Universidad Central del Ecuador Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática Carrera de Ingeniería Civil
Ensayo de Materiales II
“Calidad del Agua en el Hormigón”
Informe N° 009 Nombre: Darwin Guanotuña Calala
Semestre: 4 Paralelo 2 Fecha de Realización de la Práctica: Práctica: 21 de Diciembre del 2016
Fecha de Entrega del Informe: 11 de Enero del 2017
Grupo Nº 1 Día y Hora (Miércoles 13h00 a 16h00)
1. INTRODUCCIÓ El agua es un elemento muy importante en el campo de la ingeniería civil ya que es un material indispensable para la mezcla con el cemento para la elaboración de hormigón (Arena, Ripio, Cemento y agua), así como Mortero (Arena, amento y agua) tanto en el amasado y como agua del curado.
Módulo de elasticidad El módulo de elasticidad, definido por la ecuación E = esfuerzo /deformación es una medida de la rigidez, o sea la resistencia del hormigón a la deformación. El hormigón no es un material verdaderamente elástico, pero el hormigón que ha endurecido por completo y se ha cargado en forma moderada tiene una curva de esfuerzo de compresión - deformación que, en esencia, es una recta dentro del rango de los esfuerzos usuales de trabajo (Ingenieria civil, 2011). El módulo de elasticidad del hormigón estructural normalmente varía entre
Método de determinación del módulo de elasticidad “En general, los módulos de elasticidad se determinan a partir de pruebas a la compresión de cilindros de hormigón. Los diferentes valores que pueden determinarse a partir de una prueba incluyen el módulo tangente inicial, el módulo secante y el módulo cuerda. Cada uno de estos valores se puede representar por la pendiente de la recta adecuada”. (Ingenieria civil, 2011) “Una ecuación de amplio uso para calcular el módulo de elasticidad, dado en el ACI 318M-02, relaciona el módulo de elasticidad con la resistencia a la compresión, fc' [kg/cm2], y el peso unitario del hormigón, wc [kg/m3]. Esta ecuación es satisfactoria para valores de wc entre 1500 y 2500 kg/m3”. (Ingenieria civil, 2011)
Para hormigón de peso normal el módulo de elasticidad Ec se puede considerar como: 2
Modulo tangente.- Su valor es variable en cada punto y viene medido por la inclinación de la tangente a la curva en dicho punto:
Cuando se toma en el punto 0,0 se denomina Modulo Tangente Inicial o Modulo Inicial.
Modulo secante.- Su valor es variable en cada punto y e medido por la inclinación de la recta que une el origen con dicho punto:
2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL
Determinar la máxima resistencia a la compresión de un cilindro de muestra de Hormigón frente a una carga aplicada axialmente.
Establecer los métodos
de obtención del módulo de
elasticidad de los cilindros
sometidos a cargas axiales.
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Ensayar dos cilindros de hormigón a compresión en su etapa de maduración a los 28 días.
Definir el módulo de elasticidad del hormigón en dos condiciones; hormigón curado y sin curar.
Definir los métodos de la tangente, secante y cuerda para la obtención del módulo de elasticidad del hormigón.
Realizar los diagramas Esfuerzo vs de formación específica para cada método. 3
3. MATERIALES Y EQUIPOS 3.1. EQUIPOS Nombre
Cantidad
Descripción
Maquina Universal
1
Capacidad: 100 Toneladas Apreciación: ±0.01kg
Flexómetro
1
Apreciación:±1 mm L= 3 m
Deformimetro
1
Apreciación : ±0.001 mm
3.2 Otros materiales Capping
(Piedra pómez y azufre)
4. PROCEDIMIENTO Pruebas a compresión del hormigón 1. A los 28 días sacar los cilindros de la cámara de curado; el hormigón a los 28 días obtiene su resistencia máxima. 2. Colocar el Capping al cilindro de hormigón curado en el inferior y superior de los cilindros de manera que este pueda cubrir completamente sus bases para obtener una superficie plana y una distribución uniforme de los esfuerzos. 3. Esperar que se seque el capping por unos minutos hasta que se observe un cambio de color. 4.
Repetir este proceso para tener los tres cilindros cubiertos con el capping en sus bases.
5. Colocar el deformimetro en el centro del cilindro para poder medir la variación de su ongitud. 4
6. Colocar el cilindro en la maquina universal que este centrado para que la aplicación de las cargas sea netamente axial. 7. Colocar sobre la maquina universal el cilindro con las bases
cubiertas de capping,
encenderla y empezar a ensayar aplicando cargas axiales crecientes. 8. En cada 1000 kg leer la deformación marcada por el deformimetro hasta que falle la zona de fluencia
esto con la finalidad de evitar
que la probeta falle
y dañe el
deformimetro. 9. Retiramos la probeta
de la máquina, retiramos la probeta del cilindro y después
volvemos a colocar la probeta sin el deformimetro en la maquina universal, procedemos a aplicar carga hasta que la probeta llegue a su carga de rotura; la carga es muy importante obtenerla para los cálculos del cuarenta por ciento de la carga de falla para el método de la secante y cuerda. 10. Registrar la carga máxima que soporto la probeta. 11. Realizar todo el procedimiento para el cilindro sin curar faltante.
Procedimiento para Determinar el módulo de Elasticidad Método de la tangente 1. Realizar el grafico de Esfuerzo vs De formación específica y escogemos su valor es variable en cada punto y viene medido por la inclinación de la tangente a la curva en dicho punto.
Método de la secante 1. Realizar el grafico de Esfuerzo vs De formación específica. 2. Su valor es variable en cada punto y medido por la inclinación de la recta que une el origen con dicho punto que es el 40% de la rotura y el cociente entre estos puntos se obtiene el modulo.
Método de la Cuerda 1. Realizar el grafico de Esfuerzo vs De formación específica. 2. Para determinar el módulo de cuerda se debe trazar entre el punto que representa una deformación especifica de 50 μm/m y el 40% de la carga de la rotura y la variación entre estos puntos trazados obtenemos el modulo.
5
5. TABLAS Tabla 1. Datos de esfuerzos a compresión del cilindro curado Deformación
Carga Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
C.Maxim C.Rotura
kg
N
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 21000 22000 23000 24000 25000 26000 27000 36222.5 24830
0 9810 19620 29430 39240 49050 58860 68670 78480 88290 98100 107910 117720 127530 137340 147150 156960 166770 176580 186390 196200 206010 215820 225630 235440 245250 255060 264870 355342.7 243582.3
Área
Medida Real A 1*10^- 1*10^-3 mm^2 3 mm mm 0 0 3 8 9 17 25 34 41 54 61 73 82 91 105 117 126 140 154 169 181 194 213 227 243 259 277 291 -
0.000 0.000 1.500 4.000 4.500 8.500 12.500 17.000 20.500 27.000 30.500 36.500 41.000 45.500 52.500 58.500 63.000 70.000 77.000 84.500 90.500 97.000 106.500 113.500 121.500 129.500 138.500 145.500 -
18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 18,146 -
Medida Esfuerzo
Deformación especifica
Lm
MPa
ε
mm
Mpa
1*10^-4 mm/mm
150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 -
0.000 0.541 1.081 1.622 2.162 2.703 3.244 3.784 4.325 4.866 5.406 5.947 6.487 7.028 7.569 8.109 8.650 9.191 9.731 10.272 10.812 11.353 11.894 12.434 12.975 13.515 14.056 14.597 -
0.000 0.000 0.100 0.267 0.300 0.567 0.833 1.133 1.367 1.800 2.033 2.433 2.733 3.033 3.500 3.900 4.200 4.667 5.133 5.633 6.033 6.467 7.100 7.567 8.100 8.633 9.233 9.700 -
6
Tabla 2. Datos de esfuerzos a compresión del cilindro sin curar
Carga Nº Kg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 23
C.Maxim C.Rotura
N
0 0 1000 9810 2000 19620 3000 29430 4000 39240 5000 49050 6000 58860 7000 68670 8000 78480 9000 88290 10000 98100 11000 107910 12000 117720 13000 127530 14000 137340 15000 147150 16000 156960 17000 166770 18000 176580 19000 186390 20000 196200 21000 206010 25101 246240.8 20313 199270.5
Área
Medida Real 1*10^- 1*10^-3 3 mm mm
A
Lm
MPa
ε
mm^2
mm
Mpa
1*10^-4 mm/mm
17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 17948.21 -
150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 -
0.000 0.547 1.093 1.640 2.186 2.733 3.279 3.826 4.373 4.919 5.466 6.012 6.559 7.105 7.652 8.199 8.745 9.292 9.838 10.385 10.931 11.478 -
0.000 0.000 0.467 0.700 0.900 1.000 1.433 1.667 2.000 2.400 2.800 3.267 3.833 4.167 4.600 5.267 5.833 6.667 7.467 8.533 9.800 11.167 -
0 0 14 21 27 30 43 50 60 72 84 98 115 125 138 158 175 200 224 256 294 335 -
0 0.000 7.000 10.500 13.500 15.000 21.500 25.000 30.000 36.000 42.000 49.000 57.500 62.500 69.000 79.000 87.500 100.000 112.000 128.000 147.000 167.500 -
L.medida Esfuerzo
Deformación especifica
Deformación
7
6. DIAGRAMAS Diagrama Nº1.- Curva esfuerzo vs deformación del cilindro curado
Diagrama Nº2.- Curva esfuerzo vs deformación Modulo de elasticidad del cilindro curado
8
Diagrama Nº3.- Curva esfuerzo vs deformación del cilindro sin curar
Diagrama Nº4.- Curva esfuerzo vs deformación y Modulo de elasticidad del cilindro sin curar
7. CALCULOS TIPICOS 9
Calculo del módulo de elasticidad Cilindro Curado Método de la Tangente: Datos:
1 = 0.541 2 = 1. 0 81 1 = 0.0 2 = 0.100 ∗10− = (∆∆) = 0. 1000.5∗104 − = 5.4 ∗ 10^4 ;
;
Método de la Secante Datos:
% = 5.37 % = 2.01710− % = % 5.37 = 2. 01710 − − = 2.7 ∗ 10 Método de la Cuerda Datos:
% = 5.37 % = 2.01710− = 0.811 10
= 0.510− = % % = 2.0 17105.37− 0.0.811510− = 3.005 ∗10−
Calculo del módulo de elasticidad Cilindro sin Curar
Método de la Tangente: Datos:
1 = 0.547 2 = 1. 0 93 1 = 0.0 2 = 0.467 ∗10− = (∆∆) = 0. 0.46754∗106 − = 1.16∗ 10^4 ;
;
Método de la Secante Datos:
% = 4.44 % = 2.0510− % = % 4.44 = 2. 0510 − − = 2.16∗ 10 11
Método de la Cuerda Datos:
% = 4.44 % = 2.0510− = 0.611 = 0.510− = % % = 2. 05∗4.1044− 0.0.611510− = 2.47∗ 10− 7. CONCLUSIONES
La determinación del módulo de elasticidad del hormigón permitió determinar qué tan rígido es el hormigón por tres métodos de la tangente, secante y cuerda siendo el de la secante el método más eficiente.
La variación del módulo de elasticidad entre dos probetas en distintas caso; el primero curado a 28 días y el otro sin curar con la misma edad se verifico que el cilindro curado tiene mayor rigidez que el sin curar siendo más resistente a compresión pero al mismo tiempo más frágil a tensión.
El Módulo de Elasticidad del Hormigón, no depende exclusivamente de la resistencia a la compresión y a la densidad del hormigón, sino que además se debe a otros factores, como las propiedades del agregado, influenciando la porosidad y al módulo estático
de elasticidad del mismo agregado.
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Conforme se aprecia este Módulo Estático de Elasticidad determinado por el método de la secante es mayor en cuanto aumenta la resistencia, con lo que se concluye que el Módulo Elasticidad del hormigón es directamente proporcional al v alor de la resistencia a la compresión.
El hormigón un material variable en cuanto a resistencia, la misma que aumenta progresivamente en función del tiempo y siendo el Módulo de Elasticidad la medida de su rigidez, este valor también va a ser variable con el tiempo.
En las obras civiles en lo que respecta al control de calidad del hormigón se da mayor importancia al valor de la resistencia a la compresión, pero se concluye que es de igual importancia el valor del módulo de elasticidad real d el hormigón, para los diseños estructurales, sobre todo en el cálculo de las deformaciones.
8. RECOMENDACIONES
Para realizar la práctica de módulo de elasticidad se debe
realizar investigación previa
pata tener una mejor con prendimiento de resultados obtenidos en la práctica.
Al momento de leer el deformimetro se debe realizar un patrón de cargas que se va leer la deformación y tener menor rango de error.
para evitar que el deformimetro se dañe
se debe
retíralo antes de que la probeta
llegue a la carga de rotura para esto lo recomendable es retirarlo cuando la probeta se encuentre en fluencia.
Para que las cargas sean uniformemente distribuidas se debe colocar el cappin de tal manera que la superficie quede completamente regular.
Utilizar en todo momento el equipo de protección necesario como gafas de seguridad, mascarillas de protección y guantes adecuados, para evitar así accidentes durante la práctica.
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Bibliografía Ingeniero
Civilinfo.
(06
de
Junio
de
2010).
Obtenido
de
http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/06/agua-de-amasado-del-hormigon-y-aguade.html Notas
del
Concreto.
(Abril
de
2011).
Obtenido
de
http://notasdeconcretos.blogspot.com/2011/04/abrasion-y-resistencia-alderrapamiento.html HormigonCivil.
(10
de
octubre
de
2012).
Obtenido
de
http://elhormigoncivil.blogspot.com/2012/10/concepto-y-tipos-de-hormigon.html Costrumatic.
(14
de
noviembre
de
2013).
Obtenido
de
http://www.construmatica.com/construpedia/Hormig%C3%B3n:_Propiedades Canal
de
la
Construccion.
(23
de
mayo
de
2015).
Obtenido
de
http://canalconstruccion.com/aditivos-hormigon.html
NTE INEN 2617. (05 de Mayo de 2012). Obtenido de https://law.resource.org/pub/ec/ibr/ec.nte.2617.2012.pdf Concepto Definicion. (17 de Abril de 2014). Obtenido de http://conceptodefinicion.de/urea/
Anexos
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Peso de Materiales
Limpieza
y
engrasado
cilindros
Mezcla Arena y ripio
de
Mezcla del cemento
Determinación del asentamiento Llenado del cono de Abrams
del hormigón
Hormigon Ensayado
15