Palabras claves: Manual laboratorios, control calidad, tecnología concreto.

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1 MANUAL DE GUIAS DE LABORATORIO ENFOCADAS AL CONTROL DE CALIDAD DE MATERIALES Y TECNOLOGIA DEL CONCRETO Diego Anatolio Rodríguez Rairan, Julián Alonso Gómez Calderón Programa de ingeniería Civil, Universidad Católica de Colombia. Bogotá D.C., Colombia Abstract this article is for research and development of a User Focused Guide to Laboratory Quality Control Materials and Concrete Technology. It is a manual of laboratory guidelines is of great importance since it is a support material for the courses relevant to the handling equipment for hydraulic concrete, also serves as a reference tool for all students of Civil Engineering and related fields. These guidelines specify laboratory procedures for each test and the materials are studied according to Colombian standards. Resumen este artículo corresponde a la investigación y elaboración de un Manual de Guías de Laboratorio Enfocadas al Control de Calidad de Materiales y Tecnología de Concreto. Es un manual de guías de laboratorio es de gran importancia ya que constituye un material de apoyo para las asignaturas que tengan relación con el manejo de materiales para concreto hidráulico, también sirve de herramienta de consulta para todos los estudiantes de Ingeniería Civil y carreras afines. Estas guías de laboratorio especifican los procedimientos para cada ensayo y también los materiales que son objeto de estudio de acuerdo con las normas técnicas colombianas. Palabras claves: Manual laboratorios, control calidad, tecnología concreto. I. INTRODUCCIÓN El concreto puede ser definido como la mezcla de un material aglutinante (normalmente cemento Pórtland Hidráulico), unos materiales de relleno (agregado ó árido), agua y eventualmente aditivos, que al endurecerse forma un sólido compacto y después de cierto tiempo es capaz de soportar grandes esfuerzos de compresión. Se ha convertido en el material de construcción más ampliamente utilizado a nivel mundial, en razón a su extraordinaria versatilidad en cuanto a las formas que se pueden obtener; sus propiedades físicas y mecánicas para ser usado como elemento estructural; y su economía; razones que lo hacen muy competente frente a construcciones de madera, mampostería o acero. 1 La investigación escogida para este tema es la elaboración de un Manual de Guías de Laboratorio Enfocadas al Control de Calidad de Materiales y Tecnología de Concreto Hidráulico. 1 Asocreto, E. (2010). Colección del concreto, Tecnología del concreto tomo I Este manual de guías de laboratorio es de gran importancia ya que constituye un material de apoyo para las asignaturas que tengan relación con el manejo de materiales para concreto hidráulico, también sirve de herramienta de consulta para todos los estudiantes de Ingeniería Civil y carreras afines. Estas guías de laboratorio especifican los procedimientos para cada ensayo y también los materiales que son objeto de estudio de acuerdo con las normas técnicas colombianas. Estas guías de laboratorio tendrán la siguiente estructura: se presenta una parte de introducción, comprende el alcance de cada ensayo, definiciones, descripción y la importancia de la aplicación del método de ensayo. Posteriormente se presentara una lista detallada de los materiales y equipos a utilizar en la práctica, seguido de una descripción actualizada del procedimiento de laboratorio correspondiente, y por último se analizaran las fórmulas matemáticas para el cálculo de los parámetros, así como formatos de registros de los datos recopilados en el ensayo.

2 II. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN. III. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. ANTECENDENTES En la actualidad el control de calidad de los materiales es requerido en muchas construcciones civiles. Dicho control depende de la magnitud de la obra o proyecto a realizar. Haciendo un seguimiento para verificar si existían documentos o manuales, no se encontró ningún documento que recopile las especificaciones ó procedimientos de laboratorio en las asignaturas, de materiales de construcción especialmente enfocadas al manejo de concreto hidráulico, esto nos brinda la oportunidad de implementar un documento con los instructivos para la realización de un adecuado control de calidad del concreto durante las practicas realizadas en la facultad de Ingeniería Civil. JUSTIFICACIÓN Las propiedades requeridas del concreto fresco están gobernadas por el tipo de construcción, las condiciones climáticas de la zona donde se elabore, por las técnicas de colocación y de transporte; por su parte las propiedades del concreto endurecido están especificadas por el diseñador de la estructura. En general, cada tipo de construcción tiene requerimientos particulares que dependen de muchos factores como sistemas constructivos, tiempos y costos de ejecución. La formulación de la pregunta que origina esta investigación es Cuál es la necesidad que tiene la facultad de Ingeniería Civil de tener un manual de guías de laboratorio para manejo de concreto hidráulico? Para dar respuesta a esta pregunta se verifica que la facultad de Ingeniería Civil carece de este manual el cual es muy importante para todas las asignaturas que tengan que con prácticas de laboratorio de manejo de concreto hidráulico. La principal razón de esta investigación es de realizar manuales de laboratorio para ensayos prácticos en el área de concretos, se requiere dotar a la universidad católica de Colombia estas herramientas de trabajo, que redunda en el crecimiento académico colocando a nuestra facultad de ingeniería civil en uno de los mejores y a la vanguardia en la Ingeniera Civil en el país. IV. MARCO GEOGRAFICO El edificio de los laboratorios está ubicada en la sede el claustro en la carrera 14 con calle 47 y cuenta con la infraestructura y equipos adecuados para la prestación de servicios de ensayos de materiales, concretos, suelos y pavimentos. Para una adecuada formación académica de los estudiantes es fundamental contar con herramientas que ayuden a minimizar y aclarar ciertos conceptos y procedimientos en los ensayos de laboratorio que manejan el concreto hidráulico. En consideración a esto, surge la proposición del presente trabajo. En la actualidad el laboratorio de Ingeniería Civil no cuenta con manuales de consulta que ilustren los ensayos que se ejecutan a los componentes del concreto hidráulico siguiendo los parámetros de las normar técnicas colombianas. Con este proyecto se quiere implementar un documento guía que recopile toda la información estipulada en las diferentes normatividades que rigen los ensayos de laboratorio. Ilustración 1. Instalaciones del Laboratorio de Concretos Universidad Catolica de Colombia

3 TIPOS DE CONCRETOS Concreto ciclópeo Concreto simple al que se le agregan piedras grandes. Usos en rellenos, mejorar terreno de fundación. Concreto masivo: Concreto simple pero el agregado grueso es de 7,5 a 20 cm. Uso en diques y represas. Concreto aligerado: Con piedra pómez, alivien (disminuye el 30% del peso), u otros en sustitución de agregados Ilustración 2. Prensa hidraulica. Instalaciones del Laboratorio de Concretos Universidad Catolica de Colombia. V. METODOLOGÍA Los manuales se enmarcan dentro de un carácter documental y del análisis de las normas NTC Normas Técnicas Colombianas, la población objeto de estudio son los laboratorios de la Universidad Católica de Colombia. El tipo de metodología es exploratorio. A continuación se muestran las fases de investigación. Información académica Información en campo Sistemas de información Revisión de normas y equipos existentes Investigación de normatividades Concreto armado: Concreto colocado entre refuerzos de acero formado por barras longitudinales y transversales llamados ligaduras y estribos respectivamente, que incorporan resistencia a tracción al material. COMPONENTES BÁSICOS DEL CONCRETO HIDRÁULICO Los agregados son más baratos que el Cemento y por lo tanto es más económico poner la mayor cantidad posible de aquéllos. No obstante, la economía no es la única razón para utilizar agregados; además proporcionan al concreto una enorme ventaja técnica, dándole mayor estabilidad volumétrica y más durabilidad que si se emplea solamente pasta de cemento. Un buen concreto depende de gran medida de la granulometría de los agregados. Por este motivo, antes de dosificar las cantidades de arena y grava es necesario verificar su distribución granulométrica. VI. GENERALIDADES CONCRETO HIDRÁULICO. Material (piedra artificial) formado por la mezcla en cantidades adecuadas y precisas de cemento, agua, arena y piedra, con la posible presencia de otros elementos en mínimas proporciones (aditivos químicos, aire incorporado 0,2%-0,5% de la mezcla) utilizando la tecnología y controles apropiados. Imagen 1. Composición del concreto. En estado fresco: Plasticidad para trabajabilidad conjunto de propiedades que permiten manejarlo sin

4 segregaciones, colocarlo en moldes y compactarlo adecuadamente) En estado endurecido: Durabilidad y resistencia mecánica a compresión a los 28 días la cual es establecida en cálculo y especificaciones técnicas de los elementos estructurales. La más usual es de 250 kg/cm2 pero puede alcanzar en condiciones especiales hasta 450 kg/cm2 I. Normal II. Resistencia moderada a los sulfatos VII. PRUEBAS FISICAS BASICAS AL CEMENTO PORTLAND Definición:El cemento es un material aglutinante que presenta propiedades de adherencia y cohesión, que permiten la unión de fragmentos minerales entres sí, formando un todo compacto. En la construcción, se ha generalizado la utilización de la palabra cemento para designar un tipo de aglutinante específico que se denomina Cemento Pórtland, debido a que es más común. El cemento pórtland es la mezcla de materiales calcáreos y arcillosos u otros materiales que contienen sílice, alúmina u óxidos de hierro, procesados a altas temperaturas y mezclados con yeso. El nombre obedece a la similitud en el aspecto del cemento endurecido a una piedra que abunda en Pórtland, Inglaterra. Fue patentado en 1824 por Joseph Aspdin con un proceso que fue perfeccionado algunos años más tarde por Isaac Johnson. Este material tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia del agua, presentándose un proceso de reacción química que se conoce como hidratación. III. Alta resistencia inicial IV. Bajo calor de hidratación V. Alta resistencia a los sulfatos Cemento adicionado Cemento blanco. Propiedades Químicas Hidratación del cement Reacción mediante la cual el cemento se transforma en un medio de enlace. Al entrar en contacto con el agua forma una pasta y se establece un desarrollo lento de estructuras cristalinas cementantes. Formación de la pasta de cemento: Se realiza como consecuencia de las reacciones químicas del cemento con el agua. Reacciones de hidratación: Del Clinker (silicatos y aluminatos de calcio, sulfatos de calcio del yeso, adiciones activas, compuestos menores. Calor de hidratación: Figura 3. Proceso de fabricación del cemento. Durante el proceso de hidratación se efectúan reacciones químicas que liberan calor, haciendo que el concreto al fraguar y endurecer aumente de temperatura. TIPOS DE CEMENTOS (NTC 130):

5 Especificaciones químicas: En Colombia la norma técnica colombiana NTC 321 fija las especificaciones químicas que debe tener el cemento Portland. Propiedades físicas y mecánicas: Densidad masa/volumen Formato de recolección de datos BORRADOR DE DATOS Versión: 01 CEM 003 TIEMPOS DE FRAGUADO CON EL APARATO VICAT INCLUYENDO CONSISTENCIA EQUIPOS CÓDIGO X EQUIPOS CÓDIGO X En cementos normales: 3,15 g/cm³ En cementos adicionados: 2,90 g/cm³ ( el contenido de clinker por tonelada de cemento es inferior). La densidad del cemento no indica la calidad del mismo, pero a partir de ella se pueden deducir otras características cuando se analiza en conjunto con otras propiedades. MUESTRA MARCA ORDEN DE TRABAJO FECHA DE ENSAYO TEMPERATURA º C HUMEDAD % LABORATORIO DE CEMENTO CONSISTENCIA NORMAL (mm) RELACIÓN AGUA/CEMENTO (%) HORA DE CONTACTO 12:00 a. m. TIEMPO PENETRACIÓN TIEMPO HORA HORA TRANSCURRIDO (mm) TRANSCURRIDO PENETRACIÓN (mm) VIII. LABORATORIOS 00:30 00:30 03:40 03:40 00:40 00:40 03:50 03:50 00:50 00:50 04:00 04:00 PRUEBAS FISICAS BASICAS AL CEMENTO PORTLAND - DENSIDAD DEL CEMENTO HIDRAULICO (NTC 221) - FINURA DEL CEMENTO POR MEDIO DEL EQUIPO DE BLAINE (NTC 33) 01:00 01:00 04:10 04:10 01:10 01:10 04:20 04:20 01:20 01:20 04:30 04:30 01:30 01:30 04:40 04:40 01:40 01:40 04:50 04:50 01:50 01:50 05:00 05:00 02:00 02:00 05:10 05:10 02:10 02:10 05:20 05:20 02:20 02:20 05:30 05:30 02:30 02:30 05:40 05:40 02:40 02:40 05:50 05:50 02:50 02:50 06:00 06:00 03:00 03:00 06:10 06:10 03:10 03:10 06:20 06:20 - DETERMINACIÓN DE LA CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO PORTLAND APARTO DE VICAT (NTC 110). 03:20 03:20 06:30 06:30 03:30 03:30 06:40 06:40 FRAGUADO INICIAL (Horas) FRAGUADO FINAL (Horas) OBSERVACIONES: Ejecutó: Revisó: MANUAL DE GUIAS DE LABORATORIO ENFOCADAS AL CONTROL DE CALIDAD DE MATERIALES Y TECNOLOGIA DEL CONCRETO lecturas al equipo vicat PRUEBAS FISICAS DE LOS AGREGADOS FINOS Y GRUESOS. - DENSIDAD Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO (NTC 237) - DENSIDAD Y ABSORCION DEL AGREGADO GRUESO (NTC 176) - ANÁLISIS GRANULOMETRICO (NTC 77 y 78)

6 + BORRADOR DE DATOS Versión: 01 CON 004 ENSAYO A FLEXION SOBRE VIGUETAS DE CONCRETO EQUIPOS CÓDIGO x EQUIPOS CÓDIGO x MUESTRA: PROCEDENCIA: DESCRIPCIÓN: ORDEN DE TRABAJO Método de ensayo para determinar la resistencia del concreto a la flexión-utilizando una viga simple con carga en los tercios medios-. NTC Segunda Actualización LABORATORIO DE CONCRETOS DIMENSIONES CARA FRACTURADA (mm) DIMENSIONES (mm) FECHA VACIADO FECHA ENSAYO VIGUETA EDAD Localización sentido 1 sentido 2 'No (días) longitud longitud longitu longitu longitud A M D A M D promedio promedio 1 2 d 3 d 4 promedio CARGA FORMA DE MÁXIMA (kn) FALLA Toma de lecturas al equipo Blaine PRUEBAS PRINCIPALES QUE SE DEBE REALIZAR AL CONCRETO EN ESTADO FRESCO Y ENDURECIDO. - TOMA DE MUESTRAS NTC 454. OBSERVA Ejecutó: Revisó: MANUAL DE GUIAS DE LABORATORIO ENFOCADAS AL CONTROL DE CALIDAD DE MATERIALES Y TECNOLOGIA DEL CONCRETO TEMPERATURA DEL CONCRETO FRESCO. NTC MASA UNITARIA Y RENDIMIENTO - EXUDACION - COMPRESION DE CILINDROS DE CONCRETO - MODULO DE RUPTURA - ASENTAMIENTO DEL CONCRETO Formato de recolección de datos CONCLUSIONES Tener conocimiento de actualización de las normas en área en la ingeniería y su importancia en este mundo globalizado. Tener un manual actualizado de elaboración concreto hidráulico para toda la comunidad de esta facultad. Contribuir al proceso de acreditación aportando un material didáctico Formación de recursos humanos. - ELABORACION Y CURADO ESPECIMENES DEL CONCRETO RECOMENDACIONES Se recomienda tener en cuenta que en la elaboración del presente proyecto no se han considerado todos los ensayos que se realizan a los materiales de construcción. ni se han incluido todas las especificaciones de calidad de los mismos, sino solamente aquellas que tengan relación con los ensayos considerados por parte de la universidad.