Diseño de Hormigones Utilizando Fibra de Polipropileno, Para Capa de Rodadura en Pavimentos Rígidos

7/25/2019 Diseo de Hormigones Utilizando Fibra de Polipropileno, Para Capa de Rodadura en Pavimentos Rgidos

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE CIVIL

DISERTACIN PREVIA A LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIERO

CIVIL

DISEO DE HORMIGONES UTILIZANDO FIBRA DE POLIPROPILENO,

PARA CAPA DE RODADURA EN PAVIMENTOS RGIDOS

KATHERINE ELIZABETH MONTERO MURILLO

QUINTILIANO ELIECER GONZLEZ BONILLA

DIRECTOR: ING. JUAN CARLOS MONTERO

QUITO, 2015


2/232

AGRADECIMIENTO

A Dios por ser nuestra gua en el camino recorrido.

A nuestros padres por su apoyo incondicional y amor infinito.

A Daniel, Jordy y Sebastin por la ayuda brindada en los ensayos realizados.

A los ingenieros Juan Carlos Montero, Lauro Lara y Gustavo Ynez por su amistad y

por compartir con nosotros sus conocimientos en el desarrollo de esta investigacin.

A la facultad de Ingeniera Civil de la Pontificia Universidad Catlica del Ecuador,

en especial a todos los docentes que aportaron en nuestra formacin profesional.

Al personal de laboratorio su colaboracin en el presente estudio.


3/232

DEDICATORIA

A mi madre, mi mejor amiga, mi ejemplo de

perseverancia, entrega y sacrificio.

A mi padre por su amor y apoyo a lo largo de mi vida.

Jordy mi hermano y amigo.

Mis abuelitos fuente infinita de amor.

Con cario dedico a todas las personas especiales

amigos y familiares que forman parte de mi vida

quienes siempre estn pendientes de mi camino.

Katherine


4/232

DEDICATORIA

A la Virgen del Cisne por su bendicin y por proteger

a mis seres queridos en este camino.

A mi padre por todo su amor, sus lecciones y aventuras

contadas a lo largo de mi vida que han ayudado a que

todo sea ms fcil.

A mi madre que con infinito amor y comprensin es el

eje de mi vida, gracias por todo Moris.

A mis hermanos Daniel y Sebastin por toda su amistady por el apoyo en los momentos difciles.

A Fipe, Lucho, Toce, Martn, Cristian y David amigos

de toda la vida.

A mi amiga, compaera y nia Kathy.

Quintiliano


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NDICE

1. GENERALIDADES ........................................................................................ 20

1.1. Pavimento Rgido ........................................................................................... 21

1.1.1. Agregados ..................................................................................................... 24

1.1.1.1. Agregado fino ............................................................................................... 25

1.1.1.2. Agregado grueso ........................................................................................... 26

1.1.2. Agua .............................................................................................................. 27

1.1.3. Cemento ........................................................................................................ 29

1.2. Fibra de Polipropileno .................................................................................... 31

1.2.1. Descripcin ................................................................................................... 31

1.2.2. Usos y Aplicaciones de Fibras de Polipropileno .......................................... 31

1.3. Caractersticas que debe cumplir el hormign para pavimento rgido ........... 33

2. PROPIEDADES Y ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES ........... 35

2.1. Agregados ....................................................................................................... 35

2.1.1. Granulometra ............................................................................................... 35

2.1.2. Mdulo de Finura .......................................................................................... 40

2.1.3. Tamao mximo ........................................................................................... 40

2.1.4. Contenido de humedad ................................................................................. 44

2.1.5. Contenido orgnico de la arena ..................................................................... 45

2.1.6. Terrones de arcilla ......................................................................................... 46


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2.1.7. Gravedad especifica ...................................................................................... 49

2.1.8. Absorcin ...................................................................................................... 49

2.1.9. Peso unitario .................................................................................................. 52

2.1.9.1. Peso unitario suelto ....................................................................................... 52

2.1.9.2. Peso unitario compactado ............................................................................. 52

2.1.10. Abrasin del agregado grueso ....................................................................... 54

2.1.11. Adherencia .................................................................................................... 57

2.1.12. Durabilidad a la accin de sulfatos ............................................................... 57

2.2. Cemento .......................................................................................................... 61

2.2.1. Consistencia normal del cemento ................................................................. 61

2.2.2. Tiempo de fraguado del cemento por el mtodo Vicat ................................. 61

2.2.3. Gravedad especifica ...................................................................................... 64

2.2.4. Finura del cemento ........................................................................................ 66

2.3. Fibra de Polipropileno .................................................................................... 67

2.4. Aditivo ............................................................................................................ 68

2.5. Fabricacin de las muestras de laboratorio .................................................... 69

2.5.1. Dosificacin y fabricacin de hormigones ................................................... 69

2.5.1.1. Ensayo de asentamiento Cono de Abrams .................................................... 74

2.5.1.2. Contenido de aire .......................................................................................... 76

2.5.1.3. Peso unitario .................................................................................................. 77


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2.5.2. Toma de muestras ......................................................................................... 77

2.6. Curado de las muestras ................................................................................... 79

3. ENSAYOS DE LABORATORIO DEL HORMIGN ................................... 80

3.1. Ensayos de compresin .................................................................................. 80

3.1.1. Equipos ......................................................................................................... 83

3.1.2. Procedimiento ............................................................................................... 84

3.1.3. Clculos ......................................................................................................... 86

3.1.4. Resultados ..................................................................................................... 87

3.1.4.1. Dosificacin con relacin A/C de 0.442; correspondiente a una resistencia

esperada de 280kg/cm2. ............................................................................................. 88

3.1.4.2. Dosificacin con relacin A/C de 0.400; correspondiente a una resistenciaesperada de 320kg/cm2. ............................................................................................. 92

3.1.4.3. Dosificacin con relacin A/C de 0.339; correspondiente a una resistencia

esperada de 380kg/cm2. ............................................................................................. 96

3.1.5. Comparacin resistencia Promedio - Caracterstica ................................... 100

3.2. Ensayo de flexin ......................................................................................... 104

3.2.1. Equipos ....................................................................................................... 105

3.2.2. Procedimiento ............................................................................................. 106

3.2.3. Clculos ....................................................................................................... 107

3.2.4. Resultados ................................................................................................... 109

3.2.4.1. Dosificacin de A/C igual a 0.442, resistencia de diseo 280Kg/cm2: ...... 109


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3.3. Mdulo de Elasticidad .................................................................................. 124

3.3.1. Equipos ....................................................................................................... 125

3.3.2. Procedimiento ............................................................................................. 125

3.3.3. Clculos ....................................................................................................... 127

3.3.4. Resultados ................................................................................................... 128

3.3.4.1. Dosificacin con relacin A/C de 0,442: .................................................... 128

3.3.4.2. Dosificacin con relacin A/C de 0,400: .................................................... 132

3.3.4.3. Dosificacin con relacin A/C de 0,339 ..................................................... 135

4. ANLISIS DE COSTOS .............................................................................. 139

4.1. Precios Unitarios .......................................................................................... 140

4.1.1. Agregados ................................................................................................... 141

4.1.2. Agua ............................................................................................................ 141

4.1.3. Cemento ...................................................................................................... 142

4.1.4. Fibra de Polipropileno ................................................................................. 142

4.1.5. Aditivo ........................................................................................................ 142

4.1.6. Mano de obra .............................................................................................. 143

4.1.7. Equipo ......................................................................................................... 143

4.2. Costos Directos ............................................................................................. 144


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4.3. Resultado y comparacin ............................................................................. 157

4.3.1. Comparacin de Costos - Resistencia ........................................................ 157

5. CONCLUSIONES, COMENTARIO Y RECOMENDACIONES ............... 160

Bibliografa ............................................................................................................... 167

ANEXOS .................................................................................................................. 170


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NDICE DE TABLAS

Captulo 1

Tabla 1- 1. Porcentaje de impureza A. Fino ............................................................... 25

Tabla 1- 2. Porcentaje de impureza A. Grueso ........................................................... 27

Tabla 1- 3. Lmites permitidos de sustancias en el agua ............................................ 28

Tabla 1- 4. Componentes qumicos del cemento........................................................ 30

Captulo 2

Tabla 2- 1. Granulometra A. Grueso ......................................................................... 42

Tabla 2- 2. Granulometra A. Fino ............................................................................. 43

Tabla 2- 3. Humedad natural del agregado ................................................................ 44

Tabla 2- 4. Contenido orgnico de la arena ................................................................ 46

Tabla 2- 5. Terrones de arcilla A. Fino ...................................................................... 47

Tabla 2- 6. Terrones de arcilla A. Grueso .................................................................. 48

Tabla 2- 7. Gravedad especfica y Absorcin A. Fino ............................................... 50

Tabla 2- 8. Gravedad especfica y Absorcin A. Grueso ........................................... 51

Tabla 2- 9. Peso Unitario A. Fino............................................................................... 53

Tabla 2- 10. Peso Unitario A. Grueso ........................................................................ 54

Tabla 2- 11. Abrasin agregado grueso ...................................................................... 56

Tabla 2- 12. Durabilidad de los agregados a la accin de los sulfatos A. FINO ........ 59

Tabla 2- 13. Durabilidad de los agregados a la accin de sulfatos A. GRUESO ....... 60

Tabla 2- 14. Tiempo de fraguado y consistencia normal del cemento ....................... 63
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Tabla 2- 15. Gravedad especifica del cemento ........................................................... 65

Tabla 2- 16. Finura del Cemento ................................................................................ 67

Tabla 2- 17. Relacin A/C de las dosificaciones realizadas ....................................... 71

Tabla 2- 18. Relacin en porcentaje fibra/cemento .................................................... 72

Tabla 2- 19. Dosificacin al peso hormign de 280 kg/cm2 ...................................... 73

Tabla 2- 20.Dosificacin al peso hormign de 320 kg/cm2 ....................................... 73

Tabla 2- 21.Dosificacin al peso hormign de 380 kg/cm2 ....................................... 74

Tabla 2- 22. Fibra utilizada en las dosificaciones realizadas en kg/cm2 .................... 74

Tabla 2- 23. Asentamientos de las dosificaciones realizadas ..................................... 75

Tabla 2- 24. Contenido de aire de las dosificaciones realizadas ................................ 77

Captulo 3

Tabla 3- 1. Resultados a compresin a los 7 y 28 das; Relacin A/C 0.442; Relacin

fibra - cemento 0% ..................................................................................................... 88


fibra - cemento 0.1534% ............................................................................................ 88


fibra - cemento 0.2045% ............................................................................................ 89


fibra - cemento 0. 2556% ........................................................................................... 89


fibra - cemento 0% ..................................................................................................... 92


fibra - cemento 0.1323% ............................................................................................ 92


12/232


fibra - cemento 0.1764% ............................................................................................ 93


fibra - cemento 0.2205% ............................................................................................ 93


fibra - cemento 0% ..................................................................................................... 96

Tabla 3- 10. Resultados a compresin a los 7 y 28 das; Relacin A/C 0.339;

Relacin fibra - cemento 0.1693% ............................................................................. 96





Tabla 3- 13. Resultados a flexin a lo28 das; Relacin A/C 0.442; Relacin fibra -

cemento 0% .............................................................................................................. 109


cemento 0.1534% ..................................................................................................... 110


cemento 0.2045% ..................................................................................................... 110


cemento 0.2556% ..................................................................................................... 110


cemento 0% .............................................................................................................. 113


cemento 0.1323% ..................................................................................................... 113


13/232


cemento 0.1764% ..................................................................................................... 113


cemento 0.2205% ..................................................................................................... 114


cemento 0% .............................................................................................................. 117


cemento 0.1693% ..................................................................................................... 117


cemento 0.2257% ..................................................................................................... 117


cemento 0.2822% ..................................................................................................... 118

Tabla 3- 25. Relacin en porcentaje del mdulo de rotura vs. la resistencia a la

compresin obtenida a los 28 das; Relacin A/C de 0.442 ..................................... 123





Tabla 3- 28. Valores obtenidos del mdulo de Young y valores de ; Relacin A/C de

0.442; Relacin FibraCemento 0% ........................................................................ 129

Tabla 3- 29. Valores obtenidos del mdulo de Young y valores de ; Relacin A/C

de 0.442; Relacin FibraCemento 0.1534% ......................................................... 129




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de 0.400; Relacin FibraCemento 0% .................................................................. 132








de 0.339; Relacin FibraCemento 0% .................................................................. 135







Captulo 4

Tabla 4- 1. Costo del agregado fino por tonelada .................................................... 141

Tabla 4- 2. Costo del agregado grueso por tonelada ................................................ 141

Tabla 4- 3. Costo por metro cubico de agua ............................................................. 141

Tabla 4- 4. Costo del saco de cemento 50 kg ........................................................... 142


15/232

Tabla 4- 5. Costo de la fibra de polipropileno .......................................................... 142

Tabla 4- 6. Costo del plastificante ............................................................................ 143

Tabla 4- 7. Costo de la mano de obra ....................................................................... 143

Tabla 4- 8. Anlisis de 1 m3 de hormign de 280 kg/cm2; fibra usada 0 kg/m3 ..... 145

Tabla 4- 9. Anlisis de 1 m3 de hormign de 280 kg/cm2; fibra usada 0.75 kg/m3 146

Tabla 4- 10. Anlisis de 1 m3 de hormign de 280 kg/cm2; fibra usada 1.00 kg/m3

.................................................................................................................................. 147


.................................................................................................................................. 148

Tabla 4- 12. Anlisis de 1 m3 de hormign de 320 kg/cm2; fibra usada 0 kg/m3 ... 149


.................................................................................................................................. 150


.................................................................................................................................. 151


.................................................................................................................................. 152

Tabla 4- 16. Anlisis de 1 m3 de hormign con plastificante de 380 kg/cm2; fibra

usada 0 kg/m3 ........................................................................................................... 153


usada 0.75 kg/m3 ...................................................................................................... 154


usada 1.00 kg/m3 ...................................................................................................... 155


usada 1.25 kg/m3 ...................................................................................................... 156


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NDICE DE GRFICOS

Captulo 2

Grfico 2. 1. Curva granulomtrica y parbola de Fuller ........................................... 38

Grfico 2. 2. Parbola de Fuller y Curva de Bolomey ............................................... 39

Captulo 3

Grfico 3. 1. Tipo de fayas en los cilindros 1 y 2 ....................................................... 85



Grfico 3.4. Dimensiones Cilindro Tipo .................................................................... 87

Grfico 3. 5.Comparacin de resistencia Promedio Caracterstica en diferentes

porcentajes de fibra; Relacin A/C de 0.442; a los 7 das .......................................... 90

Grfico 3. 6. Comparacin de resistencia Promedio Caracterstica en diferentes

porcentajes de fibra; Relacin A/C de 0.442; a los 28 das ........................................ 91









Grfico 3. 11. Relacin A/C vs. Resistencia Promedio a la compresin en kg/cm2 a

los 7 das con diferentes porcentajes de fibra ........................................................... 100
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Grfico 3. 12. Relacin A/C vs. Resistencia Caracterstica a la compresin en

kg/cm2 a los 7 das con diferentes porcentajes de fibra ........................................... 101

Grfico 3. 13. Relacin A/C vs. Resistencia Promedio a la compresin en kg/cm2 a

los 28 das con diferentes porcentajes de fibra ......................................................... 102

Grfico 3. 14. Relacin A/C vs. Resistencia Caracterstica a la compresin en

kg/cm2 a los 28 das con diferentes porcentajes de fibra ......................................... 103

Grfico 3. 15. Longitudes donde se aplicara la carga en los ensayos de vigas ....... 105

Grfico 3. 16. Dimensiones de la viga colocada en la mquina de carga ............... 107

Grfico 3. 17. Comparacin Resistencias a la tensin Promedio - Caracterstico;

Relacin A/C 0.442 a los 28 das ............................................................................. 111

Grfico 3. 18. Comparacin del comportamiento del mdulo de rotura Promedio y el

mdulo de rotura Caracterstico; Relacin A/C 0.442 ............................................. 112









Grfico 3. 23. Comparacin Relacin A/C vs. Resistencia Promedio a la tensin en

kg/cm2 a los 28 das ................................................................................................. 121

Grfico 3. 24. Comparacin Relacin A/C vs. Resistencia Caracterstica a la tensin

en kg/cm2 a los 28 das ............................................................................................ 122


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Grfico 3. 25. Comparacin de 1 y 2 con los diferentes % de fibra usados;

Relacin A/C de 0.442 ............................................................................................. 131


Relacin A/C de 0.400 ............................................................................................. 134


Relacin A/C de 0.339 ............................................................................................. 137


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CAPITULO I

1. GENERALIDADES

El pavimento es una capa constituida por uno o ms materiales que se colocan sobre

un material nivelado con la finalidad de aumentar y dar una mayor comodidad y

seguridad en la circulacin de personas o vehculos.

Entre los materiales usados en la fabricacin de esta estructura ya sean para sectores

pblicos o privados, estn las mezclas asflticas, el hormign, los materiales rocosos

y suelos con mayor capacidad portante.

Las denominadas mezclas asflticas y el concreto son los materiales ms habituales

usados en la construccin de vas en el siglo XXI, ya que estas estructuras poseen un

buen comportamiento al soportar cargas y permiten el paso constante de vehculos

sin sufrir daos ya que poseen una gran resistencia al desgaste.

Resulta de gran importancia prolongar la vida til de los pavimentos, esto se logra

estudiando cambios en su diseo, de tal manera que el desgaste producido por los

vehculos sea solo superficial y no afecte o no genere daos estructurales. Se debe

tener en cuenta que estos daos que se pueden presentar en los pavimentos

representan el incumplimiento de la seguridad vial y repercusiones econmicas.

Para el presente trabajo se decidi estudiar el comportamiento del pavimento rgido,

alterando su composicin bsica; aadiendo un nuevo material a la mezcla que es la

fibra de polipropileno. De manera que al finalizar el trabajo se obtenga conclusiones

basadas en tablas comparativas que muestren el comportamiento de la mezcla de


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hormign correspondiente a diferentes dosificaciones de fibra segn lo recomendado

por el fabricante; esto realizado en diferentes resistencias del hormign a los 7 y 28

das.

1.1. Pavimento Rgido

El pavimento rgido se integra por una capa de rodadura (losa) de concreto de

cemento portland que se apoya en una capa de sub-base, constituida por grava; esta

capa descansa en una capa de suelo compactado, llamada sub-rasante, cuya finalidad

es dar al usuario mayores ventajas en su uso como en tiempo, seguridad y

comodidad.

El pavimento rgido absorbe gran parte de los esfuerzos que los pesos de los

vehculos ejercen sobre el suelo distribuyndolos por todo la estructura para

disiparlos y que lleguen reducidos hacia la base y sub-base, la resistencia estructural

depende principalmente de la losa de concreto.

A continuacin se presenta las caractersticas de los elementos del pavimento:

Sub-Rasante

Este elemento est constituido por el suelo de fundacin en el sitio donde irn

apoyado el pavimento, es de gran importancia conocer las caractersticas propias de

esta capa mediante la mecnica de suelos ya que debe proporcionar un apoyo

razonablemente uniforme.


22/232

La capacidad de soporte de la sub-rasante est representada por un parmetro

llamado coeficiente de Balasto, que es la relacin entre la presin aplicada sobre el

terreno y el asentamiento correspondiente en l para ello se realiza la prueba de

placa, sin embargo al ser este ensayo muy costoso se realiza el ensayo de CBR con el

que se obtiene la constante k, que igualmente es la relacin entre la presin y

asentamiento.

Sub-Base

La sub-base debe estar constituida por materiales granulares que se pueden obtener

en el sitio de construccin o se puede importar al sitio de construccin, siendo estos

grava, lastre, piedra triturada, arena, etc.

Las principales funciones de la sub-base son:

Controlar la ascensin capilar del agua.

Reducir al mnimo el efecto de cambio de volumen en el terreno de

fundacin.

Proporcionar drenaje al pavimento.

Reducir al mnimo la elasticidad y plasticidad debido a excesos de humedad

del material de capas inferiores.

Losa

La losa de hormign es la ltima capa que constituye el pavimento rgido, es la que

est en contacto con la superficie y es la primera capa en soportar los esfuerzos

producidos por el trnsito.


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1Esta losa estar constituida por la mezcla de arena, ripio, cemento y agua, se obtiene

diferentes valores de resistencia al dosificar en diferentes cantidades los

componentes. El diseo final se dar de acuerdo a las solicitaciones de carga a las

que ser sometida durante su vida til.

El pavimento rgido es una mezcla de hormign hidrulico y por lo tanto debe

cumplir ciertos requisitos como la trabajabilidad.

La trabajabilidad es la capacidad que tiene el hormign para adaptarse a las

condiciones de fabricacin o mezclado, traslado, colocacin, consolidacin y

acabado, en el lugar definitivo de la obra sin permitir que la mezcla pierda

homogeneidad.

Para poder comprobar la trabajabilidad de nuestra mezcla se realizan el ensayo de

asentamiento, conocido como el CONO DE ABRAHAMS; el cual consiste en

colocar la mezcla de hormign en el molde en forma de cono truncado cuyas

dimensiones son: 30 cm de altura, 20 cm de dimetro inferior y 10 cm de dimetro

superior.

El hormign se coloca en tres capas que se las compactar dando 25 golpes

uniformemente distribuidos por toda la superficie de la capa con una varilla de acero

de 60 cm de largo; una vez compactada la ltima capa se procede a enrazar y se retira

el molde; con la ayuda de un flexmetro se mide la distancia desde el centro de la

muestra hasta el borde del molde. Esta distancia nos indicara el valor del

asentamiento obtenido en la mezcla ensayada.

1

ORGANIZATION, S. (2013). Tipos de. org. Obtenido dehttp://www.tiposde.org/construccion/659-tipos-de-pavimentos/#ixzz3FIv41w93


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1.1.1. Agregados

2El concreto est formado por una pasta de cemento y agua en la cual se encuentran

embebidas partculas de un material conocido como agregado, el cual ocupa

aproximadamente el 65% a 80% del volumen de unidad cbica del concreto.

El resto est conformado por la pasta de cemento endurecida, agua no combinada (es

decir, agua no utilizada en la hidratacin del cemento) y vacos de aire.

Evidentemente, los ltimos dos no contribuyen a la resistencia del concreto.

3En general, mientras ms densamente pueda empaquetarse el agregado, mejor ser

la resistencia, la durabilidad y la economa del concreto. Por esta razn, resulta de

fundamental importancia la gradacin del tamao de las partculas en los agregados,

con el fin de producir este empaquetamiento compacto. Tambin es importante que

su superficie est libre de impurezas como arcillas, limos o materia orgnica, las

cuales pueden debilitar la unin con la pasta de cemento; y que no se produzca una

reaccin qumica desfavorable entre ste y el cemento.

Existen dos tipos de agregados fundamentales para la elaboracin del hormign:

Agregado grueso

Agregado fino

2RIVVA LPEZ, E. (2000). Materialesdel Concreto. Lima: ACI Per.

3

NILSON, A. (2001). Dis e o deEstructuras de Hormign. Santaf de Bogot: Mc.Graw Hill.


25/232

1.1.1.1. Agregado fino

Se define como agregado fino al material proveniente de la desintegracin natural o

artificial de las rocas, el cual pasa por el tamiz 4,75 mm (N 4) y se retiene

predominantemente en el tamiz N 100.

4El agregado podr consistir de arena natural o manufacturada, o una combinacin de

ambas. Sus partculas sern limpias, de perfil preferentemente angular, duras

compactas y resistentes, libres de polvo, terrones, partculas escamosas o blandas,

esquistos, pizarras, lcalis, materia orgnica, sales u otras sustancias dainas para el

concreto.

A continuacin se presenta una tabla en la que se muestra los lmites de las

impurezas que puede tener el agregado fino:

Tabla 1- 1. Porcentaje de impureza A. FinoFuente: RIVVA LPEZ, E. (2000). Materiales del Concreto. Lima: ACI Per

4RIVVA LPEZ, E. (2000). Ma ter ia le s de l Co nc reto . Lima: ACI Per.

Lentes de arcilla y partculas desmenuzables 3.00%

Concreto sujeto a abrasin 3.00%

Todos los otros concretos 5.00%

Cuando la apariencia superficial del concreto es importante 0.50%

Otros concretos 1.00%Mica 0.00%

Partculas deleznables 3.00%

Material ms fino que la malla #200

Carbn y lignito


26/232

1.1.1.2. Agregado grueso

5El agregado grueso puede consistir en grava, grava triturada, piedra triturada,

escoria de alto horno enfriada con aire, o concreto de cemento hidrulico triturado o

una combinacin de ellos. /Estar conformado por partculas cuyo perfil sea

preferentemente angular o semiangular, limpias, duras, compactas, resistentes, de

textura preferentemente rugosa, libre de material escamoso, materia orgnica o

partculas blandas.

Se considera como agregado grueso al agregado que de acuerdo con su tamao

nominal, queda retenido en el tamiz 4,75 mm (N 4).

Los tipos comunes de agregado grueso son:

Piedra natural triturada: este agregado se lo obtiene por la trituracin de

piedra natural o roca de canteras, esta da una resistencia alta en el concreto.

Agregado artificial: compuesto principalmente por escoria y esquisto

expandido, su uso generalmente es para producir concreto ligero.

Grava natural: esta se obtiene en fondos y riveras de ros ya que se producen

por la accin de intemperismo del agua.

En el agregado grueso se tiene de igual forma lmites de impurezas que se debe

controlar, que a continuacin se muestran en la tabla siguiente:

5RIVVA LPEZ, E. (2000). Ma ter ia le s de l Co nc reto . Lima: ACI Per.


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Tabla 1- 2. Porcentaje de impureza A. GruesoFuente: RIVVA LPEZ, E. (2000). Ma te ria le s de l Co nc ret o. Lima: ACI Per.

Adicionalmente el agregado grueso debe cumplir con normativas de dureza (ensayo

en la mquina de los ngeles) y resistencia a la accin de sulfatos.

1.1.2. Agua

El agua es uno de los componentes ms importantes al momento de realizar los

hormigones, esta debe estar bien monitoreada en cantidad y calidad. La cantidad de

agua que se le coloque a la mezcla influye en su trabajabilidad, si es poca agua se

volver una masa seca que podra generar vacos, y al colocar ms agua de la

necesaria bajara la resistencia del hormign requerida.

En todos los casos que se quieran realizar las mezclas el agua debe ser potable y no

contener aceites, cidos, sulfatos, sales, limos, material orgnico u otras sustancias

dainas.

6Los lmites mximos de sustancias que se permiten en el agua que se emplear en la

mezcla son:

6

Enciclopedia, W. (7 de noviembre de 2008). es. wikipedia. org. Obtenido dehttp://es.wikipedia.org/wiki/Agua_(hormig%C3%B3n)

Arcillas 0.25%

Partculas blandas 5.00%

Material ms fino que pasa el tamiz #200 3.00%

Cuando el acabado superficial es de importancia 0.50%

Otros concretos 1.00%

Carbn y lignito:


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Tabla 1- 3. Lmites permitidos de sustancias en el aguaFuente: Enciclopedia, W. (7 de noviembre de 2008). es. wikipedia. org. Obtenido de

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_(hormig%C3%B3n)

Cuando son excesivas las impurezas pueden afectar no solo al tiempo de fraguado, la

estabilidad del volumen de la mezcla, cambios de longitud, sino que tambin llega a

causar corrosin del refuerzo y resistencia del concreto. Las altas concentraciones de

solidos disueltos en el agua de mezcla deben ser evitadas.

Segn el ACI, en el captulo 3 que trata de los materiales empleados para la

elaboracin de concreto, en base a las normas ASTM C1602M permite el uso de

agua potable sin practicarle ensayos e incluye mtodos para calificar las fuentes de

agua impotable, considerando los efectos en el tiempo de fraguado y la resistencia.

Tambin incluye lmites opcionales para los cloruros, sulfatos, lcalis y slidos en el

agua de mezclado.
http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_(hormig%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_(hormig%C3%B3n)


29/232


30/232

Tabla 1- 4. Componentes qumicos del cementoFuente: LAFARGE. (2013). lafarge.com. Obtenido de

http://www.lafarge.com/en/lafarge-sells-its-cement-operations-ecuador-a-total-enterprise-value-553-million-405meu

Este cemento mezclado con agua tiende a fraguar y se obtiene un material plstico, el

mismo que al transcurrir los das va endureciendo y adquiriendo su resistencia

mxima. La resistencia mxima es el resultado de un buen proceso de curado, que

consiste en la hidratacin de la mezcla durante el proceso de fraguado.

De acuerdo a las solicitaciones requeridas con el paso del tiempo se han desarrollado

cinco tipos de cemento Portland que se presentan a continuacin:

Tipo I: es el ms corriente y utilizado en la construccin, requiere de 28 das

para alcanzar su resistencia de diseo.

Tipo II: esta modificacin del cemento tipo I, se lo utiliza en grandes

volmenes de obra ya que tiene una liberacin de calor baja.

Tipo III: tiene la misma composicin bsica del cemento Portland tipo I, la

diferencia es que ha sido mezclado en forma ms cuidadosa y molido hasta


31/232

obtener partculas ms finas. Logrando la resistencia de diseo a los tres das,

son ms costosos.

Tipo IV: esta variacin del cemento Portland es utilizado en presas de

concreto debido al bajo calor de hidratacin y su buen trabajo al contacto con

el agua.

Tipo V: este tipo de cemento es resistente a sulfatos por lo que es ideal en la

construccin de alcantarillas y estructuras expuestas a sulfatos.

El tipo de cemento empleado es puzolnico que es el cemento portland con adicin

de puzolana, est normado por la ASTM C - 585.

1.2. Fibra de Polipropileno

1.2.1. Descripcin

10El polipropileno (PP) es elpolmerotermoplstico,parcialmentecristalino, que se

obtiene de la polimerizacin delpropileno.Pertenece al grupo de laspoliolefinas que

es utilizado en una amplia variedad de aplicaciones. Tiene gran resistencia contra

diversos solventes qumicos, as como contralcalis ycidos.

1.2.2. Usos y Aplicaciones de Fibras de Polipropileno

El hormign es un material que trabaja bien a la compresin, mientras a la traccin

presenta poca resistencia. Ciertas estructuras requieren lograr un buen

comportamiento a la traccin, como es el caso de pavimentos, en que los controles de

calidad de hormign se realizan midiendo su resistencia a traccin, cuyos resultados

10

WIKIPEDIA, l. e. (14 de abril de 2015). es. wikipedia. org. Obtenido dehttp://es.wikipedia.org/wiki/Polipropileno
http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Termopl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cristalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Propilenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Polioleofinahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81lcalihttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cidoshttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81lcalihttp://es.wikipedia.org/wiki/Polioleofinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Propilenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cristalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Termopl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero


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reflejan con mayor claridad algunas cualidades del hormign como la calidad y

limpieza de los ridos.

La fibra de polipropileno en los ltimos aos se la ha venido utilizando con mayor

frecuencia ya que presenta algunas ventajas como:

Inhibe las rajaduras por encogimiento plstico.

Incrementa las resistencias iniciales y finales:

4% a la compresin

9% a la tensin

7% a la flexin

Es compatible con otro tipo de aditivos.

El acabado no presenta diferencias con el hormign normal.

Inhibe el asentamiento plstico

Provee un acceso sin obstrucciones a la sub base

Se bombea con facilidad evitando segregamiento.

Provee un esfuerzo tridimensional, en vez de un esfuerzo secundario de plano

simple.

Ahorra dinero y tiempo en la adquisicin de malla electro soldada.

En el proceso de verter el hormign, los agregados empiezan a asentarse debido a la

gravedad y el agua de mezcla asciende a la superficie, conocido este proceso como el

sangrado del hormign; al aadir fibra a la mezcla de hormign se altera este

procesos de asentamiento ya que la fibra se distribuye uniformemente en todo el

volumen de la mezcla, formando un sistema interno de soporte; por lo cual esto


33/232

impide la formacin de micro fisuras y su propagacin durante el procesos de

fraguado.

1.3. Caractersticas que debe cumplir el hormign para pavimento rgido

La mezcla de hormign debe cumplir con ciertos requisitos para poder desempear

un buen comportamiento como pavimento rgido, teniendo en cuenta que su

inversin inicial es mayor pero este valor se compensa con un menor costo de

mantenimiento en relacin al pavimento flexible.

El concreto se caracteriza por tener un alto nivel de elasticidad y de resistencia a

elevados esfuerzos mecnicos, catalogndolo como un pavimento duradero y

eficiente.

A continuacin se presentan los requerimientos que debe cumplir el hormign para

ser usado como pavimento rgido:

Asentamiento de la muestra debe estar entre 5 cm hasta 7.5 cm para poder

tener un hormign trabajable.

Resistencia a la compresin a los 28 das debe ser superior a 280 kg/cm2.

Resistencia a la traccin debe representar como mnimo un 15% de la

resistencia a compresin los 28 es decir un mnimo de 42kg/cm2.

Se debe realizar ensayos de mdulo de elasticidad a los 28 das de tomadas

las muestras.

Se debe tener un buen curado para que este no presente ninguna complicacin

de agrietamiento.


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35/232

CAPITULO II

2. PROPIEDADES Y ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES

A continuacin se presenta un breve resumen de los ensayos que se realizaron en el

laboratorio para la presente disertacin.

2.1. Agregados

Como agregados para concreto se pueden considerar todos aquellos materiales que

teniendo una resistencia propia suficiente, no perturben ni afecten las propiedades y

caractersticas del concreto y garantizan una adherencia suficiente con la pasta

endurecida de cemento Portland.

2.1.1. Granulometra

La granulometra es la distribucin por tamaos de los agregados utilizados para el

hormign. El proceso se realiza mediante el empleo de tamices dispuestos

ordenadamente, de modo que un tamiz de mayor abertura preceda a otro de menor

abertura.

11Los parmetros que determinan las caractersticas granulomtricas de un rido son

fundamentalmente tres: el tamao mximo del agregado, la compacidad y el

contenido de finos. La distribucin de los distintos tamaos de los granos que

componen un rido tiene una importancia decisiva en las caractersticas del

hormign. El estudio de dicha distribucin suele efectuarse mediante la curva

11MONTOYA, J. (2008). Ho rmig n Arm ad o. Barcelona: Gustavo Gili, SL.


36/232


37/232

Granulometra uniforme.- es aquella que las partculas del agregado guardan

gran similitud en su tamao.

Granulometra Discontinua.- cuando en la curva granulomtrica existen

cortes, es decir no cuenta con determinados tamaos de agregados, la

principal desventaja es que existe posibilidad de mayor segregacin.

La importancia de la granulometra de los agregados al momento de realizar nuestro

hormign es que de ella depender la estabilidad volumtrica, mayores resistencia y

se pretende dar una mayor presencia de agregados en la masa de hormign

reduciendo la pasta cementante.

Los ridos empleados en la preparacin del hormign se obtienen normalmente

mezclando arenas y gravas en proporciones adecuadas, o mejor an si se puede

mezclar tres o ms grupos de tamao de agregados. No es posible establecer una

curva granulomtrica ptima nica, ya que en cada caso se debe tener en cuenta

varios factores al momento de preparar el hormign como la resistencia, propiedades

exigidas al hormign, transporte, colocacin, etc. Existen varios mtodos para

obtener curvas adecuadas para cada campo de aplicacin, a continuacin se

presentan un resumen de estos mtodos:

12Parbola de Fuller: para ridos redondeados cuyo tamao mximo sea de 50

20 milmetros y contenido de cemento no inferior a 300 kg/m3, esto en

hormign; se obtienen buenos resultados mediante granulometras que sigan

la parbola.



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Grfico 2. 1. Curva granulomtrica y parbola de FullerFuente: MONTOYA, J. (2008). Hormign Armado. Barcelona: Gustavo Gili, SL

13Parbola de Bolomey: en la curva granulomtrica se considera incluido el

cemento y su campo de aplicacin es mucho ms grande que el de la parbola

de Fuller. Como en esta curva se considera tambin el cemento que posee una

mayor densidad que los ridos, es necesario tomar los porcentajes en

volumen absoluto.



39/232

Grfico 2. 2. Parbola de Fuller y Curva de BolomeyFuente: MONTOYA, J. (2008). Hormign Armado. Barcelona: Gustavo Gili, SL

14Mtodo del mdulo granulomtrico: se llama modulo granulomtrico de un

rido a la suma de los porcentajes retenidos en cada tamiz de la serie Tyler,

dividida por 100, el mdulo de granulomtrico cuantifica el rea limitada por

la curva granulomtrica.

Adems la trabajabilidad del hormign depende de la granulometra de los ridos,

siendo ms dciles los hormigones cuyo contenido en arena es mayor. Pero, por otra

parte, a ms cantidad de rido fino corresponde ms agua de mezcla necesaria y por

lo tanto, menor resistencia. La trabajabilidad es mayor con ridos redondeados que

con ridos procedentes de la trituracin.



40/232

2.1.2. Mdulo de Finura

Mdulo de finura es un ndice que representa el grosor de las partculas de un

agregado, corresponde matemticamente a la sumatoria de los porcentajes

acumulados retenidos en la serie de tamices de Tyller, dividida para 100. Las valores

de mdulos de finura encontrados nos dan una relacin de la pasta cementante que

ser empleada.

15Los agregados que presentan un mdulo de finura bajo indican una preponderancia

de partculas ms finas con un rea superficial total muy alta, que ser necesario

cubrir con pasta.

Para el agregado fino que va a ser utilizado en la fabricacin del hormign el mdulo

de finura no debe ser menor a 2.3 ni mayor a 3.1; se debe mantener dentro de los

lmites 0.2 del valor asumid o para la seleccin de las proporciones de la mezcla.

2.1.3. Tamao mximo nominal

Segn la Norma MOP el tamao mximo nominal del agregado es la abertura del

tamiz que retiene al menos el 5% de la muestra. De acuerdo a la Norma del ASTM el

tamao mximo es la abertura de tamiz inmediatamente superior al que retiene el

15% o ms del material.

16Cuando mayor sea el tamao mximo del rido, menor sern las cantidades

necesarias de cemento y agua del hormign. Se debe considerar que el tamao

15RIVVA LPEZ, E. (2000). Ma te ri ale s del Co ncre to . Lima: ACI Per16MONTOYA, J. (2008). Ho rmig n Arm ad o. Barcelona: Gustavo Gili, SL.


41/232

mximo del agregado tambin est limitado por las dimensiones de los elementos

estructurales para el cual fue diseada la mezcla.

A continuacin se presentan los resultados de laboratorio:


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Tabla 2- 1. Granulometra A. GruesoFuente: Autores de la Tesis

PROYECTO: Disertacin de tesis

LOCALIZACIN: QUITO DIRECTOR DE TESIS: Ing. Juan Carlos Montero

MUESTRA: 1 REALIZADO POR: Quintiliano Gonzlez

ORIGEN Y DESCRIPCION: Mina de Pifo Katherine Montero

FECHA: 2 de diciembre del 2014

MALLA No. ABERTURA MASA MASA PORCENTAJE PORCENTAJE

RE TE NIDA RE TE NIDA RETENIDO QUE PASA

(mm) PARCIAL ACUMULADA (%) (%)

1 1/ 2" 38. 10 0. 0 0. 0 0. 00 100. 00

1" 25. 40 205. 0 205. 0 1. 12 98. 88

3/ 4" 19. 00 2660. 0 2865. 0 15. 69 84. 31

1/ 2" 12. 70 10140. 0 13005. 0 71. 24 28. 76

3/ 8" 9. 51 2865. 0 15870. 0 86. 94 13. 06

N 4 4. 76 1985. 0 17855. 0 97. 81 2. 19

P A S A No 4 400. 0 400. 0

SUMA: 18255. 0 18255. 0

TAMAO MAXIMO 1" ESPECI FI CACI ONES I NEN 872

Pontificia Universidad Catlica del EcuadorFacultad de Ingeniera

Escuela Civil

GRANULOMETRIA POR MALLAS DEL AGREGADO GRUESO

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

1.00 10.00 100.00

%

QUE

PASA

TAMAO (mm)

CURVA GRANULOMETRICA


43/232Tabla 2- 2. Granulometra A. Fino

Fuente: Autores de la Tesis



MUESTRA: 1 REALIZADO PQuintiliano Gonzlez



MALLA No. ABERT URA MASA MASA PORCENT AJEPO RCENT AJE ESPECIFICAC.

RETENIDA RETENIDA RETENIDO Q UE PASA QUE PASA

(mm ) PARCIAL ACUMULADA ( ) ( )

1/2" 12.70 0.0 0.0 0.0 100.0 1003/8" 9.51 0.0 0.0 0.0 100.0 100

No.4 4.76 2.6 2.6 0.2 99.8 95-100

No. 8 2.36 326.9 329.5 19.3 80.7 80-100

No. 16 1.19 389.9 719.5 42.1 57.9 50-85

No.30 0.60 302.0 1021.5 59.7 40.3 25-60

No.50 0.30 243.0 1264.4 73.9 26.1 10-30

No.100 0.149 164.5 1428.9 83.5 16.5 2-10

P A S A No 100 281.8 281.8

SUMA: 1710.8 1710.8TAMAO MAXIMO: 1/2"


Escuela Civil

GRANULOMETRIA POR MALLAS DEL AGREGADO FINO

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

0.10 1.00 10.00 100.00

%Q

UE

PASA

TAMAO (mm)

CURVA GRANULOMTRICA


44/232

2.1.4. Contenido de humedad

El contenido de humedad o conocida tambin como humedad natural de los

agregados, es la cantidad de agua que posee cada agregado y est directamente

relacionado con la porosidad.

Para realizar el clculo de las dosificaciones es necesario conocer el contenido de

humedad de los ridos porque de sta depende la relacin agua-cemento, que se

obtiene de tablas o frmulas, y de igual forma la trabajabilidad que posea la mezcla.

Tabla 2- 3. Humedad natural del agregadoFuente: Autores de la Tesis






HUMEDAD NATURAL DEL AGREGADO

Masa Humeda - Masa Seca %W= - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - * 100 Masa Seca

MUESTRA FI NO GRUESO

MASA HUMEDA ( gr ) 754. 60 850. 00

MASA SECA ( gr ) 751. 60 846. 50

MASA DE AGUA ( gr) 3. 00 3. 50

% DE HUMEDAD 0. 40 0. 41


Escuela Civil


45/232

2.1.5.

Contenido orgnico de la arena

La materia orgnica como tal es el resultado de la descomposicin de material

vegetal ya sean hojas, tallos, races, etc. 17La presencia de materia orgnica en el

concreto y morteros en altas cantidades es perjudicial ya que al realizarse el proceso

de descomposicin la materia origina cido hmico que retarda el proceso de

endurecimiento del concreto por lo que reduce la resistencia y durabilidad del

mismo.

El ensayo permite valorar la cantidad de materia orgnica en la arena mediante la

accin de la solucin de hidrxido de sodio al 3%, que al actuar sobre la muestra

permite graduar el contenido orgnico basndose en la tabla de colores estndar.

A continuacin se presenta el resultado del ensayo:

17LARA CARRERA, L. (1980). TESIS, Manual de Laboratorio de Hormigones. Quito


46/232

Tabla 2- 4. Contenido orgnico de la arenaFuente: Autores de la Tesis

2.1.6. Terrones de arcilla

El agregado tanto fino como grueso puede presentar partculas de arcilla en su

superficie, sin embargo tambin el limo y polvo de trituracin pueden recubrir el

agregado. Afectando en la adherencia necesaria entre el agregado y la pasta

cementante, que es necesaria para lograr la resistencia de diseo y durabilidad del

concreto.

18La cantidad de arcilla, limos o polvo fino, resultado del proceso de trituracin, es

importante porque incide directamente en la cantidad de agua necesaria para

humedecer todas las partculas de la mezcla. La presencia de dichas partculas no

debe exceder el porcentaje lmite establecido en la norma.


PROYECTO: Disertacin de tesisLOCALIZACIN: QUITO DIRECTOR DE TESIS: Ing. Juan Carlos MonteroMUESTRA: 1 REALIZADO Quintiliano GonzlezORIGEN Y DESCRIPCION: Mina de Pifo Katherine MonteroFECHA: 2 de diciembre del 2014

COLOR DE LA MUESTRA Mayor a:0 Menor a:2

CONTENIDO ORGANICO ACEPTABLE: SI X

NO

VALOR EN LA ESCALA No.- 1

CONTENIDO ORGANICO


Escuela Civil


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Tabla 2- 5. Terrones de arcilla A. FinoFuente: Autores de la Tesis

PROYECTO: Disertacin de tesisLOCALIZACIN: QUITO DIRECTOR DE TESIS: Ing. Juan Carlos MonteroMUESTRA: 1 REALIZADO POR: Quintiliano GonzlezORIGEN Y DESCRIPCION: Mina de Pifo Katherine Montero


P = (M-R)/ R * 100

MASA INICIAL DE LA MUESTRA M= 100.3 gr.

MASA RETENIDA EN EL TAMIZ N 20 R= 99.1 gr

DESPUES DEL ENSAYO

PORCENTAJE DE ARCILLA P= 1.20 %


Escuela Civil

TERRONES DE ARCILLA EN EL AGREGADO FINO


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48


LOCALIZACIN: QUITO DIRECTOR DE TESIS: Ing. Juan Carlos MonteroMUESTRA: 1 REALIZADO POR: Quintiliano Gonzlez


FECHA: 2 de dicie mbre del 2014

TERRONES DE RCILL EN EL GREG DO GRUESO

FRACCION % RETENIDO MASA DE LAS MASA DE LAS % QUE PASA % DE

N PASA RETIENE PARCIAL DEL FRACCIONES ANTES FRACCIONES DES- DESPUES DEL DESGASTE

AGREGADO DEL ENSAYO PUES DEL ENSAYO ENSAYO PARCIAL

1 1" 0.00 ---- ---- 0.08 0.00

2 1" 3/4" 16.05 3002.30 3000.00 0.08 0.01

3 3/4" 3/8" 72.84 2001.40 1996.00 0.27 0.20

4 3/8" N 4 11.12 1002.30 998.00 0.43 0.05

N 4 0.00 ---- ---- 0.43 0.00

100.01 0.26

NUMERO DEL TAMIZ


Escuela Civil

Tabla 2- 6. Terrones de arcilla A. GruesoFuente: Autores de la Tesis


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49

2.1.7. Gravedad especifica

Gravedad especfica es el cociente de la densidad de una sustancia dada a la densidad del

agua, con la condicin de que ambas sustancias estn en mismas condiciones de

temperatura.

La gravedad especfica Bulk, es la relacin entre el peso en el aire de un volumen

conocido de un material a una temperatura dada, y el peso del mismo volumen

sumergido.

Este ensayo nos permitir determinar el volumen de vacos que presentan nuestros

agregados ya que esta tiene una relacin directa con la cantidad de cemento y agua que

ocuparan estos vacos al momento de realizar nuestro hormign.

2.1.8. Absorcin

Este ensayo permite calcular la absorcin con una muestra de agregado con el fin de

saber si cumple los requerimientos normalizados para la elaboracin del diseo de

mezcla.

Se define como absorcin al incremento de masa de los agregados por presencia de agua

en los poros del material, sin tomar en cuenta el agua adherida a la superficie exterior del

agregado, se expresa como un porcentaje de la masa seca del agregado.

A continuacin se presentan los resultados obtenidos en el laboratorio, tanto de gravedad

especfica como de absorcin.


50/232

50

Tabla 2- 7. Gravedad especfica y Absorcin A. FinoFuente: Autores de la Tesis

PROYECTO: Disertacin de tesisLOCALIZACIN: QUITO DIRECTOR DE TESIS: Ing. Juan Carlos MonteroMUESTRA: 1 REALIZADO PO Quintiliano GonzlezORIGEN Y DESCRIPCION: Mina de Pifo Katherine MonteroFECHA: 2 de diciembre del 2014

GR VED D ESPECIFIC Y BSORCION DEL GREG DO FINO

Ma= Mmwm - (Mn + B)

A B

Ge = ------------ Ges = -------------

498,75 - Ma 498,75 - Ma

A B - A

Gea = ---------------------------------- Ab = ----------- * 100

498,75+Mm-Mmwm+A A

MASA DEL MATRAZ Mm= 160.40 gr

MASA DEL CONJUNTO: MATRAZ,AGUA Y MUESTRA Mmam= 966.70 gr

MASA DE LA MUESTRA SATURADA CON SUPERFICIE SECA B= 505.00 gr

MASA DE LA MUESTRA SECA A= 476.59 gr

MASA DE AGUA AADIDA AL MATRAZ Ma= 301.3 gr

GRAVEDAD ESPECIFICA BULK Ge= 2.414

GRAVEDAD ESPEC.SATURADA CON SUPERFICIE SECA Ges= 2.558

GRAVEDAD ESPECIFICA APARENTE Gea= 2.819

PORCENTAJE DE ABSORCION Ab= 5.96 %


Escuela Civil


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51

Tabla 2- 8. Gravedad especfica y Absorcin A. GruesoFuente: Autores de la Tesis

PROYECTO: Disertacin de tesisLOCALIZACIN: QUITO DIRECTOR DE TESIS: Ing. Juan Carlos MonteroMUESTRA: 1 REALIZADO P Quintiliano GonzlezORIGEN Y DESCRIPCION: Mina de Pifo Katherine MonteroFECHA: 2 de diciembre del 2014

GR VED D ESPECIFIC Y BSORCION DEL GREG DO GRUESO

A B

Ge = -------- Ges = -------

B - C B - C

A B - C

Gea = ------- Ab = -------- * 100

A - C A

MASA DE LA MUESTRA SATURADA CON SUPERFICIE SECA B = 4200.00 gr

MASA DE LA MUESTRA SECA A = 4028.00 gr

.

MASA DE LA MUESTRA SUMERGIDA C = 2447.00 gr

GRAVEDAD ESPECIFICA BULK Ge= 2.298

GRAVEDAD ESPECIFICA SATURADA CON SUPERFICIE SE Ges= 2.396

GRAVEDAD ESPECIFICA APARENTE Gea= 2.548

PORCENTAJE DE ABSORCION Ab= 4.27 %

Pontificia Universidad Catlica del EcuadorFacultad de IngenieraEscuela Civil


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2.1.9. Peso unitario

El peso unitario es el peso de la unidad de material por unidad de volumen, se expresa

generalmente en kg/m3. El peso unitario se usa para calcular las cantidades de material a

usarse en las dosificaciones volumtricas.

2.1.9.1.

Peso unitario suelto

Se determina el peso unitario suelto porque se emplea material seco simplemente

colocado dentro de un recipiente en el que se procede a nivelar, para proceder a ser

pesado.

2.1.9.2. Peso unitario compactado

El procedimiento es similar al peso unitario suelto, pero el material es sometido a un

proceso de compactacin, el que incrementa el grado de acomodo de las partculas y por

lo tanto aumenta el valor de la masa.


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Tabla 2- 9. Peso Unitario A. FinoFuente: Autores de la Tesis

PROYECTO: Disertacin de tesisLOCALIZACIN: QUITO DIRECTOR DE TESIS: Ing. Juan Carlos MonteroMUESTRA: 1 REALIZADO Quintiliano Gonzlez

ORIGEN Y DESCRIPCION: Mina de Pifo Katherine MonteroFECHA: 2 de diciembre del 2014

PESO UNITARIO DEL AGREGADO FINO

MASA DEL MATERIAL SUELTO Ms = A - P = 4540.0 gr

MASA DEL MATERIAL COMPACTO Mc = B - P = 5150.0 gr

PESO UNITARIO SUELTO Ms / V = 1523.49 Kg/m3

PESO UNITARIO COMPACTO Mc / V = 1728.19 Kg/m3

MASA MOLDE + MATERIAL SUELTO A = 9590.0 gr

MASA MOLDE + MATERIAL COMPACTO B = 10200.0 gr


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Tabla 2- 10. Peso Unitario A. GruesoFuente: Autores de la Tesis

2.1.10.Abrasin del agregado grueso

19Se define como abrasin al desgaste de tipo mecnico por la friccin que genera

esfuerzos. Se requiere que el desgaste sea mnimo para lograr una durabilidad aceptable,

el desgaste del hormign es directamente proporcional al desgaste del agregado.


PROYECTO: Disertacin de tesisLOCALIZACIN: QUITO DIRECTOR DE TESIS: Ing. Juan Carlos MonteroMUESTRA: 1 REALIZADO POR: Quintiliano Gonzlez

ORIGEN Y DESCRIPCION: Mina de Pifo Katherine MonteroFECHA: 2 de diciembre del 2014

PESO UNITARIO DEL AGREGADO GRUESO

MASA DEL MATERIAL SUELTO Ms = A - P = 12545.0 gr

MASA DEL MATERIAL COMPACTO Mc = B - P = 14365.0 gr

PESO UNITARIO SUELTO Ms / V = 1261 Kg/m3

PESO UNITARIO COMPACTO Mc / V = 1444 Kg/m3

MASA MOLDE + MATERIAL SUELTO A = 21090.0 gr

MASA MOLDE + MATERIAL COMPACTO B = 22910.0 gr

MASA MOLDE P = 8545.0 gr

VOLUMEN MOLDE V = 9950.0 cm3


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La resistencia a la abrasin, desgaste o dureza de los agregados nos da parmetros de la

resistencia que tendr el agregado para soportar rajaduras, desgaste y tipos de pulido porfriccin, principalmente en partculas que estarn sometidas a una friccin permanente,

como es el caso de pavimentos y pisos. En el proceso de dosificaciones saber el

porcentaje de abrasin del agregado es importante ya que este tiene relacin con el

mdulo de elasticidad y la deformacin unitaria del hormign.

Para determinar este parmetro se realiza el ensayo de abrasin que implica someter a

fuerzas de impacto al agregado grueso.

A continuacin se presenta los resultados de laboratorio:


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Tabla 2- 11. Abrasin agregado gruesoFuente: Autores de la Tesis

PROYECTO: Disertacin de tesisLOCALIZACIN: QUITO DIRECTOR DE TESIS: Ing. Juan Carlos MonteroMUESTRA: 1 REALIZADO P Quintiliano GonzlezORIGEN Y DESCRIPCION: Mina de Pifo Katherine MonteroFECHA: 2 de diciembre del 2014

ENSAYO DE ABRASION

D = C / A * 100

C = A - B

TIPO DE GRADACION: A

MASA INICIAL DE LA MUESTRA A= 5000 gr.

MASA RETENIDA EN EL TAMIZ N 12 B= 3600 gr

DESPUES DE 500 REVOLUCIONES

MASA QUE PASA EL TAMIZ N 12 C= 1400 gr

PORCENTAJE DE DESGASTE D= 28.00 %


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2.1.11.

Adherencia

La interaccin que se genera en la zona de contacto agregado-pasta es conocida con el

nombre de adherencia. Esta adherencia se debe a fuerzas de origen fsico-qumico que

ligan las partculas del agregado con la pasta.

20La adherencia depende de la calidad de la pasta de cemento y, en gran medida, del

tamao, forma, rigidez y textura de las partculas del agregado especialmente cuando se

trata de resistencia a flexin.

2.1.12.Durabilidad a la accin de sulfatos

La durabilidad del concreto hidrulico es la capacidad de resistir los agregados a la

accin de sulfatos de magnesio o sulfato de sodio. El desempeo de los agregados

expuestos a este tipo de sulfatos se mide con la exposicin directa a estas soluciones,

sumergiendo el agregado en repetidas ocasiones seguidas por ciclos de secado.

Los efectos que presenta el agregado al ser expuesto a los sulfatos se clasifican como:

desintegracin, desmoronamiento, agrietamiento, exfoliacin, divisin, etc.

El ensayo simula las condiciones a las que ser sometido el concreto a la intemperie,

depende del tipo de hormign que se desea disear para establecer las condiciones del

ensayo.

20SNCHEZ DE GUZMAN, D. (2001). Tecnologa del concreto y del mortero. Santaf deBogot : Bhandar Editores LTDA.


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A continuacin se presenta los resultados de los ensayos realizados en el laboratorio

tanto para el agregado grueso como para el agregado fino.


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PROYECTO: Disertacin de tesisLOCALIZACIN: QUITO DIRECTOR DE TESIS: Ing. Juan Carlos Montero




SOLUCION DE SULFATO DE SODIO




3/8" 0.00 ---- ---- 0.00 0.00

1 3/8" No.4 3.95 ---- ---- 1.70 0.07

2 No.4 No.8 18.26 100.00 98.30 1.70 0.31

3 No.8 No.16 21.90 100.00 97.80 2.20 0.48

4 No.16 No.30 17.31 100.00 98.70 1.30 0.23

5 No.30 No.50 16.97 100.00 98.00 2.00 0.34

No.50 21.61 ----- ---- 2.00 0.43

100.00 1.86

NUMERO DEL TAMIZ

DURABILIDAD DE LOS AGREGADOS A LA ACCION DE LOS SULFATOS


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Tabla 2- 12. Durabilidad de los agregados a la accin de los sulfatos A. FINOFuente: Autores de la Tesis


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PROYECTO: Disertacin de tesisLOCALIZACIN: QUITO DIRECTOR DE TESIS: Ing. Juan Carlos Montero




DUR BILID D DE LOS GREG DOS L CCION DE LOS SULF TOS

SOLUCION DE SULFATO DE SODIO




1" 0.00 ---- ---- 0.00 0.00

1 1" 3/4" 0.00 501.30 498.80 0.27 0.00

2 3/4" 1/2" 22.35 670.80 669.00 0.27 0.06

3 1/2" 3/8" 35.89 330.40 328.10 0.70 0.25

4 3/8" N 4 25.76 300.70 297.60 1.03 0.27

N 4 16.00 ---- ---- 1.03 0.16

100.00 0.74

NUMERO DEL TAMIZ


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Tabla 2- 13. Durabilidad de los agregados a la accin de s ulfatos A. GRUESOFuente: Autores de la Tesis


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2.2. Cemento

2.2.1.

Consistencia normal del cemento

Este ensayo consiste en determinar la consistencia normal de una pasta de cemento

hidrulico, este procedimiento se aplica a cementos que van a ser empleados en el diseo

de morteros y hormigones.

Este ensayo permite conocer la cantidad de agua que se debe colocar con un peso de

cemento para obtener una consistencia normal. Esta consistencia permite realizar otros

ensayos del cemento como tiempo de fraguado, expansin de autoclave, etc.

21El agua de consistencia normal puede definirse como el agua necesaria cuando el

vstago penetra 10 1 mm en un intervalo de 30 segundos.

2.2.2. Tiempo de fraguado del cemento por el mtodo Vicat

El fraguado de un mortero de cemento es la prdida de plasticidad y endurecimiento,

este se lo calculara por el mtodo de la aguja Vicat; el aparato Vicat posee una aguja de

1 mm de dimetro y 50 mm de longitud que nos ayudaran a determinar el tiempo inicial

y final del fraguado.

22El tiempo de fraguado inicial es el tiempo total transcurrido desde que se agrega agua

al cemento hasta que la aguja del instrumental Vicat entra 25 mm en la muestra; el

21LAFARGE. (2013). lafarge.com. Obtenido de http://www.lafarge.com/en/lafarge-sells-its-cement-operations-ecuador-a-total-enterprise-value-553-million-405meu

22LARA CARRERA, L. (1980). TESIS, Manual de Laboratorio de Hormigones. Quito.


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tiempo de fraguado final es el tiempo total desde que se agrega agua al cemento hasta el

momento en que la aguja del instrumental Vicat no deja marcas en la muestra.


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A continuacin se presentan los resultados dados en los ensayos de laboratorio:



MUESTRA: 1 REALIZADO PQuintiliano Gonzlez

ORIGEN Y DESCRIPCION: Cemento Holcim Katherine Montero


TIEMPO DE FR GU DO Y CONSISTENCI NORM L

METODO: VICAT

CONSISTENCIA NORMAL: 29.20 %

AGUA CEMENTO PENETRACION A/Cgr gr mm %

190.00 650.00 9.80 29.2

TIEMPO DE FRAGUADO INICIAL

HORA DE I NI CI ACI ON DEL ENSAYO T1= 10 hs 08'

HORA DE FI NALI ZACI ON DEL ENSAYO T2= 10 hs 10'

TIEMPO DE FRAGUADO INICIAL Ti = T2 - T1 = 0 hs 02'

TIEMPO DE FRAGUADO FINAL

HORA DE I NI CI ACI ON DEL ENSAYO T1= 10 hs 08'

HORA DE FI NALI ZACI ON DEL ENSAYO T2= 13 hs 08'

TIEMPO DE FRAGUADO FINAL Ti = T2 - T1 = 3 hs 00'

TEMPERATURA AMBI ENTE 20 a 21

HUMEDAD RELATI VA DE CAMARA 90 a 95 %

TEMPERATURA AGUA DE MEZCLA 22


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Tabla 2- 14. Tiempo de fraguado y consistencia normal del cementoFuente: Autores de la Tesis


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2.2.3. Gravedad especifica

Para la dosificacin de la mezcla se usa la densidad relativa, tambin conocida como

gravedad especfica. La densidad relativa es un nmero adimensional que se lo obtiene

al dividir la densidad del cemento para la densidad del agua, siendo esta 1.0 gr/cm3 y

que se encuentra a una temperatura de 4C.

Este ensayo de laboratorio nos permite determinar la densidad del cemento. Se usa para

el diseo y un control de las mezclas de hormign, esto quiere decir que la gravedad

especfica del cemento interviene en el clculo de las proporciones de la mezcla de

hormign.

Se debe tener en cuenta que el procedimiento se lo debe realizar tres veces, y la mxima

diferencia que se puede presentar en estos resultados no sea mayor a 0.1; si se presentara

este inconveniente se debe repetir el ensayo.


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Tabla 2- 15. Gravedad especifica del cementoFuente: Autores de la Tesis




ORIGEN Y DESCRIPCION: Cemento Holcim Katherine Montero


Gc= Mc/V.dw

V= B - A

PESO DE LA MUESTRA Mc = 64.00 gr

DENSIDAD DEL AGUA dw= 1.000 gr/cm3

LECTURA INICIAL A = 0.00 cm3

LECTURA FINAL B = 22.70 cm3

VOLUMEN DESALOJADO V= 22.70 cm3

GRAVEDAD ESPECIFICA Gc= 2.82

GR VED D ESPECIFIC DEL CEMENTO


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2.2.4. Finura del cemento

23Realizar este ensayo en el laboratorio se tiene por objetivo determinar la finura del

cemento; esta influye en la velocidad de hidratacin y en el calor de hidratacin

liberado; es decir a mayor finura del cemento tiene mayor velocidad en su hidratacin y

por lo tanto esto nos generara resistencias ms altas.

La finura del cemento se lo puede determinar mediante dos ensayos de laboratorio:

Determinacin de la finura mtodo Blaine (ASTMC-204)

Determinacin de la finura mtodo del tamiz (ASTMC-204)

En la presente disertacin de tesis para determinar la finura del cemento se us el

mtodo de Blaine y se realiz una sola determinacin del tiempo de flujo

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Diseño de Hormigones Utilizando Fibra de Polipropileno, Para Capa de Rodadura en Pavimentos Rígidos