INFLUENCIA DEL TIPO DE REFRENTADO EN ENSAYOS DE …

INFLUENCIA DEL TIPO DE REFRENTADO EN ENSAYOS DE

COMPRESIÓN AXIAL DE CILINDROS DE CONCRETO DE ALTA

RESISTENCIA

Diego Fernando Rodríguez Rueda

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Artes, Maestría en Construcción

Bogotá, Colombia

2018

INFLUENCIA DEL TIPO DE REFRENTADO EN ENSAYOS DE

COMPRESIÓN AXIAL DE CILINDROS DE CONCRETO DE ALTA

RESISTENCIA

Diego Fernando Rodríguez Rueda

Tesis o trabajo de investigación presentada(o) como requisito parcial para optar al título

de:

Magister en Construcción

Director (a):

Ph.D Juan Manuel Lizarazo Marriaga

Línea de Investigación:

Concretos

Grupo de Investigación:

Grupo de Investigación en Estructuras GIES

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Artes, Maestría en Construcción

Bogotá, Colombia

2018

Siempre se puede

Esta investigación fue desarrollada con el

apoyo de las empresas ARPRO y ELLIS DON,

el Laboratorio Concrelab, y el Grupo de

investigación de estructuras GIES.

Contenido VII

Resumen

En el medio de la construcción, conocer las características de los materiales

implementados es sumamente importante, una de estas características es la resistencia

del concreto. Al ser una práctica tan común, existen diferentes tipos de pruebas, están las

destructivas y las no destructivas, definidas según la manera como se afectan los

elementos después de realizado el ensayo. Las pruebas destructivas alteran el elemento

ensayado de manera irreversible, mientras que las no destructivas no afectan las muestras

y pueden realizarse en los elementos in situ, pudiendo repetir el ensayo en el mismo

elemento. En este orden de ideas, el estudio se basa en pruebas destructivas, ya que estas

son realizadas con mayor frecuencia en el medio por su bajo costo y fácil realización. Para

estas, es necesario utilizar probetas para fundir cilindros de concreto, los cuales se fallan

a compresión según la norma NTC 673, equivalente a la ASTM C39, junto con otras

normas que la complementan. En estas normas, se define la manera de elaboración de los

cilindros, la cantidad según características de la obra o el elemento, tiempos de curado,

tipos de falla, refrentados, entre otras variables. Haciendo énfasis en el refrentado, este

corresponde a manera de nivelar la superficie del cilindro y realizar la prueba con una

superficie plana, entre estos, existen y se reconocen dos tipos, refrentados adheridos y no

adheridos. Localmente, se identifican principalmente tres tipos, capinado con azufre,

almohadillas de neopreno y pulido mediante corte. Esta investigación, por medio de

análisis de varianza ANOVA permitió identificar una relación directa entre el aumento de

la variabilidad de los resultados del ensayo y la resistencia máxima del concreto,

generando mayor incertidumbre y dispersión de los promedios en concretos de alta

resistencia, mientras que, en concretos de resistencia normal, los promedios no presentan

diferencias estadísticamente significativas. Adicionalmente, sin tener en cuenta la

resistencia del concreto, se presentó menor dispersión en los resultados con neopreno,

seguido de pulido y pulido + neopreno, finalmente lo mayores valores de dispersión, se

identificaron en el capinado con azufre.

Palabras clave: Ensayo de compresión, Refrentado, Concreto de alta resistencia.

Contenido Influencia del tipo de refrentado en ensayos de compresión axial de

cilindros de concreto de alta resistencia

Abstract

In the middle of the construction is extremely important to know the characteristics of the

implemented materials, one of these characteristics is the resistance of the concrete. Being

such a common practice, there are different types of tests, the destructive and non-

destructive, defined according to how the elements are affected after the test. Destructive

tests alter the element tested in an irreversible way, while non-destructive tests don’t affect

the samples and can be performed on the elements on-site, being able to repeat the test

on the same element. In this order of ideas, the study is based on destructive tests, because

these are made more frequently in the medium, cause of their low cost and easy realization.

For these, it is necessary to use test tubes to melt concrete cylinders, which fail under

compression according to NTC 673, equivalent to ASTM C39, together with other standards

that complement it. These standards defined the manner of elaboration of the cylinders, the

quantity according to the characteristics of the work or the element, curing times, types of

failure, facing and among other variables. Emphasizing the facing, this corresponds to

leveling the surface of the cylinder and perform the test with a flat surface, between these,

there are and recognize two types, bounded and unbounded. Locally, three types are

identified, capping with sulfur, neoprene pads and polished by cutting. This investigation,

by means of analysis of variance ANOVA allowed to identify a direct relation between the

increase of the variability of the results of the test and the maximum resistance of the

concrete, generating greater uncertainty and dispersion of the averages in concrete of high

resistance, whereas, in concrete of normal resistance, the averages do not show

statistically significant differences. Additionally, without considering the strength of the

concrete, there was less dispersion in the results with neoprene, followed by polishing and

polishing + neoprene, finally the highest values of dispersion, were identified in the capping

with sulfur.

Keywords: Compression strength, Capping, High strength concrete.

Contenido IX

Contenido

Pág.

Resumen ....................................................................................................................... VII

Lista de figuras ............................................................................................................... X

Lista de Fotografías ...................................................................................................... XI

Lista de tablas .............................................................................................................. XII

Lista de gráficas .......................................................................................................... XIV

Introducción .................................................................................................................... 1

1. Planteamiento del problema .................................................................................... 5 1.1 Justificación ..................................................................................................... 5 1.2 Preguntas de investigación .............................................................................. 7 1.3 Objetivos.......................................................................................................... 7

1.3.1 Objetivo general .................................................................................... 7 1.3.2 Objetivos específicos ............................................................................ 7

2. Marco teórico ............................................................................................................ 9 2.1 Concretos de alta resistencia ........................................................................... 9 2.2 Ensayos y Normativa ..................................................................................... 10 2.3 Refrentado ..................................................................................................... 12 2.4 Tipos de falla ................................................................................................. 12

3. Metodología y diseño de la investigación ............................................................ 14 3.1 Etapa 1: Obtención y preparación de muestras de concreto y ensayos de compresión axial ...................................................................................................... 14 3.2 Etapa 2: Análisis de tipos de fallas ................................................................ 19 3.3 Etapa 3: Análisis Estadístico .......................................................................... 20

4. Resultados y análisis ............................................................................................. 26

5. Conclusiones y recomendaciones ........................................................................ 67 5.1 Conclusiones ................................................................................................. 67 5.2 Recomendaciones ......................................................................................... 70

6. Bibliografía ............................................................................................................. 71

Lista de figuras X

Lista de figuras

Pág.

Figura 1-1: Refrentado ..................................................................................................... 5

Figura 1-2: Aporte de la investigación .............................................................................. 6

Figura 2-1: Esquemas de modelos de fracturas típicos .................................................. 13

Lista de fotografías XI

Lista de Fotografías

Pág.

Fotografía 3-1: Pulido de cilindros y verificaciones de planicidad ................................. 17

Fotografía 3-2: Capinado con azufre ............................................................................ 17

Fotografía 3-3: Equipo de ensayos a compresión axial ................................................ 18

Fotografía 3-4: Medición de diámetros de los cilindros .................................................. 20

Fotografía 4-1: Falla no visible ...................................................................................... 26

Fotografía 4-2: Falla con rotura en bordes .................................................................... 27

Fotografía 4-3: Superficies de falla diagonales.............................................................. 27

Fotografía 4-4: Falla Explosiva ...................................................................................... 28

Lista de tablas XII

Lista de tablas

Pág.

Tabla 3-1: Muestras de concreto por grupo de un mismo tipo ........................................ 15

Tabla 3-2: Composición de la mezcla Concreto A y D .................................................... 15

Tabla 3-3: Composición de la mezcla Concreto B y E .................................................... 15

Tabla 3-4: Composición de la mezcla Concreto C y F .................................................... 16

Tabla 3-5: Cantidad de muestras por tipo de refrentado ................................................. 16

Tabla 3-6: Base de tabla de identificación de tipo de falla .............................................. 19

Tabla 3-7: Valor T para datos críticos - Criterio para un único valor atípico .................... 22

Tabla 3-8: Valor r para datos críticos - Criterio de Dixon para un único valor atípico ...... 23

Tabla 4-1: Clasificación de fallas refrentado pulido ......................................................... 29

Tabla 4-2: Clasificación de fallas refrentado con neopreno............................................. 30

Tabla 4-3: Clasificación de fallas refrentado pulido + neopreno ...................................... 31

Tabla 4-4: Clasificación de fallas capinado con azufre ................................................... 32

Tabla 4-5: Resistencia máxima a compresión – Concreto A ........................................... 40

Tabla 4-6: Resistencia máxima a compresión – Concreto B ........................................... 41

Tabla 4-7: Resistencia máxima a compresión – Concreto C........................................... 42

Tabla 4-8: Resistencia máxima a compresión – Concreto D........................................... 43

Tabla 4-9: Resistencia máxima a compresión – Concreto E ........................................... 44

Tabla 4-10: Resistencia máxima a compresión – Concreto F ......................................... 45

Tabla 4-11: Promedio por tipo de refrentado para cada grupo ........................................ 46

Tabla 4-12: Prueba de igualdad de varianza concreto A ................................................ 57

Tabla 4-13: Prueba de igualdad de varianza concreto B ................................................ 58

Tabla 4-14: Prueba de igualdad de varianza concreto C ................................................ 58

Tabla 4-15: Prueba de igualdad de varianza concreto D ................................................ 59

Lista de tablas XIII

Tabla 4-16: Prueba de igualdad de varianza concreto E ................................................ 59

Tabla 4-17: Prueba de igualdad de varianza concreto F ................................................ 60

Tabla 4-18: Análisis de varianza ANOVA ....................................................................... 61

Tabla 4-19: Valor p análisis ANOVA .............................................................................. 62

Lista de gráficas XIV

Lista de gráficas

Pág. Gráfica 4-1 Porcentajes de tipo de falla según refrentado para Concreto A ................... 33

Gráfica 4-2 Porcentajes de tipo de falla según refrentado para Concreto D ................... 34

Gráfica 4-3 Porcentajes de tipo de falla según refrentado para Concreto B ................... 35

Gráfica 4-4 Porcentajes de tipo de falla según refrentado para Concreto E ................... 36

Gráfica 4-5 Porcentajes de tipo de falla según refrentado para Concreto C ................... 37

Gráfica 4-6 Porcentajes de tipo de falla según refrentado para Concreto F .................... 38

Gráfica 4-7 Porcentajes de tipo de falla según refrentado sin tener en cuenta la resistencia

del concreto .................................................................................................................... 39

Gráfica 4-8 Resistencia máxima promedio para cada grupo de concreto ....................... 47

Gráfica 4-9: Gráfica de valores individuales concreto A y D ........................................... 49

Gráfica 4-10: Gráfica de valores individuales concreto B y E ......................................... 50

Gráfica 4-11: Gráfica de valores individuales concreto C y F ......................................... 51

Gráfica 4-12: Gráfica de valores individuales - Concretos A, B, C, D, E y F ................... 52

Gráfica 4-13: Prueba de normalidad concreto A ............................................................. 53

Gráfica 4-14: Prueba de normalidad concreto B ............................................................. 54

Gráfica 4-15: Prueba de normalidad concreto C ............................................................ 54

Gráfica 4-16: Prueba de normalidad concreto D ............................................................ 55

Gráfica 4-17: Prueba de normalidad concreto E ............................................................. 55

Gráfica 4-18: Prueba de normalidad concreto F ............................................................. 56

Gráfica 4-19: Comparaciones en parejas Tukey – Concreto A ....................................... 63

Gráfica 4-20: Comparaciones en parejas Tukey – Concreto B ....................................... 63

Gráfica 4-21: Comparaciones en parejas Tukey – Concreto C ....................................... 64

Gráfica 4-22: Comparaciones en parejas Tukey – Concreto D ....................................... 64

Gráfica 4-23: Comparaciones en parejas Tukey – Concreto E ....................................... 65

Gráfica 4-24: Comparaciones en parejas Tukey – Concreto F ....................................... 65

Introducción

En la industria de la construcción colombiana se están desarrollando y utilizando

concretos de alto desempeño, cada vez con mayor frecuencia, estos presentan

propiedades distintivas en términos de reología, durabilidad y resistencia. Para lograr que

dichos concretos sean superiores a los convencionales, es necesario implementar

avances tecnológicos tal como se presenta en la investigación de Su & Lin (Su & Lin,

2017), en la cual existen importantes desarrollos con utilización de fibras, las cuales

mejoran el comportamiento en el momento de la fractura, o avances en el uso de

adiciones minerales de ceniza volante y humo de sílice además del uso de agentes

químicos como los superplastificantes (Behnood, Behnood, Modiri Gharehveran, &

Alyamac, 2017). Todos estos desarrollos, además de muchos otros en la tecnología del

concreto, han permitido obtener concretos con mayores resistencias, aumentando los

desafíos arquitectónicos pero al mismo tiempo con implicaciones estructurales,

económicas y tecnológicas (Mousa, 2017).

La implementación de concretos de alta resistencia hace necesaria también una

revisión de la manera como actualmente se está evaluando su calidad y características,

haciendo énfasis en prácticas del medio local y la validez y confiablidad de los resultados

de los ensayos de resistencia a la compresión en cilindros de concreto. Aunque la

normativa actual contempla los requerimientos mínimos exigidos para la realización de

ensayos de resistencia, en el caso de concretos de alto desempeño, se requiere tener en

cuenta ciertas condiciones particulares que los hacen diferentes a los ensayos sobre

concretos convencionales.

El refrentado de los cilindros, es uno de los aspectos que influye en los resultados de

un ensayo de compresión axial, este consiste en la nivelación de la superficie de la probeta

buscando corregir los defectos de planicidad y paralelismo entre caras. Esto tiene que ver

con la coincidencia entre la probeta y la prensa de carga, la cual debe generar una

2 Influencia del tipo de refrentado en ensayos de compresión axial de

cilindros de concreto de alta resistencia

distribución de cargas uniforme de esfuerzos axiales en toda la superficie durante todo el

proceso. El parámetro del refrentado y su influencia ha sido estudiado previamente por Ali

Mirza & Johnson, en donde se evalúa la influencia de este en los resultados obtenidos en

concretos de resistencias normales (Ali Mirza & Johnson, 1996).

Localmente rige como principal disposición normativa el Reglamento Colombiano de

Construcción Sismo Resistente NSR-10 (AIS, 2010b), el cual se establece a partir de la

Ley 400 de 1997. Este relaciona varias Normas Técnicas Colombianas (NTC) e

internacionales (ASTM). El título C de la NSR-10 (AIS, 2010a) define las condiciones y

parámetros de durabilidad, calidad, mezclado y colocación del concreto estructural.

Adicionalmente, la NTC 550 correspondiente a la ASTM C31, establece los requisitos

mínimos para la fabricación y curado de los cilindros (ICONTEC, 2000). Por otra parte, la

NTC 673 (ICONTEC, 2010) o ASTM C39, presenta el método de ensayo de compresión

axial en cilindros de concreto. Los métodos de refrentado se encuentran definidos en la

norma NTC 504 (ICONTEC, 1995b) y ASTM C167, para sistemas adheridos y NTC 3708

(ICONTEC, 1995a) o ASTM C1231 para sistemas no adheridos.

En los sistemas de refrentado adheridos se definen dos tipos, cemento con yeso y

morteros de azufre, los cuales en primera instancia deben tener una resistencia mayor a

la resistencia del concreto que será ensayado. Adicionalmente se definen tolerancias

geométricas y parámetros mínimos aceptados. Para los refrentados no adheridos, la

norma los restringe a concretos entre 10 y 50 Mpa. Sin embargo, estos se utilizan

regularmente en nuestro medio para todo tipo de resistencias reduciendo el número de

usos a los que se someten pensando que, con menos usos, se satisface parcialmente el

anterior requisito normativo.

Localmente, se han identificado 3 tipos de refrentado implementados en los ensayos

de compresión axial: capinado con azufre, almohadillas de neopreno y pulido mediante

corte. Según estudios de Delibes & Gonzalez, los diferentes tipos de refrentado generan

variaciones en los resultados de resistencia en el concreto de resistencia normal (Delibes

& Gonzalez, 1976). Adicionalmente, en algunas aplicaciones se usan mezclas de corte

con almohadillas de neopreno. Los anteriores métodos se han estudiado y se conocen

muy bien desde hace un tiempo considerable, aunque estos están aplicados a concretos

Introducción 3

de resistencias normales. Al respecto, se pretende mediante esta investigación actualizar

estos datos y aplicarlos a concretos de alta resistencia en el medio local colombiano.

Finalmente, se reconoce que existe abundante información de la influencia de varios

parámetros del ensayo de compresión axial para concretos de resistencia normal; sin

embargo, para concretos de alta resistencia la información disponible es limitada. Esto,

evidentemente conlleva a varios problemas técnicos en el sector de la construcción, pues

existe un vacío en el conocimiento al respecto, donde los ensayos de compresión axial se

están realizando de la misma manera en concretos normales y en concretos de alta

resistencia. Mediante esta investigación se espera entonces contribuir al conocimiento

necesario para garantizar que la evaluación de esta característica en concretos de alta

resistencia sea lo suficientemente confiable.

1. Planteamiento del problema

1.1 Justificación

El refrentado, mostrado en la Figura 1-1, es utilizado para la nivelación de la superficie

de contacto del cilindro de concreto y ha sido estudiado demostrando que diferentes tipos

y características afectan los resultados de compresión obtenidos en el ensayo de

compresión axial en concretos normales (Ali Mirza & Johnson, 1996). Es importante notar,

que estos estudios son de 1996 y no están actualizados, principalmente teniendo en cuenta

el gran aumento en las resistencias de los concretos.

Figura 1-1: Refrentado

Nombre de la fuente: (Elaboración propia)

Actualmente en Colombia, no se tiene en cuenta la influencia que puede tener el

refrentado en los resultados, eligiendo la opción de más fácil acceso para quien realiza el

ensayo, ya que normativamente se contemplan varios tipos posibles.

En este sentido, la investigación da un aporte en tres grandes áreas, como se muestra

en la Figura 1-2, falta de conocimiento, innovación y sostenibilidad. El aporte al

conocimiento en la construcción se evidencia en cuanto a que no se está considerando

cómo estas variables pueden afectar los resultados de los ensayos de compresión en

6 Influencia del tipo de refrentado en ensayos de compresión axial de cilindros de

concreto de alta resistencia

concretos de alta resistencia, ya que han sido estudiadas en el pasado en concretos de

resistencias normales. Pero la innovación y búsqueda de la sostenibilidad en la

construcción, permitió la entrada de concretos de altas resistencias con todos los beneficios

que trae consigo, en este sentido, también debe innovarse con respecto a cómo se están

realizando las pruebas a estos materiales, proponiendo ideas nuevas (Montoya, 2004)

como las de esta investigación.

Dicha innovación, permite así mismo, aportar a la sostenibilidad en cuanto a la

implementación de este tipo de materiales, ya que viéndola desde un punto de vista social

y económico (Polanco, Ramírez, & Orozco, 2016), permite la obtención confiable de las

propiedades del concreto que se están utilizando, reduciendo reparaciones o posibles

fallos de la estructura a causa de errores en la resistencia del material.

Figura 1-2: Aporte de la investigación

Nombre de la fuente: Elaboración propia

No se conoce si la

influencia del refrentado

es diferente en concretos

normales y concretos de

alta resistencia

Aumenta la confiabilidad de

los resultados de ensayos

de compresión axial,

reduciendo reparaciones y

posibles fallos

Propone ideas nuevas de cómo se realizan los ensayos de compresión

axial en cilindros de concreto de alta resistencia

Planteamiento del problema 7

Finalmente, existe información de la influencia de muchos parámetros en pruebas y

ensayos para concretos de resistencias normales, pero no así para concretos de alta

resistencia. Esto, evidentemente conlleva a un problema técnico de la construcción, sin

embargo, también existe un vacío en el conocimiento, ya que los ensayos de compresión

axial se están realizando de la misma manera en concretos normales y concretos de alta

resistencia. Estos vacíos en el conocimiento podrán sustentarse cuando se tenga evidencia

experimental de que algunas variables afectan los resultados, de manera diferente, en

concretos de resistencias normales y concretos de alta resistencia.

1.2 Preguntas de investigación

▪ ¿El tipo y características del refrentado afectan los resultados de los ensayos de

compresión axial en cilindros de concreto de alta resistencia?

▪ ¿Existe diferencia entre la variabilidad de los resultados de resistencia normal y los de

alta resistencia, según el tipo de refrentado?

▪ ¿Hay relación entre el tipo de refrentado y el mecanismo o tipo de falla presentado en

la muestra?

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo general

▪ Determinar la influencia del tipo de refrentado en ensayos de compresión axial en

cilindros de concreto normal y alta resistencia.

1.3.2 Objetivos específicos

▪ Obtener y realizar ensayos de compresión axial a los cilindros de concreto de 3

diferentes resistencias con 4 tipos de refrentado seleccionados.

▪ Realizar un análisis estadístico que permita comparar la variabilidad de los resultados

con respecto al tipo de refrentado y resistencia del concreto de las muestras evaluadas.

▪ Correlacionar los diferentes tipos de falla presentados durante los ensayos de

compresión axial con los tipos de refrentado utilizados.

2. Marco teórico

2.1 Concretos de alta resistencia

Actualmente la investigación de concretos busca mejorar diferentes propiedades:

durabilidad, altas resistencias, sostenibilidad, comportamiento a altas y bajas

temperaturas, comportamiento en ambientes salinos, conductividad eléctrica, auto

reparación, entre otros.

Para el mejoramiento de la resistencia máxima del concreto, existen diferentes

metodologías y diseños de mezcla, una de estas es la adición de fibras metálicas, ya que

a mayor porcentaje de fibras en la mezcla, mayor resistencia a compresión y mayor

capacidad de deformación en el momento de la falla, disminuyendo el módulo de

elasticidad (Julián, Giovanni, & William, 2013). Adicionalmente, se mejoran las

capacidades de resistencia a flexión y la tenacidad del elemento (Carrillo & Silva-Páramo,

2016). Todo esto, ya que las fibras controlan el mecanismo de falla del concreto,

cambiando su comportamiento (Su & Lin, 2017).

Otra metodología para la obtención de concretos de altas resistencias tiene que ver con

la adición de algunos elementos a la mezcla. Un concreto normal, consta de cemento

Portland, agregados finos/gruesos y agua (Behnood et al., 2017). Mientras que para la

obtención de concretos de altas resistencias, es necesario ser muy estrictos con las

gradación de los materiales (Shen et al., 2017), ya que esto mejora las condiciones de

contacto entre todas las partículas al interior del elemento. Además, existen adiciones

como el humo de sílice y cenizas volantes necesarias para lograr concretos de estas

características (Behnood et al., 2017). Estas adiciones permiten lograr los resultados

esperados disminuyendo la utilización de cemento (Mousa, 2017), y reduciendo costos y

contaminación por la producción del material cementante.



Por otro lado, se busca disminuir la relación agua – material cementante (w/c), ya que

esto mejora la resistencia del concreto (Piasta & Zarzycki, 2017), pero reduce en gran

medida la trabajabilidad del material, por lo que deben adicionarse súper-plastificantes

(Behnood et al., 2017) los cuales deben tener un control estricto ya que aumentan la

posibilidad de fisuración del material (Holt & Leivo, 2004).

Adicionalmente, el curado se convierte en una etapa clave para alcanzar las resistencias

esperadas. Existen métodos como cubiertas húmedas o agua pulverizada (Zeyad, 2017)

que permiten la hidratación adecuada del material cementante y reducen la evaporación.

En este sentido, además de alcanzar la resistencia esperada, también mejora las

condiciones de durabilidad del material (Panesar, Aqel, Rhead, & Schell, 2017), ya que al

disminuir la evaporación, se disminuye la retracción del concreto que finalmente se traduce

en la reducción de la posibilidad de presentar fisuraciones (Holt & Leivo, 2004).

Finalmente, ensayos de concreto de alta resistencia permiten ver relaciones directas

entre algunas variables. A mayor tamaño máximo de agregado, mayor resistencia a

compresión (Uddin, Mahmood, Kamal, Yashin, & Zihan, 2017), pero se reduce la

resistencia máxima a flexión y aumenta su permeabilidad (Yoo & Banthia, 2017). Otra

relación tiene que ver con la cantidad de cemento, ya que, a mayor cantidad, mayor

resistencia a compresión, pero esto está acotado para tamaños máximos de partícula de

hasta 8 mm, ya que para tamaños mayores no hay incidencia en la compresión (Grabiec,

Zawal, & Szulc, 2015). Las bajas temperaturas, disminuyen la resistencia, la capacidad de

deformación y el módulo de elasticidad además de aumentar la fragilidad del material (Xie,

Li, & Wu, 2014). Por último, con respecto a los ensayos implementados, se ha demostrado

que el aumento del diámetro de los cilindros sin cambiar su altura, disminuye la resistencia

a compresión (Muciaccia, Rosati, & Di Luzio, 2017) incluso se ha descubierto que cambiar

el tipo de ensayo, cambia los mecanismos de falla del elemento (Wang, Feng, Hao, & Yue,

2017), lo que lleva a pensar que se alteran también los resultados.

2.2 Ensayos y Normativa

En Colombia existe el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-

10 (AIS, 2010b) el cual está referenciado en la Ley 400 de 1997 y se basa en Normas

Marco teórico 11

Técnicas Colombianas (NTC) y normativa americana American Society for Testing and

Materials (ASTM).

El título C de la NSR 10 tiene que ver con el concreto estructural. Establece los ensayos

requeridos para todos los materiales que componen la mezcla, material cementante,

agregados, agua y acero de refuerzo. También define condiciones y parámetros de

durabilidad, calidad del concreto, mezclado y colocación, estableciendo el número de

ensayos mínimos para la aceptación del concreto, así como las características de los

cilindros (AIS, 2010a).

Con respecto a los cilindros de prueba, existen normas relevantes, NTC 550 (ASTM

C31M) que tienen que ver con la fabricación y curado de los cilindros (ICONTEC, 2000) y

la NTC 673 (ASTM C39, 2016) que habla del ensayo de compresión axial en cilindros de

concreto (ICONTEC, 2010).

La NTC 673 Ensayos de compresión en cilindros de concreto, restringe el uso de esta

norma a concretos con peso unitario mayor a 800 Kg/m3. Además, define las características

de los equipos que deben ser utilizados en el ensayo, las condiciones de carga y los

requisitos geométricos de aceptación de los cilindros, entre estos la superficie plana y

perpendicular de los mismos. Por lo que permite el uso de refrentados, los cuales se

definen en la NTC 504 (ASTM C167), y en la NTC 3708 (ASTM C1231M) Refrentados no

adheridos (ICONTEC, 2010).

La NTC 504, refrentado de especímenes de concreto, define dos tipos, cemento con

yeso y morteros de azufre, para los cuales se establece un primer requisito de tener igual

o mayor resistencia que el concreto en el que van a ser utilizados. Se establecen

tolerancias geométricas y resistencias mínimas aceptadas (ICONTEC, 1995b). El

refrentado, a pesar de estar dentro de la normativa, siempre ha sido un problema en

diferentes áreas de la industria, como por ejemplo en la manufactura de tabletas (Paul &

Sun, 2017). Por lo que, en el área de la construcción amerita un estudio mucho más

detallado de su influencia. Existen estudios de 1996 como el de Ali Mirza y Johnson, donde

se establecen diferencias entre los tipos de refrentado y los resultados de los ensayos y la

diferencia entre diferentes tamaños de muestras en concretos de resistencias normales (Ali

Mirza & Johnson, 1996).



La NTC 3708 refrentado no adherido, está restringido a concretos entre 10 y 50 Mpa

(ICONTEC, 1995a), sin embargo, son implementados en el medio para todo tipo de

resistencias, por lo que también hacen parte del estudio.

2.3 Refrentado

El refrentado se utiliza para tener una superficie plana en las caras de concreto donde

será aplicada la carga, generando una superficie de referencia que permite la distribución

uniforme de los esfuerzos (Construpedia, 2018). Una superficie con un desnivel de 0.25

mm puede causar una reducción del 66% de la resistencia máxima, por lo que el refrentado

también se utiliza para nivelar estas imperfecciones (Jorge Mario, 2008).

Por otro lado, se ha comprobado que refrentados de neopreno con espesores muy

grandes provocan fallas frágiles, reduciendo la resistencia a compresión de los elementos,

mientras que el refrentado con yeso da mejores resultados (Luis & Reyes, 2010). También,

debe tenerse en cuenta qué tipos de refrentado podrían aumentar la resistencia a

compresión de los elementos, siendo este un error en la obtención de la propiedad, por

ejemplo, mezclas de yeso y caolín, aumentan la resistencia esperada de especímenes de

muretes armados con mampostería (Luis & Reyes, 2010). Por otro lado, los refrentados

con azufre presentan mejores resultados que los refrentados de polvo cemento y pasta

pura, ya que estos generan variaciones en los resultados (Delibes & Gonzalez, 1976). Todo

esto para concretos de resistencia normal.

2.4 Tipos de falla

En la Figura 2-1 se muestra 6 diferentes esquemas considerados como fallas típicas en

los cilindros ensayados a compresión axial. (ICONTEC, 2010). Se incluye el tipo de falla 0

para los casos en que la falla no es visible, esto puede deberse a fallas internas en los

cilindros o micro fisuraciones en el material que causan una baja considerable en la

resistencia, la cual es asumida por el equipo de ensayo como la resistencia máxima

alcanzada, según los parámetros de calibración y sensibilidad dados inicialmente al equipo.

Marco teórico 13

Figura 2-1: Esquemas de modelos de fracturas típicos

Nombre de la fuente: Norma Técnica Colombiana NTC 673 (ICONTEC, 2010)

El tipo de falla 1 corresponde a la presencia de 2 superficies de falla que permitan la

formación de conos en los dos extremos del cilindro. El tipo de falla 2 se diferencia del

primero porque únicamente se forma uno de los conos, ya que en el costado opuesto se

presentan fisuras verticales. El tipo 3 se presenta cuando se producen fisuras únicamente

en sentido vertical, atravesando ambos extremos del cilindro ensayado. Para identificar el

tipo 4 debe visualizarse únicamente una superficie de falla diagonal, se recomienda golpear

suavemente con un martillo, en caso de que también se esté presentando una superficie

de falla en el otro sentido. El tipo 5 corresponde a una falla puntual en uno de los bordes

del cilindro y se diferencia del tipo 6 ya que este último, se presenta en dos bordes del

mismo extremo, dando una superficie puntiaguda (ICONTEC, 2010)

3. Metodología y diseño de la investigación

La metodología de esta investigación se dividió en tres grandes etapas, la primera tiene

que ver con la parte experimental donde se fabricaron las muestras junto con la realización

de los ensayos de resistencia a la compresión. La segunda etapa corresponde al análisis

de tipos de falla relacionándolos con el refrentado implementado y finalmente la tercera

corresponde a la realización de análisis estadísticos del comportamiento de los resultados

de los ensayos de compresión axial y su variabilidad.

3.1 Etapa 1: Obtención y preparación de muestras de concreto y ensayos de compresión axial

El principal objetivo de la investigación consistió en evaluar la variabilidad y dispersión

de los resultados del ensayo de compresión axial en cilindros de concreto de diferentes

resistencias, probando 4 tipos de refrentado, pulido del concreto, almohadillas de

neopreno, capinado con azufre y una mezcla de concreto pulido con almohadillas de

neopreno. En este sentido, se fabricaron de manera controlada 3 tipos de concreto, con el

fin de tener 3 agrupaciones de resistencias diferentes, con dos bachadas por tipo, cada

una de 30 especímenes. La Tabla 3-1 muestra los diferentes grupos de muestras obtenidas

de un mismo tipo de concreto. La Tabla 3-2, Tabla 3-3 y Tabla 3-4 muestran las

dosificaciones de cada mezcla para cada uno de los concretos evaluados.

Metodología y diseño de la investigación 15

Tabla 3-1: Muestras de concreto por grupo de un mismo tipo

Nombre de la fuente: Elaboración Propia

Tabla 3-2: Composición de la mezcla Concreto A y D


Tabla 3-3: Composición de la mezcla Concreto B y E




Tabla 3-4: Composición de la mezcla Concreto C y F


Como puede verse en la Tabla 3-1, se fabricaron 30 muestras por bachada, las cuales

se pueden considerar de iguales características y condiciones. En este sentido, se planteó

utilizar 7 especímenes para cada tipo de refrentado, con el fin de que las mismas sean

comparables entre sí, como se muestra en la Tabla 3-5.

Tabla 3-5: Cantidad de muestras por tipo de refrentado


Los dos especímenes restantes fueron usados como testigos en el caso de que se

presentara alguna condición especial durante el ensayo y que causara la pérdida del

resultado. Los ensayos de compresión axial fueron realizados a los 56 días de fundido,

principalmente con el objeto de garantizar la suficiente madurez del concreto, evitando así

que algunas de las mezclas adicionadas con ceniza volante pudieran generar una

disminución en la ganancia de resistencia. Durante el curado todos los cilindros se

mantuvieron en una piscina de agua con cal con temperatura controlada a 23.5 2C. Los

cilindros utilizados tuvieron dimensiones nominales de 100 mm de diámetro, por 200 mm

de altura.


El pulido de los cilindros se realizó mediante un equipo diseñado exclusivamente para

esta actividad. El objeto fue garantizar la planicidad y ortogonalidad de la superficie del

espécimen como se muestra en la Fotografía 3-1 cumpliendo en todos los casos las

tolerancias dadas por norma.

Fotografía 3-1: Pulido de cilindros y verificaciones de planicidad


En el refrentado con azufre, se tuvieron en cuenta todas las medidas de seguridad

industrial necesarias según la NTC 504 (ICONTEC, 1995b). La Fotografía 3-2 muestra la

forma como se realizó la actividad y la apariencia de los cilindros recién capinados.

Fotografía 3-2: Capinado con azufre




Para el refrentado mediante almohadillas de neopreno, se seleccionaron almohadillas

de dureza 70 utilizándolas un máximo de 50 repeticiones, esto para evitar deformaciones

permanentes que distorsionen los resultados del ensayo, esto de acuerdo con la NTC 504

(ICONTEC, 1995b).

Después de preparados todos los cilindros, se procede a realizar los ensayos de

compresión axial, en el equipo con consola automática “Automax Smart Line” y bomba

hidráulica controlada mediante microprocesador, pantalla, teclado (DIRIMPEX, 2018a).

Además de un marco de carga de 1.500 kN de capacidad, con pistón hidráulico inferior,

dos platos de carga 18.3 cm de diámetro y compuerta de seguridad (DIRIMPEX, 2018b).

La Fotografía 3-3, muestra el equipo implementado para todos los ensayos de compresión

axial.

Fotografía 3-3: Equipo de ensayos a compresión axial


La prueba es realizada según la norma técnica 673 (ICONTEC, 2010), con los

parámetros adecuados de velocidad de aplicación de carga en 0.25 MPa por segundo y

una sensibilidad de 14 kN.


3.2 Etapa 2: Análisis de tipos de fallas

Como se mencionó anteriormente en la Figura 2-1 se muestran diferentes tipos de fallas

reconocidos en la norma técnica colombiana NTC 673 (ICONTEC, 2010). En este sentido,

esta etapa de la investigación consiste en el análisis de relaciones entre los tipos de falla

presentes en cada uno de los ensayos y el tipo de refrentado implementado para cada

caso.

Para realizar esta identificación, inicialmente fue necesario registrar en fotografías, el

estado final del cilindro de concreto después de realizado el ensayo de compresión axial e

identificarlas según su número de muestra, creando una tabla en la que pueda identificarse

fácilmente, que imagen corresponde a cada concreto y tipo de refrentado, como se muestra

en la Tabla 3-6.

Tabla 3-6: Base de tabla de identificación de tipo de falla


De esta manera, es sencillo no solamente identificar el tipo de falla para cada uno de

los casos, sino que adicionalmente puede realizarse un fácil verificación y corrección de

los tipos de falla, según la fotografía incluida y la Figura 2-1 basa en la NTC 673 (ICONTEC,

2010). Incluyendo el tipo de falla 0 para el caso en que no pueda identificarse.

Finalmente, se obtienen los porcentajes de tipos de falla para cada refrentado

implementado en el concreto correspondiente, con el fin de graficar y analizar si existe

relación entre el tipo de falla y el tipo de refrentado en el ensayo de compresión axial.



3.3 Etapa 3: Análisis Estadístico

Antes de comenzar con el análisis estadístico, es necesario manipular los datos, según

las unidades con las que el equipo de ensayos trabaja, en este caso la carga máxima

resistida por un cilindro es mostrada por el equipo en kN. En este sentido, es necesario

conocer el área exacta del cilindro para tener unidades de resistencia en Mpa o PSI.

Para conocer, el área de los cilindros, fue necesario realizar varias mediciones de

diámetro con un equipo digital, como se muestra en la Fotografía 3-4, con las cuales se

obtiene el diámetro promedio del cilindro con el que se trabajará (ecuación 3.1), donde el

área corresponde a la superficie de aplicación de la carga.

𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝑀𝑝𝑎 =𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑒𝑛 𝑘𝑁

(Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑒𝑛 𝑚2∗1000) Ecuación 3.1

Fotografía 3-4: Medición de diámetros de los cilindros


Continuando, debe revisarse la consistencia de los datos con el objeto de determinar

posibles datos experimentales que pudieran ser considerados atípicos. Los datos atípicos

pueden ser originados por diferentes razones, entre las cuales se pueden incluir pequeñas

variaciones en la dosificación, condiciones de preparación del concreto, los procesos de

curado y transporte o variaciones debido al método de ensayo. Estos datos atípicos

debidos a condiciones externas no fueron tenidos en cuenta durante el análisis de los


resultados, y su determinación se realizó según la ASTM E178-16a (ASTM E178-16a,

2018).

En este sentido, dicha norma presenta dos criterios, el primero es el “Criterio para único

valor atípico” en este, se obtiene un dato adimensional llamado el Criterio de Prueba Tn,

siendo diferente para los valores máximos (ecuación 3.1) y los valores mínimos (ecuación

3.2):

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑇𝑛 =(𝑥𝑛−�̅�)

𝑠 Ecuación 3.1

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜: 𝑇𝑛 =(�̅�−𝑥1)

𝑠 Ecuación 3.2

Siendo s la desviación estándar estimada de la población, basada en la muestra

(ecuación 3.3):

𝑠 = √∑ (𝑥𝑖−�̅�)2𝑛

𝑖=1

𝑛−1 Ecuación 3.3

El valor Tn debe compararse con el valor T de la Tabla 3-7, para lo cual, se analizó la

columna con un nivel de significancia del 5% para este caso en particular. Si Tn > T el dato

debe ser descartado y es considerado como un dato atípico, pero si Tn < T, el dato debe

mantenerse para los demás análisis.

Adicionalmente, se aplica el segundo criterio para tener certeza de los datos

susceptibles de ser descartados. Este se conoce como el “Criterio de Dixon para un único

valor atípico”. El cual consiste en obtener un valor r (ecuaciones 3.4 y 3.5), según el número

de datos, y compararlo con el nivel de significancia deseado según la Tabla 3-8

El valor r se calcula según,

Si 3 ≤ 𝑛 ≤ 7 entonces:

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑖𝑛𝑓𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟: 𝑟 =(𝑥2−𝑥1)

(𝑥𝑛−𝑥1) Ecuación 3.4

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟: 𝑟 =(𝑥𝑛−𝑥𝑛−1)

(𝑥𝑛−𝑥1) Ecuación 3.5

El valor r se compara con el valor dado en la Tabla 3-8, para la cual, se analiza también

la segunda columna con un nivel de significancia del 5%. Si r > al valor, el dato debe ser

descartado y es considerado como un dato atípico, pero si r < al valor dado, el dato debe

mantenerse para los demás análisis, de manera similar que en el criterio anterior.



Tabla 3-7: Valor T para datos críticos - Criterio para un único valor atípico

Nombre de la fuente: Standard practice for dealing with outlying observations (ASTM

E178-16a, 2018)


Tabla 3-8: Valor r para datos críticos - Criterio de Dixon para un único valor atípico

Nombre de la fuente: Standard practice for dealing with outlying observations (ASTM

E178-16a, 2018)



Después de realizada la depuración de los datos atípicos, es importante tener en cuenta

que el objetivo principal de la investigación fue identificar la influencia del tipo de refrentado

sobre la variabilidad de los resultados de resistencia para concretos de alta resistencia, por

lo que se hará la comparación de todos los resultados obtenidos para las muestras en

iguales condiciones. En este sentido, se plantea realizar un análisis ANOVA (análisis de

varianza) de un solo factor (Minitab 18, 2018), con el fin de identificar si las medias tienen

una diferencia estadísticamente significativa o no, definiendo si los métodos de refrentado

propician diferencias en los resultados de los ensayos. Todo el tema ANOVA es

profundizado en documentos como el presentado por Terrádez & Juan (Terrádez & Juan,

2010).

Inicialmente para realizar un análisis ANOVA, es necesario que los datos cumplan con

los siguientes requisitos:

- Distribución Normal

- Igualdad de varianzas

Por lo que antes de realizar dicho análisis, deben comprobarse que se cumplen.

Distribución Normal:

Con el objeto de comprobar que los datos experimentales de resistencia tienen una

distribución normal, se realizó una prueba de normalidad, mediante la cual se plantearon

las siguientes hipótesis (Minitab Inc, 2019c):

H0= Los datos presentan una distribución normal

H1= Los datos NO presentan una distribución normal

De manera general, se tienen dos posibles resultados en la prueba:

Valor p ≤ α: Se rechaza H0 (Se concluye que los datos no siguen una distribución

normal).

Valor p > α: No se puede rechazar H0 (No puede concluirse que los datos no siguen

una distribución normal)

Para definir que los datos se ajustan a una distribución normal, es necesario que se

cumpla que el valor p > α y que la gráfica de distribución de probabilidad sea simétrica


respecto a sus medias. Para realizar los diferentes análisis estadísticos se utilizó el

programa MINITAB 18.

Igualdad de Varianzas:

Para comprobar la igualdad de varianzas o que la diferencia entre varianzas no es

estadísticamente significativa se plantearon las siguientes hipótesis (Minitab Inc, 2019a).

H0= Todas las varianzas son iguales

H1= No todas las varianzas son iguales

De manera general, se tienen dos posibles resultados en la prueba:

Valor p ≤ α: Se rechaza H0 (Se concluye que al menos una de las varianzas es

diferente).

Valor p > α: No se puede rechazar H0 (Se concluye que ninguna de las diferencias entre

los grupos es estadísticamente significativas).

ANOVA:

Finalmente, después de comprobar que los datos siguen una distribución normal y que

presentan igualdad de varianzas, se procedió a realizar un análisis ANOVA, el cual a su

vez tiene las siguientes hipótesis (Minitab Inc, 2019b):

H0= Las medias de la población son iguales

H1= Las medias de la población son diferentes

Al igual que en los análisis anteriores, se tienen dos posibles resultados en la prueba:

Valor p ≤ α: Se rechaza H0 (Se concluye que al menos dos medías presentan

diferencias estadísticamente significativas).

Valor p > α: No se puede rechazar H0 (se concluye que las media no presentan

diferencias estadísticamente significativas).

Adicionalmente, para reforzar el resultado, se realizaron análisis a partir de dos

procedimientos de comparación, las pruebas TUKEY permiten definir las características

estadísticas de varios grupos de la población. Estas pruebas se basan inicialmente en las

diferencias entre las medias.

4. Resultados y análisis

Inicialmente debe comentarse que se presentaron fallas de todo tipo, algunas como la

de la Fotografía 4-1, en las que no es visible ya que puede micro fisurarse o presentar

fracturas internas, otras como la Fotografía 4-2, con fracturas en los bordes.

Adicionalmente, se presentan casos con superficies de falla diagonales como la Fotografía

4-3 y finalmente otras explosivas como la Fotografía 4-4, la mayoría de estas en los

cilindros de alta resistencia.

Fotografía 4-1: Falla no visible


En la Fotografía 4-1 pueden verse tres casos de fallas no visibles para diferentes

resistencias. En los concretos de mayor resistencia, no se presentaron fallas en las que no

fuera visible el mecanismo, ya que estos concretos son más frágiles y en el momento de

llegar a su resistencia máxima liberan energía considerable que marca el mecanismo de

falla evidenciado. En los casos que más se presentó este tipo de falla, fue para concretos

de menor resistencia y principalmente con refrentados pulidos. En esta investigación, este

caso será reconocido como tipo de falla 0.

Resultados y análisis 27

Fotografía 4-2: Falla con rotura en bordes


La Fotografía 4-2 muestra tres casos con fallas de borde. El primero de estos, se

evidencia una falla en el borde sin que se desprenda completamente el material, en el

segundo ejemplo el material se desprende completamente y en el tercera con un capinado

de azufre, puede verse una falla en el borde superior que no es tan notoria como en el

primer caso, sin embargo, también es reconocida dentro de estos tipos de falla. Estos

casos son reconocidos como tipos de falla 5 y 6 según la Figura 2-1 de la NTC 673

(ICONTEC, 2010).

Fotografía 4-3: Superficies de falla diagonales




El tercer mecanismo de falla se muestra en la Fotografía 4-3 con superficies de falla

diagonales, presentando también tres ejemplos, donde el primero corresponde a una

fractura diagonal sin fisuras a través de los extremos superior e inferior, en la NTC 673 es

reconocida como falla tipo 4. Los dos ejemplos siguientes corresponden a los tipos 1 y 2

sucesivamente, la diferencia es que en el tipo 1 queda dos conos bien formados en la parte

superior e inferior mientras que en el tipo 2 solo se presenta un cono bien formado ya que

el otro extremo presenta fisuras verticales (ICONTEC, 2010).

Fotografía 4-4: Falla Explosiva


Finalmente, en la Fotografía 4-4 se muestran tres ejemplos de fallas explosivas, en los

tres casos pueden verse como se presentan fisuras verticales como columnas que pasan

de extremo a extremo y no permite la formación de conos identificables en ninguno de los

extremos, según la NTC 673 esta falla se reconoce como falla de tipo 3 (ICONTEC, 2010).

A continuación, y como se mencionó en la Etapa 2 de la metodología, se procede a la

creación de la Tabla 4-1, Tabla 4-2, Tabla 4-3 y Tabla 4-4 en las cuales se clasifican los

tipos de falla para cada elemento ensayado, basadas en la Tabla 3-6. Es importante

resaltar que la casillas con color amarillo, son las correspondientes a los valores de

resistencia descartados que fueron mencionados en la metodología etapa 3, según la

ASTM E178-16a (ASTM E178-16a, 2018). Sin embargo, el tipo de falla de estas muestras

descartadas, si se tuvo en cuenta en este análisis. Es importante aclarar que la selección

de un tipo de falla tiene una variable subjetiva muy grande, por lo que se presentan todas

las imágenes para permitir al lector realizar y variar el tipo según su opinión.


Tabla 4-1: Clasificación de fallas refrentado pulido

CLASIFICACIÓN DE FALLAS

Refrentado Concreto A Falla Concreto B Falla Concreto C Falla Concreto D Falla Concreto E Falla Concreto F Falla

Pulido 1

0

4

3

0

0

0

Pulido 2

0

2

4

0

0

4

Pulido 3

0

3

3

0

5

4

Pulido 4

0

2

3

0

4

4

Pulido 5

0

4

4

0

4

4

Pulido 6

0

4

4

0

4

4

Pulido 7

0

4

4

0

3

4


La Tabla 4-1 corresponde a la clasificación de las fallas para el refrentado pulido,

pueden verse en la columnas los concretos A, B, C, D, E y F respectivamente

acompañados por el tipo de falla de 0 a 6 según la Figura 2-1 de las NTC 673 (ICONTEC,



2010). Es importante resaltar que se incluye el tipo de falla 0 para el caso en el que no sea

visible el mecanismo.

Tabla 4-2: Clasificación de fallas refrentado con neopreno



Neopreno 1

4

3

3

5

3

3

Neopreno 2

5

3

3

4

3

3

Neopreno 3

5

3

2

5

5

2

Neopreno 4

5

3

3

5

5

4

Neopreno 5

5

3

5

5

SIN

FOTOGRAFÍA

4

Neopreno 6

5

5

5

5

4

3

Neopreno 7

5

3

3

4

3

3



La Tabla 4-2, corresponde al refrentado no adherido con almohadillas de neopreno.

Como puede verse hace falta la fotografía para la muestra 5 del concreto E de 6000 PSI,

en este sentido, no se tiene una cuenta esta muestra para el análisis de tipos de falla,

dando un total de 6 muestras con neopreno para este concreto.

Tabla 4-3: Clasificación de fallas refrentado pulido + neopreno



Pulido +

Neopreno 1

5

5

SIN FOTOGRAFÍA

5

5

5

Pulido +

Neopreno 2

5

1

1

4

5

3

Pulido +

Neopreno 3

5

3

3

5

5

3

Pulido +

Neopreno 4

5

3

3

5

3

2

Pulido + Neopreno 5

5

1

3

5

3

2

Pulido + Neopreno 6

4

3

3

5

3

5

Pulido +

Neopreno 7

5

3

2

5

5

3




La Tabla 4-3, corresponde al refrentado pulido incluyéndole almohadillas de neopreno.

Para este caso, al igual que en el refrentado solo con neopreno, hace falta una fotografía

para el concreto B de 6000 PSI, al igual que en el caso anterior, no se tendrá en cuenta

está muestra en este análisis especifico.

Tabla 4-4: Clasificación de fallas capinado con azufre



Capinado

con Azufre 1

5

0

5

3

4

3

Capinado

con Azufre 2

3

5

3

5

4

3

Capinado

con Azufre 3

0

4

2

0

3

5

Capinado

con Azufre 4

3

5

3

0

3

4

Capinado

con Azufre 5

0

2

3

0

3

5

Capinado con Azufre 6

5

5

5

0

5

5

Capinado con Azufre 7

NO SE

REALIZÓ

1

NO SE

REALIZÓ

0

5

5



Finalmente en la Tabla 4-4, puede verse la clasificación de fallas para capinado con

azufre, en este caso debe mencionarse que no se realizaron ensayos para las muestras

número 7 en el concreto A y B, esto ya que durante la preparación de las muestras se

perdieron estos cilindros.

Continuando con el análisis, es necesario definir los porcentajes de ocurrencia de cada

tipo de falla según el refrentado utilizado. Para esto debe tenerse en cuenta el número de

muestras evaluado y la cantidad de veces que se repite un mismo tipo de falla, generando

la Gráfica 4-1, Gráfica 4-2, Gráfica 4-3, Gráfica 4-4, Gráfica 4-5 y Gráfica 4-6,

correspondiente a cada concreto A, D, B, E, C y F respectivamente.

Gráfica 4-1 Porcentajes de tipo de falla según refrentado para Concreto A




Gráfica 4-2 Porcentajes de tipo de falla según refrentado para Concreto D


La Gráfica 4-1 y Gráfica 4-2 correspondiente a los concretos de resistencia normales,

muestran un comportamiento similar, donde los cilindros pulidos no presentan fallas

visibles en ninguno de los casos, los refrentados con almohadillas de neopreno (no

adheridos) presentan mayormente fallas de tipo 5, correspondiente a la fractura de uno de

los bordes y tipo 4 con fractura diagonal atravesando completamente el cilindro.

Finalmente, el capinado con azufre presenta tipos de falla 3, con fisuras verticales, tipo 5

o no presenta fallas visibles. Lo más importante en estos dos casos es la homogeneidad

de resultados en las dos bachadas de concreto A y D, permitiendo ver una tendencia de

comportamiento similar en los dos casos.


Gráfica 4-3 Porcentajes de tipo de falla según refrentado para Concreto B


La Gráfica 4-3 correspondiente al Concreto B muestra un comportamiento muy variable,

sin posibilidad de identificar con claridad relaciones entre tipo de falla y refrentado

implementado. Únicamente en el caso de refrentados no adheridos, puede verse que la

falla tipo 3 es las más frecuente. Sin embargo, no es un resultado que pueda visualizarse

claramente en la Gráfica 4-4 con concreto D con resistencia similar.



Gráfica 4-4 Porcentajes de tipo de falla según refrentado para Concreto E


En este sentido, la Gráfica 4-3 y Gráfica 4-4 correspondientes a concretos de resistencia

media, no presentan un comportamiento claramente igual, a pesar de que pueden

encontrarse ciertas similitudes.


Gráfica 4-5 Porcentajes de tipo de falla según refrentado para Concreto C


La Gráfica 4-5 correspondiente al Concreto C de alta resistencia, muestra que el tipo de

falla más frecuente en todos los refrentados fue el tipo 3, sin embargo al igual que en el

caso anterior, no se evidencia claramente un comportamiento similar con la Gráfica 4-6 del

concreto F también considerado de alta resistencia.



Gráfica 4-6 Porcentajes de tipo de falla según refrentado para Concreto F


Finalmente, puede decirse los concretos de resistencia normal presentan fallas

controladas, ya que se evidencia el mismo comportamiento en los dos grupos ensayados,

y a medida que aumenta la resistencia se pierde control con respecto al mecanismo de

falla presente.

Como complemento de este análisis, se presenta la Gráfica 4-7, la cual corresponde a

la unificación de todos los concretos, dejando únicamente como variable el tipo de

refrentado implementado y si tener en cuenta la resistencia del concreto.


Gráfica 4-7 Porcentajes de tipo de falla según refrentado sin tener en cuenta la resistencia

del concreto


De manera general, puede decirse que en el refrentado pulido, los tipos de fallas más

presentados son el tipo 4 con un 40% y la falla no visible en un 41% sin presentar fallas de

tipo 1 ni 6. El de almohadillas de neopreno, las fallas más presentadas fueron de tipo 3 y

tipo 5 con 41% y 39% respectivamente, sin presentar fallas de tipo 1, ni 6 y siempre siendo

visible. Continuando con el pulido + neopreno, al igual que en el caso anterior las fallas

más representativas son de tipo 5 y tipo 3 con 47% y 34% respectivamente, y presentando

siempre fallas visibles, en este caso no se evidenciaron fallas de tipo 6. Finalmente, en el

caso de capinado con azufre, los porcentajes presentados son muy parejos entre sí,

presentando mayor frecuencia en tipo 5 con 35%, tipo 3 con 28% y fallas no visibles en un

20%. El único tipo de falla no presentado fue el tipo 6.



Posterior al análisis de tipo de falla, se procede con el cálculo de la resistencia máxima

a compresión para cada uno de los grupos de concreto evaluado con los cuatro diferentes

tipos de refrentado. A continuación, se presentan los resultados de resistencia máxima de

todos los cilindros evaluados.

Tabla 4-5: Resistencia máxima a compresión – Concreto A


La Tabla 4-5 muestra las resistencias máximas obtenidas en el concreto A, el promedio

es aproximadamente 4100 PSI, siendo esta considerada como una resistencia normal en

esta investigación. Las 4 observaciones marcadas con amarillo, fueron retiradas del


análisis según la ASTM E178-16a (ASTM E178-16a, 2018), esto será explicado

posteriormente.

La Tabla 4-6 muestra las resistencias máximas obtenidas en las muestras del concreto

B, dando un promedio de aproximadamente 6500 PSI, considerado como una resistencia

media para la investigación. En este caso, solo se dejó de considerar uno de los resultados

de refrentado pulido.

Tabla 4-6: Resistencia máxima a compresión – Concreto B


En la Tabla 4-7 pueden verse las residencias máximas obtenidas en el concreto C, el

promedio de estas es de aproximadamente 9000 PSI considerándolo como alta resistencia



en la investigación. Para este concreto, al igual que en el anterior, se retiró uno de los

resultados del refrentado pulido, pero adicionalmente se retiraron 4 datos del capinado con

azufre.

Tabla 4-7: Resistencia máxima a compresión – Concreto C


La Tabla 4-8 corresponde a las resistencias máximas obtenidas en el concreto D, dando

un promedio de 4300 PSI aproximadamente y siendo considerada, al igual que el concreto


A como resistencia normal. En este caso no fue necesario descartar ninguno de los datos

obtenidos.

Tabla 4-8: Resistencia máxima a compresión – Concreto D


La Tabla 4-9 muestra las resistencias del concreto E con un promedio aproximado de

7400 PSI que junto con el Concreto B es considerado como una resistencia media. Al igual



que en el concreto anterior, no fue necesario descartar ninguno de los resultados

obtenidos.

Tabla 4-9: Resistencia máxima a compresión – Concreto E


Finalmente, la Tabla 4-10 presenta los resultados de resistencia máxima a compresión

de los cilindros del concreto F, obteniendo una resistencia promedio aproximada de 9000


PSI, siendo considerado junto con el concreto C como alta resistencia. En este caso, para

los análisis siguientes fue necesario descartar uno de los resultados del refrentado pulido

+ neopreno.

Tabla 4-10: Resistencia máxima a compresión – Concreto F




De manera general, pueden agruparse los diferentes concretos en Tabla 4-11, donde

se muestran los promedios y las agrupaciones definidas, después de realizados los

descartes que serán comentados posteriormente. Como puede verse, el concreto A y D,

son considerados como resistencia normal, el concreto B y E como resistencia media y

finalmente el concreto C y F como alta resistencia, estas agrupaciones serán utilizadas a

lo largo de toda la investigación.

Tabla 4-11: Promedio por tipo de refrentado para cada grupo



La Tabla 4-11 permite la elaboración de la Gráfica 4-8 en la cual se aprecian los

resultados para las diferentes agrupaciones de concreto. Dentro de cada grupo, la primera

columna muestra la media de las resistencias máximas para las muestras pulidas,

seguidas de las muestras con almohadillas de neopreno, la mezcla entre

pulido/almohadillas, y finalmente el capinado con azufre. De manera directa, puede verse

como la variabilidad en los concretos A y D (4000 psi) es muy baja, dando prácticamente

el mismo resultado en los 4 tipos de refrentado; sin embargo, a medida que aumenta la

resistencia, las diferencias en los valores de resistencia también aumentan para la misma

clase de concreto.

De manera general, no puede apreciarse una relación directa con respecto a si uno de

los métodos de refrentado aumenta o disminuye las resistencias obtenidas; sin embargo,

en la mayoría de los casos el capinado con azufre generó los resultados más bajos, esto

debido entre otras cosas, a que este método depende directamente de la experiencia de

la persona que lo ejecuta, además de presentar inconvenientes y alteraciones según las

condiciones ambientales en el momento de su realización. Igualmente, puede verse como

el concreto pulido se ubica en el promedio de todos los resultados en la mayoría de los

casos.

Gráfica 4-8 Resistencia máxima promedio para cada grupo de concreto




Adicionalmente, la Gráfica 4-8 también muestra mediante barras de error, la variabilidad

de cada uno de los datos, mostrando la diferencia entre el valor máximo y el mínimo (rango)

para cada uno de los grupos evaluados, debe tenerse en cuenta que estas barras no

consideran los datos atipados descartados.

Profundizando en la variabilidad de los datos, se procede a hacer un análisis de gráficas

de valores individuales en Minitab para cada uno de los concretos, para estas se tendrán

en cuenta todos los valores obtenidos, incluso los datos descartados ya que estos afectan

las conclusiones con respecto al método que más variabilidad presenta. Este tipo de

gráficas permiten visualizar un punto por cada valor real observado en los grupos, lo que

permite evidenciar valores atípicos y dispersiones en la distribución, este análisis es

recomendado para grupos con pocos datos como es el caso, ya que se presentan máximo

7 valores por cada tipo de refrentado (Minitab Inc, 2019d). En este sentido la Gráfica 4-9

muestra los datos para cada tipo de refrentado en el concreto A y D, correspondientes a

concretos de resistencias normales. En el capinado con azufre, puede verse como en el

primer caso se presenta un rango de 11.1 Mpa, sin embargo, este es generado por dos

datos inferiores que pueden ser causado por fallas en el ensayo o las muestras, los demás

valores se encuentran agrupados en la parte alta con una dispersión relativamente baja,

mientras que, en el segundo caso, en el concreto D, el rango no es tan grande siendo

únicamente de 2.1 y presentando una agrupación de varios datos cercanos a la mediana,

con dispersiones relativamente bajas. Para el neopreno, en los dos casos se ven rangos

de 3.0 Mpa y 3.2 Mpa respectivamente, presentando dispersiones medias. El caso del

refrentado mediante pulido del concreto puede verse como para el concreto A representa

los valores más altos y de menor dispersión, dando un rango de 1.6 Mpa. En el caso del

concreto B se presenta una dispersión relativamente baja con 2.3 Mpa de rango.

Finalmente, en pulido + neopreno pueden verse una dispersión baja en el concreto A y una

dispersión mediana en el concreto D, con rangos entre valores máximos y mínimos de 1.5

Mpa y 3.0 Mpa respectivamente.

De manera general puede decirse que los concretos de resistencias normales

evaluados, el método de refrentado que generó menores dispersiones con rangos más

pequeños entre valores máximos y mínimos obtenidos fue el pulido, seguido del pulido +

neopreno, neopreno y finalmente el capinado con azufre, con los mayores rangos de


dispersión. Con respecto al método que presentó los mayores o menores valores, no se

presenta de manera evidente con la cantidad de datos evaluada.

Gráfica 4-9: Gráfica de valores individuales concreto A y D

Nombre de la fuente: Elaboración propia (Minitab 18)

La Gráfica 4-10 muestra los datos del concreto B y E correspondientes a las resistencias

medias. Inicialmente, puede verse como los valores de los rangos aumenta con respecto

a los concretos de resistencia normal, generando mayor dispersión en los resultados

obtenidos. El refrentado con azufre, presenta rangos de 10.6 Mpa y 6.0 Mpa, considerados

como dispersiones medias, el neopreno presenta los valores más bajos con 6.9 Mpa y 5.4

Mpa. El pulido para el caso del concreto B presenta datos con rango de 21.2, en los cuales

hay dos valores atípicos, el mayor y el menos de estos, el primero puede ser causado por

condiciones específicas de la muestra ya sea el tamaño de agregados o distribución de

agregados en la mezcla, y el segundo caso se debe a errores en el ensayo o el cilindro.

Lo que deja un rango pequeño con los resultados restantes. En el concreto E, el refrentado

pulido presenta un rango bajo de 5.8 Mpa. El pulido + neopreno, presenta dispersiones

medias con rangos de 7.3 Mpa y 6.1 Mpa.

De manera general, el método que presentó los rangos más bajos fue el Neopreno,

seguido del pulido más neopreno y capinado con azufre, finalmente se presentan las

mayores dispersiones en el pulido. Debe tenerse en cuenta, que este último rango se

encuentra afectado por dos valores atípicos, siendo uno muy alto y el otro muy bajo con

11.1 3.2

2.1

2.3

3.0

3.0

1.6 1.5



respecto a los demás datos. Nuevamente, no es posible identificar claramente cuál es el

método que genera los resultados mayores o menores.

Gráfica 4-10: Gráfica de valores individuales concreto B y E


La Gráfica 4-11 muestra los datos de los concretos C y F de altas resistencia, en el

capinado con azufre, pueden verse rangos altos de 33 Mpa para concreto C y de 7.6 Mpa

en el concreto F. En el primero de los casos debe identificarse que el rango es aumentado

por un valor atípico muy bajo. Continuando con el neopreno, se identifican dispersiones

con rangos bajos de 3.7 Mpa y 5.1 Mpa. En el pulido se presentan rangos de 13 Mpa y 5.0

Mpa considerados como rangos medios y finalmente en el pulido más neopreno se

identifica un rango muy bajo en el concreto C de 2.7 Mpa y uno muy alto en el concreto F

de 20.8 Mpa, este último es generado por un valor atípico muy bajo.

10.6 6.9

21.2

7.3 6.0 5.4

5.8 6.1


Gráfica 4-11: Gráfica de valores individuales concreto C y F


Como conclusión general puede verse como a medida que aumenta la resistencia del

concreto evaluado, la dispersión y magnitud de los rangos aumenta, comenzando con un

promedio aproximado de 3.5 Mpa en concretos normales a rangos de aproximadamente

8.5 Mpa en concretos de resistencia media y finalmente en concretos de alta resistencia

con rangos de aproximadamente 11 Mpa, teniendo en cuenta todos los datos atípicos

observados. Esto también puede apreciarse de manera ilustrativa en la Gráfica 4-12,

donde se agrupan todos los datos sin tener en cuenta el tipo de refrentado utilizado y

dejando como variable únicamente el grupo de concreto. Para las resistencias normales

los rangos son de 12.5 Mpa en el concreto A y de 3.8 Mpa en el concreto D, seguido de

21.2 Mpa y 8.8 Mpa en el concreto B y E respectivamente, considerados como resistencias

medias. Finalmente, los concreto de alta resistencia muestran rangos de 39.8 en el

concreto C y de 21.7 en el concreto F. Esto confirma que al aumentar la resistencia la

magnitud de del rango entre valores máximos y mínimos aumenta.

7.6

5.1 5.0

33.0

13.0

3.7 2.7

20.8



Gráfica 4-12: Gráfica de valores individuales - Concretos A, B, C, D, E y F


Adicionalmente, puede decirse que los métodos que presentaron menores rangos

corresponden al refrentado de neopreno, seguido del pulido y del pulido + neopreno con

dispersiones similares. Finalmente se ubica el método de capinado con azufre con los

rangos de mayor valor. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que este análisis considera

los valores atípicos y adicionalmente tiene en cuenta únicamente los rangos de los valores

independientes, esto no es un análisis completo de cómo se comporta la variabilidad y la

manera en que el tipo de refrentado la afecta.

En este sentido y para tener más seguridad con respecto al comportamiento de la

variabilidad, se procede a realizar un análisis de varianza ANOVA. Para que este tenga

validez, deben cumplirse diferentes condiciones, como se explicó en la metodología, la

primera de ellas es que los datos deben comportarse con una distribución normal y la

segunda es que las varianzas de cada agrupación deben ser iguales.

21.2

21.7

39.8

12.5

8.8

3.8


Para realizar pruebas de normalidad, se utiliza el programa Minitab 2018, el cual tiene

la esta función en estadísticas básicas. Este análisis está relacionado con el valor p, el

cual, si es menor que su nivel de significancia de 0.05, los datos no siguen una distribución

normal. En el caso opuesto, para que la distribución se considere como normal deben

analizarse los datos experimentales con respecto a la línea de normalización, en este caso

marcada en color rojo.

La primera prueba de normalidad se realiza en el concreto A y se muestra en la Gráfica

4-13, como se mencionó anteriormente, puede verse que el valor p es superior a 0.05 y en

este sentido observando la cercanía de todos los valores a la línea de normalización, puede

considerarse que los datos experimentales presentan un comportamiento normal. Existe

un dato con una resistencia menor a 27 Mpa que no se adapta muy bien al comportamiento,

sin embargo, debe tenerse en cuenta el comportamiento general de la población.

Gráfica 4-13: Prueba de normalidad concreto A


A continuación, la Gráfica 4-14 muestra la prueba de normalidad realizada al concreto

B, el valor p es superior al intervalo de confianza y los datos tiene un comportamiento

adecuado para considerar la normalidad.



Gráfica 4-14: Prueba de normalidad concreto B


En la Gráfica 4-15, puede verse que el valor p, para la prueba de normalidad de concreto

C, también es superior a 0.05 y los datos se encuentran cercanos a la línea de

normalización.

Gráfica 4-15: Prueba de normalidad concreto C


Al igual que en los casos anteriores, los datos experimentales del concreto D presentan

un comportamiento normal, como se muestra en la Gráfica 4-16, ya que su valor p es

superior a 0.05 y los valores se adaptan bien a la línea de normalización.


Gráfica 4-16: Prueba de normalidad concreto D


El concreto también presenta datos con un comportamiento normal y se muestra en la

Gráfica 4-17, su valor p es superior al intervalo de confianza y lo datos tienen un

comportamiento adecuado.

Gráfica 4-17: Prueba de normalidad concreto E


Finalmente, la prueba de normalidad realizada en el concreto F, también confirma que

los datos presentan un comportamiento normal, al igual que en todos los concreto

evaluados.



Gráfica 4-18: Prueba de normalidad concreto F


Como puede verse, el análisis es realizado en los 6 grupos de concretos, confirmando

en todos los casos el mismo resultado, esto se confirma adicionalmente en estudios

desarrollados por Cook, Parnes, Akers, Barringer, & Brown, en los cuales se analizaron

diferentes resultados de ensayos de compresión axial en concretos y se demostró que

todos estos presentan un comportamiento que se puede describir mediante una

distribución normal. (Cook, Parnes, Akers, Barringer, & Brown, 2002)

La segunda condición para realizar el análisis de varianza ANOVA, es la igualdad de

varianzas entre los grupos que se van a comparar. Para esto nuevamente se utiliza el

programa Minitab 18, con la función de prueba de Igualdad de Varianzas.

Para el caso del concreto A, se presentan los datos de la Tabla 4-12, donde inicialmente

se ven los intervalos de confianza para cada tipo de refrentado, obtenidos mediante el

método de Bonferroni de 95% desarrollado para desviaciones estándar. En este concreto,

es importante resaltar que para el caso de capinado con azufre, después de descartar los

valores atípicos, solo se cuenta con dos datos, por lo que no es posible obtener el intervalo

de confianza, para los demás casos que cuentan con 7 valores, se obtienen normalmente.

Adicionalmente, en la parte inferior de la tabla, pueden verse el valor p obtenido mediante

dos métodos diferentes, las comparaciones múltiples y el método de Levene, los cuales

hacen parte del programa implementado, puede verse que los dos valores son mayores al


nivel de significancia 0.05, por lo que se considera que las varianzas de los grupos son

iguales.

Tabla 4-12: Prueba de igualdad de varianza concreto A


La Tabla 4-13, muestra los datos de la prueba de igualdad de varianzas para los grupos

del concreto B, en este caso puede verse que el número mínimo de valores fue para el

concreto pulido con 6 datos, mientras que el resto tiene 7. Al igual que en el caso anterior

el valor p en los dos casos es superior al nivel de significancia de 0.05, considerando las

varianzas como iguales.

La Tabla 4-14 corresponde a la prueba de igualdad de varianzas de concreto C, puede

verse que el capinado con azufre solo presenta dos observaciones, esto después de

descartar los valores atípicos. Los demás métodos no presentan alteraciones

considerables. El valor p dado por el método de Levene es de 0.373 superior a 0.05, lo

cual permite asumir igualdad de varianzas.



Tabla 4-13: Prueba de igualdad de varianza concreto B


Tabla 4-14: Prueba de igualdad de varianza concreto C


Los datos de la prueba de igualdad de varianzas del concreto D se presentan en la

Tabla 4-15, el número de observaciones en todos los métodos fue de 7, y se observan

valores p superiores a 0.05 al igual que en los casos anteriores.


Tabla 4-15: Prueba de igualdad de varianza concreto D


La Tabla 4-16, presenta los datos de prueba de igualdad de varianzas para el concreto

E, al igual que en el anterior, la cantidad de observaciones para cada refrentado fue de 7

y se consideran varianzas iguales ya que los valores p son superiores al nivel se

significancia.

Tabla 4-16: Prueba de igualdad de varianza concreto E




Finalmente, la Tabla 4-17 muestra los valores de la prueba para el concreto F, al igual

que en todos los grupos de concreto el valor p en los métodos presentados fue superior a

0.05 correspondiente al nivel de significancia, y permite considerar igualdad de varianzas.

Tabla 4-17: Prueba de igualdad de varianza concreto F


Como puede verse, la prueba de igualdad de varianzas fue realizada en los 6 concretos

A, B, C, D, E, y F, para los cuales en todos los casos se llegó a la conclusión de que todas

las varianzas son iguales. Esta confirmación, permite proceder a realizar el análisis de

varianza ANOVA, con el cual se busca evaluar la variabilidad de las medias y determinar

si estadísticamente el tipo de refrentado genera diferentes resultados en la resistencia

máxima a compresión de los diferentes concretos evaluados, o si, por el contrario, no

presentan ninguna diferencia significativa.

Como se mencionó antes, en este análisis se presentan las siguientes hipótesis:

Hipótesis nula: H0 = Todas las medias son iguales

Hipótesis Alterna: H1 = No todas las medias son iguales

El análisis, al igual que en los casos anteriores, se realizó a partir del valor p,

comparando dicho valor con el del nivel de significancia adoptado (0.05). Se presentan

entones dos posibles casos:


Valor p ≤ α: Se concluye que al menos dos medías presentan diferencias

estadísticamente significativas

Valor p > α: Se concluye que las media no presentan diferencias

estadísticamente significativas

A continuación, en la Tabla 4-18 se muestra el análisis de varianza ANOVA realizado a

los 6 concretos evaluados, debe tenerse en cuenta que los concreto A y D son

considerados de resistencia normal, B y E de resistencia media y finalmente los concreto

C y F son de alta resistencia. En esta tabla, es observa el valor p encontrado en los 6

diferentes escenarios. La Tabla 4-19 muestra la recopilación de todos los valores p

obtenidos en cada uno de los concretos evaluados.

Tabla 4-18: Análisis de varianza ANOVA




Tabla 4-19: Valor p análisis ANOVA


La Tabla 4-19, permite ver como para los dos casos de concretos de resistencias

normales (concretos A y D), el valor p fue mayor que el valor de significancia, lo que quiere

decir que los datos no presentan diferencias significativas en las medias de resistencia

máxima a compresión. En otras palabras, al variar el tipo de refrentado, las diferencias

obtenidas no son estadísticamente significativas.

Para los concretos B y E con resistencias medias, puede verse como en uno de los

casos el valor p es mayor a valor de significancia, pero en el otro caso no. En otras

palabras, al aumentar la resistencia comenzó también a aumentar la diferencia entre las

medias de los resultados.

Finalmente, en los concretos de mayor resistencia (C y F) el valor p fue muy cercano a

cero y por lo tanto inferior al valor de significancia, lo que permite concluir que las

diferencias entre las medias para los dos casos fueron estadísticamente significativas. Se

observa que el tipo de refrentado afectó directamente los resultados de resistencia a la

compresión axial de los cilindros evaluados.

Como complemento adicional del análisis de varianza ANOVA, existe también las

comparaciones Tukey las cuales permiten realizar agrupaciones de las medias de los

resultados según el nivel de confianza seleccionado, que para todos los casos del estudio

fue de 95%. Es importante resaltar, que este análisis confronta los métodos mediante

comparaciones de parejas, definiendo si cada una de las parejas evaluadas, presenta o

no, una diferencia estadísticamente significativa.


Las comparaciones Tukey realizadas en el concreto A, se muestra en la Gráfica 4-19,

pueden verse los intervalos de confianza para cada una de las comparaciones de parejas,

neopreno / capinado, pulido + neopreno / capinado, pulido / capinado, pulido + neopreno /

neopreno, pulido / neopreno y pulido / pulido + neopreno, respectivamente. Si el intervalo

de cada comparación se cruza con la línea punteada, se concluye que las medias

correspondientes son estadísticamente iguales, mientras que, si el intervalo no cruza la

línea vertical punteada, se considera que las medias de los métodos presentan diferencias

estadísticamente significativas.

Gráfica 4-19: Comparaciones en parejas Tukey – Concreto A


Gráfica 4-20: Comparaciones en parejas Tukey – Concreto B




Gráfica 4-21: Comparaciones en parejas Tukey – Concreto C


Gráfica 4-22: Comparaciones en parejas Tukey – Concreto D



Gráfica 4-23: Comparaciones en parejas Tukey – Concreto E


Gráfica 4-24: Comparaciones en parejas Tukey – Concreto F


Como puede verse en la Gráfica 4-19 y la Gráfica 4-22, correspondientes a los

concretos de resistencia normal A y D respectivamente, cada uno de los intervalos cruza

la línea punteada, lo cual quiere decir que todas las medias de los métodos evaluadas son

estadísticamente iguales, sin presentar diferencias significativas. Esto quiere decir que



independiente del método de refrentado usado en estos concretos, el resultado de

resistencia a la compresión se considera igual estadísticamente.

La Gráfica 4-20 y la Gráfica 4-23 muestran el análisis Tukey para los concretos B y E

considerados como resistencias medias. En este caso, también puede verse como todos

los intervalos cruzan la línea punteada, considerando que las diferencias presentes en las

medias comparadas no son estadísticamente significativas.

Finalmente, para los concretos de alta resistencia, la Gráfica 4-21 muestra el análisis

Tukey en el concreto C. En esta puede verse que algunas medias de los métodos

presentan diferencias significativas, neopreno / capinado, pulido + neopreno / capinado y

pulido / pulido + neopreno. Mientras que otras parejas pueden considerarse como

estadísticamente iguales, pulido / capinado, pulido / neopreno y pulido + neopreno /

neopreno (cruza la línea en el borde izquierdo). Adicionalmente la Gráfica 4-24,

correspondiente al análisis del concreto F de alta resistencia, muestra que las

comparaciones con el refrentado con azufre presentan diferencias con todos los demás

métodos, mientras que las comparaciones de las medias entre pulido + neopreno, pulido

y neopreno, se consideran estadísticamente similares.

De manera general, puede verse una relación directa entre el aumento de la resistencia

y la diferencia de las medias de los resultados de los ensayos de resistencia a compresión

axial. Para concretos de resistencias normales, se observan diferencias bajas con un valor

p alto para el análisis ANOVA y sin presentar diferencias en el análisis de comparaciones

Tukey, lo que permite considerar que los métodos no generan diferencias en los

resultados. Al aumentar la resistencia, en concretos medios, la variabilidad comienza a

aumentar, presentando valores p más bajos en el análisis ANOVA, pero sin presentar

diferencias considerables en el análisis de parejas Tukey. Finalmente, en los concretos de

alta resistencia, si se presentan valores p cercanos a cero en el análisis de varianza, lo

cual significa que la variabilidad de los resultados es muy alta, adicionalmente, se

presentan diferencias considerables en el análisis de parejas, por lo que puede concluirse

que las diferencias entre las medias de los métodos obtenidas son estadísticamente

significativas, concluyendo que el tipo de refrentado afecta de manera directa la

variabilidad de estos resultados.

5. Conclusiones y recomendaciones

5.1 Conclusiones

Inicialmente, es importante comentar la poca información que existe con respecto a la

influencia del refrentado en los resultados de compresión axial en cilindros de concreto, ya

que a pesar de que se consiguen artículos e investigaciones, estas están desactualizadas

y no enfatizan en la diferenciación con respecto a la resistencia del material. La normativa

actual contempla muchas posibilidades con diferentes variables, estableciendo

restricciones y consideraciones, pero específicamente hablando del medio local, no se

hace mayor diferenciación con respecto a la resistencia del concreto y su afectación. Esta

tesis, aporta directamente a la falta de conocimiento en dicho tema, permitiendo conocer

el comportamiento de la variabilidad de los resultados con variables de resistencia del

concreto y tipo de refrentado utilizado en el ensayo, además aporta en la innovación

proponiendo ideas nuevas y finalmente a la sostenibilidad en cuanto a la obtención

confiable de un parámetro de calidad del concreto, reduciendo costos en reparaciones o

posibles fallos en las estructuras.

Para lograr esto, fue necesario obtener y preparar las muestras de concreto, en este

punto se hace énfasis en la importancia que tiene el buen manejo del material, realizando

transportes adecuados y manteniendo los cilindros en cámaras de curado según las

normas correspondientes. Al tener 4 tipos de refrentado, es necesario tratar de manera

diferente los cilindros, pero intentando en todo momento mantener las mismas condiciones

generales, esto con el fin de no afectar los resultados con variables diferentes a las

planeadas. En este punto, es importante aclarar que en esta investigación no es necesario

ser estricto con respecto a la fabricación y diseño de mezcla de los cilindros ensayados,

ya que su objetivo es tener 6 grupos de concretos con resistencias diferentes, pudiendo

agruparlos entre concretos normales, concretos de resistencia media y concretos de alta

resistencia.

68 Título de la tesis o trabajo de investigación

Posterior a la preparación de los cilindros y refrentado de los mismos, se realizaron los

ensayos de compresión axial, debe tenerse en cuenta la disponibilidad de los equipos

durante el tiempo necesario según la cantidad de ensayos que pueden realizarse en una

jornada. Durante el desarrollo se falló un máximo de 60 cilindros por día, realizando todas

las mediciones y registros adecuados, por lo que se dispuso del 1 equipo de ensayos a

compresión axial durante toda la jornada.

Con respecto a la relación entre el tipo de falla y el refrentado implementado, se

encuentra una relación muy marcada en concretos de resistencia normal, presentando

fallas controladas en los dos casos evaluados (concreto A y D). Puede verse que el

refrentado pulido no genera fallas visibles, el refrentado con almohadillas de neopreno y

concreto + neopreno presentan con más frecuencia fallas de tipo 5 seguidas de fallas de

tipo 4, sin presentar ningún otro caso, y finalmente el capinado con azufre, presenta tres

tipos de falla con frecuencias similares, no visibles, tipo 3 y tipo 5. Estas relaciones en

concretos de resistencia media, no se identifican fácilmente, puede verse cierto

comportamiento en el caso pulido con mayor frecuencia en el tipo de falla 4, en los casos

con almohadillas de neopreno y pulido + neopreno, donde el tipo de falla más frecuenta es

el tipo 3 seguido del tipo 5 y en el capinado con azufre con fallas de tipo 5 seguidas de tipo

4. Finalmente, en concretos de alta resistencia, la falla más frecuente en todos los casos

de refrentado fue de tipo 3, haciendo excepción en el refrentado pulido donde la falla más

representativa fue de tipo 4.

De manera general puede verse directamente como con el aumento de la resistencia

se comienza a perder control con respecto al tipo de falla presente, dando resultados con

mayor variabilidad y sin un comportamiento que permita identificar fácilmente

comparaciones en los casos evaluados. Adicionalmente la Gráfica 4-7 muestra la

tendencia del tipo de falla sin tener en cuenta la resistencia del concreto evaluado,

permitiendo ver que el refrentado pulido presenta en su mayoría, un tipo de falla 4 y fallas

no visibles, el refrentado con almohadillas de neopreno y pulido + neopreno presentan un

comportamiento similar, con mayor frecuencia en tipo 5 y 3, las fallas de tipo 3 están

relacionadas con la reacomodación del neopreno durante el ensayo, fallando en los bordes

laterales del cilindro, la falla de tipo 3 está relacionada con la explosividad, ya que la

almohadilla de neopreno absorbe energía hasta el momento de la falla y al liberarla genera

una fuerza que causaba fisuras verticales a los largo del cilindro explosivamente. Y

finalmente el capinado con azufre, que presenta una variabilidad mayor con respecto a los

Conclusiones y recomendaciones 69

tipos de falla presentes, esto tiene relación con la complejidad que tiene el procedimiento

de capinado, presentado un error humano considerable al momento de aplicarlo con

respecto a cambios de temperatura que causan choques térmicos en el material,

almacenamiento de las muestras después de capinados y espesores variables de la

superficie. Al tener tantas variables que afectan el refrentado, tampoco existe una relación

directa con el tipo de falla que se presenta.

Al analizar los resultados de resistencia a compresión axial, se identifica que los estos

son más variables en concreto de mayores resistencias, ya que los concretos normales

presentan diferencias máximas de 1 Mpa, los concretos de resistencia media presentan

entre 2 Mpa y 3 Mpa y finalmente los concretos de alta resistencia, presentan diferencias

de hasta 7 Mpa entre promedios.

Para dar más fuerza a esta afirmación, se realiza el análisis estadístico ANOVA, en el

cual se concluye que el tipo de refrentado no influye de manera significativa en los

promedios de los resultados de compresión axial en concretos de resistencia normal. En

concretos de resistencia medía, comienza a afectar y finalmente en concretos de alta

resistencia, el tipo de refrentado causa diferencias significativas en los promedios de los

resultados del ensayo. De manera general puede decirse que el tipo de refrentado no

afecta los resultados de compresión axial en concretos de resistencia normal, pero en

concretos de alta resistencia, afecta directamente los resultados. Esta afectación debe

tenerse en cuenta en el momento de decidir aplicar uno de los métodos, ya sea pulido del

concreto, aplicación de almohadillas de neopreno o capinado con azufre o mezclas entre

ellas. Esta conclusión es respaldada con las comparaciones de parejas Tukey, donde en

concretos normales se cruzan los intervalos, pero en concretos de alta resistencia se

generan hasta 3 parejas con resultados estadísticamente diferentes.

Realizando comparaciones puntuales, teniendo en cuenta todos los valores sin realizar

los descartes según la norma ASTM E178-16a, los resultados muestran que de manera

general el neopreno presenta los menores rangos de dispersión, seguido de pulido y pulido

+ neopreno. El capinado con azufre, presenta los rangos más grandes entre valores

máximos y mínimos. Adicionalmente la Gráfica 4-12, muestra que, a mayor resistencia,

mayores rangos sin tener en cuenta el tipo de refrentado implementado. Con respecto a

cuál de los tipos de refrentado tiende a aumentar o disminuir los resultados de resistencia

70 Título de la tesis o trabajo de investigación

a compresión, no puede llegarse a una conclusión precisa ya que el comportamiento en

todos los casos fue diferente.

Finalmente, se enfatiza en la importancia de realizar un análisis estadístico robusto,

para el cual, entre más muestras se tengan, mejores resultados se obtienen. En este

sentido, para este estudio se realizaron 180 ensayos de resistencia, para 6 tipos de

concretos con 4 tipos de refrentado, lo cual permitía tener 7 muestras tratadas de la misma

manera con un mismo tipo de refrentado, permitiendo realizar diferentes análisis de

pruebas de normalidad y varianza.

5.2 Recomendaciones

Esta investigación se realiza con un total de 180 muestras de concretos de diferentes

características, agrupándolos en A, B, C, D, E y F según la mezcla o bachada a la que

corresponden, cada grupo cuenta con 28 muestras, las cuales se ensayan con 4 tipos de

refrentado diferentes permitiendo un máximo de 7 muestras por variable de refrentado.

Para realizar los ensayos en las fechas adecuadas, fue necesario contar con el equipo de

ensayos de compresión axial con disponibilidad completa durante 4 días. Dando un total

de pruebas máximo de 60 muestras por día. Para estudios posteriores, puede plantearse

aumentar la cantidad de muestras en un mismo tipo de concreto, esto permitiría realizar

análisis más específicos de su comportamiento sin tener en cuenta la resistencia.

Adicionalmente, se recomienda ampliar el estudio a núcleos de concreto, ya que estos

podrían presentar un comportamiento diferente. Finalmente, otra manera de continuar esta

investigación es incluir la variable de tamaño de cilindros, permitiendo conocer si el tamaño

también tiene una influencia diferente con respecto al tipo de refrentado implementado.

6. Bibliografía

AIS, A. colombiana de ingeniería sismica. (2010a). NSR-10 Título C, 530–827.

AIS, A. colombiana de ingeniería sismica. (2010b). Reglamento Colombiano de

Construcción Sismo Resitente NSR-10. Scielo, 1, 32. Retrieved from

http://www.scielo.org.co/pdf/ring/n32/n32a4

Ali Mirza, S., & Johnson, C. D. (1996). Compressive strength testing of high performance

concrete cylinders using confined caps. Construction and Building Materials, 10(8),

589–595. https://doi.org/10.1016/S0950-0618(96)00020-7

ASTM C39. (2016). Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical

Concrete Specimens. American Society for Testing and Materials, 1–7.

https://doi.org/10.1520/C0039

ASTM E178-16a. (2018). Standard practice for dealing with outlying observations, i, 1–11.

https://doi.org/10.1520/E0178-16A.2

Behnood, A., Behnood, V., Modiri Gharehveran, M., & Alyamac, K. E. (2017). Prediction of

the compressive strength of normal and high-performance concretes using M5P model

tree algorithm. Construction and Building Materials, 142, 199–207.

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.061

Carrillo, J., & Silva-Páramo, D. (2016). Ensayos a flexión de losas de concreto sobre

terreno reforzadas con fibras de acero. Ingeniería, Investigación y Tecnología, 17(3),

317–330. https://doi.org/10.1016/j.riit.2016.07.003

Construpedia. (2018). Enciclopedia De Construcción: Refrentado. Retrieved September

26, 2017, from http://www.construmatica.com/construpedia/Refrentado

Cook, J. E., Parnes, J., Akers, D. J., Barringer, W. L., & Brown, J. L. (2002). Evaluation of

Strength Test Results of Concrete. Aci 214R-02, 1–20.

Delibes, L., & Gonzalez, I. (1976). Estudio de la influencia que los distintos tipos de

refrentado ejercen en el ensayo a compresión de probetas de hormigón, 29.

DIRIMPEX. (2018a). Maquina de Compresion y Flexión - www.dirimpex.com. Retrieved

72 Influencia del tipo de refrentado en ensayos de compresión axial de cilindros

de concreto de alta resistencia

from https://www.dirimpex.com/productos/detalle/maquina-de-compresion-y-flexion-

5c7

DIRIMPEX. (2018b). Marco de 1500 kN - www.dirimpex.com. Retrieved from

https://www.dirimpex.com/productos/detalle/marco-de-1500-kn-0f6

Grabiec, A. M., Zawal, D., & Szulc, J. (2015). Influence of type and maximum aggregate

size on some properties of high-strength concrete made of pozzolana cement in

respect of binder and carbon dioxide intensity indexes. Construction and Building

Materials, 98, 17–24. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.08.108

Holt, E., & Leivo, M. (2004). Cracking risks associated with early age shrinkage. Cement

and Concrete Composites, 26(5), 521–530. https://doi.org/10.1016/S0958-

9465(03)00068-4

ICONTEC. (1995a). NTC 3708 - Ingeniería civil y arquitectura. Método para la obtención y

ensayo de núcleos extraídos y vigas de concreto aserradas.

ICONTEC. (1995b). NTC 504 - Ingeniería civil y arquitectura. Refrentado de especímenes

cilíndricos de concreto.

ICONTEC. (2000). NTC 550 - Concretos. Elaboración y curado de especímenes de

concreto en obra.

ICONTEC. (2010). NTC 673 - Ensayo de Resistencia a la Compresión de Especimenes

Cilindricos de Concreto, (571), 13.

Jorge Mario. (2008). Ingenieria Civil: Ensayo a compresión de cilindros de concreto.

Retrieved September 26, 2017, from http://ingevil.blogspot.com.co/2008/10/ensayo-

compresin-de-cilindros-de.html

Julián, C., Giovanni, G., & William, A. (2013). Correlaciones entre las propiedades

mecánicas del concreto reforzado con fibras de acero. Ingeniería, Investigación y

Tecnología, 14(3), 435–450. https://doi.org/10.1016/S1405-7743(13)72256-X

Luis, J., & Reyes, G. (2010). Comparación de resultados entre refrentado de neopreno y

yeso en unidades de mampostería y muretes fallados a compresión.

Minitab 18, S. (2018). Revisión general de ANOVA de un solo factor. Retrieved from

https://support.minitab.com/es-mx/minitab/18/help-and-how-to/modeling-

statistics/anova/how-to/one-way-anova/before-you-start/overview/

Minitab Inc. (2019a). Soporte de Minitab 18 - Explicación de la prueba de varianzas iguales.

Bibliografía 73

Retrieved from https://support.minitab.com/es-mx/minitab/18/help-and-how-

to/modeling-statistics/anova/supporting-topics/basics/understanding-test-for-equal-

variances/

Minitab Inc. (2019b). Soporte de Minitab 18 - Interpretar Interpretar los resultados clave

para la ANOVA de un solo factor. Retrieved from https://support.minitab.com/es-

mx/minitab/18/help-and-how-to/modeling-statistics/anova/how-to/one-way-

anova/interpret-the-results/key-results/

Minitab Inc. (2019c). Soporte de Minitab 18 - Interpretar los resultados clave para Prueba

de normalidad. Retrieved from https://support.minitab.com/es-mx/minitab/18/help-

and-how-to/statistics/basic-statistics/how-to/normality-test/interpret-the-results/key-

results/

Minitab Inc. (2019d). Soporte de Minitab 18 - Revisión general de Gráfica de valores

individuales. Retrieved from https://support.minitab.com/es-mx/minitab/18/help-and-

how-to/graphs/how-to/individual-value-plot/before-you-start/overview/

Montoya, O. (2004). Schumpeter, innovación y determinismo tecnológico, (25), 209–213.

Mousa, M. I. (2017). Effect of elevated temperature on the properties of silica fume and

recycled rubber-filled high strength concretes (RHSC). HBRC Journal, 13(1), 1–7.

https://doi.org/10.1016/j.hbrcj.2015.03.002

Muciaccia, G., Rosati, G., & Di Luzio, G. (2017). Compressive failure and size effect in plain

concrete cylindrical specimens. Construction and Building Materials, 137, 185–194.


Panesar, D. K., Aqel, M., Rhead, D., & Schell, H. (2017). Effect of cement type and

limestone particle size on the durability of steam cured self-consolidating concrete.

Cement and Concrete Composites, 80, 175–189.

https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.03.007

Paul, S., & Sun, C. C. (2017). Gaining insight into tablet capping tendency from compaction

simulation. International Journal of Pharmaceutics, 524(1), 111–120.

https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2017.03.073

Piasta, W., & Zarzycki, B. (2017). The effect of cement paste volume and w/c ratio on

shrinkage strain, water absorption and compressive strength of high performance

concrete. Construction and Building Materials, 140, 395–402.


74 Influencia del tipo de refrentado en ensayos de compresión axial de cilindros

de concreto de alta resistencia

Polanco, J., Ramírez, F., & Orozco, M. (2016). Incidencia de estándares internacionales

en la sostenibilidad corporativa: una perspectiva de la alta dirección. Estudios

Gerenciales (Vol. 32). https://doi.org/10.1016/j.estger.2016.05.002

Shen, W., Liu, Y., Cao, L., Huo, X., Yang, Z., Zhou, C., … Lu, Z. (2017). Mixing design and

microstructure of ultra high strength concrete with manufactured sand. Construction

and Building Materials, 143, 312–321.


Su, C., & Lin, H. (2017). Mechanical performances of steel fiber reinforced high strength

concrete disc under cyclic loading. Construction and Building Materials (Vol. 146).


Terrádez, M., & Juan, A. a. (2010). Análisis de la varianza (anova). UOC.Edu, (1), 1–18.

https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004

Uddin, M. T., Mahmood, A. H., Kamal, M. R. I., Yashin, S. M., & Zihan, Z. U. A. (2017).

Effects of maximum size of brick aggregate on properties of concrete. Construction

and Building Materials, 134, 713–726.


Wang, J., Feng, P., Hao, T., & Yue, Q. (2017). Axial compressive behavior of seawater

coral aggregate concrete-filled FRP tubes. Construction and Building Materials, 147,

272–285. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.169

Xie, J., Li, X., & Wu, H. (2014). Experimental study on the axial-compression performance

of concrete at cryogenic temperatures. Construction and Building Materials, 72, 380–

388. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.09.033

Yoo, D.-Y., & Banthia, N. (2017). Size-dependent impact resistance of ultra-high-

performance fiber-reinforced concrete beams. Construction and Building Materials,

142, 363–375. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.080

Zeyad, A. M. (2017). Effect of curing methods in hot weather on the properties of high-

strength concretes. Journal of King Saud University - Engineering Sciences.

https://doi.org/10.1016/j.jksues.2017.04.004

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