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el concreto en la historia...

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Métodos para pruebas de trabajabilidad del concreto fresco [Ingeniería ambiental y sanitaria], [2020]

Métodos para pruebas de trabajabilidad del concreto fresco Methods for testing the workability of fresh concrete

Enilda Barrios Mosquera1 [email protected]

Gisell Navarro Carpintero2

[email protected]

Lilibeth Oñate Villarreal3 [email protected]

Juan Camilo Perez Contreras 4

[email protected] Universidad Popular del Cesar, Facultad de ingeniería, Ingeniería Ambiental y Sanitaria (1)

Resumen El siguiente documento describe seis métodos para pruebas de trabajabilidad del concreto fresco. Con la finalidad de conocer cada una de las características de los métodos mencionados, se detalla cada uno de estos, junto a su procedimiento y aparatos necesarios para realizar cada prueba de trabajabilidad. Si bien, existe numerosos métodos para la elaboración de pruebas de trabajabilidad del concreto, solo se mencionarán los seis más relevantes según la bibliografía: prueba de asentamiento, prueba de asentamiento K, prueba de penetración de la pelota, ensayo del factor de compactación, medición de la consistencia o flujo del hormigón de cemento mediante el uso de una mesa de flujo, y método Vee-Bee Consisto-meter, para la determinación de la consistencia del hormigón. Es de gran importancia, establecer el comportamiento de la manejabilidad que se da durante el estado fresco, el cual reviste valor para el propósito de construir los diferentes elementos estructurales de una obra. Palabras Clave: Concreto fresco, manejabilidad del concreto, trabajabilidad del hormigón.

Abstract The following document describes six methods for testing the workability of fresh concrete. In order to know each of the characteristics of the aforementioned methods, each of these is detailed, along with its procedure and necessary equipment to carry out each workability test. Although there are numerous methods for preparing concrete workability tests, only the six most relevant will be mentioned according to the bibliography: Slump test, K Slump test, Ball penetration test, Compaction factor test, Measurement of the consistency or flow of the cement concrete by using a flow table, and the Vee-Bee Consisto-meter method, to determine the consistency of the concrete. It is of great importance to establish the handling behavior that occurs during the fresh state, which is valuable for the purpose of building the different structural elements of a work . Keywords: Fresh concrete, workability of concrete, workability of concrete.

1. INTRODUCCIÓN Desde principios del siglo XX, las grandes industrias dedicadas a la fabricación de hormigón, han reconocido la necesidad de controlar y determinar la trabajabilidad del concreto, dada durante el estado fresco, con la finalidad de garantizar que este pueda colocarse correctamente, cumplir su función óptima y, por ende, alcanzar la resistencia adecuada, asegurando las diferentes estructuras de una obra. Por lo anterior, se han desarrollado diferentes métodos para realizar las pruebas de trabajabilidad del concreto, las dosificaciones de las mezclas y su correcto funcionamiento. El presente documento, describe seis métodos para pruebas de trabajabilidad del concreto fresco. Con la finalidad de conocer cada una de las características de los métodos mencionados, se detalla cada uno de estos, junto a su procedimiento y aparatos necesarios para realizar cada prueba de trabajabilidad. Si bien, existe numerosos métodos para la elaboración de pruebas de trabajabilidad del concreto, solo se mencionarán los seis más relevantes según la bibliografía: prueba de asentamiento, prueba de asentamiento K, prueba de penetración de la pelota, ensayo del factor de compactación, Medición de la consistencia o flujo del hormigón de cemento mediante el uso de una mesa de flujo, y método Vee-Bee Consisto-meter, para la determinación de la consistencia del hormigón. Es de gran importancia, 1

Gisell Navarro Carpintero, 2020.

establecer el comportamiento de la manejabilidad que se da durante el estado fresco, el cual reviste valor para el propósito de construir los diferentes elementos estructurales de una obra. 1.1 Métodos para pruebas de trabajabilidad del concreto fresco Los métodos de prueba de trabajabilidad para el concreto fresco presentados en este documento cubren una amplia gama de trabajabilidad. Los métodos de prueba van desde pruebas simples que se pueden realizar en menos de un minuto hasta pruebas más complejas que requieren equipos costosos y operadores experimentados. 1.1.1

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Prueba de asentamiento: La prueba de asentamiento es el método de prueba más conocido y ampliamente utilizado para caracterizar la trabajabilidad del concreto fresco, además, es la prueba as económica. Mide la consistencia, se utiliza en los sitios de trabajo para determinar rápidamente si un lote de concreto debe aceptarse o rechazarse. El método de prueba está ampliamente estandarizado en todo el mundo, incluso en ASTM C143 en los Estados Unidos y EN 12350-2 en Europa. El aparato consiste en un molde en forma de tronco de cono con un diámetro de base de 8 pulgadas, un diámetro superior de 4 pulgadas y una altura de 12 pulgadas. El molde se llena de hormigón en tres capas de igual volumen. Cada capa se compacta con 25 golpes de varilla apisonadora. El molde del cono de asentamiento se eleva verticalmente hacia arriba y se mide el cambio de altura del hormigón. El único tipo de asentamiento permisible bajo ASTM C143 se denomina frecuentemente asentamiento “verdadero”, donde el hormigón permanece intacto y conserva una forma simétrica. Un asentamiento cero y un asentamiento colapsado están fuera del rango de trabajabilidad que se puede medir con la prueba de asentamiento. Específicamente, ASTM C143 aconseja precaución al interpretar los resultados de las pruebas de menos de ½ pulgada y mayores de 9 pulgadas. Si parte del hormigón se desprende de la masa, la prueba debe repetirse con una muestra diferente de hormigón. Un concreto que presenta un asentamiento por cizallamiento en una segunda prueba no es lo suficientemente cohesivo y debe ser rechazado. La prueba de asentamiento no se considera aplicable para hormigones con un tamaño máximo de agregado grueso mayor a 1.5 pulgadas. Para concreto con agregado de más de 1.5 pulgadas de tamaño, estas partículas más grandes se pueden eliminar mediante un tamizado húmedo. Prueba de asentamiento K: Consiste en un pequeño dispositivo que se puede insertar directamente en una masa de hormigón fresco para determinar desplome rápidamente. El dispositivo consta de un tubo hueco con ranuras y orificios. El extremo con la punta puntiaguda se inserta en el hormigón. Una placa plana aproximadamente a la mitad de la altura del tubo indica la profundidad adecuada de penetración del dispositivo. Un émbolo redondo se mueve libremente por el otro extremo. El tubo se inserta en el hormigón con el émbolo en la posición superior para permitir que el mortero del hormigón entre en el interior del tubo. Pasados 60 segundos se baja el émbolo hasta que se apoye sobre el mortero que ha entrado en el tubo. La profundidad del mortero en el tubo, según se lee en la escala graduada del émbolo, se toma como el asentamiento K. El émbolo se tira de nuevo a su posición superior y el tubo se retira del hormigón. Una vez que se permite que el mortero fluya fuera del tubo, se baja el émbolo para que descanse sobre el mortero restante en el tubo. La lectura en la escala graduada en este punto se considera la viabilidad, W. La lectura de K-asentamiento está relacionada linealmente con el asentamiento. Cuanto mayor sea la lectura de trabajabilidad, W, mayor será la trabajabilidad y la compactibilidad de la mezcla. La diferencia entre K y W es una indicación de la susceptibilidad de una mezcla a la segregación. Este método es simple, más fácil y más rápido de usar que la prueba de asentamiento. Prueba de penetración de la pelota: Esta prueba es simple y económica se puede realizar rápidamente en concreto. El aparato de prueba consiste en una bola de 6 pulgadas de diámetro y 30 libras unida a un vástago. El vástago, que está graduado en incrementos de ¼ de pulgada, se desliza a través de un marco que descansa sobre el concreto fresco. Para realizar la prueba, el hormigón a ensayar se pega fuera de nivel. Se suelta la bola y se mide la profundidad de penetración al ¼ de pulgada más cercano. Deben realizarse al menos tres mediciones para cada muestra. La prueba de penetración de la pelota es más rápida y proporciona resultados más precisos que la prueba de asentamiento y se puede realizar en concreto in situ para obtener un resultado directo rápidamente.

Métodos para pruebas de trabajabilidad del concreto fresco [Ingeniería ambiental y sanitaria], [2020]

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Ensayo del factor de compactación: esta prueba expresa viabilidad en términos de compactibilidad de una muestra de hormigón. El aparato de prueba, es extremadamente simple: consiste simplemente en un contenedor de metal rígido y alto con dimensiones laterales de 200 mm y una altura de 400 mm. La parte superior del recipiente está abierta. El contenedor se llena con hormigón fresco sin compactar. Una vez que la parte superior del recipiente lleno se ha nivelado, el hormigón se compacta con una varilla apisonadora o, más comúnmente, con vibración hasta que el hormigón deja de hundirse en la caja. El grado de compactación se calcula como la altura del contenedor dividida por la altura media del hormigón compactado. Prueba de medición de la consistencia o flujo del hormigón de cemento mediante el uso de una mesa de flujo: Este método da una indicación de la consistencia y cohesión del hormigón. Esta prueba es de gran valor con respecto a la segregación. Sin embargo, también proporciona una buena evaluación de la consistencia de mezclas de hormigón rígidas, ricas y cohesivas. Normalmente, este método se utiliza para hormigón, donde el tamaño nominal del agregado no supera los 38 mm. El aparato consta de una placa superior de madera cuadrada de 700 mm forrada con una delgada hoja de metal. La placa está articulada en un extremo a una base, mientras que, en el otro extremo, los clips permiten que la placa se levante verticalmente. distancia de 40 mm. Grabados en la hoja de metal hay dos líneas perpendiculares que se cruzan en el centro de la placa y un círculo de 200 mm concéntrico con el centro de la placa. El tronco de un cono utilizado para moldear el hormigón es más corto que el cono de asentamiento, con un diámetro superior de 130 mm y un diámetro inferior y una altura de 200 mm. Prueba Vee-Bee Consisto-meter: Esta prueba mide la capacidad de remodelado del hormigón bajo vibración. Los resultados de la prueba reflejan la cantidad de energía necesaria para volver a moldear una cantidad de hormigón en determinadas condiciones de vibración. Es aplicable a concreto con asentamientos menores a 2 pulgadas. Esta es una prueba dinámica y se puede utilizar en hormigones demasiado secos para la prueba de asentamiento. El dispositivo de prueba está estandarizado en ASTM e identificado por el Comité 211 de ACI (2002) en su guía para dosificar concreto de bajo asentamiento. Los resultados de las pruebas se obtienen directamente. 2. MATERIALES Y MÉTODOS/METODOLOGÍA

2.1 Tipo de investigación El documento presenta una investigación descriptiva, el objetivo de este tipo de investigación es únicamente establecer una descripción lo más completa posible de un fenómeno, situación o elemento concreto. Mide las características y observa la configuración y los procesos que componen los fenómenos. En este caso, analizamos los diferentes métodos para las pruebas de trabajabilidad del concreto, con sus diferentes características, evaluando cual de estos puede ser mas adecuado de acuerdo a las condiciones que se puedan presentar. 2.2 Línea de investigación La línea de investigación correspondiente a la presente investigación, y de acuerdo a las establecidas por el programa de ingeniería ambiental y sanitaria de la Universidad Popular del Cesar, es: Sostenibilidad y Gestión Ambiental. 2.3 Estructura metodológica El documento, es de carácter investigativo, con la finalidad de describir seis métodos de pruebas utilizados para la trabajabilidad del concreto fresco, mediante el análisis de información obtenida a partir de la bibliografía dada, así como con la ayuda de páginas web, libros electrónicos y demás información concerniente en las paginas web, que puedan aportar significativamente en el desarrollo de la presente. La recolección de datos, se hará mediante las lecturas de los artículos en ingles proporcionados, los cuales eran traducidos al español, se analizarán cada uno y se describirán los diferentes métodos y dentro de estos, sus procesos y aparatos para llevar a cabo cada una de las pruebas de trabajabilidad del concreto. 3.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

A continuación, se describen las ventajas y desventajas de cada uno de los métodos anteriormente mencionados usados como pruebas de manejabilidad el concreto fresco: 3

Gisell Navarro Carpintero, 2020.

3.1 Prueba de asentamiento VENTAJAS Es la prueba más utilizada en todo el mundo Las especificaciones generalmente se escriben en términos de caída. La prueba de asentamiento es simple, resistente y económica de realizar. Los resultados se obtienen inmediatamente.

DESVENTAJAS La prueba de asentamiento es una prueba estática, no dinámica; por tanto, los resultados están influenciados por la tixotropía del hormigón. La prueba de asentamiento es menos relevante para mezclas de concreto avanzadas más nuevas que para mezclas más convencionales. No proporciona una indicación de la facilidad con la que el hormigón se puede mover en condiciones de colocación dinámicas, como la vibración. Fuente: Elaboración propia

3.2 Prueba de asentamiento K VENTAJAS Esta prueba es más simple y más fácil de usar que la prueba de asentamiento. Un resultado directo está disponible en aproximadamente un minuto.

DESVENTAJAS Esta prueba no tiene en cuenta completamente los efectos de los agregados gruesos. La prueba es estática y no es apropiada para mezclas de concreto de bajo asentamiento. Fuente: Elaboración propia

3.3 Prueba de penetración de la pelota VENTAJAS Esta prueba es más rápida que la prueba de asentamiento Se ha afirmado que la prueba de bola de Kelly proporciona resultados más precisos que la prueba de asentamiento.

DESVENTAJAS La prueba debe realizarse sobre una superficie de hormigón nivelada. La prueba es estática. El agregado grande puede influir en los resultados. Fuente: Elaboración propia

3.4 Ensayo del factor de compactación VENTAJAS Esta prueba es simple y económica La prueba de compactación proporciona una indicación de la compactibilidad del hormigón

DESVENTAJAS La prueba puede ser difícil de vaciar, particularmente cuando se prueban hormigones de bajo asentamiento. Los resultados de las pruebas con diferentes métodos de compactación no se pueden comparar directamente. Fuente: Elaboración propia

3.5 Prueba de medición de la consistencia o flujo del hormigón de cemento mediante el uso de una mesa de flujo VENTAJAS La prueba es simple y se puede utilizar en el campo La prueba proporciona rápidamente un resultado directo.

DESVENTAJAS El procedimiento de prueba no representa las condiciones reales de colocación. Los resultados no se expresan en términos de unidades fundamentales.

La prueba es dinámica, lo que la hace especialmente adecuada para mezclas de hormigón altamente tixotrópicas. Fuente: Elaboración propia

3.6 Prueba Vee-Bee Consisto-meter

Métodos para pruebas de trabajabilidad del concreto fresco [Ingeniería ambiental y sanitaria], [2020]

VENTAJAS Los resultados de las pruebas se obtienen directamente

La prueba es dinámica y se puede utilizar en hormigones demasiado secos para la prueba de asentamiento.

DESVENTAJAS Debido a la necesidad de asegurar que todas las vibraciones se mantengan dentro del dispositivo de prueba, el tamaño del dispositivo de prueba hace que el consistómetro Vebe generalmente no sea adecuado para uso en campo. El dispositivo de prueba solo funciona para hormigones de bajo asentamiento. Fuente: Elaboración propia

Sobre la base de las ventajas y desventajas de los métodos de prueba de viabilidad existentes descritos en este documento, se pueden desarrollar criterios para la creación y evaluación de métodos de prueba futuros. Cualquier nuevo método de prueba debería medir la trabajabilidad más completamente de lo que la prueba de asentamiento es capaz de hacer y ser competitivo con la prueba de asentamiento en términos de costo y velocidad. Además, estos deberán ser empleados según las condiciones y necesidades del hormigón.

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CONCLUSIONES

La importancia de conocer el comportamiento del concreto fresco en términos de trabajabilidad, permitirá garantizar la resistencia y duración optima y adecuada de las obras que con él se empleen. Así pues, existen diferentes métodos de pruebas de trabajabilidad del concreto. Se mencionaron seis métodos de pruebas de trabajabilidad de concreto fresco en el documento, mencionando sus principales ventajas y desventajas, así como su procedimiento y equipos necesarios. Siendo la prueba de asentamiento la más sencilla, económica, y utilizada en el mundo, por estas razones. Es importante vigilar que los diseños de mezcla empleados resulten en un concreto trabajable, ya que esto facilitará su colocación, compactación y acabado y con ello lograremos una buena aceptación del producto por parte del personal de obra. REFERENCIAS Abrams, D.A. (1922). “Proportion Concrete Mixtures,” Proceedings of the American Concrete Institute, 174-181. ACI Committee 116 (2000). “Cement and Concrete Terminology,” ACI 116R-00, ACI Manual of Concrete Practice. Detroit, MI ASTM C185-02. “Standard Test Method for Air Content of Hydraulic Cement Mortar,” ASTM International.

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