Propuesta de mejora de concreto usado para revestimiento de túneles (página 4)

Ejemplo:

Cantidad de Arena Inicial = 960 kg/m3

Suponiendo una humedad =5%

Agua =210
lts/m3

Entonces = 100-5= 0,95

Arena =960/0,95 kg/m3 =1011kg/m3.

1011-960= 51

Agua= 210 lts – 51lts=159 lts/m3

Cantidades Corregidas=

Arena= 1011 kg/m3

Agua= 159 lts/m3.

Preparación del concreto para
mezclas de
pruebas

Una vez determinadas las cantidades de los materiales
para cada diseño
y haber realizado todas las correcciones correspondientes por el
contenido de humedad se procedió a ejecutar las mezclas de
pruebas
practicando siempre el siguiente esquema:

1.- Pesaje de los materiales.

En balanza calibrada y organizando los materiales en
bolsas herméticas.

2.- Obtención del agua para mezcla y
aditivo.

Se almaceno el agua y los
aditivos en envases herméticos y limpios,

Se realizo medidas en cilindros graduados.

3.- Mezclado: El mezclado esta constituido por todas
aquellas actividades que se lleven a cabo para obtener una mezcla
verdaderamente homogénea, en la cual cada uno de sus
ingredientes pueden repartirse uniformemente, para que todo el
concreto adquiera las mismas propiedades y
características. La norma COVENIN 354-2001 Método
para mezclado de concreto en el laboratorio,
establece que esta operación puede llevarse a cabo de
forma manual o mecánica, por la calificación de
aparatos mezcladores.

En este trabajo de
investigación se utilizo como sistema de
mezclado un trompo de eje de inclinación variable, con una
capacidad de 140 litros.

Sistema de Mezclado (Según
norma):

1. Se añadió la mitad del agua y el
   aditivo
2. Se agregan la mitad de los agregados.
3. Se Agrega todo el cemento
   con sumo cuidado evitando que se fugue el
   cemento.
4. Luego el resto de los agregados.
5. Se vierte el resto del agua.
6. Se deja girar el trompo a toda revolución por 5 minutos con el fin de
   que se homogenice la mezcla de concreto.

Asentamiento con Cono de Abrams.

El ensayo
realizado, para determinar el asentamiento, también
conocido como la trabajabilidad del concreto, está basado
en la Norma COVENIN 339-94 Concreto. "Método para la
medición del asentamiento con el Cono de
Abrams", para su ejecución es necesario contar con los
siguientes instrumentos:

• Molde cónico
• Barra compactadora de acero de
  5/8" de diámetro, lisa y con punta redonda.

A continuación se describe el procedimiento a
seguir para la realización de éste
ensayo:

– Se colocó el concreto en el cono de Abrahms en
tres capas aproximadamente del mismo volumen.

– Cada capa fue compactada (con la barra compactadora),
aplicándosele 25 golpes a cada una procurando no traspasar
la capa anterior.

– Posteriormente se enrasó el cono con la misma
varilla y se procedió a sacar el cono en un tiempo
aproximado de 5 segundos.

– Una vez extraído el cono, éste se
volteó justo al lado de la muestra y se
colocó la varilla de compactación encima para tomar
el asentamiento. Esto se hizo midiendo desde la varilla de
compactación hasta la superficie de la muestra, tomando
como punto de referencia el punto medio de la misma. Esta
medición se realizó en pulgadas.

La tolerancia es el
asentamiento del diseño ± 1 pulgada.

Elaboración de muestras de
concreto.

Luego de haberse tomado el asentamiento al concreto, se
debe proceder a elaborar las viguetas que servirán para
verificar el desarrollo de
la resistencia a
diferentes edades hasta obtener la resistencia de la edad de
diseño.

Este ensayo se realizará según las
especificaciones de la Norma COVENIN 344-2002 Concreto. "Toma
de muestras para concreto fresco". Los materiales a utilizar
para la ejecución de éste son los
siguientes:

La mezcla constaba de aproximadamente 60 lts y con ella
se elaboraron 8 cilindros, para así estudiar la
resistencia en cuatro edades de ensayos: 24
horas, 3 días, 7 días, y a los 28
días.

Los materiales a utilizar para la ejecución de
éste son los siguientes:

• Moldes metálicos cilíndricos para toma
  de muestras de concreto.
• Barra compactadora dé 5/8", lisa y con punta
  redonda.
• Carretilla
• Martillo de goma.
• Cuchara de albañil
• Cuchara arrocera

El procedimiento se describe a
continuación:

1. Antes de la elaboaración:

– El sitio de elaboración de las muestras estaba
protegido de condiciones severas de sol, lluvia o viento, en un
sitio cubierto.

– Los moldes metálicos contaban con las
dimensiones correctas (30 cm de altura y 15 cm de
diámetro), y estaban libres de residuos de concreto en las
paredes internas. (Ver Figura 3)

Figura 3. Moldes Metálicos
Cilíndricos para toma de muestras

Fuente: Laboratorios Labsucon,
C.A.

La barra compactadora tiene aproximadamente 60 cm de
longitud y 16 mm de diámetro, es de acero liso y de
extremo redondeado.

La superficie sobre la cual se realizó el ensayo era
plana y libre de vibraciones.

B) Durante La Elaboración:

– Las tomas de cilindros se hicieron cada vez que era
elaborada una mezcla de prueba.

– Antes de hacer el descargue se verificó el
asentamiento del concreto.

– Antes de su elaboración la mezcla fue
premezclada manualmente para asegurar uniformidad.

– Se tomaron muestras para cada edad de
ensayo.

– Estos se elaboraron en tres capas de igual volumen,
más o menos 10 cm por capa. (3 capas).

– Se compactó cada capa con 25 golpes con la
barra compactadora, procurando no penetrar en más de tres
centímetros la capa inmediatamente anterior.

– Luego de retirada la barra compactadora se le dieron
golpes suaves a las paredes del molde con el martillo de goma
para sacar el aire del interior
de la mezcla en el cilindro.

– El enrase de los cilindros se hizo con un palustre
para garantizar una superficie lisa y uniforme.

– Después de enrasados se cubrieron con un
plástico
impermeable. El molde se cubre con la finalidad de evitar la
evaporación del agua.

– Los cilindros fueron debidamente marcados e
identificados sin alterar la superficie. Se debe evitar
marcación con puntillas o herramientas
que alteren la superficie del concreto.

C) Después de la Elaboración: Se
verificó que:

– Los cilindros se mantuvieran durante las primeras 24
horas libres de vibraciones.

– Durante la remoción de los moldes
metálicos, los cilindros no se golpearan.

– Después de remover el molde se identificaran
los cilindros con un marcador sin alterar la
superficie.

Tiempo de Fraguado del Concreto.

Otro ensayo realizado al concreto fresco es el tiempo de
fraguado, este ensayo permite determinar los tiempos de fraguado
inicial y final en base a un ensayo de
velocidad de
endurecimiento, realizado por medio de agujas de resistencia a la
penetración, en un mortero cernido de concreto.

Los equipos á utilizar en este ensayo
son:

• Recipiente para las probetas de mortero
• Tamiz # 4
• Penetrómetro
• Pipeta

El procedimiento a seguir se describe a
continuación:

– Se preparó una muestra representativa del
concreto de la mezcla, que tuviera un volumen suficiente de
mortero como para llenar el recipiente de ensayo hasta una
profundidad de por lo menos 14 cm.

– Se extrajo todo el mortero posible de la mezcla de
concreto haciéndolo pasar a través del tamiz # 4
sobre una superficie no absorbente.

– Se mezcló de nuevo el mortero por métodos
manuales sobre
la superficie no absorbente, se coloco en el recipiente y se
compactó con la barra compactadora, sujetándola de
forma tal que el extremo semiesférico penetrara en el
mortero. Al compactar se golpeó una vez por cada 5 cm2 .de
superficie de la probeta y se distribuyeron los golpes
uniformemente en la sección transversal de la
probeta.

– Después de completar la compactación con
la barra, se golpearon suavemente los lados del recipiente, con
la barra compactadora, para cerrar los vacíos dejados por
esta y se niveló aún más la superficie de la
probeta.

– Terminada la preparación de la probeta la
superficie del mortero se dejaba por lo menos 10 mm por debajo
del borde superior del recipiente con el fin de contar con un
espacio para la recolección y extracción del agua
de exudación y evitar el contacto entre la superficie del
mortero y la tapa protectora.

– Se almacenaban y se mantenían a la temperatura
deseada de ensayo. Para evitar la exudación excesiva de la
humedad se mantenían las probetas cubiertas con un
material adecuado.

– Se extrajo el agua de exudación por medio de
una pipeta, de las superficies de las probetas de mortero, a
intervalos de ½ hora y justamente antes de realizar un
ensayo de penetración. Para facilitar la
recolección del agua de exudación, se inclinaba la
probeta cuidadosamente hasta un ángulo de alrededor de
12° con la horizontal colocando un taco debajo de uno de sus
lados 2 minutos antes de extraer el agua de
exudación.

– Se introdujo el penetrómetro y se pone en
contacto con la superficie del mortero. Se aplicó una
fuerza
vertical hacia abajo, en el aparato, de manera gradual y uniforme
hasta que la aguja penetrara en el mortero a una profundidad de
2,5 cm, indicados por la marca. El tiempo
requerido para dicha penetración es de aproximadamente 10
segundos. Se anotó la fuerza requerida y el tiempo de
aplicación, medido como el tiempo que transcurre
después del contacto entre el cemento y el
agua.

– Se realizaron ensayos de penetración a
intervalos de 1 hora para mezclas y temperaturas normales,
realizando el ensayo inicial después de 2 ó 3
horas.

– El tiempo de fraguado inicial es el requerido para que
el mortero cernido del concreto alcance una resistencia a la
penetración de 35 Kg/crn2 y el final el
requerido para que alcance una resistencia a la
penetración de 280 Kg/cm2.

Concreto Endurecido.

Curado.

El curado de las viguetas se hizo según lo
descrito en la Norma COVENIN 338-2002. Durante las primeras 24
horas los moldes permanecieron en el sitio de elaboración,
y se cubrieron con bolsas plásticas para evitar la perdida
de humedad y la retracción del concreto.

1. Resistencia a compresión.

   Para determinar la resistencia de las muestras de
   concreto a compresión se siguió el
   procedimiento descrito en las Normas
   COVENÍN 338:2002. Se colocan las muestras de concreto
   en la prensa
   normalizada para realizar el ensayo (Ver figura
   4),

   Se pone en funcionamiento la prensa
   hidráulica y se registra el valor de
   los resultados. Para calcular la resistencia a
   compresión, se aplica la siguiente formula:

   Rcc= C / Área superior del
   cilindro

   Donde: Rcc: Resistencia a compresión
   Kg/cm2

   C: Carga aplicada en Kg

   A: Área de apoyo de la carga en
   cm2.

   Luego se registran los resultados en las planillas
   correspondientes una vez calculada las resistencias.

   

   Figura 4

2. Ensayo de muestras cilíndricas para
   determinar la resistencia a compresión.

Prensa hidráulica normalizada
para ensayos a la compresión

Fuente: Laboratorio Labsucon,
C.A.

Realización y resultados de mezclas de
pruebas.

Ya descritos todos los procedimientos de
los ensayos realizados a los componentes del concreto para
asegurar su calidad final,
así como también la metodología a seguir a la hora de realizar
un diseño de mezcla, esta parte del capitulo describe
todos los resultados obtenidos en las pruebas de laboratorio
realizadas con el fin de comparar diferentes diseños de
mezcla 250 kg/cm2 asentamiento 7" utilizado para el revestimiento
final de túneles en el proyecto
ferrocarril centro tramo C-2, ubicado en puerto cabello estado
Carabobo , utilizando diferente dosis de aditivo en el caso del
plastificante tipo I WRDA-79 y en el caso de otro tipo de aditivo
el Daracem 100 CX.

Los resultados que se presentan a continuación
muestran los ensayos de resistencia realizados al concreto en
estado endurecido, además se revelan los resultados de
asentamiento medidos a través del Cono de Abrams, con la
finalidad de garantizar una buena trabajabilidad a la hora de
colocar el concreto.

En las Tablas Nº 11, 12, 13, 14,15,
16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, se presentan
los resultados obtenidos según los diferentes
diseños realizados, donde se muestran datos importantes
como: día de la elaboración de la muestra, fecha de
ensayo, la carga aplicada por la prensa hidráulica, la
resistencia a compresión correspondiente y el asentamiento
medido con el Cono de Abrams. Dichas tablas se presentan para
cada edad del ensayo, es decir a las 24 horas, a los 3
días, siete (7) días y veintiocho (28)
días.

Posteriormente en las tablas Nº: 29, 30, 31, 32, se
presentan, los diferentes valores
obtenidos de las pruebas de resistencia a compresión entre
diseños con diferente dosis de aditivo y con el aditivo
tipo F Daracem 100 CX, con la finalidad de comparar el comportamiento
mecánico en las mezclas, estos cuadros comparativos son de
acuerdo a las edades de cada ensayo. Para que estos valores sean
representados en unos gráficos donde se visualizan cada
diseño a comparar en sus diferentes edades.

1-. Mezcla patrón.

Previamente se realizo el cálculo de
las cantidades de materiales necesarios para este volumen de
mezcla y las debidas correcciones por humedad de la arena, se
calculo el porcentaje (%) de humedad de la arena por el
método Speedy. Dicho procedimiento se realizo 5 veces, con
el fin de obtener un número representativo de
muestras.

Los materiales utilizados para todas las mezclas de
prueba tienen las siguientes características:

1. Cemento CEMEX Tipo I Premium
2. Arena de origen Silicio San
   Joaquín
3. Piedra Nº Origen Calizo Urama
4. Agua Potable de la zona pozo Sanchón
   Hidrocentro
5. Aditivo Plastificante tipo A WRDA 79, de
   GRACE

Tabla 11.

Dosificación por metro cúbico de
concreto, para Mezclas Patrón.

Fuente: Cemex de Venezuela
SACA.

Tabla 12.

Dosificación para 60 lts de concreto, para
Mezclas Patrón.

Fuente: El Autor (2.006).

1. Tabla 13.

2. MUESTRA	1	2	3	4	5
   FECHA TOMA	04-09-06	04-09-06	05-09-06	06-09-06	06-09-06
   FECHA ENSAYO	05-09-06	05-09-06	06-09-06	07-09-06	07-09-06
   ASENTAMIENTO (pulg)	73/4"	8"	81/4"	81/2"	8"
   CARGA (kg) A	22000	18234	18834	17345	18765
   RESISTENCIA (kg/cm2) A	126	103	1007	98	106
   CARGA (kg) B	20000	17350	17983	18765	17683
   RESISTENCIA (kg/cm2) B	113	98	102	106	100

   Fuente: El Autor (2.006).

   Tabla 14.

3. Resultados de resistencias a compresión
   mezcla Nº1 mezcla patrón, a 24 horas.

   MUESTRA	1	2	3	4	5
   FECHA TOMA	04-09-06	04-09-06	05-09-06	06-09-06	06-09-06
   FECHA ENSAYO	07-09-06	07-09-06	08-09-06	09-09-06	09-09-06
   ASENTAMIENTO (pulg)	73/4"	8"	81/4"	81/2"	8"
   CARGA (kg) C	28970	25665	23445	25435	28762
   RESISTENCIA (kg/cm2) C	164	145	133	144	163
   CARGA (kg) D	27560	26887	24567	24334	27631
   RESISTENCIA (kg/cm2) D	156	152	152	138	156

   Fuente: El Autor (2.006).

   Tabla 15.

4. Resultados de resistencias a compresión
   mezcla Nº1 mezcla patrón, a 3
   días.

   MUESTRA	1	2	3	4	5
   FECHA TOMA	04-09-06	04-09-06	05-09-06	06-09-06	06-09-06
   FECHA ENSAYO	11-09-06	11-09-06	12-09-06	13-09-06	13-09-06
   ASENTAMIENTO (pulg)	73/4"	8"	81/4"	81/2"	8"
   CARGA (kg) E	46856	47967	47789	45875	46437
   RESISTENCIA (kg/cm2) E	265	271	270	260	263
   CARGA (kg) F	44735	48538	45935	46137	47590
   RESISTENCIA (kg/cm2) F	253	275	260	261	269

   Fuente: El Autor (2.006).

   Tabla 16.

5. Resultados de resistencias a compresión
   mezcla Nº1 mezcla patrón, a 7
   días.

   MUESTRA	1	2	3	4	5
   FECHA TOMA	04-09-06	04-09-06	05-09-06	06-09-06	06-09-06
   FECHA ENSAYO	02-10-06	02-10-06	03-10-06	04-10-06	04-10-06
   ASENTAMIENTO (pulg)	7¾"	8"	8¼"	8½"	8"
   CARGA (kg) G	59388	57634	55595	55586	59970
   RESISTENCIA (kg/cm2) G	336	326	315	315	339
   CARGA (kg) H	60275	60509	54250	55270	58972
   RESISTENCIA (kg/cm2) H	341	341	307	313	334

   Fuente: El Autor (2.006).

   2-. Mezcla Nº2 con dosis mayor de WRDA-79.
   (10 onzas/sacos)

   Previamente se realizo el cálculo de las
   cantidades de materiales necesarios para este volumen de
   mezcla y las debidas correcciones por humedad de la arena, se
   calculo el porcentaje (%) de humedad de la arena por el
   método Speedy. Dicho procedimiento se realizo 5 veces,
   con el fin de obtener un número representativo de
   muestras.

   Los materiales utilizados para todas las mezclas de
   prueba tienen las siguientes
   características:

   1. Cemento CEMEX Tipo I Premium

   2. Arena de origen Silicio San
   Joaquín

   3. Piedra Nº1 Origen Calizo Urama

   4. Agua
   Potable de la zona pozo Sanchón
   Hidrocentro

   5. Aditivo Plastificante tipo A WRDA 79, de
   GRACE

   Tabla 17.

   Dosificación por metro cúbico de
   concreto, para Mezcla Nº2 Dosis mayor de aditivo
   WRDA-79. 10 onzas/sacos ó 7 cc/kg de
   cemento.

   MATERIALES	250 kg/cm2 Bb-7"
   CEMENTO	340 kg/m3
   ARENA	960 kg/m3
   PIEDRA	850 kg/m3
   AGUA	210 lts/m3
   ADITIVO WRDA 79	2,37 lts/m3

   Fuente: El Autor
   (2.006).

6. Resultados de resistencias a compresión
   mezcla Nº1 mezcla patrón, a 28
   días.

   Tabla 18.

   Dosificación para 60 lts de concreto, para
   Mezcla Nº 2.

   MATERIALES	250 kg/cm2 Bb-7"
   CEMENTO	20,00 kg
   ARENA	56,47 kg
   PIEDRA	50,00 kg
   AGUA	12,35 lts
   ADITIVO WRDA 79	139,15 mlts

   Fuente: El Autor
   (2.006).

   Tabla 19.

7. MUESTRA	1	2	3	4	5
   FECHA TOMA	11-09-06	11-09-06	12-09-06	12-09-06	13-09-06
   FECHA ENSAYO	12-09-06	12-09-06	13-09-06	13-09-06	14-09-06
   ASENTAMIENTO (pulg)	8"	8¼"	8½"	8½"	8½"
   CARGA (kg) A	21436	18234	18790	17120	17685
   RESISTENCIA (kg/cm2) A	121	103	106	97	100
   CARGA (kg) B	19870	17845	17654	17654	17876
   RESISTENCIA (kg/cm2) B	112	101	100	100	101

   Fuente: El Autor (2.006).

   Tabla 20.

8. Resultados de resistencias a compresión
   mezcla Nº2, a 24 horas.

   MUESTRA	1	2	3	4	5
   FECHA TOMA	11-09-06	11-09-06	12-09-06	12-09-06	13-09-06
   FECHA ENSAYO	14-09-06	14-09-06	15-09-06	15-09-06	16-09-06
   ASENTAMIENTO (pulg)	8"	8¼"	8½"	8½"	8½"
   CARGA (kg) C	25573	23451	24156	24341	24675
   RESISTENCIA (kg/cm2) C	145	138	137	138	140
   CARGA (kg) D	26534	23451	23897	24356	23786
   RESISTENCIA (kg/cm2) D	150	133	135	138	135

   Fuente: El Autor (2.006).

   Tabla 21.

9. Resultados de resistencias a compresión
   mezcla Nº2, a 3 días.

   MUESTRA	1	2	3	4	5
   FECHA TOMA	11-09-06	11-09-06	12-09-06	12-09-06	13-09-06
   FECHA ENSAYO	18-09-06	18-09-06	19-09-06	19-09-06	20-09-06
   ASENTAMIENTO (pulg)	8"	8¼"	8½"	8½"	8½"
   CARGA (kg) E	39765	40654	39765	39970	37123
   RESISTENCIA (kg/cm2) E	225	230	225	226	210
   CARGA (kg) F	40123	39987	38713	38561	38910
   RESISTENCIA (kg/cm2) F	227	226	219	218	220

   Fuente: El Autor (2.006).

   Tabla 22.

10. Resultados de resistencias a compresión
    mezcla Nº2, a 7 días.

    MUESTRA	1	2	3	4	5
    FECHA TOMA	11-09-06	11-09-06	12-09-06	12-09-06	13-09-06
    FECHA ENSAYO	09-10-06	09-10-06	10-10-06	10-10-06	11-10-06
    ASENTAMIENTO (pulg)	8"	8¼"	8½"	8½"	8½"
    CARGA (kg) G	59354	56342	57128	55128	54981
    RESISTENCIA (kg/cm2) G	336	319	323	312	311
    CARGA (kg) H	60123	57320	55619	57124	55987
    RESISTENCIA (kg/cm2) H	340	324	315	323	317

    Fuente: El Autor (2.006).

    3-. Mezcla Nº3 con aditivo tipo F Daracem
    100 CX. (Reductor de Agua de Alto rango y Súper
    plastificante).

    Previamente se realizo el cálculo de las
    cantidades de materiales necesarios para este volumen de
    mezcla y las debidas correcciones por humedad de la arena, se
    calculo el porcentaje (%) de humedad de la arena por el
    método Speedy. Dicho procedimiento se realizo 5 veces,
    con el fin de obtener un número representativo de
    muestras.

    Los materiales utilizados para todas las mezclas de
    prueba tienen las siguientes
    características:

    1. Cemento CEMEX Tipo I Premium

    2. Arena de origen Silicio San
    Joaquín

    3. Piedra Nº1 Origen Calizo Urama

    4. Agua Potable de la zona pozo Sanchón
    Hidrocentro

    5. Aditivo Plastificante tipo A WRDA 79, de
    GRACE

    Tabla 23.

    Dosificación por metro cúbico de
    concreto, para Mezcla Nº3, con aditivo tipo F Daracem
    100 CX. (Reductor de Agua de Alto rango y Súper
    plastificante).

    MATERIALES	250 kg/cm2 Bb-7"
    CEMENTO	330 kg/m3
    ARENA	965 kg/m3
    PIEDRA	865 kg/m3
    AGUA	205 lts/m3
    ADITIVO DARACEM	2,57 lts/m3

    Fuente: El Autor (2.006).

11. Resultados de resistencias a compresión
    mezcla Nº2, a 28 días.