Propuesta de adoquines de concreto para pavimentos articulados incorporando incorporando partículas de cristal. Perez Atoche, Jafet Manfred * a
EP. Ingeniería Ingeniería Civil, Facultad Facultad de Ingeniería y Arquitectura, Arquitectura, Universidad Peruana Peruana Unión, Salida Salida Arequipa Km. 6 – Chullunquiani.
Resumen
Esta propuesta nace de un proyecto realizado en la Universidad de Michigan en los Estados Unidos, los estudiantes quisieron dar un nuevo giro a la mezcla para el pavimento rígido, incorporando partículas de cristal en la mezcla de concreto, el objetivo principal de esta propuesta es realizar adoquines de concreto incorporando a la mezcla partículas de cristal y así llegar a su resistencia mínima a la compresión. Para poder realizar esta propuesta debemos estudiar los materiales de los adoquines de concreto, estos se derivan de los siguientes cemento, agregado, agua y partículas de cristal, como estudiantes de la Carrera Ca rrera Profesional de Ingeniería Civil sabemos que existen varios libros e investigaciones que estudian a gran escala los tres primeros materiales con fines de asegurar ase gurar que den un buen resultados a su producto que en e n este caso serían se rían los pavimentos rígidos y mixtos, pero son muy escasos los libros e investigaciones que estudian los cuatro componentes y mucho más escasos son los que están dirigidos hacia los pavimentos mixtos (pavimentos articulados y/o adoquinados), por ello las investigaciones que le hicieron al cristal sometiéndolos a varios ensayos a compresión son de 10000 kg/cm2, los investigadores sobre este material sacan estos valores muy exactos ya que dependen mucho para realizar otros tipos de herramientas y/o materiales de construcción ya sea como los acabados en cristal entre otros, es por ello que con tan solo saber su grado de compresión del cristal aseguramos que el adoquín que se realizara saldrá muy bueno para el objetivo que deseamos alcanzar. Abstrac
This proposal stems from a project conducted at the University of Michigan in the United States, students wanted to give a new twist to the mix for the rigid pavement, incorporating glass particles in the concrete mix, the main objective of this proposal is to concrete pavers incorporating the blend glass particles and reach its minimum compressive strength. In order to make this proposal must study the materials of concrete pavers, these are derived from the following cement, aggregate, water and glass particles, as students of the Career of Civil Engineering know that there are several books and research that study large scale the first three materials for purposes of ensuring that give good results to your product which in this case would be rigid and mixed pavements, but there are very few books and research studying the four components and much rarer are those they directed towards mixed pavements (pavement articulated and / or paved), so the research that made the glass by subjecting them to various compression tests are 10,000 kg / cm2, researchers on this material draw these very exact values as they depend much for other types of tools and / or construction materials either as finished glass among others, it is why with just knowing the degree of compression of glass ensure that the cobblestones to be held will very good for the goal we want to achieve. Palabras clave: Adoquín clave: Adoquín de concreto; Resistencia a la compresión; Cristal.
Perez Atoche Jafet Manfred/EP. Manfred/EP. Ingeniería Civil
1.
Introducción
Hoy en día existen numerosos tipos de pavimentos mixtos (adoquinados), los pavimentos adoquinados son de gran acogida en muchas ciudades hoy en día, todos estos fueron dise ñados para cumplir con los requisitos estipulados en la normas técnica y también el Reglamento Nacional de Edificaciones , según describen la gran mayoría de artículos científicos realizados en el área de pavimentos adoquinados nos dicen que son de gran comportamiento medioambiental y un excelente funcionamiento mecánico. Se han realizado varias investigaciones a los pavimentos adoquinados, en si los estudios se los hicieron al adoquín de concreto, ya que este debe cumplir varios requisitos para poder salir a formar parte de un pavimento, es por ello que son muy minuciosos al realizar sus ensayos y diseños en los laboratorios, en los ensayos realizados a cada material mater ial que conforma un adoquín de concreto se toman muestras y se hace n varios exámenes para así garantizar el producto que saldrá. Me pregunto lo siguiente, si estos pavimentos son tan buenos y eficientes como se leen e n los libros y en los artículos científicos, ¿Por qué nuestra región de Puno no se puede contar con e stos? ¿Y si se cuenta porque son tan escasos? A veces la respuesta es e s muy simple, pero los líderes de cada ciudad de la región no piensan lo mismo o lo ven muy costoso o no existen muchos especialistas reconocidos y con experiencia en esta área de la ingeniería. Estudios ya realizados anteriormente en la Universidad de Michi gan con pavimentos rígidos, en el cual los estudiantes involucraron al cristal dentro de la mescla de concreto y de los cuales los resultados fueron excelentes, nos dan una gran alternativa, alternativa , la construcción de adoquines de concreto involucrando el cristal, ya que estos reducirán el costo del pavimento adoquinado y será accesible para las ciudades de la región.
2.
Materiales y Métodos
Para poder diseñar adoquines de concreto incorporando el cristal, primero se debe realizarse un método de diseño de mescla, el cual puede tomarse de los ya existentes o puede realizarse un nuevo método de diseño, los criterios para poder realizar real izar este diseño de mescla son los mismos mi smos como diseñar un concreto de alta resistencia, la única variable aquí es de poder también analizar los demás materiales que componen al adoquín de concreto y al su funcionamiento del cristal en este nuevo material de construcción. Los datos en los libros y en los artículos artí culos científicos sobre el cristal crist al son sorprendentes, ya que la resistencia a la compresión es impresionante estimándose en un orden de 10000 Kg/cm2. La metodología de incorporación del cristal como un nuevo material dentro de la mescla de concreto debe ser tomada muy cuidadosamente, ya que se realizó un ensayo muy empírico por el método de Fuller, dándonos resultados muy interesantes los cuales se mencionaran en el desarrollo de la investigación. 2.1. 2.1.
I nstrum nstrume entos ntos
Máquina de los ángeles.
Molde para realizar el colocado de concreto (briquetera).
Comba de goma.
Varilla punta de bala.
Trompo (mescladora de concreto).
Perez Atoche Jafet Manfred/ DGI – Revista Revista de Investigación Universitaria
2.2. 2.2. Análisis Análisis de datos
Se optaron realizar dos muestras de concreto cilíndricas ya que aquí se pueden ver directamente e l comportamiento mecánico, el diseño fue por el método de Fuller:
1ra. Muestra de Concreto sin la incorporación del cristal. De acuerdo a la granulometría y por todo el proce so de correcciones por humedad que tuvo que pasar, es así como obtenemos los datos para c ada una de las muestras de concreto, el cual presentamos a continuación:
PROPORCION EN PESOS PARA LA MUESTRA DE CONCRETO
Peso Agregado Grueso
6.95 kg
Peso Agregado Fino
5.45 kg
Peso del Agua
1.46 kg
Peso del Cemento
3.15 kg
Tabla 01.
2da. Muestra de Concreto con incorporación del cristal.
PROPORCION EN PESOS PARA LA MUESTRA DE CONCRETO
Peso Agregado Grueso
6.95 kg
Peso Agregado Fino
4.45 kg
Peso del Agua
1.30 kg
Peso del Cemento
3.01 kg
Peso del Cristal
0.794 kg
Tabla 02.
Especificaciones del concreto, dichas muestras se extrajeron en los laboratorios de nuestra escuela. CONCRETO 210
Kg/cm2
1
m3
3.14
Kg/cm2
2.47
Kg/cm2
1613.16
Kg/cm2
Resistencia de Diseño del C° Volumen del C° CEMENTO Peso Específico del Cemento AGREGADO GRUESO Peso Especifico Peso Volumétrico Compactado
Perez Atoche Jafet Manfred/EP. Manfred/EP. Ingeniería Civil
Peso Volumétrico Suelto
1499.28 Kg/cm2
Absorción
1.61
%
Humedad
2.62
%
1"
Tamaño Máximo Tamaño Máximo Nominal
3/4''
Módulo de finura
6.80 AGREGADO FINO
Kg/cm2
Peso especifico
2.56
Peso Volumétrico Suelto
1514.96 Kg/cm2
Absorción
3.38
%
Humedad
2.88
%
Módulo de Finura
2.83
Tabla 03. 3.
Resultados y Discusión
Una vez obtenidas las muestras de concreto, se procedió a realizar el ensayo correspondiente de ruptura de las muestras de concreto que se tenían, esta muestra corresponde al método de fuller a los 7 días de ensayo. 3.1. 3.1.
R esultado esultados 1
A continuación se presentara un cuadro comparativo dando valores al concreto, la cual sacaremos un promedio de resistencia. ENSAYO CON ESCLEROMETRO ESC LEROMETRO MUESTRA DE MUESTRA DE CONCRETO SIN CONCRETO CON CRISTAL CRISTAL Edad 7 días Edad 7 días 1 27 1 28 2 22 2 33 3 25 3 32 4 22 4 28 5 19 5 23 6 24 6 27 7 25 7 30 8 28 8 30 9 26 9 24 10 22 10 25 PROMED 24 PROMED 28 RESIS. % RESIS. % 93 120 Tabla 04.
Perez Atoche Jafet Manfred/ DGI – Revista Revista de Investigación Universitaria
Por lo que se puede ver con el uso del esclerómetro la resistencia sube notablemente, pero bien sabemos que el uso del esclerómetro no es exacto ya que puede darnos resultados altos por tener una pequeña variación en la muestra de concreto. Por como vemos los resultados a la edad de los 7 días, es sorprendente como en tan poco tiempo puede el cristal afectar a la resistencia a la compresión del concreto, si esto pasa con solo dos muestras de concreto cilíndricas imagínense que pasara con los adoquines de concreto. 3.2. 3.2.
R esultado esultados 2
Nos quedaron dudas con el ensayo ensayo del esclerómetro, pues ahora nos toca someter a ambas muestras de concreto a compresión, dándonos los siguientes resultados:
PRENSA HIDRAULICA CONCRETO SIN CRISTAL
CONCRETO CON CRISTAL
RESISTENCIA QUE LLEGO 111.48 Kg/cm2
117.70 kg/cm2
PORCENTAJE QUE LLEGARON LLEGARON 53.09 %
56.05 % Tabla 05.
4.
Conclusiones
Por ver el comportamiento de las muestras de concreto que se realizaron podemos asegurar que llegara a la resistencia de diseño la cual es de 210 kg/cm2 a los 28 días o mucho más antes. Al momento de crear un concreto con cristal, cri stal, sabemos muy bien que ayudamos a reciclar, ya que este tema ayudaría mucho a la reutilización de muchos materiales. El pavimento adoquinado reducirá su costo, aparte que dará mejores resultados que un adoquín normal. La partícula de cristal es muy favorable para al concreto, pero utilizarla en grandes cantidades puede ser muy arriesgado ya que el concreto puede que tienda a se r más frágil por la descompensación de otros materiales. Referencias
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