto, un desarrollo de resistencia más rápido.


49

Cuando se calculan las posibles características de un cemento sobre

la base de su composición mineralógica, la finura del cemento es un dato

decisivo para la interpretación, especialmente de las resistencias a

temprana edad.

El cemento es un polvo demasiado fino para poder determinar el

tamaño de sus partículas por un procedimiento granulométrico con base

en tamices, por tal razón se desarrollaron otros procedimientos. Hay

varios métodos para determinar esta característica, pero en la práctica los

de uso más extendido son dos: El turbidímetro Wagner (Norma COVENIN

488, “Cemento Portland. Determinación de la finura por medio del

turbidímetro” y ASTM C115), y el Permeabilímetro Blaine (Norma

COVENIN 487,” Cemento Portland. Determinación de la finura por medio

del aparato Blaine de permeabilidad” y ASTM C204), siendo este último el

de más frecuente referencia. El Permeabilímetro se basa en determinar la

velocidad de paso de una corriente de aire a través de un bloque de polvo

de cemento compactado, velocidad que, por la Ley de Stokes, se

relaciona con la geometría de las partículas. Las cifras que proporciona el

ensayo, centímetros cuadrados de superficie de partículas de cemento por

cada gramo de material, no son absolutas ni comparables directamente

con otros procedimientos, pero si son válidas y reproducibles dentro del

método, que es sensible y seguro.

2.2.6.8 Desarrollo de Resistencias48

El desarrollo de resistencias del cemento depende tanto de su

composición como de su finura y, aun dentro de un mismo tipo de

cemento, puede haber diferencias notables.


50

El desarrollo de las resistencias, o velocidad de endurecimiento,

tiene importancia en la tecnología del concreto porque puede orientar las

acciones del desencofrado y porque, de su conocimiento, se pueden

inferir informaciones relativas a la predicción de resistencias normativas,

a los 28 días, con base en los resultados de ensayos hechos en edades

más tempranas.

Los cementos Tipo II son específicamente de desarrollo rápido de

resistencias. En cuanto al Tipo I, el mercado internacional del cemento lo

prefiere, actualmente, con la capacidad de alcanzar en corto tiempo

valores de resistencia mecánica relativamente altos.

2.2.6.9 Manejo49

La gran finura del cemento permite fluidificarlo con aire y

bombearlo por tuberías como fluido. Este es un procedimiento habitual

dentro de las fábricas de cemento; además se utiliza ara la carga de los

transportes a granel y, cuando el volumen es grande, también para la

descarga. El cemento se puede sacar de los silos, además, por tornillos

sin fin, correas transportadoras, arrastre y gravedad.

En las plantas con gran capacidad para elaborar concreto

(premezclado, grandes estructuras, etc.) resulta más económico el

empleo de cemento a granel. El cemento se acarrea en transportes

especiales y se almacena en silos, que deben ser impermeables, tener

apropiados ángulos internos de descarga que no permitan acumulaciones

de material en los recodos y estar provistos de eficientes sistemas de

descarga.


51

Otra forma de comercialización, transporte y almacenamiento es en

sacos o bolsas de papel, generalmente con 42,5 kilogramos de peso neto

de cemento, o de 50 kilogramos en algunos países.

2.2.6.10 Resistencia a ataques químicos50

Los concretos elaborados sobre la base de cemento Portland son,

en general resistentes a agresiones químicas con un pH mayor de 6. Sin

embargo, hay notables excepciones como es el caso de los sulfatos

presentes en el suelo, en el agua de mar, aguas servidas y efluentes

químicos. Cuanto mayor sea el contenido de aluminio tricálcico A del

cemento mayor su susceptibilidad a ser atacado por sulfatos. Por ello, son

recomendables en estos casos los cementos Tipo II y Tipo V, aunque esa

misma razón los hace menos resistentes al ataque por cloruros.

2.2.6.11 Envejecimiento51

El cemento es sensible a la humedad y al anhídrido carbónico

atmosférico, por lo que se recomienda tomar precauciones para su

almacenamiento, especialmente si va ser prolongado. Debe conservarse

en un local de ambiente seco y aireado y los sacos deben montarse sobre

algún emparrillado, de modo que también estén aireados por su parte

inferior.

Una recomendación practica para saber si el cemento ha perdido

calidad por envejecimiento, es observar si contiene grumos que no se

desmoronan fácilmente entre los dedos. En caso de tenerlos y que sean


52

abundantes, ese cemento no debe emplearse. Pero si no son abundantes,

pueden eliminarse los grumos por tamizado, y utilizar el resto del

cemento, no hidratado; se recomienda un cedazo #30. También pueden

producirse grumos en los sacos de cemento si han sido apilados en

columnas de excesivo número de sacos; este de terrones es

desmenuzable. En todo caso, se recomienda no exceder de 14 capas de

altura si el almacenamiento es inferior a 60 días y de 7 capas para

períodos mayores.

2.2.6.12 Mezcla de Cementos52

La mezcla de cementos Portland del mismo tipo puede dar lugar a

anormalidades en los tiempos de fraguado y a alguna modificación en las

resistencias, por lo cual se debe evitar o estudiar previamente con

mezclas de prueba. Las mezclas entre cementos de diferentes tipos o de

distintas clases, pueden ser mucho más peligrosas y deben evitarse.

Los vaciados contiguos de piezas de concreto hechas con cementos

diferentes, pero donde una de ellas ya está endurecida, no tienen motivo

de presentar reacción.

2.2.7 Agua para Concreto53

El agua es imprescindible en varias etapas de la elaboración del

concreto: mezclado, fraguado y curado. El agua de mezclado ocupa

normalmente entre 15% y 20% del volumen de concreto fresco y,

conjuntamente con el cemento, forman un producto coherente, pastoso y


53

manejable, que lubrica y soporta los agregados, acomodable en los

moldes. Simultáneamente esta agua reacciona químicamente con el

cemento, hidratándolo y produciendo el fraguado en su acepción más

amplia, desde el estado plástico inicial, pasando por lo que llamamos

endurecimiento, hasta el desarrollo de resistencias a largo plazo. Por otra

parte, el agua de curado es necesaria para reponer la humedad que se

pierde por evaporación luego que el concreto ha sido colocado,

compactado y alisado en su superficie; de esta manera se garantiza el

normal desarrollo de las reacciones de hidratación del cemento.

Tanto el agua de mezclado como el agua de curado deben estar

libres de contaminantes que puedan perjudicar el fraguado del concreto o

que reaccionen negativamente, en estado fresco o endurecido, con alguno

de sus componentes o con los elementos embutidos en el concreto, como

tuberías metálicas o el acero de refuerzo. Es importante señalar que el

agua de pozos, ríos y lagos, antes de su utilización, deben ser evaluada

física y químicamente en un laboratorio competente.

2.2.7.1 Agua de Mezclado54

El agua de mezclado cumple dos funciones: hidratar el cemento y

proporcionar fluidez y lubricación al concreto. Se estima que, en condición

de ambiente saturado, el agua requerida para hidratación equivalente al

25% en peso del cemento; el resto se evapora. La porción evaporada

después que el concreto ha sido compactado y aislado, es la causante de

la retracción de secado y de la formación de conductos capilares que

interconectan poros; estos se llenan parcialmente de aire y producen

concretos menos resistentes y menos durables, por lo que debe usarse el

menor volumen de agua que sea posible para obtenerla fluidez requerida.


54

Ciertas impurezas en el agua pueden causar reacciones

perjudiciales al concreto o alteraciones en sus propiedades, a saber:

Trabajabilidad.

Tiempos de fraguado.

Resistencias mecánicas.

Adherencia entre concreto y refuerzo.

Permeabilidad.

Durabilidad (disgregación, corrosión de elementos metálicos).

Aspecto (eflorescencia, decoloración).

2.2.7.2 Agua de Curado55

La hidratación del cemento comienza al contacto con el agua de

mezclado, y desde la superficie de cada grano de cemento hasta el

interior; es un proceso muy rápido en los primeros minutos y horas, que

se prolonga por varios meses y años siempre que haya humedad

suficiente. Durante las primeras horas hay reserva suficiente de agua en

el concreto y, luego, se pierde progresivamente por evaporación; primero

desaparece el agua de exudación, que es la capa superficial, brillante, que

se observa al realizar la compactación del concreto y, ya semi-endurecido

el concreto, hay una migración y evaporación del agua interna necesaria

para la reacción del cemento. La tasa de evaporación depende de tres

factores:

a) Capacidad desecante del media ambiente (temperatura,

humedad relativa y velocidad de viento).


55

b) Cantidad de calor generado al hidratarse el cemento, por ser

esta una reacción exotérmica.

c) Dimensiones de la pieza o elemento del concreto, especialmente

de las superficies expuestas a desecación.

La falta de un ambiente saturado impedirá que el cemento se

hidrate totalmente y que el concreto alcance la resistencia esperada,

además de favorecer e incrementar la retracción plástica. Este último

efecto producirá aumentos en el ancho de las grietas de secado, que

facilitan la entrada de los agentes agresivos eventualmente presentes en

el medio ambiente.

2.2.7.3 Efecto de las Impurezas sobre el Concreto56

La mayoría de los posibles contaminantes de los concretos

presentes en el agua, lo son porque reaccionan con el cemento; algunas

excepciones son, por ejemplo, la disgregación de algunos agregados en

contacto con sulfatos y la acción de los cloruros sobre el proceso de

corrosión de las armaduras en el concreto reforzado. En este último caso,

el cemento actúa como protector e inhibidor de la oxidación y, por ello, la

intensidad y velocidad del posible ataque dependerá del tipo y marca del

cemento usado, así como de la riqueza (dosis de cemento) de la mezcla.


56

2.2.7.4 Calidad del Agua57

El agua que ya ha sido utilizada anteriormente para elaborar y

curar el concreto con resultados satisfactorios, así como el agua potable,

puede ser usada con la misma finalidad, sin mayores ensayos previos, la

Norma COVENIN 2385, “Agua de Mezclado para concretos y morteros

especificaciones” establece los límites de calidad exigidos para el agua.

Para concreto pretensado deben extremarse los cuidados. En caso

de concreto reforzado, se considera que no se requiere realizar ensayos

adicionales cuando se comprueban las tres condiciones siguientes:

1) pH entre 6 y 8.

2) Contenido total de sales minerales inferior a 1% (10.000

ppm).

3) Contenido de materia orgánica inferior a 20 ppm

(20mg/l).

Sino no se cumple algunas de las tres condiciones anteriores, debe

ordenarse la realización de ensayos adicionales tales como: a) análisis

químicos; b) evaluación en morteros de prueba. Las aguas contaminantes

con efluentes industriales, desechos humanos o animales, deben ser

evaluadas siempre.


57

2.2.8 Aditivos58

Reciben el nombre de aditivos aquellos productos químicos que se

añaden en pequeña proporción a los componentes principales de los

morteros o de los concretos, durante su mezclado, con el propósito de

modificar algunas de las propiedades de las mezclas en estado fresco o en

estado endurecido.

2.2.8.1 Tipos de Aditivos59

2.2.8.1.1 Tipo A. Reductores de Agua60

Son aquellos aditivos que reducen al menos un 5% la cantidad de

agua de mezclado requerida para producir un concreto de una

consistencia igual a la mezcla de referencia, incrementando su

resistencia.

2.2.8.1.2 Tipo B. Retardadores de Fraguado61

Son aquellos aditivos que retardan el fraguado del concreto.

58 58 59 60 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)

58

2.2.8.1.3 Tipo C. Aceleradores de Fraguado62

Son aquellos aditivos que aceleran el fraguado del concreto y el

desarrollo de la resistencia inicial del concreto.

2.2.8.1.4 Tipo D. Reductores de Agua y Retardadores63

Son aquellos aditivos que reducen al menos el 5% la cantidad de

agua del mezclado requerida para producir un concreto de una

consistencia igual a la mezcla de referencia que retardan el fraguado e

incrementan su resistencia.

2.2.8.1.5 Tipo E. Reductores de Agua y Aceleradores64



consistencia igual a la mezcla de referencia, acelerando el fraguado y el

desarrollo de la resistencia inicial y final del mismo.

2.2.8.1.6 Tipo F. Reductores de Agua de Alto Rango65



62 62 63 64 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. 2003

59

consistencia igual a la mezcla de referencia, incrementando su

resistencia.

2.2.8.1.7 Tipo G. Reductores de Agua de Alto Rango y

Retardadores66



consistencia igual a la mezcla de referencia, retardando el fraguado e

incrementando su resistencia.

2.2.8.1.8 Tipo H. Reductores de Agua de Alto Rango y

Aceleradores67



consistencia igual a la mezcla de referencia, acelerando el desarrollo de la

resistencia inicial y final del mismo.

2.2.9 Preparación y Mezclado68

En primer término se destaca la importancia de mantener

invariables los parámetros del diseño de la mezcla, en particular la

relación agua/cemento: añadir más agua de la establecida, además de

disminuir la resistencia, aumenta la retracción por secado, puede inducir


60

mayor agrietamiento en la superficie, disminuyendo la resistencia del

material frente a los agentes agresivos externos.

De igual modo, debe utilizarse la cantidad de cemento requerida

porque: 1) Incrementarla, además de encarecer el concreto, inducirá

aumentos de temperatura de la mezcla durante el proceso de hidratación

obligando a mayores precauciones de curado para evitar agrietamientos

superficiales. 2) Por el contrario, “ahorrar” cemento desconociendo las

cantidades establecidas en el diseño de la mezcla, conducirá a concretos

de mayor resistencia y durabilidad de la deseada.

Toda modificación en los constituyentes pre-establecidos de la

mezcla debe responder a causas plenamente justificadas durante la

ejecución de la obra y debe contar con la aprobación del profesional

responsable de la misma.

2.2.9.1 Modos de Preparación69

Hay que distinguir entre los concretos preparados en la propia

obra, bien sea para pequeños volúmenes o para grandes cantidades, y los

concretos elaborados en plantas de premezclado que luego son

trasladados a la obra.


61

2.2.9.1.1 Mezclado en Obra para pequeños Volúmenes70

La mezcla se presenta en una zona de la obra, de fácil acceso a los

componentes (cemento, agregados, agua), y cerca de la zona de

vaciados. La mezcla puede ser preparadas con mezcladoras sencillas y de

relativa poca capacidad. Los procedimientos no son complejos, pero no

por ello deben estar exentos de control. Son los componentes no se

dosifican por peso, se deben emplear medidas de volumen precisas, tales

como: gaveras para los agregados, latas poco deformables para el agua y

cemento en sacos enteros, no en fracciones.

2.2.9.1.2 Mezclado Central en Obra71

En obras de gran volumen suele ser aconsejables la preparación del

concreto por parte del propio constructor. Para ello se puede disponer de

una planta, o de varias, en el área geográfica de la obra, desde donde se

distribuye la mezcla a los lugares de vaciado.

2.2.9.1.3 Premezclado Comercial72

Empresas especializadas preparan y trasladan el concreto,

directamente al sitio de la obra. El permanente despacho de mezclas

otorgaría a tales empresas un conocimiento y una experiencia en la


62

tecnología del concreto que permita garantizar la calidad y economía en el

uso del material. En países con poca tradición en el servicio del

premezclado, se hace recomendable una previa evaluación del suministro.

Los premezcladores tienen en sus manos poderosos recursos técnicos y

económicos debido a los grandes volúmenes de materiales que manejan,

el empleo de importantes equipos y cuentan con personal especializado.

2.2.9.2 Calidad y Almacenamiento de los componentes73

De una manera general, el adecuado manejo y acopio de los

materiales constituyentes, especialmente los agregados y el cemento, es

una función importante. Con relación al almacenamiento deberá cumplirse

con la sección 3.1.3 de la Norma COVENIN 1753, según la cual: “El

cemento y los agregados para el concreto, el agua, los aditivos, el acero

de refuerzo y, en general, todos los materiales a usarse en la preparación

del concreto o a ser embebidos en él, deben ser almacenados en forma

tal que se prevenga su deterioro o la intrusión de materias extrañas.

Cualquier material que se haya deteriorado o contaminado, no deberá

usarse para la preparación del concreto”.

2.2.9.3 Dosificación74

Se puede dosificar la mezcla por peso o por volumen. La primera

forma es más precisa.


63

2.2.9.3.1 Dosificación por Peso75

En este caso, para la dosificación se recurre a pesadas de los

materiales granulares (cemento y agregados). El agua y los aditivos se

incorporan en volumen, aceptando la aproximación de que un litro de

agua equivale a un kilogramo de agua. Hay diversos mecanismos que

logran pesadas seguras y rápidas: mecánicos, eléctricos, hidráulicos o con

celdas de carga.

Estos dosificadores toman cada material de la tolva donde está

almacenado y pueden ser automáticos o manuales; es decir, que corten el

flujo del material cuando se llega al peso programado, o que indiquen en

todo momento el peso del material acopiado y permitan disponer de una

palanca u otro mecanismo de cierre, al alcanzar el peso deseado.

La eficiencia de los dosificadores depende tanto de su calidad

intrínseca como de su mantenimiento y calibración. Las Normas ASTM

C94 y el ACI 311 5R-97, entre otras, señalan las tolerancias admisibles

para estos equipos.

2.2.9.3.2 Dosificación por Volumen76

La dosificación por volumen solo es recomendable en obras de

pequeña importancia por el peligro de su alta variabilidad. La carretilla y

la pala son medidas muy imprecisas pues varían de acuerdo con la

robustez del operario o a su estado de fatiga, o de ánimo. Las unidades

deben llenarse a capacidad constante, enrasadas, sin “barrigas” o

75 75 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural.(2003)

64

“camellones”. Pueden usarse: a) cuñetes; b) gaveras de madera con

fondo; o sin fondo, o; c) latas. Siempre un solo instrumento para cada

obra.

2.2.9.4 Mezclado77

El mezclado del concreto es un conjunto de operaciones destinadas

a obtener un producto final homogéneo. Los equipos y procedimientos

que se utilicen deben ser capaces de lograr una mezcla efectiva de los

distintos componentes: agregados, cemento, agua y aditivos.

La mayoría de las mezclas se ejecutan con el apoyo de máquinas

mezcladoras. Estas consisten en tambores metálicos, giratorios, en cuyo

interior se encuentra un juego de paletas, de geometría y ubicación

determinadas, que agitan y mezclan los materiales, impulsado todo el

conjunto por un motor.

Si bien las mezcladoras son de diferentes características y

capacidades, todas persiguen un conjunto de propósitos:

Tiempos cortos de carga, mezclado y descarga, condición

deseable para producción continua y abundante.

Homogeneidad de la mezcla, condición importante para el

mantenimiento de la uniformidad del concreto, sobre todo si se

emplean granulometrías próximas a los límites de segregación.

Posibilidad de un buen mezclado, en caso de concretos difíciles o

especiales, como concretos muy secos o con fibras.

Facilidad de traslado, para equipos portátiles.


65

Buenas condiciones mecánicas para soportar un trabajo rudo y

prolongado. Facilidad de mantenimiento, existencia de

repuestos, etc.

2.2.9.5 Mezclas de Laboratorio78

Las mezclas de laboratorio, bien hechas, son una valiosa ayuda

porque los resultados obtenidos con ellas representan la posible calidad

en obra. Es cierto que las dispersiones en laboratorio son mucho menores

que en obra. Debido a los mayores cuidados y menor influencia

ambiental, pero la experiencia indica que hay una relación de calidades,

entre obra y laboratorio, si el manejo del concreto en obra se hace de

acuerdo con la buena práctica establecida.

Las mezclas de laboratorio se pueden preparar manualmente

utilizando una plancha de acero, humedecida, sobre la que se hace la

mezcla a la pala. El mezclado y remezclado son tareas trabajosas pero,

bien hechas, producen mezclas homogéneas. Los procedimientos se

describen en la Norma COVENIN 354, “Método de mezclado de concreto

en laboratorio”, y ASTM C192. En laboratorio, los tiempos de mezclado

son más largos que los requeridos en obras. Se recomienda mezclar

durante tres minutos, seguidos de tres minutos de reposo, durante los

cuales se puede hacer un ensayo de asentamiento y luego dos minutos

más de mezclado final. En las mezclas de laboratorio es importante cuidar

que los materiales sean verdaderamente representativos de los que se

investigan, lo cual es tanto más difícil cuanto menor sea el volumen de la

mezcla que se prepara. Estos materiales deben ser pesados o medidos

con gran precisión.


66

Las pequeñas mezcladoras de eje vertical, con capacidad entre 50 y

150 litros con descarga por volamiento del plato o por extracción directa,

son muy eficientes para estos trabajos. Los pequeños trompos, tan útiles

en la preparación de mezclas pequeñas en obra, no son suficientemente

precisos para laboratorio.

2.2.9.6 Concreto Premezclado79

Es el concreto que, elaborado en planta, se entrega en estado

fresco al comprador, en la obra. La conveniencia de emplear concreto

premezclado, en lugar del elaborado en la propia obra, dependerá, entre

otras razones, de su ubicación, de las aéreas disponibles para descarga y

almacenamiento de materiales, del nivel de exigencias del concreto, así

como del resultado del estudio comparativo de costos. La Norma

COVENIN 633, “Especificaciones para Concreto Premezclado. Requisitos”,

ofrece instrucciones precisas para la compra y recepción del material.

El concreto premezclado se puede transportar de distintas maneras

pero, fundamentalmente, se utiliza un camión mezclador constituido por

un tambor con capacidad de 8 metros cúbicos, o más, en cuyo interior se

encuentran adosadas un conjunto de aletas que, en función de velocidad

de rotación, cumplirán función de mezcladoras de los ingredientes o

simplemente agitadores para impedir la segregación. Adicionalmente

estas aletas contribuyen a la descarga cuando se invierte el sentido de

rotación del tambor o se interrumpe la caída mediante una canaleta.


67

2.2.10 Manejo del Concreto80

El concreto que acaba de ser elaborado en la obra, o acaba de ser

recibido en los camiones de premezclado, debe pasar por una serie de

etapas o procesos cuya secuencia empieza con el transporte hasta los

encofrados, sigue con la colocación dentro de ellos, continua con su

posterior compactación y se completa con el curado de sus superficies.

Las tres primeras operaciones hay que realizarlas cuando el material está

todavía en estado fresco, por lo cual requieren de cierto apresuramiento,

sin que por ello se descuiden prácticas y procedimientos. El curado se

debe iniciar en el momento adecuado, cuando el material ya ha ganado

cierta consistencia; se debe prolongar por el tiempo que el clima y las

características del concreto recomienden.

Cada una de estas fases exige atención a un conjunto de principios

y prácticas, que deben obedecer a la idea de mantener la calidad del

material dentro de los límites previstos, de manera que se puedan

alcanzar los objetivos de resistencia mecánica, apariencia y durabilidad

supuestos en el momento de su diseño.

2.2.10.1 Transporte81

Existen diversas maneras de transportar el concreto desde el lugar

de mezclado, o desde el lugar de la recepción, hasta el sitio final de su

colocación. Cualquier procedimiento resultará adecuado, siempre y

cuando se cumplan los siguientes requisitos:


68

a) Evitar la pérdida de parte de la masa del concreto por derrames

o por adherencia a las paredes de los medios de transporte. Hay un

inevitable pequeño porcentaje de pérdida de masa, reconocido en los

contratos.

b) Contar con los equipos y personal necesario para no atrasar un

vaciado con relación al anterior, lo que podría dar origen a una junta fría

en el material.

c) No perder tiempo, ya que se podría ocasionar la evaporación

parcial del agua de la mezcla, o el espesamiento y endurecimiento de la

masa.

d) Evitar la segregación del material durante su traslado ya que, de

producirse, disminuirá las condiciones de resistencia y durabilidad. Si por

alguna razón poderosa no se pudiera evitar este tipo de daño, se debe

practicar un nuevo y cuidadoso mezclado manual del material al llegar al

sitio de colocación, antes de efectuarla.

Entre los diversos procedimientos o equipos para transportar

concretos se citan aquí los siguientes: carretillas y buggies, canaletas,

elevadores, grúas y torres grúas, camiones transportadores con volteo,

cintas transportadoras, bombeo y tremies.

2.2.10.2 Colocación o Vaciado82

Una vez que el concreto ha llegado al lugar donde están los moldes

o encofrados, se da comienzo a la fase de su colocación. Previamente, los

moldes han tenido que ser limpiados internamente para evitar la


69

presencia de objetos, suciedades, o pegostes sobre las caras. Las

armaduras han debido ser comprobadas, tanto en si cantidad como en su

posición. Los encofrados deben ser estancos y tratados de alguna forma

en su superficie interna para evitar la adherencia a la masa,

especialmente si son encofrados de madera con capacidad para absorber

agua de la mezcla.

2.2.10.2.1 Espesor de Capas83

Cuando el espesor del elemento que se está vaciando sobrepasa los

40 cm, el material debe ser colocado en dos capas. Se debe cuidar que al

colocar la segunda sobre la primera, ésta se encuentre fresca todavía y

en condición plástica, sin haber comenzado su fraguado; de este modo

ambas capas se harán solidarias, sin planos de contacto o juntas frías. En

el caso de algunas piezas especiales, de mucho espesor, se puede

intentar el vaciado en forma masiva, pero con mezclas muy plásticas,

preferiblemente con aditivos químicos, diseñadas para no segregarse, y

con la ayuda de vibradores externos para facilitar su posterior

compactación.

En el vaciado de losas y vigas, la masa de concreto se coloca en

todo su espesor, a lo largo ancho de la pieza; cada terceo junto al

anterior, no sobre él, evitando los planos de separación.


70

2.2.10.2.2 Vaciados Verticales84

En vaciados verticales por caída libre, como es el caso de

columnas, se recomienda no sobrepasar los 3 metros de caída. Si la pieza

tuviera mayor altura se puede acudir al expediente de las “ventanas” en

el encofrado, siempre que no se trate de concreto en obra limpia o a la

vista. Los vaciados desde gran altura suelen producir segregación, mucho

más con la presencia de armaduras metálicas.

La norma COVENIN 1753 recoge las precauciones, que se describen

a continuación:

a) El concreto deberá depositarse lo más cerca posible de su ubicación

final para evitar segregación debido a la manipulación repetida ala flujo

de la masa.

b) El vaciado deberá efectuarse a una velocidad adecuada, con la

finalidad de que el concreto conserve su estado plástico y fluya fácilmente

entre las barras.

c) Una vez iniciado el vaciado, este se efectuará con una operación

continua hasta que se termine el sector definido por sus límites o juntas

prefijadas.

d) La superficie superior del concreto vaciado en capas superpuestas

generalmente estará a nivel.

e) En tiempo caluroso, deberá ponerse atención a: los ingredientes, los

métodos de producción, el manejo, la protección y el curado, para evitar


71

temperaturas excesivas en el concreto o la evaporación de agua, que

puede afectar la resistencia requerida o el comportamiento en servicio,

del miembro o estructura.

En la sección 5.7.4.3 de la citada Norma COVENIN 1753 se establece las

dos limitaciones siguientes:

i) No se vaciarán concretos que hayan endurecido parcialmente, o estén

contaminados con materiales extraños.

ii) No se permitirá el remezclado del concreto parcialmente endurecido

agregándole agua a menos que, excepcionalmente, y solo en casos donde

la posible pérdida de resistencia no afecta la seguridad, el Ingeniero

inspector lo autorice por escrito.

2.2.10.2.3 Tuberías y Conductos Embutidos85

La colocación de tuberías y conductos dentro de la masa de

concreto es prácticamente común. Por tal razón en la Norma COVENIN

1753 se establecen criterios y precauciones para no afectar la resistencia

y durabilidad del material. Estos se han organizado en el Artículo 6.4 de la

Norma.


72

2.2.10.2.3 Colocación Bajo Agua86

Generalmente se utilizan para la ejecución de cajones, pilotes de

puentes, estructuras portuarias, diques secos. La tecnología más utilizada

actualmente es el Tremie, pero el uso de bombeo directo también se ha

incrementado.

La técnica básica supone la colocación del concreto bajo agua

impidiendo el flujo de agua alrededor o a través del sitio de vaciado. Una

vez que este flujo está controlando el Tremie o el bombeo consisten

fundamentalmente de los siguientes tres pasos:

1. El primer terceo de concreto colocado se separa físicamente del

agua sellando la boca de salida y drenando la tubería.

2. Una vez llena de concreto la tubería se eleva ligeramente para

permitir la rotura del sello. El concreto fluirá y formará un montículo

alrededor de la boca de la tubería. Este termina generando un sello.

3. Una vez que el sello se ha establecido, el concreto fresco se

inyecta dentro de la masa del concreto preexistente.

Procedimiento Tremie

Las tuberías de acero, de calibre grueso, tienen un diámetro de 20

a 30 cm para permitir el flujo normal del concreto.


73

Para vaciados profundos se añaden secciones que se retiran en la

medida que el vaciado progresa. La separación entre tuberías es del

orden de una tubería por cada 28 m2 o una distancia de 5 metros entre

cada tubo. El Tremie debe permanecer siempre embebido (entre 1 y 1,5

metros) de concreto fresco, y todos los movimientos verticales deben ser

ejecutados lenta y cuidadosamente.

La colocación del concreto debe hacerse lo más continua posible.

Para evaluar los resultados de estos procesos se suelen hacer

inspecciones submarinas en búsqueda de grietas, cangrejeras. En caso de

duda es recomendable la extracción de núcleos.

Bombeo Directo

Las técnicas Tremie son aplicables al bombeo directo para

colocación bajo agua. Sin embargo, destacan las principales diferencias:

i) El flujo del concreto se produce por bombeo en lugar de por

gravedad.

ii) Las tuberías son de menor diámetro que las Tremie.

iii) La acción de bombeo puede producir movimientos laterales en

las tuberías embebida en el concreto fresco, produciendo lechada por

segregación.

Las operaciones de colocación de concreto bajo agua no son

frecuentes y pueden manejarse como una operación normal. Se requiere

una rigurosa planificación de las mismas, pues los errores son difíciles y

costosos de resolver. El empleo de personal calificado y experimentado en

estas técnicas es indispensable.

74

2.2.10.3 Compactación87

Compactación o consolidación del concreto es la operación por

medio de la cual se densifica la masa, todavía blanda, reduciendo a un

mínimo a cantidad de vacíos. Estos vacíos en el concreto fresco provienen

de varias causas, entre las cuales las dos más importantes son: el

llamado “aire atrapado” y los vacíos producidos por la evaporación de

parte del agua de amasado.

El aire atrapado es consecuencia inevitable del manejo de la propia

masa blanda del concreto que, al ser mezclada, transportada y colocada,

incorpora estos volúmenes de aire en su interior. La evaporación de parte

del agua de amasado se genera porque no toda ella toma parte en la

reacción con el cemento. En realidad esta última solo viene a ser un poco

más del 25% en peso del cemento. El resto del agua no se combina

químicamente, sino que cumple funciones de lubricación favoreciendo la

trabajabilidad. Ese exceso de agua y el volumen de aire atrapado es lo

que se trata de eliminar cuando se compacta el concreto recién colocado.

El agua no reactiva que pueda quedar en el interior de la masa no

participa de la función resistente del concreto y, si se deseca deja vacíos

en forma de burbujas o de canales. Esos vacíos internos son, además de

volúmenes sin resistencia mecánica, puntos débiles desde el punto de

vista de la durabilidad.

Existen numerosos procedimientos para disminuir ese conjunto de

vacíos. La selección de cualquiera de ellos dependerá de las

características del concreto y del tipo de estructura que se esté

construyendo. En todos ellos el propósito es el mismo: llenar las formas


75

geométricas de los encofrados con una masa densa, adherir esa misma

masa a la superficie longitudinal de todas y cada una de las barras

metálicas del refuerzo y lograr el mayor contacto de todos los

componentes del concreto, sin vacíos internos. Los métodos de

densificación del concreto se pueden dividir en dos grupos:

a) Compactación manual.

b) Compactación por vibrado

La compactación manual, históricamente la primera, se efectuaba

con barras y pisones. Con ellos se golpea verticalmente el concreto,

penetrándolo si es con barra o aplastándolo si es con pisón. El grado de

compactación que se obtiene con la barra n es elevado, por la condición

del material de ser prácticamente inconfinado ante la desproporción de la

separación de las paredes del encofrado y el calibre de la barra

golpeadora. Dista mucho de ser el caso favorable de la preparación del

cilindro para el ensayo de compresión.

La compactación manual dio paso a la compactación por vibrado,

donde se aprovecha la condición tixotrópica del concreto en estado fresco,

mediante la cual se hace menos viscosa cuando está en movimiento y se

atiesa al quedar en reposo. Al vibrar la masa de concreto, el material se

fluidifica y permite su acomodo al molde, envolviendo las armaduras. Se

expulsa gran parte del aire atrapado, se hace subir a la superficie parte

del agua con funciones de lubricación y se unifica la masa eliminando

vacíos y planos de contacto. El vibrador para concreto fue patentado en

1927 por el técnico francés Deniau, y en 1936 el ACI publico el primer

documento con recomendaciones para su uso.

Hay varios procedimientos para vibrar el concreto:

Interno, por medio de vibradores de inmersión, o pervibradores.

76

Externo, con vibradores de contacto acoplados al encofrado.

Por medio de mesas vibradoras.

Vibración superficial con reglas vibratorias.

2.2.10.4 Curado88

Una vez colocado y compactado el concreto debe ser curado,

especialmente en edades tempranas.

2.2.10.4.1 Fundamentos y Procedimientos Usuales89

El curado es la operación mediante la cual se protege el desarrollo

de las reacciones de hidratación del cemento, evitando la pérdida parcial

del agua de reacción por efecto de la evaporación superficial. Si al

haberse completado la compactación y las operaciones posteriores de

alisamiento de las superficies visibles, se abandonan las piezas recién

elaboradas, se producirá un proceso de evaporación del agua contenida

en la masa de concreto, tanto más veloz y pronunciado cuando mayor sea

la capacidad desecante del medio ambiente, la cual depende de: (1) La

temperatura, (2) la sequedad y (3) el viento.

Esta pérdida de agua induce grietas en el concreto por retracción

plástica o de fraguado y abre la puerta a los agentes agresivos. Para

evitar eso, se recurre al curado, con el cual se mejoran las resistencias

mecánicas, se gana impermeabilidad, se aumenta la resistencia al

desgaste y la abrasión y se logra mayor durabilidad.


77

La preservación del agua en la masa se puede realizar de dos

maneras. O se evita su salida, o se repone la cantidad de perdida. En el

primer caso se acude a métodos de cobertura de las piezas y, en el

segundo, a métodos de riego superficial.

El procedimiento de reponer el agua evaporada requiere menos

recursos tecnológicos pues se limita, fundamentalmente a regar las

superficies expuestas. El riego debe tomar precaución de no erosionar las

caras y de ser frecuente en el comienzo del curado para ir haciéndose

esporádico conforme el concreto vaya endureciendo. Cuanto más se

atrase el arranque del curado menos ganancia habrá de resistencias. La

duración del proceso de curado depende de las condiciones climáticas, del

tipo de mezcla y en particular del tipo de cemento. Para obtener un

máximo rendimiento del proceso de curado, se recomienda mantenerlo

hasta estimar que el concreto ha alcanzado un 70% de su resistencia

especificada. En climas cálidos, la necesidad de un buen curado se hace

más evidente en los primeros días de edad del concreto.

2.2.10.5 Desencofrado90

El tiempo que el encofrado debe permanecer colocado, protegiendo

algunas de las caras de las piezas vaciadas, dependerá de la resistencia

del material, del nivel de cargas que recibe y del que deba recibir el

elemento. Un retiro prematuro de los encofrados puede provocar daños

en el concreto.

Tomando en consideración que el tiempo de desencofrado es una

función de la resistencia del concreto, el método preferido es el ensayo de

muestras de concretos curados en obra.


78

El encofrado puede retirarse cuando la relación entre la resistencia

obtenida por la probeta y la resistencia de cálculo especificada Fc, sea

mayor o igual a la relación entre carga muerta más sobrecarga actuante y

la sobrecarga total de diseño no mayorada. En cualquier caso se

recomienda que el concreto tenga, al menos, una resistencia superior al

50% de la resistencia especificada.

2.2.11 Resistencias Mecánicas91

2.2.11.1 Condiciones del Ensayo a Compresión92

La resistencia de un concreto se determina al conocer el promedio

de los resultados de ensayos válidos, sobre un conjunto de probetas

normalizadas, en una fecha determinada y siguiendo un procedimiento

establecido.

La resistencia potencial del concreto se determina, siguiendo un

procedimiento normalizado y su valor es tomado como referencia de

calidad. En Venezuela las probetas normalizadas son de forma cilíndrica,

con 15cm de diámetro y 30cm de altura. El ensayo normalizado es a

compresión y está detalladamente descrito en la Norma COVENIN 338

“Método para la elaboración, curado y ensayado a compresión, de

cilindros de concreto” equivalente a la ASTM C39. Para que el valor

obtenido en el ensayo pueda ser tomado como referencia base, se deben

haber cumplido con todas las prescripciones normativas descritas en el

procedimiento de la Norma.


79

2.2.11.2 Desarrollo de la Resistencia93

Desde el momento en que los granos del cemento inician su

proceso de hidratación comienzan las reacciones de endurecimiento, que

se manifiestan primeramente con el atiesamiento del fraguado y

continúan luego con una evidente ganancia de resistencia, al principio de

forma rápida y, a medida que transcurre el tiempo, disminuyendo la

velocidad.

En la mayoría de los países la edad normativa a la que se evalúa la

resistencia en compresión es la de 28 días, aunque hay una importante

tendencia de llevar esa fecha a la de 7 días. Es frecuente determinar esta

resistencia en períodos de tiempo distintos a los 28 días, pero suele ser

con un propósito meramente informativo. Las edades usuales, en tales

casos, pueden ser: 1, 3, 7, 14, 90 y 360 días.

La velocidad de desarrollo de la resistencia mecánica depende de

numerosas variables y resultan muy diferentes entre unos y otros

concretos. De esas variables, las más importantes pueden ser: (1) la

relación agua/cemento, que cuanto más baja sea más favorece la

velocidad; (2) la composición y finura del cemento; (3) la calidad

intrínseca de los agregados; (4) las condiciones de temperatura

ambiental; y (5) la eficiencia del curado. Esto hace que los índices del

crecimiento de la resistencia no puedan ser usados con carácter general

para cualquier concreto, en forma segura y precisa.


80

2.2.11.3 Resistencia a la Tracción94

2.2.11.3.1 Resistencia a la Tracción por Flexión95

Los métodos de ensayo por ruptura a la flexión son: (1) con la

aplicación de la carga en el centro del tramo libre, entre los dos apoyos

de una probeta prismática; y (2) con la carga aplicada en cada uno de los

tercios de ese tramo, condición que garantiza que la probeta se rompa

por el tercio central, donde el momento es máximo y constante y la

tensión de corte es nula.

2.2.11.3.2 Resistencia a la Tracción Indirecta96

También se lleva a cabo el ensayo indirecto, por compresión

aplicada a una probeta cilíndrica en dos generatrices opuestas, conocido

como el ensayo brasileño. Con este ensayo se obtienen valores menores

que con los otros y las dispersiones son mayores, pero es de gran

sencillez de ejecución.

2.2.11.3.3 Resistencia a la Tracción Directa97

Hay un ensayo de tracción pura, cada vez en menor uso, que

emplea una probeta con una zona central estrangulada casi en forma de

94 94 95 96 Porrero, J.; Ramos, C.; Grases, J.; Velazco, G. Manual del Concreto Estructural. (2003)

81

número ocho y cuyos resultados son similares a los del ensayo brasileño,

pero con grandes dispersiones. Esto, tal vez debido a la escasa resistencia

del material a la tracción y a los problemas de agarre de las mordazas, así

como la imposibilidad práctica de mantener la alineación del eje de

aplicación de las cargas.

2.2.11.4 Resistencia al Corte98

La resistencia al corte o cizallamiento tiene gran importancia en los

aspectos estructurales, pero debido a que no suele actuar sola, en el

cálculo se suelen utilizar diferentes fórmulas para estimarla en forma

indirecta, según las solicitaciones a que esté sometido el elemento.

2.2.11.4.1 Relación con la Resistencia a la Compresión99

De una manera general, experimentalmente se ha obtenido que la

resistencia al corte del concreto es proporcional a la raíz cuadrada de Fc.

Para secciones rectangulares, en las Normas más modernas la validez de

esta relación se limita a concretos con resistencias a la compresión que no

excedan unos 650kgf/cm².

2.2.11.4.2 Resistencia al Corte de Miembros Estructurales100

En los miembros de concreto armado es usual calcular la

resistencia al corte como la suma de las contribuciones del concreto y la


82

del acero de refuerzo. La resistencia al corte del concreto, es función del

tipo de solicitación. Se limitará aquí al caso de miembros con sección

rectangular de ancho b(cm) y altura útil d (cm).

2.2.11.4.3 Resistencia al Corte por Fricción101

Cuando se trata de la transferencia del corte a través de: (1) un

plano que coincide con una fisura existente o potencial, o, (2) una

superficie de contacto entre dos concretos vaciados en tiempos

diferentes, la Norma COVENIN 1753 se fundamenta en un mecanismo de

transferencia por fricción; la fuerza normal a la superficie de contacto

para asegurar la fricción requiere la presencia de barras de refuerzo que

crucen dicha superficie.

2.2.12 Fibras102

Se denominan así al concreto reforzado con fibras cortas, que

pueden ser de diversos materiales.

Una característica general del concreto es su agrietamiento por

alteraciones volumétricas. La adición de fibras cortas a la mezcla,

distribuidas en forma discontinua y aleatoria, ayuda a controlar el

fenómeno, evitando la concentración de grietas, por lo tanto, favorece a

la redistribución de tensiones en toda la superficie, con lo cual, se obtiene

mayor número de grietas de menor abertura y profundidad. Mediante


83

este procedimiento se mejora el comportamiento del concreto a algunas

solicitaciones, especialmente tracción, desgaste y flexión.

Más que una alternativa para el refuerzo convencional se puede

considerar como un complemento para ciertos tipos de vaciados como por

ejemplo: cascos de embarcaciones, paredes sinuosas, pavimentos, entre

otros. Las ganancias en la resistencia a la tracción y reducciones en los

valores de retracción, se incrementan con la cuantía y tipo de fibras, a su

vez, aumenta la capacidad de deformación, la ductilidad, la tenacidad, la

resistencia a la erosión y a la cavitación.

PROPIEDAD CONCRETO

CONVENCIONAL

CON FIBRAS

DE ACERO (1)

CON FIBRAS

DE VIDRIO (2)

Aparición de la

primera grieta

(kgf/cm²)

21 – 56 60 – 130 40 – 70

Resistencia en

Flexión

(kgf/cm²)

21 – 56 60 – 175 40 – 100

Resistencia en

Compresión

(kgf/cm²)

210 – 350 350 – 840 -

Índice de

Impacto 1 2.8 2

Índice de

Abrasión 1 2 -

84

Índice de

Durabilidad 1 1.9 – 2.7 -

Tabla Nº 3 Algunas Propiedades de los Concretos con Fibras


(1) Porcentaje de fibras en volumen = 2%; longitud = 2 a 5cm;

diámetro 0.25 a 0.5mm.

(2) Porcentaje de fibras en volumen = 8%; longitud = 3 a 4cm;

diámetro 0.5 a 1mm.

2.2.12.1 Tipos de Fibras103

Se han empleado varios materiales para la preparación de fibras

cortas, las cuales se añaden a matrices de cemento, mortero o concreto.

Entre ellas se encuentran:

Metálico: acero, acero inoxidable y bronce.

Origen Mineral: carbón, vidrio y asbesto.

Índole Orgánica: plásticas y vegetales.


85

TIPO DE

FIBRA

DIÁMETRO

(mm)

LONGITUD

(mm)

CUANTIA

(%volumen)

Acero 0.2 – 0.5 20 – 40 0.5 – 3

Vidrio 0.5 - 1.0 20 – 50 2 – 8

Plástico 0.2 - 1.0 20 – 80 5 – 8

Vegetal 1.0 – 2.0 50 - 80 5 - 12

Tabla Nº 4 Características de Algunas Fibras

(Fuente: Porrero “Manual del Concreto Estructural” (2003))

2.2.12.2 Adherencia104

Las condiciones físico – químicas de la plasta, así como las propias

de las fibras, son las que determinan los mecanismos de su adherencia.

En las fibras hay que tomar en consideración lo siguiente:

Características químico – mineralógicas. Las plásticas y las de

origen mineral presentan baja adherencia. Las fibras metálicas y

cerámicas se adhieren mejor.

Cuanto más rugosa sea la superficie de la fibra y más accidentada

su forma, mayor adherencia hay.

Las dimensiones de las fibras, que definen la superficie de contacto


86

2.2.12.3 Deformación105

Las fibras tienen comportamientos elásticos y plásticos muy

diferentes a los de la matriz. El acero tiene un módulo de elasticidad unas

diez veces más que el de la pasta de cemento mientras que, con las fibras

plásticas, el fenómeno es inverso.

2.2.12.4 Falla106

Las características de adherencia y deformación, y la cuantía de la

fibra añadida, condicionan el comportamiento del material cuando es

solicitado hasta la falla. Al iniciar la carga a tracción, la fibra y la matriz se

deforman conjuntamente. Al sobrepasarse la capacidad de deformación

de esta última comienzan a aparecer las microgrietas, mientras las fibras

deslizan o agotan su capacidad de deformación. Al final según sean las

condiciones, se alcanza la falla por alguna de las siguientes causas:

Deslizamiento de la Fibra

Deterioro de la matriz en el entorno de la Fibra

Rotura frágil de la fibra: Algunos aceros y materiales

cerámicos alcanzan tensiones de falla mayores que las de la

pasta y en eso radica la ventaja de su presencia en el

concreto, aún en pequeñas cantidades que se suelen

incorporar.


87

Rotura Dúctil: la capacidad de deformarse en el rango

plástico de algunas fibras, permite acomodar grandes

deformaciones del elemento de concreto sin que el material

colapse; esto es una gran ventaja en casos de solicitaciones

excepcionales o accidentales como las debidas a sismos o a

explosiones.

2.2.12.5 Usos y Aplicaciones107

Paredes Prefabricadas: Tanto con fines estructurales como de

cerramientos. Estos tabiques, de tamaños variables pueden llegar a

tener de 2 a 3c, en lugar de los 10 o 12cm que necesitan si el

material fuese concreto armado, con lo cual hacen cinco o seis

veces más livianos.

Tuberías, tanques y canales: con morteros y concretos

reforzados con fibras, se pueden fabricar tuberías y depósitos de

pequeño espesor, impermeables, livianos y de bajo costo. Tienen

aplicaciones en silos para granos, tuberías de aguas servidas,

canales de riego o drenaje, entre otros.

Cubiertas tipo cáscara: son estructuras livianas por su pequeño

espesor y con posibilidad de curvaturas variadas.

Encofrado: se ha empleado para conformar encofrados, sean

perdidos o recuperables.


88

Pavimentos: aprovechando su alta resistencia al impacto,

desgaste y a la flexotracción, la fibra se ha utilizado en autopistas,

carreteras y pistas de aeropuertos.

Represas: especialmente en aliviaderos, donde ofrecen un buen

desempeño contra la cavitación y la abrasión húmeda.

Reparaciones: el concreto con fibras está ganando velozmente

campos de aplicación en las reparaciones, reconstrucciones y

rehabilitaciones.

2.2.12.6 Fibra Metálica RC-65/35-BN108

2.2.12.6.1 Propiedades Físicas109

2.2.12.6.1.1 Módulo de Young 110

La capacidad de refuerzo de una fibra depende del anclaje de la

misma en el hormigón, de su resistencia a la tracción y de su módulo de

elasticidad (o de Young). El módulo de elasticidad del hormigón es

generalmente de 30.000 MPa y el de la fibra de acero de 210.000 Mpa.

108 108 109 Garmendia, C. (2007). Fibras de Acero Dramix

89

2.2.12.6.1.2 Resistencia a la tracción111

La resistencia a la tracción del alambre de acero suele ser de 1.000

a 2.000 MPa.

2.2.12.6.1.3 Densidad Específica112

La densidad específica de las fibras de acero suele ser de 7.850

kg/m³, contra 1.000 kg/m³ del agua.

2.2.12.6.1.4 Resistencia al Fuego113

Las fibras metálicas tienen un efecto de neutro a positivo respecto

a la propiedad de resistencia al fuego de estructuras. Debido a la

reducción del efecto de descantillado (o fragmentación), la estructura de

hormigón reforzado con fibras de acero se comporta mejor que con una

malla de refuerzo tradicional en presencia de fuego. El acero mantiene su

comportamiento mecánico a temperaturas de 350 – 400ºC.

2.2.12.6.1.5 Resistencia a la Oxidación114

Las fibras de acero necesitan solo un revestimiento de

hormigón de 1 – 2 mm comparados con los 30 – 40 mm de

las mallas o barras tradicionales de refuerzo.

111 111 112 113 Garmendia, C. (2007). Fibras de Acero Dramix

90

La corrosión de las fibras en la superficie pueden causar

decoloraciones, pero no afectan las propiedades mecánicas

de las estructuras de hormigón reforzado con fibras de acero.

Las fibras de acero en fisuras de ancho menor que 0,25 mm

no se corroen.

Si, por razones estéticas, el óxido debe ser evitado, se

pueden utilizar fibras de acero galvanizado.

2.2.12.6.1.6 Mezclado115

Las fibras metálicas no presentan degradación de la calidad durante

su mezcla.

2.2.12.6.1.7 Contenido en el hormigón fresco y fraguado116

La Norma Europea 14721 especifica dos métodos para medir el

contenido de fibras del hormigón armado con fibras metálicas. El método

A mide el contenido de fibras de una muestra de hormigón fraguado. El

método B mide el contenido de fibra de una muestra de hormigón fresco.

115 115 Garmendia, C. (2007). Fibras de Acero Dramix

91

2.2.12.6.2 Propiedades del Hormigón reforzado117

El hormigón reforzado con fibras es conocido por su ductilidad. El

efecto de las fibras es una combinación de refuerzo y de efecto “red”. Las

fibras, especialmente las de acero, modifican el comportamiento del

hormigón: las de acero lo transforman de material frágil a material dúctil,

capaz de resistir las deformaciones importantes sin perder sus

capacidades portantes. La ductilidad permite una nueva repartición de los

esfuerzos así como una mejor capacidad portante de la estructura. Las

propiedades mecánicas del hormigón de base quedan inalteradas.

2.2.13 Pavimentos118

Pavimentos se define al conjunto de capas de materiales

seleccionados que reciben en forma directa las cargas del tránsito, y las

transmiten a las capas inferiores distribuyéndolas con uniformidad, sin

sufrir agrietamientos y/o deformaciones permanentes. Estas condiciones

se deben cumplir para cualquier diseño de pavimento, para un período de

tiempo determinado. De acuerdo a su método constructivo, los materiales

utilizados y la forma en que se distribuyen los esfuerzos bajo las cargas

de tránsito, los pavimentos pueden ser rígidos o flexibles.

117 Garmendia, C. (2007). Fibras de Acero Dramix

118 Wright & Paquete. (1990). Ingeniería de Carreteras

92

2.2.13.1 Pavimento Flexible119

Los pavimentos flexibles están conformados por dos capas de

materiales granulares compactados (base y sub-base) dispuestos sobre la

subrasante y una superficie final de rodamiento generalmente de concreto

asfáltico. Debido a la alta flexibilidad de la mezcla asfáltica (capacidad de

gran deformación sin rotura bajo la acción de la carga), el peso del

vehículo que transita sobre la superficie es prácticamente una carga

concentrada en los puntos de contacto de las ruedas con el pavimento,

cuyo efecto va disminuyendo a través de las diferentes capas que

conforman la estructura, hasta llegar distribuido y atenuado a la

subrasante

Figura 5: Estructura de Pavimento Flexible

(Fuente: Wright & Paquete “Ingeniería de Carreteras” (1990))


93

2.2.13.2 Pavimento Rígido120

Los pavimentos rígidos están conformados por una capa de material

granular dispuesta sobre la subrasante y una superficie de rodamiento

conformada por una losa de concreto de espesor variable. Estos

pavimentos no requieren espesores significativos de capas de materiales

granulares intermedias entre la losa de concreto y la subrasante, y el

diseño de los espesores de dicha losa se basa en consideraciones sobre su

resistencia a los esfuerzos a flexión. En los pavimentos rígidos la losa

estructural de concreto sufre deformaciones muy pequeñas bajo la acción

de la carga, y el peso de los vehículos se distribuye en un área bajo la

losa mucho mayor que en los puntos de contacto de las ruedas con el

pavimento. Debido a que el área de distribución de las cargas

equivalentes, es mayor a las de los pavimentos flexibles, las presiones y

las deformaciones transmitidas por el concreto a la subrasante son

menores.

Figura 6: Estructura de Pavimento Rígido

(Fuente: Wright & Paquete “Ingeniería de Carreteras” (1990))


94

2.3 Parámetros Estadísticos121

La estadística constituye la herramienta más adecuada y útil que se

dispone para el control de calidad, la cual permite condensar los datos

obtenidos y presentarlos en forma probabilística de manera que sean

fácilmente comprensibles y comparables. Sin embargo la estadística no

toma decisiones, las cuales tienen que basarse en criterios de otra índole,

debido a que ésta sólo expresa la probabilidad de que se alcancen ciertos

límites para establecer un criterio uniforme en el análisis de resultados. Lo

importante es que una vez decididos estos límites de calidad, los mismos

se mantengan invariables en todas las circunstancias, lo cual permitirá

una referencia segura a qué atenerse.

2.3.1 Media Aritmética o Promedio Aritmético122

Es la suma de todos los datos de una serie o distribución dividida

entre el número de valores n. Representa la tendencia central del valor de

los ensayos del conjunto de los resultados involucrados.

121 121 Freund, J. (1994). Estadística Elemental.

95

2.3.2 Mediana123

Es el valor o punto que divide a la muestra de estudio en dos

partes iguales, esto implica que en ambos lados de la mediana se

encontraran el 50% de los valores

Cuando n es non, (n+1)/2 es un entero y da la posición a la

mediana; cuando n es par (n+1)/2 es el punto medio entre dos enteros

y la mediana es la media de los valores de los artículos correspondientes.

2.3.3 Desviación Típica o Estándar124

Es la medida más representativa de la dispersión del conjunto de

datos o variabilidad de los mismos, la cual indica la desviación de cada

ensayo con respecto a la media de la muestra y viene dado por la

siguiente expresión:


96

Tipo de Control

Malo Usual Excelente

Obra >15 9 a 12 <8

Laboratorio >12 7 a 9 <5

Tabla N° 5 Desviaciones estándar de los ensayos, en Kgf/cm²

(Fuente: Norma COVENIN 1976 “Evaluación de los Métodos de Resistencia del Concreto”)

2.3.4 Variación Total o Rango125

Es la diferencia entre el valor máximo y mínimo de los obtenidos en

el grupo de ensayo que se analiza.

2.3.5 Coeficiente de Variación126

Es la relación entre la desviación típica o estándar y la media

aritmética, expresada en porcentaje. Por lo tanto, mide la vulnerabilidad o

grado de dispersión del universo estudiado en forma porcentual y no

absoluta. El valor del coeficiente de variación de las muestras puede


97

juzgar la calidad de las mismas y el nivel de control en el proceso de

fabricación y tratamiento de las probetas, tanto para el trabajo de campo,

como para las investigaciones en laboratorio.

2.3.6 Desviación Promedio127

Al ensayar un mínimo de dos probetas por cada diseño de mezcla

se puede obtener la desviación estándar propia del ensayo. Si se hacen

otras mezclas del mismo tipo de concreto se obtiene una nueva

estimación de la dispersión con la cual se están realizando los ensayos.

De los sucesivos valores de desviaciones estándar obtenidos de

todos los ensayos realizados de un mismo diseño, la desviación estándar

promedio será una estimación de la desviación estándar del ensayo.

Para que éste parámetro alcance niveles de confiabilidad

aceptables, el mismo debe ser obtenido de no menos de 30 resultados de

prueba procedentes de un mínimo de 10 mezclas diferentes.

127 Freund, J. (1994). Estadística Elemental.

98

2.3.7 Varianza128

Estudia la variabilidad de los datos alrededor de la media, su

fórmula es la desviación estándar al cuadrado.

2.4 Sistema de Variables

2.4.1 Variables Independientes

Son las causas que generan y explican los cambios en la variable

dependiente. En los diseños experimentales la variable independiente es

el tratamiento que se aplica y manipula en el grupo experimental. (Fidias

Arias, 2006, p.59)

128 Freund, J. (1994). Estadística Elemental.

99

Variable

Independiente Dimensión Indicadores Medición Instrumento

Fibra Metálica

Dramix-65/35-BN

Dosificación de las

fibras metálicas (2,8

kg) para una mezcla

de 70Lts

Resistencia de la

Muestra sin

dosificación de fibra

metálica

Resistencia de la

Muestra con

dosificación de fibra

metálica

Ensayo a Flexión

Ensayo a flexión

Observación

Cuaderno de

Notas

Observación

Cuaderno de

Notas

(Fuente: Propia (2011))

100

2.4.2 Variables Dependientes

Son aquellas que se modifican por acción de la variable

independiente. Constituyen los efectos o consecuencias que se miden y

que dan origen a los resultados de la investigación. (Fidias Arias, 2006,

p.59)

101

Variable

Dependiente Dimensión Indicadores Medición Instrumento

Resistencia a

Flexión del

Concreto con

y sin Fibra

A la mezcla de

concreto.

Diseño de mezcla de

Concreto M.R.=45

(Código Cemex)

Dosificación de

agua, cemento,

agregado grueso,

agregad fino

conocido.

Ensayo a

flexión

Ensayo a

flexión

Observación

Cuaderno de Notas

Observación

Cuaderno de Notas

Cantidad en Kg de

Fibra Metálica

Sin Fibra Metálica.

Con Dosificación de

fibra metálica (2,8

kg) para una mezcla

de 70Lts.

Ensayo a

flexión

Ensayo a

flexión

Observación

Cuaderno de Notas

Observación

Cuaderno de Notas


102

2.5 Definición de Términos

2.5.1 Acabado

Aspecto final que se le da a la superficie de un concreto o mortero por

medio de un tratamiento adecuado.


2.5.2 Aditivo

Materiales diferentes del cemento, agregados o agua que se incorporan

en pequeñas cantidades al concreto, antes o durante su mezcla, para

modificar algunas de sus propiedades sin perjudicar su durabilidad.


2.5.3 Agregado

Material granular, generalmente inerte, natural o no, el cual se mezcla

con cemento hidráulico y agua para producir morteros y concretos.


2.5.4 Asentamiento

Medida de la consistencia del concreto fresco, evaluada mediante el

ensayo con el Cono de Abrams.


103

2.5.5 Buggies

Equipo de dos ruedas empleado para el transporte del concreto fresco o

de sus componentes; puede ser propulsado por un motor.


2.5.6 Canto Rodado

Trozos o partes de roca natural, redondeados por el arrastre de las aguas.


2.5.7 Caolín

Roca generalmente blanca constituida por minerales arcillosos del grupo

kaolítico, principalmente hidro-aluminosilicatos de bajo contenido de

hierro, utilizado como materia prima para la fabricación de cemento

blanco.


2.5.8 Cemento

Material inorgánico finamente molido que al mezclarse con agua forma

una pasta que endurece por reacciones y procesos de hidratación.

Después del endurecimiento mantiene su resistencia y estabilidad incluso

bajo el agua.


2.5.9 Cemento Normal

Cemento Portland de uso general conocido como Tipo I.


104

2.5.10 Cemento Portland

Cemento hidráulico producido generalmente al pulverizar clinker de

cemento portland, con sulfato de calcio.


2.5.11 Cilindros curados en la Obra

Muestras de cilindros que se dejan en la obra para ser curados en

condiciones similares a las del concreto colocado en la estructura. Sus

resultados pueden utilizarse para determinar el momento de

desencofrado y para evaluar la efectividad del curado en sitio.


2.5.12 Compactación

Es la operación manual o mecánica, por medio de la cual se trata de

densificar la masa de concreto fresco, reduciendo a un mínimo los vacíos.


2.5.13 Compactibilidad

Mayor o menor facilidad para que el concreto fresco se adapte a un

encofrado, ocupando espacios dejados por las armaduras. No está

representada por el asentamiento del Cono de Abrams.


2.5.14 Concreto

Mezcla de cemento portland o de cualquier otro cemento hidráulico,

agregado fino, agregado grueso y agua, con o sin aditivos, que mediante

la hidratación del cemento adquiere consistencia pétrea.


105

2.5.15 Concreto Endurecido

Concreto que ha desarrollado suficiente resistencia para poder soportar

las cargas especificadas.


2.5.16 Concreto Fresco

Estado fluido del concreto, que mantiene su capacidad de colocación y

consolidación; esta denominación se extiende desde el momento del

mezclado hasta que se inicia el atiesamiento de la masa por el fraguado.


2.5.17 Concreto Normal

Concreto de densidad 2.400 kgf/m3, elaborado con agregados naturales

de densidad normal.


2.5.18 Concreto Reforzado

Concreto estructural reforzado con cables de pretensado o barras de

refuerzo en cantidades no inferiores a las establecidas en la Norma

COVENIN 1753.


2.5.19 Consistencia

Es la movilidad o habilidad relativa que posee una mezcla de concreto en

estado fresco para fluir. Usualmente se mide mediante el asentamiento

en el caso del concreto, flujo en los morteros y resistencia a la

penetración para la pasta de cemento.


106

2.5.20 Corrosión del Concreto

Efecto del ataque externo al concreto para un agente agresor, que

destruye la pasta de cemento.


2.5.21 Cuantil

Equivalente a Fractil; vocablo preferido según COVENIN 2004.


2.5.22 Curado

Proceso de modificar mediante riego, inmersión, suministro de calor o

vapor, las condiciones ambientales que rodea la pieza o bien aislarla del

exterior mediante recubrimientos que impiden que emigre el agua libre.


2.5.23 Curva Granulométrica

Representación gráfica de la granulometría.


2.5.24 Dosificación

Procedimiento mediante el cual se calculan las cantidades de todos los

componentes de una mezcla de concreto, para alcanzar el

comportamiento deseado.


2.5.25 Ductilidad

Es la capacidad que poseen los componentes de un sistema estructural de

hacer incursiones alternantes en el dominio inelástico, sin pérdida

apreciable de su capacidad resistente.


107

2.5.26 Durabilidad

Habilidad del concreto para resistir la acción continua de agentes

destructivos ambientales, ataques químicos, abrasión y otras condiciones

de servicio.


2.5.27 Endurecedores

Químicos tales como fluosilicatos o silicatos de sodio que se aplican a la

superficie del concreto con el objeto de reducir el desgaste y el polvo.


2.5.28 Ensayo Brasileño

Ensayo de tracción indirecta por compresión aplicada a una probeta

cilíndrica en dos generatrices opuestas.


2.5.29 Envejecimiento del Cemento

Pérdida de calidad del cemento por almacenamiento prolongado.


2.5.30 Epoxy

Polímero termoestable producto de la reacción de una resina epoxy y un

endurecedor.


2.5.31 Estado Límite

Situación más allá de la cual una estructura, miembro o componente

estructural, queda inútil para su uso previsto, sea por: su falla resistente,

deformaciones o vibraciones excesivas, inestabilidad, deterioro, ruina u

otra causa cualquiera.


108

2.5.32 Exudación

Flujo espontáneo hacia la superficie debido a la compactación, de agua de

la mezcla de concreto fresco recién vaciado, debido al asentamiento de

parte de los sólidos.


2.5.33 Fatiga

Debilitamiento del material como consecuencia de la aplicación de cargas

repetidas o alternadas.


2.5.34 Fluencia

Deformaciones función del tiempo debidas a la acción de cargas

permanentes.


2.5.35 Fluidez

Grado de movilidad o calidad de fluido que puede tener la mezcla de

concreto.


2.5.36 Fractil

Porcentaje de resultados de resistencia a compresión del concreto que

pueden ser inferiores al valor de la resistencia especificada del concreto.


2.5.37 Fraguado

Proceso de hidratación de los distintos componentes de un aglomerante

hidráulico, mediante el cual éste adquiere mayor consistencia, la cual se

pone de manifiesto en los ensayos tipificados.


109

2.5.38 Granulometría

Distribución de los tamaños de los granos que constituyen un agregado.


2.5.39 Grieta

Separación total o parcial en dos o más partes de un elemento de

concreto producida por rotura o fractura.


2.5.40 Mezcla

Es la cantidad de concreto o mortero que se prepara de una sola vez.


2.5.41 Módulo de Elasticidad

Es la relación entre la tensión normal y la correspondiente deformación

unitaria, para tensiones de tracción y compresión inferiores al límite de

proporcionalidad del material.


2.5.42 Módulo de Rigidez

Relación entre el esfuerzo unitario de corte y la correspondiente

deformación unitaria de corte.


2.5.43 Muestra

Es una porción representativa de un material.


110

2.5.44 Peso Específico

Peso por unidad de volumen de concreto, excluido el volumen de poros.

Equivalente a gravedad específica.


2.5.45 Plasticidad

Es la propiedad del concreto fresco que evalúa su resistencia a la

deformación o su facilidad para ser moldeado.


2.5.46 Reología

Conjunto de características de la mezcla de concreto, antes de su

fraguado, que posibilitan su manejo y posterior compactación. También se

designa así al estudio de las deformaciones lentas del concreto

endurecido.


2.5.47 Resistencia a la Tracción por Flexión

Es el valor aparente de la tensión máxima de tracción de una viga de

concreto, debido a una carga que produce su rotura en flexión,

suponiendo condiciones de homogeneidad y elasticidad del material.


2.5.48 Segregación

Separación de los distintos componentes de una mezcla de concreto o de

mortero fresco durante el transporte o colocación.


111

2.5.49 Tamaño Máximo del Agregado

Menor abertura del tamiz de malla cuadrada que deja pasar al menos

95% en peso de una muestra de agregado, ensayada de acuerdo con la

norma COVENIN 255.


2.5.50 Tiempo de Fraguado

Lapso de tiempo desde el mezclado hasta el momento de aparición del

atiesamiento o pérdida de plasticidad de la pasta.


2.5.51 Tixotropía

Propiedad reversible de ciertos materiales de atiesarse, en un corto

período de tiempo al estar en reposo; por agitación mecánica recupera su

condición de baja viscosidad inicial.


2.5.52 Trabajabilidad

Conjunto de propiedades del concreto fresco que permitan manejarlo,

colocarlo en los moldes y compactarlo, sin que se produzca segregación.

En forma no siempre representativa de esas propiedades. Se evalúa con

el asentamiento del Cono de Abrams.


112

Capítulo III

Marco Metodológico

113

3.1. Nivel de Investigación

Los Niveles de Investigación “se refiere al grado de profundidad con

que se aborda un fenómeno u objeto de estudio”. (Fidias Arias, 2006,

p.23)

Según el nivel, la investigación se clasifica en:

Investigación Exploratoria “es aquella que se efectúa sobre

un tema u objeto desconocido o poco estudiado, por lo que

sus resultados constituyen una visión aproximada de dicho

objeto, es decir, un nivel superficial de conocimientos.”

(Fidias Arias, 2006, p.23)

Investigación Descriptiva “consiste en la caracterización de

un hecho, fenómeno, individuo o grupo, con el fin de

establecer su estructura o comportamiento. Los resultados

de este tipo de investigación se ubican en un nivel

intermedio en cuanto a la profundidad de los conocimientos

se refiere.” (Fidias Arias, 2006, p.24)

Investigación Explicativa “se encarga de buscar el porqué de

los hechos mediante el establecimiento de relaciones causa-

efecto. En este sentido, los estudios explicativos pueden

ocuparse tanto de la determinación de las causas, como de

los efectos, mediante la prueba de hipótesis. Sus resultados

y conclusiones constituyen el nivel más profundo de

conocimientos.” (Fidias Arias, 2006, p.26)

114

Esta investigación es de tipo exploratoria, ya que se determinará

las causas de un conjunto de fenómenos determinados, con el objeto de

conocer porque suceden los hechos, a través de las condiciones en que

ellos se producen o de la delimitación de las relaciones causales

existentes, teniendo en cuenta la analogía del concreto con la Fibra

Metálica Dramix – 65/35 – BN, analizando los datos estadísticamente.

3.2. Diseño de Investigación

El Diseño de Investigación “es la estrategia general que adopta el

investigador para responder al problema planteado.” (Fidias Arias, 2006,

p.26)

En atención al Diseño, la Investigación se clasifica en:

Investigación Documental “es un proceso basado en la

búsqueda, recuperación, análisis, crítica e interpretación de

datos secundarios, es decir, los obtenidos y registrados por

otros investigadores en fuentes documentales impresas,

audiovisuales o electrónicas. Como en toda investigación el

propósito de este diseño es el aporte de nuevos

conocimientos.” (Fidias Arias, 2006, p.27)

Investigación de Campo “es aquella que consiste en la

recolección de datos directamente de los sujetos

investigados, o de la realidad donde ocurren los hechos, sin

manipular o controlar variable alguna, es decir, el

investigador obtiene la información pero no altera las

condiciones existentes.” (Fidias Arias, 2006, p.31)

115

Investigación Experimental “es un proceso que consiste en

someter a un objeto o grupo de individuos a determinadas

condiciones, estímulos o tratamiento (variable

independiente) para observar los efectos o reacciones que se

producen (variable dependiente).” (Fidias Arias, 2006, p.33)

Esta investigación es de tipo experimental debido a que se

manipulan variables independientes para ver sus efectos sobre las

variables dependientes, de igual manera es un experimento puro debido a

que existe una manipulación intencional de las variables independientes,

se mide el efecto que tiene ésta sobre la variable dependiente y tiene una

validez interna ya que se sabe que está ocurriendo realmente con la

relación entre las dos variables.

La finalidad de esta investigación es estudiar la incidencia de la

Fibra Metálica Dramix – 65/35 – BN en un concreto de resistencia a

temprana edad con un Módulo de Rótura de 45 kgf/cm2, comparando los

resultados con una muestra patrón; de esta manera haciendo pruebas de

significación estadísticas, podemos saber si las fibras causan alguna

influencia en la resistencia a flexión del concreto.

3.3. Población y Muestra

La Población “es un conjunto finito o infinito de elementos con

características comunes para los cuales serán extensivas las conclusiones

de la investigación. Ésta queda delimitada por el problema y por los

objetivos de estudio”. (Fidias Arias, 2006, p.81)

La Muestra “es un subconjunto representativo y finito que se extrae

de la población accesible”. (Fidias Arias, 2006, p.81)

116

El universo de estudio está constituido por todos aquellos diseños

de concreto que pueden ser utilizados para pavimentos rígidos. La

muestra está delimitada por el diseño P45 Fast Track con Fibra Metálica

Dramix-65/35-BN.

Cemento 38,9 Kg

Arena 59,6 Kg

Piedra 48,8 Kg

Aditivo 0,272 ml

Tabla Nº 6 Dosificación de Muestras Sin Fibra Metálica


Cemento 38,9 Kg

Fibra 2,8 Kg

Arena 59,6 Kg

Piedra 48,8 Kg

Aditivo 0,272 ml

Tabla Nº 7 Dosificación de Muestras Con Fibra Metálica


3.4. Técnicas de Recolección de Datos

Las Técnicas “es el procedimiento o forma particular de obtener

datos o información. Las Técnicas son particulares y específicas de una

disciplina, por lo que sirven de complemento al método científico, el cual

posee una aplicabilidad general.” (Fidias Arias, 2006, p.67)

117

Las técnicas utilizadas para la recolección de datos fue la siguiente:

Observación participante: el investigador forma parte de

la comunidad o medio donde se desarrolla el estudio. Los

datos a recopilar son: la dimensión de las viguetas a

ensayar, humedad presente en el agregado fino, condiciones

de curado, edad de la probeta, hora y flecha del ensayo,

distancias de los apoyos, carga máxima aplicable durante el

ensayo. Para esto se utilizó un cuaderno de notas para la

recolección de datos

Revisión Bibliográfica: permite revisar gran cantidad de

información sobre el área a la cual pertenece el estudio y el

ámbito en que se encuentran los diferentes tipos de

materiales entre los cuales podemos mencionar:

publicaciones, revisas y toda la variedad de material impreso

que pueda aportar una guía a esta investigación. Para esta

investigación se utilizó la técnica de fichas. Una vez revisada

la documentación se extrae de ella los puntos que pueden

dar uso a esta investigación.

3.5. Instrumentos de Recolección de Datos

Instrumento de Recolección de Datos “es cualquier recurso,

dispositivo o formato (en papel o digital), que se utiliza para obtener,

registrar o almacenar información.” (Fidias Arias, 2006, p.69)

Los instrumentos utilizados para la recolección de los datos fue la

siguiente:

118

Ficha de Observación: facilita el registro de las

observaciones de la investigación, anotación de las

características de las muestras, fechas, horas y los

resultados obtenidos.

Fichas Bibliográficas y Resumen: permiten recolectar

información del material escrito dispersos en múltiples

archivos y fuente de información referente a conocimientos

de terminología técnica, conceptos involucrados en el

diseños, entre otros.

119

Capítulo IV

Presentación y Análisis de Resultados

120

4.1. Materiales y Ensayos

4.1.1. Materiales

Los materiales a utilizar en esta investigación son los siguientes:

Pavicreto 45

o Cemento (38,9 kg/m3)

Foto Nº 1. Cemento


o Agua (12,35 Lt/m3)

Foto Nº 2. Agua


121

o Piedra 1” (48,8 kg/m3)

Foto Nº 3. Piedra 1”


o Arena (59,6 kg/m3)

Foto Nº 4. Arena


122

o Aditivo WRDA-79 (272 ml)

Foto Nº 5. Aditivo WRDA-79


La fibra metálica a utilizar es la Dramix–65/35–BN (2,8 kg/m3)

Foto Nº 6. Fibra Metálica Dramix – 65/35 – BN


123

Se trabajará con esta fibra ya que la empresa VICSON, C.A., que es la

empresa escogida para realizar esta investigación, las recomienda para el

uso de pavimentos, entre otros usos que desempeñan dichas fibras.

4.1.2. Equipos

Moldes: fabricados de un material metálico rígido, no reactivo al

concreto. Deben llevar dispositivos que aseguren entre sí las

distintas partes del molde, así como estas a la placa de base, de tal

manera que el conjunto resulte impermeable al agua. Las

superficies interiores deben ser lisas, planas y sin imperfecciones.

Los lados de base y todos los ángulos interiores deben ser rectos.

Las probetas deben tener una longitud mínima igual a tres veces su

altura, más 5cm. La relación ancho/altura no debe ser mayor de

1,5. Las dimensiones de la sección transversal no debe ser menor

de tres veces el tamaño máximo del agregado. La sección

transversal mínima debe ser 15x15x50 cm. (Norma COVENIN 340).

Foto Nº 7. Moldes


124

Herramientas: tales como palas, baldes, llanas metálicas y de

madera, cucharas, enrasadores, espátula, guantes de goma y mazo

de goma. (Norma COVENIN 340).

Foto Nº 8. Pala


Foto Nº 9. Balde


125

Foto Nº 10. Cuchara

(Fuente: www.solostocks.com (2011))

Foto Nº 11. Enrasador


Foto Nº 12. Espátula

(Fuente: paubuitragot.blogspot.com (2011))

126

Foto Nº 13. Guantes de Goma

(Fuente: www.prolabsl.com (2011))

Foto Nº 14. Mazo de Goma


Barras Compactadoras: deben ser rectas, cilíndricas, de acero,

con los extremos semi-esféricos, de las siguientes dimensiones:

o Barras de 16mm (5/8”) de diámetro, de aproximadamente

60cm de longitud y punta semi-esférica de 8mm de radio.

o Barra de 9,5mm (3/8”) de diámetro, de aproximadamente

30cm de longitud y punta semi-esférica de 4,75mm de radio.

http://www.prolabsl.com/

127

Foto Nº 15. Barra Compactadora


Balanza

Foto Nº 16. Balanza

(Fuente: balanzasbasculas.blogspot.com (2011))

Balanza de Humedad

Foto Nº 17. Balanza de Humedad


128

Sacos para escombros

Foto Nº 18. Saco para Escombros


Carretilla

Foto Nº 19. Carretilla


129

Mezcladora

Foto Nº 20. Mezcladora


Piscina de Curado

Foto Nº 21. Piscina de Curado


Cono de Abrams: construido de un material metálico rígido e

inatacable por el concreto, con un espesor mínimo de 1,5 mm. Su

130

forma interior debe la de un cono truncado de 200 ± 2mm de

diámetro de base mayor, 100 ± 2mm de diámetro de base menor y

300 ± 2mm de altura. Las bases deben ser abiertas, paralelas

entre sí y perpendiculares al eje del cono. El molde debe ser

provisto de asas y aletas para su manejo. Para este ensayo se

requiere de una plancha metálica de material similar al del cono,

cuyas dimensiones no están especificadas, pero se recomienda que

su área sea lo suficientemente grande para cubrir la base inferior

del cono; y sirve como base para el mismo e impide la pérdida de

agua entre la superficie de ésta y el cono. (Norma COVENIN 339)

Éste método se realiza antes de elaborar las probetas prismáticas,

para lo cual es necesario humedecer el interior del cono así como la placa

metálica donde se va a colocar, con la finalidad de que el concreto no

quede adherido a la superficie del cono y que éste no absorba el agua

contenida en la mezcla. Se debe homogeneizar la muestra de concreto

utilizando el cucharón antes de iniciar el procedimiento tal como lo indica

la norma COVENIN 339.

Foto Nº 22. Cono de Abrams


131

Máquina de Ensayo a Flexión: debe tener un dispositivo que

asegure que las fuerzas aplicadas a la viga se mantengan verticales

y sin excentricidad, es capaz de mantener la distancia entre

apoyos, la carga se aplicará perpendicularmente a la cara superior

de la viga, la dirección de las reacciones tiene que ser paralela a la

dirección de la carga aplicada, la relación entre la distancia desde el

punto de aplicación de la carga a su reacción más cercana, y la

altura de la viga no debe ser inferior a la unidad, la carga tiene que

incrementarse gradualmente y libre de impacto, las placas de carga

y de apoyo no deben tener más de 60 mm de alto, medidas desde

el centro o eje del pivote y deben cubrir todo el ancho de las

probetas, las placas de carga y de apoyo deben mantenerse en

posición vertical y en contacto con el rodillo por medio de tornillos

con resortes que los mantengan en contacto, las tiras de cuero

deben ser de un espesor uniforme de 6mm y de 25 a 50 mm de

ancho. (Norma COVENIN 342)

Foto Nº 23. Máquina de Ensayo a Flexión


132

4.1.2.Ensayos

El ensayo a utilizar es “Determinar resistencia a la Flexión en vigas

simplemente apoyadas. Cargas en los extremos del tercio central” (Norma

COVENIN 342-04)

4.2. Desarrollo experimental

4.2.1 Toma de Muestras

La toma de muestras se realiza según las especificaciones

establecidas en la norma COVENIN 344, “Concreto Fresco. Toma de

Muestras”. Se realizaron 30 tomas de muestras para cada condición de

ensayo según lo establece la norma COVENIN 1976-03 “Evaluación de los

Métodos de Resistencia del Concreto” con el objeto de que el estudio

estadístico tenga validez.

Las tomas se realizaron directamente después del mezclado del

concreto en el trompo, utilizando una carretilla con una capacidad

aproximada de 180 lts, se elaboraron seis (6) vigas sin fibra metálica y al

día siguiente seis (6) vigas con fibra metálica, el procedimiento fue

realizado de esta manera ya que le trompo tiene una capacidad de

setenta litros (70 Lts), con la finalidad de ensayar seis (6) vigas a flexión

a los 7 días de curado.

133

Foto Nº 24. Toma de Muestras


4.2.2 Elaboración de Probetas Prismáticas (Vigas)

Para la elaboración de las probetas, se procede inicialmente a

limpiar los moldes metálicos con el uso del cepillo de alambre y la

espátula, con el fin de eliminar cualquier impureza o residuos de concreto

adheridos a los mismos. Posteriormente se les aplica un aceite hidráulico

en su interior, para garantizar un acabado de las probetas adecuado y

facilitar el desencofrado de estas.

Una vez limpios los moldes, se ubican en un lugar donde queden

libres de perturbaciones y protegidos de la intemperie durante las

primeras 20 a 24 horas de fraguado.

Según la norma COVENIN 340, el vaciado del concreto en estas

probetas se realiza en dos capas de igual volumen aproximadamente (1/2

del volumen total de cada capa). Cada una de ellas se debe compactar

aplicando 75 golpes con la barra compactadora, distribuidos

134

uniformemente sobre toda el área transversal de la probeta. Las capas se

compactan en todo su espesor cuidando que la barra no penetre en más

de tres (3) cm la capa inferior.

Los moldes se golpean suavemente con el martillo de goma, en sus

paredes externas para evitar la posible presencia de vacios de aire en la

muestra. Luego se enrasan con una cuchara de albañilería de manera que

la superficie de ésas queden perfectamente lisas al ras con el borde del

molde.

Foto Nº 25. Vaciado del Concreto Primera Capa


Foto Nº 26. Aplicación de Golpes Primera Capa


135

Foto Nº 27. Vaciado del Concreto Segunda Capa


Foto Nº 28. Aplicación de Golpes Segunda Capa


136

Foto Nº 29. Enrasado


4.2.3 Curado de Probetas Prismáticas (Vigas)

Una vez elaboradas las probetas deben protegerse de la pérdida de

agua por evaporación y evitar la retracción del concreto, cubriéndolas

adecuadamente con un material impermeable, durante las primeras 24

horas de fraguado. Los moldes deben mantenerse en una superficie

horizontal rígida, libre de vibraciones y de otras perturbaciones.

Las probetas deben retirarse de los moldes en un lapso de tiempo

comprendido entre 20 y 48 horas después de su elaboración, y se

almacenarán hasta el momento de ensayo (7 días) directamente bajo

agua potable, limpia, libre de materiales extraños, saturada de cal y con

una temperatura de 23 ± 1,5°C.

137

Foto Nº 30. Curado de Probetas Prismáticas


4.2.4 Ensayo de Probetas

Antes de la ejecución de los ensayos, las probetas se retiraron de la

piscina de curado dejándolas secar de 3 a 4 horas. Esto es necesario, ya

que las probetas deben estar completamente secas antes de realizar los

ensayos.

Foto Nº 31. Secado de Probetas


138

4.2.5 Ensayo de Vigas por Flexión

Para realizar este ensayo es necesario voltear la probeta sobre uno

de sus lados, con respecto a la posición inicial de vaciado, y se centra con

respecto a los puntos de apoyo de la viga con el dispositivo.

Se aplica la carga con una velocidad uniforme y sin impacto, de

forma rápida hasta aproximadamente el 50% de la carga de rotura,

después de lo cual se aplica una velocidad tal que el aumento del esfuerzo

en la fibra interior no exceda los valores especificados en la norma

COVENIN 342. La carga se aplica hasta la fractura total del elemento,

tomando la última lectura del dial de carga.

Foto Nº 32. Ensayo de Vigas Sin Fibra


139

Foto Nº 33. Ensayo de Vigas Con Fibra


4.3. Procedimiento

1. Se procedió a la recolección y ensacado del material

Foto Nº 34. Ensacado del Material


2. Diariamente se realizaban los cálculos de humedad presente en el

agregado fino.

140

Foto Nº 35. Ensayo de Humedad


3. Se limpiaron los moldes metálicos y se le aplico el aceite hidráulico.

4. Se procedió a realizar la primera tanda de la mezcla de concreto

inicial de acuerdo a las especificaciones del diseño.

Foto Nº 36. Mezcla 1 Sin Fibra


5. Se realizó el Cono de Abrams para saber su asentamiento.

141



6. Se procedió a la compactación, como se explicó en el punto 3.6.2.

7. Las probetas fueron desencofradas, identificadas y colocadas en la

piscina de curado, luego de las primeras 20 horas de fraguado.

Foto Nº 38. Desencofrado de Probetas


8. Se limpiaron los moldes metálicos y se le aplico el aceite hidráulico.

9. Se realizó la segunda tanda de la mezcla de concreto pero con fibra

metálica.

142

Foto Nº 39. Mezcla 1 Con Fibra


10.Se realizó el Cono de Abrams para saber su asentamiento.



11.Se procedió a la compactación, como se explicó en el punto 3.6.2.

12.Las probetas fueron desencofradas, identificadas y colocadas en la

piscina de curado, luego de las primeras 20 horas de fraguado.

143

13.Se procedió a ensayar las vigas una vez curadas, colocándolas en

la máquina de ensayo, como se explicó en el punto 3.6.5.

14.Luego se realizó los cálculos estadísticos necesarios para ver el

resultado de la incidencia o la no incidencia de las fibras metálicas

en la resistencia a flexión del concreto (Pavicreto 45).

15.Diariamente durante 15 días se realizaron las mezclas de concreto

donde se tomaron 6 vigas, seis patrones y al día siguiente seis con

fibra metálica.

144

4.4. Análisis de los Resultados

ENSAYO Carga

Flexión MR

M1 3192 43

M2 2816 38

M3 3089 41

M4 3185 42

M5 3092 41

M6 2591 35

M7 2814 38

M8 2961 39

M9 3015 40

M10 3187 42

M11 2619 35

M12 2622 35

M13 2958 39

M14 3237 43

M15 2758 37

M16 3435 46

M17 3217 43

M18 3163 42

M19 2762 37

M20 2568 34

M21 2799 37

M22 2477 33

M23 2207 29

M24 2589 35

M25 2928 39

M26 2693 36

M27 2900 39

M28 2702 36

M29 2636 35

M30 2983 40

Tabla Nº 8 Cálculo de Módulo de Rotura. Muestras Sin Fibra

Metálica.


145

ENSAYO Carga

Flexión MR

MF1 3528 47

MF2 3274 44

MF3 3236 43

MF4 3244 43

MF5 3233 43

MF6 3265 44

MF7 3344 45

MF8 3666 49

MF9 3583 48

MF10 3917 52

MF11 3350 45

MF12 3729 50

MF13 3313 44

MF14 3365 45

MF15 3488 47

MF16 3532 47

MF17 3614 48

MF18 3543 47

MF19 2907 39

MF20 2741 37

MF21 3098 41

MF22 3399 45

MF23 2540 34

MF24 2988 40

MF25 3172 42

MF26 2867 38

MF27 3100 41

MF28 3329 44

MF29 2970 40

MF30 3072 41

Tabla Nº 9 Cálculo de Módulo de Rotura. Muestras Con Fibra

Metálica.


Después de realizar los ensayos destructivos a las probetas y

obtener la carga de ruptura correspondiente para cada una de ellas, se

determinaron los módulos de rotura, según la norma COVENIN 342.

146

Los resultados del cálculo de módulo de rotura se muestran en las

Tablas N° 8 y 9, indicándose además la carga de ruptura.

VIGA Nº M1 M2 VIGA DE CONCRETO

FECHA DE TOMA 03/08/2011 03/08/2011

FECHA DE ENSAYO 10/08/2011 10/08/2011

TIEMPO DE CURADO (DIAS) 7 7

F´c PROYECTO (kg/cm2) MR-45 MR-45

ASENTAMIENTO (pulg) 7.75 7.75

DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA d 15 15

ANCHO b 15 15

LARGO Lviga 60 60 ENSAYO DE VIGA A FLEXION

LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA

LUZ LIBRE (cm) L/3 15 15

VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 43 38

PROMEDIO 40.05

Tabla N° 10 Resultado de los Ensayos. Muestras Sin Fibra

Metálica Par 1


147


FECHA DE TOMA 03/08/2011 03/08/2011

FECHA DE ENSAYO 10/08/2011 10/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 41 42

PROMEDIO 41.83


Metálica Par 2


148


FECHA DE TOMA 03/08/2011 03/08/2011

FECHA DE ENSAYO 10/08/2011 10/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 41 35

PROMEDIO 37.89


Metálica Par 3


149


FECHA DE TOMA 05/08/2011 05/08/2011

FECHA DE ENSAYO 12/08/2011 12/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 38 39

PROMEDIO 38.50


Metálica Par 4


150


FECHA DE TOMA 05/08/2011 05/08/2011

FECHA DE ENSAYO 12/08/2011 12/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 40 42

PROMEDIO 41.35


Metálica Par 5


151


FECHA DE TOMA 05/08/2011 05/08/2011

FECHA DE ENSAYO 12/08/2011 12/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 35 35

PROMEDIO 34.94


Metálica Par 6


152


FECHA DE TOMA 09/08/2011 09/08/2011

FECHA DE ENSAYO 16/08/2011 16/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 39 43

PROMEDIO 41.30


Metálica Par 7


153


FECHA DE TOMA 09/08/2011 09/08/2011

FECHA DE ENSAYO 16/08/2011 16/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 37 46

PROMEDIO 41.29


Metálica Par 8


154


FECHA DE TOMA 09/08/2011 09/08/2011

FECHA DE ENSAYO 16/08/2011 16/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 43 42

PROMEDIO 42.53


Metálica Par 9


155


FECHA DE TOMA 11/08/2011 11/08/2011

FECHA DE ENSAYO 18/08/2011 18/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 37 34

PROMEDIO 35.53


Metálica Par 10


156


FECHA DE TOMA 11/08/2011 11/08/2011

FECHA DE ENSAYO 18/08/2011 18/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 37 33

PROMEDIO 35.17


Metálica Par 11


157


FECHA DE TOMA 11/08/2011 11/08/2011

FECHA DE ENSAYO 18/08/2011 18/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 29 35

PROMEDIO 31.97


Metálica Par 12


158


FECHA DE TOMA 15/08/2011 15/08/2011

FECHA DE ENSAYO 22/08/2011 22/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 39 36

PROMEDIO 37.47


Metálica Par 13


159


FECHA DE TOMA 15/08/2011 15/08/2011

FECHA DE ENSAYO 22/08/2011 22/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 39 36

PROMEDIO 37.35


Metálica Par 14


160


FECHA DE TOMA 15/08/2011 15/08/2011

FECHA DE ENSAYO 22/08/2011 22/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA d 15 15

ANCHO b 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 35 40

PROMEDIO 37.46


Metálica Par 15


161

VIGA Nº MF1 MF2 VIGA DE CONCRETO

FECHA DE TOMA 04/08/2011 04/08/2011

FECHA DE ENSAYO 11/08/2011 11/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA d 15 15

ANCHO b 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 47 44

PROMEDIO 45.34

Tabla N° 25 Resultado de los Ensayos. Muestras Con Fibra

Metálica Par 1


162


FECHA DE TOMA 04/08/2011 04/08/2011

FECHA DE ENSAYO 11/08/2011 11/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 43 43

PROMEDIO 43.20


Metálica Par 2


163


FECHA DE TOMA 04/08/2011 04/08/2011

FECHA DE ENSAYO 11/08/2011 11/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 43 44

PROMEDIO 43.32


Metálica Par 3


164


FECHA DE TOMA 08/08/2011 08/08/2011

FECHA DE ENSAYO 15/08/2011 15/08/2011

TIEMPO DE CURADO (DIAS)

7 7



DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE

LA LUZ LIBRE ENTRE LOS

APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA LUZ LIBRE (cm)

L/3 15 15

VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA (Kg/cm2)

45 49

PROMEDIO 46.74


Metálica Par 4


165


FECHA DE TOMA 08/08/2011 08/08/2011

FECHA DE ENSAYO 15/08/2011 15/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 48 52

PROMEDIO 50.00


Metálica Par 5


166


FECHA DE TOMA 08/08/2011 08/08/2011

FECHA DE ENSAYO 15/08/2011 15/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 45 50

PROMEDIO 47.19


Metálica Par 6


167

VIGA Nº MF13 M14 VIGA DE CONCRETO

FECHA DE TOMA 10/08/2011 10/08/2011

FECHA DE ENSAYO 17/08/2011 17/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 44 45

PROMEDIO 44.52


Metálica Par 7


168


FECHA DE TOMA 10/08/2011 10/08/2011

FECHA DE ENSAYO 17/08/2011 17/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 47 47

PROMEDIO 46.80


Metálica Par 8


169


FECHA DE TOMA 10/08/2011 10/08/2011

FECHA DE ENSAYO 17/08/2011 17/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 48 47

PROMEDIO 47.71


Metálica Par 9


170


FECHA DE TOMA 12/08/2011 12/08/2011

FECHA DE ENSAYO 19/08/2011 19/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 39 37

PROMEDIO 37.66


Metálica Par 10


171


FECHA DE TOMA 12/08/2011 12/08/2011

FECHA DE ENSAYO 19/08/2011 19/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 41 45

PROMEDIO 43.31


Metálica Par 11


172


FECHA DE TOMA 12/08/2011 12/08/2011

FECHA DE ENSAYO 19/08/2011 19/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA d 15 15

ANCHO b 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 34 40

PROMEDIO 36.85


Metálica Par 12


173


FECHA DE TOMA 16/08/2011 16/08/2011

FECHA DE ENSAYO 23/08/2011 23/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 42 38

PROMEDIO 40.26


Metálica Par 13


174


FECHA DE TOMA 16/08/2011 16/08/2011

FECHA DE ENSAYO 23/08/2011 23/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 41 44

PROMEDIO 42.86


Metálica Par 14


175


FECHA DE TOMA 16/08/2011 16/08/2011

FECHA DE ENSAYO 23/08/2011 23/08/2011




DIM

EN

SIO

NES D

E

LA V

IGA (

cm

) ALTURA D 15 15

ANCHO B 15 15


LONGITUD DE LA

LUZ LIBRE ENTRE

LOS APOYOS (cm)

L 45 45

TERCIO DE LA


VOLUMEN (cm3) 13500 13500

AREA (cm2) 900 900

MODULO DE ROTURA

(Kg/cm2) 40 41

PROMEDIO 40.28


Metálica Par 15


Los promedios de cada pareja se muestran en las Tablas N° 10 a

39, indicándose además la fecha de elaboración y ensayo de probetas,

176

tiempo de curado y los valores de asentamiento obtenidos en cada

muestra. Para simplificar los datos se generaron las Tablas N° 40 y 41

donde se indican los promedios de los esfuerzos resultantes para cada par

de muestra.

PAREJA M.R. 1 M.R. 2 PROMEDIO

1 43 38 40.05

2 41 42 41.83

3 41 35 37.89

4 38 39 38.50

5 40 42 41.35

6 35 35 34.94

7 39 43 41.30

8 37 46 41.29

9 43 42 42.53

10 37 34 35.53

11 37 33 35.17

12 29 35 31.97

13 39 36 37.47

14 39 36 37.35

15 35 40 37.46

Tabla Nº 40 Resumen de los Datos de los Ensayos Viga

Sin Fibra Metálica


177

PAREJA M.R. 1 M.R. 2 PROMEDIO

1 47 44 45.34

2 43 43 43.20

3 43 44 43.32

4 45 49 46.74

5 48 52 50.00

6 45 50 47.19

7 44 45 44.52

8 47 47 46.80

9 48 47 47.71

10 39 37 37.66

11 41 45 43.31

12 34 40 36.85

13 42 38 40.26

14 41 44 42.86

15 40 41 40.28

Tabla Nº 41 Resumen de los Datos de los Ensayos Viga Con

Fibra Metálica


Con los valores de las Tablas N° 40 y 41, se generaron gráficos de

dispersión, donde se relacionan la resistencia obtenida en cada ensayo

contra el número de Muestras (Gráficos N° 1 y 2), de manera de ilustrar

la variabilidad de los resultados en cada tipo de ensayos.

178

Gráfico Nº 1 Ensayo a Flexión 7 Días. Viga Sin Fibra Metálica

Media: 38,19

X max: 43

X min: 32

En el gráfico se muestra la variación de resistencias de las Vigas

Sin Fibra donde su Módulo de Rotura se encuentra entre 32 y 43 kgf/cm2,

es decir, se encuentran entre un 70 y 95% de la resistencia total.

179

Gráfico Nº 2 Ensayo a Flexión 7 Días. Viga Con Fibra Metálica


Media: 43,58

X max: 50

X min: 37

En el gráfico se muestra la variación de resistencias de las Vigas

Con Fibra donde su Módulo de Rotura se encuentra entre 37 y 50

kgf/cm2, es decir, se encuentran entre un 80 y 111% de la resistencia

total.

180

Gráfico Nº 3 Comparación Módulo de Rotura. Viga Sin Fibra

Metálica y Viga con Fibra Metálica


En el gráfico se muestra la comparación de resistencias de las

Muestras Con Fibra y Sin Fibra, donde se puede observar que las

Muestras Con Fibra tienen un Módulo de Rotura mayor con respecto a las

Muestras Sin Fibra, esto se debe a que las fibras metálicas aumentan la

resistencia del concreto.

181

DESVIACIÓN ESTÁNDAR

(kg/cm2)

3,07

MEDIANA (kg/cm2) 37,89

MEDIA (kg/cm2) 38,19

VALOR MÁXIMO (kg/cm2) 43

VALOR MÍNIMO (kg/cm2) 32

RANGO (kg/cm2) 11

COEFICIENTE DE VARIACIÓN

(kg/cm2)

8,04

VARIANZA 9,42

PROMEDIO 38,31

Tabla Nº 42 Parámetros Estadísticos. Módulo de Rotura. 7

Días. Viga Sin Fibra Metálica


182

DESVIACIÓN ESTÁNDAR

(kg/cm2)

3,76

MEDIANA (kg/cm2) 43,32

MEDIA (kg/cm2) 43,58

VALOR MÁXIMO (kg/cm2) 50

VALOR MÍNIMO (kg/cm2) 37

RANGO (kg/cm2) 13,15

COEFICIENTE DE VARIACIÓN

(kg/cm2)

8,64

VARIANZA 14,17

PROMEDIO 43,74

DESVIACIÓN PROMEDIO 3,42

PORCENTAJE DE INCIDENCIA 14,17 %

Tabla Nº 43 Parámetros Estadísticos. Módulo de Rotura. 7

Días. Viga Con Fibra Metálica


En las tablas N° 42 y 43 se presentan los parámetros estadísticos

usados en éste estudio para las edades de ensayo de 7 días.

Al comparar los parámetros estadísticos de desviación estándar

(Tabla N° 5, Capítulo II, 2.3.3), se determina que la desviación estándar

183

presenta un grado de control catalogado como excelente. Por otra parte

se observa que la desviación estándar de las Vigas Sin Fibra es menor a

la desviación estándar que presentan las Vigas Con Fibra, lo que implica

la incidencia de las mismas, esto puede explicarse debido a que las fibras

se orientan de manera aleatoria según el procedimiento de compactación

y asentamiento, donde las diferencias de resistencias dependen de la

orientación de las mismas en el concreto. En la investigación titulada

“Concreto Reforzado con Fibra Metálica” nos señala que

“…El uso de fibras metálicas más cortas proporcionan mejor

orientación y por lo tanto se produce un incremento en la resistencia a

flexión del concreto hasta del 150% mientras que las fibras metálicas más

largas no se asegura la correcta orientación provocando más áreas de

vacío y se logra un aumento de la resistencia a flexión del concreto menor

al 150%.”

4.5. Impacto Económico

Una vez realizados los análisis estadísticos y validados los

resultados, se procedió a determinar el impacto económico de las Fibras,

empleando la Norma Venezolana 1.753 – 2006 “Proyecto y Construcción

de Obras en Concreto Estructural”, Apéndice F “Pavimentos de Concreto

Estructural.

Usando el programa se hace el cálculo de la estructura del

pavimento, utilizando como referencia el pesaje de Camión de eje simple

2 Ruedas y Camión de eje simple 4 Ruedas presentado por el Ing.

Gustavo Corredor en su trabajo titulado “Evolución del Factor camión y

del Espectro de cargas en la red vial venezolana en los últimos años. Un

cambio positivo” en el 4to Congreso Venezolano del Asfalto.

184

Posteriormente se recalculó el espesor del pavimento cambiando

únicamente el módulo de rotura, de acuerdo a los resultados obtenidos en

la Tabla N° 40 y 41.

Para realizar el análisis económico, se fijan los siguientes valores:

Área Estudio 3.600m2

Costo P45 Fast Track 951,50 Bs/m3.

Costo P45 Fast Track + Fibra

Metálica

8,17 Bs/Kg

Dosis de la Fibra Metálica 40 Kg/m3

Espesor de losa 27 cm

Espesor de losa Fibra Metálica 25 cm

Analizando los resultados obtenidos en el programa, se obtuvo que

para los espesores de las losas con Fibra Metálica Dramix – 65/35 – BN

disminuyó 2 cm, es decir, un 7.4%.

185

Proyecto: Calculo de Espesor de Losa Pavimento Rígido Sin Fibra

Tramo/Vía:

Datos de Tránsito Datos del Apoyo

Ejes sencillos

Ejes tandem

Ejes tridem

Repeticiones

esperadas Carga (tons)

Repeticiones


Repeticiones


keff = 3,76 kgf/cm

3

4.526.640 2,0

7.664.400 4,0

Valores base 8.090.400 6,0

8.430.000 8,0

3.670.800 10,0

fr = 38,31 kgf/cm2

661.920 12,0

Ec = 258.593 kgf/cm2

33.120 14,0

μ = 0,15

FS = 1,0

3.302.880 2,0

Dovelas = S

8.058.000 4,0

Kk = 135,72

4.988.880 6,0

Rr = 41,04

4.525.200 8,0

3.755.520 10,0

Tanteo 2.565.360 12,0

460.560 14,0

5.760 16,0

Espesor = 27,204 cms

Resultados

Daño

acumulativo

Condición borde

No protegido Protegido

Fatiga 99,9% 0,0%

Erosión 14,8% 0,0%

Tabla Nº 42 Cálculo de Espesor de Losa de Pavimento Rígido

Sin Fibra Metálica


186

Proyecto: Calculo de Espesor de Losa Pavimento Rígido Con Fibra

Tramo/Vía:

Datos de Tránsito Datos del Apoyo

Ejes sencillos

Ejes tandem

Ejes tridem

Repeticiones


Repeticiones


Repeticiones


keff = 3,76 kgf/cm

3

4.526.640 2,0

7.664.400 4,0

Valores base 8.090.400 6,0

8.430.000 8,0

3.670.800 10,0

fr = 43,74 kgf/cm2

661.920 12,0

Ec = 295.245 kgf/cm2

33.120 14,0

μ = 0,15

FS = 1,0

3.302.880 2,0

Dovelas = S

8.058.000 4,0

Kk = 135,72

4.988.880 6,0

Rr = 40,03

4.525.200 8,0

3.755.520 10,0

Tanteo 2.565.360 12,0

460.560 14,0

5.760 16,0

Espesor = 25,181 cms

Resultados

Daño

acumulativo

Condición borde

No protegido Protegido

Fatiga 100,0% 0,0%

Erosión 29,2% 0,0%

Tabla Nº 43 Cálculo de Espesor de Losa de Pavimento Rígido

Con Fibra Metálica


187

Por otra parte, al realizar los cálculos de m3 de concreto se obtuvo

que para la Losa Sin Fibra Metálica se necesitan 972 m3, mientras que

para la Losa Con Fibra Metálica se necesitan 900 m3; lo que quiere decir,

que entre la Losa Sin Fibra Metálica y la Losa Con Fibra Metálica existe

un ahorro de 72 m3.

Conociendo que el Concreto Sin Fibra Metálica tiene un gasto de

951.50 Bs. y que el Concreto Con Fibra Metálica tiene un gasto de

1.278,30 Bs; obtenemos que la Losa Sin Fibra Metálica con respecto a la

Losa Con Fibra Metálica, tiene un ahorro de 326,80 Bs.

Para el Área de Estudio realizamos los cómputos necesarios para la

colocación del pavimento de concreto y obtenemos que para realizar un

Pavimento de 3.600 m2 Sin Fibra Metálica tiene un costo de 1.907.663,17

Bs; seguidamente se realizaron los cómputos para la colocación del

concreto de un Pavimento Con Fibra Metálica cambiando únicamente los

m3 necesarios; lo que da como resultado un costo de 2.170.020,73 Bs.;

lo que quiere decir que un Pavimento con Fibra Metálica está por encima

del 13,75% del costo de un Pavimento Sin Fibra Metálica.

188

CEMEX VENEZUELA S.A.C.A. IP3-Control de Obras 11

PRESUPUESTO SIN FIBRA METALICA PART No

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD PRECIO

UNITARIO TOTAL Bs

PAVIMENTOS DE CONCRETO 1 C.1307001S/C

Suministro, colocación, tendido, compactación y nivelado de concreto en pavimento, con espesor de losa entre 18 y 20 cm, empleando regla vibratoria y equipo manual.

m3 972,00 1.730,27 1.681.822,44

2 C.130800102

Texturizado superficial en fresco de pavimento de concreto empleando equipo manual. Incluye el suministro y transporte de todos los equipos y materiales

m2 3.600,00 4,16 14.976,00

3 C.130900101

Curado de concreto en pavimentos, empleando compuesto curador y equipo manual. Incluye el suministro y transporte de todos los equipos y materiales

m2 3.600,00 13,09 47.124,00

4 C.131000403

Junta de construcción en pavimentos de 20 a 24 cm de espesor y 3 mm de ancho de junta. Incluye el suministro, transporte e instalación de los materiales

ml 1.000,00 12,31 12.310,00

5 C.131000702

Junta de control de contracción de 5 cm de profundidad y 3 mm de ancho en pavimentos, empleando cortadoras motorizadas y disco de corte. Incluye el suministro y transporte de todos los materiales

ml 555,56 12,47 6.927,83

6 C.03S/C

Sellado de junta de construcción de 3mm de ancho, empleando equipos y herramientas manuales. Incluye el suministro, transporte e instalación de todos los materiales.

ml 1.000,00 21,73 21.730,00

7 C.03S/C

Sellado de junta de control de contracción de hasta 6mm de ancho y relación de forma 1:2 (ancho:profundidad) empleando equipos manuales. Incluye el suministro, transporte e instalación de los materiales.

ml 555,56 23,39 12.994,55

8 C.S/C

Suministro, transporte, preparación y colocación de acero de refuerzo en barras lisas de diámetro entre 3/4 y 1 pulgadas (entre 19 y 25 mm) para transferencia de corte.

kgf 5.472,50 20,06 109.778,35

SUB-TOTAL: 1.907.663,17

12.00% IMPUESTO DE LEY: 228.919,58

TOTAL GENERAL DEL PRESUPUESTO (Bs.): 2.136.582,75

Tabla Nº 44 Presupuesto de Colocación de Pavimento de

Concreto Sin Fibra.


189

CEMEX VENEZUELA S.A.C.A. IP3-Control de Obras 11

PRESUPUESTO CON FIBRA METALICA PART No

DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD PRECIO

UNITARIO TOTAL Bs

PAVIMENTOS DE CONCRETO 1 C.1307001S/C

Suministro, colocación, tendido, compactación y nivelado de concreto en pavimento, con espesor de losa entre 18 y 20 cm, empleando regla vibratoria y equipo manual.

m3 900,00 2.160,20 1.944.180,00

2 C.130800102

Texturizado superficial en fresco de pavimento de concreto empleando equipo manual. Incluye el suministro y transporte de todos los equipos y materiales

m2 3.600,00 4,16 14.976,00

3 C.130900101

Curado de concreto en pavimentos, empleando compuesto curador y equipo manual. Incluye el suministro y transporte de todos los equipos y materiales

m2 3.600,00 13,09 47.124,00

4 C.131000403

Junta de construcción en pavimentos de 20 a 24 cm de espesor y 3 mm de ancho de junta. Incluye el suministro, transporte e instalación de los materiales

ml 1.000,00 12,31 12.310,00

5 C.131000702

Junta de control de contracción de 5 cm de profundidad y 3 mm de ancho en pavimentos, empleando cortadoras motorizadas y disco de corte. Incluye el suministro y transporte de todos los materiales

ml 555,56 12,47 6.927,83

6 C.03S/C

Sellado de junta de construcción de 3mm de ancho, empleando equipos y herramientas manuales. Incluye el suministro, transporte e instalación de todos los materiales.

ml 1.000,00 21,73 21.730,00

7 C.03S/C

Sellado de junta de control de contracción de hasta 6mm de ancho y relación de forma 1:2 (ancho:profundidad) empleando equipos manuales. Incluye el suministro, transporte e instalación de los materiales.

ml 555,56 23,39 12.994,55

8 C.S/C

Suministro, transporte, preparación y colocación de acero de refuerzo en barras lisas de diámetro entre 3/4 y 1 pulgadas (entre 19 y 25 mm) para transferencia de corte.

kgf 5.472,50 20,06 109.778,35

SUB-TOTAL: 2.170.020,73

12.00% IMPUESTO DE LEY: 260.402,49

TOTAL GENERAL DEL PRESUPUESTO (Bs.): 2.430.423,22

Tabla Nº 45 Presupuesto de Colocación de Pavimento de

Concreto Con Fibra.


190

Capítulo V

Conclusiones y Recomendaciones

191

5.1. CONCLUSIONES

El trabajo realizado en esta investigación y los resultados

obtenidos en el Capítulo anterior, permiten llegar a una serie de

conclusiones las entre las cuales se plantean las siguientes:

Los resultados obtenidos en la Desviación Estándar, para los

ensayos estudiados, están dentro de los rangos propuestos

en el marco teórico, en la Tabla N° 5, Capítulo II, 2.3.3, de

donde se concluye que el grado de control de calidad

realizado para ésta investigación está catalogado como

excelente, según el criterio propuesto en la norma COVENIN

1976 “Evaluación de los Métodos de Resistencia del

Concreto”.

La comparación entre los resultados obtenidos en los Ensayos

a Flexión de las Muestras con la Fibra Metálica y las Muestras

sin la Fibra Metálica, arrojan como resultado que las Muestras

con Fibra incide en una ganancia del 14,17% en la resistencia

a flexión.

En cuanto a la posibilidad de disminuir el espesor de la losa

obtenemos que para un Pavimento de concreto con Fibra

Metálica su espesor disminuye un 7.4% con respecto al

192

espesor de losa para un Pavimento de concreto sin Fibra

Metálica.

En el análisis económico se encontró que para la colocación

de una Losa de Pavimento de Concreto con Fibra Metálica

aumenta un 13.75% con respecto a la colocación de una Losa

de Pavimento de concreto sin Fibra Metálica.

Como conclusión final se puede decir que del análisis de resultados

obtenidos si bien las Fibras Metálicas evaluadas mejoran las

resistencias a flexión del concreto su costo no se ve compensado

por una reducción suficiente del espesor de losa por lo cual bajo el

punto de vista netamente económico y para el uso considerado

(Pavimentos Rígidos con mezclas de Rápida ganancia de

Resistencia) no parecieran atractivas.

193

5.2. RECOMENDACIONES

Basándose en las conclusiones y las experiencias adquiridas

durante la ejecución de esta investigación, se pueden dar las

siguientes recomendaciones:

Elaborar un estudio técnico y económico con la Fibra Metálica

Dramix-65/35-BN a edades superiores a los 7 días.

Utilizar varias dosificaciones de la Fibra Metálica Dramix-

65/35-BN para estudiar si existe un aumento proporcional de

la resistencia a flexión a medida que se aumenta la dosis.

Manipular varios tipos de Fibra para estudiar las distintas

variaciones de Resistencia a Flexión y así obtener diferentes

alternativas a la hora de realizar un proyecto de pavimentos

rígidos.

194

BIBLIOGRAFÍA

195

Arias, Fidias G. El Proyecto de Investigación. Editorial

Episteme. Caracas, 2006.

Sampieri, Roberto; Collado, Carlos; Lucio, Pilar. Metodología

de la Investigación. Editorial Mc Graw Hill. Caracas, Julio

2000.

Fratelli, Maria Graciela. Diseño Estructural en Concreto

Armado. Ediciones Unive. Caracas, 1.998

Porrero, Joaquín; Ramos, Carlos; Grases, José; Velazco

Gilberto. Manual del Concreto Estructural. Sidetur.

Caracas, Octubre 2003.

Wright & Paquete. Ingeniería de Carreteras. Limusa

Noriega Editores. Mexico, 1990.

Freund, John. Estadística Elemental. Prentice Hall, 1994.

Kennedy, John; Neville, Adam. Estadísticas para Ciencias e

Ingeniería. Editorial Harla. México, 1992.

Corredor, Gustavo; González, Marianna; Pillarella, Gianpiero;

Areán, Manuela; Rodulfo, Wldemar. Evolución del Factor

Camión y del espectro de cargas en la red vial

venezolana en los ultimos años. Un cambio positivo.

Trabajo Presentado en el 4to Congreso Venezolano del

Asfalto.

196

Sin Autor. Historia de Cemex. Consultado el 20 de Julio de

2011, en: http://www.cemex.com

Sin Autor. Steel Fiber Reinforced Concret (SFRC).

Consultado el 22 de Julio de 211, en: http://www.3-

co.com/Pro/Contractors/Special_Concrete/sfrc.htm

Garmendia, C. (2007). Fibras de Acero Dramix.

{Reportaje Técnico Publicitario}. Consultado el 20 de

Julio de 2011, en:

www.imcyc.com/revistacy06/mar07/BEKAERT.pdf

Lambrechts, A. (2000). Dramix RC-65/35-BN. {Ficha

Técnica del Producto}. Consultado el 20 de Julio de 2011,

en: www.geohidrol.es/descargas/dramix/RC-6535-BN.pdf

Dhondt, D. (2006). Dramix. Fibras de acero para el

refuerzo del Hormigón. {Publicación Dramix}.

Consultado el 20 de Julio de 2011, en:

www.construnario.com/ebooks/2251/.../dramix/file/publicatio

n.pdf

Sin Autor. (2007). Dramix. {Especificaciones del

Producto}. Consultado el 20 de Julio de 2011, en:

http://www.vicson.com.ve/ficha_prod.php?Id_articulo=99

http://www.cemex.com/

http://www.3-co.com/Pro/Contractors/Special_Concrete/sfrc.htm

http://www.3-co.com/Pro/Contractors/Special_Concrete/sfrc.htm

http://www.imcyc.com/revistacy06/mar07/BEKAERT.pdf

http://www.geohidrol.es/descargas/dramix/RC-6535-BN.pdf

http://www.construnario.com/ebooks/2251/.../dramix/file/publication.pdf

http://www.construnario.com/ebooks/2251/.../dramix/file/publication.pdf

http://www.vicson.com.ve/ficha_prod.php?Id_articulo=99

197

Sin Autor. Dramix. Refuerzo de Hormigón con Fibras de

Acero. {Reseña}. Consultado el 20 de Julio de 2011, en:

http://www.vicson.ve/reseña_dramix.pdf

De Rivaz, B. (2010). Ensayo de caracterización de

hormigón proyectado reforzado con fibras, para la

elección de la fibra adecuada para el uso correcto.

Consultado el 20 de Julio de 2011, en:

www.obrasurbandas.es/files/data/1210-45-51.pdf

Sin Autor. Dramix. Consultado el 20 de Julio de 2011, en:

http://www.proalco.com.co/producto.php?pro_id=79

Sin Autor. Vicson, S.A. Consultado el 20 de Julio de 2011,

en: http://www.vicson.com.ve/p1_hist.php

Rivera Zailé, (2002). Incidencia de las Fibras de Polipropileno

y las Fibras Metálicas en la Resistencia a Flexión del Concreto

para Pavimentos Rígidos. Tesis de Pregrado no publicada,

Universidad Nueva Esparta, Caracas.

De Sousa Jhonny, (2001). Influencias de la Utilización de las

Fibras de Acero en el Mejoramiento de la Resistencia a Flexión

del Concreto. Tesis de Pregrado no publicada, Universidad

Nueva Esparta, Caracas.

Charelli, R. y Bermúdez, R, (1993). Concreto Reforzado con

Fibra, Propiedades y Aplicaciones.. Tesis de Pregrado no

publicada, Universidad Metropolitana, Caracas.

http://www.vicson.ve/reseña_dramix.pdf

http://www.obrasurbandas.es/files/data/1210-45-51.pdf

http://www.proalco.com.co/producto.php?pro_id=79

http://www.vicson.com.ve/p1_hist.php

198

Norma COVENIN 339-94 (1.994), “Concreto. Método para la

medición del asentamiento con el Cono de Abrams”

Norma COVENIN 340 (2.004), “Concreto. Elaboración y

Curado de Probetas en Laboratorio para ensayos a Flexión”

Norma COVENIN 342 (2.004), “Concreto. Determinar

resistencia a la Flexión en vigas simplemente apoyadas.

Cargas en los extremos del tercio central”

Norma COVENIN 356 (1.994), “Aditivos Químicos utilizados

en el concreto. Especificaciones”

Norma COVENIN 1976 (2.003), “Evaluación de los Métodos

de Resistencia del Concreto”

Norma Venezolana FONDONORMA 1973 (2.006), “Proyecto y

Construcción de Obras en Concreto Estructural”

1

ANEXOS

2

ANEXO Nº 1

5

ANEXO Nº 2

15

ANEXO Nº 3

INCIDENCIA DE LA FIBRA METALICA DRAMIX- 65/35 BN EN ...

Documents

Transcript of INCIDENCIA DE LA FIBRA METALICA DRAMIX- 65/35 BN EN ...