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Laboratorio de Mortero
Ingeniería II
Paula Milena Sánchez, Santiago Ramírez & Juan Pablo Arce
Raisa Botto, Paola Santacruz
Pontificia Universidad Javeriana
30 de marzo 2016 
Introducción
El uso de cemento, ha marcado un gran paso en el avance del hombre en su necesidad de construir desarrollo para contribuir al progreso de la humanidad, pero con este informe, se quiere estudiar un poco más a fondo la relación del cemento con el agua, mostrando las ventajas y desventajas de la combinación de estos con sus características principales para determinar que tan buena mezcla es. Para esto, se realizó un laboratorio probando cubos y vigas de mortero con y sin fibras, y se probaron su resistencia a compresión y deflexión, obteniendo y comparando resultados de cada prueba tomada.
ÍNDICE
1.	MARCO TEÓRICO	4
a.	Mortero	4
b.	Concreto	4
c.	Relación agua/cemento	4
d.	Aditivos de concreto	5
i.	Cloruro de calcio	5
e.	Acero	6
f.	Vigas	6
g.	Viga de concreto reforzada con acero	6
i.	Fibras para el concreto	7
j.	Normas técnicas de ensayo en Colombia	7
i.	NTC 673: CONCRETOS. ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE ESPECÍMENES CILÍNDRICOS DE CONCRETO	7
2.	ENSAYO LABORATORIO	9
3.	RESULTADOS	11
a.	Cubos	11
b.	Vigas	13
4.	CONCLUSIONES	15
a.	Cubos	15
b.	Vigas	15
5.	BIBLIOGRAFÍA	16
1. MARCO TEÓRICO
a. Mortero
“El mortero puede definirse como la mezcla de un material aglutinante (cemento portland y/o otros cementantes), un material de relleno (agregado fino o arena), agua y eventualmente aditivos, que al endurecerse presenta propiedades químicas, físicas y mecánicas similares a las del concreto y es ampliamente utilizado para pegar piezas de mampostería en la construcción de muros, o para recubrirlos, en cuyo caso se le conoce como pañete, repello o revoque”[footnoteRef:1] [1: Sánchez, D. (1996). Morteros. Tecnología del concreto y del mortero(395). Bogotá D.C. PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA.] 
b. Concreto
“El concreto u hormigón puede definirse como la mezcla de material aglutinante (Cemento Portland Hidráulico), un material de relleno (agregados o áridos), agua y eventualmente aditivos, que al endurecerse forma un todo compacto (piedra artificial) y después de cierto tiempo es capaz de soportar grandes esfuerzos de compresión”[footnoteRef:2] [2: Sánchez, D. (1996). El concreto-Generalidades. Tecnología del concreto y del mortero(16). Bogotá D.C. PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA.] 
c. Relación agua/cemento
Al mezclarse el agua con el cemento, se produce cierto tipo de pasta, pero el cemento a ser hidráulico, cuando se endurece la pasta, el agua queda fija a la estructura rígida. La resistencia del concreto se da:
R: Resistencia
K: Constante del cemento y agregados
C, W, a: Volúmenes de cemento, agua y aire.
Para que el concreto tenga más resistencia, se tiene que tener en cuenta lo siguiente:
· El aire que queda atrapado dentro del concreto reduce la resistencia.
· La granulometría al ser continua, lleva el concreto a su máxima resistencia.
· Los agregados de forma cúbica y rugosos mejoran la resistencia por su adherencia.
· Los agregados de baja y alta densidad con su rigidez de partículas.
d. Aditivos de concreto
“Según el comité ACI-212, un aditivo se puede definir como un material distinto del agua, agregados y cemento hidráulico, que se usa como ingrediente en concretos o morteros y se añade a la mezcla inmediatamente antes ó durante su mezclado.”[footnoteRef:3] Estos se usan para modificar las propiedades del concreto y hacerlo óptimo según en lo que se vaya a emplear, pero en lo que más se usa es para mejorar la resistencia del concreto, aumentar la adherencia del concreto y del acero, reducir el flujo de agua, aumentar la durabilidad, producir concreto de color, etc. Los aditivos se clasifican según sus efectos: [3: Sánchez, D. (1996). Aditivos para concreto. Tecnología del concreto y del mortero(339). Bogotá D.C. PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA.] 
[footnoteRef:4] [4: Instituto de Ingeniería, UNAM. (1994). Aditivos para concreto. Manual de tecnología del concreto(191-193). México, D.F. NORIEGA EDITORES.
] 
i. Cloruro de calcio
Es un aditivo acelerante que aumenta la resistencia rápidamente del concreto, por lo tanto acelera el fraguado del cemento. La cantidad de aditivo al concreto es de 2% por peso de cemento.
e. Acero
El acero es un material estructural que posee ciertas características que podrían verse como ventajas:
· Tiene alta resistencia, esto significa poco peso en estructuras grandes puentes, edificios altos y estructuras con mala cimentación.
· “Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo”[footnoteRef:5] [5: McCormac, J. (1991). Introducción al diseño estructural en acero. Estructuras: Análisis y diseño(1). New York. Alfaomega.] 
· Soporta grandes esfuerzos (ley de Hooke).
· Con un mantenimiento adecuado, el acero durará indefinidamente.
· Soporta grandes deformaciones sin fallar a tensión.
· Se adapta bien a posibles adiciones.
· Otras ventajas: “(a) gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches, (b) posibilidad de prefabricar los miembros, (c) rapidez de montaje, (d) gran capacidad para laminarse en una gran cantidad de tamaños y formas, (e) resistencia a la fatiga, (f) reuso posible después de desmontar una estructura y (g) posibilidad de venderlo como “chatarra” aunque no pueda utilizarse en su forma presente”[footnoteRef:6] [6: McCormac, J. (1991). Introducción al diseño estructural en acero. Estructuras: Análisis y diseño (2-3). New York. Alfaomega.] 
f. Vigas
“Las vigas son miembros que soportan cargas transversales. Se usan generalmente en posición horizontal y quedan sujetas a cargas por gravedad o verticales; sin embargo, existen excepciones, por ejemplo, el caso de los cabios.”[footnoteRef:7] [7: McCormac, J. (1991). Vigas. Estructuras: Análisis y diseño (168). New York. Alfaomega.] 
g. Viga de concreto reforzada con acero
El acero tiene como característica ser resistente a la tensión, pero el concreto no lo es. Lo que se hace es insertes unas varillas de acero dentro de las vigas de concreto para que estas sean resistentes a los esfuerzos de la tensión, ósea, se usa el concreto reforzado para la creación de vigas.
h. Concreto de alto desempeño
Antes se tomaba el concreto de alto desempeño como un concreto de alta resistencia, pero después se fue discutiendo que el concreto de alto desempeño se compone de distintos materiales como el puzolanas, cenizas volantes humo de sílice, etc. Este debe cumplir con las siguientes características:
· Facilidad de colocación y consolidación sin afectar la resistencia.
· Características mecánicas a largo plazo.
· Alta dureza a edades tempranas.
· Dureza
· Estabilidad de volumen,
· Larga vida en ambientes severos[footnoteRef:8] [8: Salcedo, M. (2006). Concreto de alto desempeño en Colombia (6). Bogotá D.C. Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá.] 
i. Fibras para el concreto 
Las fibras sirven para controlar la retracción del concreto (Disminuye las fisuras, pero no las elimina). Cabe aclarar que estas no son sustitutas del refuerzo estructural. Estas tienen como ventajas:
· “Disminuye la presencia de fisuras por retracción”
· “Puede actuar como un refuerzo secundario, disminuyendo los costos por la utilización de malla electro-soldada”
· “Se mezcla tridimensionalmente en la masa del concreto garantizando su homogeneidad”
· “Aumenta la resistencia a la abrasión e impacto”
· “Las fibras son inertes y no afectan las características de finalizado del concreto”
· “Las condiciones de permeabilidad son más bajas que las de un concreto convencional”[footnoteRef:9] [9: http://www.hormigonandino.com.co/index.php/productos/item/39-concreto-con-fibra] 
En el mercado se pueden encontrar las siguientes fibras:
· Fibras de carbono
· Fibras de polipropileno
· Fibras de nylon
· Macro fibras estructurales
· Fibras de acero
· Fibras de vidrio
· Fibras de acrílico
· Fibras de aramida· Fibras de poliéster
· Fibras de polietileno
j. Normas técnicas de ensayo en Colombia
Todos los ensayos deben estar regidos bajo una serie de normas regidas por el ICONTEC (Instituto Colombiano de Normas Técnicas y certificación) ya que es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. Es una entidad de carácter privado que trabaja de la mano con el sector público y privado, para el control de calidad y protección del consumidor.
i. NTC 673: CONCRETOS. ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE ESPECÍMENES CILÍNDRICOS DE CONCRETO
“Este método de ensayo consiste en aplicar una carga axial de compresión a los cilindros moldeados o núcleos a una velocidad que se encuentra dentro de un rango prescrito hasta que ocurra la falla. La resistencia a la compresión de un espécimen se calcula dividiendo la carga máxima alcanzada durante el ensayo por la sección transversal de área del espécimen.”[footnoteRef:10] [10: ICONTEC (2010). NTC 673 Concretos. Ensayo de resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de concreto. Bogotá D.C. ICONTEC] 
6
2. ENSAYO LABORATORIO
Materiales de mezcla:
· 
· Agua
· Arena
· Cemento
· Fibras
Equipos utilizados:
· 
· Mezcladora
· Molde de cubos
· Molde de vigas
 
· Balanza digital
· Recipientes
· Máquina de ensayo cubos
· Máquina de ensayo vigas 
Los pasos a desarrollarse fueron:
a. Se hacen los cuadros con los distintos tipos de relación agua/cemento
b. Se masa el agua, la arena y el cemento con la balanza digital
c. Se introducen los materiales a una mezcladora a excepción del agua, y se dejan reposar durante 30 segundos.
d. Se mezclan durante 1,5 minutos aproximadamente.
e. Se introduce el agua y se mezcla por un minuto mas.
f. Se lleva la mezcla a los moldes.
g. Para los cubos, se le da 8 golpes para liberar el aire. Para las vigas, son 30 golpes.
h. Se deja reposar por 24 horas para que se compacte.
i. Se desencofra y se limpian los moldes.
j. Se llevan las muestras a la cámara de curado y se espera 21 días para fallarlas.
k. Para los cubos, se les aplica presión sobre ellos hasta que fallan y se toman los resultados. Para las vigas, se aplica presión en el centro y se toman los resultados.
3. 
4. RESULTADOS
a. Cubos
	DATOS LABORATORIO
	A/C
	CUBO
	RESISTENCIA (T)
	PROMEDIO DIMENCIONES (mm)
	0,57
	1
	5,81
	49,99
	50,12
	
	2
	5,91
	50,28
	49,78
	
	3
	6,35
	49,93
	49,58
	PROMEDIO CUBOS
	6,023333333
	50,06666667
	49,82666667
	DATOS TEORICOS
	A/C
	RESISTENCIA
	0.55
	4347
	
	3345
	
	3532
	PROMEDIO
	3741,333333
	DATOS LABORATORIO
	A/C
	CUBO
	RESISTENCIA (T)
	PROMEDIO DIMENCIONES (mm)
	0,62
	1
	5,82
	50,63
	50,3
	
	2
	6,72
	50,39
	50,63
	
	3
	6,22
	49,75
	50,5
	PROMEDIO CUBOS
	6,253333333
	50,25666667
	50,47666667
	DATOS TEORICOS
	A/C
	RESISTENCIA
	0.60
	2900
	
	3327
	
	3417
	PROMEDIO
	3214,666667
	DATOS LABORATORIO
	A/C
	CUBO
	RESISTENCIA (T)
	PROMEDIO DIMENSIONES (mm)
	0,65
	1
	5,64
	50,14
	49,98
	
	2
	4,75
	49,58
	50,26
	
	3
	6,02
	49,85
	50,32
	PROMEDIO CUBOS
	5,47
	49,85666667
	50,18666667
	DATOS TEORICOS
	A/C
	RESISTENCIA
	0.65
	4705
	
	4720
	
	4165
	PROMEDIO
	4530
b. Vigas
	DATOS LABORATORIO VIGAS
	%FIBRA
	ESPECIMEN/VIGAS
	DEFORMACION MAX (%)
	ESFUERZO MAX (Mpa)
	
	
	
	
	0%
	1
	0.3563
	4.55
	
	2
	0.2340
	3.58
	
	3
	0.3251
	4.50
	1%
	1
	0.3176
	3.92
	
	2
	0.2729
	3.60
	
	3
	0.2978
	3.66
	2%
	1
	0.3276
	4.60
	
	2
	0.3307
	3.45
	
	3
	0.2837
	3.81
5. CONCLUSIONES
a. Cubos
A/C es la “relación que se obtiene de dividir el peso del agua, entre el peso del cemento de la mezcla. A mayor relación menor resistencia mecánica y menor durabilidad del concreto.”[footnoteRef:11] Con los resultados del laboratorio argumenta la definición, sin embargo los datos teóricos no son coherentes ya que muestra que a mayor relación tiene mas resistencia el concreto. [11: http://www.cemexcostarica.com/ce/ce_co_gl.asp] 
Podemos ver que cuando la relación agua-cemento aumenta los cubos fallan con una diferencia bastante amplia y al disminuir la diferencia se vuelve cada ves menor y soporta una carga optima.
b. Vigas
Se pudo observar que las fibras mantienen a la viga en un nivel similar de resistencia óptimo, también que entre mas porciento de fibra mas esfuerzo puede soportar; las diferencias de las vigas pueden variar por factores externos en el proceso de preparación.
6. 
7. BIBLIOGRAFÍA
· Sánchez, D.(1996) Tecnología del concreto y del mortero. Bogotá D.C
· UNAM. (1994) Manual de tecnología del concreto. México D.F
· McCormac (1991) Estructuras: Análisis y diseño. New York.
· Salcedo, M. (2006). Concreto de alto desempeño en Colombia. Bogotá D.C
· http://www.hormigonandino.com.co/index.php/productos/item/39-concreto-con-fibra
Esfuerzo Vs A/C
CUBO 1	
0.65	0.62	0.57	3685.0	3752.0	3795.0	CUBO 2	
0.65	0.62	0.57	3124.0	4304.0	3861.0	CUBO 3	
0.65	0.62	0.57	3933.0	4063.0	4202.0	Agua/Concreto
ESFUERZO
VIGAS CON 0, 1 Y 2 % DE FIBRA
Valor Y 1	VIGA No. 1-0%
VIGA No. 2-0%
VIGA No.3-0%
VIGA No. 1-1%
VIGA No. 2-1%
VIGA No. 3-1%
VIGA No. 1-2%
VIGA No. 2-2%
VIGA No. 3-2%
4.55	3.58	4.5	3.92	3.6	3.66	4.6	3.45	3.81	0.35	0.23	0.32	0.31	0.27	0.29	0.32	0.33	0.28	ESFUERZO MAXIMO (Mpa)
DEFORMACION MAXIMA (%)
Esfuerzo Vs Deformacion
VIGA 1	
0% Fibra	1% Fibra	2% Fibra	4.55	3.92	4.6	VIGA 2	
0% Fibra	1% Fibra	2% Fibra	3.58	3.6	3.45	VIGA 3	
0% Fibra	1% Fibra	2% Fibra	4.5	3.66	3.81	DEFORMACION (%)
ESFUERZO (Pa)