Variación teórico experimental del módulo elástico en concretos de alta resistencia considerando relaciones a/c de: 0.25, 0.30 y 0.35

Abstract

La presente investigación tiene el propósito de determinar la variación entre los valores teóricos y los valores experimentales del módulo elástico en concretos de alta resistencia con relaciones agua- cemento (a/c) de 0.35,0.30 y 0.25. De esta manera se ha revisado el estado del arte de investigaciones en nuestro país que aborden el tema del módulo elástico en concretos, en base a esta revisión se conoce trabajos como la tesis “El módulo de Elasticidad de Concretos Preparados con Cemento Portland Puzolánicos Atlas IP“ de Ana Torre Carrillo o en morteros con fines de uso estructural como la tesis “El módulo de Elasticidad en Morteros de Cemento con Arenas de las Canteras de la Ciudad de Iquitos“ de Verónica Casas Tuanama ; siendo ambas investigaciones realizadas sobre especímenes de concreto con rangos de resistencias a la compresión consideradas estándar (que van desde los 210 a 420 kg/cm2), no encontrando así en nuestro medio estudio que aborden la relación entre el módulo elástico y la resistencia en mezclas consideradas de alta resistencia. (mayores a los 420 kg/cm2). Bajo este contexto parte la presente investigación tomando como base las indicaciones del Instituto Americano Del Concreto en su normativa ACI 318, su reporte ACI 363R-92 y normativa ASTM C 469. Para la realización de las mezclas de concreto de la presente tesis se utilizó cemento portland tipo I, SikaCem® Plastificante en cantidad de 5% en peso del cemento , aditivo acelerante de fragua y resistencia ACCELGUARD 100 en 4% ,arena gruesa de módulo de finura 2.84,agregado grueso de tamaño máximo nominal de 1” y finura de 7.68, así se elaboró el diseño de mezcla en base al Método Del Peso Unitario Compactado Máximo para las relaciones agua-cemento de 0.35 , 0.30 y 0.25 obteniéndose concretos patrones con asentamientos del orden de 3 a 5 pulgadas. En base a estos diseños de mezclas se produjo especímenes que fueron sometidos a los ensayos de Compresión, tracción, flexión y Modulo Elástico, estas pruebas fueron realizadas en el Laboratorio N°1 De Ensayo De Materiales De la UNI. Los Datos de ensayos y normativas seguidas se presentan en el capítulo VI: RESULTADOS OBTENIDOS mientras que el procesamiento de estos resultados como el cálculo de esfuerzos de compresión, tracción, flexión y modulo elástico, procesamiento de datos de ensayos en concreto en estado fresco como determinación de tiempo de fragua, peso unitario compactado y otros, se presentan en el capítulo VII: ANALISIS DE RESULTADOS. Para la presente investigación se lograron fabricar concretos de resistencias a la compresión a los 28 días entre los 495 kg/cm2 y 646 kg/cm2 ; asimismo para estas mezclas de concreto los tiempos de fragua final fueron de 462.07 minutos para la relación agua-cemento 0.35, 505.40 minutos para la relación a/c de 0.30 y 559.63 minutos para la mezcla de a/c igual a 0.25,de esta manera los resultados de los ensayos experimentales de modulo elástico obtenidos van en el rango desde los 342´000.84 kg/cm2 a los 369 982.31 kg/cm2. Para la presente investigación se concluyó que en el rango de resistencias estudiadas, los valores de modulo elástico teórico calculado mediante el uso de las ecuaciones para concretos de pesos normales planteadas por el ACI 318 SUS14 en su sección 19.2.2.1.b y por la norma E060 en su acápite 8.5.2 son menores a los obtenidos experimentalmente en el rango desde 495 kg/cm2 a 530 kg/cm2 ,mientras tanto en el intervalo comprendido desde los 530 kg/cm2 a los 646 kg/cm2 el valor del módulo elástico experimental resulta mayor al valor hallado teóricamente por las expresiones brindadas por ambas normativas antes mencionadas.

The present investigation has the purpose of determining the variation between the theoretical values and the experimental values of the elastic modulus in high resistance concrete with water-cement ratios (a/c) of 0.35.0.30 and 0.25. In this way, the state of the art of investigations in our country that address the issue of elastic modulus in concrete has been reviewed. Based on this review, works such as the thesis “El Módulo de Elasticidad de Concretos Preparados con Cemento Portland Puzolánicos Atlas IP“ by Ana Torre Carrillo or in mortars for structural purposes such as the thesis “El módulo de Elasticidad en Morteros de Cemento con Arenas de las Canteras de la Ciudad de Iquitos“ by Verónica Casas Tuanama. Both investigations were carried out on concrete specimens with ranges of compressive strengths considered standard (ranging from 210 to 420 kg/cm2), thus not finding in our study that they address the relationship between the elastic modulus and the resistance in mixtures considered high resistance. (greater than 420 kg/cm2). In this context, the present investigation begins based on the indications of the American Concrete Institute in its ACI 318 regulations, ACI 363R-92 report and ASTM C 469 regulations. To carry out the concrete mixtures for the present thesis, it was used Portland Cement type I, SikaCem® plasticizer in an amount of 5% by weight of the cement. Accelerator forging and resistance admixture ACCELGUARD 100 in 4%, coarse sand of fineness module 2.84, added thickness of maximum nominal size of 1” and fineness of 7.68. Thus the mix design was elaborated based on the Maximum Compacted Unit Weight Method for the water-cement ratios of 0.35, 0.30 and 0.25 obtaining concrete patterns with settlements of the order of 3 to 5 inches. Based on these of mixture designs, specimens were produced that were subjected to the compression, traction, flexion and Elastic Modulus tests. These tests were carried out in the Laboratory N°1 of Materials Testing at UNI. The tests data and regulations followed are presented in chapter VI: RESULTS OBTAINED while the processing of these results as the calculation of compressive, tensile, flexural and elastic modulus stresses, data processing of tests in concrete in fresh state as determination setting time, compacted unit weight and others are presented in Chapter VII: ANALYSIS OF RESULTS. For the present investigation, it was possible to manufacture concrete with compressive strengths at 28 days between 495 kg/cm2 and 646 kg/cm2. Likewise, for these concrete mixes the final setting times were 462.07 minutes for the water-cement ratio 0.35, 505.40 minutes for the a/c ratio of 0.30 and 559.63 minutes for the a/c mix equal to 0.25. In this way, the results of the experimental elastic modulus tests obtained range from 342'000.84 kg/cm2 to 369 982.31 kg/cm2. For the present investigation, it was concluded that in the range of resistances studied and the theoretical elastic modulus values calculated by using the equations for concretes of normal weights raised by ACI 318 SUS14 in its section 19.2.2.1.b and by the E060 standard in its section 8.5.2, the values of the experimental elastic modulus are lower than those obtained experimentally in the range from 495 kg/cm2 to 530 kg/cm2. Meanwhile in the range from 530 kg/cm2 to 646 kg/cm2, it is higher than the value theoretically found by the expressions provided by both aforementioned regulations.