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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y

MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

Análisis comparativo de las propiedades físico-mecánicas entre el hormigón

tradicional y el hormigón con inclusión de residuos de mármol

Trabajo de Titulación modalidad Proyecto de Investigación, previo a la obtención del

Título de Ingeniero Civil

AUTORES: Chochos Muyón Eduardo Luis

Jácome Quitiaquez Iván David

TUTOR: Ing. Carlos Alberto Lasso Molina MSc.

Quito, 2020

ii

DERECHOS DE AUTOR

Nosotros, CHOCHOS MUYÓN EDUARDO LUIS y JACOME QUITIAQUEZ IVAN

DAVID en calidad de autores y titulares de los derechos morales y patrimoniales del

trabajo de titulación ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICO-

MECÁNICAS ENTRE EL HORMIGÓN TRADICIONAL Y EL HORMIGÓN CON

INCLUSIÓN DE RESIDUOS DE MÁRMOL, modalidad Proyecto de Investigación, de

conformidad con el Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL

DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN, concedemos a favor

de la Universidad Central del Ecuador una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva

para el uso no comercial de la obra, con fines estrictamente académicos. Conservamos a

nuestro favor todos los derechos de autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada.

Así mismo, autorizamos a la Universidad Central del Ecuador para que realice la

digitalización y publicación de este trabajo de titulación en el repositorio virtual, de

conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.

Los Autores declaran que la obra objeto de la presente autorización es original en su forma

de expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la responsabilidad por

cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la Universidad de

toda responsabilidad.

Firma: Firma:

Chochos Muyón Eduardo Luis Jácome Quitiaquez Iván David

CC.1722060371 CC. 1721359105

E-mail: [email protected] E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

iii

APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del Trabajo de Titulación, presentado por CHOCHOS MUYÓN

EDUARDO LUIS y JÁCOME QUITIAQUEZ IVÁN DAVID, para optar por el Grado

de Ingeniero Civil; cuyo título es: ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS

PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS ENTRE EL HORMIGÓN TRADICIONAL

Y EL HORMIGÓN CON INCLUSIÓN DE RESIDUOS DE MÁRMOL, considero que

dicho trabajo reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la presentación

pública y evaluación por parte del tribunal examinador que se designa.

En la ciudad de Quito, a los 12 días del mes de febrero del año 2019.

Ing. Carlos Alberto Lasso Molina, MSc

DOCENTE-TUTOR

C.C. 1706862065

iv

DEDICATORIA

Este trabajo de titulación se lo dedico a mis padres Iván e Irma y a mis abuelitos

Rafael y Gloria por el gran esfuerzo que hicieron para poder darme esta profesión, por

educarme y acompañarme en este proceso de formación como ser humano y profesional.

Hago una mención especial a mi madre Irma que con su fe y sabias palabras me supo

levantar de varios momentos difíciles que pasé para poder culminar la carrera.

Iván Jácome

v

DEDICATORIA

Quiero dedicar este proyecto en primer lugar a Dios por brindarme sabiduría y fortaleza

en todo momento para superar todos los obstáculos.

A mis PADRES José y Beatriz por siempre estar a mi lado en las buenas y en las malas

siempre me han sacado adelante, con su amor y sacrificio han hecho de mí una buena persona,

son el motor de mi vida.

A Rosy, Tania, Yoly y Joe mis hermanos que siempre me han brindado su apoyo

incondicional.

A Sebas, Daniel, Jeremy, Dulce y Nicole mis sobrinos que son la alegría del hogar.

A la persona más especial de mi vida que siempre me ha apoyado y ayudado en todo

momento, por siempre estar conmigo y nunca dejar que me rinda muchas gracias mi amor,

Silvy.

Eduardo Chochos

vi

AGRADECIMIENTO

Agradezco en primer lugar a Dios por darme la vida y ayudarme a pasar los obstáculos

que se me presentaron en este largo camino para poder titularme.

A mi Madre Irma que siempre creyó en mí y me impulsó a seguir adelante.

A mi Padre Iván por la paciencia y ayuda dada a lo largo de la carrera.

A mi abuelita Gloria y Rafael por ser mis segundos padres, gracias por el cariño y por

el apoyo incondicional que siempre me han dado.

A mis amigos y compañeros que de alguna manera aportaron en mi crecimiento personal y

académico, especialmente a mi amigo Iván Juna con el cual compartimos gran parte de la

carrera siendo un bastión y apoyo fundamental para culminar esta etapa de la vida.

A los Docentes de la Facultad de Ingeniería, principalmente al Ing. Carlos Lasso por ser

mi tutor y ayudarme a culminar mi trabajo de titulación.

Al Ing. Alexander Cadena y al INECYC por permitirnos realizar los ensayos en el

laboratorio.

Iván Jácome

vii

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios por ayudarme a llegar a estas instancias y poder cumplir una meta

más en mi vida.

A mi tutor Ing. Carlos Lasso por ayudarnos y guiarnos con su conocimiento para poder

desarrollar el presente trabajo de investigación.

Al Instituto Ecuatoriano del Cemento y del Hormigón INECYC por la oportunidad

brindada para utilizar sus instalaciones y poder desarrollar el presente proyecto de

investigación.

Al Ing. Alexander Cadena por bridarme la oportunidad de desarrollar el proyecto de

investigación en el laboratorio del IINECYC, por todo su conocimiento y por guiarme a lo

largo de la realización del proyecto de investigación.

A mi amigo y compañero de este proyecto Iván, que sin su ayuda no hubiese sido posible

alcanzar esta etapa de mi vida.

A todas las personas que me han apoyado durante toda mi vida estudiantil.

Eduardo Chochos

viii

CONTENIDO

DERECHOS DE AUTOR ________________________________________________________________ ii

APROBACIÓN DEL TUTOR ____________________________________________________________ iii

DEDICATORIA _______________________________________________________________________ iv

AGRADECIMIENTO __________________________________________________________________ vi

CONTENIDO ________________________________________________________________________ viii

LISTA DE FIGURAS ____________________________________________________________________ x

LISTA DE TABLAS ____________________________________________________________________ xi

RESUMEN __________________________________________________________________________ xiii

ABSTRACT _________________________________________________________________________ xiv

CAPÍTULO I. GENERALIDADES _________________________________________________________ 1

1. INTRODUCCIÓN _________________________________________________________________ 1

1.1. PLANTEAMIENO DEL PROBLEMA _______________________________________________ 1

1.2. JUSTIFICACIÓN _________________________________________________________________ 2

1.3. OBJETIVOS _____________________________________________________________________ 3

1.3.1. Objetivo general ______________________________________________________________ 3

1.3.2. Objetivos Específicos _________________________________________________________ 3

1.4. HIPÓTESIS ______________________________________________________________________ 3

1.5. VARIABLES _____________________________________________________________________ 4

1.5.1. Variable Dependiente _________________________________________________________ 4

1.5.2. Variable Independiente ________________________________________________________ 4

CAPÍTULO II. MARCO TEORICO ________________________________________________________ 5

2.1. HORMIGÓN _____________________________________________________________________ 5

2.1.1. Definición ___________________________________________________________________ 5

2.1.2. Componentes del Hormigón _____________________________________________________ 5

2.1.2.1. Cemento ___________________________________________________________________ 5

2.1.2.4.1.1. Ensayo de colorimetría agregado fino ________________________________________ 11

2.1.2.4.1.2. Granulometría ___________________________________________________________ 11

- Peso Específico para agregado Grueso ________________________________________________ 16

2.1.2.4.1.4. Capacidad de Absorción del agregado ________________________________________ 17

2.1.2.4.1.5. Contenido de Humedad ___________________________________________________ 17

2.1.2.4.1.6. Masa Unitaria (Peso Volumétrico) y Porcentaje de Vacíos. _______________________ 17

2.1.2.4.1.7. Masa Unitaria Óptima de los Agregados ______________________________________ 18

2.1.2.4.1.8. Abrasión del Agregado Grueso _____________________________________________ 18

1.3. Propiedades del hormigón fresco __________________________________________________ 20

2.1.3.1. Consistencia. _______________________________________________________________ 20

2.1.3.2. Trabajabilidad ______________________________________________________________ 20

2.1.3.3. Homogeneidad _____________________________________________________________ 20

2.1.4. Propiedades del Hormigón Endurecido ___________________________________________ 22

ix

2.1.4.1. Propiedades Físicas __________________________________________________________ 22

2.1.4.2. Propiedades Mecánicas _______________________________________________________ 22

2.2.4. Uso de residuos de mármol como agregados en hormigón ____________________________ 26

2.3.1. Método de densidad óptima _____________________________________________________ 29

2.3.2. Parámetros de Diseño requeridos: ________________________________________________ 30

2.3.3. Procedimiento Típico de diseño de Mezcla ________________________________________ 30

CAPÍTULO III. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN _________________________________ 34

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN _______________________________________________________ 34

Método de Investigación ____________________________________________________________ 34

Investigación aplicada ______________________________________________________________ 34

Investigación de laboratorio__________________________________________________________ 34

MATERIALES USADOS EN LA INVESTIGACIÓN _______________________________________ 35

CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS Y CEMENTO ______________________________ 42

DISEÑO DE MEZCLAS ______________________________________________________________ 72

MEZCLAS DE PRUEBA _____________________________________________________________ 75

PRIMERA ETAPA __________________________________________________________________ 75

SEGUNDA ETAPA ____________________________________________________________________ 87

MEZCLAS DEFINITIVAS ____________________________________________________________ 94

MEZCLA PIFO DEFINITIVA ________________________________________________________ 94

MEZCLA AM25 DEFINITIVA _______________________________________________________ 95

MEZCLA AM75 DEFINITIVA ______________________________________________________ 96

MEZCLA RM25 DEFINITIVA ______________________________________________________ 97

MEZCLA RM75 DEFINITIVA ______________________________________________________ 98

MEZCLA RAM25 DEFINITIVA _____________________________________________________ 99

CAPÍTULO IV. ANÁLISIS DE RESULTADOS ____________________________________________ 102

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN __________________________________________________ 103

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN ____________________________________________________ 117

MODULOS DE ELASTICIDAD METODO EXPERIMENTAL _____________________________ 120

ANÁLISIS ECONÓMICO DE LAS MEZCLAS PROPUESTAS _____________________________ 150

CAPITULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES __________________________________ 155

CONCLUSIONES __________________________________________________________________ 155

RECOMENDACIONES _____________________________________________________________ 157

BIBLIOGRAFIA ___________________________________________________________________ 158

ANEXOS _________________________________________________________________________ 159

x

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 FRASCO DE CHATELIER ------------------------------------------------------------------------------------ 7

FIGURA 2 SACO DE CEMENTO CHIMBORAZO -------------------------------------------------------------------- 7

FIGURA 3 ADITIVO PLASTIFICANTE SIKAMENT N100 --------------------------------------------------------- 8

FIGURA 4 AGREGADOS TRITURADOS DE LA PLANTA HOLCIM PIFO ------------------------------------ 9

FIGURA 5 AGREGADO FINO DE RESIDUO DE MÁRMOL ------------------------------------------------------- 9

FIGURA 6 AGREGADO GRUESO DE RESIDUO DE MÁRMOL ------------------------------------------------- 10

FIGURA 7 SERIE DE TAMICES ENSAYO DE GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO. ------------ 12

FIGURA 8 ESTADOS DE SATURACIÓN DE LOS AGREGADOS ----------------------------------------------- 15

FIGURA 9 ESTADOS DE SATURACIÓN DE LOS AGREGADOS ----------------------------------------------- 15

FIGURA 10 .ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO AGREGADO GRUESO ---------------------------------------- 16

FIGURA 11 ENSAYO DE MASA UNITARIA SUELTA\ ------------------------------------------------------------ 18

FIGURA 12 ENSAYO DE MASA UNITARIA COMPACTADA --------------------------------------------------- 18

FIGURA 13 ENSAYO DE ASENTAMIENTO -------------------------------------------------------------------------- 21

FIGURA 14 ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN -------------------------------------------------- 23

FIGURA 15 ENSAYO DE TRACCIÓN INDIRECTA ----------------------------------------------------------------- 23

FIGURA 16 ENSAYO DE MÓDULO DE ELASTICIDAD ---------------------------------------------------------- 24

FIGURA 17 RESIDUOS DE MÁRMOL RECOLECTADO ---------------------------------------------------------- 26

FIGURA 18 GRÁFICA DE ESFUERZO A LA COMPRESIÓN VS SUSTITUCIÓN DE MÁRMOL PARA

DISTINTAS RELACIONES W/C. ---------------------------------------------------------------------------------- 28

FIGURA 19 GRÁFICA DE ESFUERZO A LA COMPRESIÓN VS SUSTITUCIÓN DE MÁRMOL PARA

DIFERENTES MEZCLAS. ------------------------------------------------------------------------------------------- 28

FIGURA 20 GRÁFICA DE ESFUERZO A LA COMPRESIÓN VS EDADES PARA DIFERENTES

MEZCLAS. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29

FIGURA 21 UBICACIÓN DE LA PLANTA HOLCIM PIFO. ------------------------------------------------------- 35

FIGURA 22 PLANTA DE AGREGADOS HOLCIM PIFO ----------------------------------------------------------- 35

FIGURA 23 OBTENCIÓN DE AGREGADO GRUESO HOLCIM PIFO. ----------------------------------------- 37

FIGURA 24 OBTENCIÓN DE AGREGADO FINO HOLCIM PIFO ----------------------------------------------- 37

FIGURA 25 UBICACIÓN DE LA MARMOLERÍA “BELL MÁRMOL Y GRANITOS” ---------------------- 37

FIGURA 26 UBICACIÓN DE LA MARMOLERÍA “MULTIACABADOS” ------------------------------------- 38

FIGURA 27 RECOLECCIÓN DE RESIDUOS DE MÁRMOL. AV. SIMÓN BOLÍVAR ---------------------- 38

FIGURA 28 RECOLECCIÓN DE RESIDUOS DE MARMOLERÍA “MÁRMOL Y GRANITO” ------------ 38

FIGURA 29 RECOLECCIÓN DE RETAZOS SOBRANTES DE MÁRMOL ------------------------------------- 39

FIGURA 30 TRITURACIÓN DE RESIDUOS DE MÁRMOL. ------------------------------------------------------ 39

FIGURA 31 TRITURACIÓN DE RESIDUOS DE MÁRMOL CON RODILLO VIBRO COMPACTADOR

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 40

FIGURA 32 MASA INICIAL DE RESIDUOS DE MÁRMOL ------------------------------------------------------- 41

FIGURA 33 RESIDUO DE MÁRMOL EN EL INTERIOR DE LA MÁQUINA DE LOS ---------------------- 41

FIGURA 34 RESIDUO DE MÁRMOL DESPUÉS DE 300 REVOLUCIONES ---------------------------------- 41

FIGURA 35 TAMIZADO DE RESIDUOS DE MÁRMOL ----------------------------------------------------------- 42

FIGURA 36 HOMOGENIZACIÓN DEL AGREGADO FINO DE MÁRMOL ----------------------------------- 42

FIGURA 37 MEZCLA DE PRUEBA -------------------------------------------------------------------------------------- 82

FIGURA 38 ASENTAMIENTO DE MEZCLA -------------------------------------------------------------------------- 83

FIGURA 39 ASENTAMIENTO DE MEZCLA -------------------------------------------------------------------------- 85

FIGURA 40 ENSAYO DE COMPRESIÓN ---------------------------------------------------------------------------- 102

FIGURA 41 ENSAYO DE TRACCIÓN INDIRECTA --------------------------------------------------------------- 102

FIGURA 42 ENSAYO DE MÓDULO DE ELASTICIDAD -------------------------------------------------------- 102

xi

FIGURA 43 CURVA DE RESISTENCIA VS TIEMPO. MEZCLA AM25. ------------------------------------- 104

FIGURA 44 CURVA DE RESISTENCIA VS TIEMPO. MEZCLA RM25 -------------------------------------- 106

FIGURA 45 CURVA DE RESISTENCIA VS TIEMPO. MEZCLA AM75 -------------------------------------- 108

FIGURA 46 CURVA DE RESISTENCIA VS TIEMPO. MEZCLA RM75 -------------------------------------- 110

FIGURA 47 CURVA DE RESISTENCIA VS TIEMPO. MEZCLA RAM25 ------------------------------------ 112

FIGURA 48 CURVA RESISTENCIA VS TIEMPO. MEZCLA RAM75 ----------------------------------------- 114

FIGURA 49 CURVA DE RESISTENCIA VS TIEMPO. MEZCLA PIFO --------------------------------------- 116

FIGURA 50 MÓDULOS DE ELASTICIDAD OBTENIDOS DE LAS DIFERENTES MEZCLAS --------- 117



FIGURA 53 GRÁFICO DE COSTO Y RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE LAS MEZCLAS

PROPUESTAS. ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 154

xii

LISTA DE TABLAS

TABLA N° 1 TIPOS DE CEMENTO ............................................................................................................. 6

TABLA N° 2 RESUMEN ENSAYOS REQUERIDOS PARA AGREGADOS......................................... 10

TABLA N° 3 DESCRIPCIÓN COLORIMÉTRICA DE LA ARENA ....................................................... 11

TABLA N° 4 TAMAÑO DE TAMICES ÁRIDO FINO ............................................................................. 12

TABLA N° 5 REQUISITOS DE GRADACIÓN PARA ÁRIDOS GRUESO .................................................. 14

TABLA N° 6 GRADACIÓN DE LAS MUESTRAS DE ENSAYO DE ABRASIÓN .............................. 19

TABLA N° 7 ESPECIFICACIONES PARA LA CARGA........................................................................... 19

TABLA N° 8 RELACIÓN ENTRE TRABAJABILIDAD Y CONSISTENCIA DE LAS MEZCLAS ..... 21

TABLA N° 9 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN, ALGERIA .............................................................. 27

TABLA N° 10 NOMENCLATURA UTILIZADA EN EL MÉTODO DE DENSIDAD ÓPTIMA ......... 30

TABLA N° 11 RELACIÓN W/C .................................................................................................................. 31

TABLA N° 12 CANTIDAD DE PASTA EN FUNCIÓN DEL ASENTAMIENTO ................................. 32

TABLA N° 13 CANTIDAD DE PASTA EN FUNCIÓN DEL ASENTAMIENTO ................................. 72

TABLA N° 14 REQUISITOS DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN CUANDO NO SE

DISPONEN DE DATOS ESTADÍSTICOS ......................................................................................... 75

TABLA N° 15 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN BASADA EN LA RELACIÓN

AGUA/CEMENTO ................................................................................................................................ 76

TABLA N° 16 CALCULO CANTIDAD DE PASTA ................................................................................. 78

TABLA N° 17 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN OBTENIDA DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA.

(A) ........................................................................................................................................................... 90


(B)............................................................................................................................................................ 91

TABLA N° 19 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN OBTENIDA DE LAS MEZCLAS DE PRUEBA. (C)

................................................................................................................................................................. 92


(C) ........................................................................................................................................................... 93

TABLA N° 21 NÚMERO DE PROBETAS PARA CADA ENSAYO ....................................................... 94

TABLA N° 22 ASENTAMIENTOS OBTENIDOS ................................................................................... 101

TABLA N° 23 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN. MEZCLA AM25 .............................................. 103

TABLA N° 24 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN. MEZCLA RM25............................................... 105

TABLA N° 25 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN MEZCLA AM75 ............................................... 107

TABLA N° 26 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN. MEZCLA RM75............................................... 109

TABLA N° 27 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN. MEZCLA RAM25 ............................................ 111

TABLA N° 28 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN. MEZCLA RAM75 ............................................ 113

TABLA N° 29 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN. MEZCLA PIFO ................................................ 115

TABLA N° 30 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN. MEZCLA AM25 .................................................... 118

TABLA N° 31 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN. MEZCLA RM25 .................................................... 118

TABLA N° 32 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN. MEZCLA AM75 .................................................... 118

TABLA N° 33 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN. MEZCLA RM75 .................................................... 118

TABLA N° 34 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN. MEZCLA RAM25 ................................................. 119

TABLA N° 35 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN. MEZCLA RAM75 ................................................. 119

TABLA N° 36 RESISTENCIA A LA TRACCIÓN. MEZCLA PIFO...................................................... 119

TABLA N° 37 RESUMEN MÓDULOS DE ELASTICIDAD .................................................................. 149

TABLA N° 38 COMPARACIÓN DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD DE LAS MEZCLAS CON

xiii

REEMPLAZO DE MÁRMOL Y EL HORMIGÓN TRADICIONAL ............................................. 150

TABLA N° 39 COSTO DE ELABORACIÓN AGREGADOS DE MÁRMOL ....................................... 151

TABLA N° 40 COSTO DE ELABORACIÓN MEZCLA AM25 ............................................................. 151

TABLA N° 41 COSTO DE ELABORACIÓN MEZCLA RM25 .............................................................. 152

TABLA N° 42 COSTO DE ELABORACIÓN DE MEZCLA AM75 ....................................................... 152

TABLA N° 43 COSTO DE ELABORACIÓN DE MEZCLA RM75 ....................................................... 152

TABLA N° 44 COSTO DE ELABORACIÓN MEZCLA RAM25 ........................................................... 153

TABLA N° 45 COSTO DE ELABORACIÓN MEZCLA RAM75 ........................................................... 153

TABLA N° 46 COSTO DE ELABORACIÓN MEZCLA PIFO .............................................................. 153

xiv

TÍTULO: Análisis comparativo de las propiedades físico-mecánicas entre el hormigón tradicional

y el hormigón con inclusión de residuos de mármol.

Autores: Chochos Muyón Eduardo Luis


Tutor: Ing. Carlos Alberto Lasso Molina MSc.

RESUMEN

El presente proyecto de investigación tiene como objetivo el diseño de mezclas de hormigón

con inclusión de residuos de mármol en reemplazo parcial de los agregados finos en un 25% y

75% y gruesos también en un 25% y 75% y la sustitución combinada de ambos agregados en

25% y 75%. Los diseños de mezcla se los realiza utilizando la metodología de Densidad Óptima

implementándose a esta metodología, datos de caracterización producto de la ponderación de

los dos materiales (Pifo y residuos de mármol) en función del porcentaje de sustitución. Se

establece como resistencia especificada la de 21MPa para poder comparar los hormigones

elaborados a partir de residuos de mármol con un hormigón tradicional de 21MPa elaborado a

partir de agregados naturales procedentes de la cantera de Pifo. Se procede a realizar mezclas

de prueba para poder escoger una cantidad de cemento determinada, la cual se la mantiene

como parámetro constante y como parámetros variables a las proporciones de finos y gruesos.

Finalmente se realiza un análisis técnico económico para determinar cuánto cuesta elaborar

cada hormigón.

PALABRAS CLAVE: HORMIGÓN CON RESIDUOS DE MÁRMOL / DISEÑO DE

MEZCLAS/DENSIDAD ÓPTIMA/ RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE

/TRACCION INDIRECTA/MÓDULO DE ELASTICIDAD.

xv

TÍTLE: Comparative analysis of the physical-mechanical properties between traditional

concrete and concrete including marble waste.

Authors: Chochos Muyón Eduardo Luis


Tutor: Ing. Carlos Alberto Lasso Molina Msc.

ABSTRACT

The present research project has the objective of designing concrete mixtures with marble

residuals in partial replacement of fine aggregates in 25% and 75%; and coarse aggregates in

25% and 75% and the combined substitution of both aggregates in 25% and 75%. The mixing

designs are made using the Optimum Density methodology, applying to this methodology data

of characterization which results of weighting factor of two materials (Pifo and marble waste)

as a function of the percentage of substitution. The specified strength of 21MPa is established

in order to compare the concretes made from marble waste with a traditional 21MPa concrete

made from natural aggregates from the Pifo quarry. Test mixtures were made in order to choose a

certain quantity of cement, which is maintained as a constant parameter, and as variable

parameters to the proportions of fine and coarse aggregates. Finally, a technical economic

analysis is carried out to determine how much it costs to make each concrete.

KEY WORDS: CONCRETE WITH MARBLE WASTE / MIX DESIGN / OPTIMAL

DENSITY / RESISTANCE TO SIMPLE COMPRESSION. / INDIRECT TRACTION /

ELASTICITY MODULE.

1

CAPÍTULO I. GENERALIDADES

1. INTRODUCCIÓN

Antecedentes Históricos

A nivel nacional no existe investigación alguna del uso de residuos de mármol en la fabricación

de hormigón. Sin embargo, existen varias investigaciones alrededor del mundo donde se

aprovecha este residuo de mármol. En diversos países se han realizado varios proyectos con

la finalidad de dar un uso a los residuos del mármol, principalmente en Asia y Europa y en

menor escala en América.

Una de las aplicaciones del mármol que se han experimentado, es utilizarlo como sustituto

del cemento para elaborar hormigón autocompactante evaluando su resistencia a la compresión y

retracción. Hay algunos casos en los que se ha intentado utilizar los residuos en pavimentos y

en adoquines y en casos aislados se ha utilizado también en morteros (Valdez, Barragán, Girbes,

Shuttleworth y Cockburn, 2011).

Las diversas investigaciones realizadas como por ejemplo en la Universidad Politécnica de

Linares, España en el año 2002; y en la Universidad Juárez del Estado de Durango, México en el

año 2012 han encontrado resultados positivos para el uso de los residuos en diversos materiales,

además tienen un impacto menos agresivo para el medio ambiente. (Betancourt, Lizárraga,

Narayanasamy, Olguín, Sáenz y López, 2015).

1.1. PLANTEAMIENO DEL PROBLEMA

Los avances en la tecnología del hormigón han dado un enfoque para desarrollar hormigones

que apoyen la sostenibilidad del medio ambiente. Para ello se ha dado luz verde para la utilización

de materiales desechados de la industria del mármol que no solo ayudan a cuidar el medio

ambiente, sino que también ayudan en la disminución de los costos en la construcción.

2

Esta investigación se orienta a encontrar materiales con iguales o mejores propiedades que

los convencionales, utilizando material residual, como es el caso de los residuos de mármol

para reemplazar parcialmente los agregados tanto gruesos como finos en el hormigón; ya que

en el Ecuador los residuos de mármol son desechados sin darles ningún tipo de uso específico y

no se han realizado investigaciones para poder aprovechar estos residuos.

1.2. JUSTIFICACIÓN

Las investigaciones y los avances tecnológicos han sido piezas fundamentales para el progreso

de la industria de la construcción y el desarrollo de la sociedad en general, pero a su vez genera

problemas para el planeta ya que se generan grandes problemas para el medio ambiente. En el

Ecuador el material más usado en la construcción es el hormigón y los recursos que se utilizan

para su elaboración no son renovables, además a los desechos de la industria del mármol tales

como los producidos en las canteras, en los distribuidores de mármol y en las marmolerías,

simplemente se los desecha en vertederos, escombreras o basureros sin darles ningún

tratamiento, estos residuos pueden ser utilizados para elaborar hormigón.

Con el fin de mitigar los problemas que genera la industria de la construcción en el suelo,

en el aire, en el agua, en la flora y en la fauna se han desarrollado programas tanto locales como

internacionales que ayudan a generar un desarrollo sustentable y reducir al máximo los peligros

ocasionados por los contaminantes de la construcción. Estos programas como aquellos con los

que cuenta el Consejo Ecuatoriano de Edificación Sustentable (CEES) buscan reutilizar los

materiales desechados y reciclados en la construcción; unos de estos materiales sería el

mármol, que puede sustituir parcialmente la cantidad de agregados tanto finos como grueso

empleados para la elaboración de hormigón tradicional , las investigaciones realizadas como

por ejemplo en la Universidad Politécnica de Linares, España en el año 2002; y en la Universidad

Juárez del Estado de Durango, México en el año 2012 arrojan resultados favorables tanto

para la economía como para la optimización de recursos.

3

1.3. OBJETIVOS

1.3.1. Objetivo general

Analizar las propiedades físicas y mecánicas del hormigón elaborado con residuos de

mármol obtenidos de marmolerías de la ciudad de Quito.

1.3.2. Objetivos Específicos

Obtener residuos de mármol para la elaboración de agregado grueso y agregado fino.

Obtener las propiedades de los agregados naturales y los obtenidos a partir del

mármol, mediante la caracterización de cada agregado.

Reemplazar el agregado grueso natural proveniente de Pifo por agregado grueso de

mármol en 25% y 75%.

Sustituir el agregado fino natural proveniente de Pifo por agregado fino de mármol

en 25% y 75%.

Reemplazar los agregados grueso y fino proveniente de Pifo simultáneamente por

agregados fino y grueso de mármol en 25% y 75%.

Hacer el diseño de diferentes mezclas manteniendo constante la relación agua cemento.

Determinar la resistencia a la compresión, tracción y módulo de elasticidad tanto

para el hormigón convencional de 21MPa como para el hormigón con inclusión de

residuos de mármol.

Comparar las ventajas técnicas y beneficios económicos de los resultados obtenidos.

1.4. HIPÓTESIS

La sustitución parcial de los agregados finos y gruesos por residuos de mármol influirá en

el mejoramiento de las propiedades físico-mecánicas del hormigón en estado fresco y endurecido.

4

1.5. VARIABLES

1.5.1. Variable Dependiente

Las propiedades físico-mecánicas del hormigón en estado fresco y endurecido

1.5.2. Variable Independiente

La sustitución parcial de los agregados finos y gruesos por residuos de mármol.

5

CAPÍTULO II. MARCO TEORICO

2.1. HORMIGÓN

2.1.1. Definición

El hormigón es un material artificial de construcción creado por el hombre con

características físicas y mecánicas similares a las de una roca. En la Norma Ecuatoriana de la

Construcción (NEC-SE-HM, 2014) se define al hormigón como la “mezcla de cemento

Pórtland o cualquier otro cemento hidráulico, agregado fino, agregado grueso y agua, con o sin

aditivos.” (p.11). En la Norma Técnica INEN 694 se define al hormigón como un “material

compuesto que consiste esencialmente de un medio aglutinante en el que están embebidos

partículas y fragmentos de áridos; en el hormigón de cemento hidráulico, el aglutinante está

formado por una mezcla de cemento hidráulico y agua” (p.5)

La principal característica estructural del hormigón es resistir muy bien los esfuerzos de

compresión, pero muy poca resistencia a esfuerzos de tracción, flexión y cortante, por este motivo

es habitual usarlo asociado al acero como parte complementaria para absorber esfuerzos en los

cuales el hormigón no trabaja adecuadamente (ROCHEL, 2007, p. 12).

2.1.2. Componentes del Hormigón

Como se especifica en la definición el hormigón convencional está conformado por agregados,

cemento y agua.

Las características de los materiales que componen el hormigón se obtienen mediante ensayos

específicos para cada tipo de componente, estas propiedades definen si el hormigón será de buena

calidad.

2.1.2.1. Cemento

El cemento es un conglomerante hidráulico, formado a partir de una mezcla de

caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecer al contacto

con el agua. (EcuRed, 2018)

6

También se puede definir al cemento como un material aglutinante responsable de la adherencia y

la cohesión de los fragmentos o partículas que al unirse entre sí y reaccionar químicamente con el

agua forman una mezcla que al fraguar y endurecerse adquiere propiedades mecánicas, a esta mezcla

se la conoce como hormigón.

En la Norma Ecuatoriana NTE-INEN 151 se define al Cemento portland como “cemento hidráulico

producido por pulverización de Clinker, consistente esencialmente de silicatos de calcio hidráulicos

cristalinos, conteniendo usualmente uno o más de los siguientes elementos: agua, sulfato de calcio

y hasta el 5% de piedra caliza y adiciones de procesos.” (p.2)

Las normas NTE- INEN 152, 490, y 2380 clasifican al cemento en diferentes tipos de acuerdo con

si estos cementos son puros, compuestos y al desempeño de estos. Esto se resume en la siguiente

tabla.

Tabla N° 1 Tipos de Cemento

TIPO

DESCRIPCIÓN NORMA

INEN ASTM

P

UR

OS

I Uso común 152 C 150

II Moderada resistencia a los sulfatos

Moderado calor de hidratación

152

C 150

III Elevada resistencia inicial 152 C 150

IV Bajo calor de hidratación 152 C 150

V Alta resistencia a la acción de los sulfatos 152 C 150

Los tipos IA, IIA Y IIIA Incluyen incorporador de aire

CO

MP

UE

ST

OS

IS Portland con escoria de altos hornos 490 C 595

IP Portland puzolánico 490 C 595

P Portland puzolánico (cuando no se requiere resistencias iniciales altas) 490 C 595

I(PM) Portland puzolánico modificado 490 C 595

I(SM) Portland con escoria modificado 490 C 595

S Cemento de escoria 490 C 595

PO

R D

ES

EM

PE

ÑO

GU Uso en construcción en general 2380 C 1157

HE Elevada resistencia inicial 2380 C 1157

MS Moderada resistencia a los sulfatos 2380 C 1157

HS Alta resistencia a los sulfatos 2380 C 1157

MH Moderado calor de hidratación 2380 C 1157

LH Bajo calor de hidratación 2380 C 1157

Si adicionalmente tiene R, indica baja reactividad con áridos álcali-reactivos

Fuente: INECYC 2007 “Manual de Pepe Hormigón”

En la presente investigación se utiliza el Cemento Chimborazo Portland Puzolánico IP.

7

Figura 1 Frasco de chatelier Figura 2 Saco de cemento Chimborazo

La definición de cemento puzolánico se establece en la NTE-INEN 151 y menciona que

consiste en una mezcla íntima y uniforme de cemento portland y puzolana fina producida por

molido conjunto de Clinker de cemento portland y puzolana, esta última debe estar dentro de

los límites especificados.

2.1.2.1.1. Densidad del Cemento

La densidad del cemento es un dato de partida clave para el diseño de la mezcla y se determina

básicamente como la relación entre una masa de cemento y el volumen del líquido

no reactivo que esta masa desplaza en el frasco de Le Chatelier.

Figura1. Frasco de Chatelier

Fuente: Autores, 2018

Figura2. Saco de cemento Chimborazo


El procedimiento para obtener la densidad del cemento utilizando el frasco de Le Chatelier se

detalla en la INEN 156. A continuación, se muestra la ecuación utilizada en este ensayo.

Donde:

Mc= masa del cemento Vd= Volumen desplazado

8

Figura 3 Aditivo plastificante SIKAMENT N100

2.1.2.2. Agua

El agua usada para la mezcla de hormigón debe reaccionar químicamente con el cemento,

entonces esta debe ser limpia y estar libre de cantidades perjudiciales de materia orgánica y

otras sustancias químicas como: sales, ácidos, álcalis y en general cualquier otra sustancia que

pueda tener efectos dañinos en el hormigón o corroer el acero de refuerzo.

En términos generales se dice que el agua que es apta para el consumo humano también es

apta para fabricar hormigón; es decir agua potable. También se puede utilizar aguas corrientes o

aguas duras siempre y cuando se cumpla con las siguientes condiciones:

Que las resistencias a los 7 y 28 días de cubos de prueba de morteros preparados con agua

no potable sean de por lo menos el 90% de las resistencias de cubos de prueba de morteros

preparados con agua potable. Los morteros empleados en ambos casos deben ser idénticos

salvo por el agua empleada y los ensayos se harán según la norma ASTM C 109M.

(Camposano,2008, p. 2)

2.1.2.3. Aditivos

Son sustancias químicas que agregadas al hormigón o mortero pueden mejorar notablemente

sus propiedades y producir hormigones o morteros de mejor calidad, pero deben emplearse

siempre de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Una dosificación equivocada

puede generar inconvenientes para el propósito que se busca. (LAFARGE,2008).

Figura 3. Aditivo plastificante SIKAMENT N100


8

9

Figura 4 Agregados triturados de la planta Holcim Pifo

Figura 5 Agregado fino de residuo de Mármol

2.1.2.4. Agregados

Son materiales usualmente de origen pétreo compuestos de partículas duras las cuales tienen

diferente tamaño debido al proceso de trituración.

La norma INEN 872 establece cuales son los requisitos que los agregados deben tener para

poder ser utilizados en la elaboración de hormigón. Estos requisitos son: tener una buena

gradación, no tener sustancias perjudiciales que puedan reaccionar con el cemento.

Figura 4.

Agregados triturados de la planta Holcim Pifo


Dentro de este grupo se distinguen por su tamaño los agregados finos y agregados gruesos.

- Agregado Fino. - Según la norma (ASTM-C33), INEN-694 el agregado fino es un

material pétreo cuyas partículas pasan la malla o tamiz de 4,75mm (Nº4) y son retenidas en el

tamiz de 75 μm (N°200)

- Agregado Grueso. -Según la norma (ASTM-C33), INEN-694 el agregado grueso es un

material pétreo cuyas partículas son retenidas en el tamiz de 4,75mm (Nº4).

Figura 5. Agregado fino de residuo de Mármol


10

Figura 6 Agregado grueso de residuo de Mármol

Figura 6. Agregado grueso de residuo de Mármol


2.1.2.4.1. Caracterización de los Agregados

A continuación, se muestra una tabla resumen con la caracterización de los

agregados, requerida para este proyecto de investigación.

Tabla N° 2 Resumen Ensayos Requeridos para

Agregados

Ensayo Norma INEN Norma ASTM

Agregado Fino:

Colorimetría NTE INEN 855 ASTM C144

Granulometría

NTE INEN 696

ASTM C 136

Peso Específico y Capacidad de Absorción

NTE INEN 856

ASTM D 854

Masa Unitaria y Porcentaje de Vacíos

NTE INEN 858

ASTM C 138

Agregado Grueso:

Granulometría NTE INEN 696 ASTM C 136

Peso Específico y Capacidad de Absorción NTE INEN 857 ASTM C 127

Abrasión NTE INEN 860 ASTM C 535

Masa Unitaria y Porcentaje de Vacíos

NTE INEN 858

ASTM C 138


11

2.1.2.4.1.1. Ensayo de colorimetría agregado fino

El objetivo de este ensayo es determinar la existencia de materia orgánica en el

agregado fino, que pueda reaccionar químicamente con el cemento al elaborar hormigón o

mortero.

El ensayo consiste en tomar una muestra de árido fino a la cual se le agrega una solución

de hidróxido de sodio (3%). Se agita el recipiente que contiene la muestra de arena con la

solución de hidróxido de sodio. Se deja reposar 24 horas y se observa el color de la solución

para compararlo con una escala de color proporcionado por la Norma NTE INEN 855.

Tabla N° 3 Descripción colorimétrica de la arena

COLOR

FIG (No.)

PROPIEDADES

Blanco claro o

transparente

1

Arena de muy buena calidad por no contener materia orgánica,

limos o arcillas.

Amarillo pálido

2

Arena con poca presencia de materia orgánica, limos o arcillas. Se

considera de buena calidad.

Amarillo encendido.

3

Contiene materia orgánica en altas cantidades. Puede usarse en

hormigones de baja resistencia.

Café.

4

Contiene Materia Orgánica En Concentraciones Muy Elevadas. Se

Considera De Mala Calidad.

Café chocolate.

5

Arena de muy mala calidad. Existe demasiada materia orgánica,

limos o arcillas. No se usa

Fuente: NTE INEN 855 (ASTM C-40)

2.1.2.4.1.2. Granulometría

Es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado retenidas en la serie de

tamices normalizada. Es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo

de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala

granulométrica. (EcuRed, s/f)

12

Figura 7 Serie de Tamices ensayo de granulometría agregado grueso.

El objetivo de este ensayo es construir una granulométrica y determinar el Módulo de

Finura. La curva granulométrica es una representación gráfica de este ensayo. Para

graficar Esta curva, el porcentaje que pasa es colocado en las ordenadas y el tamaño de los

tamices en las abscisas.

Figura 7. Serie de Tamices ensayo de granulometría agregado grueso.

Fuente: Autores, 2018.

- Árido Fino: la gradación o distribución de sus partículas se la determina mediante la serie

de tamices indicados en la siguiente tabla propuesta por la norma NTE INEN 872.

Tabla N° 4 Tamaño de tamices árido fino

Tamiz (NTE INEN 154) Porcentaje Que Pasa

9.5mm (3/8) 100

4.75mm (Nº4) 95 a 100

2.36mm (Nº8) 80 a 100

1.18mm (Nº16) 50 a 85

0.60mm (Nº30) 25 a 60

0.30mm (Nº50) 10 a 30

0.15mm (N.º 100) 0 a 10

Fuente: NTE INEN 872. Áridos para hormigón, 2011

13

El tamaño mínimo de la muestra es la deseada en seco en el caso del árido fino es 300

gramos como lo establece la NTE INEN 696.

El módulo de finura que recomienda la norma está en el intervalo de 2.3 a 3.1.

Cuando el módulo de finura es mayor a 3.1 (arena gruesa), en donde puede ocurrir que las

mezclas sean poco trabajables, faltando cohesión entre sus componentes y requiriendo

mayores consumos de cemento para mejorar su trabajabilidad; la otra condición es cuando el

módulo de finura es menor a 2.2 (arena fina), en este caso puede ocurrir que los concretos sean

pastosos y que haya mayores consumos de cemento y agua para una resistencia determinada,

y también una mayor probabilidad que ocurran agrietamientos de tipo contracción por secado.

(Uribe, 1991).

A continuación, se muestra la ecuación para calcular el Módulo de Finura.

- Árido Grueso: la gradación o distribución de sus partículas debe cumplir con los requisitos

para el número de tamaño especificado indicado en la siguiente tabla propuesta por la norma

NTE INEN 872

14

Tabla N° 5 Requisitos de gradación para áridos grueso

Número

de

Tamaño

Tamaño Nominal

(Tamices con

aberturas

cuadradas)

Porcentaje acumulado en masa que debe pasar cada tamiz de laboratorio (aberturas cuadradas)

100 mm

90 mm

75 mm

63 mm

50 mm

37.5 mm

25.0 mm

19.0 mm

12.5 mm

9.5 mm

4.75 mm

2.36 mm

1.18 mm

300 µm

1

de 90 a 37.5

100

90 a 100

---

25 a 60

---

0 a 15

---

0 a 5

---

---

---

---

---

---

2

de 63 a 37.5

---

---

100

90 a 100

35 a 90

0 a 15

---

0 a 5

---

---

---

---

---

---

3

de 50 a 25.0

---

---

---

100

90 a 100

35 a 90

0 a 15

---

0 a 5

---

---

---

---

---

357

de 50 a 4.75

---

---

---

100

95 a 100

---

35 a 70

---

10 a 30

---

0 a 5

---

---

---

4

de 37.5 a 19.0

---

---

---

---

100

90 a 100

20 a 55

0 a 15

---

0 a 5

---

---

---

---

467

de 37.5 a 4.75

---

---

---

---

100

95 a 100

---

35 a 70

---

10 a 30

0 a 5

---

---

---

5

de 25.0 a 12.5

---

---

---

---

---

100

90 a 100

20 a 55

0 a 10

0 a 5

---

---

---

56

de 25.0 a 9.5

---

---

---

---

---

100

90 a 100

40 a 85

10 a 40

0 a 15

0 a 5

---

---

---

57

de 25.0 a 4.75

---

---

---

---

---

100

95 a 100

---

25 a 60

---

0 a 10

0 a 5

---

---

6

de 19.0 9.5

---

---

---

---

---

---

100

90 a 100

20 a 55

0 a 15

0 a 5

---

---

---

67

de 19.0 a 4.75

---

---

---

---

---

---

100

90 a 100

---

20 a 55

0 a 10

0 a 5

---

---

7

de 12.5 a 4.75

---

---

---

---

---

---

---

100

90 a 100

40 a 70

0 a 15

0 a 5

---

---

8

de 9.5 a 2.36

---

---

---

---

---

---

---

---

100

85 a 100

10 a 30

0 a 10

0 a 5

---

89

de 9.5 a 1.18

---

---

---

---

---

---

---

---

100

90 a 100

20 a 55

5 a 30

0 a 10

0 a 5

9

de 4.75 a 1.18

---

---

---

---

---

---

---

---

---

100

85 a 100

10 a 40

0 a 10

0 a 51

Fuente: NTE INEN 872. Áridos para hormigón, 2011

15

Figura 9 Estados de saturación de los agregados Figura 8 Estados de saturación de los agregados

- Tamaño Máximo del agregado: Es la abertura más pequeña de tamiz en la cual pasa el

agregado en su totalidad.

- Tamaño Nominal Máximo del agregado: Es la abertura del tamiz en el cual se retiene

del 5% al 15% de la masa total de ensayo.

2.1.2.4.1.3. Peso Específico

- Peso Específico del Agregado fino

El peso específico o densidad real es una propiedad física que se define como la relación

entre el peso de una muestra para la unidad de volumen.

La Densidad real se basa en la relación de la masa en el aire de un volumen dado de agregado

por lo que se distinguen tres tipos:

- Densidad Nominal. Es la relación entre la masa en el aire de un volumen dado de

agregado, incluyendo los poros no saturables, y la masa de un volumen igual de agua destilada

libre de gas a temperatura establecida. (Alarcón & Lucero, 2016)

- Densidad Aparente. La relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado,

incluyendo sus poros saturables y no saturables, (pero sin incluir los vacíos entre las partículas)

y la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida.

(Alarcón & Lucero, 2016)

- Densidad Aparente (SSS). La relación entre la masa en el aire de un volumen dado de

agregado, incluyendo la masa del agua dentro de los poros saturables, (después de la inmersión

en agua durante aproximadamente 24 horas), pero sin incluir los vacíos entre las partículas.

(Alarcón & Lucero, 2016)

Figura 8. Estados de saturación de los agregados

Fuente: Torres Chamorro Edwin Stalin & Rodríguez Vaca Cristian René, 2018

16

Figura 10 .Ensayo de Peso Específico agregado grueso

Para el desarrollo de esta investigación se necesita el valor de la Densidad en estado SSS

(saturada superficie seca). Este parámetro es un dato de partida para el diseño de la mezcla. La

ejecución de este ensayo se realiza mediante el uso de un picnómetro calibrado y aplicando la

ley de Arquímedes como lo indica la NTE INEN 856.

Figura 9 .Ensayo de Peso Específico agregado grueso


Figura 10. Ensayo de Peso Específico agregado fino

(Picnómetro)


Las ecuaciones utilizadas para la realización de este ensayo se indican a continuación:

Masa de arena SSS = (Masa del picnómetro + arena SSS)- (Masa del picnómetro)

Volumen desalojado = Volumen de la arena en SSS

V= (Masa del Picnómetro Calibrado) – (Masa del Picnómetro)- (Masa del Picnómetro +

Arena en SSS + Agua) - (Masa del Picnómetro + Arena en SSS)

Peso específico (ɤ):

- Peso Específico para agregado Grueso

Se ejecuta el ensayo mediante lo indicado en la norma INEN 857, que emplea el principio

de Arquímedes el cual dice que cualquier cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje

vertical hacia arriba igual al peso del volumen desalojado.

17

2.1.2.4.1.4. Capacidad de Absorción del agregado

Mide el cambio en la masa de un agregado (fino o grueso) debido al agua que absorbe los

espacios o porosidades de las partículas del agregado, para medir la capacidad de absorción es

necesario que la muestra este en contacto con el agua, es decir; sumergida durante un periodo

prolongado. La NTE INEN 856 indica que el tiempo que debe estar sumergida la muestra en

agua es de 24 horas + 4 horas. Las ecuaciones utilizadas para el cálculo de la capacidad de

absorción se muestran a continuación:

Donde:

Msss= Masa en estado saturada superficie seca de la muestra

Mseco=Masa seca al horno de la muestra

2.1.2.4.1.5. Contenido de Humedad

Es el agua presente en las partículas del agregado ya sea este fino o grueso se mide en

porcentaje. Este ensayo se realiza antes de realizar cada mezcla para poder hacer la corrección

de agua de la dosificación puesto que el contenido de humedad varía según las condiciones

ambientales de exposición de los agregados grueso y fino. La ecuación que se utiliza para el

cálculo es la siguiente:

Donde:

Msecoalaire= Masa en estado natural de la muestra

Mseco=Masa seca al horno de la muestra

2.1.2.4.1.6. Masa Unitaria (Peso Volumétrico) y Porcentaje de Vacíos.

Este ensayo sirve para determinar el peso volumétrico de los áridos en condición suelta o

compactada y así poder calcular los vacíos entre los áridos fino y grueso o en una mezcla de

18

Figura 11 Ensayo de Masa Unitaria Suelta\

Figura 12 Ensayo de Masa unitaria Compactada

ambos áridos como lo establece la NTE INEN 858. La masa unitaria tanto suelta como

compactada se calcula dividiendo el peso del agregado contenido en el recipiente para el

volumen del recipiente.

Figura 11. Ensayo de Masa unitaria Suelta


Figura 12. Ensayo de Masa unitaria Compactada


2.1.2.4.1.7. Masa Unitaria Óptima de los Agregados

Básicamente es similar al ensayo de masa unitaria compactada en el que se combina el árido

fino con el grueso en diferentes proporciones hasta encontrar el mayor peso de las diferentes

combinaciones.

Consiste en la disminución del 5 % de árido fino correspondiente a la masa unitaria máxima

lo que implica que el porcentaje d e árido grueso aumente , c on el fin de obtener una

combinación adecuada entre áridos capaz de llenar el mayor número de vacíos, dejando un

conjunto compacto. (Cruz & Rosales, 2017)

Los resultados de este ensayo nos sirven como punto de partida para el diseño de la mezcla

por el método de masa unitaria óptima y estos resultados son: Masa Unitaria Óptima de la mezcla

y los porcentajes de ripio y arena para conseguir dicha densidad.

2.1.2.4.1.8. Abrasión del Agregado Grueso

El Objetivo de este ensayo es determinar el desgaste de los agregados gruesos mediante cargas

19

abrasivas (esferas de acero) que se introducen junto con la muestra a la denominada

Tabla N° 6 Gradación de las muestras de ensayo de Abrasión

ABRASION DE AGREGADOS GRUESO

TAMAÑO DE LA MALLA

(ABERTURAS

CUADRADAS) plg.

PESO DE LOS TAMAÑOS INDICADOS [gr]

GRADACION

PASA RETIENE A B C D

1 ½ 1 1250 ± 25

1 ¾ 1250 ± 25

¾ ½ 1250 ± 10 2500 ± 10

½ 3/8 1250 ± 10 2500 ± 10

3/8 ¼ 2500 ± 10

¼ N° 4 2500 ± 10

N° 4 N° 8 5000 ± 10

TOTAL 5000 ± 10 5000 ± 10 5000 ± 10 5000 ± 10

Fuente: ASTM 131

La muestra de ensayo debe ser sometida a impacto mediante una carga que consiste en

esferas de acero aproximadamente de 47 mm de diámetro y cada una debe tener una masa entre

390g y 445g; dependiendo de la gradación de dicha muestra la carga debe estar compuesta por

el número de esferas como se especifica en la siguiente tabla:

Tabla N° 7 Especificaciones para la carga

GRADACIÓN NUMERO DE

ESFERAS

MASA DE LA CARGA (g)

A

B

C

D

12

11

8

6

5000 + 25

4584 + 25

3330 + 20

2500 + 15

Fuente: ASTM 131

20

Se coloca la muestra y la carga en la máquina de los ángeles, girarla 500 revoluciones a una

velocidad que debe estar entre 30rev. /min. y 33 rev. / min.

El porcentaje de desgaste de los agregados gruesos es una medida indirecta de la influencia

en la resistencia del hormigón; además la norma NTE INEN 872 establece que la pérdida máxima

es del 50 % para ser utilizado en hormigón estructural.

La pérdida se calcula como se indica a continuación:

1.3. Propiedades del hormigón fresco

Es el estado en el que se encuentra el hormigón antes de que este fragüe, se endurezca y

adquiera resistencia.

2.1.3.1. Consistencia.

La facilidad con que un hormigón se deforma da la medida de su consistencia. Una forma

de medir la consistencia del hormigón es obtener el asentamiento de la mezcla mediante el

cono de Abrams norma INEN 1578.

La consistencia puede ser seca, semiseca, plástica, fluida y muy fluida.

2.1.3.2. Trabajabilidad

Es la propiedad más importante del hormigón fresco puesto que la trabajabilidad es la facilidad

que tiene el hormigón para moldearse en cualquier tipo de elemento o estructura, es por eso por

lo que a esta cualidad se la conoce también como manejabilidad de la mezcla.

2.1.3.3. Homogeneidad

“Es la propiedad en la que los componentes del hormigón estén distribuidos uniformemente

dentro de la mezcla, esto se consigue con un buen amasado y teniendo cuidado en el trasporte y

colocación del hormigón.” ((Torres Chamorro Edwin Stalin & Rodríguez Vaca Cristian René,

2018)

21

Figura 13 Ensayo de Asentamiento

Figura 13. Ensayo de Asentamiento


Como se puede observar las propiedades del hormigón en estado fresco guardan una relación

intrínseca a continuación se muestra una tabla con la relación entre trabajabilidad y consistencia

de las mezclas con sus posibles aplicaciones.

Tabla N° 8 Relación entre trabajabilidad y consistencia de las mezclas

Trabajabilidad Consistencia Asentamiento Aplicaciones

Muy Baja Seca de 1 a 2 cm Uso vial

Baja Semiseca de 2 a 5 cm Prefabricados

Media Plástica de 5 a 10 cm Uso General

Alta

Fluida

de 10 a 15 cm Hormigones de alto

desempeño

Muy alta

Muy Fluida

> 15 cm

Hormigones de alto

desempeño

Fuente: Tomado del manual de LAFARGE 2008

En esta investigación se opta por diseñar una mezcla con una trabajabilidad alta, consistencia

fluida y con asentamiento entre 10 y 15 cm.

Se escogió este asentamiento puesto que se busca un hormigón que se pueda verter con

facilidad mediante bombeo y pueda ser usado en elementos estructurales como Losas.

22

2.1.4. Propiedades del Hormigón Endurecido

2.1.4.1. Propiedades Físicas

- Densidad: Es la relación de la masa del hormigón y el volumen ocupado. Para un

hormigón bien compactado de áridos normales oscila entre 2300- 2500 kg/m3. En caso de

utilizarse áridos ligeros la densidad oscila entre 1000-1300 kg/m3. Y en caso de utilizarse

áridos pesado la densidad oscila entre 3000-3500 kg/m3. (Construpedia, s/f)

- Porosidad: “Se produce por aire que ingresa a la mezcla, por el agua que se evapora

durante el fraguado del hormigón, y también por otros factores como granulometría, tipo de los

áridos y de la relación agua/cemento (a/c)”.(Torres Chamorro Edwin Stalin & Rodríguez Vaca

Cristian René, 2018)

- Permeabilidad: Es la capacidad del hormigón de ser atravesado por fluidos.

La impermeabilidad del Hormigón influye en la resistencia a los ataques químicos.

Esta impermeabilidad depende en parte del exceso de agua en el amasado y del posterior

curado del Hormigón.

- Contracción: “Son deformaciones internas que se dan por cambios en el contenido de

agua del hormigón a lo largo del tiempo. Se puede disminuir el tamaño de estas, si se tienen un

adecuado curado inicial del hormigón.” (Torres Chamorro Edwin Stalin & Rodríguez Vaca

Cristian René, 2018)

2.1.4.2. Propiedades Mecánicas

- Resistencia a la compresión: Es la principal propiedad para la aceptación o rechazo del

hormigón. Para medir la resistencia a la compresión se fabrican cilindros los cuales serán

sometidos a carga axial hasta llevar a los cilindros a la rotura. Estas pruebas se realizan a los

28 días de preparados los cilindros de hormigón, sin embargo, para temas de investigación se

ensayan a 1, 3, 7 y 28 días de preparados los cilindros, el ensayo para la compresión de las

probetas se detallan en la Norma NTE INEN 1573 (ASTM C39).

23

Figura 14 Ensayo de Resistencia a la Compresión

Figura 15 Ensayo de Tracción Indirecta

Figura 14. Ensayo de Resistencia a la Compresión


- Resistencia a la Tracción: Se conoce que el hormigón tiene una baja resistencia a

esfuerzos de tracción con respecto a su resistencia a la compresión, siendo la resistencia a la

tracción del 10 % aproximadamente de la resistencia a la compresión. El ensayo para

determinar el esfuerzo de tracción se denomina ensayo de tracción por compresión diametral o

tracción indirecta.

Figura 15.

Ensayo de Tracción Indirecta

Fuente: Carrión H. & Masapanta V. ,2018

El objetivo de este ensayo es determinar “el valor del esfuerzo de tracción fct que produce

la rotura del plano central de un cilindro de hormigón al someter dicho cilindro a una carga

longitudinal aplicada sobre una de sus generatrices.” (Luque, 2009, p.3)

El procedimiento de este ensayo se encuentra en la norma ASTM C 496 M

24

Figura 16 Ensayo de Módulo de Elasticidad

- Módulo de Elasticidad: Se define como la “inclinación de la secante a la curva esfuerzo-

deformación unitaria del material, que une el punto de origen con un punto cuyo esfuerzo es el

40% del esfuerzo de rotura.” (Camposano, 2008).

En términos generales se define al módulo de elasticidad como la relación entre el esfuerzo

y la deformación específica o unitaria en el rango elástico de la curva esfuerzo-deformación

del hormigón. El procedimiento de ensayo se encuentra en la ASTM C 469

Figura 16.

Ensayo de Módulo de Elasticidad


En el capítulo de peligrosidad sísmica de la norma NEC-14 se propone una ecuación para

poder calcular el módulo de elasticidad a partir de la resistencia a la compresión.

2.2. MÁRMOL

2.2.1. Definición:

El mármol es una roca metamórfica, formada por la alteración de la piedra caliza a alta

temperatura y / o alta presión. Los mármoles formados a partir de calcitas puras son blancos,

con una textura azucarada, y tiene la característica de efervescer cuando se prueban con ácido

clorhídrico diluido (~ 10%). Las impurezas en la piedra caliza pueden conducir a la formación

25

de nuevos minerales, dando al mármol una variedad de colores. Los canteros a menudo dan el

nombre de mármol a cualquier roca que tome un buen pulimento, pero esto es incorrecto en la

terminología geológica. (Geología, 2017).

En el Ecuador en el año 2004, la producción de mármol fue del orden de 1 431,49 Ton, que

se explotaron en minas localizadas en las provincias de Azuay (área minera Santa Rosa),

Chimborazo (área minera Nueva Carolina) y Loja (área minera Machay).

2.2.2. Características principales:

Dureza Mohs = 3-4; (se puede rayar con cobre).

Densidad= 2,6 a 2,8 g/cm³

Absorción de agua en peso= entre 0.2 y 0.7 %

Resistencia a la compresión= entre 600 y 1000 kg/cm²

Resistencia a la tracción= entre 100 y 360 kg/cm²

2.2.3. Mármol y Construcción

El mármol es muy utilizado a la hora de realizar una construcción, su uso es preferentemente

con fines estéticos o arquitectónicos. En la actualidad, son muchas las edificaciones que

disponen de estos materiales en sus estancias, los cuales le ofrecen un estilo y una elegancia al

lugar. Las aplicaciones de este material son diversas entre las cuales tenemos:

-Recubrimiento estético de paredes en zonas exteriores o interiores de edificaciones.

“En paredes interiores de pasillos de instalaciones médicas (hospitales, clínicas etc.) donde

el tráfico de personas es alto y donde la sensación y la necesidad de limpieza es

importante”.(“Características del mármol”, s/f)

-En la fabricación de escaleras, muebles, encimeras.

-Para el esculpido de obras de arte.

26

Figura 17 Residuos de Mármol recolectado

2.2.4. Uso de residuos de mármol como agregados en hormigón

En el país no existe investigación alguna que involucre el uso de residuos de mármol en la

elaboración de hormigón de ningún tipo, por lo que se ha tomado como referencia estudios

publicados en revistas científicas indexadas alrededor del mundo.

En Algeria al norte del continente africano se comparó las propiedades mecánicas del diseño

de un hormigón convencional con otro hormigón elaborado a base de residuos de mármol. Para

esto se caracterizó los agregados naturales y los agregados reciclados a partir del mármol. Se

diseñaron mezclas con 25%, 50%, 75% y 100% de sustitución de agregado grueso, agregado

fino y ambos agregados.

Figura 17. Residuos de Mármol recolectado


Se mantuvo constante la relación agua cemento en 0.5 para todas las mezclas utilizándose

350 kg/m3 de cemento CEPA-CEMI42.5. Se midió el asentamiento de cada una de las mezclas,

así como la resistencia a la compresión y tracción. Se obtuvieron resultados positivos en todos

los casos de sustitución excepto en el que el reemplazo es igual al 100 %. La trabajabilidad del

hormigón disminuyó a medida que se incrementaba el reemplazo del agregado fino por residuo

de mármol. Los resultados de resistencia a la compresión se resumen en la siguiente tabla.

27

Tabla N° 9 Resistencia a la Compresión, Algeria

Resistencia a la compresión a los 28 días

Formulación de sustitución de arena (S)

Sustitución (%) 25 50 75 100

incremento (%) 17.2 23.65 16.1 -23.29

Formulación de sustitución de grava (G)

Sustitución (%) 25 50 75 100

incremento (%) 21.86 17.56 25.08 5.7

Formulación de sustitución de grava y arena (M)

Sustitución (%) 25 50 75 100

incremento (%) 22.2 16.84 16.84 1.07

Fuente: Hebhoub, Aoun, Belachia, Houari, & Ghorbel, 2011

Los valores en negrita indica los máximos incrementos en la resistencia obtenidos por

(Hebhoub, Aoun, Belachia, Houari, & Ghorbel, 2011).

Otra investigación referente al uso de residuos de mármol en hormigón es la realizada por

(Belachia, 2011) titulada y traducida al español como “Uso de los desperdicios de mármol en

concreto hidráulico”. Esta investigación se la hizo en dos partes. En la primera parte se mantuvo

constante la trabajabilidad para una cantidad de cemento de 350 kg/m3 haciendo variar la

cantidad de agua y haciendo los reemplazos en 25%, 50%, 75% y 100% de agregado grueso y

fino combinado de residuos de mármol. Los valores de relación agua cemento que se utilizaron

fueron 0.45, 0.55 y 0.65.

La segunda parte de esta investigación consistió en mantener constante la relación agua

cemento para una cantidad de cemento de 350 kg/m3.

Los resultados que arrojó esta investigación demostraron que el asentamiento disminuye

significativamente a partir del 25% de sustitución de ambos agregados. La resistencia a la

compresión se mantiene constante para todos los reemplazos para una relación agua cemento de

0.55, como se indica en la siguiente figura

28

Figura 18 Gráfica de esfuerzo a la compresión vs sustitución de mármol para distintas relaciones w/c.

Figura 19 Gráfica de esfuerzo a la compresión vs sustitución de mármol para diferentes mezclas.

Figura 18.

Gráfica de esfuerzo a la compresión vs sustitución de mármol para distintas relaciones w/c.

Fuente: Belachia, 2011

La resistencia a la compresión más alta se obtiene con el 25 % de sustitución de los agregados

como se indica en la siguiente figura:

Figura 19.

Gráfica de esfuerzo a la compresión vs sustitución de mármol para diferentes mezclas.

Fuente: Belachia, 2011

Otra investigación realizada en Turquía por los investigadores Benici Manifi, Hazan Kaplan y

Salih Yilmax estudia la influencia del polvo de mármol y caliza en algunas propiedades

mecánicas del hormigón. En este estudio se hicieron reemplazos del árido fino por polvo de

mármol y caliza en 5%, 10% y 15 % manteniendo constante la cantidad de cemento en 400

kg/m3, obteniéndose resultados positivos de resistencia a la compresión a los 28 días

registrándose un aumento de hasta un 40 % para la mezcla realizada con polvo de mármol al

29

Figura 20 Gráfica de esfuerzo a la compresión vs edades para diferentes mezclas.

15%, mientras que para 90 y 360 días rebasan ampliamente todas las mezclas realizadas con

polvo de mármol y caliza al hormigón convencional como indica la siguiente figura

Figura 20.

Gráfica de esfuerzo a la compresión vs edades para diferentes mezclas.

Fuente: Hanifi Binici, Hasan Kaplan, & Salih Yilmaz, 2007.

2.3. Diseño de Mezclas de Hormigón

Consiste en establecer las proporciones de los materiales que constituyen la mezcla de

hormigón tales como agua, cemento, agregado fino y agregado grueso. Dichas proporciones

dependen de las propiedades requeridas en estado fresco, la más importante la trabajabilidad y

en estado endurecido la resistencia a la compresión. El diseño busca obtener el menor costo de

elaboración del hormigón para una resistencia requerida. La metodología usada para esta

investigación es el método de densidad óptima.

2.3.1. Método de densidad óptima

Es un método empírico desarrollado en el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la

Universidad Central del Ecuador, que consiste en determinar los porcentajes óptimos de los

agregados, de modo que al estar mezclados queden los mínimos espacios vacíos entre estos,

mientras que la pasta de cemento ocupa a su vez el resto de espacios vacíos y todas las partículas

de los agregados.(Torres Chamorro Edwin Stalin & Rodríguez Vaca Cristian René, 2018).

30

2.3.2. Parámetros de Diseño requeridos:

Los parámetros para la ejecución del método de densidad óptima son los siguientes:

Relación agua cemento correspondiente a una resistencia a la compresión.

Densidad Óptima de la mezcla de agregado fino y grueso con sus respectivas proporciones

para alcanzar la densidad óptima.

Densidad del Cemento

Densidad de los agregados fino y grueso en estado saturado superficie seca

Absorción de los agregados fino y grueso

Contenido de humedad de los agregados fino y grueso

2.3.3. Procedimiento Típico de diseño de Mezcla

Con los parámetros requeridos se procede a seguir el respectivo proceso de cálculo a

continuación se muestra las ecuaciones utilizadas en el diseño de las mezclas. Para esto definimos

la nomenclatura utilizada en el método.

Tabla N° 10 Nomenclatura utilizada en el método de

densidad óptima

Dopt: Densidad Óptima de los agregados

%Ripio: Proporción de ripio correspondiente a la densidad óptima

%Arena: Proporción de arena correspondiente a la densidad óptima

Dc: Densidad del Cemento

w/c: Relación agua cemento

DsssA: Densidad en estado saturado superficie seca de la arena

DsssR: Densidad en estado saturado superficie seca del ripio

%absA: Capacidad de Absorción de la arena

%absR: Capacidad de Absorción del ripio

%H20A: Contenido de humedad de la arena

%H20R: Contenido de humedad del ripio

DRM: Densidad real de la mezcla

%OV: Porcentaje Óptimo de vacíos

CP: Cantidad de Pasta

C: Cantidad de cemento

31

w: Cantidad de agua

A: Cantidad de arena

R: Cantidad de ripio

Relación w/c


Tabla N° 11 Relación w/c

Resistencia probable a los 28

días (MPa)

Relación w/c

45 0.37

42 0.40

40 0.42

35 0.47

32 0.49

30 0.50

28 0.52

25 0.56

24 0.57

21 0.58

18 0.62

15 0.70

Fuente: Laboratorio de Ensayo de Materiales UCE

Densidad real de la mezcla.

Porcentaje óptimo de vacíos de la mezcla

Cantidad de Pasta

La cantidad de pasta está en función del asentamiento de diseño y las diferentes ecuaciones

para su cálculo se muestra en la siguiente tabla.

32

Tabla N° 12 Cantidad de Pasta en función del

asentamiento

Asentamiento(cm) Cantidad de pasta

0 – 3 %OV + 2% + 3%(%OV)

3 – 6 %OV + 2% + 6%(%OV)

6 – 9 %OV + 2% + 8%(%OV)

9 – 12 %OV + 2% + 11%(%OV)

12 – 15 %OV + 2% + 13%(%OV)

Fuente: GARZÓN, Seminario de Investigación sobre el módulo de elasticidad del hormigón, 2010

Cantidad de Cemento

Cantidad de agua

Cantidad de arena

Cantidad de ripio

Puesto que los agregados van a estar expuestos al medio ambiente contendrán humedades

que pueden aumentar o subir de acuerdo con el clima o la hora al ser utilizados en la mezcla

por lo que es necesario corregir la mezcla con los contenidos de humedad reales y la capacidad

de absorción de los agregados.

33

Corrección del agregado fino

Corrección de agua de agregado fino

Corrección de agregado grueso

Corrección de agua agregado grueso

34

CAPÍTULO III. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN

La presente investigación es de tipo Experimental-Documental, experimental porque se

manipula la variable independiente que en este caso es la sustitución parcial de los agregados

finos y gruesos por residuos de mármol en 25% y 75%, se procede a medir la variable dependiente

que para esta investigación son las propiedades físico-mecánicas del hormigón en estado fresco

y en endurecido.

Por otro lado, es documental porque recopila precedentes de investigaciones realizadas en

otros países relacionadas con el uso del residuo de mármol en el hormigón.

Método de Investigación

El método de investigación que se utiliza es el Inductivo-Deductivo, que por definición va

de lo particular a general. Esto debido a que se procede a caracterizar y diseñar las mezclas de

prueba las cuales nos permiten establecer correcciones a la dosificación y así poder establecer

las mezclas definitivas. Se determina las propiedades físico-mecánicas de los diferentes

especímenes y se establece conclusiones para su posible aplicación y producción en masa de

los hormigones diseñados.

Investigación aplicada

La finalidad de esta investigación es elaborar hormigones estructurales con f’c= 21MPa con

desperdicios de mármol para aplicarlos en obra y así resolver un problema de contaminación

ambiental ya que los residuos de mármol se desechan en los alrededores de las marmolerías y

escombreras.

Investigación de laboratorio

Es obligatorio el uso del laboratorio para el diseño de mezclas de hormigón a nivel general.

Para la presente investigación se procede a caracterizar tanto los agregados naturales como los

elaborados a partir del residuo de mármol.

35

Con los datos obtenidos de la caracterización se procede al diseño de la mezcla por el

método de densidad óptima y se elaboran las probetas de prueba se observa lo que le hace falta a

la mezcla y se procede a corregir los diseños. Se elaboran las mezclas definitivas y se fabrican

probetas las cuales se ensayan a 1, 3, 7 y 28 días de edad.

MATERIALES USADOS EN LA INVESTIGACIÓN

Cemento

El cemento empleado en la investigación es el cemento Chimborazo Portland Puzolánico

Tipo IP el cual es de uso general en la construcción y cumple con la norma INEN 490.

Agua

El agua utilizada para la elaboración de las mezclas es agua potable proveniente de la red

del laboratorio INECYC

Agregados Naturales

Tanto el agregado grueso como el fino se obtuvieron de la cantera Pifo Holcim, ubicada en

la parroquia de Pifo, en la vía Baeza Papallacta, km 2 ½. Como indica la siguiente figura

Figura 21.

Ubicación de la Planta Holcim Pifo.

Fuente: Google Earth,

Figura 22. Planta de Agregados Holcim Pifo


La cantera en la actualidad comprende un área intervenida de aproximadamente 8 Has, de

Figura 21 Ubicación de la Planta Holcim Pifo. Figura 22 Planta de Agregados Holcim Pifo

36

arriba hacia abajo se distingue la capa de suelo orgánico entre 40 y 50 cm de espesor, una capa

de arena limosa amarillenta (ceniza volcánica), con esporádicos bloques de andesitas, tobas y

escorias de espesor variable entre 1 y 3m, seguido de un depósito o flujo piroclástico

compuesto de bloques estereométricos de andesitas grises a negro, algo de escoria y algunas

tobas andesíticas, en una matriz arenosa. Este depósito es de espesor variable entre 5 m al costado

oriental y 25 m al costado occidental. Por debajo de esta secuencia se presenta una andesita

con tonalidades rosadas de textura afanítica (fina masiva), localmente alterada tectónicamente,

que presenta zonas de fuerte cizallamiento que produce un debilitamiento de su estructura. Esta

tiene un contacto transicional con las andesitas grises que la subyacen. Allí son preferencialmente

masivas, de buena resistencia y buena calidad como fuente de agregados para el concreto. Las

andesitas en profundidad cambian su estructura y tienen un comportamiento laminar, esto es muy

evidente debajo del nivel 2854 msnm, el espesor de esta secuencia en algunos lugares sobrepasa

los 50 m. En resumen, el material corresponde a rocas volcánicas andesíticas de la Formación

Guambi, las cuales se presentan en dos unidades: Unidad Superior correspondiente a materiales

brechosos débilmente cementados a sueltos, que no requieren de explosivos para su explotación.

Unidad Inferior correspondiente a un flujo lávico de andesitas en las cuales se requiere de

perforaciones y voladuras para su explotación.

Agregados Grueso

El agregado grueso utilizado en esta investigación se lo conoce en planta como piedra #67

la cual cumple con la norma INEN 872(ASTM C33). Este agregado es producto de la

trituración de rocas ígneas (andesitas) las cuales tienen un color gris y un tamaño máximo

nominal de 19 mm o ¾ “.

Agregado Fino

El agregado fino utilizado en la presente investigación se lo conoce en la planta como piedra

triturada la cual es de color gris.

37

Figura 23 Obtención de Agregado grueso Holcim Pifo. Figura 24 Obtención de Agregado

Fino Holcim Pifo

Figura 25 Ubicación de la Marmolería “Bell Mármol y granitos”

Figura 23. Obtención de Agregado grueso Holcim Pifo.


Figura 24. Obtención de Agregado Fino Holcim Pifo


Agregados elaborados a partir de residuos de mármol

Obtención de los residuos de mármol.

Existe una gran cantidad de residuos de mármol de diferentes colores, también granitos y

piedras residuales de recubrimientos y pisos botadas en algunos sectores de la Av. Simón Bolívar

por lo que se recolectó solamente las de color blanco para reducir la dispersión de los resultados

debido a la variedad de las propiedades como la dureza debido al color del mármol teniéndose

como precedente que mientras más oscuro el mármol más dureza tendrá este.

A continuación, se presentan los lugares y ubicación de los cuales se obtuvo los residuos de

mármol.

-Marmolería Bell mármol y Granitos 0°13'23.0"S 78°28'05.0"W

Figura 25. Ubicación de la Marmolería “Bell Mármol y granitos”


38

Figura 26 Ubicación de la Marmolería “Multiacabados”

Figura 27 Recolección de Residuos de Mármol. Av. Simón Bolívar

Figura 28 Recolección de Residuos de Marmolería “Mármol y granito”

-Marmolería Multiacabados: 0°14'20.9"S 78°28'58.2"W

Figura 26. Ubicación de la Marmolería “Multiacabados”


Para identificar si los residuos correspondían a residuos de mármol o granito se utilizó vinagre

el cual al hacer contacto con el mármol produce efervescencia (burbujas) esto debido a que el

principal componente del mármol es el carbonato de calcio y este reacciona químicamente con el

ácido acético componente del vinagre.

Figura 27. Recolección de Residuos de Mármol. Av. Simón Bolívar


Figura 28.

Recolección de Residuos de Marmolería “Mármol y granito”


Otra forma de recolección fue la de pedir los retazos sobrantes de los cortes en las diferentes

marmolerías de Quito donde se fabrican mesones y pisos.

39

Figura 29 Recolección de retazos sobrantes de Mármol

Figura 30 Trituración de residuos de Mármol.

Agregado Grueso

Figura 29. Recolección de retazos sobrantes de Mármol.


Para la fabricación del agregado grueso se rompió los retazos grandes manualmente con un

martillo para poder facilitar la colocación de este material en sacos o costales y facilitar el manejo

y transporte de este. Se procedió a limpiar las impurezas del material como tierra y polvo con

el uso de un compresor.

Posteriormente se trituró el material mediante un rodillo vibro compactador de 15 toneladas.

La trituración del material completo se la realizo en 4 horas y la metodología que se usó para

triturar los residuos de mármol consistió en observar si el agregado tenía un tamaño inferior

aproximado a ¾”, si esto era así se recogía el material en sacos y los pedazos grandes se volvían a

triturar hasta obtenerse triturados inferiores aproximados de ¾ de pulgada.

Figura 30. Trituración de residuos de Mármol.


40

Figura 31 Trituración de residuos de Mármol con rodillo vibro compactador

Figura 31. Trituración de residuos de Mármol con rodillo vibro compactador


Una vez acabado el proceso de trituración se procedió a transportar el residuo de mármol

triturado al laboratorio en donde se procedió a tamizar el material para separar el agregado

grueso del fino.

Para poder obtener el agregado grueso se utilizó el tamiz N ° 4 y las partículas que se

retuvieron en este tamiz se las separó de las que pasaban dicho tamiz puesto que por definición

el agregado grueso es aquel cuyas partículas son retenidas en el tamiz N °4

Agregado Fino

El agregado fino de mármol se lo fabricó de 2 formas diferentes de trituración:

Trituración mediante Rodillo Vibro compactador.

Se utilizó el material producto de la trituración con rodillo que pasó el tamiz N °4

Trituración mediante el uso de la Maquina de los Ángeles.

Para la elaboración de la arena se procedió a hacer pruebas variando la cantidad de material

y el número de vueltas de la máquina, entonces se procedía a tamizar y a tomar el peso del

material que pasaba el tamiz N°4 y que cantidad se hacía polvo es decir pasaba el tamiz 200.

Las variables que en este caso era la cantidad de material y el número de vueltas para una carga

constante (7 esferas de acero) que generan el menor desperdicio (polvo) y la mayor cantidad

de agregado fino (material que pasa el tamiz N° 4) dieron como resultado lo siguiente.

41

Figura 32 Masa inicial de residuos de mármol

Figura 33 Residuo de mármol en el interior de la máquina de los

Figura 34 Residuo de mármol después de 300 revoluciones

Masa inicial= 10 kg

Numero de vueltas= 300

Esferas de 2 pulgadas de diámetro = 7

Material que pasa el tamiz N° 4 = 4 kg aproximadamente

Se procedía a sacar el material triturado que pasaba el tamiz N° 4 y se completaba el material

restante con nuevo material y ahora se le daban 200 vueltas. El proceso se repetía sacando de

la máquina de los ángeles el material que calificaba como agregado fino.

Finalmente se mezcló la arena fabricada con la máquina de los ángeles y la elaborada con

el rodillo vibro compactador, se homogeniza el material con 2 palas, se cuartea y se coloca en

costales.

Figura 32. Masa inicial de residuos de mármol


Figura 33. Residuo de mármol en el interior de la máquina de los

Ángeles


Figura 34.

Residuo de mármol después de 300 revoluciones


42

Figura 35 Tamizado de residuos de mármol

Figura 36 Homogenización del agregado fino de mármol

Figura 35.

Tamizado de residuos de mármol


Figura 36. Homogenización del agregado fino de mármol


CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS Y CEMENTO

Para el diseño de mezclas por el método de densidad óptima es necesario caracterizar los agregados

y determinar la densidad del cemento por lo que a continuación se muestra una tabla con los ensayos

necesarios en agregados para esta investigación.

Se opta por realizar 3 veces los ensayos, para obtener datos confiables y una precisión en los

resultados obtenidos, estos datos son necesarios para el diseño de las mezclas de hormigón con agregados

naturales y con inclusión de agregados producidos a partir de residuos de mármol. Por lo que los

resultados con los que se trabajan son valores promediados.

43

ENSAYO: COLORIMETRÍA AGREGADO FINO

Norma: NTE INEN 855 (ASTM-C40) Muestra N°: 1

Origen: Pifo Fecha:18/06/2018

Elaborado: Chochos Eduardo & Jácome Iván

ANÁLISIS

La parte liquida es de color

transparente a blanco de

acuerdo con la tabla 3 de la

descripción Colorimétrica de

la arena. este color nos indica

que esta arena es de muy

buena calidad por no contener

materia orgánica, limos o

arcillas.

ENSAYO: COLORIMETRÍA AGREGADO FINO

Norma: NTE INEN 696(ASTM-C136) Muestra N°: 1

Origen: Residuos de Mármol Fecha:


ANÁLISIS

La parte liquida es de color

transparente a blanco de acuerdo

con la tabla 3 de la descripción

Colorimétrica de la arena, este

color nos indica que esta arena es

de muy buena calidad por no

contener materia orgánica, limos

o arcillas.

44

ENSAYO: GRANULOMETRÍA AGREGADO FINO




Designación

Tamiz

Abertura

Peso retenido (g)

%

% Límites

Especificados

# (mm) Parcial Acumulado Retenido Pasa Inferior Superior

3/8" 9.50 0 0 0 100 100 100

N° 4 4.75 5.6 5.6 1.1 98.9 95 100

N° 8 2.36 135.5 141.1 27.4 72.6 80 100

N° 16 1.18 129.9 271.0 52.7 47.3 50 85

N° 30 0.60 89.3 360.3 70.0 30.0 25 60

N° 50 0.30 55.4 415.7 80.8 19.268 5 30

N° 100 0.15 37.5 453.2 88.1 11.9 0 10

Bandeja 61.2 514.4 100.0 0 - -

Masa

Inicial (g)

515.9

M. F

3.20

%Pérdida

0.291

45



Origen: Pifo Fecha: 02/04/2018


Designación

Tamiz

Abertura Peso retenido (g) % % Límites

Especificados

# (mm) Parcial Acumula Retenido Pasa Inferior Superior

3/8" 9.50 0.0 0 0 100 100 100

N° 4 4.75 1.2 1.2 0.4 99.6 95 100

N° 8 2.36 86.3 87.5 27.9 72.1 80 100

N° 16 1.18 87.3 174.8 55.7 44.3 50 85

N° 30 0.60 49.3 224.1 71.4 28.6 25 60

N° 50 0.30 30.7 254.8 81.2 18.8 5 30

N° 100 0.15 19.4 274.2 87.4 12.6 0 10

Bandeja 39.6 313.8 100.0 0 - -

Masa Inicial 314.2 M.F. 3.24 %Pérdida 0.12

46





Designación

Tamiz

Abertura Peso retenido (g) % % Límites

Especificados

# (mm) Parcial Acumula Retenido Pasa Inferior Superior

3/8" 9.50 0.0 0 0 100 100 100

N° 4 4.75 1.2 1.2 0.4 99.6 95 100

N° 8 2.36 86.3 87.5 27.9 72.1 80 100

N° 16 1.18 87.3 174.8 55.7 44.3 50 85

N° 30 0.60 49.3 224.1 71.4 28.6 25 60

N° 50 0.30 30.7 254.8 81.2 18.8 5 30

N° 100 0.15 19.4 274.2 87.4 12.6 0 10

Bandeja 39.6 313.8 100.0 0 - -


47





Designación

Tamiz Abertura Peso retenido (g) % % Límites

Especificados


3/8" 9.50 0 0 0 100 100 100

N° 4 4.75 0 0.0 0.0 100 95 100

N° 8 2.36 92.8 92.8 28.6 71.4 80 100

N° 16 1.18 85.1 177.9 54.8 45.2 50 85

N° 30 0.60 54.0 231.9 71.4 28.6 25 60

N° 50 0.30 30.6 262.5 80.8 19.2 5 30

N° 100 0.15 19.3 281.8 86.8 13.2 0 10

Bandeja 42.9 324.7 100.0 0 - -


Análisis: Se obtiene un módulo de finura promedio de 3.22. Se determina una curva que

ligeramente sobrepasa los límites, tendiendo al grueso en los tamices No. 16 y No. 8 y tendiendo

ligeramente al fino en el tamiz No. 100

48

ENSAYO: GRANULOMETRÍA AGREGADO FINO MÁRMOL


Origen: Residuos de Mármol Fecha: 02/04/2018


Designación


Especificados


3/8" 9.50 0 0 0.00 100. 100 100

N° 4 4.75 0 0 0.00 100. 95 100

N° 8 2.36 16.7 16.7 5.20 94.8 80 100

N° 16 1.18 82.6 99.3 30.91 69.0 50 85

N° 30 0.60 50.7 150 46.69 53.3 25 60

N° 50 0.30 63.1 213.1 66.32 33.6 5 30

N° 100 0.15 43.3 256.4 79.80 20.2 0 10

Bandeja 64.9 321.3 100.0 0 - -

Masa Inicial 325.6 M. F. 2.29 %Pérdida 0.27

49





Designación


Especificados


3/8” 9.50 0 0 0.00 100. 100 100

N° 4 4.75 0.5 0 0.00 100. 95 100

N° 8 2.36 33.4 33.4 10.58 89.4 80 100

N° 16 1.18 87 120.4 38.13 61.8 50 85

N° 30 0.60 40.6 161 50.98 49.0 25 60

N° 50 0.30 45.9 206.9 65.52 34.4 5 30

N° 100 0.15 45.7 252.6 79.99 20.0 0 10

Bandeja 63.2 315.8 100.0 0 - -

Masa Inicial 316.5 M. F. 2.45 %Pérdida 0.22

50





Designación Abertura Peso retenido (g) % % Límites


3/8" 9.50 0 0 0.00 100. 100 100

N° 4 4.75 0 0 0.00 100. 95 100

N° 8 2.36 21.1 21.1 6.60 93.4 80 100

N° 16 1.18 74.8 95.9 30.02 69.9 50 85

N° 30 0.60 50.1 146 45.70 54.3 25 60

N° 50 0.30 53.8 199.8 62.54 37.4 5 30

N° 100 0.15 52.3 252.1 78.90 21.1 0 10

Bandeja 67.4 319.5 100.0 0 - -

Masa Inicial 320.3 M. F. 2.24 %Pérdida 0.25 - -

Análisis: se obtiene un módulo de finura promedio de 2.33 y se determina de la curva granulométrica

que el material tiende a los finos en el tamiz No. 50 y No. 100 puesto que la curva se sale de los

límites especificados en la Norma INEN 696. Esta tendencia a finos puede ocasionar poca adherencia

de la pasta de hormigón con los agregados y una capacidad de absorción un poco alta.

51

ENSAYO: PESO ESPECÍFICO Y CAPACIDAD DE ABSORCION AGREGADO FINO

Norma: NTE INEN 857(ASTM-C127)

Origen: Pifo


Muestra N°: 1

Fecha:17/08/2018

N° Descripción Cantidad Unidad Fórmula

1 Masa del picnómetro + arena en SSS 117.4 g. A

2 Masa del picnómetro 617.4 g. B

3 Masa de la arena SSS 618.2 g. c=a-b

4 Masa de picnómetro calibrado 919.7 g. D

5 Masa del picnómetro + arena SSS + agua 500.8 g. E

6 Volumen Desalojado 198.5 cm3 f=b+c-e

7 PESO ESPECÍFICO (SSS) 2.52 gr/cm3 c/f


1 Masa en SSS 500.1 g. A

2 Masa seca al horno 490.8 g. B

3 CAPACIDAD DE ABSORCIÓN 1.89 % c=(a-b) /b










5 Masa del picnómetro + arena SSS + 522.4 g. E

6 Volumen Desalojado 204 cm3 f=b+c-e

7 PESO ESPECÍFICO (SSS) 2.56 gr/cm3 c/f





52


Norma: NTE INEN 857(ASTM-C127)

Origen: Pifo


Muestra N°: 3

Fecha: 17/08/2018








7 PESO ESPECÍFICO (SSS) 2.55 g/cm3 c/f





Peso Específico Promedio = 2.54 g/cm3

Capacidad de absorción Promedio = 2.05 %

53

ENSAYO: PESO ESPECÍFICO Y CAPACIDAD DE ABSORCION AGREGADO

FINO DE MÁRMOL

Norma:

Origen:

Elaborado:

NTE INEN 857(ASTM-C127)

Residuos de Mármol

Chochos Eduardo & Jácome Iván

Muestra N°: 1

Fecha:02/08/2018





4 Masa de picnómetro calibrado 925 g. D








54


FINO DE MÁRMOL







3 Masa de la arena SSS 561 g. c=a-b



6 Volumen Desalojado 161 cm3 f=b+c-e






55


FINO DE MÁRMOL


















56

ENSAYO: MASA UNITARIA SUELTA Y COMPACTADA AGREGADO FINO




MASA UNITARIA SUELTA

Masa del Recipiente Vacío Volumen del Recipiente

N° Valor Unidad N° Valor Unidad

1 639.8 G 1 1000 cm3

Masa del recipiente + Arena Masa de Arena Suelta


1 2174.3 G 1 1534.5 G

2 2175.2 G 2 1535.4 G

3 2173.2 G 3 1533.4 G

Masa Promedio = 1535.0 g

Masa Unitaria suelta= 0.90 g/cm3

MASA UNITARIA COMPACTADA



1 639.8 G 1 1000 cm3

Masa del recipiente + Arena Masa de Arena Compactada


1 2337.2 G 1 1697.4 G

2 2338.1 G 2 1698.3 G

3 2337.3 G 3 1697.5 G


Masa Unitaria compactada= 1.06 g/cm3

57

MASA UNITARIA SUELTA Y COMPACTADA AGREGADO

ENSAYO: FINO DE MÁRMOL







1 639.8 g 1 1000 cm3

Masa del recipiente + Arena Masa de Arena Suelta


1 2695.0 g 1 2055.2 g

2 2693.9 g 2 2054.1 g

3 2696.0 g 3 2056.2 g






1 639.8 G 1 1000 cm3

Masa del recipiente + Arena Masa de Arena Compactada


1 2936.6 G 1 2296.8 g

2 2934.4 G 2 2294.6 g

3 2933.5 G 3 2293.7 g


Masa Unitaria compactada = 1.66 g/cm3

58

ENSAYO: GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO




Designación

Tamiz

Abertura

Peso Retenido(g)

Porcentaje

Límites

Especificados

Plg (mm) Parcial Acumulado Retenido Pasa Inferior Superior

2" 50.00 0 0 0.0 100 100 100

1 1/2" 38.00 0.0 0.0 0.0 100.0 100 100

1" 25.00 0.0 0.0 0.0 100.0 100 100

3/4" 19.00 592.8 592.8 5.0 95.0 90 100

1/2" 12.50 4768.3 5361.1 45.5 54.5

3/8" 9.50 2487.5 7848.6 66.6 33.4 20 55

N°4 4.75 3158.4 11007.0 93.4 6.6 0 10

N°8 2.36 526.5 11533.5 97.9 2.1 0 5

Bandeja 250.4 11783.9 100.0 0.0 - -

Masa inicial 11819 M.F. 6.63 % Pérdida 0.297 - -

59

ENSAYO: GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO




Designación

Tamiz

Abertura

Peso Retenido(g)

Porcentaje

Límites

Especificados


2" 50.00 0 0 0.0 100 100 100

1 1/2" 38.00 0.0 0.0 0.0 100.0 100 100

1" 25.00 0.0 0.0 0.0 100.0 100 100

3/4" 19.00 296.0 296.0 4.8 95.0 90 100

1/2" 12.50 2489.5 2785.5 45.4 54.5

3/8" 9.50 1290.4 4075.9 66.4 33.4 20 55

N°4 4.75 1662.1 5738.0 93.5 6.6 0 10

N°8 2.36 266.1 6004.1 97.8 2.1 0 5

Bandeja 132.1 6136.2 100.0 0.0 - -

Masa inicial 6150.1 M.F. 6.63 % Pérdida 0.226 - -

60

ENSAYO: GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO MÁRMOL




Designación

Tamiz

Abertura

Peso Retenido(g)

Porcentaje

Límites

Especificados


2" 50.00 0 0 0.0 100 100 100

1 1/2" 38.00 0.0 0.0 0.0 100.0 100 100

1" 25.00 0.0 0.0 0.0 100.0 100 100

3/4" 19.00 57.7 57.7 2.55 97.45 90 100

1/2" 12.50 947.5 1032.2 45.61 54.39

3/8" 9.50 461.5 1493.7 66.00 34.00 20 55

N°4 4.75 692.8 2186.5 96.61 3.39 0 10

N°8 2.36 68.1 2254.6 99.62 0.38 0 5

Bandeja 8.7 2263.3 100.0 0.00 - -


61

ENSAYO: GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO MÁRMOL




Designación

Tamiz

Abertura

Peso Retenido(g)

Porcentaje

Límites

Especificados


2" 50.00 0 0 0.0 100 100 100

1 1/2" 38.00 0.0 0.0 0.0 100.0 100 100

1" 25.00 0.0 0.0 0.0 100.0 100 100

3/4" 19.00 15.7 15.7 0.72 99.28 90 100

1/2" 12.50 828.4 844.1 38.84 61.16

3/8" 9.50 521.6 1365.7 62.84 37.16 20 55

N°4 4.75 731.9 2097.6 96.51 3.49 0 10

N°8 2.36 65.2 2162.8 99.51 0.49 0 5

Bandeja 10.6 2173.4 100.00 0.00 - -


62

ENSAYO: PESO ESPECÍFICO CAPACIDAD DE ABSORCION AGREGADO

GRUESO





1 Masa del agregado en estado SSS 4205.9 g. A

2 Masa del agregado sumergido en agua 2606.6 g. B

3 Volumen desplazado 1599.3 g. c=a-b

4 PESO ESPECÍFICO (SSS) 2.63 g/cm3 d=a/c





63

ENSAYO: PESO ESPECÍFICO CAPACIDAD DE ABSORCION AGREGADO GRUESO








4 PESO ESPECÍFICO (SSS) 2.69 gr/cm d=a/c







64


DE MÁRMOL







3 Volumen desplazado 1081 g. c=a-b






65


DE MÁRMOL





1 Masa del agregado en estado SSS 2703..7 g. A






2 Masa seca al horno 2646 g. B




66

ENSAYO: ABRASIÓN AGREGADO GRUESO

Norma: INEN 860 (ASTM-C131) Muestra N°: 1



GRADACION TIPO B TMN: ¾”

NUMERO DESCRIPCIÓN U CANTIDAD FORMULA

1 Masa Inicial g 5886.90 a

2 Retenido en el tamiz No. 12 después de

100 revoluciones

g

5640.60

b

3 Pérdida después de 100 revoluciones g 246.30 c=a-b

4 Pérdida después de 100 revoluciones % 4.18 d=c/a*100


500 revoluciones

4642.5 e

6 Pérdida después de 500 revoluciones g 1244.4 f=a-e

7 Pérdida después de 500 revoluciones % 21.1 g=f/a*100

8 COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD - 0.20 h=d/g

ENSAYO: ABRASIÓN AGREGADO GRUESO



Elaborado : Chochos Eduardo & Jácome Iván

GRADACION TIPO B TMN: ¾”

NUMER DESCRIPCIÓN UNIDA CANTIDA FORMUL


2 Retenido en el tamiz No. 12

después de 100 revoluciones

g 5595.2 b



5 Retenido en el tamiz No. 12 después

de 500 revoluciones

g 4605.8 e



8 C.U. - 0.21 h=d/g

Pérdida Promedio después de 500 revoluciones= 21.2 %

Coeficiente de Uniformidad promedio = 0.21

67

ENSAYO: ABRASIÓN AGREGADO GRUESO DE MARMOL

Norma:

INEN 860(ASTM-C131)

Muestra N°: 1

Origen:

Residuos de mármol

Fecha:22/08/2018

Elaborado:

Chochos Eduardo & Jácome Iván

GRADACION TIPO B TMN: ½”

NUMERO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD FORMULA



100 revoluciones

g 4756.4 b




500 revoluciones

g 3840.9 e



8 COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD - 0.22 h=d/g

ENSAYO ABRASIÓN AGREGADO GRUESO




GRADACION TIPO B TMN: ½”

NUMER DESCRIPCIÓN U CANTIDAD FORMULA


2 Retenido en el tamiz No. 12 después de g 4789.3 b



5 Retenido en el tamiz No. 12 después

de 500 revoluciones

g 3981.2 e



8 C.U. - 0.21 h=d/g

Pérdida Promedio después de 500 revoluciones= 21.85 %

Coeficiente de Uniformidad promedio = 0.22

68

ENSAYO: MASA UNITARIA SUELTA Y COMPACTADA AGREGADO GRUESO







1 3362.8 g 1 7160 cm3

Masa del recipiente + Ripio Masa de Ripio


1 16463 g 1 13100 g

2 16413 g 2 13050 g

3 16313 g 3 12950 g

Masa Promedio = 13033.3g





1 3362.8 g 1 7160 cm3

Masa del Recipiente + Ripio Masa de Ripio Compactado


1 17613 g 1 14250 g

2 17613 g 2 14250 g

3 17613 g 3 14250 g

Masa Promedio = 14250 g

Masa Unitaria compactada= 1.99 g/cm3

69

ENSAYO: MASA UNITARIA SUELTA Y COMPACTADA AGREGADO GRUESO DE

MÁRMOL




MASA UNITARIA APARENTE SUELTA



1 3362.8 g 1 7160 cm3

Masa del recipiente + Ripio Masa de Ripio


1 16263 g 1 12900 G

2 16263 g 2 12900 G

3 16163 g 3 12800 G






1 3362.8 g 1 7160 cm3

Masa del recipiente + ripio Masa de Ripio


1 17162.8 g 1 13800 g

2 17212.8 g 2 13850 g

3 17212.8 g 3 13850 g


Masa Unitaria compactada = 1.93 g/cm3

70

ENSAYO: MASA UNITARIA ÓPTIMA




Masa del Recipiente: 3.35 kg Volumen del Recipiente:7.16 dm3

Mezcla (%)

Masa (kg)

Añadir

arena (kg)

Masa del

Recipiente +

Mezcla (kg)

Masa

de la

Mezcla

(kg)

Masa

Unitaria

(kg/dm3) Ripio Arena Ripio Arena

100 0 20 0 0

90 10 20 2.22 2.22 15 11.65 1.627

80 20 20 5.00 2.78 15.45 12.1 1.690

75 25 20 6.67 1.67 16.2 12.85 1.795

65 35 20 10.77 4.10 16.2 12.85 1.795

60 40 20 13.33 2.56 16.6 13.25 1.851

55 45 20 16.36 3.03 16.5 13.15 1.837

Análisis: En la gráfica de Masa Unitaria óptima se muestra que la masa unitaria máxima obtenida es de

1.85 g/cm3, mientras que la Masa unitaria óptima es de 1.794 g/cm3 correspondiente a una combinación

de 35% de arena y 65% de ripio. Esta última masa unitaria es la que se utiliza para el diseño de la mezcla

puesto que se espera que los vacíos de la mezcla sean ocupados por pasta.

71

ENSAYO: DENSIDAD ABSOLUTA DEL CEMENTO


Marca Chimborazo Fecha:06/06/2018

Tipo IP (Puzolánico)

Temperatura: 25 °C Humedad Relativa: 54%

Descripción Cantidad

Unidad

Fórmula

Lectura inicial del Frasco de Le Chatelier + Gasolina

0.70

cm3

A

Masa del Frasco Le Chatelier+ Gasolina

299.8

g

B

Lectura final del Frasco de Le

Chatelier +Gasolina + Cemento

22.90

cm3

C

Masa del Frasco Le Chatelier

+ Gasolina + Cemento

363.21

g

D

Densidad

2.86

g/cm3

(d-b) /(c-a)

ENSAYO: DENSIDAD ABSOLUTA DEL CEMENTO


Marca Chimborazo Fecha:06/06/2018

Tipo IP (Puzolánico)

Temperatura: 25 °C Humedad Relativa: 54%

Descripción Cantidad Unidad Fórmula

Lectura inicial del Frasco de Le Chatelier + Gasolina

0.40

cm3

a

Masa del Frasco Le Chatelier + Gasolina

305.1

g

b

Lectura final del Frasco de Le Chatelier +Gasolina +

Cemento

22.50

cm3

c

Masa del Frasco Le Chatelier + Gasolina + Cemento

368.3

G

d

Densidad 2.86 g/cm3 (d-b) /(c-a)

72

Resumen de Resultados Obtenidos

En la siguiente tabla se muestran los resultados obtenidos de la caracterización de los

agregados procedentes de Pifo y los elaborados a partir de residuos de mármol.

Tabla N° 13 Cantidad de Pasta en función del asentamiento

ENSAYO PIFO MÁRMOL

Colorimetría

Color obtenido en el ensayo 1 1

Granulometría

Módulo de Finura Arena 3.22 2.33

Módulo de Finura Ripio 6.63 6.63

Peso Específico y Capacidad de Absorción

Peso Específico de la Arena (g/cm3) 2.54 2.44

Peso Específico del Ripio (g/cm3) 2.66 2.59

Capacidad de absorción de la Arena (%) 2.05 4.74

Capacidad de absorción del Ripio (%) 1.81 2.14

Masa Unitaria Suelta y Compactada

Masa Unitaria Suelta de la Arena (g/cm3) 0.9 1.42

Masa Unitaria Compactada de la Arena

(g/cm3)

1.06 1.66

Masa Unitaria del Ripio (g/cm3) 1.35 1.33

Masa Unitaria Compactada del Ripio (g/cm3) 1.99 1.93

Masa Unitaria Optima (g/cm3) 1.79 -

Porcentaje de Arena (%) 35 -

Porcentaje de Ripio (%) 65 -

Abrasión

Coeficiente de Uniformidad 0.21 0.22

Desgaste a las 400 revoluciones (%) 21.2 21.85


DISEÑO DE MEZCLAS

El diseño de mezclas se lo realizó mediante el método de densidad óptima, método empírico

desarrollado en el laboratorio de Ensayo de Materiales en la Universidad Central del Ecuador.

El objetivo de este diseño es obtener hormigones comparables a los convencionales de f’c=

21MPa. Se realizaron en total 7 diseños diferentes de mezcla las cuales se las denominó de

la siguiente manera:

73

PIFO: Mezcla Patrón con agregados naturales de Pifo.

RM25: Mezcla con sustitución del 25% con ripio de mármol.

RM75: Mezcla con sustitución del 75% con ripio de mármol

AM25: Mezcla con sustitución del 25% con arena de mármol.

AM75: Mezcla con sustitución del 75% con arena de mármol

RAM25: Mezcla con sustitución del 25% con ripio y arena de mármol

RAM75: Mezcla con sustitución del 75% con ripio y arena de mármol.

Puesto que se va a combinar dos agregados de diferente procedencia como lo son los

agregados fino y grueso de Pifo con los agregados fino y grueso de residuos de mármol en

diferentes porcentajes, es necesario introducir al método datos de caracterización producto de

la ponderación entre el agregado de Pifo y el agregado de mármol, dicha ponderación se la

realiza en función del porcentaje de sustitución. Para el diseño de la mezcla se utiliza la

siguiente nomenclatura:

Dopt: Densidad Óptima de los agregados

%Ripio: Proporción de ripio correspondiente a la densidad óptima

%Arena: Proporción de arena correspondiente a la densidad óptima

Dc: Densidad del Cemento

w/c: Relación agua cemento

DsssAP: Densidad en estado saturado superficie seca de la arena de Pifo

DsssAM: Densidad en estado saturado superficie seca de la arena de mármol

DsssA: Densidad Ponderada en estado saturado superficie seca de la arena

DsssRP: Densidad en estado saturado superficie seca del ripio de Pifo

DsssRM: Densidad en estado saturado superficie seca del ripio de mármol

DsssR: Densidad Ponderada en estado saturado superficie seca del ripio

%absAP: Capacidad de Absorción de la arena de Pifo

74

%absA: Capacidad de Absorción Ponderada de la arena

%absRP: Capacidad de Absorción del ripio de Pifo

%absR: Capacidad de Absorción Ponderada del ripio

%H20A: Contenido de humedad de la arena

%H20R: Contenido de humedad del ripio

DRM: Densidad real de la mezcla

%OV: Porcentaje Óptimo de vacíos

CP: Cantidad de Pasta

C: Cantidad de cemento

w: Cantidad de agua

A: Cantidad de arena

R: Cantidad de ripio

Encofrados Utilizados y número de especímenes a fabricarse

El tipo de encofrado utilizado es el de plástico, este encofrado cumple con la norma ASTM

C131, sus dimensiones internas son 100 mm de diámetro y 200 mm de altura.

Se escogió realizar probetas de 100 x 200 puesto que el tamaño máximo nominal del agregado

grueso es de ¾ de pulgada y dicho tamaño no sobrepasa la cuarta parte de la base del cilindro.

El Código ACI 318-08 establece que los resultados de resistencia a la compresión f’c deben

ser promediados de mínimo 2 probetas de 150mm x 300 mm o de 3 probetas de 100mm x

200mm por lo que el número de probetas a fabricarse son 3 por cada edad ya que si un valor

obtenido es dudoso se lo puede descartar.

75

MEZCLAS DE PRUEBA

Las mezclas de prueba nos ayudan a observar las propiedades de la mezcla en estado fresco

y realizar las respectivas correcciones, en caso de necesitarlas, a la dosificación, además al

ensayar a compresión las probetas a edades de 1 y 7 días se obtendrán resultados de la

resistencia que tendrá el hormigón ya que a los 7 días de edad el hormigón alcanza una resistencia

aproximada del 65% de su resistencia máxima. Para las mezclas definitivas se ensayan a 1,3,7,

28 y 56 días de edad como establece la norma INEN 1573 y la ASTM C39.

El diseño se lo realizó en 2 etapas:

PRIMERA ETAPA

A partir de la caracterización de los materiales se procede a seguir la metodología de cálculo

que plantea el método de Densidad Óptima, teniendo como punto de partida el ensayo de densidad

óptima realizado en los agregados de Pifo. Se procede a realizar la primera mezcla de prueba

denominada RAM25(I) a continuación se muestra el procedimiento que se siguió para el diseño

de esta la primera mezcla de prueba que servirá como mezcla tipo para las demás mezclas.

Se establece la resistencia de diseño requerida la cual garantiza que la resistencia obtenida

supere a la resistencia especificada. Para determinar este dato existe una tabla propuesta por la

NEC-2015 La cual se muestra a continuación.

Tabla N° 14 Requisitos de resistencia a la compresión cuando no se disponen de datos

estadísticos

Resistencia

especificada

f'c (MPa)

Resistencia media

requerida

f'cr (MPa)

< 21 f'c + 7.0

21≤ f'c ≤ 35 f'c + 8.5

> 35 1.10f'c + 5.0

Fuente: Norma Ecuatoriana de la Construcción, 2015

Debido a las características y propiedades obtenidas en la caracterización de los agregados

76

procedentes de Pifo se los puede utilizar para la producción de Hormigón convencional, se optó

por seleccionar una resistencia requerida de 25 MPa.

Con este valor de 25 MPa se procede a seleccionar la relación agua cemento de una tabla

empírica dada por el Método de Densidad Óptima.

Tabla N° 15 Resistencia a la compresión basada en la relación agua/cemento

Resistencia probable a los

28 días (MPa)

Relación a/c

45 0.37

42 0.40

40 0.42

35 0.47

32 0.49

30 0.50

28 0.52

25 0.56

24 0.57

21 0.58

18 0.62

15 0.70 Fuente: Laboratorio de Ensayo de Materiales UCE

Datos de Partida:

Mezcla RAM25

%AP=0.75

%AM=0.25

%RP=0.75

%RM=0.25

Dopt=1.795 g/cm2

Densidad Cemento=2.86 g/cm2

a/c=0.56

Proporciones de Densidad Óptima de los Agregados

%ARENA = 35% %RIPIO = 65%

77

Obtención de las cantidades ponderadas

Densidad Ponderada en Estado SSS de la Arena

Densidad Ponderada en Estado SSS del Ripio

Capacidad de Absorción Ponderada de la Arena

Capacidad de Absorción Ponderada del Ripio

Cálculo de la densidad real de la mezcla.

78

Cálculo del porcentaje óptimo de vacíos de la mezcla

Cálculo de la cantidad de pasta

La cantidad de pasta está en función del asentamiento de diseño y las diferentes ecuaciones

para su cálculo se muestra en la siguiente tabla.

Tabla N° 16 Calculo cantidad de pasta

Asentamiento(cm) Cantidad de pasta

0 – 3 %OV + 2% + 3%(%OV)

3 – 6 %OV + 2% + 6%(%OV)

6 – 9 %OV + 2% + 8%(%OV)

9 – 12 %OV + 2% + 11%(%OV)

12 – 15 %OV + 2% + 13%(%OV)

FUENTE: GARZÓN, Seminario de Investigación sobre el módulo de elasticidad del hormigón, 2010

Se escoge un asentamiento de 12 cm a 15 cm puesto que se busca que el hormigón sea fluido

para poder vaciar el hormigón mediante bombeo para su uso en elementos estructurales como

columnas y vigas

Cálculo de la cantidad de cemento

79

Cálculo de la cantidad de agua

Cálculo de la cantidad de arena

Cálculo de la cantidad de ripio

Resumen de Cantidad de materiales y Dosificación por m3 de hormigón

Materiales (Kg) Dosificación

W 227.06 0.56

C 405.47 1.00

A 555.58 2.67

R 1083.28 1.37

Dosificación para Mezclas de Prueba.

N° cilindros: 6 u

Peso Cilindro: 4.2 kg

80

Peso total: 32.76 kg

Material Peso (Kg) Dosificación

Cemento 5.85 1.00

Agua 3.27 0.56

Ripio 15.62 2.67

Arena 8.01 1.37

Puesto que los agregados van a estar expuestos al medio ambiente contendrán humedades

que pueden aumentar o subir de acuerdo con el clima o la hora al ser utilizados en la mezcla

por lo que es necesario corregir la mezcla con los contenidos de humedad reales y la capacidad

de absorción de los agregados.

Para el contenido de humedad se combinó ambos materiales de Pifo y de mármol en sus

respectivos porcentajes de sustitución y se determinó la humedad de dicha mezcla de agregados.

En este caso se combinó 25% de arena de mármol con 75% de arena de Pifo y 25% de ripio

de mármol con 75% de ripio de Pifo.

Contenidos de Humedad determinados

H2OArena =0.24 %

H2ORipio =0.08 %

Corrección del agregado fino

Corrección de agua de agregado fino

81

Corrección de agregado grueso

Corrección de agua agregado grueso

Corrección de agua de amasado

w = (Agua grueso Agua fino) + masa de agua

w = (0.19+0.27) + 3.27

w= 3.75 Kg

Dosificación Corregida

Material Peso (Kg) Dosificación Cabs CH20 Corrección Dosificación

Cemento 5.85 1.00 5.85 1.00

Agua 3.27 0.56 3.75 0.64

Ripio 15.62 2.67 1.89 0.08 15.35 2.62

Arena 8.01 1.37 2.72 0.24 7.82 1.34

Se procede a ejecutar la mezcla y se observa segregación del hormigón ya que no tiene

cohesión y tiene una apariencia muy seca y muy poco trabajable. Al realizar el ensayo de

asentamiento la mezcla se corta por lo que no se pudo medir el asentamiento.

82

Figura 37 Mezcla de Prueba

Figura 37. Mezcla de Prueba


Es necesario corregir el diseño por lo que se procede a variar la proporción de finos y

gruesos, obtenidos del ensayo de densidad óptima, manteniendo constante la cantidad de

cemento. Para realizar esta corrección sin que se vea afectada la cantidad de cemento calculada

por m3 de hormigón, se recalcula el diseño jugando con la densidad óptima hasta que se obtenga

la misma cantidad de cemento 405.47 Kg, es decir se lo realiza por iteraciones. Dicha iteración

se la realizó con La función objetivo de la hoja de cálculo de Excel.

Se aumenta la proporción de finos y se disminuye la proporción de gruesos a continuación

se muestra un resumen de esta segunda Mezcla de prueba denominada RAM25(II)

Datos.

MEZCLA RAM25(II)

f’c = 21 MPa

f’cr = 25MPa

a/c = 0.56

As= 12-15 cm

DsssA=2.52 g/cm3

DsssR=2.64 g/cm3

DCemento=2.86 g/cm3

%ARENA=45%

%RIPIO=55%

Dopt=1.786 g/cm3

83

Dosificación obtenida por m3 de hormigón:

Cantidad de Materiales Dosificación

Cemento 405.47 kg 1

Agua 227.06 kg 0.56

Ripio 916.63 kg 2.26

Arena 714.32 kg 1.76

Dosificación corregida para 6 probetas de hormigón

Especímenes de Prueba

N° cilindros 6 u

Peso Cilindro 4.2 kg

Peso total 30.24 kg


Cemento 5.42 1.00 5.42 1.00

Agua 3.03 0.56 3.48 0.64

Ripio 12.25 2.26 1.89 0.08 12.03 2.22

Arena 9.54 1.76 2.72 0.24 9.31 1.72

El Asentamiento medido fue de 12.5 cm, la mezcla se hizo más cohesiva y trabajable que la

primera mezcla de prueba RAM25(I).

Figura 38 Asentamiento de Mezcla

Figura 38. Asentamiento de Mezcla


84

Para poder comparar esta primera mezcla de prueba con la mezcla patrón de Pifo se procedió a

realizar el diseño de la mezcla con agregados de Pifo sin ninguna sustitución por mármol. Los

datos de entrada, así como la dosificación obtenida se muestran a continuación

Datos.

MEZCLA PIFO(I)

f’c = 21 MPa

f’cr = 25MPa

a/c = 0.56

As= 12-15 cm

DsssA=2.54 g/cm3

DsssR=2.66 g/cm3

DCemento=2.86 g/cm3

%ARENA=45%

%RIPIO=55%

Dopt=1.786 g/cm3

Dosificación obtenida por m3 de hormigón


Cemento 412.52 Kg 1

Agua 231.02 Kg 0.56

Ripio 913.66 Kg 2.21

Arena 714.08 Kg 1.73



N° cilindros 6 U

Peso Cilindro 4.2 Kg

Peso total 30.24 Kg


Cemento 5.49 1.00 5.49 1.00

Agua 3.08 0.56 3.34 0.61

Ripio 12.16 2.21 1.81 0.03 11.95 2.18

Arena 9.51 1.73 2.05 1.53 9.46 1.72

85

Figura 39 Asentamiento de mezcla

El Asentamiento medido fue de 8 cm, la mezcla se mostró cohesiva y relativamente

trabajable sin embargo el asentamiento obtenido es menor al asentamiento de diseño por lo que

es necesario corregir la proporción de los agregados.

Figura 39. Asentamiento de mezcla


Puesto que esta mezcla PIFO(I) tiene diferentes propiedades a la combinada con mármol

RAM25, se obtiene del diseño una cantidad de cemento diferente de 412.52 Kg por metro

cúbico de hormigón.

Con estas primeras mezclas de prueba se optó por ajustar los parámetros de tal manera que

se pueda comparar todas las mezclas tomando como un parámetro común la cantidad de cemento.

Puesto que se han obtenido con las Mezclas de prueba RAM25(I) y RAM25(II) cantidades de

cemento de 405.47 Kg/m3 de hormigón y para la mezcla de Prueba PIFO (I) una cantidad de

cemento de 412.53 Kg/m3 de hormigón, se establece que las siguientes mezclas tendrán una

cantidad constante de 405.47 Kg/m3. Se eligió la cantidad más baja de cemento puesto que lo

que se busca es obtener un hormigón de 21 MPa al más bajo costo.

Se plantea realizar una segunda mezcla de prueba Denominada PIFO (II) puesto que el

asentamiento obtenido es menor al de diseño por lo que se aumenta la proporción de finos y se

reduce la proporción de gruesos manteniendo constante la cantidad de cemento en 405.47 y

variando la densidad óptima.

86

N° cilindros 6 U


Peso total 30.24 Kg

Datos.

MEZCLA PIFO(II)

f’c = 21 MPa

f’cr = 25MPa

a/c = 0.56

As= 12-15 cm

DsssA=2.54 g/cm3

DsssR=2.66 g/cm3

DCemento=2.86 g/cm3

%ARENA=50%

%RIPIO=50%

Dopt=1.797 g/cm3



Cemento 405.47 kg 1.00

Agua 227.06 kg 0.56

Ripio 839.13 kg 2.07

Arena 801.58 kg 1.98




Cemento 5.39 1.00 5.39 1.00

Agua 3.02 0.56 3.27 0.61

Ripio 11.16 2.07 1.81 0.03 10.97 2.03

Arena 10.66 1.98 2.05 1.53 10.61 1.97

El Asentamiento medido fue de 10 cm mostrándose una mayor trabajabilidad.

87

N° cilindros 6 U


Peso total 30.24 Kg

SEGUNDA ETAPA

Una vez establecido como parámetro constante la cantidad de cemento en la primera etapa,

y como datos variables la densidad óptima y proporciones de agregado grueso y fino, se

procedió a realizar las mezclas de Prueba para los diseños restantes: AM25, RM25 y RAM75

Datos.

MEZCLA DE PRUEBA AM25(I)

f’c = 21 MPa

f’cr = 25MPa

a/c = 0.56

As= 12-15 cm

DsssA=2.52 g/cm3

DsssR=2.66 g/cm3

DCemento=2.86 g/cm3

%ARENA=45%

%RIPIO=55%

Dopt=1.793 g/cm3



Cemento 405.47 Kg 1

Agua 227.06 Kg 0.56

Ripio 923.05 Kg 2.28

Arena 714.32 Kg 1.76




Cemento 5.40 1.00 5.40 1.00

Agua 3.02 0.56 3.37 0.62

Ripio 12.30 2.28 1.81 0.07 12.09 2.24

Arena 9.52 1.76 2.72 1.30 9.38 1.74

88

Datos.

MEZCLA DE PRUEBA RM25

f’c = 21 MPa

f’cr = 25MPa

a/c = 0.56

As= 12-15 cm

DsssA=2.54 g/cm3

DsssR=2.64 g/cm3

DCemento=2.86 g/cm3

%ARENA=50%

%RIPIO=50%

Dopt=1.791 g/cm3



Cemento 405.47 kg 1

Agua 227.06 kg 0.56

Ripio 833.29 kg 2.06

Arena 801.58 kg 1.98



N° cilindros 6 U


Peso total 30.24 Kg

Material Peso

(Kg)

Dosificación

Cabs

CH20

Corrección

Dosificación

Cemento 5.40 1.00 5.41 1.00

Agua 3.02 0.56 3.42 0.63

Ripio 11.11 2.06 1.89 0.01 10.91 2.02

Arena 10.69 1.98 2.05 0.24 10.50 1.94

89

Datos.

MEZCLA DE PRUEBA RAM75

f’c = 21 MPa

f’cr = 25MPa

a/c = 0.56

As= 12-15 cm

DsssA=2.47 g/cm3

DsssR=2.60 g/cm3

DCemento=2.86 g/cm3

%ARENA=45%

%RIPIO=55%

Dopt=1.757 g/cm3



Cemento 405.47 Kg 1

Agua 227.06 Kg 0.56

Ripio 903.78 Kg 2.23

Arena 700.12 Kg 1.73



N° cilindros 6 U


Peso total 30.24 Kg

Material Peso

(Kg)

Dosificación

Cabs

CH20

Corrección

Dosificación

Cemento 5.48 1.00 5.48 1.00

Agua 3.07 0.56 3.64 0.66

Ripio 12.22 2.23 2.06 0.12 11.99 2.19

Arena 9.47 1.73 4.07 0.40 9.13 1.67

A continuación, se muestra los resultados de resistencia a la compresión a 1 y 7 días de las

mezclas de prueba.

90

Tabla N° 17 Resistencia a la Compresión obtenida de las Mezclas de Prueba. (A)

MEZCLA

Cilindro

Edad h d m Área Volumen Densidad Carga Esfuerzo Promedio

(mm) (mm) Kg mm2 mm3

Kg/m3 KN MPa MPa

RAM25%(I)

2 1 203 102.00 3.85 8171.2 1658770.35 2.321 18.70 2.29

2.38 5 1 205 102.00 3.85 8171.28 1675112.91 2.298 20.20 2.47

1 7 205 103.00 3.85 8332.29 1708119.27 2.254 130.9 15.71

16.12

3 7 206 102.00 3.85 8171.28 1683284.19 2.287 134.2 16.42

4 7 205 102.00 3.85 8171.28 1675112.91 2.298 138.4 16.94

6 7 204 102.00 3.85 8171.28 1666941.63 2.310 126 15.42

MEZCLA

Cilindro



Kg/m3 KN MPa MPa

RAM25%(II)

4 1 206 102.00 3.85 8171.28 1683284.19 2.287 27.40 3.35

3.16 5 1 206 103.00 3.85 8332.29 1716451.56 2.243 26.5 3.18

6 1 205 102.00 3.85 8171.28 1675112.91 2.298 24.1 2.95

1 7 206 102.00 3.85 8171.28 1683284.19 2.287 166.9 20.43

19.70 2 7 205 101.75 3.85 8131.28 1666911.64 2.310 157.6 19.38

3 7 204 102.00 3.85 8171.28 1666941.63 2.310 157.6 19.29

MEZCLA

Cilindro



Kg/m3 KN MPa MPa

PIFO I

4 1 203 102 3.80 8131.28 1650649.08 2.302 24.00 2.95

3.07 5 1 204 102 3.80 8171.28 1666941.63 2.280 25.50 3.12

6 1 204 102 3.80 8131.28 1658780.36 2.291 25.50 3.14

1 7 204 102 3.90 8131.28 1658780.36 2.351 165.60 20.37

20.63 3 7 205 102 3.90 8171.28 1675112.91 2.328 170.50 20.87

2 7 204 102 3.90 8171.28 1666941.63 2.340 168.90 20.67


91

Tabla N° 18 Resistencia a la Compresión obtenida de las Mezclas de Prueba. (B)

MEZCLA

Cilindro

Edad h d M Área Volumen Densidad Carga Esfuerzo Promedio


Kg/m3 KN MPa MPa

PIFO II

1 1 204.00 101.75 3.80 8131.28 1658780.36 2.291 35.10 4.32

4.30 2 1 203.00 102.25 3.80 8211.39 1666911.54 2.280 35.00 4.26

3 1 204.00 102.00 3.80 8171.28 1666941.63 2.280 35.30 4.32

4 7 204.00 102.25 3.90 8211.39 1675122.92 2.328 156.90 19.11

19.84 5 7 205.00 102.25 3.90 8211.39 1683334.31 2.317 166.30 20.25

6 7 204.00 102.25 3.90 8211.39 1675122.92 2.328 165.50 20.15

MEZCLA

Cilindro



Kg/m3 KN MPa MPa

AM25%

4 1 204 101.75 3.80 8131.28 1658780.36 2.291 26.5 3.26

3.38 5 1 203 102.5 3.80 8251.59 1675072.66 2.269 30.7 3.72

6 1 204 101.75 3.80 8131.28 1658780.36 2.291 25.7 3.16

1 7 204 102.25 3.90 8211.39 1675122.92 2.328 166.8 20.31

19.99 2 7 205 102.25 3.90 8211.39 1683334.31 2.317 160 19.49

3 7 204 101.75 3.90 8131.28 1658780.36 2.351 164 20.17

MEZCLA

Cilindro



Kg/m3 KN MPa MPa

RM25%

1 1 204 102 3.80 8171.28 1666941.63 2.280 20 2.45

2.50 2 1 203 102 3.80 8171.28 1658770.35 2.291 21.5 2.63

3 1 204 102.25 3.80 8211.39 1675122.92 2.268 19.9 2.42

4 7 204 101.5 3.85 8091.37 1650639.12 2.332 128.5 15.88

16.49 5 7 205 102.25 3.85 8211.39 1683334.31 2.287 145.4 17.71

6 7 204 102.25 3.85 8211.39 1675122.92 2.298 130.5 15.89


92

Tabla N° 19 Resistencia a la Compresión obtenida de las Mezclas de Prueba. (C)

MEZCLA

Cilindro

Edad

h d m Área Volumen Densidad Carga Esfuerzo Promedio


Kg/m3 KN MPa MPa

*RM25%REPL

1 1 204 102.25 3.80 8211.39 1675122.92 2.268 14 1.70

1.88 2 1 203 102 3.80 8171.28 1658770.35 2.291 15 1.84

3 1 204 102 3.80 8171.28 1666941.63 2.280 17.1 2.09

4 7 203 101.75 3.80 8131.28 1650649.08 2.302 129.06 15.87

15.69 5 7 205 102 3.80 8171.28 1675112.91 2.269 124.75 15.27

6 7 204 102 3.80 8171.28 1666941.63 2.280 130.11 15.92

MEZCLA Cilindro

Edad

h d M Área Volumen Densidad Carga Esfuerzo Promedio


Kg/m3 KN MPa MPa

RAM75%

1 1 204 102 3.75 8171.28 1666941.63 2.250 19.2 2.35

2.35 2 1 203 102 3.70 8171.28 1658770.35 2.231 20.7 2.53

3 1 204 102 3.75 8171.28 1666941.63 2.250 17.7 2.17

4 7 203 102 3.75 8171.28 1658770.35 2.261 126.54 15.49

15.66 5 7 205 102 3.75 8171.28 1675112.91 2.239 130.2 15.93

6 7 204 102 3.80 8171.28 1666941.63 2.280 127.2 15.57


*Se repitió este diseño para corroborar el resultado debido a la incertidumbre que existió al determinar la tendencia de la resistencia al

aumentarse el reemplazo del agregado de mármol.

93

Tabla N° 20 Resistencia a la compresión obtenida de las mezclas de Prueba. (C)

MEZCLA

Cilindro

Edad



Kg/m3 KN MPa MPa

*AM25%

1 1 204 101.25 3.75 8051.56 1642517.91 2.283 10.33 1.28

1.22 2 1 204 101.75 3.75 8131.28 1658780.36 2.261 9.44 1.16

3 7 207 102.00 3.85 8171.28 1691455.48 2.276 155.11 18.98

18.85 4 7 207 102.25 3.80 8211.39 1699757.09 2.236 153.74 18.72

MEZCLA

Cilindro

Edad



Kg/m3 KN MPa MPa

AM75%

1 1 205 101.50 3.75 8091.37 1658730.49 2.261 8.40 1.04

1.09 4 1 206 102.25 3.75 8211.39 1691545.70 2.217 9.37 1.14

2 7 206 102.00 3.80 8171.28 1683284.19 2.257 151.56 18.55

18.66 3 7 206 102.00 3.80 8171.28 1683284.19 2.257 153.44 18.78


*Se repitió este diseño para corroborar el resultado debido a la incertidumbre que existió al determinar la tendencia de la resistencia al

aumentarse el reemplazo del agregado de mármol

94

MEZCLAS DEFINITIVAS

Con los resultados obtenidos en las mezclas de Prueba se procede a seleccionar las que

mejor comportamiento tiene en estado fresco y a la vez las que mayor resistencia a la compresión

tienen a los 7 días de edad. Se elaboraron en total 18 probetas, a continuación, se detalla la

cantidad de probetas de acuerdo a cada ensayo que se realizó en esta investigación.

Tabla N° 21 Número de Probetas para cada ensayo

Compresión

Tracción Módulo de

Elasticidad

Edad N° de

Probetas

Edad N° de

Probetas

Edad N° de

Probetas

1 3 1 - 1 -

3 3 3 - 3 -

7 3 7 - 7 -

28 3 28 2 28 2

56 2 56 - 56 -


Para el diseño de cada una de las mezclas se consideró un 20 % de desperdicio

Las mezclas definitivas se enuncian a continuación.

MEZCLA PIFO DEFINITIVA

Datos

f’c = 21 MPa

f’cr = 25MPa

a/c = 0.56

As= 12-15 cm

DsssA=2.54 g/cm3

DsssR=2.66 g/cm3

DCemento=2.86 g/cm3

%ARENA=50%

%RIPIO=50%

Dopt=1.797 g/cm3

95




Agua 227.06 kg 0.56

Ripio 839.13 kg 2.07

Arena 801.58 kg 1.98

Dosificación por saco de cemento

Materiales

Descripción

Unidad

Cantidad


CEMENTO CHIMBORAZO IP SACO 8.000 1.00

ARENA M3 0.891 0.11

RIPIO M3 0.622 0.08

AGUA M3 0.227 0.03



N° cilindros 18 U


Peso total 90.72 Kg


Cemento 16.18 1.00 16.18 1.00

Agua 9.06 0.56 9.78 0.60

Ripio 33.49 2.07 1.81 1.06 33.24 2.05

Arena 31.99 1.98 2.05 0.53 31.51 1.95

MEZCLA AM25 DEFINITIVA

Datos

96



Cemento 405.47 Kg 1.00

Agua 227.06 Kg 0.56

Ripio 923.05 Kg 2.28

Arena 714.32 Kg 1.76


Materiales

Descripción

Unidad

Cantidad



ARENA PIFO M3 0.595 0.07

*ARENA DE MARMOL M3 0.126 0.02

RIPIO M3 0.684 0.08

AGUA M3 0.227 0.03



N° cilindros 18 U


Peso total 90.72 Kg


Cemento 16.21 1.00 16.21 1.00

Agua 9.07 0.56 10.10 0.62

Ripio 36.89 2.28 1.81 0.07 36.26 2.24

Arena 28.55 1.76 2.72 1.30 28.15 1.74

MEZCLA AM75 DEFINITIVA

DATOS

f’c = 21 MPa

f’cr = 25MPa

a/c = 0.56

As= 12-15 cm

DsssA=2.47 g/cm3

DsssR=2.66 g/cm3

DCemento=2.86 g/cm3

%ARENA=45%

%RIPIO=55%

Dopt=1.777 g/cm3

97

N° cilindros 18 U


Peso total 90.72 Kg




Agua 227.06 kg 0.56

Ripio 923.05 kg 2.28

Arena 700.12 kg 1.73


Materiales

Descripción

Unidad

Cantidad




ARENA MARMOL M3 0.370 0.05

RIPIO PIFO M3 0.509 0.06

AGUA M3 0.227 0.03




Cemento 16.30 1.00 16.31 1.00

Agua 9.13 0.56 10.59 0.65

Ripio 37.12 2.28 1.81 0.45 36.63 2.25

Arena 28.16 1.73 4.07 0.52 27.20 1.67

MEZCLA RM25 DEFINITIVA

Datos

f’c = 21 MPa

f’cr = 25MPa

a/c = 0.56

As= 12-15 cm

DsssA=2.54 g/cm3

DsssR=2.64 g/cm3

DCemento=2.86 g/cm3

%ARENA=45%

%RIPIO=55%

Dopt=1.794 g/cm3

98

N° cilindros 18 U


Peso total 90.72 Kg




Agua 227.06 kg 0.56

Ripio 916..62 kg 2.26

Arena 721.42 kg 1.78


Materiales

Descripción

Unidad

Cantidad





*RIPIO DE MÁRMOL M3 0.172 0.02

AGUA M3 0.227 0.03




Cemento 16.20 1.00 16.20 1.00

Agua 9.07 0.56 10.23 0.63

Ripio 36.62 2.26 1.89 0.10 35.98 2.22

Arena 28.82 1.78 2.05 0.24 28.31 1.75

MEZCLA RM75 DEFINITIVA

Datos

f’c = 21 MPa

f’cr = 25MPa

a/c = 0.56

As= 12-15 cm

DsssA=2.54 g/cm3

DsssR=2.60 g/cm3

DCemento=2.86 g/cm3

%ARENA=45%

%RIPIO=55%

Dopt=1.780 g/cm3

99

N° cilindros 18 U


Peso total 90.72 Kg




Agua 227.06 kg 0.56

Ripio 903.78 kg 2.23

Arena 721.42 Kg 1.78


Materiales

Descripción

Unidad

Cantidad





RIPIO MARMOL M3 0.510 0.06

AGUA M3 0.227 0.03




Cemento 16.29 1.00 16.29 1.00

Agua 9.12 0.56 10.18 0.62

Ripio 36.32 2.23 2.06 0.17 35.64 2.19

Arena 28.99 1.78 2.05 0.70 28.61 1.76

MEZCLA RAM25 DEFINITIVA

Datos

f’c = 21 MPa

f’cr = 25MPa

a/c = 0.56

As= 12-15 cm

DsssA=2.52 g/cm3

DsssR=2.64 g/cm3

DCemento=2.86 g/cm3

%ARENA=45%

%RIPIO=55%

Dopt=1.786 g/cm3

100

N° cilindros 18 U


Peso total 90.72 Kg




Agua 227.06 kg 0.56

Ripio 916.62 kg 2.26

Arena 714.32 kg 1.76


Materiales

Descripción

Unidad

Cantidad







AGUA M3 0.227 0.03




Cemento 16.25 1.00 16.25 1.00

Agua 9.10 0.56 10.30 0.63

Ripio 36.74 2.26 1.89 0.17 36.12 2.22

Arena 28.63 1.76 2.72 0.66 28.06 1.73

MEZCLA RAM75 DEFINITIVA

Datos

f’c = 21 MPa

f’cr = 25MPa

a/c = 0.56

As= 12-15 cm

DsssA=2.47 g/cm3

DsssR=2.60 g/cm3

DCemento=2.86 g/cm3

%ARENA=45%

%RIPIO=55%

Dopt=1.757 g/cm3

100

N° cilindros 18 U


Peso total 90.72 Kg




Agua 227.06 kg 0.56

Ripio 903.78 kg 2.23

Arena 700.12 kg 1.73


Materiales

Descripción

Unidad

Cantidad







AGUA M3 0.227 0.03




Cemento 16.45 1.00 16.45 1.00

Agua 9.21 0.56 10.80 0.66

Ripio 36.66 2.23 2.06 0.32 36.04 2.19

Arena 28.40 1.73 4.07 0.53 27.43 1.67

Puesto que el asentamiento obtenido en las mezclas es en la mayoría de los casos menor al

asentamiento de diseño, se procedió a utilizar un aditivo plastificante Sikament No 100, que

ayuda a mejorar la trabajabilidad del hormigón aumentando el asentamiento. El resumen de

asentamientos obtenidos antes y después de usar el aditivo se indican en la siguiente tabla.

101

Tabla N° 22 Asentamientos Obtenidos

Mezclas

Definitivas

Sin Aditivo

(cm)

Con Aditivo

(cm)

Aditivo

%

AM25 6.0 11.5 0.2

RM25 8.5 14.0 0.25

AM75 6.0 10.5 0.3

RM75 12.5 - -

RAM25 10.0 12.5 0.2

RAM75 7.5 12.0 0.11

PIFO 8.0 12.0 0.18


102

Figura 40 Ensayo de Compresión

Figura 41 Ensayo de Tracción Indirecta

Figura 42 Ensayo de Módulo de Elasticidad

CAPÍTULO IV. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Después de haber culminado con la elaboración de las mezclas definitivas y corregir

falencias de las mezclas en estado fresco, se procedió a medir las siguientes propiedades

mecánicas en estado endurecido de las 7 diferentes mezclas propuestas en esta investigación:

Resistencia a la compresión a 1,3,7,28 y 56 días de edad

Resistencia a la tracción por compresión diametral (tracción Indirecta) a los 28 días

Módulo de elasticidad a los 28 días

Figura 40.

Ensayo de Compresión


Figura41

Ensayo de Tracción Indirecta


Figura 42. Ensayo de Módulo de Elasticidad


103

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

Tabla N° 23 Resistencia a la compresión. Mezcla AM25

MEZCLA

Fecha de

Fabricación

Edad

Fecha de

Ensayo

h

D

m

Área

Volumen

Densidad

Carg

a Esfuerzo

Promedio

(mm) (mm) Kg mm2

mm3

Kg/m3

KN MPa MPa

AM25%

26/11/2018 1 27/11/2018 206 102.00 3.75 8171.28 1683284.19 2.228 29.16 3.57

3.35 26/11/2018 1 27/11/2018 207 102.25 3.75 8211.39 1699757.09 2.206 29.51 3.59

26/11/2018 1 27/11/2018 206 102.00 3.75 8171.28 1683284.19 2.228 23.50 2.88

26/11/2018 3 29/11/2018 205 102.75 3.75 8291.89 1699837.49 2.206 77.10 9.30

9.38 26/11/2018 3 29/11/2018 205 102.00 3.75 8171.28 1675112.91 2.239 74.70 9.14

26/11/2018 3 29/11/2018 205 101.75 3.80 8131.28 1666911.64 2.280 78.80 9.69

26/11/2018 7 03/12/2018 204 102.00 3.75 8171.28 1666941.63 2.250 108.90 13.33

13.01 26/11/2018 7 03/12/2018 204 101.50 3.75 8091.37 1650639.12 2.272 107.70 13.31

26/11/2018 7 03/12/2018 204 102.25 3.80 8211.39 1675122.92 2.268 101.80 12.40

26/11/2018 28 24/12/2018 205 102.00 3.80 8171.28 1675112.91 2.269 169.89 20.79

20.34 26/11/2018 28 24/12/2018 204 101.75 3.80 8131.28 1658780.36 2.291 160.51 19.74

26/11/2018 28 24/12/2018 205 101.50 3.75 8091.37 1658730.49 2.261 165.80 20.49

26/11/2018 56 21/01/2019 204 101.75 3.80 8131.28 1658780.36 2.291 198.40 24.40

23.88 26/11/2018 56 21/01/2019 205 101.50 3.75 8091.37 1658730.49 2.261 189.00 23.36


La figura 43 muestra el comportamiento de la resistencia en función del tiempo se puede observar que a los 28 días este hormigón alcanza

20.34MPa estando por debajo de la resistencia especificada de 21MPa, sin embargo, a los 56 días rebasa en 13% más a la resistencia especificada

obteniéndose una resistencia de 23.88MPa.

104

Figura 43 Curva de Resistencia vs tiempo. Mezcla AM25.

Figura 43.

Curva de Resistencia vs tiempo. Mezcla AM25.


105

Tabla N° 24 Resistencia a la compresión. Mezcla RM25

MEZCLA

Fecha de

Fabricación

Edad

Fecha de

Ensayo

h D m Área Volumen Densidad Carga Esfuerzo Promedio


Kg/m3 KN MPa MPa

RM25

%

26/11/2018 1 27/11/2018 207 101.75 3.75 8131.28 1683174.19 2.228 23.15 2.85

2.86 26/11/2018 1 27/11/2018 206 101.75 3.75 8131.28 1675042.91 2.239 23.36 2.87

26/11/2018 1 27/11/2018 205 102.25 3.75 8211.39 1683334.31 2.228 23.43 2.85

26/11/2018 3 29/11/2018 205 102.00 3.75 8171.28 1675112.91 2.239 68.70 8.41

8.85 26/11/2018 3 29/11/2018 205 101.75 3.80 8131.28 1666911.64 2.280 73.20 9.00

26/11/2018 3 29/11/2018 204 102.00 3.75 8171.28 1666941.63 2.250 74.60 9.13

26/11/2018 7 03/12/2018 205 102.50 3.80 8251.59 1691575.84 2.246 108.90 13.20

12.99 26/11/2018 7 03/12/2018 205 101.50 3.80 8091.37 1658730.49 2.291 107.70 13.31

26/11/2018 7 03/12/2018 205 102.00 3.75 8171.28 1675112.91 2.239 101.80 12.46

26/11/2018 28 24/12/2018 205 101.75 3.80 8131.28 1666911.64 2.280 176.61 21.72

21.01 26/11/2018 28 24/12/2018 204 101.75 3.80 8131.28 1658780.36 2.291 171.81 21.13

26/11/2018 28 24/12/2018 205 102.00 3.75 8171.28 1675112.91 2.239 164.81 20.17

26/11/2018 56 21/01/2019 204 101.75 3.80 8131.28 1658780.36 2.291 214.00 26.32

25.58 26/11/2018 56 21/01/2019 205 102.00 3.75 8171.28 1675112.91 2.239 203.00 24.84


La figura 44 muestra el comportamiento de la resistencia en función del tiempo, se puede observar que a los 28 días este hormigón alcanza

21.01MPa alcanzando y rebasando la resistencia especificada de 21MPa y a los 56 días rebasa aún más en 21.8 % a la resistencia especificada

obteniéndose una resistencia de 25.58MPa.

106

Figura 44 Curva de resistencia vs tiempo. Mezcla RM25

Figura 44. Curva de resistencia vs tiempo. Mezcla RM25


107

Tabla N° 25 Resistencia a la compresión Mezcla AM75

MEZCLA

Fecha de

Fabricación

Edad

Fecha de

Ensayo


(mm) (mm) Kg mm2

mm3

Kg/m3

KN MPa MPa

AM75%

28/11/2018 1 29/11/2018 205 101.75 3.75 8131.28 1666911.64 2.250 28.32 3.48

3.45 28/11/2018 1 29/11/2018 205 101.75 3.70 8131.28 1666911.64 2.220 27.83 3.42

28/11/2018 1 29/11/2018 204 101.50 3.75 8091.37 1650639.12 2.272 27.83 3.44

28/11/2018 3 01/12/2018 205 102.00 3.75 8171.28 1675112.91 2.239 76.50 9.36

9.37 28/11/2018 3 01/12/2018 205 102.00 3.75 8171.28 1675112.91 2.239 75.60 9.25

28/11/2018 3 01/12/2018 207 102.00 3.75 8171.28 1691455.48 2.217 77.60 9.50

28/11/2018 7 05/12/2018 205 102.00 3.80 8171.28 1675112.91 2.269 110.00 13.46

13.18 28/11/2018 7 05/12/2018 204 102.00 3.75 8171.28 1666941.63 2.250 108.80 13.31

28/11/2018 7 05/12/2018 294 102.25 3.80 8211.39 2414147.74 1.574 104.80 12.76

28/11/2018 28 26/12/2018 205 101.75 3.80 8131.28 1666911.64 2.280 167.84 20.64

20.46 28/11/2018 28 26/12/2018 205 101.50 3.80 8091.37 1658730.49 2.291 165.44 20.45

28/11/2018 28 26/12/2018 204 101.75 3.80 8131.28 1658780.36 2.291 164.88 20.28

28/11/2018 56 23/01/2019 205 101.50 3.80 8091.37 1658730.49 2.291 198.40 24.52

23.90 28/11/2018 56 23/01/2019 204 101.75 3.80 8131.28 1658780.36 2.291 189.23 23.27



20.5MPa casi alcanzando la resistencia especificada de 21MPa sin embargo a los 56 días rebasa en 13.8 % a la resistencia especificada obteniéndose una

resistencia de 23.90MPa.

108

Figura 45 Curva de resistencia vs tiempo. Mezcla AM75

Figura 45.

Curva de resistencia vs tiempo. Mezcla AM75


109

Tabla N° 26 Resistencia a la compresión. Mezcla RM75

MEZCLA

Fecha de

Fabricación

Edad

Fecha de

Ensayo


(mm) (mm) Kg mm2

mm3

Kg/m3

KN MPa MPa

RM75%

28/11/2018 1 29/11/2018 205 102.25 3.70 8211.39 1683334.31 2.198 24.97 3.04

3.08 28/11/2018 1 29/11/2018 205 101.75 3.75 8131.28 1666911.64 2.250 23.78 2.92

28/11/2018 1 29/11/2018 205 102.00 3.75 8171.28 1675112.91 2.239 26.78 3.28

28/11/2018 3 01/12/2018 205 101.75 3.80 8131.28 1666911.64 2.280 68.70 8.45

8.63 28/11/2018 3 01/12/2018 205 101.75 3.80 8131.28 1666911.64 2.280 69.80 8.58

28/11/2018 3 01/12/2018 207 102.00 3.75 8171.28 1691455.48 2.217 72.40 8.86

28/11/2018 7 05/12/2018 206 102.25 3.80 8211.39 1691545.70 2.246 102.40 12.47

13.07 28/11/2018 7 05/12/2018 204 101.75 3.75 8131.28 1658780.36 2.261 111.20 13.68

28/11/2018 7 05/12/2018 205 101.75 3.80 8131.28 1666911.64 2.280 106.20 13.06

28/11/2018 28 26/12/2018 204 101.50 3.75 8091.37 1650639.12 2.272 181.52 22.43

21.96 28/11/2018 28 26/12/2018 204 102.25 3.75 8211.39 1675122.92 2.239 183.64 22.36

28/11/2018 28 26/12/2018 204 102.25 3.80 8211.39 1675122.92 2.268 173.10 21.08

28/11/2018 56 23/01/2019 204 102.25 3.75 8211.39 1675122.92 2.239 205.70 25.05

24.63 28/11/2018 56 23/01/2019 204 102.25 3.80 8211.39 1675122.92 2.268 198.87 24.22



21.96MPa rebasando la resistencia especificada de 21MPa y a los 56 días rebasa en 17.3 % a la resistencia especificada obteniéndose una resistencia de

24.63MPa.

110

Figura 46 Curva de resistencia vs tiempo. Mezcla RM75

Figura 46. Curva de resistencia vs tiempo. Mezcla RM75


111

Tabla N° 27 Resistencia a la compresión. Mezcla RAM25

MEZCLA

Fecha de

Fabricación

Edad

Fecha de

Ensayo


(mm) (mm) Kg mm2

mm3

Kg/m3

KN MPa MPa

RAM25%

28/11/2018 1 29/11/2018 204 101.75 3.70 8131.28 1658780.36 2.231 23.36 2.87

2.71 28/11/2018 1 29/11/2018 206 101.50 3.70 8091.37 1666821.86 2.220 23.50 2.90

28/11/2018 1 29/11/2018 205 101.75 3.80 8131.28 1666911.64 2.280 19.23 2.37

28/11/2018 3 01/12/2018 206 102.00 3.85 8171.28 1683284.19 2.287 74.50 9.12

9.75 28/11/2018 3 01/12/2018 205 101.75 3.80 8131.28 1666911.64 2.280 80.90 9.95

28/11/2018 3 01/12/2018 204 101.25 3.75 8051.56 1642517.91 2.283 81.90 10.17

28/11/2018 7 05/12/2018 204 103.25 3.80 8372.79 1708048.39 2.225 97.27 11.62

11.70 28/11/2018 7 05/12/2018 206 102.50 3.75 8251.59 1699827.43 2.206 96.29 11.67

28/11/2018 7 05/12/2018 206 102.50 3.80 8251.59 1699827.43 2.236 97.48 11.81

28/11/2018 28 26/12/2018 205 102.00 3.75 8171.28 1675112.91 2.239 190.00 23.25

22.35 28/11/2018 28 26/12/2018 205 101.50 3.75 8091.37 1658730.49 2.261 188.80 23.33

28/11/2018 28 26/12/2018 205 102.25 3.80 8211.39 1683334.31 2.257 167.98 20.46

28/11/2018 56 23/01/2019 205 101.50 3.75 8091.37 1658730.49 2.261 201.60 24.92

25.67 28/11/2018 56 23/01/2019 205 102.25 3.80 8211.39 1683334.31 2.257 217.00 26.43



22.35MPa rebasando la resistencia especificada de 21MPa y a los 56 días rebasa en 22.2 % a la resistencia especificada obteniéndose una resistencia de

25.67MPa.

112

Figura 47 Curva de resistencia vs tiempo. Mezcla RAM25

Figura 47. Curva de resistencia vs tiempo. Mezcla RAM25


113

Tabla N° 28 Resistencia a la compresión. Mezcla RAM75

MEZCLA

Fecha de

Fabricación

Edad

Fecha de

Ensayo



Kg/m3 KN MPa MPa

RAM75%

30/11/2018 1 01/12/2018 206 102.00 3.70 8171.28 1683284.19 2.198 28.00 3.43

3.18 30/11/2018 1 01/12/2018 205 102.25 3.70 8211.39 1683334.31 2.198 23.30 2.84

30/11/2018 1 01/12/2018 204 101.50 3.70 8091.37 1650639.12 2.242 26.50 3.28

30/11/2018 3 03/12/2018 205 101.50 3.80 8091.37 1658730.49 2.291 53.99 6.67

6.49 30/11/2018 3 03/12/2018 204 102.25 3.75 8211.39 1675122.92 2.239 53.71 6.54

30/11/2018 3 03/12/2018 205 102.25 3.85 8211.39 1683334.31 2.287 51.40 6.26

30/11/2018 7 07/12/2018 205 102.25 3.70 8211.39 1683334.31 2.198 78.18 9.52

9.69 30/11/2018 7 07/12/2018 205 102.75 3.70 8291.89 1699837.49 2.177 84.55 10.20

30/11/2018 7 07/12/2018 205 102.00 3.75 8171.28 1675112.91 2.239 76.36 9.35

30/11/2018 28 28/12/2018 204 102.00 3.75 8171.28 1666941.63 2.250 143.70 17.59

19.16 30/11/2018 28 28/12/2018 205 101.50 3.75 8091.37 1658730.49 2.261 147.50 18.23

30/11/2018 28 28/12/2018 204 102.25 3.80 8211.39 1675122.92 2.268 177.90 21.67

30/11/2018 56 25/01/2019 205 101.50 3.75 8091.37 1658730.49 2.261 170.50 21.07

21.26 30/11/2018 56 25/01/2019 204 102.25 3.80 8211.39 1675122.92 2.268 176.10 21.45



19.16MPa estando muy por debajo de la resistencia especificada de 21MPa sin embargo a los 56 días rebasa en apenas 1.2 % a la resistencia

especificada obteniéndose una resistencia de 21.26MPa.

114

Figura 48 Curva resistencia vs tiempo. Mezcla RAM75

Figura 48. Curva resistencia vs tiempo. Mezcla RAM75


115

Tabla N° 29 Resistencia a la compresión. Mezcla Pifo

MEZCLA

Fecha de

Fabricación

Edad

Fecha de

Ensayo


(mm) (mm) Kg mm2

mm3

Kg/m3

KN MPa MPa

PIFO

30/11/2018 1 01/12/2018 205 102.50 3.80 8251.59 1691575.84 2.246 15.60 1.89

1.93 30/11/2018 1 01/12/2018 207 102.00 3.80 8171.28 1691455.48 2.247 15.60 1.91

30/11/2018 1 01/12/2018 205 101.75 3.80 8131.28 1666911.64 2.280 16.20 1.99

30/11/2018 3 03/12/2018 203 101.75 3.70 8131.28 1650649.08 2.242 67.60 8.31

8.33 30/11/2018 3 03/12/2018 203 102.25 3.75 8211.39 1666911.54 2.250 68.10 8.29

30/11/2018 3 03/12/2018 204 102.00 3.75 8171.28 1666941.63 2.250 68.50 8.38

30/11/2018 7 07/12/2018 206 102.25 3.80 8211.39 1691545.70 2.246 103.54 12.61

12.81 30/11/2018 7 07/12/2018 204 101.75 3.80 8131.28 1658780.36 2.291 102.42 12.60

30/11/2018 7 07/12/2018 204 101.50 3.80 8091.37 1650639.12 2.302 107.00 13.22

30/11/2018 28 28/12/2018 204 102.00 3.80 8171.28 1666941.63 2.280 211.80 25.92

26.19 30/11/2018 28 28/12/2018 204 102.25 3.80 8211.39 1675122.92 2.268 214.70 26.15

30/11/2018 28 28/12/2018 204 102.25 3.80 8211.39 1675122.92 2.268 217.67 26.51

30/11/2018 56 25/01/2019 204 102.25 3.80 8211.39 1675122.92 2.268 246.80 30.06

29.24 30/11/2018 56 25/01/2019 204 102.25 3.80 8211.39 1675122.92 2.268 233.40 28.42



26.19MPa, rebasando ampliamente la resistencia especificada de 21MPa y a los 56 días rebasa en 39.2 % a la resistencia especificada obteniéndose una

resistencia de 29.24MPa.

116

Figura 49 Curva de resistencia vs tiempo. Mezcla PIFO

Figura 49. Curva de resistencia vs tiempo. Mezcla PIFO


117

Res

iste

nci

a a

la C

om

pre

sió

n (M

Pa)

Figura 50 Módulos de elasticidad obtenidos de las diferentes mezclas

Resistencia a la Compresión de las diferentes Mezclas

Resistencia a la Compresión

30

25

20

15

10

5

0

AM25 RM25 AM75 RM75 RAM25 RAM75 PIFO

Título del eje

Mezclas

Figura50. Módulos de elasticidad obtenidos de las diferentes mezclas


RESISTENCIA A LA TRACCIÓN

Se conoce que el hormigón resiste bien a esfuerzos de compresión sin embargo es débil

ante esfuerzos de tracción es por eso que se complementa al hormigón con la inclusión

de acero de refuerzo.

Teóricamente se conoce que la resistencia a la tracción es aproximadamente el 10%

de la resistencia a la compresión, también se puede obtener la resistencia a la tracción

mediante la siguiente fórmula:

Sin embargo, de los resultados mostrados a continuación se observa que no se cumple

de manera precisa esta aseveración.

118

Tabla N° 30 Resistencia a la tracción. Mezcla AM25

Edad Fecha de

Ensayo

H D m Carga Esfuerzo Promedio

(mm) (mm) Kg KN MPa MPa

28 24/12/2018 204 101.75 3.80 74.50 2.29

2.33 28 24/12/2018 205 101.50 3.75 77.80 2.38


Se obtuvo una resistencia a la tracción de 2.33 MPa si se compara con la resistencia a

la compresión obtenida a la misma edad 20.34MPa se puede establecer que la resistencia a

la tracción es 11.46% de la resistencia a la compresión.

Tabla N° 31 Resistencia a la tracción. Mezcla RM25

Edad

Fecha de

Ensayo



28 24/12/2018 204 101.75 3.80 70.80 2.17

2.14 28 24/12/2018 205 101.50 3.75 68.60 2.10





Tabla N° 32 Resistencia a la tracción. Mezcla AM75

Edad Fecha de

Ensayo



28 26/12/2018 204 101.75 3.80 69.80 2.14

2.15 28 26/12/2018 205 101.50 3.75 70.30 2.15





Tabla N° 33 Resistencia a la tracción. Mezcla RM75

Edad Fecha de

Ensayo



28 26/12/2018 204 101.75 3.80 71.70 2.20

2.21 28 26/12/2018 205 101.50 3.75 72.60 2.22


119


la compresión obtenida a la misma edad 21.96 MPa se puede establecer que la resistencia a


Tabla N° 34 Resistencia a la tracción. Mezcla RAM25

Edad Fecha de

Ensayo

h D m Carga Esfuerzo Promedio


28 26/12/2018 204 101.75 3.80 73.20 2.25

2.26 28 26/12/2018 205 101.50 3.75 74.10 2.27





Tabla N° 35 Resistencia a la tracción. Mezcla RAM75

Edad Fecha de

Ensayo



28 28/12/2018 204 101.75 3.80 57.80 1.77

1.75 28 28/12/2018 205 101.50 3.75 56.10 1.72





Tabla N° 36 Resistencia a la tracción. Mezcla PIFO

Edad Fecha de

Ensayo



28 28/12/2018 204 101.75 3.80 92.10 2.83

2.82 28 28/12/2018 205 101.50 3.75 91.90 2.81




la tracción es 10.77 % de la resistencia a la compresión.

120

Res

iste

nci

a a

la T

racc

ión

(MP

a)


Resistencia a la Compresión de las diferentes Mezclas

Resistencia a la Tracción

3

2,5

2

1,5

1

0,5

0


Título del eje

Mezclas

Figura51.

Módulos de elasticidad obtenidos de las diferentes mezclas


MODULOS DE ELASTICIDAD METODO EXPERIMENTAL

Puesto que esta investigación es de carácter experimental se optó por determinar el

módulo estático de elasticidad por el método experimental establecido en la norma ASTM

C469-94.

Por cada mezcla se ensayó dos probetas ya que en el ensayo del módulo de elasticidad

también se aplica lo explicado en la norma ASTM C39 la cual establece que se deben

ensayar como mínimo dos especímenes, por lo que el módulo estático de elasticidad

obtenido es producto de un promedio. A continuación, se muestran los resultados obtenidos.

121

RESULTADOS DEL ENSAYO APLICADO

MATERIAL: HORMIGÓN EDAD [días]: 28

DIAMETRO NOMINAL [mm]: 101.50 S2 (40% σmáx [MPa]): 4.56

LONG. MEDIDA [mm]: 204 MUESTRA: AM 25%-3

AREA-mm2:

8091.37 MODULO DE ELASTICIDAD

Ec [MPa]: 14708.6

Carga máxima [KN]: 92.20 DENSIDAD [Kg/m3]: 2480

σmáx [MPa]: 11.39 TIPO DE FRACTURA 3

N°

CARGA

ESFUERZO

ESFUERZO DEFORMACIÓN DEFORMACIÓN DEFORMACIÓN

DIAL DIAL UNITARIA

[KN] [MPa] [kg/cm2] [pulg]x10-2 mm/mmx10-2

mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.60 0.03 0.64 3.11

3 20.00 2.5 25.20 0.06 1.52 7.47

4 30.00 3.7 37.81 0.16 4.06 19.92

5 40.00 4.9 50.41 0.19 4.83 23.66

6 50.00 6.2 63.01 0.28 7.11 34.86

7 60.00 7.4 75.61 0.36 9.14 44.82

8 70.00 8.7 88.22 0.42 10.67 52.29

9 80.00 9.9 100.82 0.50 12.70 62.25

10 90.00 11.1 113.42 0.60 15.24 74.71

123




LONG. MEDIDA [mm]: 204 MUESTRA: AM 25%-1

AREA-mm2:


Ec [MPa]: 16806.3



N°

CARGA

ESFUERZO


DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.54 0.02 0.51 2.49

3 20.00 2.5 25.08 0.04 1.02 4.98

4 30.00 3.7 37.62 0.08 2.03 9.96

5 40.00 4.9 50.16 0.14 3.56 17.43

6 50.00 6.1 62.70 0.22 5.59 27.39

7 60.00 7.4 75.24 0.25 6.35 31.13

8 70.00 8.6 87.78 0.28 7.11 34.86

9 80.00 9.8 100.32 0.34 8.64 42.33

10 90.00 11.1 112.86 0.36 9.14 44.82

11 100.00 12.3 125.40 0.40 10.16 49.80

12 110.00 13.5 137.95 0.46 11.68 57.27

13 120.00 14.8 150.49 0.54 13.72 67.24

125




LONG. MEDIDA [mm]: 204 MUESTRA: RM 25%-10

AREA-mm2:


Ec [MPa]: 18044.4



N°

CARGA

ESFUERZO


DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.48 0.02 0.51 2.49

3 20.00 2.4 24.96 0.05 1.27 6.23

4 30.00 3.7 37.44 0.10 2.54 12.45

5 40.00 4.9 49.92 0.16 4.06 19.92

6 50.00 6.1 62.40 0.20 5.08 24.90

7 60.00 7.3 74.87 0.26 6.60 32.37

8 70.00 8.6 87.35 0.35 8.89 43.58

9 80.00 9.8 99.83 0.42 10.67 52.29

10 90.00 11.0 112.31 0.51 12.95 63.50

11 100.00 12.2 124.79 0.60 15.24 74.71

12 110.00 13.5 137.27 0.68 17.27 84.67

13 120.00 14.7 149.75 0.72 18.29 89.65

14 130.00 15.9 162.23 0.80 20.32 99.61

127





AREA-mm2:


Ec [MPa]: 19870.3



N°

CARGA

ESFUERZO


DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.54 0.02 0.51 2.48

3 20.00 2.5 25.08 0.05 1.27 6.20

4 30.00 3.7 37.62 0.09 2.29 11.15

5 40.00 4.9 50.16 0.12 3.05 14.87

6 50.00 6.1 62.70 0.16 4.06 19.82

7 60.00 7.4 75.24 0.24 6.10 29.74

8 70.00 8.6 87.78 0.35 8.89 43.37

9 80.00 9.8 100.32 0.42 10.67 52.04

10 90.00 11.1 112.86 0.51 12.95 63.19

11 100.00 12.3 125.40 0.60 15.24 74.34

12 110.00 13.5 137.95 0.68 17.27 84.25

13 120.00 14.8 150.49 0.72 18.29 89.21

14 130.00 16.0 163.03 0.80 20.32 99.12

15 140.00 17.2 175.57 0.90 22.86 111.51

129




LONG. MEDIDA [mm]: 204 MUESTRA: AM 75% -17

AREA-mm2:


Ec [MPa]: 17131.0



N°

CARGA

ESFUERZO


DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.60 0.02 0.51 2.49

3 20.00 2.5 25.20 0.06 1.52 7.47

4 30.00 3.7 37.81 0.12 3.05 14.94

5 40.00 4.9 50.41 0.17 4.32 21.17

6 50.00 6.2 63.01 0.26 6.60 32.37

7 60.00 7.4 75.61 0.34 8.64 42.33

8 70.00 8.7 88.22 0.42 10.67 52.29

9 80.00 9.9 100.82 0.50 12.70 62.25

10 90.00 11.1 113.42 0.58 14.73 72.22

11 100.00 12.4 126.02 0.65 16.51 80.93

12 110.00 13.6 138.63 0.72 18.29 89.65

131




LONG. MEDIDA [mm]: 205 MUESTRA: AM 75% -18

AREA-mm2:


Ec [MPa]: 16542.3



N°

CARGA

ESFUERZO


DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.60 0.02 0.51 2.48

3 20.00 2.5 25.20 0.04 1.02 4.96

4 30.00 3.7 37.81 0.10 2.54 12.39

5 40.00 4.9 50.41 0.16 4.06 19.82

6 50.00 6.2 63.01 0.22 5.59 27.26

7 60.00 7.4 75.61 0.31 7.87 38.41

8 70.00 8.7 88.22 0.38 9.65 47.08

9 80.00 9.9 100.82 0.45 11.43 55.76

10 90.00 11.1 113.42 0.52 13.21 64.43

11 100.00 12.4 126.02 0.60 15.24 74.34

133





AREA-mm2:


Ec [MPa]: 19862.1



N°

CARGA

ESFUERZO


DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.54 0.07 1.78 8.72

3 20.00 2.5 25.08 0.10 2.54 12.45

4 30.00 3.7 37.62 0.15 3.81 18.68

5 40.00 4.9 50.16 0.20 5.08 24.90

6 50.00 6.1 62.70 0.25 6.35 31.13

7 60.00 7.4 75.24 0.31 7.87 38.60

8 70.00 8.6 87.78 0.36 9.14 44.82

9 80.00 9.8 100.32 0.42 10.67 52.29

10 90.00 11.1 112.86 0.49 12.45 61.01

11 100.00 12.3 125.40 0.54 13.72 67.24

12 110.00 13.5 137.95 0.62 15.75 77.20

13 120.00 14.8 150.49 0.71 18.03 88.40

14 130.00 16.0 163.03 0.78 19.81 97.12

15 140.00 17.2 175.57 0.85 21.59 105.83

16 150.00 18.4 188.11 0.92 23.37 114.55

135





AREA-mm2:


Ec [MPa]: 21184.6



N°

CARGA

ESFUERZO


DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.60 0.03 0.76 3.72

3 20.00 2.5 25.20 0.06 1.52 7.43

4 30.00 3.7 37.81 0.10 2.54 12.39

5 40.00 4.9 50.41 0.16 4.06 19.82

6 50.00 6.2 63.01 0.20 5.08 24.78

7 60.00 7.4 75.61 0.23 5.84 28.50

8 70.00 8.7 88.22 0.32 8.13 39.65

9 80.00 9.9 100.82 0.38 9.65 47.08

10 90.00 11.1 113.42 0.44 11.18 54.52

11 100.00 12.4 126.02 0.54 13.72 66.91

12 110.00 13.6 138.63 0.62 15.75 76.82

13 120.00 14.8 151.23 0.69 17.53 85.49

14 130.00 16.1 163.83 0.76 19.30 94.17

15 140.00 17.3 176.43 0.81 20.57 100.36

16 150.00 18.5 189.03 0.86 21.84 106.56

17 160.00 19.8 201.64 0.92 23.37 113.99

137




LONG. MEDIDA [mm]: 205 MUESTRA: RAM 25%-4

AREA-mm2:


Ec [MPa]: 15945.5



N°

CARGA

ESFUERZO


DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.48 0.02 0.51 2.48

3 20.00 2.4 24.96 0.04 1.02 4.96

4 30.00 3.7 37.44 0.10 2.54 12.39

5 40.00 4.9 49.92 0.16 4.06 19.82

6 50.00 6.1 62.40 0.25 6.35 30.98

7 60.00 7.3 74.87 0.30 7.62 37.17

8 70.00 8.6 87.35 0.42 10.67 52.04

9 80.00 9.8 99.83 0.50 12.70 61.95

10 90.00 11.0 112.31 0.58 14.73 71.86

11 100.00 12.2 124.79 0.65 16.51 80.54

139





AREA-mm2:


Ec [MPa]: 15939.6



N°

CARGA

ESFUERZO

ESFUERZO

DEFORMACIÓN DEFORMACIÓN DEFORMACIÓN

DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.54 0.02 0.51 2.48

3 20.00 2.5 25.08 0.04 1.02 4.96

4 30.00 3.7 37.62 0.10 2.54 12.39

5 40.00 4.9 50.16 0.16 4.06 19.82

6 50.00 6.1 62.70 0.29 7.37 35.93

7 60.00 7.4 75.24 0.36 9.14 44.60

8 70.00 8.6 87.78 0.42 10.67 52.04

9 80.00 9.8 100.32 0.51 12.95 63.19

10 90.00 11.1 112.86 0.62 15.75 76.82

11 100.00 12.3 125.40 0.68 17.27 84.25

141





AREA-mm2:


Ec [MPa]: 17436.7



N°

CARGA

ESFUERZO


DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.54 0.02 0.51 2.49

3 20.00 2.5 25.08 0.04 1.02 4.98

4 30.00 3.7 37.62 0.10 2.54 12.45

5 40.00 4.9 50.16 0.15 3.81 18.68

6 50.00 6.1 62.70 0.21 5.33 26.15

7 60.00 7.4 75.24 0.27 6.86 33.62

8 70.00 8.6 87.78 0.35 8.89 43.58

9 80.00 9.8 100.32 0.41 10.41 51.05

10 90.00 11.1 112.86 0.48 12.19 59.76

11 100.00 12.3 125.40 0.56 14.22 69.73

12 110.00 13.5 137.95 0.62 15.75 77.20

13 120.00 14.8 150.49 0.70 17.78 87.16

143





AREA-mm2:


Ec [MPa]: 15136.5



N°

CARGA

ESFUERZO

ESFUERZO

DEFORMACIÓN DEFORMACIÓN DEFORMACIÓN

DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.48 0.02 0.51 2.48

3 20.00 2.4 24.96 0.05 1.27 6.20

4 30.00 3.7 37.44 0.11 2.79 13.63

5 40.00 4.9 49.92 0.17 4.32 21.06

6 50.00 6.1 62.40 0.23 5.84 28.50

7 60.00 7.3 74.87 0.29 7.37 35.93

8 70.00 8.6 87.35 0.35 8.89 43.37

9 80.00 9.8 99.83 0.42 10.67 52.04

10 90.00 11.0 112.31 0.49 12.45 60.71

11 100.00 12.2 124.79 0.56 14.22 69.39

145




LONG. MEDIDA [mm]: 204 MUESTRA: PIFO-1

AREA-mm2:


Ec [MPa]: 17480.1



N°

CARGA

ESFUERZO


DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.48 0.02 0.51 2.49

3 20.00 2.4 24.96 0.04 1.02 4.98

4 30.00 3.7 37.44 0.10 2.54 12.45

5 40.00 4.9 49.92 0.14 3.56 17.43

6 50.00 6.1 62.40 0.21 5.33 26.15

7 60.00 7.3 74.87 0.26 6.60 32.37

8 70.00 8.6 87.35 0.32 8.13 39.84

9 80.00 9.8 99.83 0.38 9.65 47.31

10 90.00 11.0 112.31 0.46 11.68 57.27

11 100.00 12.2 124.79 0.51 12.95 63.50

12 110.00 13.5 137.27 0.58 14.73 72.22

13 120.00 14.7 149.75 0.64 16.26 79.69

147




LONG. MEDIDA [mm]: 205 MUESTRA: PIFO-4

AREA-mm2:


Ec [MPa]: 18696.6



N°

CARGA

ESFUERZO


DIAL DIAL UNITARIA


mm/mmx10-5

1 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

2 10.00 1.2 12.54 0.02 0.51 2.48

3 20.00 2.5 25.08 0.05 1.27 6.20

4 30.00 3.7 37.62 0.10 2.54 12.39

5 40.00 4.9 50.16 0.15 3.81 18.59

6 50.00 6.1 62.70 0.20 5.08 24.78

7 60.00 7.4 75.24 0.25 6.35 30.98

8 70.00 8.6 87.78 0.32 8.13 39.65

9 80.00 9.8 100.32 0.39 9.91 48.32

10 90.00 11.1 112.86 0.46 11.68 57.00

11 100.00 12.3 125.40 0.51 12.95 63.19

12 110.00 13.5 137.95 0.59 14.99 73.10

13 120.00 14.8 150.49 0.66 16.76 81.78

14 130.00 16.0 163.03 0.75 19.05 92.93

149

Mó

du

los

de

Elas

tici

dad

(MP

a)


Tabla N° 37 Resumen módulos de

elasticidad

Mezcla

Módulo de Elasticidad

(MPa)

Módulo de

Elasticidad

Promedio (MPa)

Probeta 1 Probeta 2

AM25 16806.3 14708.6 15757.45

RM25 18044.4 19870.3 18957.35

AM75 17131 16542.3 16836.65

RM75 19862.1 21184.6 20523.35

RAM25 15945.5 15939.6 15942.55

RAM75 17436.7 15136.5 16286.6

PIFO 17480.1 18696.6 18088.35


Como se puede ver en la siguiente figura los Módulos de elasticidad varían en cada

mezcla teniéndose como valor más bajo 15942.55MPa correspondiente a la mezcla

RAM25, por otro lado, el módulo de elasticidad más alto corresponde a la mezcla RM75

con un valor de 20523.35 MPa.

25000

Módulos de Elasticidad

20000

15000

10000

5000

0


Mezclas

Figura 52.

Módulos de elasticidad obtenidos de las diferentes mezclas


150

Tabla N° 38 Comparación del módulo de elasticidad de las mezclas con reemplazo de mármol y el

hormigón tradicional

Mezcla

f'c (MPa)

Módulo de Elasticidad (MPa)

Laboratorio %

AM25 20.34 15757.45 87.11%

RM25 21.01 18957.35 104.80%

AM75 20.46 16836.65 93.08%

RM75 21.96 20523.35 113.46%

RAM25 22.35 15942.55 88.14%

RAM75 19.16 16286.6 90.04%

PIFO 26.19 18088.35 100.00%


El módulo estático de elasticidad para la mezcla de Pifo es de 18088.35 MPa, que es

la mezcla de referencia por lo que se concluye que el módulo estático de elasticidad más

bajo, que es de 15757 MPa correspondiente a la mezcla AM25, es el 12,89% más bajo

que la mezcla de referencia por lo que es más elástico y el módulo estático de elasticidad

más alto, que es de 20523 MPa correspondiente a la mezcla RM25, es el 13,46% más alto

que la mezcla de referencia siendo entonces más rígido.

ANÁLISIS ECONÓMICO DE LAS MEZCLAS PROPUESTAS

Se calcula el costo de fabricación por metro cúbico de hormigón, los precios de los

materiales corresponden a los ofertados dentro del perímetro urbano del Distrito

Metropolitano de Quito.

Para los agregados fino y grueso productos del mármol se detalla a continuación el

costo de cada uno de ellos. Los costos incluyen IVA. A continuación, se muestran los

resultados de este análisis.

151

Tabla N° 39 Costo de elaboración Agregados de Mármol

COSTO DE PRODUCCIÓN DE AGREGADOS DE MÁRMOL

Detalle

Cant.

Unidad

Costo hora rodillo vibro compactador

5

USD

Total horas de trituración

4

horas

Subtotal

20

USD

Transporte

0

USD

Costo total

20

USD

Producción total de ripio

450

kg

Producción total de arena

400

kg

Producción de ripio

2.96

m3

Producción de arena

3.55

m3

Producción total

6.51

m3

Costo de ripio de mármol por m3

9.09

USD

Costo de arena de mármol por m3

10.91

USD

Tabla N° 40 Costo de elaboración Mezcla AM25

MATERIALES

DESCRIPCION

UNIDAD

CANTIDAD

A

PRECIO

UNIT. B

COSTO

C=AxB

CEMENTO

CHIMBORAZO IP

SACO

8.109

7.95

64.47

ARENA PIFO m3 0.595 10.23 6.09

*ARENA DE MARMOL m3 0.126 10.91 1.37

RIPIO m3 0.684 12.05 8.24

AGUA m3 0.227 0.56 0.13

ADITIVO PLASTIF. -

SIKAMENT

Kg

0.811

4.61

3.74

Costo

Total

84.03


152

Tabla N° 41 Costo de elaboración Mezcla RM25

MATERIALES

DESCRIPCION

UNIDAD

CANTIDAD

A

PRECIO

UNIT.

B

COSTO

C=AxB

CEMENTO

CHIMBORAZO IP

SACO

8.109

7.95

64.47

ARENA PIFO m3 0.802 10.23 8.20

RIPIO PIFO m3 0.509 12.05 6.14

*RIPIO DE MÁRMOL m3 0.172 9.09 1.57

AGUA m3 0.227 0.56 0.13

ADITIVO PLASTIF. -

SIKAMENT

Kg

1.014

4.61

4.67

Costo

Total

85.17


Tabla N° 42 Costo de elaboración de Mezcla AM75

MATERIALES

DESCRIPCION

UNIDAD

CANTIDAD

A

PRECIO

UNIT. B

COSTO

C=AxB

CEMENTO

CHIMBORAZO IP

SACO

8.109

7.95

64.47

ARENA PIFO m3 0.194 10.23 1.99

ARENA MARMOL m3 0.370 10.91 4.03

RIPIO PIFO m3 0.509 12.05 6.14

AGUA m3 0.227 0.56 0.13

ADITIVO PLASTIF. –

SIKAMENT

Kg

1.216

4.61

5.61

Costo

Total

82.36


Tabla N° 43 Costo de elaboración de Mezcla RM75

MATERIALES

DESCRIPCION

UNIDAD

CANTIDAD

A

PRECIO

UNIT.

B

COSTO

C=AxB

CEMENTO

CHIMBORAZO IP

SACO

8.109

7.95

64.47

ARENA PIFO m3 0.802 10.23 8.20

RIPIO PIFO m3 0.167 12.05 2.02

RIPIO MARMOL m3 0.510 9.09 4.63

AGUA m3 0.227 0.56 0.13


SIKAMENT

Kg

0.811

4.61

3.74

Costo

Total

83.18


153

Tabla N° 44 Costo de elaboración Mezcla RAM25

MATERIALES

DESCRIPCION

UNIDAD

CANTIDAD

A

PRECIO

UNIT. B

COSTO

C=AxB

CEMENTO

CHIMBORAZO IP

SACO

8.109

7.95

64.47

ARENA PIFO m3 0.595 10.23 6.09

ARENA MARMOL m3 0.126 10.91 1.37

RIPIO PIFO m3 0.509 12.05 6.14

RIPIO MARMOL m3 0.172 9.09 1.57

AGUA m3 0.227 0.56 0.13

ADITIVO PLASTIF. -

SIKAMENT

Kg

0.811

4.61

3.74

Costo Total

83.50


Tabla N° 45 Costo de elaboración Mezcla RAM75

MATERIALES

DESCRIPCION

UNIDAD

CANTIDAD

A

PRECIO

UNIT. B

COSTO

C=AxB

CEMENTO

CHIMBORAZO IP

SACO

8.109

7.95

64.47

ARENA PIFO m3 0.194 10.23 1.99

ARENA MARMOL m3 0.370 10.91 4.03

RIPIO PIFO m3 0.167 12.05 2.02

RIPIO MARMOL m3 0.510 9.09 4.63

AGUA m3 0.227 0.56 0.13

ADITIVO PLASTIF. -

SIKAMENT

Kg

0.446

4.61

2.06

Costo Total

79.32


Tabla N° 46 Costo de elaboración Mezcla PIFO

MATERIALES

DESCRIPCION

UNIDAD

CANTIDAD

A

PRECIO

UNIT.

B

COSTO

C=AxB

CEMENTO

CHIMBORAZO IP

SACO

8.109

7.95

64.47

ARENA m3 0.891 10.23 9.11

RIPIO m3 0.622 12.05 7.50

AGUA m3 0.227 0.56 0.13


SIKAMENT

Kg

0.730

4.61

3.36

Costo

Total

84.57


154

Como se observa en la figura 51 con respecto a resistencia es la mezcla PIFO la que

más resistencia tiene, pero no es la más económica de producir por otro lado si se compara

el costo de todas las mezclas la más económica es la mezcla RAM 75 esto se da puesto

que tiene un 75% tanto de arena como ripio producidos a partir de residuos de mármol

los cuales tienen un costo de producción menor al de los agregados naturales.

Figura 53 Gráfico de Costo y Resistencia a la compresión de las mezclas propuestas.

Figura53. Gráfico de Costo y Resistencia a la compresión de las mezclas propuestas.


155

CAPITULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

El empleo de materiales reciclados para la elaboración de hormigones es una

alternativa muy buena ya que analizando los resultados obtenidos en la mayoría

de las mezclas en la que se reemplazó el agregado natural por el mármol se

evidencio que cumple con la resistencia especificada de 21 MPa.

Los agregados elaborados con residuos de mármol tienen propiedades que

cumplen con los requisitos de la Norma INEN 872 la cual establece los requisitos

de granulometría y calidad de los agregados para elaborar hormigón.

El agregado más viable proveniente de la trituración del mármol es el agregado

grueso ya que sus propiedades son aptas para realizar hormigón como por

ejemplo la abrasión que tiene un valor de aproximadamente 22% de desgaste

siendo este valor muy aceptable para el agregado grueso.

La mayoría de las mezclas cumplen satisfactoriamente con la resistencia a la

compresión especificada de 21MPa a los 28 días de edad, la única mezcla que

no alcanzó la resistencia fue la denominada RAM75, esto debido a la cantidad

de finos que tiene la arena de mármol afectando significativamente la

resistencia a la compresión, sin embargo, al ensayarla a los 56 días esta llego a

21.26 MPa. este aumento en la resistencia es debido a la composición de

cemento ya que se utilizó un cemento portland puzolánico.

Con respecto a la trabajabilidad y a la facilidad de los hormigones a ser

bombeados se concluye que todas las mezclas son aptas para su

implementación mediante bombeo puesto que se utilizó aditivo plastificante

para aumentar su trabajabilidad a excepción de la mezcla RM75 la cual

presentaba un asentamiento de 12.5 cm.

Por otro lado, se puede decir que las mezclas en las que se hacía un reemplazo

156

por arena de mármol tendían a disminuir su asentamiento como es el caso de

las mezclas AM25 y AM75 que presentaron un asentamiento de 6 cm cada una

esto debido a la cantidad de exceso de finos de la arena de mármol y su capacidad

de absorción del 4 %.

Se obtuvo resistencias más altas en las mezclas de prueba a los 7 días que en

las definitivas a la misma edad esto se debió a que en las mezclas de prueba no

se hizo uso del aditivo siendo no así en las mezclas definitivas por lo que se

concluye que el aditivo aparte de darle más trabajabilidad a la mezcla hace que

la resistencia a edades tempranas disminuya.

El módulo estático de elasticidad para la mezcla de Pifo es de 18088.35 MPa,

que es la mezcla de referencia por lo que se concluye que el módulo estático

de elasticidad más bajo, que es de 15757 MPa correspondiente a la mezcla

AM25, es el 12,89% más bajo que la mezcla de referencia y el módulo estático

de elasticidad más alto, que es de 20523 MPa correspondiente a la mezcla RM25,

es el 13,46% más alto que la mezcla de referencia.

Los costos de producción de cada mezcla son relativamente cercanos

teniéndose así para la mezcla AM75 un costo de 84.03 USD/m3, para la mezcla

RM25 un costo de 85.17 USD/m3, para la mezcla AM75 un costo de 82.36

USD/m3, para la mezcla RM75 un costo de 83.18 USD/m3, para la mezcla

RAM 25 un costo de 83.50 USD/m3, para la mezcla RAM75 un costo de 79.32

USD/m3 y finalmente para la mezcla PIFO con agregados naturales un costo

de 84.57 USD/m3. De la relación entre la resistencia a la compresión obtenida

y el costo de producción de cada hormigón se ordena de las más viable a la

menos viable de la siguiente Manera: PIFO, RAM25, RM75, AM75, RM25,

RAM75 y AM25.

157

RECOMENDACIONES

Puesto que el enfoque de esta investigación no contemplaba medir la durabilidad

de los hormigones, se recomienda que en próximas investigaciones se mida la

reacción álcali-carbonato puesto que el principal componente químico del

mármol es el carbonato de calcio. Aunque de antemano se conoce que este tipo

de reacción es prácticamente insignificante con relación a la reacción álcali-

sílice.

Al ser la primera vez que se procesa el mármol para su uso como agregado y al

haber cierta incertidumbre de la dureza del mismo, las trituradoras no quisieron

prestar sus servicios por temor a que se desgasten o dañen los martillos, por lo

que el proceso de trituración se la realizo con un rodillo vibro compactador, en

base a lo expuesto se recomienda hacer proyectos integradores con otras

carreras, para este caso con los estudiantes de la carrera de ingeniería industrial

que bien podría ser un proyecto de titulación la elaboración de una máquina

trituradora para futuras investigaciones.

En general existe un campo abierto para investigaciones con residuos de mármol

dentro del país ya que existen investigaciones a nivel internacional de las que se

puede partir, además los recursos se van agotando cada vez más rápido por lo que

es conveniente impulsar el uso de materiales reciclables.

Se recomienda investigar el uso del polvo de mármol o agregado fino en

hormigones autocompactantes ya que se cuenta con investigaciones realizadas en

Turquía y se tendría como antecedente la caracterización del agregado fino de

mármol presentada en esta investigación

Puesto que el mármol es de naturaleza básica con un PH mayor a 7 se

recomienda estudiar los beneficios que tendría frente a la corrosión del acero

de refuerzo en el hormigón armado.

158

BIBLIOGRAFIA

Alarcón, I. L. H., & Lucero, C. E. M. (2016). DISEÑO DE HORMIGÓN PARA

PISOS DE USO RESIDENCIAL, DE ALTA RESISTENCIA, UTILIZANDO

AGREGADOS DE LA CANTERA DE PIFO, PROVINCIA DE PICHINCHA,

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Belachia, M. (2011). (12) (PDF) Use of the Marble Wastes in the Hydraulic

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es_in_the_Hydraulic_Concrete

Características del mármol. (s/f). Recuperado el 14 de diciembre de 2018, de

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Geología. (2017, junio 26). Mármol: qué es, composición, usos y datos.

Recuperado el 14 de diciembre de 2018, de http://geologiaonline.com/marmol-

composicion-usos-datos/

Hebhoub, H., Aoun, H., Belachia, M., Houari, H., & Ghorbel, E. (2011). Use of

waste marble aggregates in concrete. Construction and Building Materials, 25(3),

1167–1171. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.09.037

Hormigón: Propiedades | Construpedia, enciclopedia construcción. (s/f).

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https://www.construmatica.com/construpedia/Hormig%C3%B3n:_Propiedades

Torres Chamorro Edwin Stalin, & Rodríguez Vaca Cristian René. (2018).

Fabricación de un dispositivo, para generar el curado acelerado en cilindros de

hormigón, para evaluar la resistencia a la compresión en un tiempo menor a las

24 horas. UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, QUITO.

http://www.researchgate.net/publication/270076800_Use_of_the_Marble_Wast





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http://www.construmatica.com/construpedia/Hormig%C3%B3n%3A_Propiedades

http://www.construmatica.com/construpedia/Hormig%C3%B3n%3A_Propiedades

159

ANEXOS

Figura 54. Residuos de Mármol producto de Demolición. Av. de los Shyris


Figura 55.

Residuos de Mármol. Av. Simón Bolívar


160

Figura 56.

Elaboración e identificación de probetas de hormigón


Figura 57.

Falla característica por esfuerzos de compresión


universidad central del ecuador...c.c. 1706862065 iv dedicatoria este trabajo de titulación se lo...

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