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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
Línea de investigación: Control de Calidad
Tema de investigación: Mezclas experimentales de concreto
DISEÑO DE MEZCLA EXPERIMENTAL DE CONCRETO, CON
UNA RESISTENCIA F’C=250KG/CM2 Y ASENTAMIENTO T=3”,
SUSTITUYENDO EL 100% DEL AGREGADO FINO POR
ESCOMBROS TRITURADOS
Trabajo de Grado para optar por el Título de:
Ingeniero Civil
Presentado por:
Tutor:
Br. Britcher P., Tomás A.
Ing. Jorge Benítez
C.I: 18.589.132
C.I: 4.854.156
Br. Pestana D., José D.
C.I.V: 97.311
C.I: 20.227.537
Caracas, 2015
DISEÑO DE MEZCLA EXPERIMENTAL DE CONCRETO, CON UNA RESISTENCIA F’C=250KG/CM2
Y ASENTAMIENTO T=3”, SUSTITUYENDO EL 100% DEL AGREGADO FINO POR ESCOMBROS
TRITURADOS by Britcher P., Tomás A.; Pestana D., José D. is licensed under aCreative Commons
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
DISEÑO DE MEZCLA EXPERIMENTAL DE CONCRETO, CON
UNA RESISTENCIA F’C=250KG/CM2 Y ASENTAMIENTO T=3”,
SUSTITUYENDO EL 100% DEL AGREGADO FINO POR
ESCOMBROS TRITURADOS
Evaluador Técnico
Evaluador Investigación
_____________________
_____________________
Nombre y Apellido
Nombre y Apellido
_____________________
_____________________
Cédula de Identidad
Cédula de Identidad
_____________________
_____________________
Firma
Firma
DEDICATORIA
Primero a todos los integrantes de mi familia, quienes siempre
creyeron en mi a pesar de todo.
A mi núcleo familiar, padres y hermanos, Clive, Ida, Andrés e Ian,
quienes a lo largo de todos estos años me apoyaron, ayudaron y
aconsejaron para conseguir este logro.
Finalmente, a mi abuelo Alberto Parilli, quien a lo largo de mi vida fue
un
apoyo
extraordinario,
siempre
buscando
lo
mejor
para
mí
y
acompañándome en las buenas y en la malas.
Tomás Alberto Britcher Parilli
i
DEDICATORIA
Primero a todos los miembros de mi familia, que siempre estuvieron
presentes y pendientes del desarrollo de este trabajo.
A mi mamá y mi hermana por siempre estar para mí y ayudarme en
todo lo que estuvo a su alcance.
A mi papa que nos ayudó mucho a lo largo de toda la tesis, dando
buenos consejos acerca de cómo realizar el trabajo de investigación.
José Daniel Pestana De Gouveia
ii
AGRADECIMIENTOS
Primero al Ing. Feliciano De Santis y todo su equipo de laboratorio
quienes nos ayudaron y supervisaron en la realización de todos los ensayos
para alcanzar los objetivos planteados en el presente trabajo de
investigación.
A mis profesores, quienes durante toda la carrera me brindaron sus
conocimientos para convertirme en un profesional completo. En especial al
Ing. Jorge Benítez quién con su apoyo hizo posible la realización de este
trabajo de grado.
A mis compañeros de clases, a quienes considero mis hermanos,
José Armas, Alessandro Aulisi, Antonio Bertolo, Humberto Lares y Víctor
Tomassoni; personas con quienes compartí a largo de toda la carrera y con
quienes conté en todo momento para lograr este objetivo profesional.
A mi compañera y amiga, Johana Cisneros, quien fue un apoyo
inigualable a lo largo de toda la carrera y la realización de esta investigación.
A mis padres, hermanos, abuelos, tíos, primos y novia, por todos los
consejos y apoyo que me brindaron a lo largo de la carrera y de la realización
de esta investigación.
Finalmente, a mi hermano del alma y compañero de Tesis, Daniel
Pestana, por su paciencia, comprensión y apoyo durante los últimos 4 años,
especialmente durante la realización de nuestro trabajo de grado. No hay
mejor persona con quien alcanzar este logró.
Tomás Alberto Britcher Parilli
iii
AGRADECIMIENTOS
Primero al Ing. Feliciano De Santis por facilitarnos el personal e
instalaciones de su laboratorio, en el cual realizamos todas las experiencias
de este trabajo.
A mi mamá, papá y hermana por el apoyo que me dieron durante la
realización de este trabajo y durante todo el transcurso de la carrera.
A todos los profesores que me dieron clases a lo largo de la carrera,
por darme todo el conocimiento necesario para ser un buen profesional y
persona.
Le agradezco a mi amigo, compañero de tesis, hermano de otra
madre, Tomás Britcher. Por ayudarme y compartir estos últimos años durante
toda la carrera y materias. Y además ser el cómplice de lograr el sueño de
ser Ingeniero Civil.
José Daniel Pestana De Gouveia
iv
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
DISEÑO DE MEZCLA EXPERIMENTAL DE CONCRETO, CON UNA
RESISTENCIA F’C=250KG/CM2 Y ASENTAMIENTO T=3”,
SUSTITUYENDO EL 100% DEL AGREGADO FINO POR ESCOMBROS
TRITURADOS
Autor:
Britcher P., Tomás A.
Pestana D., José D.
Tutor: Ing. Jorge Benítez
Año 2015
Resumen:
En el presente Trabajo de grado, se realizará un diseño de mezcla
experimental de concreto en la cual se sustituye el 100% de la arena lavada
por escombros triturados partiendo del diseño de una mezcla convencional
de concreto, buscando de esta manera reducir el impacto ambiental que se
produce del inadecuado bote de escombros. Para ello, se realizaron estudios
granulométricos, pesos específicos y, procedimientos de mezclado, vaciado y
curado; establecido en las Normas Venezolanas, para así determinar
mediante el cono de Abrams y el uso de una prensa hidráulica, los
asentamientos y resistencias de cada una de las mezclas.
v
BOLIVARIAN REPUBLIC OF VENEZUELA
NUEVA ESPARTA UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERING
SCHOOL OF CIVIL ENGINEERING
DESIGN OF AN EXPERIMENTAL CONCRETE MIX, OF F’C=250KG/CM2,
AND BREAKING STRENGTH T=3”, REPLACING FINE AGGREGATE IN A
100% WITH CRUSHED RUBBLE
Author:
Britcher P., Tomás A.
Pestana D., José D.
Tutor: Ing. Jorge Benítez
2015
Summary:
This investigation is intended to design an experimental mixture of
concrete in which 100% of the sand will be replaced by crushed rubble.
Starting from the design of a conventional concrete mixture, thereby it seeks
to reduce the environmental impact that occurs because of the inappropriate
disposal of rubble. For this purpose, granulometric studies, specific gravities
and, mixing, casting and curing were performed; as established by
Venezuelan Standards, to determine through the Abrams cone and the use of
a hydraulic press, settlements and resistances of each of the mixtures.
vi
ÍNDICE GENERAL
DEDICATORIA ................................................................................................ I
DEDICATORIA ............................................................................................... II
AGRADECIMIENTOS ................................................................................... III
AGRADECIMIENTOS ................................................................................... IV
RESUMEN ...................................................................................................... V
SUMMARY .................................................................................................... VI
INTRODUCCIÓN ......................................................................................... XV
MARCO PROBLEMÁTICO ............................................................................ 1
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .............................................................. 1
1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ................................................................. 2
1.3 OBJETIVOS............................................................................................. 2
1.3.1 Objetivo general ............................................................................ 2
1.3.2 Objetivos específicos .................................................................... 2
1.4 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA................................................................. 3
1.5 DELIMITACIONES ..................................................................................... 4
1.5.1 Geográficas ................................................................................... 4
1.5.2 Temporal ....................................................................................... 4
1.5.3 Temática ....................................................................................... 4
1.6 LIMITACIONES ......................................................................................... 4
1.7 CRONOGRAMA GENERAL DE ACTIVIDADES ................................................. 5
MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 6
2.1 ANTECEDENTES ...................................................................................... 6
2.2 BASES TEÓRICAS ................................................................................. 11
2.2.1 Concreto ..................................................................................... 11
vii
2.2.1.1 Componentes....................................................................... 13
2.2.1.2 Principales características ................................................... 14
2.2.1.3 Tipos de concreto ................................................................ 14
2.2.1.4 Control de calidad ................................................................ 15
2.2.1.5 Endurecimiento .................................................................... 16
2.2.2 Concreto fresco ........................................................................... 17
2.2.2.1 Reología .............................................................................. 18
2.2.2.2 Trabajabilidad ...................................................................... 18
2.2.3 Cemento ..................................................................................... 22
2.2.3.1 Calidad ................................................................................. 23
2.2.3.2 Fraguado ............................................................................. 26
2.2.3.3 Desarrollo de resistencias .................................................... 27
2.2.3.4 Manejo ................................................................................. 27
2.2.4 Agregados ................................................................................... 30
2.2.4.1 Calidad ................................................................................. 31
2.2.4.2 Granulometría ...................................................................... 32
2.2.4.3 Tamaño máximo .................................................................. 36
2.2.4.4 Segregación ......................................................................... 36
2.2.4.5 Modulo de finura .................................................................. 37
2.2.5 Agua para concreto ..................................................................... 38
2.2.5.1 Agua de mezclado ............................................................... 38
2.2.5.2 Agua de curado.................................................................... 39
2.2.6 Diseño de mezclas ...................................................................... 39
2.2.6.1 Fundamentos del método de diseño general ....................... 40
2.2.6.2 Cálculo de la proporción entre agregados finos y gruesos .. 41
2.2.6.3 Relación agua/cemento ....................................................... 47
2.2.6.4 Ley de Abrams ..................................................................... 48
2.2.6.5 Relación triangular ............................................................... 51
2.2.6.6 Esquema de diseño ............................................................. 54
2.2.6.7 Dosificación.......................................................................... 55
viii
2.2.6.8 Durabilidad ........................................................................... 57
2.2.7 Preparación y mezclado de concreto .......................................... 57
2.2.7.1 Modo de preparación ........................................................... 57
2.2.7.2 Almacenamiento de los componentes ................................. 59
2.2.7.3 Mezclado ............................................................................. 60
2.2.7.4 Mezclas de laboratorio ......................................................... 61
2.2.8 Manejo del concreto .................................................................... 62
2.2.8.1 Vaciado ................................................................................ 62
2.2.8.2 Compactación ...................................................................... 64
2.2.8.3 Curado ................................................................................. 64
2.2.9 Resistencias mecánicas.............................................................. 65
2.2.9.1 Ensayo a compresión .......................................................... 65
2.2.9.2 Desarrollo de la resistencia .................................................. 72
2.2.10
Evaluación de los ensayos de resistencia del concreto ........... 73
2.2.10.1 Mezclas de prueba............................................................... 74
2.2.10.2 Variaciones de la calidad del concreto ................................. 74
2.2.10.3 Criterios de aceptación o rechazo........................................ 76
2.2.11
Materiales procedentes de demoliciones ................................ 77
2.2.11.1 Origen, composición y clasificación ..................................... 77
2.2.11.2 Manejo de Residuos de Construcción y Demoliciones ........ 80
2.2.11.3 Reciclaje de residuos de construcción y demolición en
Venezuela .......................................................................................... 83
2.2.11.4 Escombro triturado............................................................... 85
2.3 CUADRO DE VARIABLES ......................................................................... 86
2.4 DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS ........................................................ 87
MARCO METODOLÓGICO.......................................................................... 90
3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN ........................................................................ 90
3.2 NIVEL DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................. 90
3.3 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................ 91
ix
3.4 POBLACIÓN Y MUESTRAS ....................................................................... 91
3.5 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS ......................... 92
PRESENTACIÓN Y ANALISIS DE LOS RESULTADOS ............................ 94
4.1 DISEÑOS DE MEZCLA ............................................................................. 94
4.1.1 Diseño de la mezcla patrón ......................................................... 94
4.1.2 Diseño de la mezcla experimental sustituyendo arena lavada por
escombro triturado lavado ................................................................... 113
4.1.3 Proceso de mezclado, vaciado y curado de mezcla patrón ...... 123
4.1.4 Proceso de mezclado, vaciado y curado de mezcla experimental
125
4.2 COMPARACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE LA MEZCLA PATRÓN
Y LA MEZCLA EXPERIMENTAL ....................................................................... 127
4.2.1 Ensayos de compresión de la mezcla patrón ............................ 127
4.2.2 Ensayo de compresión de la mezcla experimental ................... 130
4.2.3 Comparación de los resultados obtenidos de los ensayos de
compresión de las mezclas .................................................................. 132
4.3 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES PARA ALCANZAR LOS OBJETIVOS ............ 137
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.............................................. 138
5.1 CONCLUSIONES .................................................................................. 138
5.2 RECOMENDACIONES ........................................................................... 139
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 140
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................ 140
NORMAS ................................................................................................... 140
TESIS DE GRADO ........................................................................................ 142
PUBLICACIONES ......................................................................................... 143
FUENTES ELECTRÓNICAS ............................................................................ 143
ANEXOS ..................................................................................................... 145
x
ÍNDICE DE IMÁGENES
Imagen Nº 1 – Concreto................................................................................ 12
Imagen Nº 2 – Componentes del concreto ................................................... 14
Imagen Nº 3 – Concreto endurecido ............................................................. 17
Imagen Nº 4 – Concreto fresco ..................................................................... 18
Imagen Nº 5 – Dimensiones del Cono de Abrams ........................................ 20
Imagen Nº 6 – Procedimiento del ensayo del cono de Abrams .................... 22
Imagen Nº 7 – Almacenamiento del cemento en sacos ................................ 29
Imagen Nº 8 – Agregado grueso ................................................................... 30
Imagen Nº 9 – Ensayo Granulométrico de los agregados ............................ 32
Imagen Nº 10 – Segregación ........................................................................ 37
Imagen Nº 11 – Modo de preparación del concreto ...................................... 58
Imagen Nº 12 – Mezclas en laboratorio ........................................................ 61
Imagen Nº 13 – Vaciado de concreto premezclado ...................................... 63
Imagen Nº 14 – Curado del concreto ............................................................ 64
Imagen Nº 15 – Cilindros metálicos para ensayos de concreto .................... 65
Imagen Nº 16 – Barra compactadora ............................................................ 66
Imagen Nº 17 – Ensayo de compresión del concreto ................................... 71
Imagen Nº 18 – Relleno sanitario La Bonanza ............................................. 85
Imagen Nº 19 – Cuarteo de agregados......................................................... 95
Imagen Nº 20 – Pesado las muestras de agregados .................................... 95
Imagen Nº 21 – Lavado de las muestras por el tamiz #200 .......................... 96
Imagen Nº 22 – Colocación de la muestra en los tamices ............................ 97
Imagen Nº 23 – Tamizado mecánico de los agregados ................................ 99
Imagen Nº 24 – Peso del agregado grueso saturado en agua ................... 105
xi
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico Nº 1 – Tipos de concreto .................................................................. 15
Gráfico Nº 2 – Principales estados por los que pasa el concreto .................. 26
Gráfico Nº 3 – Relación Arena/Agregado total, β (%) ................................... 45
Gráfico Nº 4 – Representación gráfica de la Ley de Abrams ........................ 49
Gráfico Nº 5 – Relaciones básicas entre los parámetros que condicionan al
diseño de mezcla .......................................................................................... 51
Gráfico Nº 6 – Relación triangular ................................................................. 53
Gráfico Nº 7 – Esquema de diseño de mezclas ............................................ 55
Gráfico Nº 8 – Composición de los residuos de construcción y demoliciones
...................................................................................................................... 79
Gráfico Nº 9 – Curva granulométrica de agregado fino. Mezcla patrón ........ 98
Gráfico Nº 10 – Curva granulométrica de agregado grueso 1. ................... 101
Gráfico Nº 11 – Curva granulométrica de agregado grueso 2. ................... 102
Gráfico Nº 12 – Relación β de los agregados. Mezcla Patrón .................... 103
Gráfico Nº 13 – Curva granulométrica de agregado fino. Mezcla experimental
.................................................................................................................... 115
Gráfico Nº 14 – Relación β de los agregados. Mezcla Experimental. ......... 117
Gráfico Nº 15 – Comparación de resistencias promedio a los 7 días ......... 133
Gráfico Nº 16 – Comparación de resistencias promedio a los 28 días ....... 134
xii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla Nº 1 – Requisitos físicos del cemento ................................................. 24
Tabla Nº 2 – Requisitos químicos del cemento ............................................. 25
Tabla Nº 3 – Límites granulométricos recomendados para distintos tamaños
máximos del agregado. ................................................................................. 43
Tabla Nº 4 – Granulometría del ejemplo de combinación de agregados. %
pasantes ....................................................................................................... 44
Tabla Nº 5 – KR Factor para corregir α por tamaño máximo, mm (pulgadas) 50
Tabla Nº 6 – KA Factor para corregir α por tipo de agregado ........................ 50
Tabla Nº 7 – Máximos valores de α, Norma Venezolana COVENIN
1753:2006 ..................................................................................................... 50
Tabla Nº 8 – C1 Factor para corregir C por tamaño máximo, mm (pulgadas)54
Tabla Nº 9 – C2 Factor para corregir C por tipo de agregado ....................... 54
Tabla Nº 10 – Dosis mínima de cemento por durabilidad ............................. 54
Tabla Nº 11 – Variaciones aproximadas de la resistencia con la edad ......... 73
Tabla Nº 12 – Principales fuentes de variación de la resistencia del concreto
como material ............................................................................................... 75
Tabla Nº 13 – Variación de la resistencia en los ensayos de concreto ......... 76
Tabla Nº 14 – Manejo de residuos de construcción y demolición en Europa 82
Tabla Nº 15 – Granulometría de agregado fino. Mezcla patrón. ................... 98
Tabla Nº 16 – Granulometría de agregado grueso 1. ................................. 100
Tabla Nº 17 – Granulometría de agregado grueso 2. ................................. 102
Tabla Nº 18 – Ensayo de agregado grueso para peso específico .............. 106
Tabla Nº 19 – Pesos específicos aparente y bulk, porcentaje de absorción de
agregado grueso ......................................................................................... 107
Tabla Nº 20 – Peso específico de agregado grueso ................................... 107
Tabla Nº 21 – Ensayo de peso específico para agregado fino. Mezcla Patrón
.................................................................................................................... 108
Tabla Nº 22 – Factor K para peso específico por temperatura de ensayo .. 109
xiii
Tabla Nº 23 – Resistencia promedio a la compresión requerida, Fcr ......... 110
Tabla Nº 24 – Dosificación de los materiales para 1000L (1m3). Mezcla
Patrón ......................................................................................................... 113
Tabla Nº 25 – Granulometría de agregado fino. Mezcla experimental ........ 115
Tabla Nº 26 – Ensayo de peso específico para agregado fino. Mezcla
Experimental ............................................................................................... 119
Tabla Nº 27 – Dosificación de los materiales para 1000L (1m3). Mezcla
Experimental ............................................................................................... 123
Tabla Nº 28 – Resultados de ensayos de Compresión de Mezcla Patrón .. 129
Tabla Nº 29 – Resultados de ensayos de Compresión de Mezcla Patrón .. 131
Tabla Nº 30 – Cuadro Comparativo de Resistencias promedio a los 7 días132
Tabla Nº 31 – Cuadro Comparativo de Resistencias promedio a los 28 días
.................................................................................................................... 134
Tabla Nº 32 – Cuadro Comparativo de los asentamientos ......................... 135
Tabla Nº 33 – Cuadro comparativo de diferencias de pesos ...................... 136
xiv
INTRODUCCIÓN
A lo largo de los años en las construcciones civiles se han
implementado distintos materiales al momento de erguir una estructura,
siendo el concreto el más usado en el país. El concreto es un conglomerado
de agua, cemento, agregados gruesos y finos, por lo general es usado como
agregado grueso piedra picada y como agregado fino arena lavada.
Por otra parte en Venezuela se ha presentado la preocupación por los
recientes cambios climáticos alrededor del mundo y se está en la búsqueda
de impactar lo menos posible en el medio ambiente; esto impulsa a llevar a
cabo esta investigación que está basada en la realización de una mezcla
experimental de concreto de R=250kgf/cm2 y T=3” cambiando el 100% de
arena lavada por escombros triturados, y una mezcla convencional de
concreto con las mismas características, para posteriormente ser analizado y
comparados, y así determinar si cumple con los requisitos de las normas
venezolanas de ser un concreto estructural.
Como es mencionado anteriormente el agregado fino que se usa en el
país es la arena lavada que es obtenida a través del dragado de los ríos, que
en muchos casos es usado para el mantenimiento de las vías dentro de los
mismos, sin embargo esto perjudica el medio ambiente del sector donde se
realizan estos dragados; esta investigación busca cambiar este material por
escombro triturado contribuyendo así a la conservación ambiental, ya que
estos escombros no terminaran en un botadero y se podrían descartar los
lugares en donde el dragado de los ríos se hace solo para la obtención del
material.
Para llevar a cabo la investigación se realizaran 6 cilindros de la
mezcla patrón, los cuales se les realizara el ensayo a compresión a los 3, 7 y
xv
28 días. De la misma manera se mezclará un trompo de 250 litros de mezcla
experimental con el cual se vaciaran la mayor cantidad de probetas posibles
para ser ensayados a compresión a la edad de 7 y 28 días. Con el fin de
realizar una comparación entre las dos mezclas y determinar si el uso de la
mezcla puede ser estructural o no en cualquier obra civil venezolana.
Esta investigación será realizada a lo largo de seis capítulos, los
cuales serán desarrollados de la siguiente manera:

Capítulo I – El problema de la investigación, en el cual se encontrará
el planteamiento del problema a tratar y su respectiva formulación,
objetivo general y objetivos específicos, la justificación del problema,
delimitaciones temporales, geográficas y temáticas, y finalmente las
limitaciones que sean relevantes en la realización de la misma.

Capítulo II – Marco teórico, comenzando por antecedentes los cuales
brinden algún aporte a la investigación, las bases teóricas necesarias
para sustentarla, definición de términos básicos y por último, la
operacionalización de las variables a investigar.

Capítulo III – Marco metodológico, constituido por el tipo de
investigación que se está realizando, el diseño de la misma, la
población y muestra a utilizar en ella, y las técnicas e instrumentos
que serán necesarios para su realización.

Capítulo IV – Presentación y análisis de datos, donde se ejecutarán
los experimentos necesarios y recolectarán los datos de estos
mismos, para así analizarlos e ir alcanzando cada uno de los objetivos
específicos hasta lograr el objetivo general propuesto.

Capítulo V – Conclusiones y recomendaciones, en el cual finalmente
se realizarán las recomendaciones pertinentes para el uso de
escombros triturados como agregado fino en un diseño de mezcla de
xvi
concreto y las conclusiones resultantes de la realización de la
investigación.
Ésta investigación tiene un gran aporte en avances en el concreto y la
ingeniería civil, así como en la ecología.
xvii
MARCO PROBLEMÁTICO
1.1 Planteamiento del problema
A lo largo del tiempo el ser humano se ha visto en la necesidad de
construir obras civiles, estas al pasar de los año han cambiado de diseño y
materiales. Hoy en día el material más usado es el concreto, el cual es un
conglomerado de cemento, agregados gruesos, agregados finos y agua. El
cemento cumple la función de aglomerar los materiales de la mezcla, los
agregados le dan la resistencia y durabilidad y el agua hidrata el cemento
para crear la pasta conglomerante.
Con el pasar de los años, empezando desde la época de los egipcios,
la construcción ha ido evolucionando en todos sus aspectos. Por esta razón,
el ser humano siempre va buscando, mediante la tecnología, maneras para
reducir costos y el impacto ambiental.
Actualmente en Venezuela y el resto del mundo, los escombros
provenientes de obras civiles tienen un impacto ambiental, ya que, son
desechados en terrenos baldíos los cuales con el tiempo van pasando a
formar parte del suelo. A su vez, el dragado de los ríos para la obtención de
arena, causa un problema ecológico en la zona donde se realiza y el cual
luego va afectando progresivamente los ecosistemas.
El no reciclar los desechos provenientes de obras civiles viene
afectando al ecosistema de manera preocupante. Su impacto, sumado con el
que producen las grandes industrias, entre las cuales se encuentran aquellas
recolectoras de arena, han venido ocasionando estragos progresivamente
causando efectos como el calentamiento global.
El fin último de esta investigación, es realizar una mezcla de concreto
que sustituya la arena lavada por escombros molidos para así determinar si
1
cumple con las normativas venezolanas y de esta manera poder reutilizar
estos desechos producidos en los sitios de construcción.
1.2 Formulación del problema
Tomando en cuenta los costos ambientales, económicos y sociales
provenientes de producción de la arena lavada y el bote de escombros. ¿Es
posible sustituir la arena lavada de una mezcla de concreto por escombro
molido sin que se vea afectada su capacidad estructural?
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo general
Diseñar una mezcla experimental de concreto sustituyendo el
agregado fino por escombro triturado (estructural y mampostería), la cual
tenga una resistencia f’c=250Kg/cm2 y un asentamiento T=3”.
1.3.2 Objetivos específicos
1. Diseñar una mezcla patrón de concreto para una resistencia de
250Kg/cm2 y un asentamiento de 3”.
2. Diseñar una mezcla experimental de concreto, a partir de la mezcla
patrón, para una resistencia de 250Kg/cm 2 y un asentamiento de 3”
utilizando como agregado fino escombro triturado lavado.
3. Comparar los resultados de asentamiento y resistencia a la
compresión de las mezclas experimentales con la mezcla patrón.
2
1.4 Justificación del problema
En Venezuela, la ingeniería civil está en constante evolución, es por
esto que el concreto, que es el principal material usado en construcciones
civiles, se ha venido ensayando con distintos tipos de agregados,
dosificación, tipos de cementos, etc., para la obtención de distintas
resistencias y costos entre los diferentes tipos de mezclas experimentales.
Adicionalmente en Venezuela y en el mundo se está observando un
cambio climático el cual es preocupante, lo que ha llevado al mundo entero a
intentar cuidar el medio ambiente, llevando a cabo campañas de
concientización del reciclaje, ahorro del agua, etc.
Entre los beneficios que trae consigo esta investigación, está
principalmente la creación de nuevos conocimientos acerca de la
implementación de un agregado diferente en la mezcla de concreto y como
seria el comportamiento de la misma realizándole un ensayo de compresión,
comparándola con los resultados de una mezcla usando los agregados que
comúnmente son usados en Venezuela.
De igual manera, influiría en la parte ecológica ya que al usar
escombros triturados:

Al reciclar los escombros, estos no terminan en un botadero de
escombros perjudicando todo el medio ambiente a su alrededor.
Finalmente, le aporta reconocimiento a la Universidad Nueva Esparta
por el carácter innovador y su utilidad en la ingeniaría civil.
3
1.5 Delimitaciones
1.5.1 Geográficas
Será realizado en los Laboratorios de Ingenieros De Santis, C.A,
ubicados en la carretera Guarenas – Guatire, Guarenas, Edo. Miranda.
1.5.2 Temporal
El tiempo estimado de la investigación es de aproximadamente 9
meses, comenzando en Septiembre del año 2014 con culminación en Abril
del año 2015.
1.5.3 Temática
La investigación será desarrollada en el área de control de calidad en
mezclas experimentales, específicamente para mezclas experimentales de
concreto.
1.6 Limitaciones
Una de las potenciales limitaciones que podrían influir en el desarrollo
de esta investigación, sería al momento de la realización de los cilindros, que
con la situación que se vive actualmente en el país no sé encuentren los
materiales necesarios para su realización.
4
1.7 Cronograma general de actividades
Actividades
Introducción
CAPITULO I
Planteamiento
Formulación
Objetivos
Justificación
Delimitaciones
Limitaciones
CAPITULO II
Antecedentes
Bases Teóricas
Cuadro de variables
Definición de términos
CAPITULO III
Tipo de inv.
Nivel de la inv.
Diseño de inv.
Población y muestra
Técnica e instrumentos
CAPITULO IV
Mezcla Patrón
Mezcla Experimental
Comparación de resist.
CAPITULO V
Conclu. y Recomend.
2014
Sept
Oct
2015
Nov
Dec
Ene
Feb
Mar
Abr
MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes
Para la realización de una investigación es necesario apoyarse en otros
trabajos anteriormente realizados, los cuales aporten de alguna manera algo
para el desarrollo de ésta.
En primer lugar se tiene que, en agosto de 2014, en la Universidad
Nueva
Esparta,
fue
presentado
el
trabajo
de
grado
ANALISIS
COMPARATIVO DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE BLOQUES
HUECOS
DE
CONCRETO
CON
LA
ADICIÓN
DE
FIBRA
DE
POLIPROPILENO por Acosta, Luis como requisito para la obtención del
título de Ingeniero Civil.
Actualmente el concreto es uno de los materiales más utilizados a nivel
mundial para la construcción, lo que conlleva a una búsqueda de
evolucionar en el uso del mismo utilizando diferentes aditivos o fibras en
combinación con el mismo. El alcance de esta investigación es realizar
un análisis comparativo de resistencia a compresión en bloques huecos
de concreto tradicionales y bloques huecos de concreto con adición de
fibra de polipropileno. Para esto se realizaron una cantidad total de 18
bloques de concreto con diferentes diseños de mezcla, los cuales
posteriormente fueron sometidos a esfuerzos de compresión pura en el
laboratorio de materiales de la empresa Consulcret C.A después de 30
días de realizados los bloques y se obtuvieron resultados los cuales
fueron analizados y evaluados con detalle para determinar la influencia
que tienen los bloques con adición de fibra de polipropileno con
respecto a los bloques tradicionales de concreto.
Debido a la línea de investigación en que se encuentra la misma, aporta
una idea en cuanto a la esquematización de las bases teóricas a utilizar.
Por otra parte, en junio de 2014, en la Universidad Nueva Esparta, fue
presentado
el
trabajo
de
grado
EVALUAR
LA
RESISTENCIA
A
COMPRESIÓN DE DOS DISEÑOS DE MEZCLA EXPERIMENTAL DE
CONCRETO UTILIZANDO COMO AGREGADO FINO 25% DE ARENA Y
6
75% DE CAUCHO MOLIDO Y 75% DE ARENA Y 25% DE CAUCHO
MOLIDO por Gómez, Wolfgang y Castillo, Jesús como requisito para la
obtención de título de Ingeniero Civil.
Por medio de la siguiente investigación se propone el estudio sobre el
comportamiento entre el diseño de mezcla convencional de concreto
utilizado diariamente en la construcción civil (agua, cemento, piedra
picada y arena), con dos diseños de mezcla experimental en las cuales
se sustituirá el agregado fino convencional (arena) por raspaduras de
caucho molido variando sus porcentajes. Y así obtener una mezcla
experimental que sea ecológica ayudando al ecosistema y a su vez más
liviana disminuyendo las cargas de las edificaciones, cumpliendo con lo
establecido en las Normas Venezolanas (COVENIN).
Esta investigación tiene su aporte en el marco teórico, debido a ser del
ámbito de diseño de mezclas de concreto. Esto dará una idea de las
investigaciones en cuanto a mezclas que son necesarias, al igual que el tipo
de normas que se deben usar para el diseño de mezclas de concreto.
De igual manera, en septiembre de 2013 fue presentado en la
Universidad Nueva Esparta, el trabajo especial de grado EVALUAR LA
RESISTENCIA DE UN DISEÑO DE MEZCLA EXPERIMENTAL DE
CONCRETO, UTILIZANDO DESECHOS DE LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ
COMO AGREGADO por García, Rafael y Tovar, José como requisito para
optar por el título de Ingeniero Civil.
Tomando en cuenta las presiones poblacionales a nivel mundial, el
cambio de las ciudades a grandes edificaciones cada vez más altas y el
estrés ambiental producido por la construcción de las mismas, es
imposible ignorar esta problemática que se va acrecentando cada día.
En pro de esto; la siguiente investigación busco dar una solución que
abarque ambos campos, el ambiental, y el logístico inherente a la
construcción en la ingeniería civil, de tal modo que se presenta una
solución innovadora y ecológica. Esta investigación propone una
evaluación del comportamiento entre el diseño de mezcla convencional
de concreto (agua, cemento, piedra picada y arena), con un diseño de
7
mezcla experimental utilizando raspaduras de cauchos desechados
proveniente de la industria automotriz como agregado fino, para realizar
una mezcla experimental que sea liviana y ecológica, cumpliendo con lo
establecido en las Normas Venezolanas (COVENIN).
Su similitud con ésta investigación aporta tanto en los aspectos
teóricos, como también en los aspectos prácticos. Al entender la manera en
que se fueron realizando los experimentos para luego poder analizar los
resultados obtenidos, será posible mejorar estos procedimientos para así
conseguir resultados los cuales posean mayor exactitud.
Por otro lado, en noviembre de 2010, Morelia, Michoacán, México fue
presentado en la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, el
trabajo especial de grado INFLUENCIA DE LA MORFOLOGÍA DE
PÉTREOS:
VOLCÁNICOS,
CORRELACIONANDO
TRITURADOS
Y
MATEMÁTICAMENTE
CANTOS
LOS
RODADOS;
MÓDULOS
DE
ELASTICIDAD, ESTÁTICO Y DINÁMICO, EN CILINDROS DE CONCRETO
DE 10CM X 20CM por Alvarado A., Nalleli como requisito para optar por el
título de Ingeniero Civil.
Debido a la importancia del concreto en la industria de la construcción y
a su demandante utilización, es de vital importancia seguir realizar
investigaciones sobre sus propiedades mecánicas y la influencia que
tienen los agregados en él. En el presente trabajo de investigación el
objetivo, principal fue estudiar la influencia de la morfología de los
agregados pétreos más comunes en el estado de Michoacán, sobre el
módulo de elasticidad estático y dinámico del concreto, realizando
ensayos comparativos entre concreto con agregados volcánicos,
concreto con agregados volcánicos y triturados y concreto con
agregados redondeados, para lo cual se realizaron 105 especímenes
cilíndricos de concreto de 10 cm de diámetro por 20 cm de altura,
curados por inmersión hasta la fecha de prueba; conservando constante
la relación A/C ≈ 0.50 y el tamaño máximo de ¾”, para un f’c = 250
Kgf/cm2, fcr ≈ 300 Kgf/cm2, cabeceo con azufre y método ACI. El
cemento utilizado corresponde a un Cemento Portland Compuesto 30R-
8
RS (Tipo V) que se emplea especialmente donde los suelos o aguas
freáticas tienen un alto contenido de sulfato. La morfología de los
agregados volcánicos, es muy porosa e irregular con masas unitarias y
densidades bajas; para los agregados triturados, es de forma irregular
angular con baja porosidad, presencia de polvo producto de la
reducción de tamaño, masas unitarias altas y densidades bajas; y para
los cantos rodados, es de forma redondeada, con mínimos porcentajes
de absorción, altas masas unitarias y densidades promedio. Se
realizaron pruebas destructivas y no destructivas para determinar las
ecuaciones de correlación. Las solicitaciones destructivas a los
especímenes fueron: compresión, f’c, con el cual se obtiene el módulo
de elasticidad estático, Ec, y tensión por compresión diametral, ft. Las
solicitaciones no destructivas fueron: módulo de elasticidad dinámico,
Ed, por el método de velocidad de pulso y por el método de frecuencias
de resonancia, y resistividad eléctrica. Los resultados obtenidos de las
pruebas destructivas, demuestran que la mezcla de agregados
volcánicos produjo una mayor resistencia a la compresión, mayor
módulo de elasticidad estático y una baja resistencia a la tensión por
compresión diametral. En cambio, la mezcla de agregados triturados,
arrojó resultados bajos de resistencia a la compresión pero mayores
resistencias por compresión diametral. Los resultados de la mezcla de
agregados redondeados se mantuvieron en la media de los otros
resultados. Para las pruebas no destructivas los mejores resultados en
todas las pruebas los obtuvo la mezcla de agregados triturados seguida
de la mezcla de agregados volcánicos y siendo la mezcla de agregados
redondeados la que ahora obtuvo los resultados más bajos. Es de
resaltar que existen variables en los agregados que no están incluidas
en el diseño de las mezclas y que podrían afectar en gran medida las
propiedades mecánicas del concreto. Una de ellas, la morfología.
Esta investigación aporta en el ámbito metodológico y teórico. En ella
se puede ver una amplia similitud de términos y procedimientos los cuales
permiten un mejor entendimiento del proceso a seguir para la realización de
este trabajo de investigación.
Finalmente, en junio 2010, Lima, Perú fue presentado en la Pontificia
Universidad Católica del Perú, el trabajo especial de grado ESTUDIO
EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE MATERIALES DE DESECHO DE
PROCESOS
MINEROS
EN
APLICACIONES
9
PRÁCTICAS
CON
PRODUCTOS CEMENTICIOS por Anicama A., Gerson A. como requisito
para optar por el título de Ingeniero Civil.
En el actual contexto “ecológico” de la minería moderna, uno de los
principales problemas que tiene la industria es la adecuada disposición
y almacenaje de los subproductos del procesamiento de los minerales,
comúnmente denominados “relaves”. A diferencia de las escorias que
son un subproducto de la fundición de la mena para purificar los
metales, los relaves mineros no son tan utilizados y se desconocen sus
posibles aplicaciones.
El impacto en costos tanto económicos como sociales del manejo de
estos materiales, cobra tal importancia que cualquier alternativa que
permita reciclar o reutilizar el relave minero sin afectar al medio
ambiente reduciría la contaminación, incrementaría el tiempo de
servicio de los depósitos de relave y generaría menores costos; siendo
de gran interés para las operaciones mineras en general.
Una de las alternativas para realizar este reciclaje del relave, consiste
en incorporarlo en la construcción de estructuras que resistan los
efectos ambientales e intemperismo, como por ejemplo losas, muros de
contención, cimientos, presas, etc. siendo el material ideal para este
propósito el concreto.
Tomando en cuenta lo anterior, el presente estudio propone incorporar
relave minero en mezclas de concreto, con objetivos específicos de
reciclar relave minero y encontrarle usos sostenibles en las poblaciones
cercanas a las operaciones mineras. La incorporación de relave puede
hacerse como relleno volumétrico o como adicionado puzolánico.
Los ensayos realizados en el presente estudio contemplan ensayos a
los materiales involucrados (agregados, cemento, relaves), ensayos al
concreto en estado fresco y ensayos al concreto en estado endurecido.
Siendo los principales y más importantes los ensayos de resistencia a la
compresión (ASTM C39 C39M), tracción por compresión diametral
(ASTM C496 C496M) y abrasión (ASTM C944 C44M).
Nuestra investigación nos lleva a descartar el uso del relave minero
como relleno volumétrico, debido a que siendo éste material tan fino
(M.F. alrededor de 0.60) tendríamos que usar mayor cantidad de aditivo
para conseguir una mezcla trabajable, además dicho material también
presenta mucha cantidad de sulfatos en su composición (alrededor de
1000 ppm.) que podrían degenerar en problemas potenciales de
durabilidad para el concreto. Se podría concebir usar relave minero en
cantidades grandes para aplicaciones temporales, por ejemplo en
sostenimiento temporal de túneles como shotcrete.
La metodología para el uso del relave como adicionado puzólanico
consistió en preparar mezclas de concreto con diferentes porcentajes
10
de reemplazo de cemento por relave (se han propuesto reemplazos del
orden del 10%, 15% y para algunos casos reemplazos de 20% y 25%).
Se evaluó la resistencia a compresión a 3, 7 y 28 días; y para los
ensayos de tracción por compresión diametral y abrasión se evaluaron
sólo a 28 días de edad.
En base a los resultados obtenidos se propone usar concretos con
relave incorporado para construir losas con poco tránsito y veredas. Se
propone también investigar la aplicabilidad de los relaves mineros como
morteros para asentado de muros de albañilería, bloques de concreto
vibrado, cimientos corridos, falsas zapatas, shotcrete y presas de
concreto rolado; para intentar así tener un abanico más amplio de
aplicaciones de estos materiales.
La evaluación realizada en el trabajo de grado mencionado presenta un
aporte en cuanto a las variables a utilizar para esta investigación. Es posible
determinar cuáles de las variables utilizadas por el autor, mediante el análisis
de los resultados que fueron obtenidos con cada una de ellas, pueden ser
útiles para alcanzar los objetivos establecidos en el presente trabajo de
investigación.
2.2 Bases Teóricas
Para el desarrollo de un trabajo de investigación es necesario cumplir
con varios puntos los cuales le dan veracidad al mismo. Entre estos puntos,
se encuentran las bases teóricas, que tienen la finalidad de brindar
conocimientos necesarios para el entendimiento de todos los puntos a
desarrollar para alcanzar el objetivo general y los objetivos específicos.
2.2.1 Concreto
Hoy en día, el concreto es usado en obras civiles para ejecutar gran
parte de las partidas correspondientes a un proyecto. Dependiendo del tipo
11
de obra que se ejecuta, la parte estructural de la misma normalmente
necesita de hormigón para alcanzar las resistencias designadas en proyecto.
Su uso es tan grande debido a la resistencia que este da a una
estructura construida con el mismo. Y, a pesar de que últimamente el uso del
acero es muy común, el concreto sigue siendo el material principal en el
desarrollo de estructura ya que es posible trabajar muy fácil con él, tiene un
costo variable muy bajo y su mantenimiento no tiene muchas complicaciones
cuando se hace a tiempo.
El doctor Diego Sánchez de Guzmán (2001, p.19) define el concreto
de la siguiente manera:
En términos generales, el concreto u hormigón puede definirse
como la mezcla de un material aglutínate (Cemento Portland
Hidráulico), un material de relleno (agregados o áridos), agua y
eventualmente aditivos, que al endurecerse forma un todo
compacto (piedra artificial) y después de cierto tiempo es capaz
de soportar grandes esfuerzos de compresión. (Véase Imagen
Nº 1)
Imagen Nº 1 – Concreto
(Fuente: http://todosloscomo.com/2009/03/25/como-hacer-mezcla-de-cal-y-cemento/)
12
2.2.1.1
Componentes
Para la realización de una mezcla de concreto generalmente se
utilizan cemento, agua, arena y piedra (agregados), a los cuales también se
les pueden agregar aditivos que generan reacciones específicas en la
mezcla. El cemento utilizado para las mezclas de concreto es el conocido
como Portland y este puede ser de tipo I, II, III o IV. Por parte de los
agregados, los utilizados normalmente son la arena y la piedra, sin embargo,
existen tipos de concretos como los livianos donde se reemplaza alguno de
estos componentes por otro material, por ejemplo, el cambio de agregado
grueso de piedra a aliven.
Para la preparación de una mezcla de concreto, J. Porrero; C. Ramos;
J. Grases y G. Velazco (2009), explican los componentes que ésta debe
llevar:
Aproximadamente un 80% del peso del concreto u hormigón
está compuesto por partículas de origen pétreo, de diferentes
tamaños, material denominado usualmente como agregados,
áridos o inertes (…).
El cemento más frecuentemente usado es el cemento Portland
y se obtiene en complejas plantas productoras (…).
Además de los agregados (piedra y arena), del cemento y del
agua, es cada vez más frecuente añadir a la mezcla ciertos
productos químicos que, en muy pequeña cantidad, son
capaces de modificar de manera muy importante algunas
propiedades del concreto; se les suele llamar aditivos (p.34).
(Véase Imagen Nº 2)
13
Imagen Nº 2 – Componentes del concreto
(Fuente: http://www.arquigrafiko.com/normas-para-hacer-un-concreto-de-calidad/)
2.2.1.2
Principales características
El concreto posee muchas características las cuales son importantes,
sin embargo, hay algunas que se consideran como sus principales
características debido a la importancia de ellas durante el proceso de
mezclado, vaciado y fraguado. Estas características de mayor importancia
según Porrero y otros (2009) son dos, “la primera es la relativa a la
consistencia 0 grado de fluidez del material en estado fresco, la cual se
conoce también como manejabilidad, docilidad, trabajabilidad, asentamiento
y otros. (…). La segunda propiedad es el grado de endurecimiento o
resistencia que es capaz de adquirir el concreto”.
2.2.1.3
Tipos de concreto
La resistencia que es capaz de alcanzar una mezcla de concreto a los
28 días de fraguado es determinante para su aceptación o rechazo,
14
dependiendo del uso que se le quiere dar al mismo. En el gráfico Nº 1, se
pueden apreciar distintos tipos de concreto y sus resistencias.
Gráfico Nº 1 – Tipos de concreto
(Fuente: Manual de Concreto Estructural)
2.2.1.4
Control de calidad
La calidad del concreto es uno de los aspectos más importantes a
tomar en cuenta al momento de ejecutar obras que necesiten su uso y esta
calidad está vinculada a la calidad de los materiales a utilizar, su
almacenamiento, y las normas de ensayo.
La norma COVENIN 1753:2006, en el Capítulo 3, Sección 3.1, habla
sobre estos aspectos. En ella se expone lo siguiente:
15

Calidad de los materiales
Los Ingenieros residente e inspector de la obra deben asegurar
la calidad de los materiales a ser usados. Tendrán el derecho
de ordenar ensayos para comprobar que satisfacen las
calidades especificadas en esta Norma. El registro completo de
estos ensayos debe encontrarse disponible para su inspección
durante la marcha de los trabajos entregados formalmente al
propietario para su custodia, conservación, presentación y
traspaso en las ocasiones pertinentes.

Normas de ensayo
Los ensayos de materiales serán realizados de acuerdo con las
Normas Venezolanas correspondientes y, en su defecto,
aquellas que han sido publicadas por organismos extranjeros
de reconocida competencia aceptadas por la autoridad
competente, según se indica en los Artículos 1.1 y 1.6.

Almacenamiento de los materiales
El cemento y los agregados para el concreto, el agua, los
aditivos, el acero de refuerzo y, en general, todos los materiales
a usarse en la preparación del concreto o a ser embebidos en el
concreto, deben ser almacenados en forma tal que se prevenga
su deterioro o la intrusión de materias extrañas o perjudiciales.
Cualquier material que se haya deteriorado o contaminado, no
debe usarse para la preparación del concreto.
2.2.1.5
Endurecimiento
Luego de realizar una mezcla de concreto viene el proceso de
endurecimiento del mismo, el cual se debe a la reacción entre el agua y el
cemento, que con el paso del tiempo forma una especie de roca artificial con
16
una resistencia que depende de la dosificación de los distintos materiales
utilizados para la mezcla.
Imagen Nº 3 – Concreto endurecido
(Fuente: http://www.imcyc.com/laboratorio/images/concreto/nuevas/ocho.jpg)
2.2.2 Concreto fresco
La importancia que tiene el concreto fresco para un desarrollo
adecuado del concreto luego de su proceso de endurecimiento, es vital. A.M
Neville (2010, p. 77) expresa que:
Dado que las propiedades a largo plazo del concreto
endurecido: la fuerza, la estabilidad de volumen y la durabilidad,
están seriamente afectadas por su grado de compactación, es
vital que la consistencia o la trabajabilidad del hormigón fresco
sea tal que el mismo pueda ser debidamente compactado y
también que pueda ser transportado, vaciado y curado
suficientemente fácil sin segregación. (Véase Imagen Nº 4)
17
Imagen Nº 4 – Concreto fresco
(Fuente: http://www.arqhys.com/arquitectura/tolerancias-superficiales-concreto.html)
2.2.2.1
Reología
P.F.G Banfill (2003) en su publicación habla sobre la reología del
cemento fresco y el concreto, y la define como “la ciencia de la deformación
y el flujo de la materia, y el énfasis en el flujo significa que tiene que ver con
las relaciones entre el estrés, la tensión, la frecuencia de la tensión, y el
tiempo”.
Por lo tanto, cuando se habla de la reología del concreto, conlleva
directamente a referirse a la fluidez que tiene la mezcla, la relación que
existe entre los agregados, la relación triangular, la compactibilidad,
estabilidad a la segregación, exudación de la mezcla y cualquier otra relación
o característica del concreto.
2.2.2.2
Trabajabilidad
La trabajabilidad del concreto fresco juega una parte muy importante
en obras civiles. El aspecto más importante, en cuanto a trabajabilidad del
18
hormigón se refiere, es el asentamiento del mismo en su estado fresco para
el cual se aplica el conocido Cono de Abrams. Existen otras maneras de
conseguir información más amplia en este aspecto o que sustituyen el cono,
entre ellas están: los penetrómetros (Bola de Kelly y Docilímetro de
Irribarren), el método de Powers, el método de Vebe, entre otros.
Existen factores los cuales afectan la trabajabilidad del concreto. J.
Niño (2010, p.100) hablan de ellos y menciona que “está influenciada
principalmente por el contenido de agua de mezclado, contenido de aire,
propiedades de los agregados, relación pasta/agregados y las condiciones
climáticas”.

Cono de Abrams
El ensayo del cono de Abrams es uno de los puntos más
importantes en proceso de realizar una mezcla de concreto la cual
cumpla con las condiciones establecidas en las normas para que el
mismo funcione de manera correcta cuando éste está endurecido. La
norma COVENIN 339:2003 (p.1), explica el procedimiento del ensayo,
el material a ensayar y los aparatos requeridos.
 Aparatos
Cono de Abrams: Construido de un material rígido e inatacable
por el concreto, con un espesor mínimo de 1.5 mm. Su forma
interior debe ser la de un tronco de cono, de (200 + 3) mm de
diámetro de base mayor, (100 + 3) mm de diámetro de base menor
y (300 + 3) mm de altura. Las bases deben ser abiertas, paralelas
entre sí y perpendiculares al eje del cono. El molde debe estar
provisto de asas y aletas. El interior del molde debe ser
relativamente suave y sin protuberancias, tales como remaches.
(Véase Imagen Nº5)
19
Imagen Nº 5 – Dimensiones del Cono de Abrams
(Fuente: Norma Venezolana COVENIN 339:2003)
Barra compactadora: Ésta debe ser de acero, recta, cilíndrica y
lisa, de 16 mm de diámetro, 600 mm de longitud aproximada, con
el extremo semiesférico de 8 mm de radio.
 Material a ensayar
El material a ensayar consiste en una muestra de concreto
fresco tomada, según la Norma Venezolana COVENIN 344.
 Procedimiento (Véase Imagen Nº6)
1. Se humedece el interior del molde y se coloca sobre una
superficie horizontal rígida, plana y no absorbente (se
recomienda una lámina metálica que garantice las condiciones
anteriores). El molde se sujeta firmemente por las aletas con los
pies y se llena con la muestra de concreto, vaciando ésta en
tres capas, cada una de ellas de un tercio del volumen del
molde. Estos volúmenes corresponden respectivamente a las
alturas de 6.5 cm y 15 cm a partir de la base.
20
2. Cada capa se compacta con 25 golpes de la barra
compactadora, distribuidos uniformemente en toda la sección
transversal. Para la capa inferior es necesario inclinar
ligeramente la barra y dar aproximadamente la mitad de los
golpes cerca del perímetro, acercándose progresivamente en
espiral hacia el centro de la sección. Esta capa debe
compactarse en todo su espesor, las capas siguientes se
compactan, en su espesor respectivo de modo que la barra
penetre ligeramente en la capa inmediata inferior.
3. El molde se llena por exceso antes de compactar la última
capa. Si después de compactar, el concreto se asienta por
debajo del borde superior, se agrega concreto hasta lograr un
exceso sobre el molde. Luego se enrasa mediante la barra
compactadora o una cuchara de albañilería. Inmediatamente se
retira el molde alzándolo cuidadosamente en dirección vertical.
Deben evitarse los movimientos laterales o de torsión. Esta
operación debe realizarse en un tiempo aproximado de 5 a 10
segundos.
4. La operación completa desde que se comienza a llenar el
molde hasta que se retira, debe hacerse sin interrupción y en un
tiempo máximo de 1 min 30 s.
5. El asentamiento se mide inmediatamente después de alzar el
molde y se determina por la diferencia entre la altura del molde
y la altura promedio de la base superior del cono deformado.
6. En caso de que se presente una falla o corte, donde se aprecie
separación de una parte de la masa, debe rechazarse el
ensayo, y se hace nuevamente la determinación con otra parte
de la mezcla.
6.1 Si dos ensayos consecutivos sobre una misma mezcla de
concreto arrojan el resultado de 5.6, el concreto probablemente
21
carece de la plasticidad y cohesión necesaria para la validez del
ensayo.
Imagen Nº 6 – Procedimiento del ensayo del cono de Abrams
(Fuente: http://micropilotes.blogspot.com/2011/09/los-pilotes-tipo-cpi-8-iii.html)
2.2.3 Cemento
El cemento es uno de los principales materiales del concreto y sin él
sería imposible realizar una mezcla de concreto. La norma COVENIN 4831992 (Art. 3.1, p. 2) define el cemento como “un material pulverizado que por
adición
de
una
cantidad
conveniente
de
agua
forma
una
pasta
conglomerante capaz de endurecer bajo el agua o en el aire. Quedan
excluídas cales y yesos”.
Existen distintos tipos de cemento, para la presente investigación se
utilizará cemento portland el cual es definido en la norma COVENIN 28:2003
(Art. 3.1, p.1) como “el producto obtenido por la pulverización de Clinker
22
Portland, el cual consiste esencialmente en silicatos de calcio hidráulico, con
la adición de agua y sulfato de calcio”.
2.2.3.1
Calidad
Como cualquier tipo de material, el cemento, también posee un
procedimiento o normativa de control de calidad, para así asegurar que al
momento de su uso no vaya a modificar las características de lo que se
quiere conseguir.
Los requisitos que debe cumplir para asegurar su calidad son en
cuanto al lapso de caducidad o vencimiento, características físicas y
características químicas.
En la norma COVENIN 28:2003 (Art. 5.1, p.2) menciona que el lapso
de caducidad o vencimiento “debe ser un máximo de 45 días contados desde
la fecha cuando se efectúe cualquier tipo de envasado o el despacho a
granel, en su lugar de fabricación (planta cementera)”.
Por otro lado, esta misma norma mencionada anteriormente presenta
unos requisitos en cuanto a las características químicas y físicas del
cemento. Ellos se reflejan en la Tabla Nº1 y Tabla Nº2 presentadas a
continuación.
23
Tabla Nº 1 – Requisitos físicos del cemento
(Fuente: Norma Venezolana COVENIN 28:2003)
Tabla Nº 2 – Requisitos químicos del cemento
(Fuente: Norma Venezolana COVENIN 28:2003)
25
2.2.3.2
Fraguado
El proceso de fraguado es aquel en el que se va a endureciendo la
pasta de cemento. De manera más específica, A.M Neville (2010, p. 18)
define el fraguado de la siguiente manera:
Es el término utilizado para describir el endurecimiento de la
pasta de cemento. En términos generales, fraguado se refiere a
un cambio del estado fluido a un estado rígido. El fraguado se
debe principalmente a una hidratación selectiva de C3A y C3S, y
está acompañado por la elevación de la temperatura en la pasta
de cemento. (Véase Gráfico Nª2)
Gráfico Nº 2 – Principales estados por los que pasa el concreto
(Fuente: Manual de Concreto Estructural)
26
2.2.3.3
Desarrollo de resistencias
La resistencia que se puede lograr en un cemento depende de varios
factores. Uno de ellos es el tipo de cemento que se va a utilizar, ya que, para
unos el desarrollo de la misma es más lento, en otros es mucho más rápido y
también existen aquellos en la cual se desarrolla no tan lento pero no
igualmente de rápido como un cemento Tipo III.
Este caso específico, en el cual el desarrollo de la resistencia no se
desarrolla muy rápido o muy lento, corresponde a los cementos con el cual
se desarrollarán los diseños de mezclas de la presente investigación, los
cuales son del Tipo I. para tal es importante tener en cuenta el por qué
ocurre tal desarrollo, J. Niño (2010, p.30) menciona que “la alita (C3S) es la
fase principal de la mayoría de los clinkers portland, y de ella dependen en
buena parte las características de desarrollo de resistencia mecánica”.
2.2.3.4
Manejo
El manejo del cemento lleva a tres puntos específicos a tratar: envase
y transporte, envejecimiento y mezclas de cementos.
 Envase y transporte
El envasado y transporte del cemento depende del lugar en el
que éste se encuentra, esto se refiere a las plantas cementeras,
plantas productoras de concreto u obras civiles en ejecución. J.
Porrero y otros (1979, p.60) explican los procedimientos de envase y
transporte para el cemento:
27
La finura del cemento permite fluidificarlo con aire y bombearlo
como fluido. Este es un procedimiento extendido dentro de las
factorías productoras de cemento y que también se utiliza para
la carga de los transportes de cemento a granel, y, cuando el
volumen que se maneja es grande, también para la descarga.
La extracción del cemento de silos y depósitos se puede hacer
además por tornillos sinfín, correas transportadoras, arrastre y
gravedad.
En las plantas productoras de concreto de gran capacidad,
resulta más económico el empleo del cemento a granel que
ahorra el ensacado en las bolsas de papel. El cemento se
transporta en recipientes especiales, y se almacena en
depósitos (…). Estos depósitos deben ser impermeables a la
lluvia, tener ángulos de descarga apropiados, que no permitan
que se acumule en las esquinas material antiguo y estar
provistos de sistemas de descarga eficientes y seguros.
El otro procedimiento de transporte y almacenamiento de
cemento es en sacos (bolsas de papel), generalmente de
42,5Kg de peso neto de cemento. Los sacos más usuales
tienen tres hojas de papel fuerte (…). A veces alguno de los
pliegos es impermeable para evitar la penetración de la
humedad (…).
Finalmente es importante acotar que para el transporte de
cemento en sacos por medio de camiones y su almacenamiento en
obras civiles, se debe colocar sobre paletas de madera, no en
contacto directo con el piso del camión o el piso en la obra, y los sacos
deben
colocarse
entrelazados
de
respectivamente (Véase Imagen Nº7).
28
forma
horizontal
y vertical
Imagen Nº 7 – Almacenamiento del cemento en sacos
(Fuente: http://elimpulso.com/articulo/indepabis-hara-cumplir-precios-del-cemento)
 Envejecimiento
Como pasa con cualquier material, el cemento, con el pasar del
tiempo puede sufrir cambios en su calidad debido al envejecimiento.
La humedad y el anhídrido carbónico que se encuentran en la
atmósfera son las principales causas que afectan directamente al
cemento. Por eso es recomendable, tal cual como se menciono en el
punto anterior, el almacenamiento correcto del mismo.
La manera más fácil de saber si el cemento a perdido su calidad
es verificar que no tenga grumos dentro de su composición. En caso
de que se encuentren estos grumos es recomendable no utilizar el
material para una mezcla o en caso de que existan pocos grumos,
pasarlo por el tamiz para separar estos grumos del resto del material.
 Mezclas de cemento
Es posible mezclar cementos del mismo tipo, ya que mezclar
distintos tipos de cemento no es recomendable debido al peligro que
29
esto puede ocasionar. Con respecto a la mezcla de cementos portland
del mismo tipo, se puede realizar siempre que se tengan pruebas de
que se puede realizar o algún conocimiento previo, ya que, al hacerlo
puede traer como consecuencia disminución en la resistencia o en el
tiempo de fraguado.
2.2.4 Agregados
Como fue mencionado anteriormente, los materiales utilizados para la
preparación del concreto son: cemento, agregados y agua. Los agregados o
áridos están compuestos por finos y gruesos. (Véase Imagen Nº 8)
Imagen Nº 8 – Agregado grueso
(Fuente: http://civilgeeks.com/wp-content/uploads/2011/09/1274989285_96301503_3-SE-REQUIEREINVERSIONISTA-PRODUCCIONCOMERCIALIZACION-DE-AGREGADOS-PARA-CONCRETOConstruccion-Obrero-1274989285.jpg)
La norma COVENIN 277:2000 (Art. 3.1, p.2) dice que “el agregado fino
debe estar constituido por arena de río, (…) ó proveniente de piedras
30
trituradas (…). Caso especial a objeto de estudio, es la arena proveniente de
reciclaje de concreto”.
En cuanto al agregado grueso, “debe estar constituido por piedra
triturada (…), siempre que cumplan con los requisitos especificados en la
presente Norma Venezolana. Caso especial a objeto de estudio es la piedra
proveniente de reciclaje de concreto”.
2.2.4.1
Calidad
La calidad de los agregados está sujeta a varios puntos que más
adelante serán mencionados, sin embargo, existen otros aspectos los cuales
afectan la calidad del agregado y estos dependen de tres posibilidades:
Agregados controlados, agregados conocidos con control insuficiente y
agregados no empleados con anterioridad.
Los agregados controlados provienen de plantas conocidas las cuales
tienen estándares de calidad llevados a cabo con distintos ensayos.
Los agregados conocidos con control insuficiente han sido utilizados
con anterioridad y han producido resultados adecuados. Sin embargo,
técnicamente no han pasado por un control de calidad el cual diga a ciencia
cierta las propiedades de los mismos.
Finalmente, los agregados no empleados con anterioridad, como bien
dice su nombre, son aquellos que nunca han sido utilizados y por
consiguiente se desconoce completamente su calidad. Para ellos es
necesaria la realización de ensayos que permitan definir las propiedades que
ellos tienen para poder ser utilizados.
31
2.2.4.2
Granulometría
La granulometría de los agregados se refiere a los distintos tamaños
de granos contenidos en el material a utilizar para una mezcla de concreto.
La determinación de esta granulometría se realiza a través del ensayo
granulométrico, este consiste en “dividir una muestra de agregado en
fracciones, cada uno compuesto de partículas del mismo tamaño. En la
práctica, cada fracción contiene partículas entre límites específicos, siendo
éstas las aberturas de los tamices de ensayo estándar” (A.M Neville, 1994,
p.165). (Véase Imagen Nº 9)
Imagen Nº 9 – Ensayo Granulométrico de los agregados
(Fuente: http://jymingenieros.blogspot.com/2013/04/analisis-de-tamano-de-particulas-por.html)
Para la realización del ensayo granulométrico de los agregados es
necesario tener los siguientes aparatos: balanza, cedazos o tamices y horno.
A continuación se expone el procedimiento establecido en la norma
venezolana COVENIN 255:1998 (Art. 6, p.3):
32
1. Se seca la muestra en el horno hasta que alcance una masa
constante a una temperatura de (110 ± 5) ºC.
2. Se deben seleccionar los tamaños adecuados de los cedazos
para
proporcionar
la
información
requerida
por
las
especificaciones que cubren el material ensayado. El uso de
cedazos adicionales puede ser deseable para la obtención de
otro tipo de información, como el valor del modulo de finura, o
para regular la cantidad de material en los cedazos.
3. Se ensamblan los cedazos en orden de tamaños adecuados de
aberturas decrecientes desde arriba hacia abajo colocando la
muestra en el cedazo superior. Se agitan los cedazos a mano o
por
medios
mecánicos
durante
un
período
de
tiempo
determinado por tanteo o por mediciones en la muestra de
ensayo, que sea suficiente para cumplir con el criterio de
cernido establecido en 5.
4. Se limita la cantidad de material en un cedazo determinado,
para que todas las partículas tengan la oportunidad de alcanzar
las aberturas del mismo, un cierto número de veces durante la
operación de cernido. Para cedazos con aberturas menores de
4,76 mm (COVENIN #4), la masa retenida en cualquier cedazo
al final de la operación de cernido no debe exceder de 6 kg/m 2.
Para cedazo con abertura de 4,76 mm (COVENIN #4) ó
mayores, la masa en kg/m2 en la superficie del cedazo no debe
exceder en 2,5 veces la abertura del cedazo en mm. En ningún
caso la masa debe ser superior al valor que pueda causar la
deformación permanente del tejido del cedazo.
5. Se continúa el cernido hasta que durante un (1) minuto de
cernido manual continuo, no pase más de 1% en masa del
residuo por ningún cedazo; desarrollado de la siguiente manera:
33
 Se sostiene con una mano el cedazo, el cual debe estar
provisto en un recipiente de fondo y tapa bien ajustada, en
posición ligeramente inclinada.
 Se mueve vigorosamente vigorosamente el cedazo con un
movimiento ascendente contra la palma de la otra mano y
hacia los lados con ambas manos, a razón de unas 150
veces por minuto, rotando el cedazo en un sexto de vuelta
cada 25 golpes.
 Cuando se hace el cernido a mano, en agregados que
tengan partículas que excedan el cedazo COVENIN 4,76 mm
(#4), se coloca en el cedazo una cantidad de material que
forme una sola capa de partículas. En caso de el tamaño de
los cedazos ensamblados haga el movimiento de cernido
descrito, se usan cedazos de 203 mm de diámetro para
verificar la eficacia del cernido.
6. En el caso de mezclas de agregados finos y gruesos la fracción
fina de la muestra menor que el cedazo COVENIN 4,76 mm
(#4), puede distribuirse en dos (2) ó más juegos de cedazos
para prevenir la sobrecarga individual de los mismos.
 Alternativamente, la porción de finos menores que el
cedazo COVENIN 4,76 mm (#4), se puede reducir en
tamaño usando un separador mecánico (véase ASTM
701). Si se sigue este procedimiento, se calcula la masa
de cada fracción de la muestra original por la relación:
M0 = (M1 / M2) M3
donde:
M0
es la masa de la porción en la muestra original
total;
M1
es la masa de la fracción más fina que el cedazo
COVENIN 4,76 mm (#4) en la muestra total;
34
M2
es la masa de la porción de material reducido más
fino que el cedazo COVENIN 4,76 mm (#4)
realmente cernido;
M3
es la masa de la fracción en la porción reducida
cernida.
7. Si no se usa una cernidora mecánica, se deben cernir
manualmente partículas superiores a 75 µm para determinar la
menor abertura del cedazo a través de la cual puede pasar
cada partícula. Se inicia el ensayo en el cedazo más pequeño a
usar. Se rotan las partículas, si es necesario, con el fin de
determinar cuál de ellas pasa a través de una abertura dada.
Sin embargo, no se debe forzar el paso de las partículas a
través de las aberturas.
8. Se determina la masa de cada porción de la muestra en una
balanza con precisión de 0,1% de la masa seca total original de
la muestra. La masa total del material después del cernido debe
controlarse rigurosamente a partir de la masa original de la
muestra colocada en los cedazos. Si las cantidades difieren en
más del 0,3%, basándose en la masa total de la muestra seca,
los resultados no se pueden usar para propósito de decisión.
9. Para ensayos rutinarios de agregados de gradación normal es
normalmente satisfactorio el cernido al seco; sin embargo,
cuando se desea la determinación exacta de la cantidad total
que pasa el cedazo COVENIN #200 (75 µm) se procede como
sigue:
 Se ensaya primero la muestra de acuerdo con la Norma
Venezolana COVENIN 258, obteniéndose un porcentaje
más fino que el cedazo COVENIN #200 (75 µm) al cual
se añade el porcentaje que pasa el cedazo COVENIN 75
µm al cernir la misma muestra seca.
35
 Después de la operación final de secado descrita en la
Norma Venezolana COVENIN 258, se cierra la muestra
seca según lo indicado en 2 y 3.
2.2.4.3
Tamaño máximo
El tamaño máximo de los agregados afecta tanto en la resistencia de
la mezcla como en la relación agua/cemento de la misma. A. M Neville (1994,
p.196) explica que:
Cuanto mayor sea la partícula de agregado más pequeño es el
área de superficie que se humedece por unidad de peso. Por lo
tanto, la ampliación de la clasificación del agregado a un
tamaño máximo mayor disminuye el requerimiento de agua de
la mezcla, de modo que, para una trabajabilidad y riqueza
específica, la relación agua/cemento se puede bajar con el
consiguiente aumento en la resistencia.
Sin embargo, incrementar demasiado el tamaño máximo produce
mayor fluidez y segregación de la mezcla produciendo alteraciones en la
resistencia de la mezcla.
2.2.4.4
Segregación
La segregación de una mezcla se define como “la separación de los
constituyentes de una mezcla heterogénea de manera que su distribución no
es uniforme” (A. M Neville, 1994, p. 223). (Véase Imagen Nº 10)
36
Imagen Nº 10 – Segregación
(Fuente: http://personales.upv.es/fbardisa/Fotos/Img_0141.jpg)
Es posible que exista segregación en una mezcla de concreto si esta
es muy fluida o por el contrario si es demasiado compacta. De cualquier
manera, los agregados se separan de la pasta de cemento.
2.2.4.5
Modulo de finura
A.M Neville (2010, p.61) define y para que se utiliza el modulo de
finura de los agregados de la siguiente manera:
Es la suma de los porcentajes acumulados retenidos en los
tamices de la serie estándar, dividido por 100. (...). Por lo general,
el módulo de finura se calcula para agregado fino en lugar que
para agregado grueso. Los valores típicos oscilan entre 2,3 y 3,0
(...). La utilidad del módulo de finura se encuentra en la detección
37
de pequeñas variaciones en el agregado de la misma fuente, lo
que podría afectar la trabajabilidad del hormigón fresco.
2.2.5 Agua para concreto
El agua es un material imprescindible para la preparación del
concreto. Ella reacciona con el cemento para crear la pasta que aglomera
todo los materiales juntos. Por otro lado, también es utilizada para el curado
de la mezcla cuando está en su proceso de fraguado evitando grietas en ella
que permitan el acceso de la humedad hacia el acero de refuerzo.
2.2.5.1
Agua de mezclado
Como se menciona en el punto anterior, el agua es utilizada para
reaccionar con el cemento, y por otro lado para proporcionar fluidez a la
mezcla. La existencia de impurezas en el agua de mezclado tiene sus
efectos en la mezcla, ellas pueden afectar la mezcla y alterar las propiedades
del concreto como:

Trabajabilidad.

Tiempos de fraguado.

Resistencias mecánicas.

Adherencia entre concreto y refuerzo.

Permeabilidad.

Durabilidad (disgregación, corrosión de elementos mecánicos).

Aspecto (eflorescencia, decoloración).
Entre las impurezas se pueden conseguir azúcares, carbonatos,
cloruros, sulfatos, ácidos, aceites, materia vegetal, limos, arcillas entre otras.
38
2.2.5.2
Agua de curado
Se debe tomar en cuenta que una mezcla de concreto produce una
reacción exotérmica cuando los granos de cemento entran en contacto con el
agua. Debido a esta reacción, el agua perteneciente a la mezcla se evapora,
lo que produce el fraguado de la mezcla y al mismo tiempo pequeñas grietas
en el concreto que aumentan la capilaridad del hormigón y lo hace más
vulnerable al ataque de agentes agresivos. J. Porrero y otros (2009, p.114)
expone los tres motivos por los cuales se produce la evaporación del agua
en la mezcla, estos son:
a) Capacidad desecante del medio ambiente (temperatura,
humedad relativa y velocidad del viento).
b) Cantidad de calor generado al hidratarse el cemento, por ser
ésta una reacción exotérmica.
c) Dimensiones
de
la
pieza
o
elemento
del
concreto,
especialmente de las superficies expuestas a desecación.
2.2.6 Diseño de mezclas
La realización de un buen diseño de mezclas es de suma importancia
para lograr alcanzar las características requeridas de un concreto, J. Niño
(2005, p.183) menciona que el objetivo del diseño de mezcla es “determinar
la combinación más práctica y económica de materiales disponibles para
producir un concreto que satisfaga sus requerimientos bajo condiciones
particulares de uso”.
Los requisitos para una dosificación apropiada son los siguientes:
a) Economía y manejabilidad en estado fresco;
39
b) Resistencias, aspecto y durabilidad en estado endurecido.
Sin embargo, al existir tantas características de los componentes del
concreto, y que la calidad del mismo varía por tantos detalles, es de suma
dificultad que cada uno de los diseños no tenga alguna imprecisión. Por
consiguiente, la realización de ajustes en la mezcla es un acto necesario
para alcanzar en ella las propiedades buscadas para el concreto.
2.2.6.1
Fundamentos del método de diseño general
El método que a continuación se expone, es de carácter general. Es
utilizado para aquellos con poca experiencia en el área, al igual que para
realizarlo con agregados de los cuales existe poca información de calidad, y
el mismo ha sido hecho de pruebas en laboratorio entregando resultados
remarcables.
Existen variables fundamentales para la aplicación del método de
diseño general: dosis de cemento, trabajabilidad, relación agua/cemento y
resistencia. La manera de relacionar estas variables es mediante el uso de
dos leyes: Ley de Abrams y la relación triangular. Mediante la aplicación
correcta de ellas, es posible conseguir un concreto con las características
que se necesiten.
A diferencia de otros métodos de diseño de mezcla, los cuales pueden
ser muy rigurosos en cuanto a las relaciones entre los agregados, el método
general permite que la granulometría se pueda variar, siempre que ella
permita alcanzar los objetivos.
De tal manera, y como lo exponen J. Porrero y otros (2009, p. 125), “la
granulometría del agregado combinado, se establece en el método de
40
manera independiente del resto del procedimiento, lo que permite cambiar
dicha proporción (relación β), sin alterar la dosis de los restantes
componentes”.
Esta metodología de diseño es válida para concretos con las
siguientes características:
a) Asentamientos (T) entre 2,5 cm (1”) y 15 cm (6”)
b) Resistencias f’c entre 180 Kgf/cm2 y 430 Kgf/cm2
2.2.6.2
Cálculo de la proporción entre agregados finos y gruesos
Para el cálculo de las proporciones entre los agregados, se utilizan
distintos métodos específicos lo cuales son: límites granulométricos y
relación β. Estos son de suma importancia para una mezcla la cual cumpla
con los requisitos requeridos.
Los límites granulométricos de los agregados, se refiere al tamaño y
cantidad de partículas encontradas en una muestra de agregado (fino o
grueso). Mediante la utilización de tamices, los cuales poseen distintas
aberturas según las Normas Venezolanas, es posible determinar la cantidad
de agregado pasante para cada uno de los tamaños de dichos cedazos, los
cuales permiten establecer los límites granulométricos de los agregados.
J. Porrero y otros (2009, p. 125), exponen la importancia de los límites
granulométricos de una mezcla, “Para que ese agregado combinado
produzca mezclas de calidad y economía, su granulometría debe estar
comprendida entre ciertos límites que la practica ha demostrado como
41
recomendables, constituyendo 'zonas granulométricas', de acuerdo con los
tamaños máximos correspondientes”.
En la Tabla Nº3 se establecen, de acuerdo a los tamaños máximos de
agregados que se utilizan con mayor frecuencia, los límites granulométricos
de las distintas zonas de agregados. En ella se establecen los cedazos
utilizados con mayor regularidad en ensayos de granulometría (primera y
segunda columna); luego los distintos tamaños máximos de agregados
encabezan
cada
una
de
las
columnas,
seguidas
por
los
límites
granulométricos para cada uno de esos tamaños expresados en porcentajes
que pasan la abertura (máximo y mínimo). Estos límites granulométricos no
son extraídos de normas que establezcan su exactitud, ellos son solo zonas
las cuales permiten la producción de concretos adecuados.
La utilización de ella para la realización de un diseño de mezcla de
concreto profundiza el control de calidad de los agregados, por consiguiente
permite que los cálculos de diseño sean más exactos y de esta manera el
hormigón resultante tendrá mayor precisión desde el punto de vista de
resistencia a la compresión, al igual que de asentamiento.
42
Tabla Nº 3 – Límites granulométricos recomendados para distintos tamaños máximos del agregado.
(Fuente: Manual de Concreto Estructural)
Por otro lado, está la relación β la cual determina de manera
porcentual la relación entre los finos y el total entre finos y gruesos, de tal
manera que β sería:
donde,
A = Peso del agregado fino (kg/m3)
G = Peso del agregado grueso (kg/m3)
Para la determinación de esta relación β, es necesario seguir un
procedimiento luego de realizado el ensayo granulométrico, éste, utilizando
como ejemplo la Tabla Nº 4 para la determinación del Gráfico Nº 3, se realiza
de la siguiente manera:
Tabla Nº 4 – Granulometría del ejemplo de combinación de agregados. %
pasantes
(Fuente: Manual de concreto estructural)
a) Se realiza una cuadrícula la cual esté graduada por ambos lados del 0
al 100, ellas representan las granulometrías de los agregados en
porcentajes pasantes. El eje derecho de la cuadrícula será para los
44
gruesos (identificado con la letra “G”) y el eje izquierdo para los finos
(identificado con la letra “A”).
b) El eje inferior de la cuadricula, el cual representará la relación arena –
agregado total (β), también es graduado del 0 al 100, de manera
ascendente comenzando por el eje de los gruesos.
c) En las líneas verticales correspondientes a cada eje, se va marcando
con un punto los porcentajes pasantes de los agregados (gruesos en
el eje derecho y finos en el eje izquierdo) por cada uno de los
cedazos, y los mismos son señalados con el número del cedazo al
que corresponden.
Gráfico Nº 3 – Relación Arena/Agregado total, β (%)
(Fuente: Manual de concreto estructural)
45
d) Con rectas, se van uniendo los puntos de cada uno de los cedazos
(punto de “A” con el de “G”). Estas rectas son las representaciones de
combinación que se pueden tener entre el agregado grueso y el fino.
e) Sobre cada una de las rectas de cada cedazo (con otro color o una
línea más gruesa), se señalan los límites granulométricos indicados en
Gráfico Nº 3 en función del tamaño máximo del agregado elegido.
f) Se trazan dos líneas verticales en los puntos más críticos de los
cedazos, consiguiendo de esta manera los valores extremos entre los
cuales se encontrará β, como se muestra en el Gráfico Nº 3 (en este
ejemplo, esos valores extremos para la relación β son 41,5% y
62,5%).
g) Desde un punto de vista general, la β más se ubica entre la β
promedio y la β límite de la combinación más gruesa (en el ejemplo,
entre β = 41,5% y β = 52,0% o sea, β = 46,8%).
Para el caso en que la relación β necesite corrección, se propone el
siguiente esquema:
a) Calcular la β como se indico anteriormente, a la cual consideramos
ahora como relación finos/agregado total de referencia, βR.
b) Calcular la nueva β empleando la siguiente fórmula:
en la cual Δ es la diferencia del volumen de pasta respecto al volumen de
referencia de 285 l/m3, y que se puede calcular como:
46
en la que:
c = dosis de cemento (Kg/m3)
a = proporción de agua (l/m3)
3,14 el peso específico del cemento
2.2.6.3
Relación agua/cemento
Como ha sido expresado anteriormente, la combinación entre el agua
y el cemento genera la pasta aglomerante que en conjunto con los
agregados forma el concreto. Sin embargo, las cantidades de agua y
cemento que se agregan en una mezcla no son ‘al azar’, ellas derivan de un
proceso de cálculo para que la relación agua/cemento en conjunto con los
demás componentes, logren alcanzar las características requeridas de un
tipo de hormigón.
De manera más específica, y con el fin de entender la importancia que
tiene la relación agua/cemento; si ella posee una cantidad muy grande de
agua en relación a la cantidad de cemento, la mezcla será muy fluida
afectando directamente el asentamiento de ella (a mayor fluidez, mayor
asentamiento) y provocando posible segregación. Si se observa el lado
contrario, donde se utilice mucho cemento y poca agua, la mezcla tendrá una
fluidez extremadamente baja la cual, a menos que se estén buscando
concretos de alta resistencia, trae como consecuencia un asentamiento
notablemente bajo y posible retracción de la mezcla durante el proceso de
fraguado.
J. Niño (2005, p.191) explica que “La relación agua/cemento, medida
en peso, es uno de los factores más importantes en el diseño de mezclas de
concreto y por lo tanto se le debe prestar mucha atención a su escogencia”.
47
Esta relación se simboliza como “valor α”, y es representada a través de la
siguiente fórmula:
α = a/c
donde,
a = cantidad de agua en litros o kilogramos fuerza
c = cantidad de cemento en kilogramos fuerza
2.2.6.4
Ley de Abrams
La ley de Abrams es representada a través de la siguiente expresión:
R = M/Nα
donde,
R = resistencia media esperada
M y N = constantes que dependen de los materiales y la edad
del ensayo.
Aplicando logaritmos en la ecuación, se encuentra la expresión de una
recta donde el origen y la pendiente dependen de los agregados (M y N)
log R = log M – α log N
El Manual de concreto estructural (J. Porrero y otros, 2009, p. 136)
ofrece un ejemplo y explicación de la Ley de Abrams, donde, utilizan un
agregado grueso triturado de 25,4mm de tamaño máximo, arena natural y
cemento Portland Tipo 1, obtienen buenos ajustes utilizando las siguientes
expresiones:
R7 = 861,3 / 13,1α
48
R28 = 902,5 / 8,69α
R90 = 973,1 / 7,71α
Los subíndices indican la edad del ensayo y R, la resistencia a la
compresión. Estas relaciones se expresan en el Gráfico Nº 4.
Gráfico Nº 4 – Representación gráfica de la Ley de Abrams
(Fuente: Manual de concreto estructural)
“Para el diseño, se despeja α en función de R. Por ejemplo, de la
fórmula (…) se obtiene: α = 3,147 - 1,065 log R28” (J. Porrero, 2009, p.136).
Cuando
se
utilizan
agregados
distintos
a
los
mencionados
anteriormente, la constantes de los mismos tienden a cambiar, por lo que es
necesario corregir el valor de α por medio de factores relacionados con el
49
tamaño máximo y tipo de agregado, ella se simbolizan con Kr y Ka
respectivamente. En la Tabla Nº 5 y Tabla Nº 6 conseguimos estos valores
para situaciones promedio.
Tabla Nº 5 – KR Factor para corregir α por tamaño máximo, mm (pulgadas)
(Fuente: Manual de concreto estructural)
Tabla Nº 6 – KA Factor para corregir α por tipo de agregado
(Fuente: Manual de concreto estructural)
Finalmente la Ley de Abrams condiciona a α por la durabilidad del
concreto, por tanto, se establecen valores máximos en la relación
agua/cemento para las distintas condiciones a las que puede exponerse el
concreto luego de su proceso de vaciado y fraguado, hasta llegar a estar
endurecido. (Véase Tabla Nº 7)
Tabla Nº 7 – Máximos valores de α, Norma Venezolana COVENIN 1753:2006
(Fuente: Manual de concreto estructural)
50
2.2.6.5
Relación triangular
Las condiciones de calidad del concreto son establecidas por las
distintas relaciones que existen en el mismo. El manual de concreto fresco (J.
Porrero y otros, 1979, p.3) menciona la existencia de ellas y que son dos:
“una enlaza el agua/cemento con la resistencia, (…), la otra que une la
relación agua/cemento con la dosis de cemento y la trabajabilidad medida
por el cono de Abrams”. (Véase Gráfico Nº 5)
Gráfico Nº 5 – Relaciones básicas entre los parámetros que condicionan al
diseño de mezcla
(Fuente: Manual de concreto fresco)
51
Esta segunda relación es conocida como la relación triangular, y ella
es representada por la siguiente ecuación:
c = K αm Tn
donde,
c = dosis de cemento (kg/m3)
α = relación agua/cemento (l/kg)
T = Asentamiento en el cono de Abrams (pulgadas)
K, m y n = constantes dependientes de otros factores
Utilizando el ejemplo en el Manual de Concreto Estructural (J. Porrero
y otros, 2009, p.140), para un agregado grueso triturado de 1” de tamaño
máximo, y una arena natural, mezcladas en proporción adecuada, y cemento
Portland Tipo I podemos tomar con bastante aproximación los valores
K = 117,2
m = -1,3
n = 0,16
Quedando entonces la ecuación de la siguiente manera:
c = 117,2 α-1,3 T0,16
52
Gráfico Nº 6 – Relación triangular
(Fuente: Manual de concreto estructural)
Si se le aplica el logaritmo a esta ecuación podemos conseguir un
gráfico con varias rectas paralelas como se muestra en la Gráfica Nº6.
log c = log 117,2 + 0,16 log T – 1,3 log α
Después de realizar estos cálculos es posible la necesidad de corregir
c, tal cual como se hizo anteriormente con α, por medio de las constantes c 1
y c2, de acuerdo con la Tabla Nº 7 y Tabla Nº8.
53
Tabla Nº 8 – C1 Factor para corregir C por tamaño máximo, mm (pulgadas)
(Fuente: Manual de concreto estructural)
Tabla Nº 9 – C2 Factor para corregir C por tipo de agregado
(Fuente: Manual de concreto estructural)
Finalmente es necesario conocer la dosis mínima de c por durabilidad
del concreto. (Véase Tabla Nº 10)
Tabla Nº 10 – Dosis mínima de cemento por durabilidad
(Fuente: Manual de concreto estructural)
2.2.6.6
Esquema de diseño
Para diseñar una mezcla es necesario seguir unos pasos específicos
los cuales permitan cubrir todos los aspectos necesarios a calcular. Esto es
posible mediante el esquema de diseño de mezclas. (Véase Gráfico Nº 7)
54
Gráfico Nº 7 – Esquema de diseño de mezclas
(Fuente: Manual de concreto estructural)
2.2.6.7
Dosificación
La dosificación en el diseño de mezcla se refiere directamente a la
cantidad por metro cúbico de cada uno de los componentes de la mezcla. El
fin de ello lo establece la Norma Venezolana COVENIN 1753:2006
55
a) La trabajabilidad y consistencia adecuadas de acuerdo a lo
especificado en la Norma Venezolana 339, para permitir que el
concreto sea vaciado fácilmente dentro del encofrado y
alrededor del acero de refuerzo, bajo las condiciones de
colocación en obra, sin segregación ni exudación excesivas.
b) La resistencia y durabilidad en ambientes agresivos cuando lo
requiera el Capítulo 4 de esta Norma.
c) El cumplimiento de los requisitos de evaluación y aceptación
establecidos en el artículo 5.9
d) Cuando se usen distintos materiales en diferentes partes de la
obra, es obligatorio evaluar cada combinación separadamente.
Como fue mencionado anteriormente, la dosificación se resume en
cantidad de cada material por metro cúbico de concreto, lo que quiere decir
que la suma de los volúmenes de cada uno de los componentes debe ser
igual a 1m3 de concreto. El manual de concreto fresco (J. Porrero y otros,
1979, p. 103) establece de modo general, la condición de volumen de la
siguiente manera:
donde,
a = peso de agua por m3 de mezcla
γa = peso específico del agua
c = peso del cemento por m3 de mezcla
c 0,29 = volumen final de cemento incluida la corrección
correspondiente a la reducción del volumen de pasta
A = peso de arena por m3 de mezcla
γA = peso especifico de la arena empleada
Gi = peso del agregado grueso por m3 de mezcla
ΓGI = peso específico del los agregados gruesos
56
p = porcentaje de aire (en volumen)
10p = volumen de aire atrapado en 1 m3
2.2.6.8
Durabilidad
Como se ha mencionado a lo largo del presente trabajo de
investigación, la durabilidad es una de las propiedades que se busca en el
concreto. La durabilidad consiste en la capacidad del concreto de resistir
ataques químicos, acciones ambientales, corrosión o cualquier otro proceso
el cual lo deteriore y lo haga perder sus propiedades.
La Norma Venezolana COVENIN 1753:2006 habla de los requisitos de
la durabilidad del concreto, en ella expones los siguientes puntos:

Relación agua/cemento;

Exposición a condiciones especiales: estanqueidad, exposición
a sulfatos;

Protección contra la corrección
2.2.7 Preparación y mezclado de concreto
2.2.7.1
Modo de preparación
La preparación de los concretos depende de dos factores, primero el
lugar en donde se prepara la mezcla para ser vaciada, y segundo la cantidad
de material que se necesita preparar. (Véase Imagen Nº 11)
57
Imagen Nº 11 – Modo de preparación del concreto
(Fuente: http://es.slideshare.net/freddyramirofloresvega/dosificaion-y-transporte-del-concreto)

Preparación en obra para pequeños volúmenes
Cuando las mezclas se realizan dentro de una obra para volúmenes
pequeños, por ejemplo un machón destinado a sostener una pared de
mampostería, lo normal es que la mezcla se realice a mano (por el personal
obrero) en un lugar cercano a donde debe ser vaciado el concreto y a su vez
de fácil acceso para los materiales.

Mezclado central en obra
Para mezclas realizadas en obra, las cuales son de un volumen
grande como para el vaciado de una losa de entrepiso, una de las opciones
utilizadas por las constructoras o contratistas de proyectos consiste en
producir el concreto fresco en un lugar destinado para ello donde se utilizan
maquinarias como trompos para ir mezclando el material. Luego por medio
de grúas torre, generalmente, transportan el material al lugar de vaciado,
proceso que van realizando repetidas veces hasta que se complete el
vaciado.

Premezclado comercial
58
Es realizado por empresas especializadas en el área, las cuales
mezclan en planta y luego despachan a las obras según la cantidad en m 3
que necesitan y la resistencia f’c detallada en proyecto.
El transporte es realizado mediante camiones trompos los cuales,
mediante la rotación del trompo, mantienen la mezcla fluida evitando que ella
comience a fraguar durante el recorrido de la plata de premezclado a la obra.
2.2.7.2
Almacenamiento de los componentes
Debido a que la intrusión de agentes externos en los componentes del
hormigón es una posibilidad, su almacenamiento se debe hacer de manera
correcta. La norma COVENIN 1753:2006 (Art. 3.1.3, p.21) expone que “todos
los materiales a usarse en la preparación del concreto (…), deben ser
almacenados en forma tal que se prevenga su deterioro o la intrusión de
materias extrañas o perjudiciales”.
Como mencionado anteriormente, el cemento debe ser almacenado
en lugares donde no exista humedad. En caso de que sean sacos se deben
colocar en paletas de madera, no en contacto directo con el piso,
entrelazándolos entre ellos.
Los agregados se deben colocar en lugares techados, principalmente
alejados de la lluvia, la cual puede agregarle sustancias las cuales alteren las
propiedades de los mismos.
Finalmente, el agua se debe almacenar el depósitos (tanques, silos)
libres de impurezas (sales o ácidos), los cuales estén sellados de manera
que el contacto con la atmósfera no produzca cambios en su composición.
59
2.2.7.3
Mezclado
El mezclado del concreto se realiza hasta que su distribución sea
totalmente uniforme, esto quiere decir, que todos los componentes formen
una mezcla heterogénea fluida. La norma venezolana COVENIN 1753:2006
explica el procedimiento de mezclado en obra y en plantas de premezclado.

Concreto mezclado en obra
a. El mezclado se hará en un equipo mezclador que cumpla con
la Norma Venezolana 1680;
b. El equipo mezclador debe hacerse girar a la velocidad
recomendada por el fabricante;
c. El mezclado se continuará por lo menos por un minuto y
medio después que todos los materiales estén dentro del
tambor, a menos que se demuestre que un tiempo menor es
satisfactorio, según los criterios de la Norma Venezolana 633
para plantas premezcladoras;
d. El transporte de los materiales, los volúmenes dosificados y
mezclados
serán
realizados
de
acuerdo
con
las
disposiciones que sean aplicables de la Norma Venezolana
633;
e. Se llevará un registro detallado para identificar:
1. Número de volúmenes de unidad de mezcla producida;
2. Dosificación usada para los materiales;
3. Ubicación aproximada de la colocación final en la estructura;
4. Fecha y hora del mezclado, y del vaciado.

Concreto premezclado
60
El concreto premezclado debe mezclarse y entregarse de
acuerdo con los requerimientos de la Norma Venezolana 633. La
duración del mezclado será la necesaria.
2.2.7.4
Mezclas de laboratorio
Las mezclas de laboratorio se diferencian a las realizadas en obras o
plantas premezcladoras, en el tiempo de mezclado de la muestra. J. Porrero
y otros (1979, p.120) dicen que “se recomienda mezclar los materiales
durante tres minutos, seguidos de tres minutos de reposo y, finalmente, dos
minutos más de mezclado”. (Véase Imagen Nº 12)
Imagen Nº 12 – Mezclas en laboratorio
(Fuente: http://www.vivirenchihuahua.com/2014/03/alumnos-de-uacj-someteran-a-prueba-cilindros-deconcreto/)
Es recomendable por diversos autores y especialistas en concreto,
tomar un Cono de Abrams durante el reposo para verificar el asentamiento
61
de la muestra de concreto fresco y así determinar si es necesario agregar
más agua a la mezcla.
2.2.8 Manejo del concreto
Al referirse al manejo del concreto, se vincula directamente a tres
puntos específicos: vaciado, compactación y curado.
2.2.8.1
Vaciado
La norma COVENIN 1753:2006 menciona las precauciones que se
deben tomar durante el vaciado, al igual que las limitaciones.

Precauciones
a. El concreto debe depositarse lo más cerca posible de su
ubicación
final
para
evitar
segregación
debido
a
la
manipulación repetida o al flujo de la masa;
b. El vaciado debe efectuarse a una velocidad adecuada, con la
finalidad de que el concreto conserve su estado plástico y
fluya fácilmente entre las barras;
c. Una vez iniciado el vaciado, este se efectuara en una
operación continua hasta que se termine el sector definido
por sus límites o juntas prefijadas, excepto las limitaciones
establecidas en el Artículo 6.5;
d. La superficie superior del concreto vaciado en capas
superpuestas generalmente estará a nivel;
e. Las juntas de construcción o vaciado, se ejecutarán de
acuerdo con el Artículo 6.5;
62
f. En
tiempo
caluroso,
debe
ponerse
atención
a:
los
ingredientes, los métodos de producción, el manejo, la
protección y el curado, para evitar temperaturas excesivas en
el concreto o la evaporación de agua, que pueda afectar la
resistencia requerida o el comportamiento en servicio, del
miembro o estructura.

Limitaciones
I.
No
se
vaciarán
parcialmente,
o
concretos
estén
que
hayan
contaminados
endurecido
con
materiales
extraños.
II.
No se permitirá el re-mezclado de concreto parcialmente
endurecido agregándole agua a menos, excepcionalmente,
y solo en casos donde la posible pérdida de resistencia no
afecte la seguridad, el Ingeniero inspector lo autoricé por
escrito.
Imagen Nº 13 – Vaciado de concreto premezclado
(Fuente: http://www.arqhys.com/construccion/trabajabilidad-concreto.html)
63
2.2.8.2
Compactación
La finalidad de la compactación, como bien dice A.M Neville (2010,
p.134) es “eliminar la mayor cantidad del aire atrapado posible para que el
hormigón endurecido tenga un mínimo de huecos, y, en consecuencia, sea
fuerte, duradero y de baja permeabilidad”.
2.2.8.3
Curado
Para el curado del concreto es necesario guiarse por lo establecido en
la Norma Venezolana 1753:2006, la cual en el artículo 5.8 (p. 33) establece
lo relacionado al curado del hormigón:

Temperatura de curado
El concreto debe mantenerse a una temperatura de más de 10 ºC y en
una condición húmeda, por lo menos durante los primeros siete días después
de vaciado, a menos que se realice el curado de acuerdo con la Sección
5.8.2 o el concreto sea de alta resistencia a edad temprana. En este caso, el
concreto debe mantenerse a una temperatura de más de 10 ºC y en una
condición húmeda por lo menos tres días, excepto cuando se realice el
curado de acuerdo con la Sección 5.8.2.
Imagen Nº 14 – Curado del concreto
(Fuente: http://www.ferrocement.com.ar/categorias/membranas-de-curado/)
64
2.2.9 Resistencias mecánicas
La principal característica buscada por gerentes de proyectos,
proyectistas, etc., en el concreto es el desarrollo de su resistencia a la
compresión. Para un buen desarrollo de ésta resistencia es importante la
realización de un diseño de mezcla de la manera correcta, donde se cumpla
con la relación triangular, exista una adecuada relación agua/cemento y se
realice un curado adecuado para un desarrollo efectivo de la misma.
2.2.9.1
Ensayo a compresión
Para la realización del ensayo a compresión del concreto es
necesario, tal y como dice en la Norma Venezolana COVENIN 338:2002, los
siguientes aparatos:

Máquina de ensayo

Cilindros metálicos (Véase Imagen Nº15)
Imagen Nº 15 – Cilindros metálicos para ensayos de concreto
(Fuente: http://www.acerosarequipa.com/maestro-de-obra/boletinconstruyendo/edicion_17/capacitaciones-procedimientos-para-elaborar-probetas-de-concreto.html)
65

Barra compactadora (Véase Imagen Nº 16)
Imagen Nº 16 – Barra compactadora
(Fuente: http://www.acerosarequipa.com/maestro-de-obra/boletinconstruyendo/edicion_17/capacitaciones-procedimientos-para-elaborar-probetas-de-concreto.html)

Vibradores

Herramientas (Palas, cucharas, recipientes, etc.)
La misma Noma Venezolana COVENIN 338:2002 (Art. 5, p.2) explica
el procedimiento detallado para la realización del ensayo:

Preparación del molde
1. El molde debe estar limpio, su superficie interior así como su
base, deben estar aceitadas, a este fin sólo se permite el uso
de aceites minerales u otros productos destinados a este uso.
2. Se deben evitar las pérdidas de agua. Las zonas de contacto
entre molde y base se pueden sellar con una mezcla de
parafina y cera virgen, trabajable a temperatura ambiente, o
algún otro material que no afecta la resistencia del concreto.

Preparación del cilindro
1. Sitio del moldeo: Las probetas deben moldearse en el lugar
donde se almacenarán durante las primeras 20 horas.
2. Vaciado: El concreto se vacía en los moldes, en dos capas, si
se va a compactar por el método de vibrado y en tres si se va a
66
compactar por el método de la barra, asegurándose al mínimo
la segregación del material dentro del molde, utilizando la barra
para tal fin.
3. Compactación: El método de compactación se debe seleccionar
en base al asentamiento, a menos que el mismo se establezca
especialmente en las especificaciones bajo las cuales se
ejecuta el trabajo. Los métodos son: con barra y vibrado. Si el
asentamiento es inferior a 25 mm (1 pulgada) debe usarse el
método de vibrado, si el asentamiento está entre 25 mm (1
pulgada) a 75 mm (3 pulgadas) se puede usar cualquiera de los
dos métodos, siendo preferible el método usado en la obra y si
es mayor de 75 mm (3 pulgadas) debe usarse el método de la
barra.
3.1 Compactación con barra: El concreto se coloca en el molde en
tres capas de igual volumen aproximadamente. Cada capa
debe compactarse con el número de golpes que se indica en la
tabla 1, para lo cual se utiliza la barra compactadora. Los
golpes deben distribuirse uniformemente en toda la sección
transversal del molde. La capa del fondo debe compactarse en
toda su profundidad.
Cuando se compacta la capa inmediata superior, la barra debe
penetrar aproximadamente de 20 a 30 mm en la capa
inmediatamente inferior. Si al retirar la barra quedan huecos en
el cilindro, éstos se deben cerrar golpeando suavemente las
paredes del molde.
3.2 Vibrador: El concreto se debe vibrar lo suficiente para lograr su
compactación, se debe evitar el exceso de vibrado pues éste
causa segregación. El concreto de cada capa se debe colocar
en su totalidad en el molde antes de iniciar su vibrado. Al llegar
a la última capa se debe evitar un exceso de concreto de más
67
de 6 mm de altura, después de ser vibrada la última capa se
agrega suficiente concreto de forma que sobrepase la corona
del molde en unos 3 mm se golpean suavemente las paredes
del molde y se enrasa con una cuchara de albañil.
La duración de vibración requerida depende de la trabajabilidad
del concreto y la eficiencia del vibrador. Usualmente, se
considera suficiente el vibrador, cuando el concreto presenta
una superficie relativamente brillante y lisa.
a) Vibrador interno: El diámetro del vibrador no debe ser mayor
de 1/4 del ancho del molde. El vibrador no debe tocar ni las
paredes, ni el fondo del molde. Al compactar la segunda
capa
el
vibrador
debe
penetrar
de
20
a
30
mm
aproximadamente dentro de la primera. El vibrador se debe
retirar suavemente y funcionando para evitar que se formen
bolsas de aire.
b) Vibrador externo: Cuando se usa el vibrador externo, el
molde debe estar rígidamente unido al elemento vibrador.
1.3 Enrase: Después de compactar el concreto, por el método de la
barra o mediante el vibrador, debe enrasarse la probeta con la
barra o con la cuchara de albañilería, de manera que la
superficie quede perfectamente lisa y al ras con el borde del
molde. Aún cuando las superficies vayan a ser posteriormente
rematadas no deben hacerse marcas grabadas sobre ella.
4. Curado de los cilindros: Una vez elaboradas las probetas deben
protegerse de la pérdida de agua por evaporación cubriéndolas
adecuadamente con un material impermeable y a menos que se
especifiquen otras condiciones debe almacenarse a una
temperatura ambiente a la sombra (véase nota 4). Los moldes
deben mantenerse en una superficie horizontal rígida libre de
vibraciones y otras perturbaciones.
68
Las probetas deben retirarse de los moldes en un lapso de
tiempo comprendido entre 20 y 48 horas, después de su
elaboración y se almacenarán hasta el momento del ensayo en
cualquiera de los siguientes ambientes:
a) Directamente bajo agua saturada de cal
b) Arena limpia y saturada constantemente de agua.
c) Cámara húmeda, con una humedad relativa entre 90 y 100%.
5. Envío de los cilindros al laboratorio: Si los cilindros se ensayan
en un laboratorio fuera de la obra, deben llegar dos días hábiles
antes del ensayo, 7 y 28 días y el mismo día del ensayo para
edades más tempranas.
Los cilindros se deben transportar en cajas dentro de las cuales
están cubiertos de arena húmeda u otro material inerte
adecuado para evitar golpes y vibraciones. Si esto no se
cumple se debe hacer constar en el informe.
Se debe suministrar los siguientes datos:
a) Hora y fecha de elaboración.
b) Ambiente, tiempo y temperatura de curado.
c) Localización de la representación del concreto de la muestra
con respecto a la estructura.
d) Toda información que el laboratorio considere de importancia
para la interpretación de los resultados (tipo y marca de
cemento usado, relación de agua-cemento, tamaño máximo del
agregado, asentamiento, temperatura elevada de algunos de
los componentes y otros).

Método de ensayo (Véase Imagen Nº 17)
1. Preparación de la muestra: Las caras de compresión deben ser
rematadas de tal forma que se logre el paralelismo entre las
69
caras del cilindro. Las superficies de compresión deben ser
visiblemente planas, sin grumos, ralladuras o defectos visibles.
Para el momento del ensayo el remate debe tener una
resistencia superior a la del concreto que se va a ensayar,
pudiéndose emplear cualquier material capaz de proporcionar
en el momento el ensayo, la resistencia y la adherencia
necesaria. El espesor de la capa de remate debe estar entre 2 y
3% de la dimensión lateral (cara de la probeta).
Los cilindros se deben ensayar a la edad prevista, con una
tolerancia de + t/14.
t = EDAD PREVISTA PARA EL ENSAYO
La sección del cilindro se determina en su zona central y el
diámetro de cálculo es el promedio de los diámetros
ortogonales aproximados hasta el milímetro entero más
próximo.
La altura del cilindro se determina después de ser rematadas
sus caras. La altura se aproxima al milímetro más cercano.
2. Procedimiento: Los cilindros se colocan en la máquina de
ensayo, se centran cuidadosamente y se comprimen. Tanto las
superficies rematadas de los cilindros y los platos de la máquina
deben estar exentos de polvo, grasa y de cualquier otro material
extraño.
En el caso de las máquinas de tipo mecánico el desplazamiento
del cabezal debe ser aproximadamente de 1,3 mm. por minuto;
en las máquinas operadas hidráulicamente se aplicará una
presión a una tasa constante dentro del rango de 1,4
kg/cm2/seg a 3,5 kg/cm2/seg. Durante la aplicación de la primera
mitad de la presión, se permite incrementar dicha tasa.
3. Expresión de los resultados: La resistencia a compresión de
cada cilindro se calcula por la siguiente fórmula:
70
Rc = P/A
Donde:
Rc = Resistencia a compresión kgf/cm2
P = Carga máxima aplicada, kgf
A = Área de la sección transversal del cilindro, cm2
La resistencia a compresión de cada cilindro es el cociente
entre la carga máxima y el área de la sección media del cilindro.
El resultado del ensayo es el promedio de las resistencias de
los cilindros por cada condición de ensayo.
La desviación estándar máxima en los ensayos de resistencia
de una muestra, debe ser 8 kg/cm 2 para considerar la precisión
la dispersión máxima entre dos laboratorios, debe ser de 16
kg/cm2, (dos veces la desviación estándar). Esto es la expresión
de la exactitud.
Imagen Nº 17 – Ensayo de compresión del concreto
(Fuente: http://www.instron.com.ar/wa/solutions/Compression-Testing-Concrete-Cylinder.aspx)
71
2.2.9.2
Desarrollo de la resistencia
Durante el proceso de fraguado del concreto, la resistencia a
compresión del mismo se va desarrollando logarítmicamente. En los primeros
7 días de fraguado es posible que se logre aproximadamente un 70% de la
resistencia, y durante las siguientes 3 semanas de fraguado, a los 28 días, el
restante 30%.
Sin embargo, es correcto mencionar que luego de los 28 días, el
concreto sigue desarrollando resistencia aunque este desarrollo es tan bajo
que no se toma en cuenta para los cálculos en el que va a ser utilizado.
A continuación, en la Tabla Nº 11, se puede apreciar las distintas
resistencias que puede alcanzar el concreto dependiendo de la edad y
resistencia de diseño del mismo. Es importante acotar que ella muestra un
valor aproximado de resistencia a conseguir.
Esta tabla es realizada, como se aprecia en su encabezado, por la
empresa LATEICA en conjunto con el Comité Conjunto de Concreto Armado
(CCCA), quienes utilizan las estadísticas derivadas de los múltiples ensayos
de compresión que se han realizado a lo largo de los años en laboratorios
ubicados a lo largo de todo el territorio de la República Bolivariana de
Vnezuela.
72
Tabla Nº 11 – Variaciones aproximadas de la resistencia con la edad
(Fuente: LATEICA)
2.2.10 Evaluación de los ensayos de resistencia del concreto
73
2.2.10.1 Mezclas de prueba
Debido a que algunas características específicas de los materiales
utilizados para la preparación de concreto, no son posibles de determinar
mediante los ensayos usuales de los mismos, es necesaria la realización de
mezclas de prueba en obra o en laboratorio, para verificar que la resistencia
no se ve afectada de ninguna manera. J. Porrero y otros (2009), aportan
consejos para los siguientes casos:

Mezclas de prueba en obra
Si no se dispone de antecedentes sobre el comportamiento de
los materiales en las mezclas y la preparaci6n de estas se inicia
directamente en la obra, las primeras mezclas se deben
considerar como mezclas de prueba y con ellas se podrán ir
haciendo los ajustes para lograr los concretos deseados.
(p.339)

Mezclas de prueba en el laboratorio
Las mezclas de prueba en el laboratorio tienen la ventaja de
proporcionar dalos precisos, ya que son hechas con controles
de calidad rigurosos. (…). La información que proporcionan las
mezclas de prueba en el laboratorio solo es aplicable a los
materiales con las que han sido elaboradas, por cual esos
materiales empleados deben provenir de muestras
verdaderamente representativas de los materiales de la obra.
(p.340)
2.2.10.2 Variaciones de la calidad del concreto
Difícilmente, luego de diseñar una mezcla de concreto, se tiene que
ella arroja exactamente los valores que son esperados. Debido a la calidad
de los materiales y el proceso de ensayo del concreto es posible que no se
consigan los valores establecidos en el diseño de la mezcla.
74
A continuación se presentan, a través de tablas, las variaciones de la
resistencia del concreto como material (Tabla Nº 12) y en los ensayos (Tabla
Nº13).
Tabla Nº 12 – Principales fuentes de variación de la resistencia del concreto
como material
(Fuente: Manual de concreto estructural)
75
Tabla Nº 13 – Variación de la resistencia en los ensayos de concreto
(Fuente: Manual de concreto estructural)
2.2.10.3 Criterios de aceptación o rechazo
Como para cualquier tipo de ensayo que se realice en cualquier
ámbito, para el concreto también se tienen criterios de calidad que
permitan la aceptación o rechazo del material.
76
La Norma Venezolana COVENIN 1753:2006 (Art. 5.9.2.3, p.34)
establece los criterios de aceptación para ensayos de probetas
curadas en el laboratorio.
La resistencia del concreto se considerará satisfactoria
cuando se cumplan, simultáneamente, los dos criterios
siguientes:
a. Ningún resultado individual, promedio de al menos
dos cilindros, está por debajo de f’c en más de:
35kgf/cm2 cuando f’c ≤ 350kgf/cm2, o de 0,1 f’c
cuando f’c > 350kgf/cm2.
b. El promedio de cualquier conjunto de tres ensayos
consecutivos iguala o excede el valor f’c
especificado.
Cuando no se satisface alguno de los dos requerimientos
anteriores, de inmediato se adoptarán medidas para
aumentar el promedio de los resultados de ensayos
posteriores. Además, cuando no se satisfacen los
requerimientos del punto (a.), se deben considerar las
disposiciones de la Sección 5.9.4.
2.2.11 Materiales procedentes de demoliciones
2.2.11.1 Origen, composición y clasificación
Como lo establece la Gaceta Oficial de la República Bolivariana de
Venezuela Número 38.068, se entiende por residuos “todo material
resultante de los procesos de producción, transformación y utilización, que
sea susceptible a ser tratado reusado, reciclado o recuperado, en las
condiciones tecnológicas y económicas del momento específicamente por la
extracción de su parte valorable”. Dentro del alcance de este trabajo, se
tratarán específicamente los residuos provenientes del sector construcción,
más específicamente los que tengan origen en la construcción y demolición,
conocidos comúnmente como “escombros”.
77
Los residuos provenientes de la industria de la construcción tienen su
origen en los derribos de obras civiles y en los rechazos de materiales en las
fábricas de producción. En Venezuela se tiene poca documentación acerca
de la cantidad de residuos generada y su origen, sin embargo, cuando
buscamos data internacional se observan casos como el de España donde el
Catálogo de Residuos de Construcción y Demolición del Gobierno Español
indica que cerca de un 80% de los residuos tienen origen en la construcción
o demolición.
C. Llatas (2000), establece además una clasificación para los residuos
por construcción o demolición (RCD) en tres ramas:
1. Según el tipo de obra:
a. Obras nuevas
b. Remodelaciones/ mantenimiento
c. Demoliciones
d. Situaciones excepcionales: desastres naturales
2. Según la partida a la que corresponden :
a. Movimiento de tierra
b. Fundaciones
c. Estructura
d. Paredes y tabiques
e. Cubierta
f. Revestimientos
g. Otros
3. Según la etapa en el proceso de ejecución de la obra:
a. Recepción de suministros
b. Almacenaje
78
c. Ejecución de la obra
d. Mala organización (pérdidas, roturas, etc)
e. Mala calidad
f. Demolición
Los RCD son sumamente heterogéneos y pueden contener un
elevado porcentaje de impurezas. En el Gráfico Nº
se aprecia la
composición de los RCD según el Catálogo de Residuos de Construcción y
Demolición del Gobierno de España, en el mismo se puede apreciar que los
componentes principales son las cerámicas (ladrillos por ejemplo) y el
Hormigón o Concreto.
Gráfico Nº 8 – Composición de los residuos de construcción y demoliciones
(Fuente: Catálogo de RCD del Gobierno de España)
Así mismo, estos residuos se clasifican en tres grandes grupos según
el catálogo español:

Tierras: Reutilizables por botar

Envases:
79
o Tóxicos
o Otros:
Metálicos,
papel,
cartón,
maderas,
plásticos, otros.

Restos:
o Tóxicos
o Otros: Metales, asfalto, alquitrán, ladrillos, tejas,
cerámicas, materiales de aislamiento, maderas,
residuos mezclados, otros.
2.2.11.2 Manejo de Residuos de Construcción y Demoliciones
Se entiende por manejo de residuos al
Conjunto de operaciones dirigidas a darle a los residuos sólidos
el destino más adecuado, de acuerdo a sus características, con
la finalidad de prevenir daños a la salud y al ambiente.
Comprende las etapas que van desde la generación hasta la
disposición final y cualesquiera otra operación que los involucre.
(Ley de Residuos y Desechos Sólidos de la República
Bolivariana de Venezuela, publicada en Gaceta Oficial en
2004).
Estos residuos se convierten en desechos “cuando no se tiene un
destino inmediato y deben de ser eliminados o dispuestos de forma
permanente” (Ley de Residuos y Desechos Sólidos de la República
Bolivariana de Venezuela, publicada en Gaceta Oficial en 2004).
A nivel mundial una gran parte de los RCD se convierten en desechos,
es decir llevan a vertederos, creando un gran impacto al medio ambiente
mediante y crean contaminación visual. Si estos materiales recibieran el
80
adecuado tratamiento pudieran ser aprovechados como material secundario
y se reducirían los desechos y el impacto ecológico que esto conlleva.
Ley de Residuos y Desechos Sólidos de la República Bolivariana de
Venezuela define aprovechamiento como el “proceso mediante el cual se
obtiene un beneficio de los residuos sólidos, como un todo o como parte de
él. El mismo puede ser realizado mediante técnicas de reaprovechamiento,
reciclaje, recuperación o reutilización.”
Como se ve en la sección anterior, el 66% de los residuos están
compuestos por concreto y cerámicas, para estos existen técnicas de
reciclaje que permiten recuperar estos residuos y reutilizarlos. Otra porción
de los RCD como las maderas pueden ser también recuperados y
reutilizados, tal es el caso de puertas y ventanas.
Primero se define el reciclaje como el
Proceso mediante el cual se tratan los residuos sólidos en
condiciones técnicas, sanitarias y ambientales, permitiendo su
reincorporación como materiales que todavía tienen
propiedades físicas y químicas útiles, después de servir su
propósito original y que por tanto, pueden ser reutilizados o
refabricados convirtiéndose en productos adicionales y
materiales residuales que se recolectan, se separan y se
utilizan como materia prima. (Ley de Residuos y Desechos
Sólidos de la República Bolivariana de Venezuela, publicada en
Gaceta Oficial en 2004).
Regiones
como
la
Unión
Europea
se
encuentran
bastante
desarrolladas en el tema de reciclaje de hormigón o concreto y cerámicas
provenientes de los RCD. En la Tabla Nº 14 se puede apreciar el porcentaje
de residuos reciclados y desechados por país. Vemos que países como
Holanda, Bélgica y Dinamarca reciclan alrededor de un 80% de los RCD.
81
Tabla Nº 14 – Manejo de residuos de construcción y demolición en Europa
(Fuente: Catálogo de RCD del Gobierno de España)
No es coincidencia que cada vez más estos países europeos se estén
inclinando hacia opciones de reciclaje, estos son países que no cuentan con
abundancia de recursos arcillosos y que su marco legal los obliga a buscar
opciones alternativas al desecho dados los elevados costos de disponer de
estos residuos en vertederos.
El reciclaje de RCD consta de dos fases:
1. Demolición: Consiste en la reducción de tamaño de los escombros
para que puedan ser tratados en la planta de reciclaje. Se recomienda
hacer una demolición selectiva para así reducir la presencia de
impurezas en los escombros.
2. Reciclado: En muchos casos los residuos pasan primero por una
planta de transferencia para luego llegar a las plantas de valorización
donde se realizará el proceso de reciclaje. Estas plantas incluyen
82
machacadoras, cribas y dispositivos de transporte. Las plantas de
valorización se clasifican en tres grupos:
a. Plantas de 1ª generación: Carecen de mecanismos de
eliminación de contaminantes o impurezas.
b. Plantas de 2ª generación: Son las más comunes para el
reciclaje de concreto u hormigón. Contiene sistemas mecánicos
o manuales que permiten eliminar los contaminantes.
c. Plantas de 3ª generación: Se caracterizan porque permiten la
reutilización de casi todos los residuos que llegan a ella.
El material reciclado se puede utilizar para la elaboración de capas
firmes en carreteras, es una práctica habitual en países europeos. También
se utiliza en edificaciones y obras públicas, tales son los casos del Puente de
Marina Seca del Forum 2004 en Barcelona o el Puente atirantado sobre el
Río Turia.
2.2.11.3 Reciclaje de residuos de construcción y demolición en
Venezuela
La Ley de Residuos y Desechos Sólidos de la República Bolivariana
de Venezuela, publicada en Gaceta Oficial en 2004, establece en su Artículo
54: “Los residuos sólidos, cuyas características lo permitan, deberán ser
aprovechados mediante su utilización o reincorporación al proceso
productivo como materia secundaria sin que represente riesgos a la salud y
al ambiente”.
Si bien la Ley incentiva la reutilización de los residuos sólidos, también
es cierto que “no existe en Venezuela un vertedero controlado de escombros
83
que permita (…) la reutilización de los materiales aprovechables” (Alcázares,
2013). Esto impide importantemente la reincorporación de los RCD en el
proceso productivo. La realidad es que en su totalidad estos residuos
terminan en vertederos e inclusive como indica Domingo Acosta en su
artículo “Reducción y gestión de residuos de la construcción y demolición”
(2002),
“una
importante
porción
de
dichos
residuos
es
arrojada
irregularmente por contratistas (…) y se debe admitir que en ocasiones no
existen vertederos controlados”. Así mismo Acosta indica que en la industria
de construcción no existe una planificación de la gestión de residuos ni un
interés por minimizar los RCD, por un lado esto viene como consecuencia de
las técnicas de construcción empleadas en Venezuela como el monolitismo y
vaciado que dificultan inmensamente la separación de materiales, y por otro
que el bote de escombros resulta sumamente económico.
En el país se han visto modos de reciclaje artesanal en vertederos
cerca de zonas de barrios, mejor conocidos como “los pepinadores” son
grupos organizados en cooperativas para reciclar la basura clasificada según
su origen… Es una práctica que puede conducir a problemas de salud en
estos grupos y que ha sido objetada por las Naciones Unidas… En los
vertederos específicos para escombros como los de Filas de Mariche, los
pepinadores logran recuperar piezas y materiales para su reutilización o
reciclado” (Acosta, 2002).
Diego Díaz Martín, en el portal Vitalis, indica que en Venezuela existen
alrededor de 400 vertederos de basura, de los cuales uno solo, La Bonanza,
opera como Relleno Sanitario.
84
Imagen Nº 18 – Relleno sanitario La Bonanza
(Fuente: http://www.noticierodigital.com/forum/viewtopic.php?p=8839727)
2.2.11.4 Escombro triturado
El escombro usado para realizarle un proceso de triturado es
proveniente de obras civiles en la ciudad de Caracas, siendo seleccionado
los escombros estructurales (muros, columnas, vigas y lozas) y de
mampostería (paredes de bloque, baldosas, sobrepiso y friso).
Estos fueron llevados a un proceso de trituración manual con mandarrias
de 4kg, hasta que pasaran a través del tamiz #4. Para luego ser lavados con
agua con el tamiz #200 y retirar todo los residuos más finos del material.
85
2.3
Cuadro de variables
Objetivos
Variables
Dimensiones
Indicadores
Diseñar una mezcla
patrón de concreto para
una resistencia de
250Kg/cm2 y un
asentamiento de 6cm
Mezcla patrón
de concreto
Diseño de
mezcla
Cemento
Agua
Grava
Arena Lavada
Diseñar una mezcla
experimental de concreto,
a partir de la mezcla
patrón, utilizando como
agregado fino escombro
triturado lavado
Mezcla
experimental de
concreto
Comparar los resultados
de las mezclas
experimentales con la
mezcla patrón
Resultados
mezcla patrón y
mezclas
experimentales
Diseño de
mezcla
Asentamiento y
Resistencia a la
compresión
Cemento
Agua
Grava
Escombro
triturado lavado
Fluidez
Resistencia de
las mezclas
Medición
Fuentes
Técnicas e
instrumentos
de
recolección
Campo
Observación
Directa
Campo
Observación
Directa
Campo
Observación
Directa
Normas
Venezolanas
COVENIN
255:1998
1753:2006
Normas
Venezolanas
COVENIN
339:2003
338:2002
2.4
Definición de términos básicos
Acabado: es el aspecto final que se le da a la superficie de un concreto o
mortero por medio de un tratamiento adecuado.
(Fuente: Norma Venezolana COVENIN 337-1978)
Asentamiento: Es la diferencia de altura entre el molde y la probeta hecha
en el, cuendo este fuera de este. Se mide en el eje y se expresa en
centimetros. Se refiere usualmente al asentamiento medido en el Cono de
Abrams.
(Fuente: Norma Venezolana COVENIN 337-1798).
Cangrejera: Espacios vacios o de aires que se producen en los elementos
de concreto por deficiencia o por exceso de vibrado.
(Fuente:
http://es.slideshare.net,
Disponible
en:
http://goo.gl/Nh3FSp,
extraído en: 28/11/2014)
Densidad: Magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de
un cuerpo.
(Fuente: http://www.rae.es, Disponible en: http://goo.gl/ZQblCt, extraído en:
25/11/2014)
Dispersión: Sustancia aparentemente homogénea, en cuyo seno hay otra
finamente dividida.
(Fuente: http://www.rae.es, Disponible en: http://goo.gl/98l1cl, extraído en:
25/11/2014)
Exudación: es un fenómeno según el cual se procede a una acumulación
progresiva en la superficie de una masa de concreto fresco de parte del agua
87
de mezcla, fenómeno este que acompaña la compactación y sedimentación
del concreto.
(Fuente: Norma Venezolana COVENIN 337-1798)
Fluidez: propiedad de los cuerpos cuyas moléculas tienen entre sí poca
coherencia, y toman siempre la forma del recipiente donde están contenidos.
(Fuente: www.wordreference.com, Disponible en: http://goo.gl/cJQwEn,
extraído en: 27/11/2014)
Fractil: valor en un conjunto ordenado de datos bajo el cual se encuentra
una proporción especifica de todos los valores.
(Fuente: http://www.economia.unam.mx, Disponible en: http://goo.gl/XxS6i9,
extraído en: 25/11/2014)
Grava: conjunto de materiales procedentes de erosiones meteorológicas que
se encuentran en yacimientos.
(Fuente: www.wordreference.com, Disponible en: http://goo.gl/GmZBf5,
extraído en: 25/11/2014)
Mampostería: obra hecho con mampuestos colocados y ajustados unos con
otros sin sujeción a determinado orden de hiladas o tamaños.
(Fuente: http://www.rae.es, Disponible en: http://goo.gl/cxvx0D, extraído en:
28/11/2014)
Muestra: Parte o porción extraída de un conjunto por métodos que permiten
considerarla como representativa de él.
(Fuente: http://www.rae.es, Disponible en: http://goo.gl/Zjh56L, extraído en:
11/04/2015)
88
Plasticidad: propiedad de lo que puede cambiar de forma y conservar este
modo permanente.
(Fuente: www.wordreference.com, Disponible en: http://goo.gl/j0DUmQ,
extraído en: 28/11/2014)
Porosidad: espacios vacios o contenidos de aire en un determinado
elemento.
(Fuente:
http://es.slideshare.net,
Disponible
en:
http://goo.gl/90OOCb,
extraído en: 28/11/2014)
Resistencia: causa que se opone a la acción de una fuerza.
(Fuente: http://www.rae.es, Disponible en: http://goo.gl/i3u7ta, extraído en:
29/11/2014)
Retracción: capacidad de un cuerpo de reducirse.
(Fuente: http://es.slideshare.net, Disponible en: http://goo.gl/jrkLhZ, extraído
en: 28/11/2014)
Ultrafinos: se consideran como tales las partículas de agregado de menos
tamaño.
(Fuente: Manuel de Concreto Estructural)
Vibrado: utilizado para eliminar el aire o huecos del concreto.
(Fuente: http://es.slideshare.net, Disponible en: http://goo.gl/jrkLhZ, extraído
en: 28/11/2014)
89
MARCO METODOLÓGICO
El marco metodológico es uno de los aspectos fundamentales de un
trabajo de investigación. De manera más específica, es el plan que se sigue
para realizar la investigación. Abarca el tipo de diseño de la investigación, la
población y la muestra, las técnicas e instrumentos de recolección de datos,
así como el procedimiento que se utilizará. También incluye la validación y
confiabilidad de los instrumentos. (Díaz, R.; Briceño, M; de Rivas, D y
Cerullo, R., 2011, p.9)
3.1 Tipo de investigación
Una investigación puede ser de tipo factible o científico. En el caso de la
presente, se utilizará el proyecto científico la cual Arias, F (2006, p.22) define
como “proceso metódico y sistemático dirigido a la solución de problemas o
preguntas científicas, mediante la producción de nuevos conocimientos, los
cuales constituyen la solución o respuesta a tales interrogantes”.
3.2 Nivel de la investigación
Es posible tener una investigación de nivel exploratoria, descriptiva o
explicativa dependiendo de lo que se esté desarrollando. Para este caso, se
realiza una investigación de tipo exploratoria, ya que, luego de dosificar y
producir los cilindros de concreto, es necesario manipularlos en máquinas
especializadas para determinar la resistencia del mismo al fraguar.
La investigación exploratoria tiene como propósito, “encontrar lo
suficiente acerca de un problema para formular hipótesis útiles. (…). La idea
principal de este estudio es obtener un conocimiento más amplio respecto al
problema en estudio” (Tamayo y Tamayo, 2004, p.72).
90
3.3 Diseño de la investigación
El diseño de una investigación puede ser de campo, experimental o
bibliográfico. Esto depende de la investigación que se va a realizar.
“La investigación experimental se presenta mediante la manipulación de
una variable experimental no comprobada, en condiciones rigurosamente
controladas, con el fin de describir de qué modo o por qué causa se produce
una situación o acontecimiento particular”. (Tamayo y Tamayo, 2004, p.47)
Naturalmente es necesario obtener datos bibliográficos los cuales
justifiquen los distintos aspectos de la investigación. Es con estos datos que
será posible desarrollar distintas actividades como las cantidades de cada
uno de los materiales necesarios para producir el concreto, el cual, luego de
una serie de experimentos, nos permita determinar la resistencia de este
luego de pasar por su proceso natural de fraguado. Por lo tanto, se utilizará
un diseño experimental para la presente investigación.
3.4 Población y muestras
Población es el conjunto de individuos que tiene ciertas
características o propiedades que son las que se desea estudiar.
Cuando se conoce el número de individuos que la componen, se
habla de población finita y cuando son se conoce su número se
habla de población infinita. (Icart, Fuentelsaz y Pulpón, 2006,
pág. 55)
Icart y otros (2006, p.55), definen muestra como “el grupo de individuos
que realmente se estudiarán, es un subconjunto de la población. Para que se
91
puedan generalizar los resultados obtenidos, dicha muestra ha de ser
representativa de la población”.
Para esta investigación, la población serán las muestras experimentales
de concreto, mientras que
la muestra corresponde a las muestras
experimentales que se realizarán a lo largo de la investigación.
3.5 Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Las técnicas de recolección de datos (J. Hurtado, 2013, pág. 771), son
“el conjunto de reglas y procedimientos que permiten al investigador
establecer la relación con el objeto o sujeto de la investigación, es decir, el
cómo”.
De igual manera, Hurtado (2013) define los instrumentos de recolección
de datos como “mecanismo que usa el investigador para recolectar y
registrar los datos. Representan la herramienta con la cual se va a recoger,
filtrar y codificar los datos, es decir, el con qué”. (pág.773)
Para efectos de la investigación, se utilizará la observación directa
como técnica de recolección, en virtud de que los resultados proceden de
ensayos de laboratorio, cumpliendo normas establecidas.
También, se crearan las planillas de recolección de datos las cuales
indiquen los distintos parámetros establecidos para cada uno de los posibles
casos.
Finalmente, se diseñara un programa de diseño de mezclas, utilizando
Microsoft Excel, el cual permita calcular las cantidades de material partiendo
92
de los seis parámetros establecidos en el esquema general de diseño de
mezclas.
93
PRESENTACIÓN Y ANALISIS DE LOS RESULTADOS
La presentación y análisis de los resultados, es la parte vital de un
trabajo de investigación. Ella representa el desarrollo de los objetivos a
cumplir, es decir, la manera que se obtuvieron los resultados de cada
objetivo y su análisis respectivo.
4.1 Diseños de mezcla
Para los diseños de mezcla a realizar en el presente trabajo de
investigación se utilizará el esquema de diseño del Manual de Concreto
Estructural (J. Porrero y otro, 2009) (Gráfico Nº 7) como guía para alcanzar
los objetivos establecidos en el Capítulo I.
4.1.1 Diseño de la mezcla patrón
Al momento de realizar un diseño de mezcla se debe tener los datos
iniciales necesarios para realizarlo, los cuales son:
1. Resistencia media esperada a los 28 días.
2. Asentamiento del concreto fresco.
3. Relación beta.
4. Pesos específicos de los agregados.
5. Tamaño máximo del agregado.
Para comenzar, se toma una muestra de cada uno de los agregados
que serán usados en para elaborar la mezcla, en el caso de la mezcla patrón
se utilizará arena lavada y piedra picada. Para seleccionar estás muestras,
se realiza un cuarteo el cual es un método aleatorio que garantiza obtener
una muestra con todas las características de la población total. (Véase
Imagen Nº 19)
94
Imagen Nº 19 – Cuarteo de agregados
(Fuente propia)
Luego de tener las muestras separadas del resto del material en su
respectivo recipiente, el cual debe ser identificado y pesado, se procede a
pesar las mismas (Véase Imagen Nº 20), para luego ser introducidas al horno
durante 16 horas como mínimo a 110ºC.
Imagen Nº 20 – Pesado las muestras de agregados
(Fuente propia)
95
Una vez pasadas las 16 horas, se retiran del horno las muestras y se
procede a pesarlas de nuevo. Con este dato se puede obtener el contenido
de humedad que posee cada uno de los agregados.
Luego de determinar el peso seco para determinar los contenidos de
humedad, se lava la muestra con el tamiz #200 con mucho cuidado para no
perder material (Véase Imagen Nº 21) y se procede a colocar en el horno
nuevamente por el mismo tiempo y a la misma temperatura. Con la muestra
seca al horno, se procede a realizar los ensayos granulométricos de cada
muestra.
Imagen Nº 21 – Lavado de las muestras por el tamiz #200
(Fuente propia)

Granulometría de agregados finos
Para agregados finos, se toman los tamices ¾”, ½”,³/8”, ¼”, #4, #8,
#16, #30, #50, #100, #200 y el fondo, los cuales se colocan de manera
descendiente (desde ¾” hasta el fondo), se coloca la muestra dentro del
tamiz de mayor abertura ubicado en el tope (Véase Imagen Nº 22) y con la
tamizadora mecánica se vibra durante diez minutos.
96
Imagen Nº 22 – Colocación de la muestra en los tamices
(Fuente propia)
Culminados los 10 minutos, se llevan los tamices para ser pesados y
de esta manera determinar la cantidad de material retenido en cada uno de
ellos, y de esta manera ingresar los valores en la planilla de medición de
granulometría de finos. A continuación en la Tabla Nº 15, se presentan los
peso retenidos por cada tamiz, los porcentajes retenidos acumulados y
pasantes acumulados, y el modulo de finura.
Nº Tamiz
Retenido
(gr)
Retenido A
(%)
Pasante A
(%)
Peso inicial de la muestra (gr)
3/4"
1/2"
3/8"
1/4"
#4
#8
#16
1500,00
15,60
26,50
53,60
143,80
111,20
240,60
216,50
1,04
2,82
6,40
16,03
23,47
39,57
54,06
98,96
97,18
93,60
83,97
76,53
60,43
45,94
97
#30
#50
#100
#200
P #200
Peso de la Muestra (gr)
Modulo de finura
214,40
199,20
172,70
88,30
12,00
1494,4
68,40
81,73
93,29
99,20
100,00
31,60
18,27
6,71
0,80
0,00
3,87
Tabla Nº 15 – Granulometría de agregado fino. Mezcla patrón.
(Fuente propia)
Una vez construida la tabla se procede a realizar la Curva
Granulométrica. En el eje de las abscisas (Eje x) se tiene el diámetro de la
partícula (mm), y en el eje de las ordenadas (Eje y) el porcentaje pasante
acumulado
(%).
Con
los
datos
obtenidos
se
determina
la
curva
granulométrica del agregado fino. (Véase Gráfica Nº 9)
Agregado fino. Mezcla patrón
100.00
90.00
80.00
70.00
60.00
50.00
40.00
Curva Granulométrica
30.00
20.00
10.00
100.000
10.000
1.000
0.00
0.010
0.100
Gráfico Nº 9 – Curva granulométrica de agregado fino. Mezcla patrón
(Fuente propia)
98
En esta grafica se puede observar que el agregado fino que se usará
para la mezcla, se encuentra dentro de los límites granulométricos
recomendados para el agregado fino. De igual manera, indica que el
agregado posee partículas de todos los tamaños dentro de los conocidos
como finos.

Granulometría agregado grueso
Al igual que con el agregado fino, el primer paso es tomar los tamices
2”, 1½”, 1”, ¾”, ½”,³/8”, ¼”, #200 y el fondo, los cuales se colocan de manera
descendiente (desde 2” hasta el fondo), se coloca la muestra dentro del
tamiz de mayor abertura ubicado en el tope (Véase Imagen Nº 23) y con la
tamizadora mecánica se vibra durante diez minutos.
Imagen Nº 23 – Tamizado mecánico de los agregados
(Fuente propia)
Pasados los 10 minutos, se procede a pesar el material retenido en
cada tamiz y los datos son introducidos en la planilla de medición de
granulometría de agregados gruesos. Utilizando los datos recolectados (peso
99
retenido en cada tamiz, % pasante acumulado y % retenido acumulado) se
construye la Tabla Nº 16.
Nº Tamiz
Retenido
(gr)
Retenido A
(%)
Pasante A
(%)
Peso inicial de la muestra (gr)
2"
1-1/2"
1"
3/4"
1/2"
3/8"
1/4"
#200
P #200
Peso de la Muestra (gr)
3380,00
0,00
0,00
683,50
694,60
783,70
329,70
176,10
642,20
53,20
3363,00
0,00
0,00
20,32
40,98
64,28
74,09
79,32
98,42
100,00
100,00
100,00
79,68
59,02
35,72
25,91
20,68
1,58
0,00
Tabla Nº 16 – Granulometría de agregado grueso 1.
(Fuente propia)
Una vez completada la tabla se realiza la curva granulométrica del
agregado, en la cual se tiene las aberturas de los tamices (mm), en el eje de
las abscisas y en el eje de las ordenadas se encuentra el porcentaje
acumulado pasante (%). Con los datos expuestos en la Tabla Nº 16, se
construye la Gráfica Nº 10 y se elige el tamaño máximo (P) del agregado.
100
Agregado grueso
100.00
80.00
60.00
Curva Granulométrica
40.00
20.00
100.000
10.000
1.000
0.00
0.010
0.100
Gráfico Nº 10 – Curva granulométrica de agregado grueso 1.
(Fuente propia)
En esta grafica se puede observar que el agregado ensayado se
encuentra fuera de los rangos establecidos como recomendados, se dice
que, el agregado está contaminado dando como resultado el descarte de
este material para realizar la mezcla.
Debido al descarte por contaminación de finos del agregado grueso,
se procede a buscar otra piedra para utilizar en la mezcla. Una vez más se
repite el proceso de cuarteo para la obtención de una muestra, esta muestra
es llevada al horno durante 16 horas a una temperatura de 110ºC, pasadas
las 16 horas se realiza el tamizado de la muestra a través de los tamices
establecidos para los agregados gruesos, obteniendo así el peso retenido en
cada uno de ellos para ser agregados a la planilla de medición y se obtiene
lo expuesto en la Tabla Nº 17.
101
Nº Tamiz
Retenido
(gr)
Retenido A
(%)
Pasante A
(%)
Peso inicial de la muestra (gr)
2"
1-1/2"
1"
3/4"
1/2"
3/8"
1/4"
#200
P #200
Peso de la Muestra (gr)
1590,00
0,00
0,00
221,30
486,40
580,90
150,20
87,50
43,70
7,90
1577,90
0,00
0,00
14,02
44,85
81,67
91,18
96,73
99,50
100,00
100,00
100,00
85,98
55,15
18,33
8,82
3,27
0,50
0,00
Tabla Nº 17 – Granulometría de agregado grueso 2.
(Fuente propia)
Con la tabla construida se elige el tamaño máximo (P) del agregado y
se procede a graficar la curva granulométrica.
Agregado grueso
100.00
80.00
60.00
40.00
Curva Granulométrica
20.00
100.000
10.000
1.000
0.100
0.00
0.010
Gráfico Nº 11 – Curva granulométrica de agregado grueso 2.
(Fuente propia)
102
La gráfica obtenida muestra que el agregado se encuentra dentro de
los límites granulométricos recomendados y también tiene una buena
composición con respecto a los tamaños dentro de los agregados gruesos,
por lo que puede ser utilizado para la mezcla

Relación β
Para el cálculo de las proporciones entre los agregados, se debe tener
en cuenta los límites granulométricos para cada tamiz, es decir, el porcentaje
pasante de cada uno de los agregados. Con ellos se procede a construir la
Gráfica Nº 12, para determinar así la relación beta de los agregados.
Gráfico Nº 12 – Relación β de los agregados. Mezcla Patrón
(Fuente propia)
En el eje de las abscisas estará indicado la relación beta, se
construirán dos ejes de ordenadas en los cuales se expresaran los
porcentajes pasantes de agregado fino (eje izquierdo) y agregado grueso
(eje derecho).
103
En cada uno de los ejes de las ordenadas se marca el porcentaje
pasante de cada tamiz, para luego unir estos porcentajes con líneas rectas
entre los tamices iguales.
Una vez trazadas las rectas entre tamices iguales, se procede a
marcar sobre ellas los límites granulométricos por cedazo (Véase Tabla Nº
3).
Finalmente se deben trazar 2 rectas paralelas al eje de las ordenadas,
por donde se encuentran los cedazos más críticos con respecto a los límites
granulométricos. En el caso de esta investigación serán 71 y 47.
Con estas rectas se encuentran el beta límite para combinación más
gruesa y limite para combinación más fina. Entre esos límites se calcula un
beta promedio de la siguiente manera:
βpromedio =
β limite de combinacion G β limite de combinacion A
2
βpromedio = 59%
Por lo general el β más apropiado se encuentra entre el β promedio y
β límite de la combinación más gruesa, entonces se calcula de la siguiente
manera.
β=
β limite de combinacion G β promedio
2
β = 53%
Sin embargo, es normal calcular β mediante la fórmula que se
establece para ello en las bases teóricas, y verifica que el mismo se
104
encuentra entre el límite promedio y el límite de combinación gruesa. De esta
manera, entonces
β = 48.64%
Se puede apreciar que se encuentra entre los límites establecidos en
la Gráfica Nº 12.

Peso específico agregado grueso
Se toma una muestra del agregado que se va a usar en la mezcla, la
cual es colocada en una tara debidamente identificada y pesada. Se llena la
tara con agua hasta que la muestra quede sumergida y se deja reposar
durante 24 horas. Al pasar este tiempo la muestra es dividida en 3 partes, las
cuales deben ser aproximadamente iguales, se seca la superficie del
agregado con una toalla y se pesa cada una. Seguidamente, se sumergen
las muestras en agua como en la Imagen Nº 24, y se toma el peso saturado
en agua de cada una.
Imagen Nº 24 – Peso del agregado grueso saturado en agua
(Fuente propia)
105
Finalmente, las tres muestras van al horno durante 16 horas a una
temperatura de 110ºC y una vez concluidas las 16 horas dentro del horno, se
pesan las tres muestras obteniendo el peso de la muestra seca. Los datos
recolectados en todos los pasos anteriores se introducen en la planilla de
medición construyendo así la Tabla Nº 18, para entonces calcular el peso
específico del agregado.
Muestra
Peso Saturado en Superficie Seca
Tara Nº
Peso de la tara (g)
Peso tara + muestra (g)
Peso Sat. Superficie Seca "B" (g)
Peso Saturado en agua
Peso Saturado en agua "C" (g)
Peso Saturado en Superficie Seca
Tara Nº
Peso de la tara (g)
Peso tara + muestra (g)
Peso Seco "A" (g)
018
032
XX
165.34 168.74 167.22
1001.96 1017.14 808.03
836.62 848.40 640.81
526.23
533.39
400.86
18
163.34
992.40
827.06
32
XX
168.74 167.22
1000.00 798.10
831.26 630.88
Tabla Nº 18 – Ensayo de agregado grueso para peso específico
(Fuente propia)
Utilizando las siguientes fórmulas, se determina el peso específico
aparente (Gsa), el peso específico Bulk (Gsb) y el porcentaje de absorción
de las muestras. (Véase Tabla Nº 19)
Gsa =
Gsb =
Peso Seco
Peso Seco Peso Saturado en Agua
Peso Seco
Peso Saturado Superficie Seca Peso Saturado en agua
106
% Absorcion = 100% x
Peso Saturado Superficie Seca Peso Seco
Peso Seco
Peso Específico Aparente, Gsa = A/(A-C)
Peso Específico Bulk, Gsb = A/(B-C)
Absorción (%) = ((B-A)/A)*100
2.75
2.66
1.16
2.79
2.64
2.06
2.74
2.63
1.57
Tabla Nº 19 – Pesos específicos aparente y bulk, porcentaje de absorción de
agregado grueso
(Fuente propia)
Finalmente se promedian los pesos específicos aparentes entre ellos
e igual con los pesos específicos bulk, para luego promediarlos entre ellos y
determinar el peso específico del agregado (Gs). (Véase Tabla Nº 20)
Gsa
Gsb
Gs
2.7609
2.6442
2.7025
Tabla Nº 20 – Peso específico de agregado grueso
(Fuente propia)

Peso específico agregado fino
La obtención del peso específico del agregado fino comienza por
tomar una muestra del material a usar en la mezcla, y mediante el
método del picnómetro de agua, se consigue el peso del material.
Se comienza lavando la muestra a través del tamiz #4, seguido de su
colocación en el horno durante 16 horas a 110ºC, para que pasadas
las 16 horas introducirlas dentro de un matraz y se procede a pesar.
El matraz se llena con agua hasta que el agregado se encuentre
sumergido y luego se coloca a hervir tipo ‘baño de maria’, para que
107
con este proceso se logren eliminar las partículas de aire que se
encuentran atrapadas en la muestra sumergida.
A continuación se llena el matraz completamente de agua y se sella
de manera que no quede aire atrapado dentro del matraz y, con el
envase lleno de agua y sellado sin partículas de aire, se toma el peso
y la temperatura a la que se encuentra la muestra al momento de
pesarla. Estos datos son introducidos en la planilla de medición para
así realizar el cálculo del peso específico. (Véase Tabla Nº 21)
Muestra
Peso
Matraz
(g)
Peso de
suelo seco +
matraz (g)
Peso de suelo
seco + matraz
+ agua (g),
Psma
Peso de
matraz +
agua (g),
Pma
Peso del
suelo
seco (g),
Ps
Temperatura
del ensayo
ºC
1
121.46
197.31
432.38
383.97
75.85
23
Tabla Nº 21 – Ensayo de peso específico para agregado fino. Mezcla Patrón
(Fuente propia)
Con estos datos ya recolectados y la utilización de las siguientes
fórmulas, se determina el peso específico del agregado fino.
Gs =
Ps
Ps Pma Psma
Gs 20ºC = Gs x actor K
El factor K es determinado mediante la tabla encontrada en la norma
ASTM 854-00. (Tabla Nº 22)
Temp (ºC)
19
19.5
Densidad
(g/L)
0.99841
0.99831
108
Factor K
1.0002
1.0001
20
20.5
21
21.5
22
22.5
23
23.5
24
25
25.5
26
26.5
27
0.99821
0.9981
0.99799
0.99789
0.99777
0.99766
0.99754
0.99742
0.9973
0.99705
0.99692
0.99679
0.99665
0.99652
1
0.9999
0.99979
0.99968
0.99957
0.99945
0.99933
0.99921
0.99909
0.99884
0.99871
0.99858
0.99844
0.99831
Tabla Nº 22 – Factor K para peso específico por temperatura de ensayo
(Fuente: ASTM 854-00)
Gs =
75.85
= 2.76g
75.85 383.97 432.38
Gs 20ºC = 2.76 x 1.00 = 2.76g

Determinación de las dosificaciones
Al finalizar estos ensayos, ya se cuenta con la información necesaria
para hacer el diseño de mezcla. Entonces se tiene como datos de entrada:
1. Fc = 250Kg/cm2
2. T = 3”
3. P = 1”
4. ϪA = 2,76 Kg/m3
5. ϪG = 2,70 Kg/m3
6. β = 53%
109
Utilizando entonces el esquema de diseño general, se comienza
calculando la resistencia estimada a la edad de los 28 días. Debido a que no
se poseen datos suficientes para conocer el factor desviación estándar, se
utiliza lo establecido en la Tabla Nº 23.
Tabla Nº 23 – Resistencia promedio a la compresión requerida, Fcr
(Fuente: Manual de concreto estructural)
Utilizando esta tabla, y conociendo que el control de calidad de los
agregados es intermedio, determinamos que la resistencia promedio
requerida (Fcr), será:
Fcr = 250 + 95
Fcr = 345
Una vez obtenida Fcr, se procede a determinar α empleando la
siguiente fórmula:
α=
log M- log cr
donde,
log N
M y N son constantes dependientes de la edad del ensayo.
110
De esta manera, conociendo que en las normas se establece que para
los ensayos a los 28 días, las constantes M y N serán 902,50 y 8,69
respectivamente, se introducen los datos en la fórmula, lo cual trae como
resultado:
α = 0,44474901
El valor de α obtenido se corrige por el factor de tamaño máximo (Kr,
Tabla Nº 5) y tipo de agregado (Ka, Tabla Nº 6) a través de:
αc = α x Kr x Ka
αc = 0,404721599
Para terminar de determinar αd, se busca el valor de αmax en la Tabla
Nº 7, y se verifica αd, tomando el menor valor, de la siguiente manera:
α ≤ αc; αmax
αd = 0,404721599
Se procede en calcular la dosis de cemento mediante la relación
triangular que está expresada a través de la siguiente fórmula:
C=
k x Tn
donde,
αm
k, m y n son constantes dependientes de los materiales y el ambiente.
De tal manera, aplicando la fórmula establecida anteriormente, se
calcula la dosis de cemento (c)
111
c = 525,6989513
A este valor se le aplican los factores de corrección C1 y C2
establecidos en la Tabla Nº 8 y Tabla Nº9, de la misma manera que se hizo
con α.
cc = c x C1 x C2
cc = 473,1290561
Para terminar de determinar cd, se busca el valor de Cmin en la Tabla
Nº 10, y se verifica cd, tomando el mayor valor, de la siguiente manera:
c ≥ cc; Cmin
cd = 473,1290561
Siguiendo el esquema de diseño general, se procede a calcular la
cantidad de agua y el volumen de aire atrapado en la mezcla.
a = cd x αd
V = cd / P
a = 191,485548
V = 18,62712819
Finalmente, se calculan los valores de A y G, para ello, se aplican las
siguientes fórmulas en el orden en que son presentadas.
ϪA
G
G A = Ϫ(A
= ϪG x β 1
G)
β x ϪA = 2,73
x 1000 0,3Cd ag V = 1770,07
A= G A xβ
A = 938,13
112
G= 1 β x G A
G = 831,93
Con estos valores, ya se tiene establecido el peso de cada uno de los
materiales a utilizar en 1m3 de mezcla, los cuales también son calculados en
volumen al multiplicarlos por su peso específico. (Véase Tabla Nº 24)
Componente
Cemento
Agua
Arena
Grava
Aire
Peso
473,1290561
191,485548
938,13
831,93
-
Volumen
141,94
191,49
343,41
304,54
18,63
1000,00
Tabla Nº 24 – Dosificación de los materiales para 1000L (1m3). Mezcla Patrón
(Fuente propia)
4.1.2 Diseño de la mezcla experimental sustituyendo arena lavada por
escombro triturado lavado
Igual que como se realizó con la mezcla patrón, se toma una muestra
de cada uno de los agregados que serán usados para elaborar la mezcla, en
el caso de la mezcla experimental se utilizará escombro triturado y piedra
picada, la cual es la misma que la usada para la mezcla patrón. Para
seleccionar estás muestras, se realiza un cuarteo el cual es un método
aleatorio que garantiza obtener una muestra con todas las características de
la población total. (Véase Imagen Nº 19)
Luego de tener las muestras separadas del resto del material en su
respectivo recipiente, el cual debe ser identificado y pesado, se procede a
113
pesar las mismas (Véase Imagen Nº 20), para luego ser introducidas al horno
durante 16 horas como mínimo a 110ºC.
Una vez pasadas las 16 horas, se retiran del horno las muestras y se
procede a pesarlas de nuevo. Con este dato se puede obtener el contenido
de humedad que posee cada uno de los agregados.
Luego de determinar el peso seco para determinar los contenidos de
humedad, se lava la muestra con el tamiz #200 (Véase Imagen Nº 21) y se
procede a colocar en el horno nuevamente por el mismo tiempo y a la misma
temperatura. Con la muestra seca al horno,
se procede a realizar los
ensayos granulométricos de cada muestra.

Granulometría de agregados finos
Para agregados finos, se toman los tamices #4, #8, #16, #30, #50,
#100, #200 y el fondo, los cuales se colocan de manera descendiente (desde
#4 hasta el fondo), se coloca la muestra dentro del tamiz de mayor abertura
ubicado en el tope (Véase Imagen Nº 22) y con la tamizadora mecánica se
vibra durante diez minutos.
Culminados los 10 minutos, se llevan los tamices para ser pesados y
de esta manera determinar la cantidad de material retenido en cada uno de
ellos, y de esta manera ingresar los valores en la planilla de medición de
granulometría de finos para mezcla experimental. A continuación en la Tabla
Nº 25, se presentan los peso retenidos por cada tamiz, los porcentajes
retenidos acumulados y pasantes acumulados, y el modulo de finura.
Nº Tamiz
Retenido
(gr)
Retenido A
(%)
Pasante A
(%)
Peso inicial de la muestra (gr)
#4
#8
575,50
160,00
199,20
28,06
62,98
71,94
37,02
114
#16
#30
#50
#100
#200
Fondo
Peso de la Muestra (gr)
Modulo de finura
74,90
41,50
31,40
29,00
17,90
16,60
570,50
76,11
83,38
88,88
93,96
97,10
100,00
23,89
16,62
11,20
6,04
2,90
0
3.87
Tabla Nº 25 – Granulometría de agregado fino. Mezcla experimental
(Fuente propia)
Una vez construida la tabla se procede a realizar la Curva
Granulométrica. En el eje de las abscisas (Eje x) se tiene el diámetro de la
partícula (mm), y en el eje de las ordenadas (Eje y) el porcentaje pasante
acumulado
(%).
Con
los
datos
obtenidos
se
determina
la
curva
granulométrica del agregado fino. (Véase Gráfica Nº 13)
Agregado Fino. Mezcla Experimental
100.00
90.00
80.00
70.00
60.00
50.00
Curva Granulométrica
40.00
30.00
20.00
10.00
100.000
10.000
1.000
0.00
0.010
0.100
Gráfico Nº 13 – Curva granulométrica de agregado fino. Mezcla experimental
(Fuente propia)
115
En esta grafica se puede observar que el agregado fino que se usará
para la mezcla experimental, se encuentra un poco fuera de los límites
granulométricos recomendados para el agregado fino, sin embargo, al hablar
de un material diferente a la arena lavada se puede suponer que este no se
comportará de la misma manera. Por otro lado, la curva indica que el
agregado posee partículas de todos los tamaños dentro de los conocidos
como finos.

Granulometría agregado grueso
Debido a que el material utilizar como agregado grueso es el mismo
que al de la mezcla patrón, los datos recolectados anteriormente los cuales
se exponen en la Sección 4.2.1 de este capítulo, se utilizarán para el diseño
de la mezcla experimental.

Relación β
Utilizando los límites granulométricos para cada tamaño de partícula
se calculan las proporciones entre los agregados. Con ellos se procede a
construir la Gráfica Nº 14, para determinar así la relación beta de los
agregados.
116
Gráfico Nº 14 – Relación β de los agregados. Mezcla Experimental.
(Fuente propia)
En el eje de las abscisas estará indicado la relación beta, se
construirán dos ejes de ordenadas en los cuales se expresaran los
porcentajes pasantes de agregado fino (eje izquierdo) y agregado grueso
(eje derecho).
En cada uno de los ejes de las ordenadas se marca el porcentaje
pasante de cada tamiz, para luego unir estos porcentajes con rectas entre los
tamices iguales.
Una vez trazadas las rectas entre tamices iguales, se procede a
marcar sobre ellas los límites granulométricos por cedazo (Véase Tabla Nº
3).
Finalmente se trazan 2 rectas paralelas al eje de las ordenadas, por
donde se encuentran los cedazos más críticos con respecto a los límites
granulométricos. En el caso de esta investigación serán 59.80 y 45.50.
117
Con estas rectas se encuentran el beta límite para combinación más
gruesa y limite para combinación más fina. Entre esos límites se calcula un
beta promedio de la siguiente manera:
βpromedio=
β limite de combinacion G β limite de combinacion A
2
βpromedio = 52.65%
Por lo general el β más apropiado se encuentra entre el β promedio y
β límite de la combinación más gruesa, entonces se calcula de la siguiente
manera.
β=
β limite de combinacion G β promedio
2
β = 49.08%
Sin embargo, es normal calcular β mediante la fórmula que se
establece para ello en las bases teóricas. De esta manera, entonces
β = 26.55%
Sin embargo, este resultado para β no se utilizará debido a los pesos
utilizados para cada una de las muestras se alejan mucho entre ellos.
Además, se puede apreciar que el valor no se encuentra entre los límites
establecidos en la Gráfica Nº 14.

Peso específico agregado grueso
118
Al igual que en con la granulometría, para el peso específico de los
agregados gruesos se utilizará lo expresado en la Sección 4.2.1 de este
capítulo.

Peso específico agregado fino
La obtención del peso específico del agregado fino se realiza
mediante el método del picnómetro de agua,
tomando una muestra del
material a usar.
Se lava la muestra a través del tamiz #4, seguido de su colocación en
el horno durante 16 horas a 110ºC, para que pasadas las 16 horas
introducirlas dentro de un matraz y se procede a pesar.
El matraz se llena con agua hasta que el agregado se encuentre
sumergido y luego se coloca a hervir tipo ‘baño de maría’, para que con este
proceso se logren eliminar las partículas de aire que se encuentran
atrapadas en la muestra sumergida.
A continuación se llena el matraz completamente de agua y se sella
de manera que no quede aire atrapado dentro del matraz, se pesa y se mide
la temperatura. Estos datos son introducidos en la planilla de medición para
así realizar el cálculo del peso específico. (Véase Tabla Nº 26)
Muestra
Peso
Matraz
(g)
Peso de
suelo seco +
matraz (g)
Peso de suelo
seco + matraz
+ agua (g),
Psma
Peso de
matraz +
agua (g),
Pma
Peso del
suelo
seco (g),
Ps
Temperatura
del ensayo ºC
1
117,15
187,15
424,05
379,66
70
20
Tabla Nº 26 – Ensayo de peso específico para agregado fino. Mezcla
Experimental
(Fuente propia)
119
Con estos datos ya recolectados y la utilización de las fórmulas
establecidas para este método en la sección 4.2.1, se determina el peso
específico del agregado fino.
Gs =
70,00
= 2,73g
70,00 379,66 424,05
Gs 20ºC = 2,73 x 1.00=2,73g

Determinación de las dosificaciones
Al finalizar estos ensayos, ya se cuenta con la información necesaria
para hacer el diseño de mezcla. Entonces se tiene como datos de entrada:
1. Fc = 250Kg/cm2
2. T = 3”
3. P = 1”
4. ϪA = 2,73 Kg/m3
5. ϪG = 2,70 Kg/m3
6. β = 49,08%
Utilizando entonces el esquema de diseño general, se comienza
calculando la resistencia estimada a la edad de los 28 días. Debido a que no
se poseen datos suficientes para conocer el factor desviación estándar, se
utiliza lo establecido en la Tabla Nº 23.
Utilizando esta tabla, y conociendo que el control de calidad de los
agregados es intermedio, determinamos que la resistencia promedio
requerida (Fcr), será:
Fcr = 250 + 95
Fcr = 345
120
Una vez obtenida Fcr, se procede a determinar α empleando su
fórmula:
α=
log 902,50 log 345
= 0,45
log 8,69
El valor de α obtenido se corrige por el factor de tamaño máximo (Kr,
Tabla Nº 5) y tipo de agregado (Ka, Tabla Nº 6) a través de:
αc = α x Kr x Ka
αc = 0,41
Para terminar de determinar αd, se busca el valor de αmax en la Tabla
Nº 7, y se verifica αd, tomando el menor valor, de la siguiente manera:
α ≤ αc; αmax
αd = 0,41
Se procede en calcular la dosis de cemento mediante la relación
triangular que está expresada a través de la siguiente fórmula:
C=
k x Tn
donde,
αm
k, m y n son constantes dependientes de los materiales y el ambiente.
De tal manera, aplicando la fórmula establecida anteriormente, se
calcula la dosis de cemento (c)
c = 525,70
121
A este valor se le aplican los factores de corrección C1 y C2
establecidos en la Tabla Nº 8 y Tabla Nº9, de la misma manera que se hizo
con α.
cc = c x C1 x C2
cc = 473, 13
Para terminar de determinar cd, se busca el valor de Cmin en la Tabla
Nº 10, y se verifica cd, tomando el mayor valor, de la siguiente manera:
c ≥ cc; Cmin
cd = 473,13
Siguiendo el esquema de diseño general, se procede a calcular la
cantidad de agua y el volumen de aire atrapado en la mezcla.
a = cd x αd
V = cd / P
a = 191,49
V = 18,63
Finalmente, se calculan los valores de A y G, para ello, se aplican las
siguientes fórmulas en el orden en que son presentadas.
ϪA
G
= ϪG x β 1
G A = Ϫ(A
G)
β x ϪA = 2,71
x 1000 0,3Cd ag V = 1759,00
A= G A xβ
A = 863,32
G= 1 β x G A
G = 895,68
122
Con estos valores, ya se tiene establecido el peso de cada uno de los
materiales a utilizar en 1m3 de mezcla, los cuales también son calculados en
volumen al multiplicarlos por su peso específico. (Véase Tabla Nº 24)
Componente
Cemento
Agua
Arena
Grava
Aire
Peso
473,1290561
191,485548
863,32
895,68
-
Volumen
141,94
191,49
318,01
329,94
18,63
1000.00
Tabla Nº 27 – Dosificación de los materiales para 1000L (1m3). Mezcla
Experimental
(Fuente propia)
4.1.3 Proceso de mezclado, vaciado y curado de mezcla patrón
Basándose en la Norma COVENIN 354-2001 la cual explica la
metodología mezclado de concreto en laboratorio y en la Norma
COVENIN 338-2002 que explica el método para la elaboración y curado
de cilindros para ensayos a compresión.

Equipo para mezclado
o Se utilizó una mezcladora de concreto INDRUSTRIAS T.C. C.A.
modelo TC-350, con capacidad de rendimiento de 220 litros.
o Balanza Torrey, modelo LPCR-20.
o 4 tobos.
o Cucharon.

Materiales a mezclar
o Cemento.
123
o Agua.
o Piedra picada.
o Arena lavada.

Proceso de mezclado
1. Se procede a pesar los materiales en la balanza según la
dosificación del diseño de mezcla.
2. Se enciende la mezcladora.
3. Se humedece toda la superficie internas y externa del tambor.
4. Ser vierte la arena conjunto con la piedra dentro del tambor.
5. Se coloca el agua dentro del tambor con los agregados.
6. Se agrega el cemento a la mezcladora.
7. Se mezcla todos los materiales durante 3 minutos, seguido de 2
minutos de reposo (Prueba del cono de Abrams), para luego
ser mezclado 3 minutos más.

Equipos para vaciado
o Moldes cilíndricos metálicos de 15cm de diámetro y 30cm de
altura.
o Barra compactadora de 16mm de diámetro y punta redondeada
a radio de 8mm.
o Cucharon metálico.
o Carretilla.

Proceso de vaciado
1. Preparación del molde, que consiste en situarlo en donde
permanecerán las primeras 20 horas.
2. Aceitar la superficie interna del cilindro.
3. Vaciado en tres capas de aproximadamente 10 cm cada.
4. Cada capa es compactada con la barra compactadora.
124
5. Enrase de la probeta, tratando que la superficie quede los mas
lisa posible.

Proceso de curado
1. Deben permanecer en una superficie horizontal entre 20 a 48
horas.
2. Retirar el molde cilíndrico.
3. Se sumergieron en agua saturada de cal a una temperatura
aproximada de 24°C, donde permanecerá hasta el momento
antes de realizar las pruebas de compresión.
4.1.4 Proceso de mezclado, vaciado y curado de mezcla experimental
Al igual que como se realizo en la mezcla patrón, con base en las
Normas COVENIN 354-2001 y 338-2002, las cuales explican la
metodología para la elaboración y curado de cilindros, se realizaron las
probetas de la mezcla experimental.

Equipo para mezclado
o Mezcladora de concreto INDRUSTRIAS T.C. C.A. modelo TC350, con capacidad de rendimiento de 220 litros.
o Balanza Torrey, modelo LPCR-20.
o 4 tobos.
o Cucharon.

Materiales a mezclar
o Cemento.
o Agua.
o Piedra picada.
125
o Escombros triturados.

Proceso de mezclado
1. Se procede a pesar los materiales en la balanza según la
dosificación establecida en el diseño de mezcla.
2. Se enciende la mezcladora.
3. Se humedecen las superficies internas y externas del tambor.
4. Ser vierte la arena conjunto con la piedra dentro del tambor.
5. Se coloca el agua dentro del tambor con los agregados.
6. Se agrega el cemento a la mezcladora.
7. Se mezcla todos los materiales durante 3 minutos, seguido de 2
minutos de reposo (Prueba del cono de Abrams), para luego
ser mezclado 3 minutos más.

Equipos para vaciado
o Moldes cilíndricos metálicos de 15cm de diámetro y 30cm de
altura.
o Barra compactadora de 16mm de diámetro y punta redondeada
a radio de 8mm.
o Cucharon metálico.
o Carretilla.

Proceso de vaciado
1. Preparación del molde, que consiste en situarlo en donde
permanecerán las primeras 20 horas.
2. Aceitar la superficie interna del cilindro.
3. Vaciado en tres capas de aproximadamente 10 cm cada.
4. Cada capa es compactada con la barra compactadora.
5. Enrase de la probeta, tratando que la superficie quede los mas
lisa posible.
126

Proceso de curado
1. Deben permanecer en una superficie horizontal entre 20 a 48
horas.
2. Retirar el molde cilíndrico.
3. Se sumergen en agua saturada de cal a una temperatura
aproximada de 24°C, donde permanecerá hasta el momento
antes de realizar las pruebas de compresión.
4.2
Comparación de la resistencia a la compresión de la mezcla
patrón y la mezcla experimental
Al momento de llevar a cabo los ensayos de compresión de las
distintas mezclas, se utilizaron los lineamientos establecidos en la Norma
COVENIN 338:2002. Por otro lado, ellos fueron realizados en los laboratorios
de Ingenieros De Santis, C.A ubicados en la Carretera Nacional GuarenasGuatire, Guarenas, Edo. Miranda.

Equipos para Ensayos a Compresión
o Prensa hidráulica PACAM Electrónica MPD para ensayos de
compresión
o Balanza METTLER TOLEDO Modelo SPIDER
o Gomas de Neopreno
4.2.1 Ensayos de compresión de la mezcla patrón
El procedimiento utilizado para la realización de los ensayos de las
muestras de la mezcla patrón, establecidos en la norma anteriormente
mencionada, es el siguiente:
127

Se verifica que tanto los cilindros como los platos de la máquina
estén exentos de polvo, grasa o cualquier otro residuo..

Se colocan las gomas al cilindro a ensayar.

Se sitúa el cilindro cuidadosamente en el centro de la prensa.

Se programa la máquina de una presión aproximada constante de
3,1Kg/cm2/seg.

Se procede a realizar el ensayo en cada uno de los cilindros a
evaluar y se recolectan los datos de los mismos, tomando nota
visual y fotográfica de la pantalla del equipo.

Finalmente se colocan los resultados en una tabla indicando:
o Identificación de los cilindros
o Fecha de elaboración
o Asentamiento
o Edad
o Área
o Esfuerzo máximo
o Resistencia
o
Para la mezcla patrón, muestra en la cual se utilizaron los materiales
convencionales, se realizó un lote el 06/03/2014 aproximadamente a las
13:00 horas, del cual se produjeron 7 cilindros de concreto.
Estos fueron ensayados de la siguiente manera:

Dos (2) a una edad de 3 días

Dos (2) a una edad de 7 días

Tres (3) a una edad de 28 días
Los resultados obtenidos se ven reflejados en la Tabla Nº 28.
128
CUADRO DE RESULTADOS DE ENSAYOS A COMPRESION DE MEZCLA PATRON. RESISTISTENCIA DE
DISEÑO 250 KGF/CM2, ASENTAMIENTO 3"
Cilindro
Fecha de
Elaboración
1
7
3
4
2
5
6
06/03/2015
06/03/2015
06/03/2015
06/03/2015
06/03/2015
06/03/2015
06/03/2015
T
(pulg.)
Peso
(Kg)
Fecha de
Ensayo
Edad de
Ensayo
Fuerza
(Kgf)
3"
12,502
12,428
12,334
12,250
12,584
12,433
12,510
09/03/2015
09/03/2015
13/03/2015
13/03/2015
03/04/2015
03/04/2015
03/04/2015
3
3
7
7
28
28
28
19210,00
14930,00
34930,00
35690,00
43980,00
45030,00
44570,00
A
(cm2)
Fc
(Kgf/cm2)
176.72
108,70
84,48
197,66
201,96
248,87
254,81
252,21
Tabla Nº 28 – Resultados de ensayos de Compresión de Mezcla Patrón
(Fuente Propia)
Resistencia
Promedio
97
200
252
4.2.2 Ensayo de compresión de la mezcla experimental
En el caso del procedimiento utilizado para la realización de los
ensayos de las muestras de la mezcla experimental, se utilizó el mismo que
para la mezcla patrón los cuales fueron mencionados anteriormente.
Para ella, en la cual se sustituyó la arena lavada por escombros
triturados de una mezcla normal para la producción de concreto, se realizó
un lote el 20/03/2014 aproximadamente a las 13:00 horas, del cual se
produjeron 10 cilindros de concreto.
Estos fueron ensayados de la siguiente manera:

Cinco (5) a una edad de 7 días

Cinco (5) a una edad de 28 días
Los resultados obtenidos se ven reflejados en la Tabla Nº 29, los
cuales en conjunto con los de la Tabla Nº 28, serán utilizados para ser
comparados y analizados, tomando en cuenta lo establecido en las Normas
Venezolanas COVENIN.
130
CUADRO DE RESULTADOS DE ENSAYOS A COMPRESION DE MEZCLA EXPERIMENTAL. RESISTISTENCIA
DE DISEÑO 250 KGF/CM2, ASENTAMIENTO 3"
Cilindro
Fecha de
Elab.
2
4
7
8
9
1
3
5
6
10
20/03/2015
20/03/2015
20/03/2015
20/03/2015
20/03/2015
20/03/2015
20/03/2015
20/03/2015
20/03/2015
20/03/2015
T
(pulg.)
Peso
(Kg)
Fecha de
Ensayo
Edad de
Ensayo
Fuerza
(Kgf)
2 ⁷/₈"
11,700
11,990
12,040
11,910
11,710
11,512
12,640
12,002
12,020
11,972
27/03/2015
27/03/2015
27/03/2015
27/03/2015
27/03/2015
17/04/2015
17/04/2015
17/04/2015
17/04/2015
17/04/2015
7
7
7
7
7
28
28
28
28
28
28990,00
35270,00
33890,00
33370,00
29090,00
35790,00
37430,00
36710,00
35170,00
35780,00
A
(cm2)
Fc
(Kgf/cm2)
176,72
164,04
199,58
191,77
188,83
164,61
202,52
211,80
207,73
199,02
202,47
Tabla Nº 29 – Resultados de ensayos de Compresión de Mezcla Patrón
(Fuente Propia)
Resistencia
Promedio
182
205
4.2.3 Comparación de los resultados obtenidos de los ensayos de
compresión de las mezclas
El propósito de este trabajo de investigación es establecer una
comparación entre dos mezclas de concreto, una mezcla patrón con los
materiales usados convencionalmente y una mezcla experimental en la que
se sustituye el 100% de la arena lavada por escombro triturado. Ambas
mezclas fueron diseñadas para obtener una resistencia de 250Kg/cm 2 y un
asentamiento de T=3”.
Con los resultados presentados anteriormente se puede verificar que
el diseño de mezcla aplicado en esta investigación es correcto, ya que al
realizar el ensayo a la mezcla patrón a los 28 días como especifica la Norma
COVENIN 338-2002, se obtuvo una resistencia promedio de 252Kg/cm2 la
cual se encuentra por encima de la resistencia diseñada.
A continuación se exhibe un cuadro comparativo en el que se
muestran las resistencias promedios a los 7 días de la mezcla patrón y
experimental:
CUADRO COMPARATIVO DE RESISTENCIAS
PROMEDIO A LOS 7 DÍAS DE LA MEZCLA PATRÓN Y
EXPERIMENTAL
Resistencia
Diferencia entre
Tipo de mezcla
promedio
resistencias (%)
(Kg/cm2)
Mezcla patrón
200
7,2
Mezcla
182
experimental
Tabla Nº 30 – Cuadro Comparativo de Resistencias promedio a los 7 días
(Fuente Propia)
132
Gráfico Nº 15 – Comparación de resistencias promedio a los 7 días
(Fuente propia)
Según la Tabla Nº 11, referencial de la variación de la resistencia con
la edad del concreto, estipula que en un concreto de 250Kg/cm 2 a la edad de
los 7 días debería arrojar una resistencia aproximada de 185Kg/cm2. Lo cual
nos indica que la mezcla patrón está un 6% por encima de esta media
referencial y el promedio de la mezcla experimental se encuentra por debajo
un 2%. Sin embargo estos resultados se encuentran como satisfactorios en
ambas mezclas ya que poseen valores dentro del rango de aceptación.
Posteriormente se presenta un cuadro comparativo en el que se
muestran las resistencias promedios a los 28 días de la mezcla patrón y
experimental:
133
CUADRO COMPARTIVO DE RESISTENCIAS PROMEDIO A
LOS 28 DÍAS
Resistencia
Diferencia entre
Tipo de mezcla
promedio
resistencias (%)
(Kg/cm2)
Mezcla patrón
252
18,8
Mezcla
205
experimental
Tabla Nº 31 – Cuadro Comparativo de Resistencias promedio a los 28 días
(Fuente Propia)
Gráfico Nº 16 – Comparación de resistencias promedio a los 28 días
(Fuente propia)
134
En la tabla y grafico expuesto arriba se aprecia que la resistencia
promedio de la mezcla patrón se encuentra un 0,8% por encima de la
resistencia esperada a los 28 días, sin embargo la resistencia promedio de la
mezcla experimental esta 18% por debajo de la resistencia esperada a la
edad de 28 días. Estos resultados indican que la mezcla experimental no
cumple con las expectativas, arrojando que este concreto no puede usarse
de manera estructural.
Seguidamente, en la Tabla Nº 32, se mostrará una comparación del
asentamiento entre ambas mezclas:
CUADRO COMPARATIVO DE ASENTAMIENTOS ENTRE
LA MEZCLA PATRÓN Y EXPERIMENTAL
Diferencia entre
Asentamiento
Tipo de mezcla
asentamiento
(pulgadas)
(pulgadas)
Mezcla patrón
3
1/8
Mezcla
2 7/8
experimental
Tabla Nº 32 – Cuadro Comparativo de los asentamientos
(Fuente Propia)
En este cuadro se aprecia que las mezclas estuvieron cercanas o
iguales al asentamiento estipulado, siendo insignificante que el asentamiento
de la mezcla experimental sea un poco menor al estipulado.
Por otra parte, se realiza una comparación entre los pesos promedios
de los cilindros con los cuales podemos determinar el peso de 1m 3 de
concreto para cada uno de los diseños y así compararlos. Ellos se ven
reflejados en la Tabla Nº 32.
135
CUADRO COMPARATIVO DE PESOS
N°
Tipo de mezcla
1
2
3
4
5
6
7
Mezcla patrón
Mezcla patrón
Mezcla patrón
Mezcla patrón
Mezcla patrón
Mezcla patrón
Mezcla patrón
Mezcla
experimental
Mezcla
experimental
Mezcla
experimental
Mezcla
experimental
Mezcla
experimental
Mezcla
experimental
Mezcla
experimental
Mezcla
experimental
Mezcla
experimental
Mezcla
experimental
2
4
7
8
9
1
3
5
6
10
Peso
(Kg)
Promedio de
los pesos (Kg)
Peso por
m3 (kg)
12,502
12,584
12,334
12,250
12,433
12,510
12,428
12,43
2346,11
Diferencia de peso por
m3 de mezcla (%)
11,700
11,990
12,040
3,90
11,910
11,710
11,95
2254,64
11,512
12,640
12,002
12,020
11,972
Tabla Nº 33 – Cuadro comparativo de diferencias de pesos
(Fuente Propia)
Se puede notar en la tabla, que la diferencia de los pesos de cada uno
de los diseños para 1m3 de concreto corresponde al 3,90%; esto indica que
el uso de escombros triturados en la mezcla produce un concreto más
liviano, lo cual puede ser beneficioso para una estructura hecha con este
material.
136
4.3
Cronograma de actividades para alcanzar los objetivos
ACTIVIDADES
Mezcla Patrón
Granulometría
Relación Beta
Pesos Específicos
Dosificación
Mezclado y vaciado
Curado
Ensayo a Compresión
Mezcla Experimental
Triturado de escombros
Granulometría
Relación Beta
Pesos Específicos
Dosificación
Mezclado y vaciado
Curado
Ensayo a Compresión
Análisis de los resultados de
las mezclas
Comparación de resultados
2014
Nov
2015
Dec
Ene
Feb
Mar
Abr
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
Finalizado el presente trabajo de investigación se puede decir que
todos los objetivos planteados han sido alcanzados satisfactoriamente.
En ésta investigación se diseñaron dos (2) mezclas de concreto, para
un asentamiento de 3” y una resistencia de 250Kg/cm 2. Una de la mezclas es
convencional (mezcla patrón), ésta es constituida por los materiales que
comúnmente se usan en Venezuela para realizar hormigón. A la segunda
mezcla (mezcla experimental) se le sustituyó la arena lavada por escombro
triturado.
La mezcla patrón cumplió con las exigencias necesarias que se
encuentran las Normas Venezolanas, ya que se obtuvo el asentamiento
deseado de 3”, además logró una resistencia promedio de 200Kg/cm2 y
252Kg/cm2 a los 7 y 28 días respectivamente las cuales se encuentran por
encima en las resistencias referenciales que se encuentran en la tabla de
variación de resistencia con respecto a las edades.
La mezcla experimental adquirió un asentamiento de 2 7/8” y alcanzó
una resistencia promedio a los 7 días de 182Kg/cm 2, este valor es muy
aproximado al valor referencial que se encuentra en la Tabla Nº 11 de
variación de resistencia con respecto a la edad del hormigón. No obstante la
resistencia promedio a los 28 días fue de 205Kg/cm 2 lo cual indica que el
concreto no obtuvo la resistencia esperada.
Se puede concluir, que este hormigón no cumple con los requisitos
establecidos en normas para ser usado como concreto estructural. Sin
embargo, al realizar una inspección visual a los cilindros rotos, se observo
que existían problemas de adherencia entre la pasta y el agregado grueso,
138
existiendo la posibilidad de que esto sea un factor influyente en la perdida de
la resistencia.
Desde el punto de vista profesional este concreto funciona como una
alternativa ecológica y más económica al momento de ejecutar proyectos en
cual se requiera uso del hormigón.
La realización de estudios más avanzados serán determinantes para
la optimización de un concreto en el cual se utilice escombro triturado como
agregado fino.
5.2 Recomendaciones
Luego de realizar el estudio completo con respecto a una mezcla
experimental con escombro triturado como agregado fino, con vista en
perfeccionar un diseño de mezcla con estas características, se puede
recomendar lo siguiente:

La utilización de aditivos plastificantes los cuales permitan mayor
fluidez y trabajabilidad a la mezcla sin necesidad de realizar
ajustes en el diseño.

Variación del porcentaje a sustituir de arena lavada por
escombro triturado.

Diseñar una mezcla en la cual se utilice un asentamiento mayor,
el cual pueda permitir la mejora en la trabajabilidad y
compactación del hormigón.

Realizarle a los agregados finos (escombro triturado) y
agregados gruesos un control de calidad excelente, el cual
puede derivar en el aumento de la resistencia del concreto.
139
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Ministerio del Poder Popular para el Comercio, Servicio Autónomo Nacional
de normalización, calidad, metrología y reglamentos técnicos. (2003).
COVENIN 0028:2003. Cemento Portland. Requisitos. Caracas
Ministerio del Poder Popular para el Comercio, Servicio Autónomo Nacional
de normalización, calidad, metrología y reglamentos técnicos. (1998).
COVENIN
0255:1998
Agregados.
Determinación
de
la
composición
granulométrica. Caracas.
Ministerio del Poder Popular para el Comercio, Servicio Autónomo Nacional
de normalización, calidad, metrología y reglamentos técnicos. (2000).
COVENIN 0277:2000 Concreto. Agregados. Requisitos. Caracas.
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con el cono de Abrams. Caracas.
Ministerio del Poder Popular para el Comercio, Servicio Autónomo Nacional
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COVENIN 0483:1992 Cementos y sus constituyentes. Definiciones. Caracas.
141
Ministerio del Poder Popular para el Comercio, Servicio Autónomo Nacional
de normalización, calidad, metrología y reglamentos técnicos. (2001).
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Ministerio del Poder Popular para el Comercio, Servicio Autónomo Nacional
de normalización, calidad, metrología y reglamentos técnicos. (2006).
COVENIN 1753:2006 Proyecto y construcción de obras en concreto
estructural. Caracas.
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144
ANEXOS
145