Unidad 4: Fabricación y Control del Hormigón NOTA: incluir condiciones de curado de probetas según NCh 170-2016
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Objetivos • Identificar las variables cualitativas y cuantitativas que pueden incidir en la homogeneidad de mezcla. • Establecer los ensayos de control pertinentes de acuerdo a su aplicación.
Contenidos • Variables cualitativas que inciden en la homogeneidad de la mezcla. • Variales cuantitativas que inciden en la homogeneidad de la mezcla. • Corrección por humedad. • Ensayo de control al hormigón fresco.
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Fabricación de hormigón
1.
Verificación funcionamiento de planta Aspectos mecánicos Aspectos Técnicos
2.Procedimiento de funcionamiento de la planta Aspectos mecánicos Homogeneidad y calidad del hormigón
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Fabricación de hormigón Consideraciones: Dosificación en masa Corrección por humedad Control de cono Control de rendimiento
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Fenómeno de Esponjamiento
Esponjamiento (%)
D A ED M U H
EN
LA
A N E AR
60
60
60
50
50
50
40
40
40
30
30
30
40
20
20
20
30
10
10
10
20
0
0
0
60 50
10 0
Humedad (%)
Humedad (%)
Humedad (%)
Humedad (%)
5
D A ED M U H
EN
LA
A N E AR
Fenómeno de Esponjamiento
60 50 40 30 20 10 0
Humedad (%)
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D A ED M U H
EN
LA
A N E AR
Humedades de las arenas gruesas bajo 10%
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Correccioó n por humedad Método alternativo
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NCh170-2016
9.3 Medición de los materiales
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Carguío 1. 75% del agua. 2. 50% del árido grueso. 3. 100% de la arena junto con 100% del cemento. 4. 50% árido grueso. 5. Aditivo diluido en porción menor de agua 6. Agua que se ajusta de acuerdo con la plasticidad deseada. Hay mezcladoras que requieren otro orden de carguío, el que deberá comprobarse si el hormigón resulta segregado. El tiempo de mezclado: normalmente es de 1 a 1 1/2 minutos y debe medirse desde el momento en que entran todos los materiales a la mezcladora.
Se considera correcto el mezclado cuando el hormigón presenta aspecto igual a través de todo el vaciado. Si al empe a vaciar aparece mucho mortero y al final sale sólo árido grueso, o viceversa, debe corregirse el defecto aumentando tiempo de mezclado y si el mal mezclado persiste, se cambia el orden de carguío, se agrega parte del agua por la boc de salida o se controla la velocidad de rotación.
Control de agua: Cono de abrams
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MEDICIÓN DE LOS MATERIALES Silo de cemento
Caudal o peso de agua
Caudal o peso de aditivo
Balanza cemento
Bines de agregados
Camión o mezcladora
Balanza de agregados 11
Carguío automático Materias Primas
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Orden de carguío de los Materiales En general, deben ser incorporados en un cierto orden para obtener una adecuada homogenización
agua (70%)
~30%
~40%
grava gravilla arena gruesa arena fina cemento resto agua + aditivo
~30% 13
Orden de carguío de los materiales
Asentamiento de Cono (cm)
Caso de hormigones fluidos (>20 cm)
Carg
1° ce ment o
0
a sim ultán
ea
y are nas
30
1° ceme n
60
90
120
to y agu
a
Tiempo (minutos)
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Amperímetros - Cono Permite relacionar Cono versus Energía consumida
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Estimación de la humedad mediante Sensores de Humedad La utilidad de los sensores depende de su correcta instalación, funcionamiento e interpretación
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El valor que entrega este tipo de equipos depende de: • granulometría • forma de las partículas • grado de compactación Por lo tanto, para cada arena diferente se debe realizar una contrastación nueva. Para ello se establece un procedimiento que considera: • metodología • frecuencia
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Control de hormigoó n fresco
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Muestreo
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Muestreo NCh171-2008 Hormigoneras estacionarias: •1 o más porciones •Entre 10% y 90% de la descarga •Descarga rápida: operar como acopio 5 Muestreo 5.1 El tiempo para obtener la muestra simple o compuesta, desde la toma de la primera porción hasta la última, no debe ser mayor que 15 min 5.2 Transportar la muestra puntual o las porciones de la muestra compuesta, según corresponda, al lugar donde se realizarán los ensayos del hormigón fresco o se confeccionarán las probetas. La muestra se debe remezclar en el menor tiempo necesario para asegurar la uniformidad y el cumplimiento con los tiempos máximos especificados en las normas de confección de probetas y de ensayo de hormigón fresco correspondientes. 5.3 Emplear el menor tiempo posible para obtener y manipular la muestra y protegerla del sol, viento, de otras fuentes de evaporación rápida y de contaminación.
Muestra > 30 L 22
Muestreo y mantención de probetas en obra (curado inicial) Densidad aparente hormigón fresco: Verificación de volumen fabricado 23
Método de docilidad NCh 1019-2008 1. Alcance y campo de aplicación 1.1 Esta norma especifica el procedimiento de ensayo para determinar la docilidad del hormigón fresco por el método del asentamiento del cono de Abrams en laboratorio y en terreno 1.2 Esta norma se aplica a hormigones con árido grueso de tamaño máximo nominal hasta 37,5 mm cuya plasticidad y cohesión cumplan condiciones establecidas en 7.4 1.2 Este método no es aplicable a hormigones cuyo asentamiento sea menor que 1,5 cm o mayor que 21 cm. Se puede ampliar a un asentamiento de 23 cm en hormigón con un tamaño máximo nominal del árido menor que 37,5 mm Nota – aspectos de seguridad de manipulación
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Método de docilidad NCh 1019-2008 3. Términos y definiciones 3.1 Asentamiento: descenso que experimenta el hormigón fresco determinado de acuerdo a esta norma y que sirve como medida práctica de docilidad 3.2 docilidad: facilidad del hormigón fresco para ser transportado, colocado y compactado sin que se produzca segregación. 5 Aparatos CONO: Molde de metal de espesor mayor o igual que 1,5 mm. Con una superficie interna lisa libre de rebordes y abolladuras y medidas según recuadro Tolerancia dimensiones ± 3 mm. VARILLA-PISON: Barra cilíndrica de acero recta y lisa con extremos semiesféricos y medidas según recuadro. PLACA BASE: No absorbente, plana, lisa, rígida con forma rectangular y medidas mínimas según recuadro. PORUÑA DE LLENADO: Metálica de sección y dimensión tales que permita el vaciado de su contenido en el molde. REGLA O HUINCHA METALICA: graduada en mm con el punto 0 en uno de sus extremos y long. ≤ a 300 mm. 25
Método de docilidad NCh 1019-2008 • • • • • • • • •
Llene un 1/3 del volumen del cono (≈ 7 cm) compáctelo 25 veces con varilla pisón Llene 1/3 adicional del cono = 2/3 (≈ 16 cm) compáctelo 25 veces Llene 1/3 final compacte 25 veces Levante lentamente el cono, en 5 ± 2 s Mida el asentamiento al 0,5 cm más cercano Tiempo total 2,5 min
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Método de docilidad NCh 1019-2008
Recomendación :el resultado de una sola prueba no debe ser la base para un rechazo 27
Aclaracioó n NCh Medir y registrar inmediatamente el asentamiento como la distancia vertical entre la altura original y la posición final del centro de la superficie superior del hormigón, con aproximación a 0,5 cm. Hacer esta medición en el eje original de moldeo del hormigón, con la visión del operador en dirección perpendicular a la regla o huincha de medir. Cuando el hormigón moldeado sufre disgregaciones o la superficie superior se inclina con una diferencia mayor o igual que 5 cm entre el punto mas alto y el mas bajo del diámetro, se debe repetir el ensayo. Si por segunda vez se produce este fenómeno, se debe considerar que el hormigón no es apto para efectuar este ensayo.
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Resumen del meó todo muestra
equipamiento limpio y humedecido superficie plana
Llenado 3 capas igual volumen
25 golpes / capa penetrando apenas hasta la capa subyacente
Enrase aserrado y rotación de la varilla-pisón
Tiempo de ensayo ≤ 2,5 min Levante 5 ± 2 seg
Medición al 0,5 cm
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5. Determinación densidad aparente NCh1564 1. Alcances 1.1 Este método establece procedimiento para determinar la densidad aparente del hormigón fresco. 3. Términos y definiciones 3.1 densidad aparente del hormigón (D): densidad que considera el volumen aparente de la mezcla (volumen real + volumen aire) 3.2 rendimiento de la amasada (Ra): volumen aparente de hormigón fresco elaborado de una amasada 3.3 rendimiento relativo (Rr): cuociente entre el volumen aparente de hormigón fresco elaborado y el volumen aparente teórico de hormigón fresco de la dosificación de diseño 3.4 rendimiento por saco de cemento (Rs): volumen aparente de hormigón fresco elaborado por saco de cemento. Se expresa en metro cúbico por saco (m 3/saco), indicando la capacidad del saco 3.5 contenido de aire: volumen de aire arrastrado o incorporado en el hormigón, expresado como porcentaje del volumen aparente de dicho hormigón. 30
5. Determinación densidad aparente NCh1564 Equipamiento: • Recipientes (según Tabla 1) Tamaño Max hormigón (mm)
Volumen recipiente (L)
19 mm
5
37,5
10
• Equipos de vibración: Vibrador interno
Mesa vibradora
Varilla pisón
Min 7000 rpm Diam < ¼ menor dimensión de recipiente
Min 2400 rpm
Varilla cono Abrams
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5. Determinación densidad aparente NCh1564
Volumen Conocido
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5. Determinación densidad aparente NCh1564 Procedimiento con:
Vibrador
Mesa vibratoria
Pisón
Determinación del volumen del recipiente (nuevo y cada 12 meses) y masa Llenado en 2 capas
Llenado en 1 capa
Llenado en 3 capas
3 inserción por capa
Delgada capa de lechada cubra la superficie
25 golpes/capa (hasta 15 L) 1 golpe/ 20 cm2 (recipientes mayores) + mazo
Enrase con regla, terminación con llana
Cálculo
D = masa recipiente con hormigón – masa recipiente Volumen recipiente 33
5. Determinación densidad aparente NCh1564 •
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5. Determinación densidad aparente NCh1564
Los cambios de densidad por lo general significan que hubo cambios en el contenido de aire y a veces cambios de materiales Tolerancia Rendimiento: ± 3%
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5. Determinación densidad aparente NCh1564 Ejemplo: Producción • D = 16,92 kg / 7 L = 2.417 kg/m 3
Volumen teórico: 300 L • Masa de la carga total del hormigón; M = 750 kg • Volumen por carga: V = 750/ 2.417 kg/m3 = 0,31 m3 totales en la carga.
Verificación de rendimiento ??? 36
NCh1017-2009. Hormigón – Confección en obra y curado de probetas para ensayos de compresión, tracción por flexión y por hendimiento 1 Alcance y campo de aplicación 1.1 Esta norma establece el procedimiento para la confección, protección y curado inicial de las probetas de hormigón fresco muestreadas en condiciones de obra y que se destinan a ensayos de compresión, tracción por flexión y tracción por hendimiento para determinar la resistencia potencial del hormigón 1.2 Esta norma también establece el procedimiento para transporte desde la obra al laboratorio y el curado en el laboratorio de las probetas de hormigón fresco muestreadas en condiciones de obra y que se destinan a ensayos de compresión, tracción por flexión y tracción por hendimiento para determinar la resistencia potencial del hormigón
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Confeccioó n de las probetas Vibrado mecánico
Vibrado pisón
1 capa
2 capas
Una inserción al centro
Distribuir golpes en todo el molde 8 golpes/ 100 cm 2
Introducir el vibrador verticalmente, hasta 2 cm del fondo del molde
Capa superior: introducir el pisón penetrando 2 cm capa anterior, exceso se elimina con enrase
Vibrado mecánico
Vibrado pisón
2 capas, espesores similares
3 capas
Una inserción al centro, cada capa
Distribuir golpes en todo el molde 8 golpes/ 100 cm2
Introducir vibrador verticalmente, hasta 2 cm del fondo molde y traspasar 2 cm capa superior-inferior
Introducir el vibrador verticalmente, hasta 2 cm del fondo del molde
Retirar vibrador lentamente
Uniformar superficie con la varilla
Mantener leve exceso y rellenar con hormigón, vibrar hasta lechada salga a la superficie
Mantener leve exceso y rellenar con hormigón, no golpear el fondo del molde
Golpear con un mazo los costados
Golpear con un mazo los costados
NCh170-2016
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NCh1017 Confección de probetas Otras condiciones para las probetas 6.4 Enrase: platacho y alisado: llana (exceso < 2 mm) 6.5 Marcado probetas: numeración trazable y no alterar alisado de caras de ensayo
7 Curado Probetas protegidas Traslado a lugar de curado inicial inmediato (realizado en caso de alteración por el movimiento) Temperatura: entre 16°C y 27°C Protección: Recipiente de agua con cal/ laminas /otro elemento que evite evaporación de agua de las probetas Desmolde: Tiempos mayores a 20 hr : cubos y cilindros Tiempos mayores a 44 hr : Prismáticos 39
NCh1017 Confección de probetas Curado de laboratorio:
Traslado de probetas a laboratorio
Piscina de agua con cal a 23 °C ± 2°C
Cubos y cilindros: Cámara de curado Humedad > 95% Temperatura 23 °C ± 2°C Superficie de todas las caras con agua libre
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Requisitos previos Porosidades generadas por tipo de desmoldante
Vetas de arena provocadas por exceso de desmoldante 41
Condiciones del entorno
Adición de agua lluvia, o polvo, alteran la composición original
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Condiciones del entorno Vibraciones de equipos de compactación provocan segregación de la mezcla
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Condiciones del entorno ¿Qué se ve aquí?
Un lugar inadecuado, como podría ser una superficie inclinada, generará distorsiones geométricas
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NCh1017 Confección de probetas 8 Registros
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Confeccioó n y Curado en Obra de Probetas para Ensayos de Compresioó n y traccioó n (NCh1017-2009)
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Muestreo El plazo entre la toma de la primera porción hasta la última debe ser menor a los 15 minutos, con lo cual se disminuye la variabilidad
Transportar al lugar de confección de probetas Cubrir al hormigón de la intemperie que le pudiese generar alteraciones
Antes de la confección de probetas, se debe homogenizar con pala…no poruña o similares
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Extracción de muestras
¿Por qué no es recomendable extraer muestra desde el acopio sobre la parrilla de la bomba?
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Moldeado de probetas
No poruña, sino pala
Falta de perpendicularidad por inclinación del molde con hormigón aún en estado fresco
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Compactación del hormigón NCh1017 antigua
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Compactación del hormigón NCh1017 actual
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Compactación del hormigón Relación de Resistencias - Relación de Densidades
Relación de Resistencias
1,0 0,8 Neville (1989)
0,6
Experiencia PROPIA Experiencia PETREOS
0,4 0,90
0,92
0,94
0,96
0,98
1,00
Relación de Densidades
Basta perder 1 % en densidad para perder 5 a 7 % en la resistencia
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Identificación de las probetas
El uso de “papelitos” inhibe buena adherencia con el refrentado
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La metodología se basa en términos
ALEATORIOS. Es decir, no se deben establecer condiciones de muestreo según el momento y/o elementos a hormigonar.
NOTA: La empresa como política establece tomar muestras a todos los elementos muro, losa y fundación que se hormigonen en el día, el momento es aleatorio, el profesional debe decidir el momento que se toma la muestra o capacho que toma. Si el calculista lo válida, no existiría conflicto alguno
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Clase de Muestreo (ACI311, Manual de Inspección del Hormigón, Publicación SP-2)
ok = Satisface el requisito del encabezamiento de la columna X = No satisface el requisito del encabezamiento de la columna
Protege contra defectos conocidos
Protege contra defectos desconocidos
Protege contra ciclos y patrones
Riesgo inherente bajo
Riesgo bajo en situaciones desconocidas
Organización simple
Alta confiabilidad
No requiere tomar muestras con conocimientos especiales
MUESTREO DE CRITERIO ( Muestreo basado únicamente en el criterio de quien toma la muestra)
ok
X
?
?
X
ok
?
X
MUESTREO DE CUOTA ( Se juzga la distribución de la muestra por la hora, localización etc., de acuerdo con la distribución de los hechos)
ok
X
ok
?
X
X
?
X
MUESTREO SISTEMATICO ( Se seleccionan las observaciones sucesivas mediante una secuencia de intervalos uniformes )
ok
ok
X
ok
?
ok
ok
ok
MUESTREO ESTRATIFICADO ( Se seleccionan independientemente cada una de dos, o más, partes tomadas de una parte correspondiente )
ok
ok
ok
ok
?
?
ok
ok
MUESTREO ALEATORIO ( Se seleccionan las muestras de manera tal que cada individuo tenga la misma posibilidad de ser escogido )
ok
ok
ok
ok
ok
X
ok
ok
? = Puede cumplir o no con el encabezamiento, según la situación
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Otros En general, el Diseño Estructural no requiere
una mayor frecuencia de muestreo que la normalizada, por lo que es innecesario aumentarla.
Al ser la Frecuencia de una muestra cada 150
m3, es posible esperar que existan lotes de 300 m3 sin muestra
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75 m3
300 m3
Lote 1
Lote 2
150 m3
150 m3
7 m3
Lote 3 150 m3
Lote 4 150 m3
Lote n 150 m3
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