Evaluación de la resistencia a la compresión, tensión y flexión de morteros. Cristian Camilo Cuerrero Castro

1. PRÁCTICA VI: ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN,
FLEXIÓN Y TENSIÓN DE MORTEROS (INV E-323, 324, 327)
Cristian Camilo Guerrero Castro
Popayán, Miércoles 8 de Octubre del 2014
LABORATORIO DE MATERIALES II
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
UNIVERSIDAD DEL CAUCA
1. INTRODUCCIÓN
La resistencia mecánica del cemento, resulta ser la propiedad de mayor relevancia en los
diseños estructurales o de cualquier obra civil de allí que su estimación requiera procesos
minuciosos de manera que puedan representar la realidad del cemento sin rechazar o aceptar
obras y que con ello se produzcan equivocaciones. En este informe se tratarán dichas
resistencias como propiedades obligadas a determinar en morteros tanto para conocer la
variación en los resultados y como cumplimiento de una labor académica.
La resistencia a la compresión del mortero y de cualquier mezcla cuyo material conglomerante
sea el cemento, será mucho mayor comparada con otros valores de resistencia, y su aplicación
es muy variable, incluso en la actualidad pueden tener una función estructural, y pueden usarse
en la construcción de elementos estructurales o en la mampostería estructural en donde puede
servir de pegante o relleno en las celdas del muro. Existen otros morteros que no tienen función
estructural y son destinados al recubrimiento de pañetes o repellos.
Durante esta práctica se describe el proceso de realización de las pruebas y se presentan los
resultados de un mortero dado, que se ensayó a los 15 días, (ensayo de resistencia a la
compresión, flexión y tensión) y al final se explica la posible veracidad o no de los resultados y
las condiciones de rechazo de un mortero, todo lo anterior se toma en base de la norma INV
2007. Cabe resaltar que la norma no arroja especificaciones para la resistencia a la tensión y a
la flexión por tal su análisis será meramente teórico.

2. ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN, FLEXIÓN
Y TENSIÓN DE MORTEROS
2. MARCO TEÓRICO
2.1 RESISTENCIA EN MORTEROS
La resistencia de los morteros se desarrolla principalmente por la hidratación del cemento, la
estructura que se logra, integrada por los granos de arena rodeados por la pasta de cemento
endurece poco a poco convirtiéndose con el tiempo en una piedra artificial. Los investigadores
han llegado a correlacionar de manera exhaustiva la resistencia del mortero con la relación por
peso entre el agua y el cemento, esta relación se denota a/c. La siguiente figura muestra la
correlación entre ambos, y como a manera que aumenta le relación agua/cemento, disminuye la
resistencia del mortero:
La resistencia de los morteros se correlaciona también con otras propiedades en estado
endurecido como son: la densidad, la permeabilidad, la contracción por secado, el módulo de
elasticidad, la capacidad de flexión, expresada por medio del módulo de ruptura resultado de
ensayar vigas de mortero apoyadas libremente y con carga en el centro de la luz, y la
adherencia. De entre estas pruebas resulta especialmente ilustrativa para el caso de
mamposterías de tabique la prueba para evaluar la capacidad de adherencia de los morteros.

3. ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN, FLEXIÓN
Y TENSIÓN DE MORTEROS
Anteriormente se muestra una tabla en donde se clasifica el mortero por formas de empleo
según sea el valor de su resistencia a la compresión.
No se efectúan pruebas de resistencia en pasta de cemento puro, debido a las dificultades
experimentales del moldeo, que originarían una gran variación en los resultados. Para
determinar la resistencia del cemento se utilizan morteros, es decir, mezcla de agua, cemento y
agregado fino; de proporciones determinadas, hechos con materiales específicos en
condiciones estrictamente controladas.
2.2 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
En esta práctica se seguirá el ensayo planteado en las normas de INVIAS del año 2007. El
agregado fino utilizado debe tener la siguiente gradación:
Tamiz % Acumulado retenido
149 μ (No. 100) 98 ± 2
297 μ (No 50) 75 ± 2
595 μ (No 30) 2 ± 2
1.19 mm (No 16) 0
Dado que se seguirá la norma INVIAS cuyo proceso se explicará más adelante, aquí se
encuentra unos valores mínimos de resistencia para concreto tipo 1 a unas edades
determinadas:
TIPOS DE CEMENTO
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN MÍNIMA (Mpa)
1. Normal ­12
19 28
2.3 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN
1 DÍA 3 DÍAS 7 DÍAS 28 DÍAS
La resistencia a la flexión se realiza con la elaboración de unas viguetas que serán cargadas en
el centro de la luz para conocer la carga máxima permisible. La norma INV no establece unos
límites para el valor de esta resistencia, su importancia se eleva en el hormigón para
pavimentos rígidos.
2.4 RESISTENCIA A LA TENSIÓN
Bien es sabido que el mortero resiste bajas cargas a tensión, por lo cual este valor no tiene
mayor trascendencia ya que en los diseños estructurales, siempre se asume que el hormigón o
mortero estará trabajando a compresión o incluso flexión si fuera el caso, aunque adquiere
importancia en el agrietamiento de las mezclas luego del proceso de secado. Por fines
académicos, se hizo una estimación sobre las briquetas realizadas.
En Colombia se usan las siguientes proporciones de acuerdo al tipo de obra:

4. ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN, FLEXIÓN
Y TENSIÓN DE MORTEROS
3. PROCEDIMIENTO
3.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (INV E-323)
 Se deben retirar los cubos y ensayar inmediatamente. El tiempo límite para la prueba
varía de acuerdo a la edad del ensayo: 24 horas±0.5 horas, 3 días±1 hora, 7 días±3
horas, 28 días±12 horas.
 Los cubos se deberán secar y limpiar de incrustaciones de arena en las caras que van a
estar en contacto con la superficie de la máquina. Se comprueba con una regla que las
caras están totalmente planas, en caso contrario se liman hasta conseguirlo pero si no
se logra, se deberá rechazar el espécimen.
 Se coloca cuidadosamente cada cubo debajo del centro de la parte superior de la
máquina. Se enciende y se empieza a bajar el aparato hasta que apenas toque el cubo,
de tal manera que este no se pueda girar con la mano.
 Se pone en ceros la máquina y se empieza a aplicar carga de 900 o 1800N/s hasta que
la máquina marque la carga máxima, es decir cuando el cubo falló.
 Se anota la carga máxima aplicada, luego la resistencia a la compresión ( será:
푓푚 =
푃
퐴
Valores que difieran en más de 8.7% (para 3 cubos ensayados por edad) o 7.6% (para
dos cubos por edad) con respecto al promedio, se rechazan.

5. ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN, FLEXIÓN
Y TENSIÓN DE MORTEROS
3.2 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN (INV E-324)
 Se deben retirar las viguetas y ensayar inmediatamente, en caso de que la prueba se
demore, se deben cubrir con un plástico impermeable hasta el momento de la prueba.
En caso de que se hallan retirado del agua, se introducirán de nuevo en agua a 23±2ºC.
El tiempo límite para la prueba varía de acuerdo a la edad del ensayo: 24 horas±0.5
horas, 3 días±1 hora, 7 días±3 horas, 28 días±12 horas.
 Cada prisma se debe secar y limar para eliminar granos en la superficie y posibles
curvaturas. Con una regla se comprueba que todas las caras estén planas, en caso de
que no sea así, se liman y si no es suficiente se descarta el espécimen.
 Se coloca la vigueta sobre sobre los apoyos con la cara superior girada 90º de manera
que la cara que reciba la carga sea diferente a la que quedo al aire libre durante el
proceso de fraguado. Se le aplica carga en el centro de la luz a 2640±110 N/min. Para
el caso de la práctica se conoció la constante del anillo para hallar la carga aplicada
cada 5 segundos, debido a que el aparato que aplica la carga es netamente manual.
 Las muestras que difieran en más del 10% del promedio, no se tendrán en cuenta para
el cálculo de la resistencia.
 Finalmente, ya que la carga aplicada fue en kgf, la resistencia a la flexión es:
푆푓 = 0.278 푃
3.3 RESISTENCIA A LA TENSIÓN (INV E-327)
 Se deben ensayar como mínimo tres briquetas por cada edad de ensayo.
 Se deben retirar las muestras de la cámara húmeda o del tanque y ensayar
inmediatamente; en caso de que se demore la prueba, se cubrirán con una toalla
húmeda hasta el momento de que se coloquen en la máquina, o si habían sido extraídas
del tanque con agua, se deberán sumergir nuevamente en agua a 23±1.7ºC hasta el
momento del ensayo. El tiempo límite para la prueba varía de acuerdo a la edad del
ensayo: 24 horas±0.5 horas, 3 días±1 hora, 7 días±3 horas, 28 días±12 horas.
 Se limpia y retiran los granos de las superficies, en especial la de las agarraderas.
 Se centran las muestras cuidadosamente en las agarraderas y se les aplica carga en
forma continua a 272±12 kg/min.

6. ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN, FLEXIÓN
Y TENSIÓN DE MORTEROS
 Las briquetas que difieran en más del 15% del promedio de los valores obtenidos se
deben rechazar. Si una vez rechazadas todas las briquetas que no cumplan con lo
anterior, resultan dos o menos que están en la tolerancia establecida, el ensayo se debe
repetir.
 La resistencia a la tensión será la carga máxima aplicada sobre el área transversal en
donde se presentó la falla. En el caso de la máquina usada para esta práctica, se debe
multiplicar la carga por 50 debido al momento que genera la carga.
푅푇 =
50 ∗ 퐶푎푟푔푎푚푎푥
퐴푟푒푎푡푟푎푛푠푣푒푟푠푎푙
4. RESULTADOS
4.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (INV E-323)
Se extrajeron los cubos, se giraron 90º y se limó su superficie. Luego se midieron los lados de
la cara a ensayar:
 Cubo 1: 5.26 cm x 5.14 cm: 27.036 cm2
 Cubo 2: 5.20 cm x 5.20 cm: 27.040 cm2
 Cubo 3: 5.15 cm x 5.25 cm: 27.038 cm2
 Cubo 4: 5.11 cm x 5.29 cm: 27.032 cm2
Luego se le aplicó la carga a cada cubo hasta llegar a la máxima:
 Cubo 1: 46.0 KN
 Cubo 2: 68.5 KN
 Cubo 3: 72.7 KN
 Cubo 4: 60.4 KN

7. ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN, FLEXIÓN
Y TENSIÓN DE MORTEROS
Así para cada cubo:
푓′푐 1 =
푃
퐴
=
46 ∗ 10
27.036
= 17.01 푀푃푎 푓′푐 2 =
푃
퐴
=
68.5 ∗ 10
27.040
= 25.33 푀푃푎
푓′
푐 3 =
푃
퐴
=
72.7 ∗ 10
27.038
= 26.89 푀푃푎 푓′푐 4 =
푃
퐴
=
60.4 ∗ 10
27.032
= 22.34 푀푃푎
El promedio es:
푓′푐 =
17.01 + 25.33 + 26.89 + 22.34
4
= 22.89 푀푃푎
De acuerdo a la norma, para más de 3 cubos, se rechazarán aquellos que difieran en más del
8.7% del promedio: 22.89*8.7% = 1.99
Luego los valores aceptados deben estar entre 20.9 y 24.88 MPa. Solo el cubo 4 cumple con
dicho rango, por tal la prueba se hizo con muchos errores y se debe repetir.
4.2 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN (INV E-324)
퐾푎푛푖푙푙표 = 3.43
푘푔
1
10000′′
La velocidad de carga es 270 kg/min, se desea conocer de acuerdo a esa carga, cuánto se
debe aplicar cada 5 s:
3.43 푘푔 1 (
1
10000′′ )
270 푘푔 푋
Donde X = 78.72 (1/10000’’)
78.72 60 푠
푥 5 푠
Donde x = 7 (1/10000’’)
Dado que la escala del aparato es de 1/1000’’, significa que por cada 5 s, el medidor deberá
avanzar 7 unidades de la escala.
 Vigueta 1: Ancho: 4.07 cm. Alto: 4 cm.
 Vigueta 2: Ancho: 4.10 cm. Alto: 4 cm.
 Vigueta 3: Ancho: 4.30 cm. Alto: 4.25 cm.
El número de unidades avanzadas para lograr y hallar la carga máxima:
 Vigueta 1: 50 * 3.43 = 171.5 kg

8. ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN, FLEXIÓN
Y TENSIÓN DE MORTEROS
 Vigueta 2: 50 * 3.43 = 171.5 kg
 Vigueta 3: 42 * 3.43 = 144.06 kg
La resistencia a la flexión para cada vigueta en kg/cm2 es:
푆푓 1 = 0.278 ∗ 171.5 = 47.68
푘푔
푐푚2
푆푓 2 = 0.278 ∗ 171.5 = 47.68
푘푔
푐푚2
푆푓 3 = 0.278 ∗ 144.06 = 40.05
푘푔
푐푚2
El promedio es:
푆푓 =
47.68 + 47.68 + 40.05
3
= 45.14
푘푔
푐푚2
Para conocer si todas las muestras están en el rango 10% de 45.14 = 4.51
Por lo tanto el rango es de 40.63 a 49.65. La primera y segunda vigueta cumplen con dichos
valores.
Luego,
푆푓 =
47.68 + 47.68
2
= 47.68
푘푔
푐푚2 ~ 4.77 푀푃푎
4.3 RESISTENCIA A LA TENSIÓN (INV E-327)
El área medida en la zona de falla de cada briqueta:
 Briqueta 1: 2.42 cm x 2.3 cm: 5.57 cm2
 Briqueta 2: 2.36 cm x 2.24 cm: 5.29 cm2
 Briqueta 3: 2.3 cm x 2.26 cm: 5.20 cm2
La carga máxima en cada briqueta fue:
 Briqueta 1: 1425.9 g + 1332.71 g = 2758.61 g
 Briqueta 2: 1824.94 g + 1031.61 g = 2856.55 g
 Briqueta 3: 1594.35 g + 1035.93 g = 2630.28 g
La resistencia a la tensión de cada briqueta será:
푅푇1 =
50 ∗ 2.75861
5.57
= 24.76
푘푔
푐푚2
푅푇2 =
50 ∗ 2.85655
5.29
= 27
푘푔
푐푚2

9. ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN, FLEXIÓN
Y TENSIÓN DE MORTEROS
푅푇3 =
50 ∗ 2.63028
5.20
= 25.29
푘푔
푐푚2
En promedio:
푅푇 =
24.76 + 27 + 25.29
3
= 25.68
푘푔
푐푚2
15% * 25.68 = 3.85
El rango es de 21.83 a 29.53. Todos los valores están en el rango, luego la Resistencia a la
tensión es 25.68 kg/cm2 ~ 2.57 MPa.
5. CONCLUSIONES
 El ensayo de compresión de morteros se descarta ya que sólo se obtuvo un cubo cuyo
valor quedo en el rango; esto se pudo haber debido a la mala realización del moldeado,
posibles errores en mediciones o también habría que detallar si todas las muestras
estuvieron bajo las mismas condiciones de humedad, temperatura y demás ya que como
es sabido estas variaciones afectan la resistencia del mortero.
 Por parte de la resistencia a la tensión, el valor obtenido correspondiente a
aproximadamente 2.57 MPa (aproximadamente por la constante de conversión) se
comprobó también que significa aproximadamente el 10% del valor que se obtuvo de la
resistencia a la compresión y dado su bajo valor, se puede decir que el mortero es
susceptible a agrietamientos debido a la restricción de la contracción inducida por el
secado o por disminución de la temperatura.
 Con base al valor obtenido de la resistencia a la flexión 4.77 MPa se comprobó que es
ligeramente mayor a la resistencia a la tensión pero muy menor a la compresión. Ambos
valores el de resistencia a la flexión y tensión son despreciables comparados con la
resistencia a la compresión de un mortero.
6. RECOMENDACIONES Y OBSERVACIONES
 Tal como se planteó en la práctica de preparación de las muestras para el moldeo y
futura determinación de la resistencia, la formas de compactación realizadas por varios
estudiantes influyó de manera considerable en la estimación de las resistencias,
principalmente en la de compresión en donde sólo un valor se conservó dentro del
promedio lo cual supone un ilógico ya que se necesitan al menos dos muestras
promediadas para aceptar el ensayo.
 Durante el ensayo se evidenció errores en las mediciones de las áreas con el
nanómetro, por lo que se debe de tener bastante cuidado en su manejo. Por otro lado se
pudo observar que las medidas no fueron precisamente iguales a las del molde en que
se depositaron.

10. ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN, FLEXIÓN
Y TENSIÓN DE MORTEROS
7. BIBLIOGRAFÍA
 Especificaciones y normas INVIAS año 2007.
 RIVERA L., Gerardo Antonio. Concreto Simple. Popayán. UNICAUCA. Editorial
UNICAUCA. 2013
 UCLM. Morteros. <https://www.uclm.es/area/ing_rural/Trans_const/Tema9.pdf
REVISADO (07/10/14)