Tecnologa del Concreto Ing. Ivn E. Vsquez Alfaro

Concreto en Estado Fresco: Asentamiento del Concreto.

I. RESUMEN

Para caracterizar el comportamiento del concreto fresco, emplearemos el ensayo de asentamiento llamado tambin revenimiento o SLUMP, este ensayo consiste en consolidar una muestra de concreto fresco en un molde tronco cnico midiendo el asiento del pistn luego de desmoldar, este comportamiento de la prueba indica su consistencia a la capacidad para adaptarse al encofrado o molde mantenindose homogneo con un mnimo de varios. El slump test sirve para conocer la consistencia del concreto, es decir, su capacidad para adaptarse con facilidad al encofrado que lo va a contener con un mnimo de vacios. Al preparar una mezcla, la consistencia bsicamente se modifica por la variacin del contenido de humedad de la misma.

II. OBJETIVOS

Establecer el mtodo de ensayo para determinar el asentamiento del concreto en las obras y en el laboratorio. Bajo norma (ASTM C 143)

III. MARCO TEORICO

3.1. Concreto: El concreto, es el material resultante de la mezcla de cemento (u otro conglomerante) con ridos (piedra, grava, gravilla y arena) y agua. El cemento, mezclado con agua, se convierte en una pasta moldeable con propiedades adherentes, que en pocas horas fragua y se endurece tornndose en un material de consistencia ptrea. La principal caracterstica estructural del concreto es que resiste muy bien los esfuerzos de compresin, pero no tiene buen comportamiento frente a otros tipos de esfuerzos (traccin, flexin, cortante, etc.), por este motivo es habitual usarlo asociado al acero, recibiendo el nombre de hormign armado, comportndose el conjunto muy favorablemente ante las diversas solicitaciones.

3.2. Materiales que intervienen en una mezcla de concreto a) El Cemento:

Es el principal componente del concreto, el cual ocupa entre el 7% y el 15% del volumen de la mezcla, presentando propiedades de adherencia y cohesin, las cuales permiten unir fragmentos minerales entre s, formando un slido compacto con una muy buena resistencia a la compresin as como durabilidad. Tiene la propiedad de fraguar y endurecer slo con la presencia de agua, experimentando con ella una reaccin qumica, proceso llamado hidratacin.

b) El Agua:

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Componente del concreto en virtud del cual, el cemento experimenta reacciones qumicas para producir una pasta eficientemente hidratada, que le otorgan la propiedad de fraguar y endurecer con el tiempo. Adems este componente proporciona a la mezcla una fluidez tal que permita una trabajabilidad adecuada en la etapa del colocado del concreto. Este componente que ocupa entre el 14% y el 18% del volumen de la mezcla. En una porcin de pasta hidrata, el agua se encuentra en dos formas diferentes, como agua de hidratacin y agua evaporable.

c) Los Agregados: Este componente que ocupa entre 60% a 75% del volumen de la mezcla, son esencialmente materiales inertes, de forma granular, naturales o artificiales, las cuales han sido separadas en fracciones finas (arena) y gruesas (piedra), en general provienen de las rocas naturales. Gran parte de las caractersticas del concreto, tanto en estado plstico como endurecido, dependen de las caractersticas y propiedades de los agregados, las cuales deben ser estudiadas para obtener concretos de calidad y econmicos.

d) El Aire: Aire atrapado o natural, usualmente entre 1% a 3% del volumen de la mezcla, estn en funcin a las caractersticas de los materiales que intervienen en la mezcla, especialmente de los agregados en donde el tamao mximo y la granulometra son fuentes de su variabilidad, tambin depende del proceso de construccin aplicado durante su colocacin y compactacin. Tambin puede contener intencionalmente aire incluido mayormente entre el 3% a 7% del volumen de la mezcla, con el empleo de aditivos. La presencia de aire en las mezclas tiende a reducir la resistencia del concreto por incremento en la porosidad del mismo.

e) Relacin agua/cemento: La relacin a/c requerida se determina no solo por los requisitos de resistencia, sino tambin por los factores como la durabilidad y propiedades para el acabado. Puesto que distintos agregados y cementos producen generalmente resistencias diferentes con la misma relacin a/c, es muy conveniente conocer o desarrollar la relacin entre la resistencia y la relacin a/c de los materiales que se usaran realmente. Para condiciones severas de exposicin, la relacin a/c deber mantenerse baja, aun cuando los requisitos de resistencia puedan cumplirse con un valor ms alto.

Tabla N 6: Funciones de los componentes del concreto

Componente Funcin Qumica Funcin Fsica

Pasta Cemento Agua

Activa Ocurre reaccin qumica, desprende calor inicial, contraccin, gel fragua y endurece

Pega: unir agregados Durabilidad Resistencia mecnica.

Agregados Arena Piedra

Inerte (sin reaccin) Estabilidad del volumen de la pasta que fue

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contrado por hidratacin. Relleno econmico, dureza. Resistencia mecnica.

Refuerzo Concreto Armado

Acero Fibras

Inerte (sin reaccin) Resistencia mecnica Control de grietas

Fuente: Propia

3.3. Prueba de consistencia: La consistencia del concreto se mide por medio del asentamiento (cono de Abrams). Esto se hace para establecer la trabajabilidad o manejabilidad del concreto en su estado fresco. La trabajabilidad es el grado de facilidad o dificultad con que el concreto puede ser manejado, transportado, colocado y terminado sin que se pierda su homogeneidad (mantiene su composicin similar en todas partes.

Mezcla muy seca: El asentamiento es inferior a 2 cm. y frecuentemente es empleada en la elaboracin de prefabricados de alta resistencia, como traviesas y postes pretensados. Debido a la poca manejabilidad que tiene, es necesario colocarla con vibradores de formaleta y compactarla mediante vibracin extrema (en algunos casos puede requerirse presin). Tambin es posible lanzar estas mezclas por va hmeda en revestimientos de pantallas de cimentacin.

Mezcla seca: El asentamiento se encuentra entre 2.5 y 3.5 cm, y es utilizado en la construccin de pavimentos colocados por mquinas con terminadora vibratoria, que le da una adecuada compactacin.

Mezcla semi-seca: El asentamiento se encuentra entre 3.5 y 5 cm. Las aplicaciones ms comunes son en pavimentos y cimentaciones en concreto simple colocados mediante mquinas de operacin manual y compactadas por vibracin.

Mezcla media: El asentamiento se encuentra entre 5 y 10 cm, utilizndose en la construccin de pavimentos, losas, muros y vigas.

Mezcla hmeda: El asentamiento se encuentra entre 10 y 15 cm y se utiliza en la elaboracin de elementos esbeltos utilizando como sistema de colocacin el bombeo.

Mezcla muy hmeda: El asentamiento de una mezcla muy hmeda es mayor a 15 cm, y se emplea en la construccin de elementos muy esbeltos y pilotes fundidos "in situ" mediante el sistema de colocacin por tubo Termine.

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No es aplicable cuando el concreto contiene una cantidad apreciable de agregado grueso de tamao mayor de 37.5 mm (1 ") o cuando el concreto no es plstico o cohesivo. Si el agregado grueso es superior a 37.5 mm (1 "), el concreto deber tamizarse con el tamiz de este tamao.

Tabla 7: Asentamientos recomendados para diversos tipos de estructuras

Fuente: ASTM C143

IV. EQUIPOS, MATERIALES E INSTRUMENTOS

4.1. Equipos

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- Medidor de temperatura, con una variacin de 1 F (0.5 C), dentro de un rango entre

30F a 120F (0C a 50C). El dispositivo requerir la inmersin de 3 pulgadas (75 mm) o ms en el hormign, durante la operacin.

- Molde (Cono de Abrams). Debe ser metlico, inatacable por el concreto, con espesor de lmina no inferior a 1.14 mm (0.045") calibre N 16. Su forma interior debe ser la superficie lateral de un tronco de cono de 200 2 mm (8" 1/8") de dimetro en la base mayor, 100 2 mm (4" 1/8 ") de dimetro en la base menor y 300 2 mm (12" 1/8") de altura.

Las bases deben ser abiertas, paralelas entre s y perpendiculares al eje del cono. El molde debe estar provisto de agarraderas y de dispositivos para sujetarlo con los pies. Con una Varilla compactadora; que debe ser de hierro liso, cilndrica, de 16 mm (5/8") de dimetro y longitud aproximada de 600 mm (24"); el extremo compactador debe ser hemisfrico con radio de 8 mm (5/16").

4.2. Materiales

- Cemento, arena, grava y agua. - Recipientes, elaborado de un material no absorbente y debe tener dimensiones de al

menos 3 pulgadas (75 mm) de hormign en todas las direcciones alrededor del sensor medidor de temperatura.

- Esptula. - Toallas pequeas o paos.

4.3. Instrumentos

- Escuadras metlicas como mnimo de 30cm de longitud. - Balanza sensible a 0.01 grs - Cronmetro

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Calcular el peso de los materiales a utilizar segn el diseo de mezcla. Luego pesar primero el material solid, mezclar en una batea unos 2 minutos y agregar el agua a emplear de manera lenta, mezclar el concreto a un tiempo de 2 minutos.

Preparar las muestras indicadas en el diseo de mezcla para diferentes consistencias del concreto: Emplearla muestra N 1 para toma de muestras de concreto, temperatura del concreto fresco y asentamiento del concreto; emplear la muestra N 2, N 3 y N 4 para el asentamiento del concreto

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Toma de muestras de concreto fresco: Elegir el procedimiento adecuado para la tomo de muestras.

Temperatura del concreto fresco: Obtener una muestra de concreto dentro de un contenedor no absorbente, de tamao suficiente para proveer un mnimo de 3 (75 mm) de hormign alrededor del sensor de temperatura en todas las direcciones.

Colocar el termmetro dentro de la muestra cubriendo el sensor con un mnimo de 3 (75 mm) en todas las direcciones, cerrar alrededor del medidor de temperatura para as prevenir que la temperatura ambiente afecte la lectura en el instrumento. Tomar la lectura de temperatura despus de un tiempo mnimo de 2 minutos o hasta que la lectura se estabilice, luego leer y registrar. Completar la medicin de la temperatura dentro de los 5 minutos siguientes a la obtencin de la muestra compuesta. Excepto para concretos que contiene un tamao mximo nominal de agregado mayor a 3 (75 mm) se podr requerir hasta 20 minutos.

Asentamiento del concreto (slump): Para realizar el ensayo primero debemos humedecer el molde y el piso o placa base, ejecutar sobre una superficie rgida no absorbente. despus apoyar firmemente el molde sobre la base colocando y presionando con los dos pies los estribos del molde. Por ningn motivo debe moverse los pies durante el llenado del molde. Llenar el molde en tres capas de igual volumen, la primera capa a una profundidad de 70mm. (25/8 pulgadas) la segunda hasta de 160mm. (61/8 pulgadas) y la tercera hasta el borde superior del molde. Compactar cada capa en toda su profundidad con 25 penetraciones de la varilla, distribuyendo las penetraciones en toda la superficie de cada capa.

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Compactar la segunda y tercera capa penetrando la capa anterior 25mm. (1 pulgada) y varillar desde cerca del permetro y continuar progresivamente en forma espiral hacia el centro del molde. Mantener un excedente de hormign sobre el molde antes de comenzar el varillado, si el concreto es insuficiente detener el varillado y colocar una cantidad representativa para mantener un exceso de concreto sobre el molde todo el tiempo. Enrasar el hormign rodando la varilla de compactacin sobre el borde superior del molde. Levantar el molde por encima de las 12 pulgadas (300 mm) de un solo movimiento sin giros. En un tiempo de 5 2 segundos. Medir con una precisin de de pulgada (5 mm) el revenimiento, desde la parte superior del molde hasta el centro desplazado de la superficie original del espcimen. Ejecute la prueba, desde su inicio hasta el final sin interrupciones en no ms de 2.5 minutos

VI. RESULTADOS

Tabla N 1: Datos de la composicin de cada mezcla a elaborar.

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8

Cemento (Kg.) 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9

Arena (Kg.) 4.87 4.87 4.87 4.87 4.87 4.87 4.87 4.87

Piedra (Kg.) 8.72 8.72 8.72 8.72 8.72 8.72 8.72 8.72

Agua (Kg.) 0.58 0.87 1.16 1.45 1.74 2.03 2.32 2.61

Relacin a/c 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

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Tabla N 3: Datos de asentamiento de cada mezcla elaborada.

Muestra Slump (pulgadas) Slump (cm) Consistencia

M1 0 0 Muy seca M2 0 0 Muy seca M3 0.23 0.58 Seca M4 0.53 1.35 Seca

M5 3.46 8.79 Semi-Seca M6 8 20.32 Media M7 8.88 22.52 Hmeda M8 10.12 25.70 Semi- Hmeda

VII. DISCUSION DE RESULTADOS Se pudo notar que conforme aumenta la cantidad de agua en una relacin, el cemento reacciona debido a sus propiedades qumicas volviendo a la mezcla una mezcla muy fluiday este hace que su slump aumente.

VIII. RECOMENDACIONES

Si el asentamiento de la mezcla del concreto fresco es menor a la especificacin , se deben hacer los ajustes en el sitio de trabajo con agua o aditivos desarrollados, para que permita un mezclado adecuado Si el asentamiento es menor de lo especificado, se deber realizar inmediatamente un segundo muestreo, y si esta segunda muestra arroja los mismos valores que la anterior, se considerara que el concreto tiene fallas con respecto a las requisitos especificos.

0

2

4

6

8

10

12

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

SLU

MP

(pu

lg)

RELACIN a/c

"Influencia de la relacion a/c en el asentamiento del concreto en estado fresco"

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IX. CONCLUSIONES.

Se estableci el mtodo de ensayo para determinar el asentamiento del concreto en las obras y en el laboratorio.

X. BIBLIOGRAFIA

XI. ASTM G 10999; Standard Test Method for Determining the Effects of Chemical Admixtures on the Corrosion of Embedded Steel Reinforcement in Concrete Exposed to Chloride Environments Annual Book of ASTM, Vol 04.02. Concrete and Aggregates, USA, 1993

XII. ESCALANTE J. (2002), Materiales Alternativos al Cemento Portland, Avance y Perspectiva Vol. 21., Unidad Saltillo del Cinvestav, Mxico.

XIII. LOVERA D., ARIAS V., CORONADO R. (2004); La Valoracin de Escorias Metalrgicas como Recursos Naturales, Revista del Instituto de Investigacin FIGMMG, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima, Per.

XIV. GONZALES M.; Adiciones Minerales al Cemento Portland, VI Congreso de Ingeniera Qumica, Asociacin de Productores de Cemento, ASOCEM.

XV. AMARAL L. (1999), Hormigones con escorias metalrgicas como ridos, propiedades durabilidad y comportamiento ambiental, Departamento de la Ingeniera de la Construccin, Universidad Politcnica de Catalua, Barcelona, Espaa.

XVI. ANEXOS

ANEXO N1: Preparacin de la mezcla de concreto.

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ANEXO N2: Chuseado de la mezcla en el cono de Abrams.

ANEXO N3: Medicin del slump de la primera mezcla (relacin agua/cemento = 0.2).

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ANEXO N4: Medicin del slump de la segunda mezcla (relacin agua/cemento = 0.3).

ANEXO N5: Medicin del slump de la tercera mezcla (relacin agua/cemento = 0.4).

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ANEXO N6: Medicin del slump de la cuarta mezcla (relacin agua/cemento = 0.5).

ANEXO N7: Medicin del slump de la quinta mezcla (relacin agua/cemento = 0.6).

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ANEXO N8: Medicin del slump de la sexta mezcla (relacin agua/cemento = 0.7).

ANEXO N9: Medicin del slump de la septima mezcla (relacin agua/cemento = 0.8).

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ANEXO N10: Medicin del slump de la octava mezcla (relacin agua/cemento = 0.9).

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ANEXO N11: Colocacin de piedra como punto de referencia para medicin.