Tecnología del Hormigón - Fabricación y Control del Hormigón

Unidad 4: Fabricación y Control del
Hormigón
NOTA: incluir condiciones de curado de probetas
según NCh 170-2016
1

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.
2

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
3

Fabricación de hormigón
Consideraciones:
Dosificación en masa
Corrección por humedad
Control de cono
Control de rendimiento
4

Fenómeno de Esponjamiento
60
60
60
60
Esponjamiento (%)
50
40
30
20
10
0
0 2 4 6 81012
Humedad (%)
50
40
30
20
10
0
0 2 4 6 81012
Humedad (%)
50
40
30
20
10
0
0 2 4 6 81012
Humedad (%)
50
40
30
20
10
0
0 2 4 6 81012
Humedad (%)
5

Fenómeno de Esponjamiento
60
50
40
30
20
10
0
0 2 4 6 81012
Humedad (%)
6

Humedades de las arenas gruesas bajo 10%
16
Sensor COMMAND (%)
14
12
10
Inicio de decantación de agua
8
6
4
2
0
0 2 4 6 8 10 12 14 Humedad 16 18 por Secado 20 22 (%)
Zona uso
Recomendado
Zona de
Incertidumbre
7

Corrección por humedad
Método alternativo
8

NCh170-2016
9.3 Medición de los materiales
9

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
empezar a vaciar aparece mucho mortero y al final sale sólo árido grueso, o viceversa, debe corregirse el defecto
aumentando el tiempo de mezclado y si el mal mezclado persiste, se cambia el orden de carguío, se agrega parte de
agua por la boca de salida o se controla la velocidad de rotación.
Control de agua: Cono de abrams
10

MEDICIÓN DE LOS MATERIALES
Silo de
cemento
Balanza
cemento
Caudal o peso
de agua
Caudal o peso
de aditivo
Bines de agregados
Camión o
mezcladora
Balanza
de agregados
11

Carguío automático Materias Primas
12

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
Caso de hormigones fluidos (>20 cm)
Asentamiento de Cono (cm)
0 30 60
90 120
Tiempo (minutos)
14

Amperímetros - Cono
Permite relacionar
Cono versus Energía consumida
15

Estimación de la humedad mediante
Sensores de Humedad
La utilidad de los sensores depende de su correcta instalación, funcionamiento e
interpretación
16

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
17

Calibraciones
Recomendable Tipo “S”
18

Mantenimiento
de los sistemas de medición
Sistema de medición
19

Control de hormigón fresco
20

Muestreo
21

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
24

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
26

Método de docilidad
NCh 1019-2008
Recomendación :el resultado de una
sola prueba no debe ser la base para
un rechazo
27

Aclaración 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.
28

Resumen del método
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
29

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 (R a ): volumen aparente de hormigón fresco elaborado de
una amasada
3.3 rendimiento relativo (R r ): 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 (R s ): 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)
19 mm
37,5
• Equipos de vibración:
Volumen recipiente (L)
5
10
Vibrador interno
Min 7000 rpm
Diam < ¼ menor dimensión de
recipiente
Mesa vibradora
Min 2400 rpm
Varilla pisón
Varilla cono Abrams
31

5. Determinación densidad
aparente NCh1564
Volumen
Conocido
32

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
3 inserción por capa
Llenado en 1 capa
Delgada capa de
lechada cubra la
superficie
Llenado en 3 capas
25 golpes/capa (hasta 15 L)
1 golpe/ 20 cm 2 (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
34

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%
35

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 m 3
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
37

Confección de las probetas
Vibrado mecánico
1 capa
Una inserción al centro
Introducir el vibrador verticalmente, hasta 2 cm del
fondo del molde
Vibrado mecánico
2 capas, espesores similares
Una inserción al centro, cada capa
Introducir vibrador verticalmente, hasta 2 cm del fondo
molde y traspasar 2 cm capa superior-inferior
Retirar vibrador lentamente
Mantener leve exceso y rellenar con hormigón, vibrar
hasta lechada salga a la superficie
Golpear con un mazo los costados
Vibrado pisón
2 capas
Distribuir golpes en todo el molde 8 golpes/ 100 cm 2
Capa superior: introducir el pisón penetrando 2 cm capa
anterior, exceso se elimina con enrase
Vibrado pisón
3 capas
Distribuir golpes en todo el molde 8 golpes/ 100 cm2
Introducir el vibrador verticalmente, hasta 2 cm del fondo
del molde
Uniformar superficie con la varilla
Mantener leve exceso y rellenar con hormigón, no golpear
el fondo del molde
Golpear con un mazo los costados
NCh170-2016
38

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
Traslado de probetas a laboratorio
Curado de 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
40

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
42

Condiciones del entorno
Vibraciones de equipos de
compactación provocan
segregación de la mezcla
43

Condiciones del entorno
¿Qué se ve aquí?
Un lugar inadecuado, como podría ser una superficie inclinada, generará
distorsiones geométricas
44

8 Registros
NCh1017 Confección de
probetas
45

Confección y Curado en Obra de Probetas
para Ensayos de Compresión y tracción
(NCh1017-2009)
46

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
47

Extracción de muestras
Desde Hormigoneras
Se efectúa la extracción en uno o más intervalos
regulares durante la descarga sin incluir el primer
y último 10%, y sin restringir el flujo de salida del
hormigón.
Desde camiones
hormigoneros
Se regula primeramente el flujo de descarga del
hormigón mediante la velocidad de rotación del
tambor, sin estrangular el flujo de la compuerta.
Se efectúa la extracción de la muestra en uno o
más intervalos regulares durante la descarga, sin
incluir el primer y último 10%.
¿Por qué no es
recomendable extraer
muestra desde el acopio
sobre la parrilla de la
bomba?
48

Moldeado de probetas
No poruña,
sino pala
Falta de
perpendicularidad
por inclinación del
molde con
hormigón aún en
estado fresco
49

Compactación del hormigón
NCh1017 antigua
50

Compactación del hormigón
NCh1017 actual
51

Compactación del hormigón
Relación de Resistencias - Relación de Densidades
1,0
Relación de
Resistencias
0,8
0,6
Neville (1989)
Experiencia PROPIA 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
52

Identificación de las probetas
El uso de
“papelitos”
inhibe buena
adherencia con
el refrentado
53

54

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
55

ok = Satisface el requisito del
encabezamiento de la columna
Clase de Muestreo (ACI311, Manual de Inspección del Hormigón, Publicación SP-2)
X = No satisface el requisito
del encabezamiento de la
columna
? = Puede cumplir o no con el
encabezamiento, según la
situación
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
56

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
57

75 m3 300 m3 7 m3
Lote 1 Lote 2 Lote 3 Lote 4 Lote n
150 m3 150 m3 150 m3 150 m3
150 m3
58