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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
TRABAJO DE GRADO
Línea de investigación: Control de Calidad
Tema: Mezclas Experimentales.
EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA DE UNA MEZCLA EXPERIMENTAL
UTILIZANDO ESCOMBROS DE CONCRETO EN SUSTITUCIÓN DE
AGREGADOS GRUESOS.
Tutor: Proyecto de Trabajo de
Ing. Jorge Benítez Grado Para Optar al título de
C. I.: 4.854.156 Ingeniero Civil,
C. I. V.: 97311 Presentado por:
Br. Díaz T. David A.
C. I.: 18.485.512
Br. Ruíz Francisco H.
C. I.: 20.216.557
Octubre de 2014.
II
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
TRABAJO DE GRADO
EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA DE UNA MEZCLA EXPERIMENTAL
UTILIZANDO ESCOMBROS DE CONCRETO EN SUSTITUCIÓN DE
AGREGADOS GRUESOS.
Evaluador
Jurado: _____________________
Nombre y Apellido
____________________
Cedula de Identidad
___________________
Firma
Evaluador
Jurado: _____________________
Nombre y Apellido
____________________
Cedula de Identidad
___________________
Firma
III
RESUMEN
Este trabajo experimental ecológico se basa en el aprovechamiento de
escombros provenientes de demoliciones estructurales específicamente aquellas
piedras de escombros de columnas, losas y vigas. Con esta premisa se hará una
selección para sustituir la piedra picada (agregados gruesos) de una mezcla de
concreto tradicional, buscando reemplazarlos por completo. Se pretende hacer un
estudio comparativo de la resistencia entre estas mezclas. Por otra parte con el uso
de escombros en el diseño de mezclas busca disminuir el impacto ambiental que
generan las canteras de donde provienen los agregados gruesos, ya que si al
momento de la demolición de una edificación se realiza una selección de escombros
que no posea espacios vacíos o en menos cantidad, ya que de lo contrario esto
puede afectar su resistencia y de esta manera puedan ser reutilizados, evitando así
el uso de nuevos agregados gruesos con la finalidad de realizar un concreto
ecológico a base de materiales reciclados.
IV
ABSTRACT
This ecological experimental work is based on the use of structural debris from
demolition rubble stones specifically those columns, slabs and beams. With this
premise will select to replace the crushed stone (coarse aggregate) of a mixture of
traditional concrete, looking completely replace them. It aims to make a comparative
study of the resistance between these mixtures. Moreover the use of debris in the
mix design seeks to reduce the environmental impact generated by the quarries from
which the coarse aggregate, as if at the time of the demolition of a building a
selection of rubble that has no spaces is performed empty or half of, because
otherwise it can affect the strength and thus can be reused, thus avoiding the use of
new coarse aggregates in order to perform an ecological concrete from recycled
materials.
V
DEDICATORIA
Con todo mi cariño y mi amor a mi hija Sofía Valentina Díaz por haber
llegado a mi vida.
A mis padres por brindarme el apoyo incondicional y ayudarme en cada
momento de mi vida.
A la persona que me dió el orgullo de ser padre, por su sabiduría que me
ayudaron e influyeron en mi madurez y por todo su amor, Jesyca Morín.
A mis hermanos por Luis Daniel y Luis Damian por sus buenos consejos y
todo su apoyo.
David A. Díaz T.
VI
AGRADECIMIENTO
Agradezco a la Universidad Nueva Esparta y al grupo de profesores por
creer en mí, por compartir sus conocimientos y todo su esfuerzo, para ayudarme en
la formación profesional.
A mi tutor Ing. Jorge Benítez y la Ing. Gladys Hernández por su apoyo en el
desarrollo de mi trabajo de grado.
A mi compañero de tesis Francisco Ruiz ya que juntos logramos una de
nuestras metas con la realización de este proyecto.
David A. Díaz T.
VII
DEDICATORIA
A mis padres, por estar siempre presentes y apoyarme en todo lo que he
necesitado sin importar las limitaciones, para que pueda lograr todas las metas que
me proponga en esta vida.
A mi hermano, por brindarme su apoyo y aconsejarme a lo largo de toda la
carrera.
Por último quiero agradecerle al personal docente de la Universidad Nueva
Esparta por dedicarme su tiempo y sabiduría y a mis amigos y compañeros por
estar siempre presentes en todo momento.
Francisco Ruiz.
VIII
AGRADECIMIENTO
Agradezco a mis padres por todo el esfuerzo que han hecho para que yo
estudie esta carrera universitaria y pueda seguir adelante como un profesional.
Agradezco a mi compañero de tesis David Díaz por su apoyo incondicional a
lo largo de todo este proyecto.
Gracias a los Ing. Jorge Benítez, Ing. Luis Ugarte, Ing. Gladys Hernández por
el apoyo y dedicación en todo este período.
Francisco Ruiz
IX
ÍNDICE GENERAL
RESUMEN ................................................................................................................... III
ABSTRACT ..................................................................................................................IV
DEDICATORIA DAVID DÍAZ ........................................................................................V
AGRADECIMIENTO DAVID DÍAZ ...............................................................................VI
DEDICATORIA FRANCISCO RUÍZ ...........................................................................VII
AGRADECIMIENTO FRANCISCO RUÍZ ................................................................. VIII
INTRODUCCIÓN. ..................................................................................................... XVI
CAPÍTULO I EL PROBLEMA INVESTIGACIÓN .......................................................... 1
1.1 Planteamiento del Problema................................................................................... 2
1.2 Formulación del Problema. ..................................................................................... 3
1.3 Objetivos de la Investigación. ................................................................................. 4
1.3.1 Objetivo General. ................................................................................................. 4
1.3.2Objetivos Específicos............................................................................................ 4
1.4Justificación. ............................................................................................................. 4
1.5Delimitaciones. ......................................................................................................... 5
1.5.1 Temática. ............................................................................................................. 6
1.5.2 Geográfica. .......................................................................................................... 6
1.5.3 Temporal. ............................................................................................................. 6
1.6 Cronograma de actividades. ................................................................................... 7
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO. ................................................................................ 8
2.1 Antecedentes de la Investigación. .......................................................................... 9
2.2 Bases teóricas....................................................................................................... 14
2.2.1 Cemento. ............................................................................................................ 14
2.2.1.1 Tipos De cemento. .......................................................................................... 15
2.2.1.2 Cemento Portland Gris Ordinario. .................................................................. 15
2.2.1.3 Cemento Portland Blanco. .............................................................................. 16
2.2.3 Agua para el concreto. ....................................................................................... 17
2.2.3.1 Agua de mezclado. ......................................................................................... 18
2.2.3.2 Agua de Curado. ............................................................................................. 18
2.2.4 Agregados .......................................................................................................... 19
2.2.4.1 Agregados Finos. ............................................................................................ 19
2.2.4.2 Agregados Gruesos. ....................................................................................... 21
2.2.5 Granulometría .................................................................................................... 22
X
2.2.6 Módulo de finura ................................................................................................ 24
2.2.7 Tamaño máximo de los agregados. .................................................................. 24
2.2.8 Impurezas en los agregados. ............................................................................ 25
2.2.9 Formas y texturas de los agregados ................................................................. 25
2.2.10 Agregados gruesos de concretos reciclados .................................................. 25
2.2.11 Diseño de mezclas........................................................................................... 26
2.2.11.1 Relación agregado fino / agregado grueso (Beta β). ................................... 27
2.2.11.1 Relación agua / cemento (Alfa α). ................................................................ 28
2.2.12 Concreto fresco ................................................................................................ 29
2.2.13 Reología ........................................................................................................... 30
2.2.14 Trabajabilidad .................................................................................................. 30
2.2.15 Retracción del concreto ................................................................................... 31
2.2.16 Concreto endurecido. ...................................................................................... 31
2.2.17 Porosidad ......................................................................................................... 32
2.2.18 Curado ............................................................................................................. 33
2.2.19 Velocidad de secado ....................................................................................... 34
2.2.20 Resistencia del concreto .................................................................................. 35
2.2.2.2 Tipos de Concreto........................................................................................... 36
2.2.21 Concreto estructural......................................................................................... 36
2.2.22 Concreto reciclado ........................................................................................... 38
2.2.22.1 Materiales reciclados para el concreto. ........................................................ 39
2.2.23.1 Cono de Abrams ........................................................................................... 40
2.2.24 Ensayos del concreto endurecido ................................................................. 42
2.2.24.1 Ensayos no destructivos. .............................................................................. 42
2.2.24.2 Ensayo o Prueba del esclerómetro .............................................................. 42
2.2.25 Ensayos Destructivos. ..................................................................................... 43
2.2.25.1 Ensayo de resistencia a la compresión ........................................................ 44
2.3 Definición de términos básicos. ............................................................................ 45
2.4.1 Cuadro de variables. .......................................................................................... 48
CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO ................................................................ 50
3.1Tipo de investigación ............................................................................................. 51
3.2 Nivel de la investigación. ...................................................................................... 52
3.3 Diseño de la investigación. ................................................................................... 53
3.4 Población y muestra. ............................................................................................ 54
3.4.1 Población. .......................................................................................................... 54
XI
3.4.2 Muestra. ............................................................................................................. 54
3.5 Técnicas de instrumentos de recolección de datos. ............................................ 55
3.5.1 Técnicas. ............................................................................................................ 55
3.5.2 Instrumentos. ..................................................................................................... 55
3.5.3 Planilla de recolección de datos. ....................................................................... 57
CAPÍTULO IV. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS .......................... 58
4.1 Introducción. .......................................................................................................... 59
4.2 Procedimientos a seguir en la investigación. ....................................................... 59
4.3 Diseño de mezcla. ................................................................................................ 60
4.3.1Granulometría de los agregados. ....................................................................... 60
4.3.2 Granulometría de agregado fino........................................................................ 61
4.3.3 Granulometría de agregado grueso. ................................................................. 61
4.3.4 Granulometría de agregado experimental......................................................... 62
4.4 Relación beta β ..................................................................................................... 63
4.4.2 Figura #6 Relación beta β (Escombros – Arena Lavada) ................................. 64
4.4.3 Cálculo numérico de Relación beta β................................................................ 64
4.4.4 Relación alfa α. .................................................................................................. 65
4.4.5 Desviación estándar (Fcr σ). ............................................................................ 69
4.4.6 Cálculo de la relación agua/cemento (α). .......................................................... 70
4.4.7 Corrección de la relación agua/cemento (α). .................................................... 70
4.4.7.1 Comparación de alfa corregido con alfa máximo. .......................................... 70
4.4.8 Asentamiento. .................................................................................................... 71
4.4.9 Cálculo de la dosis de cemento. ........................................................................ 71
4.4.10 Corrección de la Dosis de Cemento (Cc) ........................................................ 72
4.4.11 Volumen de aire atrapado. .............................................................................. 73
4.4.12 Peso del agua en la mezcla. ........................................................................... 74
4.4.13 Peso de los agregados. ................................................................................... 74
4.4.13.1 Agregados convencionales. ......................................................................... 74
4.4.13.2 Agregado experimental (grueso) y arena convencional. ............................. 75
4.4.14 Peso total de las mezclas. ............................................................................... 76
4.4.15 Datos de la mezcla convencional de concreto ............................................... 78
4.4.16 Mezcla Experimental ....................................................................................... 78
4.4.17 Datos de la mezcla de concreto experimental ............................................... 80
4.5 Proceso de Mezclado de concreto. ...................................................................... 80
4.5.1 Equipos a usar en la obtención de materiales para la dosificación. ................. 81
XII
4.5.2 Materiales para la preparación del concreto. .................................................... 81
4.5.2.1 Mezcla Patrón. ................................................................................................ 81
4.5.2.2 Mezcla Experimental. ..................................................................................... 81
4.5.3 Equipos y herramientas de mezclado. .............................................................. 82
4.5.4 Instrumentos de medición.................................................................................. 82
4.6 Detallado de elaboración de la mezcla ................................................................ 83
4.7 Ensayo de Asentamiento. (Concreto en estado Fresco). .................................... 84
4.8 Elaboración de cilindros de concreto. .................................................................. 88
4.9 Curado de cilindros. .............................................................................................. 91
4.10 Ensayo de resistencia a la compresión. ............................................................. 92
4.10.1Traslado de cilindros al laboratorio. ................................................................. 93
4.10.2 Materiales para el ensayo a compresión. ....................................................... 94
4.10.3 Procedimiento. ................................................................................................. 95
4.11 Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y Experimental a los 7 días de edad. ........................................................................................................... 96
4.12 Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y Experimental a los 7 días de edad entregados por el laboratorio. ............................................................ 97
4.13 Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y Experimental a los 28 días de edad. ......................................................................................................... 98
4.14 Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y Experimental a los 28 días de edad entregados por el laboratorio........................................................... 99
4.15 Comparación de los resultados. ....................................................................... 100
4.16 Resultados del ensayo a compresión de muestras Experimental con la misma proporción de los agregados de la mezcla patrón. .................................................. 101
4.17 Resultados entregados por el laboratorio del ensayo a compresión de muestras Experimental con la misma proporción de los agregados de la mezcla patrón. ..... 102
4.18 Análisis y comparación del ensayo de la mezcla experimental de condiciones, y proporciones iguales a la de la mezcla patrón. ........................................................ 103
4.19 Variación de la resistencia con la edad. ........................................................... 104
CAPITULO V PRESENTACIÓN Y ANALISIS DE RESULTADOS. ......................... 106
5.1 Conclusiones. ...................................................................................................... 107
5.2 Recomendaciones. ............................................................................................. 108
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ........................................................................ 110
XIII
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura #1 Cemento Portland Gris .............................................................................. 15
Figura #2 Cemento Portland Blanco. ......................................................................... 16
Figura #3 Estados del concreto .................................................................................. 17
Figura #4 Agregado Fino. ........................................................................................... 20
Figura #5 Agregado Grueso. ...................................................................................... 22
Figura #6 Concreto Fresco ......................................................................................... 29
Figura #7 Retracción del concreto. ............................................................................. 31
Figura #8 Concreto endurecido .................................................................................. 32
Figura #9 Velocidad de secado del concreto. ............................................................ 35
Figura # 10 Edificación de concreto estructural. ........................................................ 37
Figura # 11 Rangos aproximados de resistencia a la compresión de diferentes tipos de concretos. ............................................................................................................... 38
Figura # 12 Material reciclado .................................................................................... 40
Figura # 13 Toma de muestra. ................................................................................... 41
Figura # 14 Llenado del cono de Abrams. ................................................................. 41
Figura # 15 Determinación del asentamiento............................................................. 42
Figura # 16 Prueba de esclerómetro…………………………………………..……....43
Figura # 17 Ensayo de cilindros a compresión………………………………….……..44
Figura #18 Comprobación del valor de α (alfa) .......................................................... 69
Figura #19. Máximos valores de α para distintas condiciones de servicio o ambientales, según COVENIN 1753-2003. ................................................................ 71
Figura #20 Relación entre el asentamiento (T), contenido de cemento (C), y la relación agua/cemento (α). ......................................................................................... 72
Figura # 21 Cono de Abrams………….….………………….…………..…………..….82
Figura #22. Llenado y compactación del cono de Abrams. ....................................... 85
Figura #23. Medición de asentamiento . .................................................................... 85
Figura #24. Vaciado del cono de Abrams. ................................................................. 86
Figura #25. Medición de asentamiento mezcla Patrón. ............................................. 86
Figura #26. Medición de asentamiento mezcla experimental. ................................... 87
Figura #27. Probetas cilíndricas aceitadas. ............................................................... 89
Figura #28. Vaciado de moldes primera capa............................................................ 90
Figura #29. Vaciado de moldes última capa. ............................................................. 90
Figura #30. Probetas Mezcla experimental ................................................................ 91
XIV
Figura #31. Curado de Probetas ................................................................................ 92
Figura #32. Datos de entrada al laboratorio…………………………………………….93 Figura #33. Prensa hidráulica para ensayo a compresión ......................................... 94
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla #1. Selección de masa mínima para agregados gruesos, según su tamaño..23
Tabla #2. Límites en la granulometría. ....................................................................... 23
Tabla #3 “Limites granulométricos recomendados para distintos tamaños del agregado ..................................................................................................................... 28
Tabla #4 “Limites granulométricos recomendados para distintos tamaños del agregado”. ................................................................................................................... 61
Tabla #5 Granulometría de Piedra Picada. ............................................................... 61
Tabla #6 Granulometría de Escombros...................................................................... 62
Tabla #7. De la norma Covenin 1753:2006 “Proyecto y construcción de obras en concreto estructural”. .................................................................................................. 65
Tabla #8. Kr Factor para la corrección de α por tamaño máximo, mm (pulgadas) ... 66
Tabla#9. Ka Factor para la corrección de α por tipo de agregado. ........................... 66
Tabla #10. C1 Factor para corregir C por tamaño máximo. ...................................... 67
Tabla #11. C2 Factor para corregir C por Tipo de agregado. .................................... 67
Tabla #12 Peso total de la mezcla patrón para 1 m3................................................. 76
Tabla #13 Peso total de la mezcla experimental para 1 m3. ..................................... 77
Tabla #14 Diseño De Una Mezcla Patrón De 210 Kgf/Cm2, Para 1 m3 De Concreto Convencional (β= 0.50). .............................................................................................. 77
Tabla #15 Diseño De Una Mezcla Patrón De 210 Kgf/Cm2, Para 0,0053 m3 De Concreto Convencional (β= 0.50. ............................................................................... 78
Tabla #16 Diseño De Una Mezcla Experimental De 210 Kgf/Cm2,Para 1 m3 De Concreto
Experimental (β= 0.50)…………………………………………..……...............................78
Tabla #17 Diseño De Una Mezcla Experimental De 210 Kgf/Cm2 Para 0,0053 m3 De
Concreto (β= 0.50)…………………………………………..……....................................80
Tabla #18 Asentamientos obtenidos de las mezclas para el ensayo a compresión a los 7 días de edad ....................................................................................................... 87
Tabla #19 Asentamientos obtenidos de las mezclas para el ensayo a compresión a los 28 días de edad. .................................................................................................... 88
XV
Tabla #20. Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y Experimental a los 7 días de edad. ................................................................................................... 96
Tabla #21. Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y Experimental a los 7 días de edad entregado. ................................................................................. 97
Tabla#22.Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y Experimental a los 28 días de edad. .................................................................................................... 98
Tabla #23. Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y Experimental a los 28 días de edad entregados por el laboratorio . ................................................ 99
Tabla #24. Comparación en promedio de la resistencia de la mezcla Patrón con la Experimental. ............................................................................................................ 100
Tabla#25. Resultados del ensayo a compresión de muestras Experimental con la misma proporción de los agregados de la mezcla patrón. ...................................... 101
Tabla # 26. Resultados entregados por el laboratorio del ensayo a compresión de muestras Experimental con la misma proporción de los agregados de la mezcla patrón. ....................................................................................................................... 102
Tabla #27 Comparación en promedio de la resistencia de la mezcla Patrón con la Experimental. ............................................................................................................ 103
Tabla #28. Variación de la resistencia con la edad. ................................................. 104
ÍNDICE DE FÓRMULAS
Formula #1 Cálculo de β ............................................................................................. 27
Formula #2 Formula para cálculo de α ....................................................................... 28
Formula #3. Para el cálculo de α (alfa), cuando no se conocen datos de entrada…………………………………………………………………………..................66
Formula #4. Para el cálculo del volumen de aire atrapado……………………………68
Formula #5. Calculo del peso del agua en la mezcla de concreto…………………...68
Formulas #6, #7 y #8 para el cálculo del peso de los agregados……………….……68
XVI
INTRODUCCIÓN.
El concreto es una mezcla preparada a base de cemento, agua,
agregados finos (arena) y agregados gruesos (piedras), es un adherente
universal de alta calidad y bajo costo en comparación con otros materiales,
también es uno de los materiales que ocupa uno de los primeros lugares de
consumo en el ámbito mundial, esto se debe al gran crecimiento de
población que se ha experimentado en las últimas décadas. Por otra parte
esta demanda de concreto por distintas necesidades, pero que todas llevan a
la construcción de nuevas edificaciones, lo que genera una gran cantidad de
desechos a la hora de demoler una estructura para realizar una nueva o
simplemente realizar una remodelación, lo que hace que cada día se
exploten de manera continua los recursos no renovables del planeta.
He aquí donde el ser humano ha tratado de buscar algún sustituto de
cada uno de estos recursos, a través de estudios y ensayos que le permita
obtener un material similar y de calidad que cumpla la misma función. En el
presente trabajo investigativo científico se busca de manera práctica un
sustituto a uno de los materiales que conforman la mezcla de concreto, como
lo es la piedra picada o agregado grueso, que debe tener en cierta
dosificación el concreto para tener una resistencia determinada, este
agregado grueso proviene de una gran variedad de formaciones rocosas, por
lo que es explotado mediante la minería, trabajo un poco más delicado ya
que requiere constante monitoreo ambiental y del conservación del ambiente,
por lo que eleva un poco más los costos.
A diferencia de las demoliciones, que en comparación de costos con
los de la minería son prácticamente despreciables ya que se obtiene menor
costo de transporte, debido a que los materiales que se usarán para el
reciclado estarán en el mismo sitio que se empezará el nuevo proyecto y así
mismo menor peso por metro cúbico (m3), reducción de la utilización de los
recursos naturales, lo que apunta a reducir los costos de este agregado de
XVII
forma considerable. Al reducir los costos de la piedra (agregado grueso) en
este caso estamos reduciendo en forma simultánea los costos del concreto.
Por ello en este trabajo se realizará una previa selección de
escombros provenientes de miembros estructurales (vigas columnas y losas
macizas), para que sean triturados y posteriormente tamizados en un
laboratorio para realizar la sección final del material triturado que se va a
emplear para el preparado de mezcla experimental propuesto y de esta
forma realizar los ensayos de compresión del concreto en un laboratorio de
ingeniería y así poder medir la resistencia de este concreto y compararlo con
una mezcla tradicional.
La presente investigación está constituida por cinco (5) capítulos, en el
capítulo I, se presentará el tema con un planteamiento general del problema
enfocando la problemática de un punto de vista macro hasta un punto de
vista específico generando así la formulación del problema, de esta manera
centrarse en un objetivo específico que se desglosa en varios objetivos
generales, los cuales al desarrollarse complementan el objetivo específico de
este proyecto. Luego se justifica el problema antes planteado, en el capítulo
II y se procede a realizar una sustentación teórica donde la investigación se
apoya para llevar a cabo este estudio. Y en el capítulo III se define la
población que se utilizará, el tipo de investigación que estamos realizando.
Posteriormente en el capítulo IV se realizaron todos y cada uno de los
procedimientos para cumplir con cada uno de los objetivos específicos,
basándose en la operalización de variables, generando así resultados y
obteniendo así la finalidad del objetivo específico mediante los resultados
obtenidos.
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA INVESTIGACIÓN
2
1.1 Planteamiento del Problema.
La población mundial está cerca de los 7000 millones de habitantes, según
datos del Fondo de Población de las Naciones Unidas (UNFPA). Y publicado por el
portal web de Centro de Noticias de las Naciones Unidas
http://www.un.org/spanish/News/story.asp?NewsID=22095#.UlNfn9JLPxw, estiman
que aumentará 1000 millones más en los próximos 12 años. Este constante
crecimiento de población trae consigo más demanda y consumo humano, es decir,
grandes necesidades básicas como lo es la salud, educación, alimentación, vivienda
y servicios, buscando mejoramiento en la calidad de vida, lo que trae como
consecuencia mayor utilización de los recursos no renovables, esto genera que los
núcleos familiares tengan que buscar una estabilidad en su calidad de vida para así
evitar perjuicios que estas demandas puedan causarles.
Es por ello que la vivienda es el pilar fundamental en toda esta problemática,
al contar con un hogar estas familias pueden asentar las bases de todas las
actividades que se llevan a cabo día a día, es decir que las personas puedan tener
un hogar donde descansar y un techo donde refugiarse.
La vivienda es un derecho internacional, no obstante existe gran cantidad de
personas en el ámbito mundial que no cuentan con un hogar, en muchos casos por
desastres naturales, o condición económica que no permite que puedan acceder a
una. Los grupos familiares están hacinados en recintos muy pequeños, como se
observa en Venezuela que debido a distintos factores y uno de ellos, el más
importante es la mala planificación de viviendas improvisadas en lugares no aptos
para su construcción, lo que trae como consecuencia que muchas familias pierdan
sus hogares a causa de derrumbes, inundaciones y desastres naturales. Por eso
existe gran cantidad de refugios a lo largo y ancho de nuestro país.
Por lo tanto al crecer en mayor medida la utilización de recursos naturales no
renovables para la construcción de edificaciones, los materiales de construcción en
su mayoría son provenientes de canteras, minas, petróleo entre otros, así mismo al
explotar estos recursos se crea un impacto ambiental, primero por el desgaste de
3
los recursos y segundo por la contaminación que genera la extracción de los
mismos, de igual m
De la misma manera cuando existen estos desastres naturales acarrea como
consecuencia la perdida de hogares bien sea por que la vivienda es inhabitable o
porque sencillamente fue derrumbada, esto genera una gran cantidad de escombros
que crean una disposición final un poco inadecuada, detectando que se origina
como consecuencia la ocupación de espacios públicos y generando efectos
negativos en los ecosistemas, ya que estos también pueden terminar en ríos y lagos
lo que alteraría la composición de las aguas de igual manera estos escombros
pueden alterar al propiedades mecánicas del suelo.
Es por ello que se observa que si se reciclan estos escombros se puede
disminuir este impacto negativo en la naturaleza y en la sociedad realizando una
selección de este material proveniente de demoliciones como son los miembros
estructurales como losas macizas, vigas y columnas preparándose así mezclas de
concreto ecológicas donde se reemplace agregados gruesos por escombros,
reduciendo el uso de materiales nuevos lo que frenaría la contaminación generada
por las canteras al momento de la explotación y la generación final de estos
materiales constructivos. Una mezcla de concreto ecológica que pudiese ser
utilizada como concreto estructural en edificaciones nuevas. Por esta razón es
importante evaluar la resistencia del concreto ecológico con materiales reciclados y
comparándola con la resistencia del concreto que normalmente se usa para la
construcción de edificaciones.
1.2 Formulación del Problema.
¿Cuál sería la influencia en la resistencia de una mezcla experimental del
concreto donde se sustituyen escombros de miembros estructurales como vigas,
columnas y losas macizas por agregados gruesos?
4
1.3 Objetivos de la Investigación.
1.3.1 Objetivo General.
Evaluar la resistencia del concreto experimental, sustituyendo agregados
gruesos por escombros provenientes de miembros estructurales con la resistencia
de una mezcla tradicional.
1.3.2 Objetivos Específicos.
1. Diseñar una mezcla patrón para Rc: 210 kg/cm2.
2. Diseñar la mezcla experimental de concreto utilizando escombros como
agregado grueso.
3. Determinar la resistencia a compresión de la mezcla patrón.
4. Determinar la resistencia a compresión del diseño de mezcla experimental
de concreto.
5. Comparar la resistencia de la mezcla experimental con una tradicional de
concreto.
1.4 Justificación.
El incremento de población en el país ha traído necesidades de nuevos
hogares lo que genera la necesidad de construir nuevas estructuras tanto para uso
educativo, comercial y social de manera ascendente. Para poder llevar a cabo estos
proyectos de distintos intereses pero de gran necesidad se necesitan distintos
materiales constructivos, generando así una gran demanda en los mismos.
El más importante o el material base para empezar cualquier estructura es el
concreto que está compuesto por agregados finos como agregados gruesos
igualmente de agua y cemento. En el caso de agregados finos como la arena y
agregados gruesos como la piedra son recursos de carácter no renovable por ello
5
cada vez que se prepara una mezcla de concreto se utilizan agregados finos y
gruesos, es por ello que son de carácter primordial para la preparación de las
mezclas utilizándose en gran cantidad, estos materiales son provenientes de
canteras y plantas procesadoras que para la extracción de la materia generan un
fuerte impacto al ambiente no solo por la contaminación que esta labor pueda
generar sino por el agotamiento de estos recursos.
Al haber una fuerte demanda, estos materiales empiezan a ser escasos es por
ello que en este trabajo científico propone la realización de una mezcla de concreto
ecológica donde se sustituirá el agregado grueso de las mezclas tradicionales como
lo es la piedra, por escombros provenientes de demoliciones de estructuras,
específicamente de columnas vigas y losas que sean desechadas, buscando
similitud con la piedra y tratando de minimizar los espacios vacíos que pueden
existir en los escombros, es de esta manera que se pretende disminuir el uso de
recursos no renovables y frenar el impacto ambiental que provoca su extracción de
igual manera abaratar costos en la construcción a través del uso de materiales
reciclados, buscando así una mezcla de concreto que pueda ser útil para el
desarrollo de estructuras en nuestro país con una calidad igual o que esté muy
cerca de la tradicional.
1.5 Delimitaciones.
Las delimitaciones es la restricción del estudio del proyecto que se está
elabora, en cuanto a ámbito (abarca la temática de la investigación), tiempo (el
tiempo en que se realizará el desarrollo de la investigación) y finalmente geográfica
(donde se llevará a cabo la investigación).
Para el presente trabajo de grado se estableció como parámetro trabajar con
un asentamiento de cinco pulgadas (5”) y una resistencia a la compresión (f`c) de
210 kgf para la mezcla patrón y la mezcla experimental.
6
1.5.1 Temática.
El presente trabajo busca lograr una resistencia igual o quizás un poco
menor o mayor a la del concreto convencional de 210Kg/cm2, proponiendo una
mezcla experimental con agregados gruesos provenientes de escombros de
miembros estructurales, sustituyendo así la piedra y utilizando métodos de
dosificación del proceso constructivo venezolano. De la misma manera evaluar la
factibilidad de costos de la mezcla experimental en el mercado venezolano.
La temática general de esta investigación es centrada en la materia
materiales y ensayos donde se pusieron en práctica los conocimientos adquiridos.
1.5.2 Geográfica.
Los ensayos de cilindros a compresión se realizarán en el laboratorio LA
TEICA, ubicado en la urbanización Mariperez quinta LATEICA, Caracas.
1.5.3 Temporal.
Los ensayos y la preparación de mezclas necesarios para el desarrollo de
esta investigación se llevarán a cabo en los meses Abril a Septiembre del año 2014
dependiendo de la cantidad de trabajo y disponibilidad del laboratorio.
7
1.6 Cronograma de actividades.
CAPÍTULO II.
MARCO TEÓRICO
9
2.1 Antecedentes de la Investigación.
Al llevar a cabo este proyecto de investigación fue necesario revisar otras
investigaciones que tuviesen un objetivo similar, e ir constatando como se fue
desarrollando el tema de investigación. Para la evaluación de la resistencia en
mezclas experimentales de concreto se encontraron los siguientes trabajos de
grado:
TÍTULO: EVALUACIÓN FÍSICA Y MECÁNICA DE CONCRETO CONVENCIONAL
SUSTITUYENDO DOSIS DE CEMENTO POR MICROSÍLICE CON UN
ASENTAMIENTO DE 5” Y UNA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE 250
Kgf/cm2.
AUTORES: Falcón Efraín y Contreras Simón.
AÑO: 2012.
Universidad Nueva Esparta.
En el presente trabajo los autores Falcón Efraín y Contreras Simón
pretenden evaluar las propiedades físicas y mecánicas del concreto en función de
las cantidades utilizadas con un asentamiento de 5” o 12.7cm.
En Primer lugar los autores antes mensionados diseñan una mezcla patro o
convencional con un asentamiento de 5” y de resistencia 250Kgf/cm2, partiendo de
esta mezcla diseñaron otra donde solo se sustituyó cierto porcentaje de cemento
por microsílice evaluando y comparando el comportamiento mecánico a través del
ensayo a compresión entre ambas mezclas de igual forma estudiaron la absorción y
asentamiento de la mezcla donde se había sustituido cemento por microsílice.
El aporte que este trabajo brinda a este proyecto de investigación es ayudar
a entender la dosificación de materiales a usar en un patrón de mezcla de concreto,
e igualmente la previa selección de los materiales a utilizar según las normas
venezolanas.
10
TÍTULO: APROVECHAMIENTO DE ESCOMBROS COMO AGREGADOS NO
CONVENCIONALES EN MEZCLAS DE CONCRETO.
AUTOR: Juan Sebastián Pereira Díaz.
MES, AÑO: Octubre De 2009.
Universidad Pontificia Bolivariana Seleccional Bucaramanga (COLOMBIA).
Este trabajo de grado presentado por Juan S. Pereira D, tiene como objetivo
principal proponer una alternativa para el aprovechamiento de los residuos
provenientes de las actividades de la construcción, para ello fue necesario localizar
escombreras, caracterizar los residuos que se generan en las obras civiles, realizar
las pruebas físicas en cuanto a granulometría se refiere, diseñar una mezcla con
agregados convencionales y agregados provenientes de escombros, realizar las
pruebas a compresión, finalmente comparar y analizar los valores obtenidos,
proponiendo una alternativa para el aprovechamiento de los residuos provenientes
de residuos generados por alguna demolición. Con la aplicación de estos pasos el
autor obtuvo como resultado la trabajabilidad volumétrica de la mezcla propuesta
fue del 99 al 102%, lo que es un resultado bastante aceptable frente al 100% de
trabajabilidad que tiene una mezcla tradicional, en cuanto a los ensayos de
compresión obtuvo una resistencia mayor la mezcla donde únicamente se
sustituyeron los agregados gruesos frente a la que se sustituyó únicamente
agregados finos.
Dicho trabajo también aporta a esta investigación los procesos de selección
de escombros como agregados gruesos a reemplazar en el presente trabajo de
investigación, así mismo ayudará a entender la aplicación del ensayo a compresión
aplicado a los cilindros de la mezcla propuesta.
TÍTULO: VALORIZACIÓN DE AGREGADOS RECICLADOS DE HORMIGÓN.
AUTOR: Begliardo, Hugo Félix.
AÑO: 2011.
Universidad Tecnológica Nacional (ARGENTINA).
11
El autor Begliardo, Hugo Félix en su trabajo de grado dice que el hormigón
es uno de los materiales más empleados en las construcciones civiles. Como tal, es
un compuesto resultante de la combinación o mezcla íntima de agregados (piedras
y arenas), cemento portland y agua, pudiendo usárselo tanto con fines estructurales
como no estructurales, por lo tanto los agregados que intervienen en su
composición suelen ser de dos tipos, finos y gruesos. Los agregados gruesos
generalmente derivan de la trituración de piedras de cantera, aunque también
pueden proceder de río, como el canto rodado, cuando conviene por razones
especiales o económicas.
En rigor, no se agotan las posibilidades de elaboración de hormigones
empleando sólo el tipo de agregados mencionados. En años recientes ha cobrado
mayor fuerza e importancia el reciclado y reutilización de los residuos de
construcción y demolición, fundado ello tanto en razones de valorización comercial
como medioambientales. Precisamente, a partir de estos residuos es posible
obtener nuevas variedades de agregados factibles de utilizar en la elaboración de
hormigones.
El motivo del presente trabajo es poner en conocimiento de la comunidad
científica, política y empresarial, experiencias de laboratorio en relación a la
valorización de residuos de hormigón llevados al estado granza de diferentes
granulometría para su empleo en nuevos hormigones, tanto de uso estructural como
no estructural.
Este trabajo aporta la selección de materiales, como la granulometría del
agregado, que el mismo se encuentre libre de impurezas que puedan ser
perjudiciales para la mezcla en nuestro caso escombros para llevar a cabo nuevas
mezclas de concreto.
12
TÍTULO: ANÁLISIS DE LA INCORPORACIÓN DE MATERIALES
RECICLADOS DE LOS RESIDUOS DE LA CONSTRUCCIÓN,
PARA SER USADOS COMO AGREGADOS EN ELEMENTOS
ESTRUCTURALES O NO ESTRUCTURALES.
AUTORES: Barroso L. Geneabel J. Y Gómez C. Carlos R.
AÑO: 2011.
Universidad Central de Venezuela.
En el presente trabajo de investigación los autores Barroso L. Geneabel J. y
Gómez C. Carlos R. plantearon como objetivo general “Analizar la incorporación de
materiales reciclados a partir de los residuos de la construcción, para ser usados
como agregados en elementos estructurales o no estructurales” mediante los
ensayos de compresión de cilindros de concreto, cumpliendo con lo que se
establece en la norma Venezolana COVENIN 338:2002. Los materiales usados para
la fabricación del concreto a ensayar fueron residuos de concreto premezclado viejo,
de donde se obtuvo el agregado grueso luego del método de trituración o cribado, el
agregado fino y el cemento fueron los mismos usados en concreto convencionales.
En este sentido se determinó que al someter al concreto reciclado a ensayos
de compresión, se observó que este no alcanzó los estándares en su totalidad, pero
se encontraron resultados positivos en comparación con el material de referencia de
la región. Se puede concluir que la incorporación de los residuos de concreto con
agregado grueso abre un nuevo ciclo productivo de la construcción, lo cual es una
alternativa viable, un ejemplo demostrativo para la transferencia de tecnología a la
sociedad, además muestra beneficios económicos y ecológicos implícitos.
Por lo que se considera de gran aporte a esta investigación ya que el mismo
describió procesos como la sección, triturado y calibrado de los residuos obtenidos,
para ser utilizados en reemplazo del agregado grueso convencional.
13
TÍTULO: EVALUAR LA RESISTENCIA DE UN DISEÑO DE MEZCLA
EXPERIMENTAL DE CONCRETO, UTILIZANDO DESECHOS DE LA INDUSTRIA
AUTOMOTRIZ COMO AGREGADO FINO.
AUTORES: García, Rafael A. y Tovar, José G.
AÑO: 2013.
Universidad Nueva Esparta.
Los autores García, Rafael A. y Tovar, José G. se enfocan en la
problemática del cambio de las ciudades a grandes edificaciones cada vez más
altas y el estrés ambiental producido por la construcción de las mismas, por lo que
no es imposible ignorar esta problemática que se va acrecentando cada día. En pro
de esto; los autores en su investigación buscaron dar una solución que abarque
ambos campos, el ambiental, y el logístico inherente a la construcción en la
ingeniería civil, de tal modo que se presenta una solución innovadora y ecológica.
Planteando en su investigación la evaluación y el comportamiento entre el diseño de
mezcla convencional de concreto (agua, cemento, piedra picada y arena), con un
diseño de mezcla experimental utilizando raspaduras de cauchos desechados
proveniente de la industria automotriz como agregado fino, para realizar una mezcla
experimental que sea liviana y ecológica, cumpliendo con lo establecido en las
Normas Venezolanas COVENIN.
Para esto se realizaron una cantidad de probetas cilíndricas las cuales
contenían las mezclas patrón y las mezclas experimentales, que se estarán
diseñadas para una resistencia de 210 kgf/cm2 , luego de ellos se realizaron los
ensayos destructivos a compresión en el laboratorio de la Universidad Católica
Andrés Bello, los cuales se realizaron a los tres (3) días y siete (7) días, para
determinar si la mezcla de concreto experimental, con raspaduras de neumáticos,
puede ir en paralelo con la curva de crecimiento de la resistencia del diseño de
mezcla de concreto con materiales utilizados convencionalmente.
El aporte que este trabajo brinda al proyecto investigativo es la realización de
probetas cilíndricas, así mismo la descripción de los ensayos a compresión de las
mismas. Las bases teóricas son todos aquellos resúmenes, paráfrasis, citas y
14
conceptos detallados de todo lo que genera una incidencia sobre el tema, es lo que
sustentara el desarrollo del proyecto de investigación.
2.2 Bases teóricas.
Las bases teóricas son todos aquellos resúmenes, paráfrasis, citas y
conceptos detallados de todo lo que genera una incidencia sobre el tema, es lo que
sustentara el desarrollo del proyecto de investigación.
2.2.1 Cemento.
El cemento es un polvo fino que se obtiene de la calcinación a 1,450°C de
una mezcla de piedra caliza, arcilla y mineral de hierro. El producto del proceso de
calcinación es el Clinker, principal ingrediente del cemento, que se muele finamente
con yeso y otros aditivos químicos para producir cemento. Es el material de
construcción más utilizado en el mundo. Aporta propiedades útiles y deseables,
tales como resistencia a la compresión (el material de construcción con la mayor
resistencia por costo unitario), durabilidad y estética para una diversidad de
aplicaciones de construcción.
(Fuente: www.cemex.com. Disponible en: /ES/ProductosServicios/Cemento.aspx
Consultada el 10/02/2013.)
El cemento solo constituye entre un 10% a 20% de peso del concreto,
siendo entre 80% y 90% de peso restante dado por el resto de los materiales que lo
componen. Siendo el material más caro de del concreto, el cemento regularmente
viene en presentación de 42,5Kg como se muestra en la figura #1.
(Fuente: Porrero S y otros. (2012) Manual de concreto estructural, 4ta Edición.)
15
2.2.1.1 Tipos De cemento.
Existen algunos tipos de cemento que se producen en el ámbito mundial las
cuales son:
2.2.1.2 Cemento Portland Gris Ordinario.
El Cemento Portland Gris es un material que cumple con las
especificaciones del concreto estructural, normalmente de uso general ya que
el mismo puede ser utilizado en concretos convencionales y concretos de
altas resistencias con fines de alta capacidad estructural como lo son puentes,
viaductos losas entre otros.
(Fuente:http://www.cemex.com/ES/ProductosServicios/TiposCemento.aspx
Consultada el 12/02/2013).
Figura #1 Cemento Portland Gris.
(Fuente:http://img.ve.class.posot.com/es_ve/2013/10/07/venta-de-cemento-gris-
blanco-y-yeso-20131007045310.jpg Consultada el 12/02/2014.)
16
2.2.1.3 Cemento Portland Blanco.
Este tipo de cemento se fabrica con piedra caliza, arcilla de caolín con bajo
contenido de hierro y yeso.
Regularmente este cemento es utilizado en obras arquitectónicas que
requieren gran brillantez y acabados artísticos, para crear mosaicos y granito
artificial, así como para formas esculturales y otras aplicaciones donde predomina el
blanco.
(Fuente:http://www.cemex.com/ES/ProductosServicios/TiposCemento.aspx
Consultada el 01/04/2013).
Figura #2 Cemento Portland Blanco.
(Fuente:http://construmateriales.com/product_cata.aspx?proid=CEMENTOS&search
word= Consultada el 02/02/2014)
17
2.2.3 Agua para el concreto.
El agua es parte fundamental para la elaboración de las mezcla de concretos
ya que sin esta no se pudiera realiza la mezcla, debido a que el agua es la que le
permite que los materiales y agregados que componen en concreto se unifiquen,
dando fluidez a la mezcla.
De igual forma el agua le permite al concreto pasar por varias etapas, desde
la conformación de la mezcla (estado plástico), pasando por el estado de fraguado
hasta en el endurecimiento (desarrollo de la resistencia) (ver figura #7). Para ello el
agua en el concreto se proporciona en etapas; etapa de mezclado y etapa de
curado.
En la etapa de mezclado el agua de curado proporciona entre un 15 y 20%
del volumen de la mezcla.
(Porrero S y otros. (2012) Manual de concreto estructural, 4ta Edición.)
Figura #3 Estados del concreto.
(Fuente: Porrero S y otros. (2012) Manual de concreto estructural, 4ta
Edición.)
18
2.2.3.1 Agua de mezclado.
El agua de curado debe ser un agua libre de impurezas, ya que las mismas
pueden causar reacciones desfavorables en el concreto en sus distintas etapas
afectado así directamente sus propiedades como lo son: Trabajabilidad, tiempo de
fraguado, resistencia mecánica, adherencia entre el concreto y el acero de refuerzo,
permeabilidad, durabilidad y su aspecto físico.
Por otra parte el agua de mezclado tiene como función principal hidratar el
concreto y otorgarle fluidez y lubricación ente todos y cada uno de los agregados.
En una condición de saturación en el mesclado el agua requerida para la
hidratación representa aproximadamente un 25% del peso del cemento y el resto se
evapora, esta agua que se evapora después de que el concreto ha sido vaciado en
los moldes o encofrados es la que causa de retracción secado y forma ductos
capilares interconectados entre sí, los cuales se llenan de aire y producen concretos
menos resistentes y con poca durabilidad, por lo que es recomendable utilizar la
menor de cantidad de agua posible para obtener una fluidez óptima.
(Fuente: Porrero S y otros. (2012) Manual de concreto estructural, 4ta Edición.)
2.2.3.2 Agua de Curado.
El curado depende principalmente de las condiciones ambientales,
principalmente de la humedad y de la temperatura. Tratándose de la hidratación que
debe recibir el cemento para que el concreto pueda alcanzar sus propiedades y
resistencia. Teniendo en cuenta que si el la humedad relativa del ambiente es alta la
liberación de agua en forma de vapor ocurre con mayor rapidez.
(Fuente: Sánchez De Guzmán. (1987) Tecnología del Concreto y del Mortero.)
Según Porrero S. (2012) durante las primeras horas el concreto tiene agua
suficiente la cual fue proporcionada por el agua de mezclado, la cual se pierde de
manera rápida debido a la evaporación. En primer lugar aparece una capa brillante
19
en la superficie del concreto; esta aparece al momento de la compactación del
concreto, posteriormente ya cuando empieza a endurecer el agua interna comienza
a evaporarse por la reacción del cemento.
La hidratación es necesaria para evitar el incremento de la retracción plástica
lo que crea y aumenta el tamaño de las gritas en el secado, las cuales puedes
permitir el paso a de agentes contaminantes.
2.2.4 Agregados
Son aquellos materiales inertes, de forma granular, naturales o artificiales,
que aglomerados por el cemento portland en presencia de agua conforman un todo
compacto que se conoce como concreto u hormigón.
Todos los materiales que poseen una resistencia propia suficiente, pueden
ser considerados como agregados del concreto siempre y cuando no actúen de
agente dañino que pueda afectar las propiedades y características del concreto,
garantizando así una buena adherencia con la pasta ya endurecida del cemento
portland.
(Fuente: Diego S. De Guzmán. (1987) Tecnología del Concreto y del Mortero)
2.2.4.1 Agregados Finos.
El agregado fino son aquellas distintas arenas que se puedan utilizar en la
mezcla de concreto,…“se usa como llenante, además actúa como lubricante sobre
los que ruedan los agregados gruesos dándole manejabilidad al concreto”. (Fuente:
http://elconcreto.blogspot.com Disponible en: /2009/04/el-agregado-fino-del-
concreto.html Consulta: 13/02/2014). Lo que quiere decir que si la mezcla de
concreto tiene poca cantidad de arena se hace menos manejable y más áspera y un
exceso de arena demanda más cantidad de agua para llegar al asentamiento
deseado.
20
El agregado fino debe estar constituido por arena de río, de mina, de piedras
trituradas, de cualquier otra fuente, o de arena de mar siempre que cumplan con los
requisitos que establece la Norma Covenin Venezolana, ya que alguna de estas
arenas pueden tener altos contenidos de sal o simplemente estar contaminada por
cualquier impureza.
La granulometría de los agregados finos se determina mediante la Noma
Covenin Venezolana 255, donde se especifica los límites granulométricos que debe
comprender tal y como se muestra en la tabla #1.
(Fuente: Norma Venezolana Covenin 277:2000. CONCRETO. AGREGADOS.
REQUISITOS. 3ra Revisión)
Figura #4 Agregado Fino.
(Fuente: http://www.canteratrituradora.com Consultada 13/02/2014)
21
2.2.4.2 Agregados Gruesos.
El agregado grueso conforma ente un 70% a 80% el volumen de la mezcla
del concreto, por el cual de las propiedades del mismo dependerán las
características del concreto, es decir, el agregado grueso es la pieza fundamental
en la preparación del concreto, por ello se debe usar en mayor cantidad posible y
tamaños más grandes que se puedan sin dejar a un lado las especificaciones
técnicas de las normas venezolanas.
Este tipo de agregado debe tener una buenas sucesión de tamaños ya que
la falta de dos o más tamaños sucesivos puede traer problemas de segregación,
así mismo no se debe usar agregados con forma plana y alargada ya que los
agregados con esta forma tienden a adoptar una posición horizontal dejando de bajo
de ellos bolsas de aire lo que trae como consecuencia menos resistencia en el
concreto cuando estas bolsas de agua se evaporan.
Preferiblemente este tipo de agregado debe ser tener una superficie rugosa,
limpia y son capa de sedimentos.
Por otra parte los agregados gruesos deben contar con la resistencia al
desgaste de la máquina de los ángeles y de esta manera garantizar su dureza, y
que encuentre entre los límites establecidos, menos a 35% si se va emplear para
losas y menor al 40% si va a ser usada en cualquier otro miembro estructural.
(Fuente: http://elconcreto.blogspot.com/2009/01/agregado-grueso-del-concreto.html
Consultada el 13/02/2014).
22
Figura #5 Agregado Grueso.
(Fuente: http:// httpwww.canteradecombia.comdetalles_productos.
Consultada 14/02/2014)
2.2.5 Granulometría
En el Manual del Concreto Estructural se define la granulometría como la
composición de los agregados en cuanto a la distribución de los granos que la
integran, con esta característica se determina de forma fundamental la calidad del
material como constituyente del concreto.
La Norma Venezolana COVENIN 255-1998 “Agregados. “Determinación de
la Composición Granulométrica”, establece para el agregado fino que se debe tomar
una cantidad adecuada de la muestra para realizar el ensayo, la cual debe ser
secada posteriormente pesada. El agregado grueso de igual forma debe ser secado
al horno y de deben tomar las cantidades que establece la tabla #1.
23
Tabla #1. Selección de masa mínima para agregados gruesos, según su
tamaño.
(Fuente: La Norma Venezolana COVENIN 255-1998 “Agregados. “Determinación de
la Composición Granulométrica”)
El tamaño de los granos se mide forma directa, mediante cedazos de
diferentes aberturas, los cuales están calibrados y son colocados en forma de
cascada en orden descendente, es decir, el de mayor abertura arriba y así
progresivamente hasta llegar al de menor abertura en la parte inferior. Establecido la
Norma Venezolana COVENIN 277-2000 “Concreto. Agregados. Requisitos”.
Tabla 2. Límites en la granulometría.
(Fuente: Norma Venezolana Covenin 277:2000. CONCRETO. AGREGADOS.
REQUISITOS.)
Cedazos COVENIN (*) Porcentaje que pasa
9,51 mm; (3/8”)
100
4,76 mm; (#4)
85 - 100
2,38 mm; (#8)
60 - 95
1,19 mm; (#16)
40 - 80
595 μm; (#30) 20 - 60
297 μm; (#50) 8 - 30
149 μm; (#100) 2 - 10
75 μm; (#200) 0 – 5
24
2.2.6 Módulo de finura
El módulo de finura se define como un factor empírico que nos permite hacer
una estimación de que tan fino o grueso puede ser un material. Está definido como
la suma de los porcentajes retenidos acumulados en los tamices estándares que
van desde el tamiz (Nº 100) en adelante, hasta el máximo tamaño que se
encuentre, dividido por 100.
La serie de tamices que se utilizan van dados en una relación ½, lo que
indica que es un promedio logarítmico de la distribución de tamaños de partículas.
El módulo de finura se interpreta como un factor qu indica de manera práctica el
predominio de las partículas finas o las partículas gruesas dentro de la distribución
granulométrica. La variación de este valor dependerá del tamaño máximo del
agregado presente
Su uso principalmente se basa en la evaluación de “gradados de finura” del
agregado fino o arena.
(Fuente: Diego S. De Guzmán. (1987) Tecnología del Concreto y del Mortero)
2.2.7 Tamaño máximo de los agregados.
La definición de tamaño máximo se vuelve importante al seleccionar
proporciones para el concreto que se desea obtener, resultando coherentes con los
requisitos de agua para la mezcla, dimensiones del encofrado y el espacio entre el
acero de refuerzo.
(Fuente: http://www.ingenierocivilinfo.com; disponible en: 2010/05/53-tamano-
maximo-del-agregado.html; Consultado: 02-2014)
Según Porrero y otros autores (2009). Se denomina tamaño máximo de un
agregado al tamaño de sus partículas más gruesas, medido como abertura del
cedazo de menor tamaño que deje pasar el 95% o más del material. Desde el punto
25
de vista técnico, su relación con las características de la mezcla es decisiva para la
calidad y economía de esta.
2.2.8 Impurezas en los agregados.
La Norma COVENIN 277 y ASTM C33. Es la que limita los distintos tipos de
impurezas que tienen los materiales, las cuales pueden ser perjudiciales como lo
son las sales solubles, limo entre otras, perjudicando así las propiedades col
concreto lo que puede disminuir su resistencia.
2.2.9 Formas y texturas de los agregados
El tipo de roca y sus características son las que determinan la forma y
textura de los agregados, las condiciones de sedimentación y transporte también
juegan un papel muy importante al momento de precisar este carácter de los
agregados.
La forma de los agregados es de suma importancia, por los que su influencia
es directa al momento de evaluar la calidad del concreto.
En cuanto a la textura superficial de los agregados ésta se considera una
característica directamente relacionada con la forma de los granos. No se dispone
de métodos normativos para medirla, sino que suele relacionarse con el tipo de roca
originaria, pero esa relación no es determinante. Según Porrero (2009).
2.2.10 Agregados gruesos de concretos reciclados
El agregado grueso de concretos reciclados no es más que el concreto viejo
proveniente de demoliciones que es triturado para ser utilizado posteriormente como
agregado grueso en una mezcla de concreto, el agregado reciclado por lo general
26
posee una capacidad de absorción mayor a la del agregado convencional y un peso
específico menor, lo que se debe a que las partículas de concreto endurecido son
más porosas, los valores de absorción van dados desde un 3% a un 10%
dependiendo del concreto que se recicle, esta absorción es similar a la de los
agregados naturales y la misma aumenta a medida que el agregado grueso
disminuye.
La alta absorción del agregado reciclado aumenta la presencia del agua
dentro de la mezcla para que se obtenga la misma trabajabilidad y asentamiento
que una mezcla donde se utilice un agregado grueso convencional.
El agregado reciclado seco absorbe agua durante y después del mezclado.
Para evitar esto, el agregado reciclado se debe pre-humedecer o las pilas se deben
mantener húmedas.
La forma de las partículas de los agregados de concreto reciclado es similar
a las rocas trituradas. La densidad relativa disminuye progresivamente a medida
que el tamaño de las partículas disminuye.
(Fuente: http://notasdeconcretos.blogspot.com/2011/04/agregados-de-concreto-
reciclado Consultada el 14/02/2014)
2.2.11 Diseño de mezclas
Se conoce como diseño de mezcla el procedimiento mediante el cual se
calculan las cantidades que debe haber de todos y cada uno de los componentes
que intervienen en una mezcla de concreto, para obtener de ese material el
comportamiento deseado, debe cumplir con dos requisitos fundamentales para
obtener una dosificación adecuada:
1. Economía y maleabilidad en estado fresco.
2. Resistencia, aspecto y durabilidad en estado endurecido.
27
2.2.11.1 Relación agregado fino / agregado grueso (Beta β).
La relación β en la proporción de agregados combinados (finos y gruesos),
mediante la cual se obtiene el valor en pesos de cada agregado requerido para la
mezcla de concreto.
El cálculo de la relación beta resulta de la división del peso del agregado fino
(A) entre la sumatoria del agregado grueso (G) y el agregado fino (A) expresándolo
en porcentaje, como se muestra en la formula #1.
(Fuente: Porrero S y otros. (2012) Manual de concreto estructural, 4ta Edición.)
Formula #1 Cálculo de β.
(Fuente: Porrero S y otros. (2012) Manual de concreto estructural, 4ta Edición.)
Según Porrero S. (2012) la relación de agregado grueso y fino se puede
calcular también mediante la tabla #3 “Limites granulométricos recomendados para
distintos tamaños del agregado”. Dentro de la mezcla actúan en conjunto los
agregados, desde la partícula más fina de la arena hasta la partícula más gruesa de
la piedra y para que estos agregados produzcan mezcla de calidad y económicas
deben estar dentro de los límites o zonas granulométricos establecidos en la tabla
antes mencionada.
28
Tabla #3 “Limites granulométricos recomendados para distintos tamaños del
agregado”.
(Fuente: Porrero S y otros. (2012) Manual de concreto estructural, 4ta Edición.)
2.2.11.1 Relación agua / cemento (Alfa α).
Sánchez de Guzmán (1987), afirma que la resistencia del concreto viene
dada por la cantidad de agua y cemento que posea la mezcla para una determinada
cantidad de agregados y condiciones determinadas.
La cual se calcula como se muestra en la fórmula #2.
Formula #2 Formula para cálculo de α.
(Fuente: Porrero S y otros. (2012) Manual de concreto estructural, 4ta Edición.)
Dónde:
a: es la cantidad de agua en litros o en kilogramos.
C: es la dosis de cemento requerida en kilogramos.
29
2.2.12 Concreto fresco
Según Porrero y otros autores (2012). Se define como concreto fresco al
material mientras se encuentra en un estado de fluidez, es decir desde el instante
en que los materiales son mezclados hasta que se inicia el procedimiento de
endurecimiento de la masa. Durante este proceso el concreto es transportado,
colocado en encofrados y posteriormente vibrado o compactado manualmente.
Según Porrero y otros autores (2009).
Las características del concreto en estado fresco (plástico), especialmente a
lo que se refiere con los procesos de mesclado, transporte, colocación,
compactación y terminado son las que definen las propiedades que definen la
calidad el concreto cuando ya se encuentra en un estado endurecido.
Ese estado de plasticidad tiene una duración diferente entre unas y otras
localidades, y entre una y otra época del año, ya que las condiciones del clima
tienen gran influencia. En lugares cálidos y secos el estado fresco dura menos
tiempo que en localidades húmedas y frías.
Figura #6 Concreto Fresco.
(Fuente: http://www.arqhys.com. Disponible en:
/contenidos/fotos/contenidos/Propiedades-del-hormig%C3%B3n.jpg. Consultada
14/02/2014)
30
2.2.13 Reología
La Reología Según Porrero (2009). Es definida como el conjunto de
características de la mezcla fresca que permiten su función y posterior
compactación. Desde el punto de vista físico, esas características dependen de las
variaciones de viscosidad en la mezcla a lo largo del tiempo.
La Reología del concreto fresco, además de modificarse por cambios en la
composición de la mezcla o en la calidad de sus componentes, se ve afectada por
condiciones ajenas al propio material, tales como los son el paso del tiempo y de la
temperatura ambiental.
2.2.14 Trabajabilidad
La trabajabilidad, también conocida como manejabilidad se considera como
aquella propiedad dl concreto mediante la cual se determina su capacidad para ser
colocado y consolidado apropiadamente y para ser terminado sin segregación
dañina alguna.
El Road Research laboratory de la Gran Bretaña define la trabajabilidad en
terminas de capacidad de comportamiento, ya que al consolidad la mezcla dentro de
una formaleta, hay que vencer la fricción interna que se presenta entre las distintas
partículas de los materiales que la componen y una fricción externa o superficial
entre el concreto y la superficie del refuerzo, con el fin de extraer el aire
naturalmente atrapado y lograr la mayor densidad posible. De esta manera la
trabajabilidad también se pude definir como la cantidad de trabajo útil y necesario
para producir una compactación completa, debido a que la fricción interna es una
propiedad intrínseca de la mezcla y no depende de un tipo o sistema particular de
construcción. Según Sánchez de Guzmán (1987).
31
2.2.15 Retracción del concreto
La retracción se define como la disminución de volumen que sufre el
concreto; esta disminución o encogimiento será mayor mientras más sea la
extracción de humedad por el ambiente, con la perdida de parcial de agua en las
primeras horas por las condiciones ambiental esto puede producir grietas en el
material. Porrero (2009).
Figura #7 Retracción del concreto.
(Fuente: http://elconstructor.com.mx. Consultada 14/02/2014)
2.2.16 Concreto endurecido.
Esta propiedad del concreto deriva del fraguado de la mezcla de concreto,
originando las primordiales propiedad del mismo como lo son la resistencia y
durabilidad el mismo. Estas propiedades se van desarrollando mientras se va
produciendo el fraguado de la mezcla, así como también se van optimizando con el
pasar de los años de manera progresiva pasando de su estado físico a su estado
sólido donde alcanzara su mayor resistencia. Esta propiedad se deriva de la relación
que se produce entra el agua y el cemento de manera hermética.
32
Figura #8 Concreto endurecido.
(Fuente: http://www.imcyc.com Disponible en: /revistacyt/img/cont/ing_concretos.jpg.
Consultada 15/02/2014)
2.2.17 Porosidad
Según Porrero (2009). Define la porosidad como una característica muy poco
aprovechada a los efectos prácticos del control del material se pueden diferenciar
varios tipos de poros tales como:
Ultramicroporos del gel: en el interior del concreto se encuentran ultramicroporos
de gel del cemento del tamaño de una micra ( mm) y menores. Dependen de la
relación agua- cemento de la mezcla
33
Poros entre granos de cemento: entre los granos del cemento hidratado que
forman una especie de mosaico, quedan microporos de un tamaño mayor que los
ultramicroporos del gel. Estos microporos dependen de la relación agua-cemento de
la mezcla, de la fluidez del material y del grado de compactación.
Canalillos y burbujas: los movimientos y escapes de aire y de agua durante el
vibrado del concreto, y la sedimentación que se puede producir en torno a los
agregados, o a las barras del refuerzo, hacen que se originen este tipo de vacíos.
Depende de la consistencia de la mezcla y de la efectividad de su vibración.
Porosidad del agregado: Según la Norma COVENIN 268 “Método de Ensayo para
determinar el peso específico y la absorción del agregado fino” y la Norma
COVENIN 269 “Método de Ensayo para determinar el peso específico y la
absorción del agregado grueso”. Determina que los granos del agregado en
especial los del material grueso, tienen algún grado de porosidad que se mide como
absorción e integración del material grueso en este caso el agregado con el resto de
los otros materiales componentes de la mezcla para así permitir cohesividad en la
misma.
2.2.18 Curado
El curado se define como el proceso en el que se mantiene saturado el
concreto, con la finalidad de que los espacios de cemento fresca, principalmente
llenos de agua san reemplazados por el producto de la hidratación del cemento.
Con el curado se pretende controlar la incorporación y la extracción de la
temperatura y la humedad hacia la mezcla por condiciones ambientales, también se
busca evitar la contracción del fraguado hasta que el concreto alcance la resistencia
mínima para resistir los esfuerzos que esta le proporciona.
El concreto al no ser curado adecuadamente puede reducir su resistencia de
manera gradual, por otra parte su resistencia ira aumentado con la edad mientras
34
esté presente algo de cemento sin hidratar a condición de que el concreto
permanezca húmedo o tenga una humedad relativa del 80% aproximadamente y
permanezca favorable la temperatura del concreto.
Al mantener húmedo el concreto se hace más fuerte la adherencia entre la
pasta y los agregados, el concreto no se endurece apropiadamente si se le deja
secar por completo
(Fuente:http://construestruconcreto.webpin.com/785751_4-5-Curado-del-
concreto.html consultado: el 02-2014).
2.2.19 Velocidad de secado
La interpretación de las propiedades físicas de la mezcla de concreto se
conoce como la velocidad de secado de las mezclas, lo que se debe a la gran
exigencia del concreto de tener la suficiente humedad mientras ocurre el periodo de
curado, con la finalidad de que este se hidrate y pueda alcanzar las propiedades
deseadas durante su proceso de endurecimiento.
.
Cuando el concreto es colocado, sus humedades y la cantidad de agua
dentro de él es abundante, pero a medida que ocurre el fenómeno químico de
interacción entre los elementos que lo conforman la resistencia se va obteniendo
desde la parte más externa de la mezcla hacia el interior de ella, esto sucede
solamente cuando la humedad relativa de la misma se encuentre en el orden de los
80% y permanezca en la parte interna.
(Fuente: http://notasdeconcretos.blogspot.com. Disponible en: /2011/04/velocidad-
de-secado-del-concreto.html. Consultado: el 02/02/2014).
35
Figura #9 Velocidad de secado del concreto.
(Fuente: http://civilgeeks.com Disponible en: /2013/12/13/fraguado-y-
endurecimiento-del-hormigon-concreto/. Consultada 15/02/2014)
2.2.20 Resistencia del concreto
En general cuando hablamos de la resistencia del concreto hacemos
referencia a la resistencia a compresión que este soporta en su estado endurecido,
dicho estado comienza cuando el concreto finaliza su fraguado, el cual prosigue con
el pasar del tiempo, dependiendo principalmente de las condiciones del curado del
material.
Normalmente la resistencia del concreto se evalúa a los 28 días, sin embargo
esta evaluación se puede hacer a diferentes edades según la conveniencia
de monitorear la ganancia en resistencia, puede ser a los 7, 14, 21,y 28 días. Para
evaluar la resistencia del concreto se emplean cilindros de concreto de 15 cm de
diámetro por 30 cm de altura. Todo ello se debe hacer conforme a la Norma
Venezolana COVENIN 1753-2006. “De Proyecto de Construcción de Obras en
Concreto Estructural”.
36
(Fuente: http://www.elconstructorcivil.com Consultado: el 02/02/2014)
2.2.2.2 Tipos de Concreto.
El concreto es un material que tiene una variada gama de posibilidades,
bien sea por el tipo de componente que se utilice o la variabilidad de
cantidades que se puedan utilizar. A partir de esto se pueden obtener
mezclas con distintas plasticidades, resistencias y apariencias según sea las
características que se necesiten para satisfacer una necesidad. Como lo dice
el manual de Concreto estructural (Porrero J, Ramos C, Grases J y Velasco
G, 2003) el concreto es muy utilizado en elemento estructural de gran
cantidad de estructuras como son: vigas, columnas, losas, muros, pantallas,
pavimentos, represas, acueductos, canales, entre otros. Los distintos
agregados pueden ser de gran tamaño como en el caso de una represa,
como también muy pequeños como en el caso de morteros. Pueden ser
livianos a pesados, con mucha fluidez o muy secos. Así mismo Porrego y
otros (2003), la resistencia mecánica pueden ser de niveles muy variados,
por lo que se agrupan en rangos de resistencia a compresión (ver figura #9).
2.2.21 Concreto estructural
El concreto estructural es utilizado principalmente para infraestructuras con
grandes solicitaciones dinámicas y que poseen funciones especiales, en
comparación con el concreto convencional este posee resistencias mínimas d
trabajo con grandes dimensiones capaces de soportar grandes esfuerzos d
compresión pura para los que fueron diseñados. Para utilizar este tipo de concreto
se necesita implementar un estricto control de calidad debido a la importancia de las
funciones que el mismo cumple, partiendo de los principios fundamentales del
diseño de mezcla, los agregados y la relación triangular fundamentalmente.
37
Algunas de las ventajas que ofrece el concreto estructural son:
Cumple con los requisitos estipulados por reglamentos de construcción para
zonas sísmicas.
Ofrece mayor seguridad en la construcción de estructuras con necesidades
de seguridad superior.
Características superiores de resistencia, peso volumétrico y módulo de
elasticidad, gracias a la selección de todos sus materiales.
Mayor rigidez y mejor comportamiento bajo la acción de cargas dinámicas.
Menor deformación durante toda la vida útil del elemento.
(Fuente: http://hujalconcretos.com;disponible en: /estructural.php. Consultado el
02/02/2014)
Figura # 10 Edificación de concreto estructural.
(Fuente: http://tecnourp.blogspot.com Consultada el: 15/02/2014)
38
Figura # 11 Rangos aproximados de resistencia a la compresión de
diferentes tipos de concretos.
(Fuente: Porrero S y otros. (2012) Manual de concreto estructural, 4ta
Edición.)
2.2.22 Concreto reciclado
La utilización de desechos de construcción y demolición ha adquirido un gran
impulso a nivel internacional, como consecuencia de los grande volúmenes que se
generan en los últimos años .En el caso de particular del reciclado de concretos
viejos para su empleo como agregados en la elaboración de nuevos concretos
(como reemplazo de parcial o total del agregado grueso natural), esto tiene
relevancia ya que en algunos casos se tiene lugar a agotamiento no renovables de
agregados.
39
Una fuente habitual es la de los sobrantes del concreto de camiones de
concreteras. En este caso no es difícil saber las propiedades de los materiales como
fueron elaborados, así como los niveles de resistencia
(fuente:disponible:http://premex.com.mx/premex/articulo/50/CONCRETO_RECICL
ADO.html. Consultado el: 17/02/2014)
2.2.22.1 Materiales reciclados para el concreto.
Según el portal concretosreciclados.com.mx en la sección de materiales
existen una variada gama de materiales los cuales pueden ser utilizados como
agregado para la producción de nuevos concretos con la misma calidad que los
convencionales, estos materiales factibles son los provenientes de demoliciones y
desechos de la industria dela construcción como:
1. Edificaciones
2. Excavaciones
3. Vialidades
4. Urbanizaciones
5. Caminos
Resaltando que para poder dale uso a estos materiales los mismo deben
estas libres de contaminantes como basura, papel, madera, plásticos, textiles, y
cualquier material toxico que puedan perjudicar el uso final en mezclas de concreto.
40
Figura # 12 Material reciclado.
(Fuente: http://concretosreciclados.com. Disponible en: mx/es/materiales.php.
Consultado el: 17/02/2014)
2.2.23 Ensayos del concreto fresco
Este tipo de ensayos se realiza inmediatamente después de preparada la
mezcla, de esta manera obtener las características de la mezcla, principalmente su
trabajabilidad.
La Norma Venezolana COVENIN 339:1994”Concreto. Método para la
medición del asentamiento con el cono de Abrams” es la que rige los
2.2.23.1 Cono de Abrams
El objetivo principal del ensayo del Cono de Abrams es la determinación de
manera práctica de la consistencia o asentamiento que posee una mezcla de
concreto fresco.
41
Este método se basa en hacer una medición de la disminución de la altura
que experimenta el cono lleno de concreto fresco, de medidas y elaboración
estandarizada, cuando este se deja libre, mientras mayor sea la disminución de la
altura, menor será el asentamiento del concreto.
Figura # 13 Toma de muestra.
(Fuente: Laboratorio LATEICA, “Prueba de Asentamiento”)
Figura # 14 Llenado del cono de Abrams.
(Fuente: Laboratorio LATEICA, “Prueba de Asentamiento”)
42
Figura # 15 Determinación del asentamiento.
(Fuente: Laboratorio LATEICA, “Prueba de Asentamiento”)
2.2.24 Ensayos del concreto endurecido
Estos ensayos son llevados a cabo una vez el concreto pasa de estado
fresco a esta endurecido pasando por el proceso de fraguado, se dividen en dos, los
cuales se presentan a continuación.
2.2.24.1 Ensayos no destructivos.
Mediante esta prueba se obtienen las resistencias del concreto o de una
estructura mediante algunos dispositivos de laboratorio sin alterar, destruir
físicamente o dañar de manera permanente y significativa el elemento a estudiar,
como lo es la prueba con esclerómetro.
2.2.24.2 Ensayo o Prueba del esclerómetro
Esta prueba se realiza con un aparato llamado esclerómetro, la cual consiste
en una prueba física que se basa en el principio de rebote de una masa elástica, la
cual depende principalmente de la dureza que posea el elemento a estudiar en su
43
parte superficial, sobre esta superficie se realiza el golpe con el instrumento de
ensayo.
Esta prueba nos permite obtener aproximaciones de la resistencia de la
estructura a la que se aplica el ensayo.
.
Figura # 16 Prueba de esclerómetro.
(Fuente: http://www.directindustry.es. Consultado el: 17/02/2014)
2.2.25 Ensayos Destructivos.
Este tipo de ensayo se realiza aplicándole una carga a las muestras
de concreto endurecido para saber la carga exacta que resiste y la
deformación que presenta, este tipo de ensayo requiere de personal
especializado.
44
2.2.25.1 Ensayo de resistencia a la compresión
Este ensayo consiste en someter la probeta a esfuerzos constantes y
crecientes hasta llegar a la rotura o al aplastamiento, tiene como objetivo determinar
la máxima resistencia a la compresión de un cilindro de concreto a una carga
aplicada axialmente.
(Fuente:http://ingevil.blogspot.com/2008/10/ensayo-compresin-de cilindros-
de.html;consultado el 02-2014).
Según la Norma venezolana COVENIN 338:2002 “Concreto. Método para la
elaboración, curado y ensayo a compresión de cilindros de concreto” la maquina
utilizada en los ensayos de compresión, tiene que ser capaz de producir suficiente
fuerza para producir la rotura de la probeta y se pueda regular la velocidad de
carga, de modo que se alcance la velocidad requerida para el ensayo. Debe estar
provista de dos platos de acero cuya dureza Rockwell C no sea inferior a 60 (HRC).
Uno de estos planos, preferiblemente el que se apoya sobre la base superior de la
probeta debe ir montado sobre una rótula esférica.
Figura # 17 Ensayo de cilindros a compresión.
(Fuente: http://tipscasa.blogspot.com Consultado el: 20/02/2014)
45
2.3 Definición de términos básicos.
Aire atrapado: Este se produce en forma natural en el concreto al ser mezclado
pudiendo afectar la calidad y resistencia del concreto.
(Fuente: http://biblioimme.ing.ucv.ve).
Agregados: Se refiere a cualquier combinación de arena, grava o roca triturada en
su estado natural o procesado.
(Fuente: http://www.asogravas.org).
Asentamiento: Sirve para medir la consistencia o fluides de una mezcla fresca de
concreto cuyo tamaño máximo de agregado grueso puede ser hasta 2”.
(Fuente: Sanchez Diego, “TECNOLOGIA DEL CONCRETO Y DEL MORTERO”).
Calcinación: Reducir a cal viva los minerales calcáreos, privándolos del ácido
carbónico por el fuego.
(Fuente: http://lema.rae.es)
Clinker: Producto granulado obtenido por calcinación de caliza y arcilla, y utilizado
en la fabricación de cementos.
(Fuente: http://lema.rae.es).
Compactación: Proceso manual o mecánico que tiende a reducir el volumen total
de los vacíos de una masa de mortero o concreto.
(Fuente: Norma Venezolana COVENIN 338-78).
Compresión: Es la máxima resistencia medida de un espécimen de concreto o de
mortero a carga axial.
(Fuente: ww.arqhys.com)
Dosificación: Es la proporción en peso o en volumen de los distintos elementos
que integran una muestra.
(Fuente: Norma COVENIN 337-78)
46
Endurecimiento: Es el proceso de aumento de la resistencia mecánica posterior al
periodo de fraguado.
(Fuente: Norma Venezolana COVENIN 338-78).
Ensayo: Conjunto de pruebas iguales que se hacen a una muestra de material.
(Fuente: Norma COVENIN 633-2001)
Esclerómetro: Es una herramienta que ayuda a determinar zonas homogéneas y a
estimar la resistencia del hormigón.
(Fuente: http://www.patologiasconstruccion.net)
Fraguado: Es el proceso de hidratación de los distintos componentes de un
aglomerante hidráulico por el cual este adquiere mayor consistencia que se pone en
evidencia por los ensayos tipificados.
(Fuente: Norma Venezolana COVENIN 338-78).
Fluidez: Es la facilidad con que se pueda manejar la mezcla sin que se produzcan
problemas de segregación.
(Fuente: http://www.elconstructorcivil.com)
Hidratación: Restablecer el grado de humedad normal de la mezcla.
(Fuente: http://lema.rae.es)
Impurezas: Materia que, en una sustancia, deteriora alguna o algunas de sus
cualidades.
(Fuente: http://lema.rae.es).
Mezcla: Catidad de concretoo mortero que se preparan de una sola vez.
(Fuente: Norma Venezolana COVENIN 338-78).
Mezclado: Proceso de ligado de materiales que se lleva a cabo para la obtención
de la mezcla.
47
(Fuente: Norma COVENIN 633-2001).
Resistencia: Causa que se opone a la acción de una fuerza.
(Fuente: http://lema.rae.es).
Segregación: Es la separación de los distintos componentes de una mezcla de
concreto o mortero fresco durante el transporte o colocación.
(Fuente: Norma COVENIN 337-78).
Tixotropía: Una disminución en la viscosidad aparente, por la acción de esfuerzos o
vibraciones, seguida de una recuperación gradual cuando se retira el esfuerzo.
(Fuente: http://www.ehu.es).
2.4 Sistema de Variables.
Según López de G (1998) el cuadro de variables se refiere a “el
procedimiento mediante el cual se determinan los indicadores que caracterizan o
tipifican a las variables de una investigación determinada con el objetivo de hacerlas
observables y poderlas medir con cierta precisión y mayor facilidad”.
Por ello en este trabajo de grado se define el cuadro de variables donde se
muestran los objetivos específicos que se alcanzaran, las o la variable a estudiar en
cada objetivo, la dimensión que alcanza o por que se rige, los indicadores, la fuente
y finalmente las técnicas e instrumentos de recolección de datos.
48
2.4.1 Cuadro de variables.
49
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
51
“La metodología del proyecto incluye el tipo o tipos de investigación, las
técnicas y los procedimientos que serán utilizados para llevar a cabo la indagación.
Es el “como” se realizara el estudio para responder al problema planteado” (Fidias
Arias. 1999. Pág. 45)
3.1Tipo de investigación
En cuanto a los tipos de investigación según la naturaleza de sus datos se
puede encontrar dos, la investigación cualitativa e investigación cuantitativa.
Investigación cualitativa:
“Es una vía de investigar sin mediciones numéricas, tomando encuestas,
entrevistas, descripciones, puntos de vista de los investigadores, reconstrucciones
los hechos”… (Manuel E. Cortés y Miriam Iglesias. 2004. Pág. 10).
Investigación cuantitativa:
La investigación cuantitativa es aquella recoge analiza, ordena datos y
ejecuta datos numéricos obteniendo resultados a través de tablas y gráficos que
arrojen valores netamente numéricos.
(Fuente: http://www.fisterra.com. Consultada el 02-02-2014)
Por lo tanto en este proyecto se contempla que el tipo de investigación de
acuerdo a la naturaleza de sus datos es cuantitativa debido a que se realizará una
recolección de datos numéricos en cada uno de los procesos que se llevarán a cabo
(diseño de mezclas y ensayos), buscando dar respuesta e interpretación, mediante
la observación y comparación de datos apoyándose entonces en la investigación
cualitativa.
52
3.2 Nivel de la investigación.
La investigación puede tener distintos niveles según su propósito, de
acuerdo a la naturaleza de la investigación, por lo general, para abordarlos es
necesario aplicar uno o tener una mezcla de diferentes tipos de investigación.
(Fuente: http://manuelgross.bligoo.com. Consultada el 02-02-2014)
El nivel de la investigación puede ser:
Exploratoria: Es la que está basada en un conocimiento general o aproximativo de
la realidad. Generalmente se utiliza en el inicio de cualquier proceso científico, como
por ejemplo cuando se quiere explorar algún tópico que ha sido tratado
escasamente o que puede hacer algo innovador.
Descriptiva: “Trata de obtener información acerca de un fenómeno o proceso, para
describir sus implicaciones, sin interesarse mucho en conocer el origen de la
situación. Fundamentalmente está dirigida a dar una visión de cómo opera y cuáles
son sus características”.
(Fuente: http://www.mailxmail.com . Consultada el 02-10-2014)
Explicativa: Este tipo de investigación busca las causas de la ocurrencia del
fenómeno, de cuáles son las variables o características que presenta y de cómo se
dan sus interrelaciones. Su objetivo es encontrar las relaciones de causa-efecto que
se dan entre los hechos a objeto de conocerlos con mayor profundidad.
(Fuente: http://www.mailxmail.com . Consultada el 02-10-2014)
Este trabajo de investigación es de tipo exploratoria, ya que se basa en el
diseño de una mezcla de concreto no tradicional y explora nuevos materiales. Se
realizaron distintos estudios para dar a conocer su comportamiento en relación a
una mezcla de tipo tradicional, describiendo así implicaciones del nuevo material
que se emplea (escombros) en sustitución de agregados gruesos.
53
3.3 Diseño de la investigación.
“Tiene como objeto proporcionar un modelo de verificación que permita
contrastar hechos con teorías, y su forma es la de una estrategia o plan general que
determina las operaciones necesarias para hacerlo”
(Sabino Carlos. 1992. Pág. 171)
La investigación se puede clasificar en diversos tipos que son:
Documental: La investigación documental es un proceso basado en
la búsqueda, recuperación, análisis, crítica e interpretación de datos
secundarios, es decir, los obtenidos y registrados por otros
investigadores en fuentes documentales: impresas, audiovisuales o
electrónicas. Como en toda investigación, el propósito de este diseño
es el aporte de nuevos conocimientos. (Fidias Arias. 2006. Pág. 27).
De campo: La investigación de campo es aquella que consiste en la
recolección de datos directamente de los sujetos investigados, o de
la realidad donde ocurren los hechos (datos primarios), sin manipular
o controlar variable alguna, es decir, el investigador obtiene la
información pero no altera las condiciones existentes, es por ello que
su carácter de investigación no es experimental. (Fidias Arias. 2006.
Pág. 31).
Experimental: “Es el proceso que consiste en someter a un objeto o
grupo de individuos a determinadas condiciones o estímulos (variable
independiente), para observar los efectos que se producen (variable
dependiente)” (Fidias Arias. 1999. Pág. 21). Es decir que en este tipo
de investigación se pueden manipular los datos recogidos.
54
Con la teoría expuesta anteriormente se puede decir que el presente
proyecto es experimental ya que aunque se apoya en varias normas venezolanas
(COVENIN) que rigen los ensayos y en otros proyectos de investigación, también se
recogerán una serie de datos directamente en la ejecución del diseño de mezclas y
otros ensayos como el cono de Abrams y ensayo a compresión (Datos primarios),
se realiza una mezcla experimental de concreto con agregados no convencionales,
que en este caso es la sustitución de piedra picada por escombros.
3.4 Población y muestra.
3.4.1 Población.
“La población se define como la totalidad del fenómeno a estudiar donde las
unidades de población posee una característica común la cual se estudia y da
origen a los datos de la investigación” (Tamayo y Tamayo.1997. Pág.114). Es decir
es el universo a estudiar, un todo enmarcado en el tema de estudio.
En el presente proyecto se ubica en el contexto de mezclas experimentales,
donde se toma como muestra la realización de la mezcla en la cual se sustituyen
agregados gruesos por escombros.
3.4.2 Muestra.
Por su parte la muestra “…es el grupo de individuos que se toman de la
población, para estudiar un fenómeno estadístico” (Tamayo y
Tamayo.1997. Pág.38), es decir que la muestra es una parte de esa población
donde realmente se aplicara el estudio y se puede determinar la problemática o las
anormalidades generando datos con los cuales se identifica el estudio.
55
En este proyecto la población es de tipo finita, ya que se conoce la cantidad
de muestras que se utilizaran, que en este caso son las probetas en las que se
realizaran los cilindros de concreto.
De igual forma la muestra de esas probetas son los cilindros de concreto de
la mezcla experimental, donde se sustituyó escombro por agregados gruesos.
3.5 Técnicas de instrumentos de recolección de datos.
3.5.1 Técnicas.
Las técnicas de recolección de datos constituyen la manera o maneras de
obtener la información a través de distintas formas como las encuestas, observación
directa, el análisis documental y de contenido, entre otras. En el presente proyecto
se llevará a cabo la observación directa de cada uno de los ensayos a desarrollar,
apoyándose en el análisis de resultados a través del contenido y documentación
(Normas COVENIN).
3.5.2 Instrumentos.
Dichas técnicas se apoyan en los instrumentos para plasmar estos datos
recogidos, siendo estos los medios materiales que se utilizan para el compendio y
almacenamiento de la información. Estos pueden ser fichas, formatos de
cuestionario, planillas, grabadoras, blocks, etc. (Fidias Arias. 1999).
Por su parte para el desarrollo de esta investigación se utilizarán planillas de
recolección de datos y fichas, así mismo se realizará un secuencia de imágenes
tomadas durante la ejecución de los ensayos.
57
3.5.3 Planilla de recolección de datos.
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CAPÍTULO IV.
PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS.
59
4.1 Introducción.
Para cumplir con todos los objetivos que requiere dicha investigación se
deben llevar a cabo una serie de parámetros que serán descritos en el presente
capítulo, así como también los resultados obtenidos del análisis de los ensayos
realizados.
Este capítulo reseña los procedimientos que se deben seguir para obtener
los diseños de mezcla del concreto, así como también los ensayos que
correspondan a los mismos, la elaboración de las mezclas de concreto (mezcla
patrón y mezcla experimental), fueron realizadas en la Universidad Nueva Esparta,
basándose en las Norma Venezolana, COVENIN 354-2001 “Método de Mezclado
De Concreto en Laboratorio”, donde se especifican los métodos de mezclado del
concreto a mano o con máquina.
La granulometría de nuestros agregados convencional y experimental fueron
determinadas en el laboratorio y se estableció que el tamaño máximo de este
agregado seria de una pulgada (1”).
Posteriormente se realizarán los ensayos a compresión de ambas mezclas
de concreto, basándose en la Norma Venezolana COVINEN 338-2002 “Método para
la Elaboración, Curado y Ensayo a Compresión de Cilindros de Concreto”, que se
llevarán a cabo en el laboratorio de la planta de Premezclados Ávila ubicado en la
Av. Teherán de la Urb. Montalbán en Caracas, con el objetivo de elaborar un
análisis comparativo entre la resistencia a compresión de la mezcla patrón y la
mezcla experimental.
4.2 Procedimientos a seguir en la investigación.
En dicho proyecto de investigación se desarrollarán todas las
especificaciones establecidas en las normas Venezolanas COVENIN, con la
60
finalidad de que este cumpla todos los requerimientos allí establecidos y pueda dar
respuesta a los objetivos planteados, teniendo como principal propósito comparar la
resistencia de la mezcla experimental de concreto donde se sustituyó el agregado
grueso por escombros de concreto con una mezcla patrón de concreto.
Se inició con una mezcla patrón de asentamiento cinco pulgadas (5”) y una
resistencia de f`c 210kgf/cm2, luego de obtener este resultado se procedió a realizar
nuestra mezcla experimental de concreto, una vez que los cilindros alcanzaron las
edades determinadas de (7) siete y (28) veintiocho días se ejecutaron los ensayos
destructivos de compresión para poder determinar la resistencia f´c de las probetas
cilíndricas que contienen el concreto experimental, para un posterior análisis
comparativo de ambas mezclas y así estudiar la factibilidad de la mezcla
experimental de concreto.
4.3 Diseño de mezcla.
El diseño de mezcla no es más que el cálculo de las proporciones de agua
cemento y agregados que se requieren en la mezcla de concreto, los cuales se
obtienen determinando factores mediante fórmulas establecidas y valores tabulados
que se describen en este capítulo, con la finalidad de obtener los resultados
requeridos.
4.3.1 Granulometría de los agregados.
El ensayo granulométrico para los agregados finos, gruesos y
experimentales llevados a cabo en esta investigación fue elaborada bajo los
parámetros de la Norma Venezolana COVENIN 277:2000 “Concreto. Agregados.
Requisitos”, la Norma Venezolana COVENIN 255:1998 “Agregados. Determinación
de la composición granulométrica” y apoyándose en la teoría expuesta en el
Manual de Concreto Estructural.
61
4.3.2 Granulometría de agregado fino.
Cedazo Peso cedazo Peso total Peso retenido % retenido Peso pasante % pasante
#4 494,6 4518,6 2045,6 20,46 7954,4 79,54
#8 474,2 3590,2 1219,2 12,19 6735,2 67,35
#20 397,2 4537 2551 25,51 4184,2 41,84
#40 353,3 3920,3 2153,8 21,54 2030,4 20,30
#60 311 2790,8 1235,8 12,36 794,6 7,95
#100 340,6 2114,8 411,8 4,12 382,8 3,83
#200 330,1 1909,2 258,7 2,59 124,1 1,24
BASE 465,8 2453,1 124,1 1,24 0,0 0,0
TOTAL 10000 100,00
ARENA LAVADA
Tabla #4 Granulometría de la Arena Lavada
(Fuente: Propia)
4.3.3 Granulometría de agregado grueso.
Cedazo Peso cedazo Peso total Peso retenido % retenido Peso pasante % pasante
1" 546,2 5267,2 2536,2 25,36 7463,8 74,64
3/4" 555 7181,3 4406,3 44,06 3057,5 30,58
3/8" 514,4 5251,4 2679,4 26,79 378,1 3,78
1/4" 565,1 2846,5 21 0,21 357,1 3,57
#4 444,6 2423,5 200,5 2,01 156,6 1,57
BASE 465,8 2485,6 156,6 1,57 0,0 0,0
TOTAL 10000 100,00
PIEDRA PICADA
Tabla #5 Granulometría de Piedra Picada
(Fuente: Propia)
El peso total para el ensayo granulométrico es de 10kg, siguiendo los
parámetros establecidos en la Norma Venezolana COVENIN 255-1998 “Agregados.
Determinación de la Composición Granulométrica”, la cual describe la cantidad de
agregado que se debe utilizar para el ensayo dependiendo del tamaño máximo del
agregado que para nuestro caso es de una pulgada (1”)
62
4.3.4 Granulometría de agregado experimental.
Cedazo Peso cedazo Peso total Peso retenido % retenido Peso pasante % pasante
1" 546,2 7234,9 4503,9 45,04 5496,1 54,96
3/4" 555 5845,2 3070,2 30,70 2425,9 24,26
3/8" 514,4 4456,7 1884,7 18,85 541,2 5,41
1/4" 565,1 3070,3 244,8 2,45 296,4 2,96
#4 494,6 2570,2 97,2 0,97 199,2 1,99
BASE 465,8 2528,2 199,2 1,99 0,00 0,00
TOTAL 10000 100,00 - -
ESCOMBROS DE CONCRETO
Tabla #6 Granulometría de Escombros
(Fuente: Propia)
El peso total para el ensayo granulométrico es de 10kg, siguiendo los
parámetros establecidos en la Norma Venezolana COVENIN 255-1998“Agregados.
Determinación de la Composición Granulométrica”, la cual describe la cantidad de
agregado que se debe utilizar para el ensayo dependiendo del tamaño máximo del
agregado que para nuestro caso es de una pulgada (1”)
El material utilizado para el agregado experimental es proveniente de la
urbanización villas de la lagunita en donde se llevó a cabo la demolición de una
vivienda unifamiliar de la cual se aprovecharon los escombros de los elementos
estructurales.
Para llevar el agregado a la granulometría desea fue mediante una trituración
manual con una mandarria bellota y un cincel, obteniendo así el tamaño deseado de
un pulgada (1”) para el ensayo granulométrico, realizando el proceso de manera
análoga al agregado grueso convencional.
63
4.4 Relación beta β
De acuerdo con los resultados obtenidos en nuestros ensayos de
granulometría se originan los datos para calcular la relación entre el agregado fino y
el agregado grueso.
El valor de beta nos describe la dispersión que existe entre los agregados, lo
cual determinara las características que este proporciona a la mezcla de concreto.
4.4.1Figura #5 Relación beta β (Piedra Picada – Arena Lavada)
β = 49 %
(Fuente propia)
PA
SA
NT
E A
GR
EG
AD
O G
RU
ES
O (
%)
G
PA
SA
NT
E A
GR
EG
AD
O F
INO
(%
) A
49 %
64
4.4.2 Figura #6 Relación beta β (Escombros – Arena Lavada)
β = 50,5%
(Fuente: Propia)
4.4.3 Cálculo numérico de Relación beta β
Escombros – Arena Lavada.
β = 100 x A / (A + G)
(%)
%
PA
SA
NT
E A
GR
EG
AD
O G
RU
ES
O (
%)
G
PA
SA
NT
E A
GR
EG
AD
O F
INO
(%
) A
50,5%
65
Piedra Picada – Arena Lavada.
β = 100 x A / (A + G)
(%)
El valor de beta utilizado es el obtenido mediante el cálculo numérico de la
misma, ya que nos establece un valor más exacto que el obtenido mediante las
figuras #5 y #6.
4.4.4 Relación alfa α.
Una vez conocida la relación β (agregado grueso / agregado fino), se
procedió a realizar el cálculo para obtener la relación α (agua / cemento). De la
siguiente manera:
1. Obtención del valor de desviación estándar Fcr (σ) mediante la
tabla 5.4.2.2 de la norma Covenin 1753:2006 “Proyecto y construcción de
obras en concreto estructural”, la cual se muestra a continuación.
Tabla #7. De la norma Covenin 1753:2006 “Proyecto y
construcción de obras en concreto estructural”.
(Fuente propia)
66
2. Cálculo de α empleando la fórmula #1, y comprobado por la
figura #7.
Formula #3. Para el cálculo de α (alfa)
(Fuente propia)
3. Corrección de α a través de las tablas #7 y #8, factor para la
corrección de α por tamaño máximo (Kr) y Factor para corregir α por tipo de
agregado (Ka) respectivamente.
Tabla #7. Kr Factor para la corrección de α por tamaño máximo,
mm (pulgadas)
(Fuente propia)
Tabla#8. Ka Factor para la corrección de α por tipo de agregado
(Fuente propia)
67
4. Valor de asentamiento fue fijado en 5” ya que es un valor de
asentamiento óptimo para cualquier tipo de elemento ya sea estructural o no
estructural.
5. Cálculo de la dosis de cemento.
La dosis de cemento fue calcula mediante la figura #9.
6. Corrección de la dosis de cemento.
La corrección de la dosis de cemento fue corregida mediante los
factores C1Y C2, los cuales están relacionados con el tamaño
máximo del agregado y el tipo de agregado a utilizar.
Tabla #9. C1 Factor para corregir C por tamaño máximo.
(Fuente propia)
Tabla #10. C2 Factor para corregir C por Tipo de agregado.
(Fuente propia)
68
7. Cálculo del volumen de aire atrapado empleando la siguiente
fórmula.
Formula #4. Para el cálculo del volumen de aire atrapado
(Fuente propia)
8. Cálculo del peso del agua con la fórmula #5.
Formula #5. Calculo del peso del agua en la mezcla de concreto
(Fuente propia)
9. Cálculo del peso de los agregados utilizando las Formulas #6,
#7 y #8.
Formulas #6, #7 y #8 para el cálculo del peso de los agregados
(Fuente propia)
69
4.4.5 Desviación estándar (Fcr σ).
La norma Covenin 1753:2006 “Proyecto y construcción de obras en concreto
estructural” establece en la tabla 5.4.2.2 que se pueden tomar valores de desviación
estándar Fcr en función de F`c y del control de calidad, estipulando la edad de
ensayo a los veintiocho (28) días de edad. Para este proyecto se tomara como valor
de calidad intermedio, con valores de f`c comprendidos entre 210kg/cm y
350kg/cm2.
Figura #18 Comprobación del valor de α (alfa). (Fuente: Propia.)
70
4.4.6 Cálculo de la relación agua/cemento (α).
Una se obtuvo la desviación estándar Fcr, se calculó la relación α con la
siguiente formula:
0.50
4.4.7 Corrección de la relación agua/cemento (α).
Factores de corrección
1. Para arena triturada Ka= 1,14
2. Para tamaño máximo del agregado en este caso 1”, Kr=1
4.4.7.1 Comparación de alfa corregido con alfa máximo.
Una vez obtenida la corrección de alfa se realiza la comparación con el alfa
máximo, el cual va dado por las condiciones ambientales en las que se va a trabajar
como se observa en la figura # 19.
71
Figura #19. Máximos valores de α para distintas condiciones de servicio o
ambientales, según COVENIN 1753-2003
(Fuente propia)
El valor de alfa a utilizar en nuestro diseño de mezcla es el obtenido en la
corrección, ya que no sobrepasa el valor de alfa máximo establecido para el diseño
de mezcla.
4.4.8 Asentamiento.
El valor de asentamiento adoptado para este diseño es de 5” (12,5cm) ya
que es un valor optimo de trabajo para concretos tanto estructurales como no
estructurales, esto se refiere a la buena trabajabilidad que este tiene para su
colocación en obra.
4.4.9 Cálculo de la dosis de cemento.
Para el cálculo de la dosis de cemento en el presente proyecto se tomó un
asentamiento de 12.5 cm correspondiente a 5”, utilizando Relación entre la
Trabajabilidad (T), El Contenido de Cemento (C) y la Relación agua-cemento (α)
(relación triangular), en donde se trazó una línea perpendicular a la relación agua
cemento partiendo de α = 0.57, intersectando la línea de asentamiento T
correspondiente a 12.5 cm. Como se muestra en la figura #20.
72
Con el valor obtenido de α (alfa) y valor de T (asentamiento), se introducen
en la tabla anexa y se obtiene la dosis de cemento requerida.
Figura #20 Relación entre el asentamiento (T), contenido de cemento (C), y la
relación agua/cemento (α). (Fuente: Propia.)
4.4.10 Corrección de la Dosis de Cemento (Cc)
De la misma manera como se realizó la corrección de la relación
agua/cemento (α), se lleva a cabo el procedimiento para la corrección de la dosis de
cemento, con la finalidad de ajustarlo. Tomando en cuenta los factores C1 y C2
73
donde se relacionan entre el tamaño del agregado y el tipo de agregado
respectivamente.
Dichos valeres se tomatón de la tabla #10 y la tabla #11.
Factores de corrección:
1. Para tamaño máximo del agregado, el cual se obtuvo a través de los
ensayos granulométricos en este caso 1”, C1= 1
2. Para el tipo de agregado (arena triturada) C2=1,28
4.4.11 Volumen de aire atrapado.
Según Sánchez D. describe que el cálculo preciso de esta variable no es
posible ya que el mismo depende de muchas condiciones por lo cual es suficiente
una aproximación de dicho valor ya que su proporción siempre es pequeña en el
volumen completo de la mezcla. A continuación se anexa una formula lo
suficientemente precisa para fines practico con la que se puede estimar el volumen
de aire atrapado en la mezcla.
Lts/m3
Dónde:
P= Es el tamaño máximo expresado en (mm)
C= Dosis de cemento expresada en (kgf/m3)
74
4.4.12 Peso del agua en la mezcla.
La fórmula a utilizar en el cálculo del peso del agua en la mezcla es la
establecida en el “Manual del Concreto Estructural” de Joaquín Porrero S.
Dónde:
α: Es la relación alfa corregida (agua/cemento)
C: Representa la dosis de cemento corregida en kgf.
a: Representa la cantidad de agua en litros o en kgf.
4.4.13 Peso de los agregados.
4.4.13.1 Agregados convencionales.
Para los agregados (A + G) convencionales se tomó en cuenta el valor de
dosis de cemento (C), volumen de aire atrapado (v), peso del agua (a) y el peso
específico combinado de los agregados convencionales que para este caso se
utilizó 2,65 kg/m3 como valor promedio entre ambos.
Para calcular los pesos de A y G, peso de agregados finos y agregados
gruesos respectivamente se utilizaran las siguientes formulas:
1.
75
2.
A = 761,72 kg/m3
G = 755,66 kg/m3
4.4.13.2 Agregado experimental (grueso) y arena convencional.
Para el agregado grueso experimental (Ge) se calculó el peso específico del
mismo en el laboratorio, a través de la formula γ = p / v.
Dónde:
P = Peso del agregado (escombros), que ocupa en 1m3.
V = Volumen de 1m3.
γ = 2460kg / 1 m3
γ= 2460kg / m3
De igual forma en la Norma Venezolana COVENIN 2002:88 “Criterios y
acciones mínimas para el proyecto de edificaciones” se especifica el peso específico
de la arena lavada siendo igual a 1800 cm3.
Con estos dos valores se realiza un promedio entre ambos agregados los
cuales para este caso arrojo 2,13kg/m3, partiendo de este valor se calcula el peso
de los agregados A + Ge. De la misma manera como se calculó para los agregados
convencionales.
Se calcula el peso de A y Ge de forma análoga a los convencionales.
1.
76
2.
A = 617,13 kg/m3
Ge = 602,50 kg/m3
4.4.14 Peso total de las mezclas.
Para el cálculo del peso de los agregados se utilizó una tabla programada en
Microsoft Excel donde se introdujeron todos los resultados de los pasos que fueron
descritos previamente como son: la dosis de cemento corregida, el volumen de aire
atrapado, el peso y la cantidad de agua en litros, el peso específico de los
agregados y su relación beta (β)
El peso total de la mezcla patrón viene dado por los pesos totales de los
agregados, la dosis de cemento y el peso total del agua.
Peso total de la mezcla = 1517,38 + 267,9 + 470
Peso total de la mezcla = 2255,28 kg/m3
Tabla #12 Peso total de la mezcla patrón para 1 m3.
(Fuente: propia)
UNIDAD
0,5
761,72 kg/m3
755,66 kg/m3
470,00 kg/m3
267,9 kg/m3
TOTAL 2255,28 kg/m3
PESO TOTAL DE LA MEZCLA
β
PESO ESPECIFICO DEL AGREGADO
CONVENCIONAL2,65 kg/m3
PESO DEL AGREGADO FINO
PESO DEL AGREGADO GRUESO
PESO DEL CEMENTO EN LA MEZCLA
PESO DEL AGUA EN LA MEZCLA
77
Tabla #13 Peso total de la mezcla experimental para 1 m3. (Fuente: propia)
En el siguiente paso se muestra el diseño de la mezcla patrón de 210 kg/m3 y
asentamiento (T=5”) para 1m3 de concreto y para una probeta cilíndrica 0,0053 m3:
Diseño de mezcla patrón para (β = 0,50).
Dosificación para un m3 de concreto.
Tabla #14 Diseño De Una Mezcla Patrón De 210 Kgf/Cm2
Para 1 m3 De Concreto Convencional (β= 0.50)
(Fuente: propia
UNIDAD
0,5
617,13 kg/m3
602,50 kg/m3
470,00 kg/m3
267,9 kg/m3
TOTAL 1957,53 kg/m3
PESO ESPECIFICO DEL AGREGADO
EXPERIMENTAL2,13 kg/m3
PESO DEL AGREGADO FINO
PESO DEL AGREGADO GRUESO (Ge)
PESO TOTAL DE LA MEZCLA
β
PESO DEL CEMENTO EN LA MEZCLA
PESO DEL AGUA EN LA MEZCLA
KG VOLUMEN
470,00 141,00
0,00 18,50
AGUA 267,90 267,90
AGREGADO GRUESO 755,66 285,15
761,72 287,44
2255,28 1000,00
AIRE
MATERIALES
CEMENTO
DISEÑO DE UNA MEZCLA PATRON DE 210 KGF/CM2 PARA
1 M3 DE CONCRETO
AGREGADO FINO
78
Dosis para una probeta cilíndrica de capacidad de (0,0053 m3) de concreto.
Tabla #15 Diseño De Una Mezcla Patrón De 210 Kgf/Cm2 Para 0,0053 m3 De Concreto Convencional (β= 0.50).
(Fuente: propia)
4.4.15 Datos de la mezcla convencional de concreto
Β (relación entre los agregados)= 0,50
α (relación agua / cemento)= 0,57
Resistencia de diseño= 210 kgf/cm2
Agregado grueso= Piedra picada
Agregado fino= Arena lavada
Tipo de cemento= Portland tipo 1
4.4.16 Mezcla Experimental
La mezcla experimental en este proyecto se desarrolló con el objetivo de
obtener menores costos de los materiales utilizados en el diseño de mezcla y que la
misma alcanzara un valor de resistencia aceptable, así como también se plantea un
agregado sustituto proveniente de los desperdicios de demoliciones, los cuales son
desechos que contribuyen con la contaminación en el mundo, por lo que esta
mezcla puede ser considerada como ecológica.
KG VOLUMEN
2,49 0,75
0,00 0,10
1,42 1,42
AGREGADO GRUESO 4,00 1,51
4,04 1,52
11,95 5,30
DISEÑO DE UNA MEZCLA PATRON DE 210 KGF/CM2 PARA
UNA PROBETA DE (0,0053M3) DE CONCRETO
AGUA
AGREGADO FINO
MATERIALES
CEMENTO
AIRE
79
En el siguiente paso se calcula de igual manera la dosificación de la mezcla
experimental, describiendo las cantidades en pesos y volúmenes por metro cubico
(1 m3) de concreto, así como también las cantidades correspondientes para una
probeta cilíndrica (0,0053 m3) de concreto, todo esto viene dado por el diseño de
mezcla experimental que fue calculado previamente a este paso.
Diseño de mezcla experimental para (β=0,50).
Dosificación para un m3 de concreto experimental.
Tabla #16 Diseño De Una Mezcla Experimental De 210 Kgf/Cm2
Para 1 m3 De Concreto Experimental (β= 0.50)
(Fuente: propia)
La relación β=0,50 de los agregados nos describe que el 100% de los
agregados está dividido en un 50% para los finos (arena lavada) y el otro 50% para
los gruesos (escombros de elementos estructurales: losas, vigas y columnas).
Dosis para una probeta cilíndrica de capacidad de (0,0053 m3) de concreto.
KG VOLUMEN
470,00 141,00
0,00 18,50
AGUA 267,90 267,90
AGREGADO GRUESO 602,50 282,86
617,13 289,73
1957,53 1000,00
DISEÑO DE UNA MEZCLA EXPERIMENTAL DE 210
KGF/CM2 PARA 1 M3 DE CONCRETO EXPERIMENTAL
MATERIALES
CEMENTO
AIRE
AGREGADO FINO
80
Tabla #17 Diseño De Una Mezcla Experimental De 210 Kgf/Cm2 Para 0,0053 m3 De Concreto (β= 0.50).
(Fuente: propia)
4.4.17 Datos de la mezcla de concreto experimental
Β (relación entre los agregados)= 0,50
α (relación agua / cemento)= 0,57
Resistencia de diseño= 210 kgf/cm2
Agregado grueso = Escombros de elementos estructurales de concreto
(vigas, losas y columnas)
Agregado fino= Arena lavada
Tipo de cemento= Portland tipo 1
4.5 Proceso de Mezclado de concreto.
El mezclado de concreto se llevó a cabo bajo las condiciones y parámetros
que establece la Norma Venezolana COVENIN 354:2001 “Concreto. Método para
mezclado en el laboratorio”, la cual detalla los pasos a seguir para el mezclado de
concreto a mano que el caso de este trabajo de grado.
KG VOLUMEN
2,49 0,75
0,00 0,10
1,42 1,42
3,19 1,50
3,27 1,54
10,37 5,30
AGUA
AGREGADO FINO
AGREGADO GRUESO
CEMENTO
AIRE
DISEÑO DE UNA MEZCLA EXPERIMENTAL DE 210 KGF/CM2
PARA UNA PROBETA DE (0,0053M3) DE CONCRETO
MATERIALES
81
4.5.1 Equipos a usar en la obtención de materiales para la dosificación.
Para proceder al mezclado se midieron las cantidades de agregados
obtenidas mediante los cálculos de dosificación usando los siguientes equipos:
1. Balanza Digital.
2. Cuchara de aluminio.
3. Pala.
4. Recipiente plástico de 10 Litros.
5. Dos recipientes plásticos pequeños.
6. Carretilla.
4.5.2 Materiales para la preparación del concreto.
4.5.2.1 Mezcla Patrón.
1. Cemento Portland Tipo 1.(2,49 kg)
2. Arena lavada. (4,04kg)
3. Piedra Picada 1”.(4 kg)
4. Agua (1,42 lts)
4.5.2.2 Mezcla Experimental.
1. Cemento Portland Tipo 1. (2,49 kg)
2. Arena lavada.(3,27kg)
3. Escombros Provenientes de la trituración de miembros estructurales con (T
max= 1”). (3,19kg)
4. Agua (1,42 lts)
82
4.5.3 Equipos y herramientas de mezclado.
Los equipos que se muestran a continuación fueron utilizados para ambas mezclas (Mezcla patrón y mezcla experimental).
1. Balanza Digital.
2. Cuchara de aluminio.
3. Pala.
4. Recipiente plástico de 10 Litros.
5. Dos recipientes plásticos pequeños.
6. Carretilla.
4.5.4 Instrumentos de medición.
1. Cono De Abrams.
2. Barra de acero compactadora.
3. Cinta métrica.
4. Base metálica cuadrada para colocación de cono de Abrams.
Dichos instrumentos se muestran en la figura #21.
Figura #21 Cono de Abrams.
Fuente (http://www.labgloc.com consultada el 30/07/2014)
83
4.6 Detallado de elaboración de la mezcla
Para poder realizar la elaboración de las mezclas, tanto patrón como
experimental fue necesario llevar a cabo una serie de pasos, una vez que se habían
obtenidos todos y cada uno de los cálculos del diseño de mezcla.
1. Ensayos granulométricos tanto agregados gruesos (piedra picada y
escombros triturados provenientes de miembros estructurales), bajo las
especificaciones de la Norma Venezolana COVENIN 255:1998 “Agregados.
Determinación de la composición granulométrica”. Tomando como tamaño
máximo 1” para ambos casos antes mencionados, este ensayó se llevó a
cabo en la Universidad Nueva Esparta, laboratorio de Ingeniería Civil el día
11 de Junio de 2014.
2. La realización de la mezcla patrón y experimental se realizó los días 31 de
Julio de 2014 en la Urbanización Villas de la Lagunita donde se recreó el
ambiente propicio establecido en la Norma Venezolana COVENIN 354:2001
“Concreto. Método para mezclado en el laboratorio” para llevar a cabo dicha
elaboración, primero se realizó el llenado de diez (10) probetas, cinco (5)
para la mezcla patrón y cinco (5) para la mezcla experimental,
correspondiente al ensayo de los 7 días de edad.
3. De igual forma para el día 30 de Julio de 2014 se llevó a cabo el llenado de
nueve (9) probetas, cinco (5) correspondiente a la mezcla experimental y
cuatro (4) correspondiente a la mezcla patrón. Con el fin de realizar el
ensayo a los veintiocho (28) días de edad.
4. Posteriormente se hizo el llenado de 5 probetas más de mezcla
experimental, la cual estaba dotada de las mismas características de la
mezcla patrón, esto se realizó con la finalidad de establecer una
comparación de las mezclas en iguales condiciones y proporciones de los
agregados.
84
5. El número de probetas ensayadas se debió a la cantidad de moldes
disponibles, las cuales fueron suficientes para obtener valores comparativos
satisfactorios para este trabajo de grado.
4.7 Ensayo de Asentamiento. (Concreto en estado Fresco).
El ensayo de asentamiento se realizó bajo los parámetros de la norma
Venezolana COVENIN 339:1994”Concreto. Método para la medición del
asentamiento con el cono de Abrams”, siguiendo los pasos que se mencionan a
continuación:
1. Se humedeció el cono de Abrams, la barra compactadora y la plancha base
donde reposa dicho cono.
2. Se presionó con los pies firmemente por sus aletas el cono de Abrams.
3. Se precedió al llenado del cono en tres partes, es decir, un tercio (1/3) en
cada vaciado.
4. Cada tercio que fue vaciado se compacta con 25 golpes de la barra de acero
lisa sin pasar a la capa inferior.
5. Posteriormente se levanta el cono de Abrams dejando salir la mescla antes
compactada dentro del mismo, y se coloca de forma invertida al lado de la
mezcla vertida, colocando la barra de acero de forma horizontal en la parte
superior del cono ya invertido.
6. Se realizó la medición de diferencia de alturas entre la mezcla y la barra de
acero lisa.
85
El procedimiento antes mencionado fue llevado a cabo como se ilustra en la Figura
#11 y la Figura #12.
Figura #22. Llenado y compactación del cono de Abrams. (Fuente: http://micropilotes.files.wordpress.com/ consultada el 30/07/2014)
Figura #23. Medición de asentamiento. (Fuente: http://micropilotes.files.wordpress.com/ consultada el 30/07/2014)
En el presente proyecto se buscaba un asentamiento a 5” (12,5cm) por lo que
los cálculos de dosificación fueron hechos para alcanzar esta medida. Se
realizaron cuatro ensayos de asentamiento por este método, los dos primeros
fueron realizados el día 29 del mes de Julio del año 2014 en la urbanización Villas
de la Lagunita, correspondientes a mezcla experimental y mezcla patrón, para
realizar el ensayo a compresión a los 7 días de edad.
86
El día 30 de Julio de 2014 se realizó los otros dos ensayos del cono de Abrams
de igual forma correspondiente a mezcla patrón y experimental, para el ensayo a
compresión de los 28 días de edad
Figura #24. Vaciado del cono de Abrams. (Fuente: Propia)
Figura #25. Medición de asentamiento mezcla Patrón. (Fuente: Propia)
87
Figura #26. Medición de asentamiento mezcla experimental. (Fuente: Propia)
Tabla #18 Asentamientos obtenidos de las mezclas para el ensayo a
compresión a los 7 días de edad.
(Fuente: Propia)
En la tabla #11 “Asentamientos obtenidos de las mezclas para el ensayo a
compresión a los 7 días de edad.” se muestran los valores de asentamiento
obtenidos para la mezcla experimental como patrón, y se puede observar que para
las muestras experimentales a ensayar a los 7 días de edad varió un poco subiendo
el diseño teórico en (1/2”), mientras que la mezcla patrón si se obtuvo el diseño
88
teórico deseado. Y en la tabla #12 “Asentamientos obtenidos de las mezclas para el
ensayo a compresión a los 28 días de edad” de las mezclas para el ensayo a
compresión a los 28 días de edad, muestra de igual forma los valores de
asentamiento obtenido, los cuales se mantuvieron igual al asentamiento teórico
planteado.
Tabla #19 Asentamientos obtenidos de las mezclas para el ensayo a compresión a los 28 días de edad.
(Fuente: Propia)
4.8 Elaboración de cilindros de concreto.
La elaboración de cilindros de concreto se llevó cabo en dos etapas; que
estuvieron regidas por la Norma Venezolana COVENIN 338:2002 “Concreto.
Método para la elaboración, curado y ensayo a compresión de cilindros de
concreto”, los moldes utilizados cuentan con las especificaciones de la norma antes
mencionada.
Primera etapa.
Limpieza de los moldes, estos fueron limpiados internamente incluyendo sus
bases metálicas donde fueron removidas todas las partículas pegadas que pudiera
influir el malformaciones del cilindro lo que perjudicaría directamente en el resultado
MuestraResistencia
f´c Diseño
Tipo de
mezcla.
Asentamiento
teorico (pulg)
Asentamiento
real (pulg)α β
1E - 6 210 Kg/cm2 EXPERIMENTAL 5 5 0,57 0,50
1E - 7 210 Kg/cm2 EXPERIMENTAL 5 5 0,57 0,50
1E - 8 210 Kg/cm2 EXPERIMENTAL 5 5 0,57 0,50
1E - 9 210 Kg/cm2 EXPERIMENTAL 5 5 0,57 0,50
1E - 10 210 Kg/cm2 EXPERIMENTAL 5 5 0,57 0,50
1P - 6 210 Kg/cm2 PATRÓN 5 5 0,57 0,50
1P - 7 210 Kg/cm2 PATRÓN 5 5 0,57 0,50
1P - 8 210 Kg/cm2 PATRÓN 5 5 0,57 0,50
1P - 9 210 Kg/cm2 PATRÓN 5 5 0,57 0,50
89
del ensayo a compresión. Una vez se limpiaron las 19 probetas que se utilizaron;
cinco (5) para mezcla patrón y cinco (5) para mezcla experimental, (ensayo a
compresión de 7 días de edad) y cinco (5) para mezcla experimental, cinco (5) para
mezcla patrón (ensayo a compresión a los 28 días de edad).
Se procedió al armado y cerrado de las mismas, colocando aceite en su
parte interna con el fin de mantener la lubricación entre el molde y el cilindro una vez
este vaciado, ayudando así al desencofrado de los mismos, cuando allá cumplido el
tiempo previsto de 24 horas.
Figura #27. Probetas cilíndricas aceitadas. (Fuente: Propia)
Segunda etapa.
En la segunda etapa se procedió al vaciado de las probetas, en tres capas
de igual volumen, ya que se realizara la compactación a mano debido a que el
asentamiento es de 5” (12.5cm). La primera capa fue colocada ocupando un tercio
(1/3) del volumen de la probeta, seguidamente se procedió a golpear 25 veces con
la barra de acero lisa con él para asentar bien en el fondo, la segunda capa ocupo
los dos tercios (2/3) del volumen total de la probeta y se procedió a dar nuevamente
90
veinticinco (25) golpes con la barra compactadora, y finalmente le termino de llenar
la probeta y se golpeó de manera análoga 25 veces más, acotando que los golpes
en las capas superiores penetraron aproximadamente entre 15mm y 20mm en la
capa inmediata interior.
Figura #28. Vaciado de moldes primera capa. (Fuente: Propia)
Figura #29. Vaciado de moldes última capa. (Fuente: Propia)
91
Figura #30. Probetas Mezcla experimental.
(Fuente: Propia)
4.9 Curado de cilindros.
Para el curado de cilindros se procedió a ejecutar los pasos establecidos en
la Norma Venezolana COVENIN 338:2002 “Concreto. Método para la elaboración,
curado y ensayo a compresión de cilindros de concreto”.
El día 30 y 31 de Julio de 2014 fueron retiradas las probetas de los moldes
pasadas las veinte (20) horas, durante estas veinte (20) horas permanecieron en un
lugar firme y completamente nivelado para evitar malformaciones y que
permanecieran completamente paralelas las caras de las probetas, así como
también bajo la sombra, para evitar la pérdida de agua por evaporación.
Una vez retirados los moldes las probetas cilíndricas fueron colocados en
una piscina de curado, donde permanecieron bajo agua, es necesario acotar que
dicha agua de la piscina de curado era agua potable y libre de cualquier agente
contaminante que pudiera perjudicar los cilindros y no afecten su calidad. Las
primeras diez (10) muestras correspondientes a cinco (5) cilindros de mezcla
experimental y cinco (5) cilindros de mezcla patrón fueron retiradas el día 06 de
92
Julio de 2014, es decir, al séptimo 7° día de edad para su correspondiente ensayo a
compresión.
Y los restantes 9 cilindros fueron extraídos de la piscina de curado el día 27
de Julio de 2014, para ser ensayados en la laboratorio Lateica ubicado en la Urb.
Mariperez, Caracas.
Figura #31. Curado de Probetas. (Fuente: Propia)
4.10 Ensayo de resistencia a la compresión.
Para ejecutar el ensayo a compresión se tomaron en cuenta los lineamientos
de la Norma venezolana COVENIN 338:2002 “Concreto. Método para la
elaboración, curado y ensayo a compresión de cilindros de concreto”, el cual se
realizó en el laboratorio Lateica C.A, ubicado en la 7 Av. de Mariperez Qta. Lateica
Caracas. Con la finalidad de tener unos datos técnicos, abalados y fidedignos.
93
4.10.1Traslado de cilindros al laboratorio.
El traslado de cilindros al laboratorio se realizó en dos grupos, el primero
correspondió a las diez (10) probetas, cinco (5) de mezcla experimental donde se
sustituyó el agregado grueso por escombros provenientes de miembros
estructurales (vigas, losas y columnas) y cinco (5) correspondientes a la mezcla
patrón, ambos con una resistencia de diseño F´c = 210Kg/cm2.
Fueron llevados en la batea de una camioneta pick-up donde se le colocó
una cama base de arena lavada húmeda y separaciones de cartón. De esta manera
se evitaría el choque entre ellos que pudiera generar alguna fisura.
Al laboratorio antes mencionado se le entregaron datos como fecha,
asentamiento y número de muestra como se indica en la figura #32.
Figura #32. Datos de entrada al laboratorio.
(Fuente: Propia)
94
4.10.2 Materiales para el ensayo a compresión.
1. Prensa hidráulica para el ensayo a compresión.
2. Balanza.
3. Neopreno.
4. Regla de medición.
Figura #33. Prensa hidráulica para ensayo a compresión. (Fuente: Propia)
95
4.10.3 Procedimiento.
Los cilindros fueron colocados uno por uno en la máquina, verificando que
ninguna de las caras de los cilindros y de los platos que lo presionan estén llenas de
grasa o contengan algún agente perjudicial para el ensayo.
La máquina d ensayos a compresión fue aplicando una carga variable de
forma secuencial al cilindro, de esta manera fue verificada la resistencia F´c a los
siete (7) y veintiocho (28) días de edad.
Finalmente el laboratorio LATEICA, C. A. hizo entrega del informe con los
datos que arrojó cada una de muestras.
96
4.11 Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y Experimental
a los 7 días de edad.
P-1
210
CO
NV
ENC
ION
AL
31/0
7/20
1411
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5"5"
0,57
0,5
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3140
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277
,1
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3012
015
473
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CO
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0,57
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3223
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779
,5
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5"5"
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3151
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176
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7/20
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,95
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0,57
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147
2807
014
669
,5
E-1
210
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ERIM
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L31
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2014
10,3
75"
5"0,
570,
507
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2014
730
420
156
74,3
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210
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ERIM
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10,3
75"
5"0,
570,
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726
970
149
71
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210
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10,3
75"
5"0,
570,
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730
270
159
75,7
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EXP
ERIM
ENTA
L31
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2014
10,3
75"
5"0,
570,
507
/07/
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729
340
163
77,6
E-5
210
EXP
ERIM
ENTA
L31
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2014
10,3
75"
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507
/07/
2014
728
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día
s d
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rop
ia)
97
4.12 Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y Experimental
a los 7 días de edad entregados por el laboratorio.
Tabla#21.Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y
Experimental a los 7 días de edad entregados por el laboratorio
(Fuente propia)
98
4.13 Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y Experimental
a los 28 días de edad.
P-6
210
CO
NV
ENC
ION
AL
31/0
7/20
1411
,95
5"5"
0,57
0,5
28/0
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210
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P-7
210
CO
NV
ENC
ION
AL
31/0
7/20
1411
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5"5"
0,57
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28/0
7/20
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P-8
210
CO
NV
ENC
ION
AL
31/0
7/20
1411
,95
5"5"
0,57
0,5
28/0
7/20
1428
3324
021
510
2,3
P-9
210
CO
NV
ENC
ION
AL
31/0
7/20
1411
,95
5"5"
0,57
0,5
28/0
7/20
1428
3098
021
110
0,3
E-6
210
EXP
ERIM
ENTA
L31
/07/
2014
10,3
75"
5"0,
570,
528
/07/
2014
2834
950
190
90,5
E-7
210
EXP
ERIM
ENTA
L31
/07/
2014
10,3
75"
5"0,
570,
528
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2014
2832
430
173
82,5
E-8
210
EXP
ERIM
ENTA
L31
/07/
2014
10,3
75"
5"0,
570,
528
/07/
2014
2833
590
188
89,5
E-9
210
EXP
ERIM
ENTA
L31
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2014
10,3
75"
5"0,
570,
528
/07/
2014
2830
920
166
78,9
E-10
210
EXP
ERIM
ENTA
L31
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2014
10,3
75"
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528
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2014
2830
970
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(Fuente
pro
pia
)
99
4.14 Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y Experimental
a los 28 días de edad entregados por el laboratorio.
Tabla #23. Resultados del ensayo a compresión de muestras Patrón y
Experimental a los 28 días de edad entregados por el laboratorio
(Fuente propia)
100
4.15 Comparación de los resultados.
La finalidad de este trabajo de grado es establecer un análisis comparativo
entre una mezcla experimental de concreto de una resistencia f´c d 210kg/cm2, en
la cual se sustituiría el agregado grueso (piedra picada) por escombros provenientes
de elementos estructurales, con una mezcla patrón de resistencia f´c 210kg/cm2, a
continuación se describen los resultados obtenidos en el laboratorio.
En el siguiente grafico se nota que la mezcla experimental no alcanzo la
resistencia para la cual fue diseñada, a diferencia de la mezcla patrón, también se
puede observar que la variación de la resistencia a los 7 días de edad entre una
mezcla y la otra es poco considerable en comparación a la variación de la
resistencia que se obtuvo a los 28 días de edad cuando se realizó el ensayo a
compresión de los cilindros de concreto.
Tabla #24. Comparación en promedio de la resistencia de la mezcla Patrón con
la Experimental
(Fuente: propia)
El último ensayo a compresión que se realizo fue a 5 cilindros de concreto
experimental, los cuales fueron hechos con una dosificación exactamente igual a la
de los cilindros de concreto de la mezcla patrón, es decir que contenía las mismas
cantidades de agregado, agua y cemento, con la finalidad de estudiar como seria su
comportamiento y hacer un análisis de la resistencia a compresión.
101
En la siguiente tabla se expresan los resultados obtenidos en campo y en el
laboratorio.
4.16 Resultados del ensayo a compresión de muestras Experimental con la
misma proporción de los agregados de la mezcla patrón.
E-11
210
EXPE
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L31
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2014
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EXPE
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2014
10,3
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570,
528
/07/
2014
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E-13
210
EXPE
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ENTA
L31
/07/
2014
10,3
75"
5"0,
570,
528
/07/
2014
2847
642
303
144,
3
E-14
210
EXPE
RIM
ENTA
L31
/07/
2014
10,3
75"
5"0,
570,
528
/07/
2014
2852
463
318
151,
4
E-15
210
EXPE
RIM
ENTA
L31
/07/
2014
10,3
75"
5"0,
570,
528
/07/
2014
2846
872
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138,
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ia)
102
4.17 Resultados entregados por el laboratorio del ensayo a compresión de
muestras Experimental con la misma proporción de los agregados de la
mezcla patrón.
Tabla # 26. Resultados entregados por el laboratorio del ensayo a compresión
de muestras Experimental con la misma proporción de los agregados de la
mezcla patrón.
(Fuente: propia)
103
4.18 Análisis y comparación del ensayo de la mezcla experimental de
condiciones, y proporciones iguales a la de la mezcla patrón.
Se observa que con este diseño de mezcla experimental los objetivos son
logrados con satisfacción, ya que cumple y sobrepasa los niveles de resistencia
para los cuales fue diseñado, a diferencia de la primera mezcla experimental que no
cumplió con la resistencia para la cual fue diseñada.
A continuación se anexa un cuadro comparativo de los resultados de
laboratorio de los dos diseños de mezcla, en el que se describe de manera
porcentual cual es la diferencia de resistencias entre los dos diseños de mezcla
experimental.
PromedioVariación del
promedio
Comparación en promedio de la resistencia de la mezcla Patrón con la Experimental
Resistencia a los 28 días de edad
Resistencia a los 28 días de edad 176,6
304,8
42,07%
Mezcla experimental
Mezcla experimental
con proporciones
iguales a la mezcla
Mezcla Edad
Tabla #27 Comparación en promedio de la resistencia de la mezcla Patrón con
la Experimental
(Fuente: propia)
Se observa un gran porcentaje de diferencia entre ambos promedios de
resistencia, lo que significa que la mezcla experimental con proporciones iguales a
las de la mezcla patrón nos genera mejores resultados al momento de optar por
esta como una mezcla de alta resistencia.
104
4.19 Variación de la resistencia con la edad.
Tabla #28. Variación de la resistencia con la edad.
(Fuente propia)
En la tabla #28 se obtienen los valores de resistencia que deben tener las
mezclas a distintas edades, la mezcla patrón a los 7 días de edad alcanzo una
resistencia promedio f¨c de 158 kg/cm2, observando un aumento de la resistencia
del 1,9% sobre el valor establecido de 155 kg/cm2 y para los 28 días de edad la
105
muestra alcanzo una resistencia promedio f´c de 211 kg/cm2, es decir que la
resistencia aumento en un 0,5% sobre el valor establecido de 210 kg/cm2.
Para la mezcla experimental se obtuvieron valores promedios de resistencia
f´c a los 7 y 28 días de edad de 157,4 kg/cm2 y 176,5 kg/cm2, observando que a los
7 dias hubo un aumento de la resistencia de 1,55% con respecto a lo establecido en
la tabla #28, a los 28 se obtiene un descenso en la resistencia del 16%, lo que
indica que no cumplió con los requisitos de resistencia para los cuales fue diseñado,
también podemos acotar que no cumple con los parámetros y condiciones de una
mezcla para elementos estructurales.
CAPITULO V.
PRESENTACIÓN Y ANALISIS DE RESULTADOS.
107
5.1 Conclusiones.
Ya culminado este trabajo de investigación podemos certificar que todos los
objetivos planteados se cumplieron de manera satisfactoria después de haber
realizado los ensayos al concreto con sus análisis correspondientes.
Una vez realizadas las muestras de mezcla patrón para una resistencia a la
compresión de 210kgf/cm2 con los materiales convencionales, la cual cumplió con
todos los requisitos establecidos, como lo fueron la relación agua-cemento (α) y la
relación entre los agregados (β), de la misma manera las ecuaciones para el diseño
de mezcla convencional fueron extraídas del Manual de Concreto Estructural de
Joaquín Porrero.
Las muestras de la mezcla patrón o convencional arrojo un valor de
asentamiento previsto de 5” o 12,5cm, las cuales se ensayaron a las siete (7) y
veintiocho (28) días de edad, obteniendo un valor de resistencia promedio
158Kgf/cm2 para los siete (7) días de edad y de 211kgf/cm2 para los veintiocho (28)
días, es decir que la resistencia aumento un 75.24% y 100.50% respectivamente. El
cual se encuentra entre los valores de variación de la resistencia con respecto a la
edad.
Partiendo de la mezcla convencional se realizó la mezcla experimental, que
contaba con características iguales, a diferencia del agregado grueso el cual fue
sustituido en un 100% por escombros de elementos estructurales, los cuales fueron
triturados y llevados a un tamaño granulométrico igual al utilizada para los
agregados gruesos de la mezcla convencional.
Las muestras de mezcla experimental fueron realizadas siguiendo el mismo
patrón de la mezcla convencional antes mencionada, previendo una resistencia de
210Kgf/cm2 y con un asentamiento de 5”.
Para la muestra experimental se obtuvieron valores promedios para los siete
(7) días de 157.4kgf/cm2 y de 176.5kgf/cm2 para los veintiocho días. Lo que
108
demuestra que la resistencia a los veintiocho días el valor de resistencia fue bajo un
16.35% con respecto a la mezcla convencional de 211kgf/cm2 a los veintiocho (28)
días de edad.
Es necesario acotar que el descenso de resistencia en la mezcla
experimental se debió al tipo de agregado, ya que al este ser parte de una mezcla
de concreto es más poroso que el convencional y parte de la cantidad de agua que
se obtuvo para la preparación de la mezcla experimental cumplía la función de
hidratación de este agregado.
Mediante los resultados obtenidos se puede estimar que este diseño de
mezcla experimental podría ser más económico, siempre y cuando se pueda triturar
el concreto proveniente de los elementos estructurales, ya que cumple de igual
manera que el concreto convencional.
El diseño de mezcla experimental cumplió con la resistencia para la que fue
diseñada, la cual fue obtenida mediante un ensayo de compresión del concreto.
5.2 Recomendaciones.
Mediante los estudios realizados, análisis de los resultados de este proyecto
de investigación y basándonos en las experiencias que adquirimos durante la
realización de este proyecto, podemos recomendar:
1. En los próximos trabajos de investigación se pueden hacer distintos tipos de
mezclas experimentales solo sustituyendo un porcentaje (%) del agregado
grueso y ver cómo es su comportamiento con este diseño.
2. Realizar diseños de mezclas para concretos de altas resistencias
sustituyendo el agregado grueso por escombros.
109
3. Diseñar una mezcla de concreto donde se sustituya agregados finos y
gruesos por agregados experimentales y así evaluar sus propiedades
mecánicas.
4. Con este diseño de concreto experimental, que se considera un concreto
estructural por el f`c que se obtuvo con los ensayos a compresión se puede
utilizar para la realización de :
Losas macizas.
Vigas.
Columnas.
Muros de corte.
110
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