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NUEVO INGRESO
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ARQ. MARIA GUADALUPE MORENO DIOSDADO
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CURSO AGUASCALIENTES
Interpretación de Estudios de Mecánica De Suelos y Geofísico. Curso impartido el 3 de Marzo de 2017, en las Instalaciones del Colegio de Ingenieros Civiles de Aguascalientes, A.C., cuyos Ponentes fueron el Ing. Juan Antonio Fuentes López y el Ing. Luis Gerardo del Muro Caldera. Se tuvo una asistencia de 19 personas, de empresas de Laboratorios al Servicio de la Construcción, Socios de Analisec Delegación Aguascalientes, Ingenieros Civiles, Maestros de la Universidad Autónoma de Aguascalientes, así como estudiantes de la Carrera de Ingeniería Civil de diferentes Universidades en el Estado. Se abordaron los siguientes temas para el área de Geofísico, tales como: Modelo geofísico del sistema acuífero del Estado de Aguascalientes. Mecanismo de falla del suelo. Modelo Geohidrológico conceptual. Relación entre hundimiento y compactación de los Sistemas Acuíferos. Compresión Vertical en los sistemas acuíferos. Fallas, grietas y fisuras. Técnicas prácticas para investigación de resistividad en 2D y 3D.
CURSO AGUASCALIENTES
Para el área de Mecánica de Suelos: Resultado de la Investigación Geotécnica. Descripción de las pruebas realizadas. Características físicas del suelo. Características mecánicas del suelo.
Estratigrafía. Recomendación de cimentaciones. Observaciones para cortes, taludes y drenajes. Recomendaciones generales de construcción. Normatividad.
ING. FRANCISCO ISIDORO MARTINEZ U.
CARACTERIZACIÓN Y METODOS DE ENSAYO PARA CONCRETO AUTO - CONSOLIDABLE El concreto auto - consolidable se puede definir como un concreto cuya característica principal es la capacidad de fluir y rellenar correctamente el volumen a colar por la acción de su propio peso, es decir sin ayuda de ningún método de compactación. Su impacto tecnológico se debe fundamentalmente al gran desarrollo que están teniendo los aditivos desde los años 70, y especialmente, al experimentado en los primeros años de éste siglo por los aditivos superplastificante basados en policarboxilatos. El principal rasgo distintivo del concreto auto - consolidable frente al concreto convencional es su comportamiento en estado fresco. Esta diferencia se debe fundamentalmente a su composición con un alto contenido de finos, aditivos de última generación en dosis mayores y una reducción del contenido de agregados gruesos. El concreto auto - consolidable debe ser un concreto fluido, cohesivo, homogéneo, resistente a la segregación, con alta movilidad, facilidad de compactación y de conseguir buenos acabados.
Además debe de ser un concreto durable con adecuadas resistencias mecánicas de acuerdo con el uso que vaya a tener Propiedades en estado fresco La auto - consolidabilidad es la principal propiedad en estado fresco del concreto auto - consolidable, y que lo diferencia del concreto convencional. La evaluación de las propiedades en estado fresco del concreto auto - consolidable se puede realizar de dos maneras. La primera es mediante el estudio de los parámetros reológicos y, la segunda es mediante la realización de ensayos. Las características en estado fresco que se deben de cumplir simultáneamente en un concreto son las siguientes:
• Capacidad de relleno. • Resistencia al bloqueo o capacidad de paso. • Resistencia a la segregación. Capacidad de relleno La capacidad de relleno o capacidad de fluir es la capacidad que tiene el concreto de fluir y rellenar un molde bajo la acción de su propio peso sin ayuda externa. Las armaduras deben de quedar perfectamente recubiertas y no deben producirse oquedades. Para que la capacidad de relleno sea adecuada se tiene que reducir la fricción entre las partículas y conseguir una adecuada deformabilidad en la mezcla.
Capacidad de paso La capacidad de paso o resistencia al bloqueo es la capacidad que tiene el concreto de pasar entre las armaduras, estrechamientos o cualquier obstáculo sin que se produzca un bloqueo de los agregados. Esta propiedad del concreto depende tanto de la geometría de la pieza y distribución de las armaduras como de la cantidad y tamaño de agregado grueso en el concreto. Resistencia a la segregación La resistencia a la segregación es la capacidad del concreto de mantenerse homogéneo sin que se produzca la separación de los agregados o exudación del agua. Esta propiedad del concreto está relacionada con la estabilidad y con la viscosidad de la mezcla porque si se tiene una viscosidad adecuada, la composición de la mezcla se mantiene homogénea. Fiabilidad Es la capacidad del concreto de mantener sus características en estado fresco dentro de los rangos especificados cuando se producen pequeñas variaciones en las propiedades de los componentes, la variación de la temperatura o una combinación de ambos.
Tiempo abierto Se define tiempo abierto al lapso de tiempo desde la fabricación durante el cual se mantienen las características de auto - consolidabilidad de dicho concreto. Al igual que en el concreto convencional influyen la temperatura, las condiciones climáticas o los aditivos, entre otros factores. Métodos de ensayos para la caracterización de concretos auto - consolidables Debido a que el estado fresco del concreto auto - consolidable es diferente al del concreto convencional, no se pueden usar los ensayos tradicionales que nos permitan evaluar las características de auto consolidabilidad descritas anteriormente. En la bibliografía existente se recogen numerosos ensayos que nos permiten evaluar la capacidad de relleno, la resistencia a la segregación y la capacidad de paso del concreto auto - consolidable. En México solamente están normalizados los ensayos de flujo de revenimiento (NMX – C – 472 – ONNCCE – 2013), capacidad de paso con anillo japonés (NMX – C – 470 – ONNCCE – 2015) y determinación de la segregación estática por medio del método de columna (NMX – C – 471 – ONNCCE – 2013). Como todavía no se ha desarrollado un único ensayo que nos permita evaluar las propiedades en estado fresco del concreto, se deberán realizar, al menos, dos tipos de ensayos que nos permitan caracterizar la auto - consolidabilidad del concreto. Ensayo de flujo de revenimiento El ensayo de flujo de revenimiento, slump-flow en inglés, evalúa la capacidad de relleno del concreto auto - consolidable sin la presencia de obstáculos. Es el ensayo más utilizado tanto por su sencillez como por el equipo que precisa y se puede realizar tanto en obra como en laboratorio. Además se puede observar si hay segregación y/o exudación y nos da una medida indirecta de la tensión umbral de flujo. Está normalizado por la norma NMX - C – 472 – ONNCCE – 2013. Para la realización del ensayo se necesita el cono de Abrams, según norma NMX – C – 156 – ONNCCE – 2010, y una placa de acero plana cuyas dimensiones aproximadas son 850 x 850 mm y 2 mm de espesor. En esta placa se encuentran grabadas dos circunferencias concéntricas marcadas, una de 200 mm de diámetro y otra de 500 mm de diámetro.
El procedimiento de este ensayo es el siguiente. Se coloca el cono, ayudándose de la marca circular de 200 mm, en el centro de la bandeja. Se llena el cono en una sola capa sin compactar el concreto, se enrasa y se levanta el cono en un tiempo de 5.0 + 2.0 segundos. Los resultados que se obtienen son T50, que es el tiempo que tarda el concreto en alcanzar la circunferencia de 500 mm de diámetro, y dF que es el diámetro final alcanzado por el concreto una vez cesa completamente el movimiento, expresado como la media de dos medidas en direcciones perpendiculares. El aspecto final del concreto debe ser homogéneo presentando una buena distribución de los agregados. Como ya se ha mencionado previamente, se puede observar una posible segregación del agregado grueso y/o exudación excesiva. La primera ocurre cuando hay una mayor concentración del agregado grueso en la zona central. La exudación excesiva se manifiesta como un halo de agua y/o lechada en la zona perimetral del concreto. Capacidad de paso con el anillo japonés El ensayo de capacidad de paso con el anillo japonés, J-Ring en inglés, evalúa la resistencia al bloqueo del concreto auto - consolidable a través de barras de armadura, en condiciones de flujo libre. Además se puede observar si hay segregación, exudación, o si se produce una mayor concentración de agregado grueso en la zona central. Está normalizado por la norma NMX – C – 470 – ONNCCE – 2015. Para la realización del ensayo se necesitan los mismos equipos que para el ensayo de escurrimiento más un anillo de 30 cm de diámetro y 12 cm de altura con unas barras perimetrales con una separación de 6 cm entre centros. El procedimiento del ensayo es el siguiente: Se determina el flujo de revenimiento de acuerdo a lo establecido en la NMX – C – 472 – ONNCCE – 2013. Inmediatamente después de determina la capacidad de paso con el anillo J de acuerdo a lo establecido en la NMX – C – 470 – ONNCCE – 2015, se realiza de manera similar al del ensayo de flujo de revenimiento, pero con la diferencia del anillo. Se colocan el cono, ayudándose de la marca circular de 200 mm, en el centro de la bandeja y, el anillo se sitúa concéntrico al cono. Se llena el cono en una sola capa sin compactar el concreto, se enrasa y se levanta el cono.
Los parĂĄmetros que se obtienen son dJF que es el diĂĄmetro final, TJ50 que es el tiempo que tarda el concreto en alcanzar el diĂĄmetro de 500 mm, H1 y H2 que, corresponden a la altura del concreto justo en la cara interior y exterior del anillo respectivamente. Con dichas alturas se calcula el coeficiente de bloqueo CBE segĂşn la expresiĂłn siguiente:
đ??śđ??ľđ??¸ = 100 đ?‘Ľ
đ??ť2 đ??ť1
Normalmente este ensayo se complementa con el ensayo de flujo de revenimiento debido a que la NMX – C – 470 – ONNCCE – 2015 establece que la diferencia de los diåmetros finales obtenidos en ambas pruebas deben tener la diferencia que se muestra en la siguiente tabla: Relación de Bloqueo Diferencia entre flujo de revenimiento y flujo en anillo J 0 a 25 mm >25 pero < 50 mm >50 mm
RelaciĂłn de bloqueo Bloqueo no visible Bloqueo de mĂnimo a notable Bloqueo de notable a extremo
BasĂĄndonos en esta norma se concluye que la relaciĂłn de bloqueo no debe ser mayor de 50 mm en ningĂşn caso. Ensayo de la caja en L El ensayo de la caja en L, L-Box en inglĂŠs, mide la capacidad de paso del concreto auto - consolidable a travĂŠs de barras de armaduras con flujo confinado. AdemĂĄs permite conocer la fluidez del concreto y si existe o no bloqueo del mismo. Este mĂŠtodo no s encuentra normalizado en nuestro paĂs. Para la realizaciĂłn del ensayo se emplea un molde que se denomina caja en cuya configuraciĂłn se muestra en la figura donde se puede observar que la caja puede tener 2 Ăł 3 barras dependiendo del tamaĂąo mĂĄximo del agregado.
El ensayo se realiza del siguiente modo. Se llena de una sola vez y sin compactar la parte vertical de la caja, con la compuerta cerrada. Una vez llena, se enrasa el concreto y se abre la compuerta. Cuando ha cesado el movimiento del concreto, se determinan las alturas de la masa de concreto en reposo en el lado de la compuerta (interiormente) y en el extremo horizontal de la caja, H1 y H2 respectivamente. Los parĂĄmetros que se obtienen son T600 que es el tiempo que tarda el concreto en salir y llegar al extremo de la caja en L cuya distancia, desde el extremo de la compuerta es de 600 mm y, el coeficiente de bloqueo que se define segĂşn la expresiĂłn siguiente: đ??śđ??ľđ??¸ = 100 đ?‘Ľ
đ??ť2 đ??ť1
Ensayo del embudo en V
El ensayo del embudo en V, V-funnel en inglĂŠs, evalĂşa la capacidad de relleno y la capacidad de paso por aberturas estrechas del Concreto auto - consolidable. AdemĂĄs mide indirectamente la viscosidad plĂĄstica del material. Este mĂŠtodo no estĂĄ normalizado en nuestro paĂs. Para la realizaciĂłn del ensayo se emplea un embudo cuyas dimensiones se muestran en la figura:
Antes de realizar el ensayo, hay que colocar el embudo sobre un soporte con un recipiente debajo que recoja el concreto. Se llena el embudo de una sola vez sin compactar, se enrasa el concreto y se abre la compuerta inferior despuĂŠs de haber esperado 10 s. Se mide el parĂĄmetro TV que es el tiempo que tarda en salir todo el concreto del embudo, considerando ese momento el instante en que, observando el flujo desde la parte superior, se vislumbra luz a travĂŠs de la boca inferior. Los valores lĂmite para esta serie de pruebas son los que se muestran en la siguiente tabla:
Ensayos en Estado Fresco Flujo de revenimiento T50 (segundos) Df (cm) T20 (segundos) T40 (segundos) Caja en L H2/H1 Embudo V Tv (segundos)
Valores límite 3–5 60 – 70 >1.5 <3.5 >0.80 5 – 12
Otros ensayos Además de los ensayos anteriormente descritos, existen otros ensayos que se emplean para la caracterización del estado fresco del concreto auto - consolidable. Caja en U, L-Box en inglés. Al igual que en el ensayo de la caja en L, la caja en U evalúa la resistencia al bloqueo del concreto auto - consolidable en donde las condiciones de flujo son más exigentes, es decir, confinado y contra la gravedad. El procedimiento del ensayo es el siguiente. Con la puerta cerrada, se llena el compartimento A. Tras un minuto de reposo se abre la compuerta, dejando que el concreto fluya del compartimento A al B. Los parámetros que se miden son las alturas del concreto en ambos compartimentos. Los requisitos habituales son: que la diferencia de alturas no supere los 30 mm, o que la altura del concreto en el compartimento B sea mayor de 300 mm. Ensayo de columna, column technique en inglés. Su objetivo es determinar la resistencia a segregación. En nuestro país, el ensayo está normalizado por la norma NMX – C – 471 – ONNCCE – 2013. Se vierte el concreto dentro de un molde cilíndrico sin compactar, dejándolo reposar durante 15 minutos. Transcurrido ese tiempo, se quitan las pinzas de la parte superior y se extrae la masa de concreto de dicha parte. Esta masa se lava sobre un tamiz de 4,75 mm. El concreto de la parte central se desecha y se repite el mismo procedimiento que con el concreto de la parte superior, pero con el de la inferior. Se secan las dos masas de concreto y se pesan y con ello se calcula el porcentaje de segregación. Exigencias de auto - compactabilidad Como ya se ha visto al comienzo de este apartado, en el concreto auto - consolidable, se tienen que cumplir simultáneamente los tres requisitos principales de auto - consolidabilidad que se evalúan a través de los ensayos descritos anteriormente. En México, las normas solamente recogen tres de los ensayos como ya se ha mencionado y mediante esos ensayos las características de auto – consolidabilidad se evalúan del siguiente modo
Capacidad de relleno: ensayos de escurrimiento y embudo en V. • Resistencia de bloqueo: ensayo del embudo en V, caja en L y escurrimiento con anillo japonés. • Resistencia a la segregación: La resistencia a segregación se mide indirectamente a través de los ensayos de flujo de revenimiento con y sin anillo japonés, y si se quiere de una manera directa se podría realizar con el ensayo de columna o con el tubo-U, aunque son ensayos que no están recogidos en las normas.
Ing. Daniel Estrada Martínez