FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
TITULO “
USO DEL CONCRETO PREMEZCLADO EN RELACION CON EL PROCEDIMIENTO TRADICIONAL O CLASICO ”
“OPTIMIZAR EL USO DEL CONCRETO DE PROCEDIMIENTO TRADICIONAL ,
aplicando-comparándola comparándola con) TECNOLOGIAS UTILIZADAS RELACIONANDOLA CON (aplicandoEN EL CONCRETO PREMEZCLADO PARA OBRAS DE EDIFICACION EN LA PROVINCIA DE MOYOBAMBA” “ANALISIS COMPARATIVO DE RESISTENCIAS DEL CONCRETO OBTENIDAS
POR EL METODO TRADICIONAL, EN RELACION CON EL CONCRETO PREMEZCLADO PARA EDIFICACIONES EN LA PROVINCIA DE MOYOBAMBA”
TESIS PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL AUTOR:
RUIZ CRIOLLO GRABIEL GILBERTO
ASESOR:
Ing. ARÉVALO ANGULO JOSÉ MARCELO LINEA DE INVESTIGACION: INVESTIGACION:
Edificaciones Modernas
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TARAPOTO – PERÚ 2013
PAGINAS PRELIMINARES
Página del Jurado:
---------------------------------------Ing. xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx PRESIDENTE
------------------------------------------------Ing. xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx SECRETARIO
-------------------------------------------------Ing. xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx VOCAL
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DEDICATORIA
Esta tesis de investigación investigación está dedicada: A Dios, y a la Santísima Santísima Virgen, por estar siempre presente en mi vida, cuidándome y guiándome. A mi adorada esposa esposa y a mis adorados hijos, quienes con cariño siempre me han ayudado y apoyado en mis decisiones, son ellos quienes me impulsaron dándome la fuerza para seguir adelante y lograr mis metas.
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AGRADECIMIENTO:
Primero que todo a Dios y a la santísima Virgen por iluminarme con su manto divino y llevarme por el camino correcto para cumplir con éxito todas mis metas. A mi esposa e hijos hijos por darme todo todo el apoyo incondicional cuando más lo necesité; y de manera especial agradecer al Ing. …………. por orientarme en el tema a realizar, y a todos los amigos por el valioso tiempo, esfuerzo, apoyo y dedicación brindado en la realización del desarrollo de esta tesis. Gracias, a todos
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DECLARACION DE AUTENTICIDAD Yo Grabiel Gilberto Ruiz Criollo, con DNI N° 00807482, a efecto de cumplir con las disposiciones vigentes consideradas en el Reglamento de Grados y Títulos de la Universidad Cesar Vallejo, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Civil, declaro bajo juramento que toda la documentación que acompaño es veraz y autentica. Así mismo declaro también bajo juramento que todos los datos e información que se presenta en la presente tesis son auténticos y veraces. En tal sentido asumo la responsabilidad que corresponda ante cualquier falsedad, ocultamiento u omisión tanto de los documentos como de información aportada por lo cual me someto a lo dispuesto en las normas académicas de la Universidad Cesar Vallejo. Tarapoto,
-------------------------------------Grabiel Gilberto Ruiz Criollo
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del 2013
PRESENTACION Señores miembros del jurado, presento ante ustedes la tesis titulada “Uso del Concreto Premezclado en relación con el procedimiento tradicional o clásico”
con la finalidad de
Determinar el uso del concreto premezclado en relación con el procedimiento tradicional o clásico, en cumplimiento del Reglamento de Grados y Títulos de la Universidad Cesar Vallejo para obtener el Título Profesional de Ingeniero Civil. Esperando cumplir con los requisitos de aprobación. Grabiel Gilberto Ruiz Criollo
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ÌNDICE Carátula Página del Jurado Dedicatoria Agradecimiento Declaración de Autenticidad Presentación Resumen Abstract
INDICE Pág in a
INTRODUCCIÓN .........................................................................................................8 CAPITULO I GENERALIDADES DE CONCRETO ...................................................10 1.1 El concreto como material ....................................................................................10 1.2 Componentes del concreto....................................................................................11 1.2.1 Cemento Portland 1.2.1.1 Definición 1.2.1.2 Tipos 1.2.2 Agregados 1.2.2.1 Definición 1.2.2.2 Clasificación 1.2.2.3 Propiedades 1.2.2.4 Ensayos de Agregado para la dosificación de Mezclas 1.2.3 Agua 1.2.3.1 Definición 1.3 Propiedades del concreto .......................................................................................15
CAPÍTULO II CONCRETO PREMEZCLADO ..............................................................16 2.1 Mezcladores ............................................................................................................17 2.1.1 Mixer 2.1.1.1 Descripción 2.1.1.2 Características
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2.1.1.3 Sistemas de Mezclado 2.1.1.4 Aplicaciones 2.2 Dispensadores ........................................................................................................19 2.2.1 Descripción 2.2.2 Características 2.2.3 Sistemas de mezclado 2.2.4 Descarga de los Materiales 2.2.5 Aplicaciones 2.2.6 Calibración del Dispensador 2.2.6.1 Calibración del Cemento 2.2.6.2 Calibración de los Agregados 2.2.6.3 Calibración del Agua 2.2.7 Parámetros de Calibración 2.2.7.1 Para el Cemento 2.2.7.2 Para los Agregados 2.2.7.3 Para el agua 2.3 Comparación resumida entre el Mixer y el Dispensador ............................... ........23
CAPÍTULO III DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO ............................................24 3.1 Materiales utilizados ...............................................................................................25 3.1.1 Cemento Portland Tipo MS 3.1.2 Agregados 3.1.2.1 Agregado Fino 3.1.2.2 Agregado Grueso 3.1.3 Agua 3.2 Calibración de los Materiales Utilizados ...................................... ..........................28 3.3 Método de Diseño Utilizado ...................................................................................35 3.3.1 Diseños realizados por el método ACI 3.3.2 Diseño Realizado por el método de Pesos Unitarios Compactados 3.3.3 Elección del Método a utilizar
CAPÍTULO IV DISEÑO DE PROBETAS EN LABORATORIO ..................................43 4.1 Esquema del Trabajo realizado .............................................................. ...............44 4.2 Determinación de las cantidades utilizadas en las Mezclas de Concreto .............45
CAPITULO V RESULTADOS DE LOS DISEÑOS DE MEZCLAS .............................48 5.1 Resultados de las probetas realizadas ................................................................. 48 5.1.1 Resultados de los diseños de mezcla idénticos realizados tanto en Mezcladora como en Dispensador
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5.1.2 Resultados de los diseños de mezcla trabajables realizados en Dispensador 5.2 Resumen de los Resultados de las probetas realizadas ...........................................55 5.2.1 Resumen de los Resultados de los diseños de mezcla idénticos realizados tanto en Mezcladora como en Dispensador 5.2.2 Resumen de los Resultados de los diseños de mezcla trabajables realizados en Dispensador 5.3 Análisis de los resultados .......................................................................................57 5.3.1 Slump: Comparación entre las dos tecnologías (Mixer y Dispensador) 5.3.2 Resistencia a la compresión: Comparación ambas tecnologías 5.4 Análisis de las probetas mediante Ensayos Individuales y Consecutivos ...............62 5.4.1 Ensayos Individuales 5.4.2 Ensayos Consecutivos 5.4.3 Análisis de los gráficos de los Ensayos Individuales y Ensayos Consecutivos 5.4.3.1 Relación agua/cemento 0.57 5.4.3.2 Relación agua/cemento 0.49 5.4.3.3 Relación agua/cemento 0.41 5.5 Aproximación de la resistencia a la compresión según la relación agua/cemento ..73 5.5.1 Relación agua/cemento 0.57 5.5.2 Relación agua/cemento 0.49 5.5.3 Relación agua/cemento 0.41 5.6 Análisis comparativo de la desviación estándar obtenida con Mixer y Dispensador .........................................................................................................................................76 5.7 Análisis de la desviación estándar obtenida con Mixer y Dispensador en estudios elaborados por BLOQUES PIURA ................................................ ............................... 77
CAPÍTULO VI BASE DE DATOS ANTERIORES A ESTE ESTUDIO...........................92 6.1 Gráficas CIBI (Mixer) ...............................................................................................93 6.2 Gráficas DISPENSADOR ........................................................................................95 6.3 Aplicación de las Ecuaciones 6.1 (Mixer) y 6.2 (Dispensador) ...............................97 6.4 Procedimiento a seguir para elaborar un diseño de mezcla ............................ ........97
CAPITULO VII ANALISIS DE COSTOS .......................................................................99 7.1 Ahorro de Cemento en el Dispensador ........................................................... ........99 7.2 Análisis de Costos de los materiales empleados según la tecnología de despacho utilizada ........................................................................................................................103
CAPITULO VIII POSIBLES CAUSAS DEL PORQUE LA DIFERENCIA DE SLUMP ENTRE LAS DOS TECNOLOGÍAS ...............................................................106
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8.1 Primera causa: Pérdida de agua por el ambiente ......................................... .........107 8.2 Segunda Causa: Por Absorción de los Agregados ................................................107 8.3 Tercera Causa: Otros .............................................................................................108
CAPÍTULO IX CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .....................................110 9.1 Conclusiones .........................................................................................................110 9.2 Recomendaciones .................................................................................................112
CAPÍTULO X BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................113 CAPÍTULO XI ANEXOS ..............................................................................................115 ANEXO A: ENSAYOS FISICOS Y QUIMICOS DE LOS MATERIALES ANEXO B: ANALISIS DE PESOS UNITARIOS COMPACTADOS ANEXO C: DOCUMENTACION FOTOGRAFICA ANEXO D: ESPECIFICACIONES DE LAS PROBETAS ANEXO E: GUIDE FOR THE USE OF VOLUMETRIC-MEASURING AND CONTINUOUSMIXING CONCRETE EQUIPMENT ANEXO F: STANDARD SPECIFICATION FOR CONCRETE MADE BY VOLUMETRIC BATCHING AND CONTINUOUS MIXING ANEXO
G:
ESPECIFICACIONES
DE
LAS
PROBETAS
DE
LA
CENTRAL
HIDROELECTRICA DE POECHOS ANEXO H: ESPECIFICACIONES DE LAS PROBETAS DE LA CONSTRUCCION DE PUENTES EN TUMBES
RESUMEN
Máximo 250 palabras y presentado en un solo párrafo Debe contener: a) El objetivo general del estudio b) La población y la muestra estudiada y la forma como fueron recogidos y procesados los datos y el resultado y la conclusión referidas al objetivo general c) Debe incluir las palabras claves
El objetivo principal de esta tesis es analizar y evaluar comparativamente el comportamiento de concreto usando las tecnologías de despacho de concreto llamados, Mixer y Dispensador. Asimismo mostrar la diferencia que existe entre estas tecnologías,
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cuantificarlas y capitalizarlas al momento de producir concreto. El Dispensador, es un tipo de mezclador que tiene la característica de transportar los materiales en tolvas separadas y los mezcladores son la tecnología tradicional del Perú. La metodología empleada fue la de tomar mezclas idénticas en ambas tecnologías, obteniéndose medidas de asentamiento y resistencia a la compresión. También se analizó las posibles causas del porque la diferencia de slump entre ambas tecnologías. Al analizar los resultados se obtuvo que el Dispensador arrojaba 2.5 veces más slump que el Mixer. Por esto al encontrar estos revenimientos altos y no utilizables en el medio, significaba una reducción de agua y al conservar las características mecánicas, es decir las resistencias a la compresión iguales, se tenía que conservar la relación W/C, por ello se tenía que disminuir el cemento, significando una reducción en el costo de producción del concreto, pero como se verá en este estudio, esta reducción de costos sólo se da para relaciones agua/cemento altas.
Palabras Claves: Concreto Premezclado, Resistencia a la compresión, Prensa de Compresión. ABSTRACT
INTRODUCCIÓN Debe expresar el fundamento lógico que guio el estudio, asi como el propósito y la importancia del mismo, incluyendo marco teorico, marco espacial, marco temporal, contextualización histórica, política,cultural, social, supuestos teóricos, etc. La redacción debe ser corrida, impersonal, y en pasado, no utilizar subtitulos o numeraciones dentro del contenido de la introducción.
El estudio de investigación de la presente tesis, está orientado al desarrollo de la Provincia de Moyobamba, teniendo en cuenta antecedentes ocurridos los años 1990 y 1991 por los movimientos sísmicos que originaron el colapso de por lo menos el 85 % de sus edificaciones, muchos de los edificios coloniales se desplomaron entre los más perjudicados fue el colonial palacio municipal; asimismo destruyó gran parte de la vieja arquitectura de la ciudad que se caracterizaba por sus amplias casonas de grandes paredes y patios, pasadizos adoquinados, con múltiples balcones y amplios ventanales y típicos tejados de palma o tejas, con adornos de mampostería o yeso en sus fachadas, casi todas de corte español, italiano o francés muchas con una vida incluso superior a 200 años, lamentablemente solo unas pocas lograron sobrevivir al proceso de demolición y a la falta de una política de recuperación arquitectónica, en parte agravada a la falta de
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apoyo del Gobierno Central debido a la crisis económica que golpeaba al Perú. desde entonces los propietarios de predios se interesaron por el uso del concreto para la construcción de sus edificaciones utilizando procedimientos tradicionales en la preparación del concreto
elaborado en mucho de los casos de manera manual y
empírica; el uso del concreto para la fabricación de edificaciones en la zona urbana de la ciudad de Moyobamba, se ha determinado que es un material que tiene la particularidad de ser preparado in situ, en cualquier lugar y de cualquier manera, sin tener bien en claro la forma de su procedimiento, del control de los agregados, de su colocación y curado, del cual depende la calidad futura de la estructura de concreto en toda su vida útil; en este sentido se ha visto la imperiosa necesidad de estudiar, analizar y optimizar el uso del concreto de procedimiento tradicional o preparado en situ, relacionándola con tecnologías utilizadas en el concreto premezclado o preparado en plantas de premezclado. el concreto presenta dos características básicas que hacen diferente al resto de los materiales: en primer lugar , puede ser preparado al momento por los mismos operarios de obra en forma tradicional o utilizando tecnologías para el procedimiento de un concreto premezclado, debiendo en ambos casos conocer el diseño de mezcla o las cantidades adecuadas para obtener el concreto apropiado; y en
segundo lugar , el concreto debe cumplir con los requisitos en dos estados, el fresco y el endurecido, en el primero básicamente de consistencia y cohesión, y en el segundo de resistencia y durabilidad. En este tipo de diseños se tiene que tener en cuenta el control de los procesos de preparación y el control de la calidad de los materiales; que en mucho de los casos los propietarios de las edificaciones muy poco lo toman en cuenta; el concreto es uno de los pocos materiales o productos que no son almacenables; por lo tanto, no se puede producir y mantener para comprobar su calidad antes de ser utilizado en la obra; se requiere un cuidado extremo en la selección de la materia prima antes de su utilización y en los criterios de su preparación. La necesidad de obtener calidad, elevada resistencia, alto rendimiento, reducir costos, tiempos de colado y curado, se debe optimizar el uso del concreto de procedimiento tradicional, afín de obtener un producto que guarde relación con las tecnologías utilizadas en el concreto premezclado La elección entre el concreto premezclado y el elaborado in situ se basa en las circunstancias particulares de la obra en cuestión, tanto en el aspecto técnico como en la determinación de sus costos, el concreto hecho en obra de manera tradicional es el material de construcción de mayor empleo en edificaciones, vivienda, centros comerciales, colegios y otros tipos de infraestructuras; pero, se tiene que tener en cuenta que muchos fabrican concreto, sin embargo pocos cuidan el proceso para asegurar la calidad.
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La ciudad de Moyobamba está creciendo rápidamente y su población va en aumento constante, razón por la cual sus edificaciones requieren de una estructura sólida, fuerte y resistente, merecedora de un mejor ornato, el cual es motivo de investigación del presente trabajo de tesis.
AQUÍ QUEDO DOMINGO 11/08/2013
CAPITULO I GENERALIDADES DE CONCRETO 1.1 El concreto como material 1.2 Componentes del concreto 1.2.1 Cemento Portland 1.2.1.1 Definición 1.2.1.2 Tipos 1.2.2 Agregados 1.2.2.1 Definición 1.2.2.2 Clasificación 1.2.2.3 Propiedades 1.2.2.4 Ensayos de Agregado para la dosificación de Mezclas 1.2.3 Agua 1.2.3.1 Definición 1.3 Propiedades del concreto
I.
GENERALIDADES 1.1.
TÍTULO “Uso del Concreto Premezclado en relación con el procedimiento
tradicional o clásico”
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1.2.
AUTOR Ruiz Criollo Grabiel Gilberto
1.3.
ASESOR Ing. JOSÉ MARCELO ARÉVALO ANGULO
1.4.
TIPO DE INVESTIGACIÓN 1.4.1 APLICADA Se plantea la necesidad de optimizar el uso del concreto, en cuanto a calidad y desarrollando cálculos a fin de reducir
los tiempos de
fabricación e incrementar los rendimientos cuando se utilice el procedimiento clásico (IN SITU) en relación con el uso del concreto pre – mezclado (FABRICADO EN PLANTA) así como determinar el más adecuado en cuanto a los aspectos técnicos y en cuanto a costo - beneficio, que justifique una notable economía.
1.5.
LOCALIDAD Lugar
:
Moyobamba
Distrito
:
Moyobamba
Provincia
:
Departamento
1.6.
Moyobamba :
San Martin
DURACIÓN DEL PROYECTO Elaboración del Proyecto
: Enero a Marzo 2013
Desarrollo de la Tesis
: Abril a Julio 2013
II. PLAN DE INVESTIGACIÓN 2.1.
REALIDAD PROBLEMÁTICA El Distrito de Moyobamba se encuentra ubicada en el Valle del Alto Mayo, parte Norte de la Región San Martín, a la margen derecha del río Mayo, con una superficie de 2,751.82 km 2, con una densidad Poblacional de 21.5 (hab/km2); en una especie de planicie con una elevación de aproximadamente 96 m. Sobre el nivel del río Mayo a 860 msnm, en la parte Nor-Oriental del Perú (ceja de selva); entre los paralelos 5º 9’ y 6º 1’ latitud sur y entre los meridianos 76º43’ y 77º38’ longitud oeste del meridiano de Greenwich.
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La Provincia de Moyobamba capital del Departamento de San Martin, ocupa una superficie de 3,993.68 km2
tiene 6 distritos incluido el distrito capital,
limita por el Norte y Este con la Provincia de Alto Amazonas en el departamento de Loreto, por el Sur con la Provincia de Lamas, al Suroeste con la Provincia de Rodríguez de Mendoza (Región Amazonas), por el Oeste con la Provincia de Rioja, y por el Noroeste con la Provincia de Bongará (Región Amazonas), El territorio es accidentado por estar ubicado en las ramificaciones de la Cordillera Oriental y la Cordillera Sub-andina ó Cordillera Azul del Angaiza, la misma que muestra diferentes formaciones geológicas y altitudinalmente varias zonas de vida. Los principales cerros que rodean la provincia son los siguientes: El Cerro de Atajo y Angaiza al Norte, El Cerro de San Mateo al Oeste, El Cerro de Oromina al Sur, y el Cerro de Santa Cecilia al Este. La ciudad de Moyobamba, es una de las ciudades de la selva que se encuentra ubicado en una zona de sismicidad media,
ha sufrido dos
movimientos telúricos ocurridos en el año 1990 y 1991 por lo que el 85 % de sus edificaciones han colapsado, desde entonces sus edificaciones son construidas utilizando técnica de construcción en la que se emplea normalmente para la edificación de viviendas, las cimentaciones de concreto, ladrillos de arcilla cocida, columnas de concreto, vigas soleras, techo en loza de concreto y que pueden ser de uno a cinco niveles. En este tipo de edificaciones se tiene que tener en cuenta: el diseño estructural, el control de los procesos constructivos y el control de la calidad de los materiales; que en algunos casos los propietarios de las edificaciones muy poco lo toman en cuenta. La ciudad de Moyobamba está creciendo rápidamente y su población va en aumento constante, razón por la cual sus edificaciones requieren de una estructura sólida, fuerte y resistente,
merecedora de un mejor ornato,
principalmente de sus calles, los cuales son motivo de investigación del presente proyecto de tesis. El uso del concreto para la fabricación de edificaciones en la zona urbana de la ciudad de Moyobamba, se ha determinado que es un material que tiene la
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particularidad de que puede ser preparado en cualquier lugar y de cualquier manera, pero se debe tener bien en claro la forma de ejecución, del control de los materiales, de su colocación y curado, del cual depende la calidad futura de la estructura de concreto en toda su vida útil. El concreto es uno de los pocos materiales o productos que no son almacenables; por lo tanto, no se puede producir y mantener para comprobar su calidad antes de ser utilizado en la obra; se requiere un cuidado extremo en la selección de la materia prima antes de su utilización y en los criterios de su preparación. La necesidad de obtener calidad, elevada resistencia, reducir costos, tiempos de colado y curado el concreto premezclado puede ser una buena opción, que se exige con frecuencia a la empresa de premezclados, cosa que no lo mismo exigir esta misma necesidad cuando el concreto se prepara en la misma obra. La elección entre el concreto premezclado y el elaborado in situ se basa en las circunstancias particulares de la obra en cuestión, tanto en el aspecto técnico como en la determinación de sus costos. El concreto hecho en obra es el material de construcción de mayor empleo en edificaciones, vivienda y otros tipos de infraestructuras muchos fabrican concreto, sin embargo pocos cuidan el proceso para asegurar la calidad.
2.2.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ¿Es factible el uso del concreto premezclado en relación con el procedimiento tradicional o clásico?
2.3.
JUSTIFICACIÓN 2.3.1 JUSTIFICACIÓN TEÓRICA El proyecto plantea el propósito de comparar la calidad, tiempo y costos en el uso del concreto premezclado con el concreto hecho in situ, es importante destacar que no sería del todo adecuado hacerlo sólo desde la suma de costos de los materiales y mano de obra, pues existen otros componentes a considerar, que al ser tenidos en cuenta
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pueden dar como resultado que el uso del concreto hecho in situ puede ser mucho más costoso que el uso del concreto premezclado. La industria del concreto premezclado establecido formalmente no sólo otorga la facilidad de tener volúmenes importantes en un determinado momento sino que además, detrás de cada entrega, hay un cúmulo de experiencias importantes y detalles complementarios que nos va permitir demostrar con un estudio detallado en relación de la preparación del concreto hecho in situ
2.3.2 JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA La investigación se justifica porque permitirá analizar los componentes que intervienen en el proceso de preparación del concreto premezclado en planta así como de la preparación del concreto hecho in situ, que serán utilizados en la fabricación de edificaciones de tres niveles en la ciudad de Moyobamba. Con el propósito de obtener calidad, elevada resistencia, traslado de material como producto, reducir costos, determinar los tiempos de colado y curado del concreto, así como medir los tiempos requeridos que utilicen los operarios durante el proceso. Para justificar su elección y obtener un buen producto, se tiene que tener en cuenta ciertos elementos estructurales de una obra como cimentaciones, vigas, columnas, pisos, etc., que ocupan volúmenes pequeños, es común que muchas veces, estos se requieran fabricar in situ; pero cuando se necesite un concreto homogéneo de calidad controlada que cuente con la asistencia técnica especializado, se deberá recurrir al concreto que ofrezca mejores garantías.
2.3.3 JUSTIFICACIÓN SOCIAL La presente investigación se justifica porque permitirá analizar todos los
componentes que se presentan en el proceso productivo del
concreto con el propósito de optimizar su utilización, teniendo en cuenta la calidad, tiempos y costos que nos resulte el más rentable; beneficios proporcionados al usuario y que serán de utilidad para
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trabajos de infraestructura que se ejecuten en la localidad de Moyobamba y que garanticen durante la vida útil del inmueble.
2.4.
ANTECEDENTES CARRILLO SIANCAS; Shirley Marina (2003) en su investigación titulada “Estudio comparativo entre tecnologías de producción de concreto: Mixer y dispensador” concluye que:
La más evidente conclusión es que la resistencia a la compresión (ƒ'c)
aumenta conforme la relación Agua/Cemento (w/c) va disminuyendo, sin importar el slump ni la tecnología de despacho de concreto usada. Asimismo las mezclas de concreto elaboradas con relaciones agua/cemento altas, nos dan resultados de resistencia muy aproximados entre sí, sin importar, como se dijo antes, la tecnología, ni el slump. Para el caso de relaciones agua/cemento bajas no se puede afirmar que se obtiene las mismas resistencias a la compresión al tratarse de una misma relación agua/cemento. Luego se mencionada a manera de hipótesis que en el Dispensador existe una reducción de resistencia a la compresión al tratar de buscar mezclas trabajables y conservar la misma relación agua/cemento. Al conservar la misma relación W/C, se disminuyó agua y por ende cemento; y esta disminución de cemento al ser muy grande, en este concreto ya no prima la relación W/C, sino más bien prima la reducción de cemento; luego se encuentra una mezcla que le falta material cementante y esto se ve reflejado en la disminución de la resistencia.
Pero para el caso de estas relaciones agua/cemento si se puede afirmar que se encuentra resistencias a la compresión muy parecidas entre si cuando se trata de mezclas plásticas y secas diseñadas para la mezcladora y elaboradas en ambas tecnologías. Cabe mencionar que las mezclas plásticas y secas diseñadas para la mezcladora y
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elaboradas en el Dispensador, no son mezclas trabajables y no se pueden usar en el medio.
En diseños de mezclas de concreto elaboradas por ambas tecnologías, en el Dispensador obtenemos un slump 2.5 a 3 veces mayor que en el Mixer.
Por lo dicho en el punto anterior y para mantener la misma relación agua/cemento y disminuir el slump, debemos ir disminuyendo la cantidad de agua y por ende la cantidad de cemento y esto causa disminución en el costo del concreto por metro cúbico. Este ahorro solamente está comprobado para relaciones agua/cemento altas.
El Dispensador, por lo tanto, significa un ahorro de cemento, pero el costo real de ahorro se tendría que hallar con un análisis estadístico, ya que este estudio es sólo referencial y además depende del Factor de seguridad usado en cada diseño de concreto que tiene que ser mayor comparado al Mixer, ya que el Dispensador es un equipo de medición volumétrica. Pero de todas maneras la línea de tendencia si es correcta, es decir a medida que la relación agua/cemento disminuya (hasta un límite) el ahorro aumenta y la diferencia de agua entre las dos tecnologías también aumenta.
Antes de iniciar un diseño de mezcla, nos debemos basar en el método ACI, pero de allí se tienen que ir haciendo correcciones. Este método es muy conservador porque trabaja no con una resistencia a la compresión sino con una resistencia a la compresión promedio (ƒ'cr > ƒ'c) que incluye un factor de seguridad. Es decir el ƒ'c de diseño es el ƒ'c requerido. Por todo lo mencionado ant eriormente, podemos decir
que el método ACI tiene limitaciones para elaborar concretos en el Perú, pero nos da una buena idea referencial para partir hacia un diseño óptimo.
Tanto el Mixer como el Dispensador, ambas unidades de despacho tienen sus ventajas y desventajas según el tipo de obra y el tipo de concreto, pero en todos los casos en que se despacha con
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Dispensador se logra economía. De allí se sugiere a Bloques Piura (Planta de Cementos Pacasmayo S.A.A.) que al usar el Dispensador en obra disminuya ligeramente el costo por metro cúbico de concreto a los clientes.
En el Dispensador es muy difícil trabajar mezclas con mucho asentamiento ya que la mezcla es muy propensa a segregarse, en estos casos se prefiere usar el Mixer. Sólo se podría usar el Dispensador con asentamientos altos, si se usa algún aditivo para plastificar la mezcla.
Con la base de datos existentes se construyó las líneas de tendencia entre el ƒ'c y la relación agua/cemento respecto a cada unidad de
despacho de concreto.
Pero esta fórmula es referencial y se puede ir afinando a medida que se incremente la base de datos, ya sea para el caso del Mixer o del Dispensador.
El asentamiento y la tecnología de despacho de concreto no son relevantes para determinar la resistencia a la compresión, cuando se trate de una misma relación agua/cemento y estás son altas. Como hemos podido observar a lo largo de este informe cuando se trabaje con relaciones agua/cemento iguales y altas, sin importar la tecnología de despacho de concreto ni el slump; las resistencias a la compresión son muy aproximadas.
No solamente a partir de la resistencia a la compresión se busca la relación agua/cemento a usar, sino también hay que evaluar los criterios de durabilidad según el tipo de obra.
Para finalizar se debe decir que hay algunos datos que sólo se deben tomar de manera referencial (indicados en el texto), si bien es cierto estos no nos dan una seguridad al 100%, pero si una buena aproximación de la relación que existe entre las dos tecnologías.
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HARMSEN Teodoro E, (2002). En su libro de “concreto armado” menciona lo siguiente:
Los concretos premezclados son aquéllos cuya elaboración se efectúa en plantas especiales y son distribuidos a través de camiones concreteros. Son de mejor calidad que los concretos mezclados a pie de obra pues el control de calidad del mezclado es más riguroso.
El tiempo mínimo de mezclado del concreto es función de la cantidad de mezcla a preparar y del número de revoluciones de la mezcladora. Se mide a partir del instante en que todos los ingredientes están en la máquina. Una especificación usual es la de un minuto por 0.7 m3 (1 yarda3) de concreto más un cuarto de minuto por cada 0.7 m3 adicionales. Sin embargo, el código del ACI requiere un tiempo mínimo de mezcla de un minuto y medio
KOSMATKA Steven H, (1992) menciona:
Dosificadora
móvil
(mezclador
continúo).
Los
mezcladores
dosificadores móviles son camiones especiales que dosifican por volumen y mezclan continuamente el concreto a medida que los materiales se van alimentando de manera continua.
Mezcladores de alta energía a diferencia de los mezcladores de concreto convencionales, primero mezclan el cemento y el agua para formar una lechada por medio de aspas rotatorias de alta velocidad. En seguida se agrega la lechada a los agregados y se mezcla con un equipo convencional para producir una mezcla de concreto uniforme.
SIKA PERU S.A.C en sus investigaciones realizadas hacia el concreto premezclado con aditivos menciona las siguientes características obtenidas:
Mayor trabajabilidad de la mezcla.
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Reducción del sangrado.
Concreto cohesivo, menor segregación.
Fraguados programados.
Mejoramiento de bombeabilidad.
Densidad de la mezcla fresca.
Disminución de la porosidad.
Resistencia al ataque del medio ambiente.
Incremento de la resistencia mecánica (compresión, flexión, abrasión, etc.).
Control del calor de hidratación.
Mejoramiento de terminado del concreto.
Facilidad en colados con detalles complicados.
Densidad de la mezcla endurecida.
AZARES GONZALEZ, José M.; ROMERO JIMENEZ, Joana K (2006) en su tesis “Análisis Comparativo de Resistencias Obtenidas por los métodos
de esclerómetros y la prensa de comprensión en la mezcla de concreto premezclado de concreto Venezuela ubicada en en Maracaibo en el estado de Zulia” para obtener el grado de Ingeniero Civil en la República
Bolivariana de Venezuela concluyen:
Es trascendental resaltar que los valores obtenidos con la prensa de comprensión son muchos más significativos y reales con respecto a la resistencia de diseño elaborada por la compañía Concreto Venezuela, debido a que los valores no varían mucho el uno del otro y esto se debe probamente a que este es muy simple y exacto.
El ensayo esclerómetro posee diferente factores que pueden incidir en el procedimiento de dicho ensayo, como pueden ser: el ángulo de choque de embolo del esclerómetro, toma de la muestra, falla en la lectura
esclerómetro,
cambio
de
personal
aplicando
dicho
instrumento, estos factores podrían generar errores en el cálculo de la resistencia a la comprensión lo cual concibe un poco de desconfianza en este ensayo.
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Es importante señalar que los resultados en aceras y brocales con el ensayo esclerometrico en sitio son bastantes altos con respecto a la resistencia de concreto de diseño y esto se debe quizás al proceso de vaciado en sitio, ya que estos elementos generalmente en campo no se vibran, generando como consecuencia que el agregado grueso se queda en la superficie, y en el momento del golpe con el esclerómetro el émbolo golpea en el agregado grueso.
2.5.
OBJETIVOS 2.5.1 GENERAL Determinar el
uso del concreto premezclado en relación con el
procedimiento tradicional o clásico.
2.5.2. ESPECÍFICOS
Conocer y analizar las canteras adecuadas para la elaboración del concreto premezclado.
Diseñar una mezcla de concreto premezclado y otro de tradicional o clásico, con distintos Fuerzas a la comprensión.
Comparar las resistencias máximas de cada concreto.
Evaluar costos, rendimientos del concreto premezclado en planta con el tradicional o clásico.
2.6. MARCO TEÓRICO 2.6.1 CONCRETO PREMEZCLADO DEFINICION El concreto es una mezcla de materiales cementantes, agua, agregados (usualmente arena y grava o roca triturada). Existe el concepto erróneo de que el cemento y el concreto son la misma cosa. El cemento es un ingrediente en forma de polvo que proporciona el pegamento para que los agregados se adhieran entre sí en una masa denominada concreto. El concreto premezclado es aquel que es entregado al cliente como una mezcla en estado no endurecido (mezcla en estado fresco).
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El concreto premezclado es uno de los materiales de construcción más populares y versátiles, debido a la posibilidad de que sus propiedades sean adecuadas a las necesidades de las diferentes aplicaciones, Así como su resistencia y durabilidad para soportar una amplia variedad de
condiciones
proporcionadas
ambientales. para
obtener
Las las
mezclas
de
propiedades
concreto requeridas
son para
determinada aplicación. Deben tener la consistencia o el asentamiento (revenimiento) correcto para facilitar la manejabilidad y la colocación, así como una adecuada resistencia y durabilidad para soportar cargas, las condiciones ambientales que se anticipan y las condiciones de servicio. Las cantidades de diseño de los insumos del concreto son pesadas con precisión y mezcladas, ya sea en una unidad mezcladora en planta o en un camión mezclador (mezcladora, hormigonera). El concreto se entrega en un camión mezclador o una unidad agitadora, lo cual mantiene al concreto de forma homogénea hasta que es descargado en el lugar de la colocación (vaciado o colado). El concreto permanece en estado plástico por varias horas según el tipo de mezcla y las condiciones durante la colocación de manera que haya tiempo suficiente para s er vaciado y para darle acabado. El concreto normalmente fragua o endurece entre 2 y 12 horas después del mezclado y continúa incrementando su resistencia durante meses o aun a años si es adecuadamente curado durante los primeros días.
COMPONENTES DEL CONCRETO PREMEZCLADO El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua. Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaño de partícula que pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño
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máximo del agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. (Steven, 1992)
Cemento. Los cementos hidráulicos son aquellos que tienen la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, porque reaccionan químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.
Agua. Es el elemento que hidrata las partículas de cemento y hace que estas desarrollen sus propiedades aglutinantes.
Agregados. Los agregados para concreto pueden ser definidos como aquellos materiales inertes que poseen una resistencia propia suficiente que no perturban ni afectan el proceso de endurecimiento del cemento hidráulico y que garantizan una adherencia con la pasta de cemento endurecida.
Aditivos. Se utilizan como ingredientes del concreto y, se añaden a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado, con el objeto de modificar sus propiedades para que sea más adecuada a las condiciones de trabajo o para reducir los costos de producción. (Jaime, 1997)
TIPOS DE CONCRETO PRE MEZCLADO Concreto Premezclado Estándar El concreto premezclado estándar es la forma más común de concreto. Se prepara para su entrega en una planta de concreto en lugar de mezclarse en el sitio de la obra, lo que garantiza la calidad del concreto.
Concreto Arquitectónico y Decorativo Este tipo de concreto puede desempeñar una función estructural además de un acabado estético o decorativo. Puede ofrecer superficies o texturas lisas o ásperas además de una diversidad de colores.
Concreto de Fraguado Rápido Diseñado para elevar el desarrollo temprano de resistencia, este concreto permite retirar las cimbras más rápido, secuenciar la construcción
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aceleradamente, y una rápida reparación en proyectos como carreteras o pistas de aterrizaje. Típicamente se usa en el invierno para construir a bajas temperaturas (5-10°C). Este concreto también se puede utilizar en edificios, vías de ferrocarril y aplicaciones preformadas. Además, para ahorrar tiempo, esta tecnología de concreto ofrece una durabilidad mejorada y resistencia a los ácidos.
Concreto Reforzado con Fibras El concreto diseñado con fibras micro o macro puede usarse ya sea para aplicaciones estructurales, donde las fibras pueden potencialmente sustituir el reforzamiento con varilla de acero, o para reducir el encogimiento – especialmente el que sucede en etapa temprana. Las macro fibras pueden incrementar significativamente la ductilidad del concreto, haciendo que sea altamente resistente a la formación y propagación de grietas.
Relleno Fluido El mortero o concreto líquido simplifica el proceso de colocación de tuberías y cables al rodear al tubo o cable con una cubierta compacta que la protege, previene el asentamiento y permite a las cuadrillas trabajar rápido.
Concreto Compactado con Rodillo Compactado y curado en sitio, el concreto compactado con rodillo es un concreto de cero revenimiento con resistencia a la abrasión para soportar agua a alta velocidad, lo que lo hace el material de elección para sistemas de drenajes y otras estructuras sujetas a condiciones de alto flujo. Representa una solución competitiva en términos de costo y durabilidad al compararse con el asfalto.
Concreto Autocompactante El concreto Autocompactante tiene un flujo muy alto; por lo tanto, es autonivelante, lo que elimina la necesidad de vibración. Debido a los plastificantes utilizados –mezclas químicas que le imparten un alto flujo – el concreto autocompactante exhibe muy alta compactación como resultado de su bajo contenido de aire. En consecuencia, el concreto autocompactante puede tener resistencias muy elevadas, llegando a rebasar 50 MPa.
Concreto Poroso
26
Por su especial diseño de mezcla, el concreto poroso es un material sumamente permeable que permite que el agua, particularmente las aguas pluviales, se filtren por él, lo que reduce las inundaciones y la concentración calorífico por hasta 4° C, y ayuda a evitar los derrapes en los
caminos
mojados.
Este
concreto
idealmente
se
usa
en
estacionamientos, andadores y orillas de alberca.
Concreto Antibacteriano Este concreto controla el crecimiento de las bacterias, ayudando a mantener ambientes limpios en estructuras tales como laboratorios, restaurantes y hospitales.
ADITIVOS QUE INTERVIENEN EN UN CONCRETO PREMEZCLADO Aditivos para concretos luidificantes Este tipo de aditivo que se encuentra normalizado, pese que a muchas veces se confunde con los aditivos reductores de agua de alto rango. La norma los diferencia al prescribir que deben producir un incremento de 9 cm en el asentamiento, medido en el cono. Se normalizan dos tipos, uno de ellos con propiedades retardantes. Estos aditivos permiten que el concreto acceda en elementos con alta cuantía de acero de refuerzo y facilitan el vaciado de grandes superficies con economía. Los aditivos en el mercado son Compuestos en base a los siguientes materiales:
Formaldehído-melarnina sulfórico
Formaldehído naftaleno sulfónico
Lignosulfonatos modificados
Una combinación de uno de los tipos enunciados con aditivos químicos de tipo A (reductor de agua); de tipo B (reductor y retardador) o de tipo E (reductor acelerador.)
También se utiliza altas dosificaciones del reductor tipo A y reductor acelerador de tipo E.
Aditivos para concretos auto compactantes Estos aditivos constituyen un nuevo tipo de aditivo reductor de alto rango que modifica la plasticidad del concreto dotándolo de acentuada fluidez sin producir segregación. Su empleo es requerido por la industria de la prefabricación para reducir el tiempo de la puesta en molde y curado,
27
además de eliminar en su totalidad los procedimientos de consolidación. los procedimientos de normalización se encuentran en el comité de ASTM C 09 de] ASTM,
Aditivos para mejorar la bombeabilidad Desde hace muchos años se obtiene en el mercado productos. Incrementan la productividad del concreto bombeado, mejorando la cohesividad, disminuyendo la exuda ción y limitando segregación del agua. Estos aditivos mejoran las mez clas deficientes en finos o de graduación incompleta de los agregados. Reducen los problemas del taponamiento y permiten mantener la presión de suministro continuo. Estos aditivos se encuentran en proceso de normalización en el ASTM, procurando definir métodos de ensayos apropiados.
Aditivos para concreto lanzado (shotcrete) Los aditivos convencionales normalizados también son empleados para mejorar las condiciones de aplicación del concreto lanzado. El cloruro de calcio como acelerador en cantidades no mayores M 2% y cuando se incorporan fibras metálicas, aditivos libres de cloruros. En las mezclas húmedas se emplean los reductores de agua y cuando es requerido incorporadores de aire, Sin embargo, se pueden encontrar en el mercado aditivos que mejoran el rendimiento y la performance de los concretos lanzados, que actúan sobre las siguientes características: Regular el fraguado inicial y final, generalmente entre 2 y 13 minutos. Incrementar el espesor de la capa proyectada y reducir el material de desperdicio. Incrementar la ganancia de resistencia y la resistencia final. Entre los componentes químicos se encuentra el aluminato de sodio, el hidroxido de sodio y potacio, la trietalolamina y el fluoruro de sodio: además se utilizan adiciones minerales como la microsilice, las puzolanas y excepcionalmente la betonita. Aditivos para reducir la reacción álcali agregado. Recientemente se ha desarrollado diversos tipos de aditivos que incorporados al concreto permiten reducir la expansión causada por la reacción álcali agregado. Los aditivos químicos fueron aplicados inicialmente en la década de los 60 habiendo adquirido recientemente nueva presencia. Se emplean principalmente sales de litio en porcentajes vecinos al 1 % y sales de bario, entre 2 y 7%, en relación a la masa de cemento.
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La expansión de esta técnica está limitada por el costo de los aditivos y la prevención que existe por la modificación de la resistencia. Su empleo es restringido debido a que la información sobre experiencias es poca y su costo resulta elevado, con relación a otras alternativas para minimizar el riesgo. En efecto, es posible usar cementos apropiados, combinar los agregados dañinos con otros sanos. etc. La inclusión de este aditivo en el presente trabajo es con carácter referencia, pues no existe ningún requerimiento en nuestro medio
Aditivos e inhibidores de corrosión Existen varios tipos de inhibidores de la corrosión del refuerzo de acero, sea por causa de la penetración de cloruros o por la acción de C02 del ambiente. Pese a ser conocido durante décadas el nitrito de calcio recién en 1960 fue identificado y patentado. Se ha comprobado que en porcentajes de 31% de masa de cemento reduce la expansión y no produce efectos adversos en el concreto. Otros tipos de inhibidores, con diferente forma de acción tienen diminuta presencia en el mercado, corno es el caso del lignosulfonato de calcio. Sin embargo, en la tecnología del concreto existen alternativas más desarrolladas como son las barras de acero revestidas, la protección catódica o las barreras protectoras.
Aditivos del milenio Anteriormente el empleo de aditivos era discrecional, se prescribían por razones de economía y constituían una alternativa al diseño de la mezcla de concreto. En la actualidad los aditivos han pasado a ser un ingrediente más, conjuntamente con las adiciones minerales de los nuevos concretos, que son cualitativamente diferentes a los corcretos que han ocupado la mayor parte de[ siglo pasado. Los aditivos químicos no solamente permite reducir la relación a/c a porcentajes de 0.32, producir concretos trabajables sino que dan como resultados materiales de resistencia superior a mil kilos por cm2 y superior durabilidad ante diferentes condiciones climáticas.
2.7.
MARCO CONCEPTUAL ABSORCION DE LOS AGREGADOS: Es el incremento en la masa del agregado debido al agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las
29
partículas, expresado como un porcentaje de la masa seca. El agregado se considera como "seco" cuando se ha mantenido a una temperatura de 110°C ± 5°C por suficiente tiempo para remover toda el agua no combinada. Peso de la muestra secada al horno:
A = 3041.8gr.
Peso de la muestra saturada con superficie seca:
B = 3059.6gr
Peso de la muestra saturada dentro del agua:
C = 1934.5 gr.
Porcentaje de Absorción:
Absorción del Concreto Puede ser definida como la relación entre la masa de agua que penetra los poros saturables y el peso seco de la muestra penetrada por el agua.
A =
100(Psss-Ps)/Ps
Acero Reforzado El acero de refuerzo se le conoce también como varilla corrugada, absorbe todos los esfuerzos de tensión provocados por las cargas y por los cambios de volumen en el concreto al variar su temperatura.
Agua Es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). El agua, considerada como materia prima para la confección y el curado del hormigón debe cumplir con determinadas normas de calidad. Las normas para la calidad del agua son variables de país a país, y también pueden tener alguna variación según el tipo de cemento que se quiera mezclar. Sustancia transparente, inodora e insípida, que se encuentra en estado líquido a temperatura y presión estándar, y cuya composición molecular es de dos átomos de hidrógeno por uno de oxígeno.
Agregado Generalmente se entiende por "agregado" a la mezcla de arena y piedra de granulometría variable. El concreto es un material compuesto básicamente por agregados y pasta cementicia, elementos de comportamientos bien diferenciados:
30
Se define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas de origen natural o artificial cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados en la NTP 400.011. Los agregados son la fase discontinua del concreto y son materiales que están embebidos en la pasta y que ocupan aproximadamente el 75% del volumen de la unidad cúbica de concreto. Los agregados son materiales inorgánicos naturales o artificiales que están embebidos en los aglomerados (cemento, cal y con el agua forman los concretos y morteros). Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. Los agregados conforman el esqueleto granular del concreto y son el elemento mayoritario ya que representan el 80-90% del peso total de concreto, por lo que son responsables de gran parte de las características del mismo. Los agregados son generalmente inertes y estables en sus dimensiones. La pasta cementicia (mezcla de cemento y agua) es el material activo dentro de la masa de concreto y como tal es en gran medida responsable de la resistencia, variaciones volumétricas y durabilidad del concreto. Es la matriz que une los elementos del esqueleto granular entre sí. Cada elemento tiene su rol dentro de la masa de concreto y su proporción en la mezcla es clave para lograr las propiedades deseadas, esto es: trabajabilidad, resistencia, durabilidad y economía.
Arena o Árido Fino Es el material que resulta de la desintegración natural de las rocas o se obtiene de la trituración de las mismas, y cuyo tamaño es inferior a los 5mm. Para su uso se clasifican las arenas por su tamaño. A tal fin se les hace pasar por unos tamices que van reteniendo los granos más gruesos y dejan pasar los más finos.
Arena Fina
31
Es la que sus granos pasan por un tamiz de mallas de 1mm de diámetro y son retenidos por otro de 0.25mm.
Arena Media Es aquella cuyos granos pasan por un tamiz de 2.5mm de diámetro y son retenidos por otro de 1mm.
Arena Gruesa Es la que sus granos pasan por un tamiz de 5mm de diámetro y son retenidos por otro de 2.5mm. Las arenas de granos gruesos dan, por lo general, morteros más resistentes que las finas, si bien tienen el inconveniente de necesitar mucha pasta de conglomerante para rellenar sus huecos y ser adherentes. En contra partida, el mortero sea plástico, resultando éste muy poroso y poco adherente. El amasado de los morteros se realiza removiendo y agitando los componentes de la mezcla las veces necesarias para conseguir su uniformidad. Esta operación se llama batir la mezcla. Preferentemente, el amasado se efectúa en amasadoras o hormigoneras, batiendo la mezcla con un mínimo de un minuto. El amasado a mano debe hacerse sobre una plataforma impermeable y limpia, realizándose como mínimo tres batidos. El conglomerante en polvo se mezcla en seco con la arena, añadiendo después el agua. El tiempo de utilización, en el mortero de cemento debe utilizarse sólo dentro de las dos horas inmediatas a su amasado. Durante este tiempo puede agregarse agua, si es necesario, para compensar la pérdida de agua de amasado. Pasado el plazo de dos horas, el mortero sobrante debe desecharse, sin intentar volver a hacerlo utilizable. El mortero de cal puede usarse durante un tiempo ilimitado siempre que se conserve en las debidas condiciones. Con el yeso se forma un mortero simple amasándolo tan sólo con agua y, a veces, con algo de arena. La cantidad de agua de amasado varía con la clase de trabajo a que se destine el mortero. Como cantidades aproximadas de yeso y agua para confeccionar 1m³ de mortero de consistencia normal, se suelen considerar las siguientes:
Mortero de yeso negro: 850 Kg de yeso y 6001 de agua.
Mortero de yeso blanco: 810 Kg de yeso y 6501 de agua.
El amasado se hace vertiendo el yeso sobre el agua depositada en una artesa, batiendo la mezcla rápidamente y procurando que no se formen grumos ni burbujas.
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Cantera Una cantera es una explotación minera, generalmente a cielo abierto, en la que se obtienen rocas industriales, ornamentales o áridos. Las canteras suelen ser explotaciones de pequeño tamaño, aunque el conjunto de ellas representa, probablemente, el mayor volumen de la minería mundial. Los productos obtenidos en las canteras, a diferencia del resto de las explotaciones mineras, no son sometidos a concentración. Las principales rocas obtenidas en las canteras son: mármoles, granitos, calizas y pizarras. Toda cantera tiene una vida útil, y una vez agotada, el abandono de la actividad puede originar problemas de carácter ambiental, principalmente relacionados con la destrucción del paisaje.
Calidad del Concreto Para obtener un concreto de buena calidad, no sólo es necesario contar con buenos materiales, que además estén combinados en las cantidades correctas; es necesario también tener en cuenta cómo se hace el mezclado, el transporte, el vaciado, la compactación y el curado. Estos procesos influirán directamente en la calidad de este importante material. Si uno o varios procesos se realizan de manera deficiente, se obtendrá un concreto de mala calidad, aun utilizando las cantidades exactas de cemento, arena, piedra y agua.
Cemento El cemento es un conglomerante formado a partir de la mezcla de caliza y arcilla calcinada y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada hormigón (en España, parte de Suramérica y el Caribe hispano) o concreto (en México y parte de Suramérica). Su uso está muy generalizado en construcción e ingeniería civil. El cemento ha sido un elemento indispensable para el desarrollo social y la mejora de la calidad de vida de las personas.
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Cemento Portland Tal como lo conocemos hoy en día, es un ligante hidráulico inventado en el siglo XVIII y obtenido de la molienda conjunta de clinker portland -producto procedente de la calcinación a altas temperaturas de piedra caliza, yeso y ciertas adiciones. Los cementos se han utilizado históricamente, como mínimo desde hace 8.000 años, para hacer:
pastas de cemento (cemento + agua)
morteros (cemento + agua + arena)
hormigones (cemento + agua + arena + áridos)
El proceso de fabricación del cemento comprende cuatro etapas principales:
Extracción y molienda de la materia prima
Homogeneización de la materia prima
Producción del Clinker
Molienda de cemento
La materia prima para la elaboración del cemento (caliza, arcilla, arena, mineral de hierro y yeso) se extrae de canteras o minas y, dependiendo de la dureza y ubicación del material, se aplican ciertos sistemas de explotación y equipos.
Cemento puzolánico Se denomina puzolana a una fina ceniza volcánica que se extiende principalmente en la región del Lazio y la Campania, su nombre deriva de la localidad de Pozzuoli, en las proximidades de Nápoles, en las faldas del Vesubio. Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcánicas en otros lugares. Ya Vitrubio, describía cuatro tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja. Mezclada con cal (en la relación de 2 a 1) se comporta como el cemento puzolánico, y permite la preparación de una buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua. Esta propiedad permite el empleo innovador del hormigón, como ya habían entendido los romanos: El antiguo puerto de Cosa (puerto) fue construido con puzolana mezclada con cal apenas antes de su uso y colada bajo agua,
34
probablemente utilizando un tubo, para depositarla en el fondo sin que se diluya en el agua de mar. Los tres muelles son visibles todavía, con la parte sumergida en buenas condiciones después de 2100 años.
Colado Se denomina colado a la fabricación in situ de una loza de concreto armado cuyo grosor fluctúa entre los 8 y 10 cent. Y que se refuerza con varillas de acero, regularmente de ¾ de pulgada.
Compactibilidad Cuando la mezcla es vibrada se hace más fluida y puede así distribuirse más uniformemente, envolviendo bien las armaduras y ocupando todas las sinuosidades del encofrado. Esta es la propiedad que se conoce como tixotropía y es la característica que permite la compactibilidad de la mezcla y su adaptación al molde.
Concreto El concreto es un material de construcción bastante resistente, que se trabaja en su forma líquida, por lo que puede adoptar casi cualquier forma. Este material está constituido, básicamente de agua, cemento y otros añadidos, a los que posteriormente se les agrega un cuarto ingrediente denominado aditivo. Aunque comúnmente se le llama cemento, no se les debe confundir, y en verdad aquellas mezclas que hacen los camiones tolva en las construcciones son en realidad concreto, es decir, cemento con aditivos para alterar sus propiedades. Al concreto podemos considerarlo como una piedra que se ha obtenido artificialmente, primero, mezclando una serie de ingredientes; luego transportándolo, colocándolo, compactándolo y curándolo apropiadamente, de tal manera que éste adquiera las características que se ha establecido previamente, como por ejemplo, consistencia, impermeabilidad, resistencia a la compresión (fc), etc.
Concreto Simple Es la mezcla de cemento, agua, y agregados fino y grueso, sin refuerzo metálico. Es una mezcla de cemento, arena, agregado, agua y aditivo la cual
35
se endurece después de cierto tiempo de mezclado adquiriendo características que lo hacen de uso común en la construcción., en estado fresco posee un suficiente tiempo de manejabilidad y en estado endurecido excelente cohesividad.
Concreto Armado Es la mezcla de concreto simple y acero de refuerzo (refuerzo metálico), básicamente cuando tenemos un elemento estructural que trabajara a compresión y a tracción (tensión). Ningún esfuerzo de tensión será soportado por el concreto, es por ello que se debe incluir un área de acero que nos asuma esta solicitación, dicho valor se traducirá en el número de Varillas y su diámetro, así como su disposición.
Diseño de Mezclas de Concreto Es la selección de las proporciones de los materiales integrantes de la unidad cubica de concreto, conocida usualmente como diseño de mezclas, puede ser definida como el proceso de selección de los ingredientes más adecuados y dela combinación más conveniente, con la finalidad de obtener un producto que en el estado no endurecido tenga la trabajabilidad y consistencia adecuados y que endurecido cumpla con los requisitos establecidos por el diseñador indicados en los planos y/o las especificaciones de la obra. En la selección de las proporciones de la mezcla de concreto, el diseñador debe recordar que la composición de la misma está determinada por:
Las propiedades que debe tener el concreto endurecido, las cuales son determinadas por el ingeniero estructural y se encuentran indicadas en los planos y/o especificaciones técnicas.
Las propiedades del concreto al estado no endurecido, las cuales generalmente son establecidas por el ingeniero constructor o residente en función del tipo y características de la obra y de las técnicas a ser empleadas en la colocación del concreto.
El costo de la unidad cubica de concreto (m3). La selección de los diferentes materiales que componen la mezcla de concreto y de la proporción de cada uno de ellos debe ser siempre el resultado de un acuerdo razonable entre la economía y el cumplimiento delos requisitos que debe satisfacer el concreto al estado fresco y el endurecido. En conclusión, el diseño de mezclas viene a ser más que nada la elección de proporciones adecuadas para preparar
36
concreto teniendo en cuenta a la clase de estructura de la que va a formar parte, y las condiciones ambientales a las que estará expuesto .
Métodos de Diseño según el comité 211 del ACI El comité 211 del ACI ha desarrollado un procedimiento de diseño bastante simple el cual, basándose en algunos de las tablas permite obtener valores delos diferentes materiales que integran la unidad cúbica de concreto. Independientemente de las características finales del concreto sean indicadas en las especificaciones o dejados al criterio del profesional responsable del diseño de la mezcla, las cantidades de materiales por metro cubico de concreto pueden ser determinados; cuando se emplea el método del comité 211 del A, siguiendo la secuencia que a continuación se indica:
Selección de la resistencia promedio a partir de la resistencia en compresión especificada y la desviación estándar de la compañía constructora.
Selección del tamaño máximo nominal del agregado.
Selección del asentamiento.
Selección del volumen unitario de agua de diseño.
Selección del contenido de aire.
Selección de la relación agua cemento por resistencia y durabilidad.
Determinación del factor cemento.
Determinación del contenido del agregado grueso.
Determinación de la suma de los volúmenes absolutos.
Determinación del volumen absoluto de agregado fino.
Determinación del peso seco del agregado fino.
Determinación de los valores de diseño del cemento.
Correcio9n de los valores de diseño por humedad del agregado.
Determinación de la proporción en peso.
Determinación de los pesos por tanda de un saco
Esfuerzo a la comprensión El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen del cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en determinada dirección.
37
III. METODOLOGÍA 3.1.
TIPO DE ESTUDIO El nivel de la investigación, es descriptivo, porque pretende determinar las características de los tipos de concreto a estudiar, sin buscar relación causal entre las variables de estudio.
Temporalidad: es Transversal , la información se procesará en un solo período de tiempo.
3.2.
DISEÑO DE INVESTIGACIÓN El Tipo de diseño a utilizar en la investigación será descriptivo
comparativo, según el esquema siguiente: O1 M
O1=≠O2
O2 Dónde:
M representa las edificaciones O1 representa a las características del concreto premezclado O2 representa a las características del concreto preparado in situ 3.3.
HIPÓTESIS En base a la formulación del problema, se plantea la siguiente Hipótesis: Será recomendable el uso del concreto premezclado en relación con el procedimiento tradicional o clásico
38
3.4.
IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES 3.4.1. OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES Cuadro Nº 02 OPERACIONES DE VARIABLES Variables
Definición
Definición
conceptual
operacional
Indicadores -Características físicas
Está definido por Es el Concreto
Independiente
preparado en
Concreto
planta antes de
premezclado
ser colocado en
las características y especificaciones técnicas de los insumos y agregados
obra
utilizados en planta
de
los
materiales empleados -Grado
de
solubilidad
del
agua. -
Análisis
de
calidad, costos y tiempo -
Pruebas de
resistencia
del
concreto -Características físicas
de
los
materiales Está definido por empleados
Dependiente Concreto preparado in situ
Es el Concreto preparado y
las características -Grado
de
y especificaciones solubilidad
del
técnicas de los
colocado en la misma obra.
agua.
insumos y
-
agregados
calidad, costos y
Análisis
de
utilizados en obra tiempo -
Pruebas de
resistencia
del
concreto
3.5
POBLACIÓN Y MUESTRA Como población de estudio se está considerando a las obras de edificación en la ciudad de Moyobamba.
39
Por las características del trabajo de investigación el tamaño de la muestra será tomada a criterio del investigador adoptando una obra de edificación.
40
3.6
MÉTODO DE INVESTIGACIÓN. 3.6.1 MÉTODO TEÓRICO: Se aplicará el método HEURÍSTICO, ya que la investigación pretende orientarse hacia la solución de problemas y tiene por finalidad optimizar el uso del concreto en cuanto a su calidad, tiempos de fabricación y costos, utilizando el concreto premezclado en planta en relación con el concreto preparado tradicional o clásico. .
3.7
TÉCNICA DE RECOLECCIÓN DE DATOS. En el siguiente cuadro, se describen las técnicas, instrumentos y fuentes de recolección de datos.
Cuadro 3 Técnica Recolección de Datos TECNICAS
INSTRUMENTOS
FUENTES
Ensayos en Laboratorio
Equipo de laboratorio.
Insumos y agregado
para los materiales
seleccionados
Ensayos en laboratorio
Equipo de laboratorio
Muestra de la obra
Ficha técnica
Mercado .y canteras
para el concreto Revisión de especificaciones de los insumos y agregados Trabajo de gabinete.
Materiales y equipo de Propio oficina
3.8
PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS. La recolección de datos, tendrá el siguiente proceso:
3.8.1
TOMA
DE
MUESTRAS
PARA
LOS
ENSAYOS
DE
LOS
MATERIALES: Se realizará la toma de muestras del material seleccionado de la cantera sector Nueva Cajamarca y otra del sector naranjos, para ser llevadas al laboratorio y realizar los ensayos respectivos.
3.8.2 TOMA DE MUESTRAS PARA LOS ENSAYOS RESPECTIVOS Y DISEÑOS
MEZCLAS DEL CONCRETO: Se realizará la toma de
muestras de las distintas canteras con el propósito de determinar las proporciones, para ser llevadas al laboratorio y realizar los ensayos respectivos.
41
3.8.3 COMPROBACION DEL DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO Se realizara un testigo con las proporciones adecuadas para luego ser sometida a esfuerzos de comprensión mediante la prensa de roturas de probetas extraídas de los diseños de mezclas.
3.8.4 TRABAJO DE GABINETE: que corresponde al procesamiento aplicando diferentes teorías de toda la información levantada en campo.
3.9
METODO DE ANALISIS DE DATOS. El análisis de los datos, estará en relación directa con las variables y su
definición conceptual, así como, con los siguientes métodos: 3.9.1 PARA LOS ENSAYOS DE LOS MATERIALES: se realizarán los ensayos en laboratorio para conocer las propiedades físicas y mecánicas de los materiales a utilizar tales como:
DETERMINACION NATURAL
DEL
PORCENTAJE
DE
HUMEDAD
ASTM D – 2216.
PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO FINO ASTM C – 127
PORCENTAJE DE ABSORCION DEL AGREGADO FINO ASTM C – 127
PESO UNITARIO SUELTO ASTM C – 29
PESO UNITARIO VARILLADO ASTM C – 29
ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO
ASTM D –
422
3.9.2 PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS DEL CONCRETO: Una vez realizado los ensayos respectivos se procederá a realizar los cálculos mediante el método de comité 211 del ACI aplicados para el diseño de mezclas de un concreto.
3.9.3 REVISIÓN DE ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LOS INSUMOS Y AGREGADOS: se revisará las fichas técnicas de los insumos y agregados, proporcionada por el fabricante del producto.
42
3.9.4 LA PRESENTACION DE RESULTADOS: se realizará mediante cuadros, tablas técnicas y gráficos que permitan su análisis e interpretación rápida para la obtención de las conclusiones.
3.9.5 ANALISIS DE COSTOS: los datos resultantes serán procesados en tablas de diferencias entre el concreto premezclado y el concreto hecho in situ.
43
IV. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS. 4.1.
RECURSOS Y PRESUPUESTO. 4.1.1. RECURSOS. a)
b)
Recursos humanos:
01 Tesista (investigador)
01 Asesor metodológico.
01 Asesor temático.
01 Digitador de texto
02 Obreros eventuales en campo.
Recursos materiales y equipos:
Útiles de escritorio.
Bibliografía especializada.
Materiales para extracción de muestras.
Equipo de laboratorio de concreto.
4.1.2. PRESUPUESTO. El presupuesto para la elaboración del presente trabajo de investigación, asciende a
SEIS MIL CIENTO ONCE Y 00/100
NUEVOS SOLES (S/. 6,111.00). El detalle se presenta a continuación.
CUADRO Nº 04 PRESUPUESTO
44
ITEM PARTIDA
1
UNID.
CANTID.
COSTO UNITARIO
PERSONAL
COSTO TOTAL
1,310.00
1.01 Un investigador
mes
4
-
-
1.02 Un asesor metodológico
mes
4
-
-
1.03 Un asesor temático
mes
4
-
-
1.04 Un digitador de texto
mes
1
750
750
1.05 02 obreros eventuales
Día
16
35
560
2
BIENES
651.00
2.01 Plumones
glb.
3
5
15
2.02 CDs.
glb.
3
5
15
2.03 Lapiceros
glb.
2
3
6
2.04 Borrador
glb.
1
3
3
2.05 Papel Bond A4
mll
4
28
112
2.06 Material para ensayo
glb.
1
500
500
3
SERVICIOS
3,650.00
3.01 Movilidad
glb.
1
500
500
3.02 Fotocopias
glb.
1
300
300
3.03 Impresión de texto
glb.
1
500
500
3.05 Encuadernaciones
glb.
1
350
350
3.07 Alquiler de laboratorio
glb.
1
2,000.00
2,000.00
4
OTROS
500
4.01 Imprevistos
glb.
1
500
GASTO TOTAL
4.2
500
6,111.00
FINANCIAMIENTO. Sera financiado con recursos propios del Tesista.
4.3
CRONOGRAMA DE EJECUCION. El cronograma de elaboración de la Tesis, está referido a una duración total de siete meses que comprende desde la elaboración del proyecto, hasta la sustentación del informe.
CUADRO 5 CRONOGRAMA ELABORACIÓN DE TESIS
45
CRONOGRAM A DE EJECUCION N°
A CTIVIDA D
1
Elaboración del Proyecto
2
Aprobación del Proyecto
3
Revisión del Marco Teórico
4
Elaboración de Instrumentos de recolección de datos
5
Validación de Instrumentos
6
Aplicación de Instrumentos
7
Procesamiento de datos
8
Descripción de resultados
9
Discusión de Resultados
2013 En er o
Feb r.
M ar zo
A br il
M ay o
10 Conclusiones y Recomendaciones 11 Sustentación del Informe
V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICOS, LIBROS Y LINCOGRAFIAS
46
J un io
J uli o
GARCÍA SOLOGAISTOA, Adolfo Bernabé: Consideraciones Generales Sobre Concreto Reforzado, Tesis Presentada a la Junta Directiva, al Conferirle El Titulo de Arquitecto, Guatemala - Julio de 2005, Facultad de Arquitectura - Universidad de San Carlos de Guatemala.
HARMSEN, Teodoro E: Diseño de Estructuras de Concreto Armado tercera Edición – 07/07/2010 – Pontificia Universidad Católica del Perú.
JIMÉNEZ MONTOYA, Pedro, GARCÍA MESEGUER Álvaro: Hormigón Armado. (Baza, 1917 - Madrid, 2006),
responsable de la autoría única de Hormigón
Armado desde la primera edición en 1964 hasta la sexta. A partir de la séptima edición, en 1973, contó con la colaboración de Álvaro García Meseguer.
MC ACORMAC, Jack C: Diseño de Concreto Reforzado, cuarta edición – Mundo Anuncio - continua el éxito tradicional de las ediciones anteriores al introducir los fundamentos del diseño de concreto reforzado de tal manera que estimula el interés en el tema.
MENDOZA CACHÚ, David: Tesis denominada “Análisis de la Influencia de Aditivos para Cal utilizados en Mampostería”. Universidad Michoacana de San
Nicolás de Hidalgo. México. 2002
MORALES MORALES, Roberto: Diseño en Concreto Armado, tercera edición ICG 2006 publicado por el Instituto de la Construcción y Gerencia con motivo de la realización del “II Congreso Internacional de Ingeniería Estructural, Sísmica y
puentes.
MUÑOZ, Marco: Monografía “Aditivos en Nuestro Mercado”, Universidad Nacional Faustino Sánchez Carrión Facultad de Ingeniería Civil, octubre 2010.
NILSON, Arthur H: Diseño De Estructuras De Concreto, duodécima edición; investigador, académico, consultor y Profesor Emeritus. Structural Engineering, en la Universidad de Cornell.
R. PARK y T. PAULAY, Estructuras de Concreto Reforzado; Departamento de Ingeniería Civil,
Universidad de
Canterbury
Christchuch,
Nueva Zelandia,
Editora Limusa - México
REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES: (Norma Técnica E.060 Concreto Armado).
RUIZ, Ramón: Diseño de Elementos de Concreto Reforzado. Usa 2006 Conforme al ACI. 310. 04. U.S.A 2006.
HERNÁNDEZ MONTES, Enrique y GIL MARTÍN,
Luisa María: Hormigón
Armado y Pretensado, Concreto Reforzado y Preesforzado, Granada 2007 Edita: Grupo de Investigación TEP-190 Ingeniería e infraestructuras.
47
