UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y
MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
Diseño de hormigón de baja densidad y alta resistencia elaborado con
poliestireno reciclado
Trabajo de Titulación Modalidad Proyecto de Investigación, previo a la obtención del
título de Ingeniera Civil
Autoras: Benavides Benavides Elizabeth Alejandra
Simbaña Huacho Ana Belén
Tutor: Ing. Juan Carlos Moya Heredia MSc.
Quito, 2018
ii
DERECHOS DE AUTOR
Nosotras, BENAVIDES BENAVIDES ELIZABETH ALEJANDRA Y SIMBAÑA
HUACHO ANA BELÉN, en calidad de autores y titulares de los derechos morales y
patrimoniales del Trabajo de Titulación: “DISEÑO DE HORMIGÓN DE BAJA
DENSIDAD Y ALTA RESISTENCIA ELABORADO CON POLIESTIRENO
RECICLADO”, de conformidad con el Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA
ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E
INNOVACIÓN, concedemos a favor de la Universidad Central del Ecuador una
licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra, con
fines estrictamente académicos. Conservamos a nuestro favor todos los derechos de
autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada.
Así mismo, autorizamos a la Universidad Central del Ecuador para que realice la
digitalización y publicación de este Trabajo de Titulación en el repositorio Virtual, de
conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.
Los autores declaran que la obra objeto de la presente autorización es original en su
forma de expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la
responsabilidad por cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y
liberando a la Universidad de toda responsabilidad.
________________________________ __________________________
Benavides Benavides Elizabeth Alejandra Ana Belén Simbaña Huacho
C.I: 100314192-4 C.I:171845508-0
iii
APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del trabajo de Titulación, presentado por JUAN CARLOS
MOYA HEREDIA, para optar por el grado de Ingeniero Civil; cuyo título es:
“DISEÑO DE HORMIGÓN DE BAJA DENSIDAD Y ALTA RESISTENCIA
ELABORADO CON POLIESTIRENO RECICLADO”, considero que dicho
trabajo reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la presentación
pública y evaluación por parte del tribunal examinador que se designe.
En la ciudad de Quito a los 13 días del mes de Agosto de 2018
______________________________________
ING. JUAN CARLOS MOYA HEREDIA MSc.
DOCENTE – TUTOR
iv
DEDICATORIA
Quiero dedicar este trabajo a mis padres y a todo el esfuerzo, sacrificio y cariño que
siempre me dan, a mis hermanas Xime y Paty que han sido mi fuerza para no decaer en este
sueño, y a toda mi familia que también me apoyaron en toda mi carrera.
A mis amigas y amigos que en esta etapa han compartido momentos buenos y malos
conmigo, en especial a Estefy, Diana, Cris, Gracie, Diego, Jona, Marquito, gracias por todo
amigo.
Benavides Benavides Elizabeth Alejandra
v
DEDICATORIA
A Dios, por regalarme la vida y guiarme cada día para poder culminar mi carrera
universitaria.
A mis padres, Elsita y Gustavo por enseñarme a perseverar, y que todo sacrificio a la
final tiene su recompensa.
A mis queridas hermanas Mary, Mica y Sary porque ellas fueron la alegría y el apoyo
incondicional en cada paso de mi vida.
A mis abuelitos, José y Finita porque ellos siempre confiaron en mí, y cada mañana con
su bendición me alientan a seguir adelante.
A mi amado esposo Leonardo, por su apoyo y ánimo incondicional que me brindó día a
día para alcanzar todas las metas propuestas tanto personales como ahora profesionales.
A mis adorados hijos Rafita y Felipe, por ser la luz de mi camino, este logro les dedico
con infinito amor a mis pequeñitos.
A toda mi familia tíos, tías, primos y primas porque con sus palabras de aliento me
demostraron cuán importante soy para ellos.
Ana Belén Simbaña Huacho
vi
AGRADECIMIENTO
A Dios por permitir vivir este sueño que se hace realidad. A la Gloriosa Universidad
Central y todos los maestros que impartieron sus conocimientos conmigo y que me servirán
para desarrollarme como profesional.
A la Empresa Selva Alegre por el donativo de la materia prima realizado para nuestro
trabajo investigativo además del personal del laboratorio de Ensayo de Materiales, Ing.
Angélica Merizalde y Sr. Milton.
Al Ingeniero Juan Carlos Moya M.Sc. por ser nuestro mentor y tutor de tesis quien supo
corregir con paciencia nuestros errores.
Al Ing. José Luis Romo Castillo (+) quien, nos supo guiar con sus palabras de aliento.
A mi compañera de tesis que supimos salir adelante en momentos difíciles de este período
Gracias Belencita.
A todos mis amigos por el apoyo incondicional en todos estos años.
Benavides Benavides Elizabeth Alejandra
vii
AGRADECIMIENTO
A la Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática, Carrera Ingeniería Civil de
la Universidad Central del Ecuador y a mis maestros que me impartieron sus conocimientos
para mi formación profesional.
De manera especial a mi tutor, Tutor: Ing. Juan Carlos Moya MSc., quien con su apoyo
profesional y personal me ayudó a desarrollar este proyecto investigativo.
A los Ingenieros, Ing. José Luis Romo Castillo (+) & Ing. Luis Morales, quienes fueron
mis lectores en este proyecto de tesis, grandes profesionales que colaboraron para la
culminación de este proyecto.
A mis amigos que formaron parte de mi vida universitaria, que con su apoyo me
acompañaron en los buenos y malos momentos, agradecimiento a: Ibeth, Máx. y Diego
A mi compañera de tesis Elizabeth Benavides, por ser ella una persona leal, buena y
bondadosa, te agradezco de todo corazón mi querida Eli.
A la Empresa Selva Alegre por el donativo de la materia prima realizado para nuestro
trabajo investigativo además del personal del laboratorio de Ensayo de Materiales, Ing.
Angélica Merizalde y Sr. Milton.
Y un agradecimiento especial a mi tío Lic. Manuel Guacho, por ser mi espejo, mi ejemplo
a seguir por enseñarme que una profesión es el mayor regalo que los hijos les podamos dar
a nuestros padres y familia. Por siempre recalcarme que la Ingeniería Civil sí, es una
Ingeniería.
Ana Belén Simbaña Huacho
viii
CONTENIDO
DERECHOS DE AUTOR ..................................................................................... ii
APROBACIÓN DEL TUTOR ............................................................................. iii
DEDICATORIA ................................................................................................... iv
AGRADECIMIENTO .......................................................................................... vi
CONTENIDO ..................................................................................................... viii
LISTA DE ECUACIONES .................................................................................. xv
LISTA DE TABLAS .......................................................................................... xvii
LISTA DE FOTOGRAFÍAS ............................................................................. xxii
LISTA DE GRÁFICOS .................................................................................... xxiv
RESUMEN ....................................................................................................... xxvii
ABSTRACT .................................................................................................... xxviii
CAPÍTULO I: GENERALIDADES...................................................................... 1
1.1 Antecedentes ........................................................................................................ 1
1.2 Problematización ................................................................................................. 3
1.3 Justificación ......................................................................................................... 5
1.4 Alcance ................................................................................................................ 5
1.5 Objetivos ............................................................................................................. 6
1.5.1 Objetivo general........................................................................................ 6
1.5.2 Objetivos específicos ................................................................................ 6
1.6 Hipótesis .............................................................................................................. 6
1.7 Operaciones de variables ...................................................................................... 7
1.7.1 Variable dependiente: ............................................................................... 7
1.7.2 Variable independiente: ............................................................................ 7
ix
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO ................................................................... 8
1.1 Construcción Sostenible ..................................................................................... 8
2.1.1 Principios de la construcción sostenible ...................................................... 9
2.1.2 Aspecto a considerar en la Construcción Sostenible .................................. 11
2.1.3 Construcción Sostenible en el Ecuador ...................................................... 11
2.1.4 Construcción sostenible con poliestireno (EPS) reciclado .......................... 13
1.2 El poliestireno (EPS) ........................................................................................ 16
1.2.1 Antecedentes ............................................................................................. 16
1.2.2 Definición ................................................................................................. 18
1.2.3 Fabricación ............................................................................................... 19
1.2.4 Propiedades del poliestireno (EPS) ............................................................ 22
1.2.4.1 Propiedades Físicas ............................................................................... 22
1.2.4.2 Propiedades Químicas ........................................................................... 26
1.2.5 Usos .......................................................................................................... 27
1.3 Reciclaje de poliestireno (EPS) ........................................................................ 28
2.3.1 Reciclaje de poliestireno (EPS) en Ecuador ............................................... 29
2.3.2 Uso de poliestireno (EPS) reciclado en el Ecuador .................................... 30
2.3.3 Empresas que se dedican al reciclaje de poliestireno (EPS) en Ecuador ..... 31
2.4 El Hormigón .................................................................................................... 31
2.4.1 Antecedentes ............................................................................................. 31
2.4.2 Definición ................................................................................................. 33
2.4.3 Clasificación del Hormigón ....................................................................... 33
x
2.5 Componentes del hormigón ................................................................................ 35
2.6 Cemento............................................................................................................. 35
2.6.1 Tipos de cemento .................................................................................... 36
2.6.2 Ensayo de Densidad de Cemento. (NTE INEN 156: 2010) ...................... 38
2.6.3 Consistencia Normal (NTE INEN 157:09) .............................................. 38
2.7 El agua en el hormigón....................................................................................... 39
2.7.1 Tipos de agua para el hormigón............................................................... 41
2.8 Agregados .......................................................................................................... 43
2.8.1 Datos generales de la mina ...................................................................... 52
2.8.2 Métodos y Sistemas de Explotación ........................................................ 53
2.8.3 Proceso detallado de trituración, trozamiento. ......................................... 54
2.8.4 Caracterización de los agregados ............................................................. 55
2.8.5 Ensayo de Abrasión del Árido Grueso. (INEN 860:2011) ....................... 55
2.8.6 Ensayo de Colorimetría. (NTE INEN 855:2010) .................................... 57
2.8.7 Ensayo de Peso Específico y Capacidad de Absorción. ........................... 58
2.8.8 Ensayo para determinación masa unitaria suelta y compactada de agregados.
NTE INEN 858:2010 (ASTM C29) ........................................................................ 58
2.8.9 Ensayo de contenido de Humedad (NTE INEN 862:2011) ...................... 59
2.8.10 Ensayo de granulometría (NTE INEN 696:2011) .................................... 60
2.8.11 Ensayo de Densidad Óptima. (NTE INEN 858:2010) .............................. 62
2.9 Aditivos ............................................................................................................. 62
2.10 Propiedades del hormigón fresco ........................................................................ 63
xi
2.10.1 Consistencia .............................................................................................. 63
2.10.2 Trabajabilidad. .......................................................................................... 65
2.10.3 Homogeneidad .......................................................................................... 66
2.10.4 Cohesión ................................................................................................... 67
2.10.5 Segregación .............................................................................................. 67
2.10.6 Exudación ................................................................................................. 67
2.11 Propiedades del hormigón endurecido .............................................................. 68
2.11.1 Propiedades mecánicas.............................................................................. 68
2.11.2 Propiedades físicas. ................................................................................... 75
2.12 Hormigón de baja densidad .............................................................................. 78
2.12.1 Materiales alternativos empleados para la obtención de Hormigones de baja
densidad ................................................................................................................. 79
2.13 Hormigón de alta resistencia ............................................................................ 81
2.13.1 Materiales alternativos empleados para la obtención de hormigones de alta
resistencia............................................................................................................... 82
2.14 Diseño de Mezclas ........................................................................................... 82
2.14.1 Dosificación de un hormigón en Volumen ................................................ 82
2.14.2 Dosificación basada en el contenido de cemento o Densidad Óptima ........ 83
2.15 Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión ................................. 86
2.16 Marco Legal ..................................................................................................... 86
2.16.1 Normativa del hormigón ........................................................................... 87
2.16.2 Normativa del cemento ............................................................................. 87
xii
2.16.3 Normativa de los áridos .......................................................................... 87
2.16.4 Normativa del agua ................................................................................. 87
2.16.5 Normativa de ensayos de hormigón fresco y hormigón seco. ................... 87
2.17 Plan Nacional de desarrollo 2017-2021 .............................................................. 88
3. CAPÍTULO III: MARCO METODOLOGÍCO ........................................... 90
3.1 Diseño de la investigación .................................................................................. 90
3.2 Tipo de investigación ......................................................................................... 93
3.2.1 Métodos de la investigación .................................................................... 93
3.2.2 Investigación de experimental. ................................................................ 94
3.2.3 Proceso de trituración y tamizado del poliestireno (EPS) ......................... 94
3.2.4 Población y muestra ................................................................................ 99
4. CAPÍTULO IV: ANALISIS DE RESULTADOS ....................................... 101
4.1 Ensayos en agregados ......................................................................................... 101
4.1.1 Ensayo de Abrasión del Árido Grueso. (INEN 860:2011) ..................... 101
4.1.2 Ensayo de Colorimetría. (NTE INEN 855:2010) .................................. 103
4.1.3 Consistencia Normal (NTE INEN 157:09) ............................................ 104
4.1.4 Ensayo para determinación masa unitaria suelta y compactada de agregados.
NTE INEN 858:2010 (ASTM C29) ...................................................................... 114
4.1.5 Ensayo de contenido de Humedad (NTE INEN 862:2011) .................... 118
4.1.6 Ensayo de granulometría (NTE INEN 696:2011) .................................. 121
4.1.7 Ensayo de Densidad Óptima. (NTE INEN 858:2010) ............................ 128
4.1.8 Ensayo de Densidad de Cemento. (NTE INEN 156: 2010) .................... 132
xiii
4.1.9 Consistencia Normal (NTE INEN 157:09) .............................................. 134
4.2 Elaboración de la Mezcla de Hormigón .......................................................... 135
4.2.1 Dosificación de la mezcla por el método de la densidad máxima ............. 135
4.2.2 Fabricación de probetas Patrón de hormigón ........................................... 139
4.2.3 Fabricación de las probetas con la adición de poliestireno (EPS) ............. 146
4.3 Ensayos de Compresión en cilindros (100 x 200 mm) .................................... 154
4.3.1 Fallas en cilindro de hormigón ................................................................ 155
4.4 Ensayos a flexión en vigas (500mm x 150 mm x 150mm) .............................. 161
4.4.1 Dosificación de la mezcla para vigas ....................................................... 161
4.4.2 Resumen de materiales para elaboración de 3 vigas con adiciones de
poliestireno (EPS) ................................................................................................ 162
4.5 Análisis de los resultados de ensayos a flexión en vigas ................................. 163
4.6 Resumen fotográfico de la fabricación y realización de las vigas a los diferentes
porcentajes de adición de poliestireno. ...................................................................... 164
4.7 Resultados de los ensayos a compresión de las probetas a los 3, 7 y 28 días de
edad. 168
4.7.1 Probetas patrón a los 3,7 y 28 días de edad. ............................................. 168
4.8 Análisis de los resultados de los ensayos a Compresión de las Probetas de
hormigón .................................................................................................................. 181
4.8.1 Tablas comparativas entre resistencia y % de adición de poliestireno
(EPS) 181
xiv
4.8.2 Tablas comparativas entre densidad y % de adición de poliestireno
(EPS) 185
4.9 Análisis de los resultados de los ensayos a flexión de las de vigas .................... 189
4.9.1 Tablas comparativas entre densidad y % de adicción de poliestireno
(EPS). 189
4.10 Análisis de precios unitarios (APU) ................................................................. 192
5. CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................ 198
5.1 Conclusiones .................................................................................................... 198
5.2 Recomendaciones ............................................................................................ 200
ANEXOS ............................................................................................................ 201
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 221
xv
LISTA DE ECUACIONES
Ecuación N°1. Módulo de Finura ................................................................................... 47
Ecuación N° 2. Densidad de volumen estado seco .......................................................... 48
Ecuación N°3. Densidad aparente................................................................................... 48
Ecuación N° 4. Densidad volumen en estado SSS .......................................................... 48
Ecuación N°5. Porcentaje de Vacíos. ............................................................................. 51
Ecuación N°6. Humedad ................................................................................................ 51
Ecuación N°7. % de desgaste ......................................................................................... 57
Ecuación N° 8. Masa unitaria ......................................................................................... 59
Ecuación N° 9. Resistencia a la tracción ......................................................................... 71
Ecuación N°10. Módulo de Rotura dentro del tercio medio de la luz libre. ..................... 74
Ecuación N° 11.. Módulo de Rotura fuera del tercio medio de la luz libre ...................... 74
Ecuación N° 12. Porcentaje de material en peso que pasa por cada uno de esos tamices (d).
...................................................................................................................................... 84
Ecuación N° 13. Porcentaje de material (incluido el cemento) que pasará por el tamiz de
valor d. ........................................................................................................................... 85
Ecuación N° 14. Densidad Real de la Mezcla ............................................................... 136
Ecuación N° 15. Porcentaje óptimo de vacíos de la mezcla........................................... 137
Ecuación N° 16. Cantidad de Pasta. .............................................................................. 137
Ecuación N° 17. Cantidad de Cemento. ........................................................................ 138
Ecuación N° 18. Cantidad de Agua. ............................................................................. 138
Ecuación N° 19. Cantidad de Arena. ............................................................................ 138
Ecuación N° 20. Cantidad de Ripio. ............................................................................. 138
Ecuación N° 21. Corrección por contenido de humedad para la arena. .......................... 143
Ecuación N° 22. Corrección de agua en agregado fino ................................................. 143
xvi
Ecuación N° 23. Corrección por contenido de humedad para el ripio. .......................... 143
Ecuación N° 24. Corrección de agua en agregado grueso ............................................. 143
xvii
LISTA DE TABLAS
Tabla N° 1. Caracterización de residuos sólidos. Nivel Cantonal. ..................................... 3
Tabla N° 2. Proyección en toneladas/año de desecho de poliestireno (EPS) ...................... 4
Tabla N° 3. Estabilidad Química del Poliestireno Expandido (EPS) ............................... 26
Tabla N° 4. Listado de empresas recicladoras poliestireno (EPS) en el Ecuador. ........... 31
Tabla N° 5. Cantidad de agua en el hormigón. ................................................................ 41
Tabla N° 6. Cantidad de agua en el hormigón. ................................................................ 41
Tabla N° 7. Límites de Granulometría Agregado Fino .................................................... 45
Tabla N° 8. Límites de Granulometría Agregado Grueso ............................................... 45
Tabla N° 9. Granulometría de Agregado Grueso para hormigones ASTM C 33 .............. 46
Tabla N°10. Datos Mina Holcim ................................................................................... 53
Tabla N°11. Datos Mina Holcim ................................................................................... 56
Tabla N° 12. Requisitos Granulométricos para Agregados Gruesos ASTM C 33 ............ 61
Tabla N° 13. Consistencia/Asentamiento ........................................................................ 65
Tabla N° 14. Tolerancias ................................................................................................ 65
Tabla No 15. Clasificación del Hormigón por su consistencia ......................................... 66
Tabla N° 16. Resistencia a la tracción ............................................................................ 71
Tabla N° 17. Cantidades para la elaboración de 1m³ hormigones en volumen ................. 83
Tabla N° 18. Valores del coeficiente “a” de Bolomey..................................................... 85
Tabla N° 19. Probetas a ensayar en función de tiempo de fraguado ................................ 99
Tabla N° 20. Muestras cilíndricas adicionado poliestireno (EPS).................................. 100
Tabla N° 21. Vigas adicionado poliestireno (EPS) ........................................................ 100
Tabla N° 22. Registro de datos N°1 de Abrasión del agregado grueso .......................... 101
Tabla N° 23. Registro de datos N°2 de Abrasión del agregado grueso .......................... 101
Tabla N° 24. Registro de datos N°3 de Abrasión del agregado grueso .......................... 102
xviii
Tabla N° 25. Resultado de Ensayo de Abrasión. Agregado grueso ............................... 102
Tabla N° 26. Tolerancias ............................................................................................. 103
Tabla N° 27. Resultados del Ensayo N°1 del Peso Específico y Capacidad de Absorción del
Agregado Grueso. ........................................................................................................ 106
Tabla N° 28. Resultados del Ensayo N°2 del Peso Específico y Capacidad de Absorción del
Agregado Grueso. ........................................................................................................ 107
Tabla N° 29. Resultados del Ensayo N°3 del Peso Específico y Capacidad de Absorción del
Agregado Grueso. ........................................................................................................ 108
Tabla N° 30. Promedio de resultados del ensayo del peso específico y Capacidad de
absorción del agregado grueso ..................................................................................... 109
Tabla N° 31. Resultados del Ensayo N°1 del Peso Específico y Capacidad de Absorción del
Agregado Fino. ............................................................................................................ 110
Tabla N° 32. Resultados del Ensayo N°2 del Peso Específico y Capacidad de Absorción del
Agregado Fino. ............................................................................................................ 111
Tabla N° 33. Resultados del Ensayo N°3 del Peso Específico y Capacidad de Absorción del
Agregado Fino. ............................................................................................................ 112
Tabla N° 34. Promedio de resultados del ensayo del peso específico y Capacidad de
Absorción del agregado fino ........................................................................................ 113
Tabla N° 35. Resultados del ensayo N°1 de la Masa Unitaria Suelta y compactada de
agregados Gruesos. ...................................................................................................... 114
Tabla N° 36. Resultados del ensayo N°2 de la Masa Unitaria Suelta y Compactada de
agregados Gruesos. ...................................................................................................... 114
Tabla N° 37. Resultados del ensayo N°3 de la Masa Unitaria Suelta y Compactada de
agregados Gruesos. ...................................................................................................... 115
xix
Tabla N° 38. Resultados del ensayo N°1 de la Masa Unitaria Suelta y Compactada de
agregados Finos. .......................................................................................................... 115
Tabla N° 39. Resultados del ensayo N°2 de la Masa Unitaria Suelta y Compactada de
agregados Finos ........................................................................................................... 116
Tabla N° 40. Resultados del ensayo N°3 de la Masa Unitaria Suelta y Compactada de
agregados Finos ........................................................................................................... 116
Tabla N° 41. Promedio de Resultados del ensayo de Masas Unitarias Sueltas y
Compactadas de los Agregados Gruesos y Finos .......................................................... 117
Tabla N° 42. Contenido de humedad Árido Grueso Ensayo N°1................................... 118
Tabla N° 43. Contenido de humedad Árido Grueso Ensayo N°2................................... 118
Tabla N° 44. Contenido de humedad Árido Grueso Ensayo N°3................................... 119
Tabla N° 45. Contenido de humedad Árido Fino Ensayo N°1. ...................................... 119
Tabla N° 46. Contenido de humedad Árido Fino Ensayo N°2 ....................................... 120
Tabla N° 47. Contenido de humedad Árido Fino Ensayo N°3. ...................................... 120
Tabla N° 48. Promedio ensayo de contenido de humedad árido grueso y árido Fino ..... 120
Tabla N° 49. Granulometría del Agregado Grueso. Ensayo N°1. .................................. 121
Tabla N° 50. Granulometría del Agregado Grueso. Ensayo N°2. .................................. 122
Tabla N° 51. Granulometría del Agregado Grueso. Ensayo N°3. .................................. 123
Tabla N° 52. Granulometría del Agregado Fino. Ensayo N°1. ...................................... 124
Tabla N° 53. Granulometría del Agregado Fino. Ensayo N°2. ...................................... 125
Tabla N° 54. Granulometría del Agregado Fino. Ensayo N°3. ...................................... 126
Tabla N° 55. Promedio Ensayo de Granulometría de Árido Grueso y Árido Fino ......... 127
Tabla N° 56. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°1. .................................... 128
Tabla N° 57. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°2. .................................... 130
Tabla N° 58. Promedio de Resultados del Ensayo de Densidad Óptima de Agregados.. 131
xx
Tabla N° 59. Densidad del cemento Ensayo N°1. ......................................................... 132
Tabla N° 60. Densidad del cemento Ensayo N°2. ......................................................... 132
Tabla N° 61. Densidad del cemento Ensayo N°3. ......................................................... 133
Tabla N° 62. Promedio ensayo Densidad del cemento.................................................. 133
Tabla N° 63. Consistencia normal del cemento ............................................................ 134
Tabla N° 64. Tiempo de fraguado del cemento ............................................................ 134
Tabla N° 65. Valores de la Relación Agua/Cemento .................................................... 135
Tabla N° 66. Asentamiento Vs Cantidad de Cemento .................................................. 136
Tabla N° 67. Datos para la dosificación del Hormigón ................................................. 136
Tabla N° 68. Dosificación al Peso y Volumen ............................................................. 139
Tabla N° 69. Dosificación inicial N°1. ......................................................................... 139
Tabla N° 70. Dosificación inicial N°2. ......................................................................... 140
Tabla N° 71. Dosificación inicial N° 3. ........................................................................ 141
Tabla N° 72. Cantidades de material para elaborar 9 cilindros de hormigón ................. 142
Tabla N° 73. Cantidades de material para elaborar 9 cilindros de hormigón ................. 144
Tabla N° 74. Cantidades de material para elaborar 9 cilindros de hormigón ................. 144
Tabla N° 75. Dosificación Mezcla con 10% de poliestireno (EPS) ............................. 148
Tabla N°76. Dosificación mezcla con 20% de poliestireno (EPS) .............................. 151
Tabla N° 77. Dosificación mezcla con 30% de poliestireno (EPS) ............................... 152
Tabla N° 78. Dosificación mezcla con 50% de poliestireno (EPS) .............................. 153
Tabla N° 79. Dosificación mezcla con 100% de poliestireno (EPS) ............................ 153
Tabla N° 80. Tipos de Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión a los 3
días .............................................................................................................................. 155
Tabla N° 81. Tipos de Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión a los 7
días .............................................................................................................................. 157
xxi
Tabla N° 82. Tipos de Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión a los 28
días .............................................................................................................................. 159
Tabla N° 83. Dosificación para vigas ........................................................................... 161
Tabla N° 84. Resumen de materiales para 3 vigas con 10%,20%,30%,50%,100% de
poliestireno (EPS) ........................................................................................................ 162
Tabla N° 85. Resultados carga máxima aplicada en Vigas ............................................ 163
Tabla N° 86. Probetas patrón a los 3,7 y 28 días de edad. ........................................... 168
Tabla N° 87. Resultados de ensayos a compresión adicionando 10% de poliestireno (EPS)
a los 3,7 y 28 días de edad. ........................................................................................... 170
Tabla N° 88. Resultados de ensayos a compresión adicionando 20% de poliestireno (EPS)
a los 3,7 y 28 días de edad. ........................................................................................... 172
Tabla N° 89. Resultados de ensayos a compresión adicionando 30% de poliestireno (EPS)
a los 3,7 y 28 días de edad ............................................................................................ 174
Tabla N° 90. Resultados de ensayos a compresión adicionando 50% de poliestireno (EPS)
a los 3,7 y 28 días de edad ............................................................................................ 176
Tabla N° 91. Resultados de ensayos a compresión adicionando 100% de poliestireno
(EPS) a los 3,7 y 28 días de edad .................................................................................. 178
Tabla N° 92. Resistencia a 3 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de
adición ......................................................................................................................... 181
Tabla N° 93. Resistencia a 7 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de
adición ......................................................................................................................... 182
Tabla N° 94. Resistencia a 28 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de
adición ......................................................................................................................... 183
Tabla N° 95. Densidad a 3 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de
adición ......................................................................................................................... 185
xxii
Tabla N° 96. Densidad a 7 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de adición
.................................................................................................................................... 186
Tabla N° 97. Densidad a 28 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de adición
.................................................................................................................................... 187
Tabla N° 98. Resultados de ensayos a flexión en viga (500 x 150 x 150) mm 28 días de
edad ............................................................................................................................. 189
LISTA DE FOTOGRAFÍAS
Fotografía N°1. Procesamiento y Trituración de los Agregado ...................................... 54
Fotografía N° 2. Ensayo de asentamiento. Cono de Abrams de trabajilidad semi-seca
asentamiento de 50mm. ................................................................................................. 64
Fotografía N° 3. Resistencia a la compresión ................................................................. 69
Fotografía N° 4. Recolección de poliestireno (EPS) ....................................................... 91
Fotografía N° 5. Recolección de poliestireno (EPS) ....................................................... 91
Fotografía N° 6. Recolección de poliestireno (EPS) ....................................................... 92
Fotografía N° 7. Recolección de poliestireno (EPS) ....................................................... 92
Fotografía N° 8. Trituración manual N°1 ....................................................................... 94
Fotografía N° 9. Trituración manual N°2 ....................................................................... 95
Fotografía N° 10. Poliestireno (EPS) triturado en molino de piedra ................................ 96
Fotografía N° 11. Poliestireno (EPS) triturado en molino de piedra. ............................... 96
Fotografía N° 12. Poliestireno (EPS) triturado en molino de martillo. ............................ 97
Fotografía N° 13. Poliestireno (EPS) triturado en molino de martillo. ............................ 97
Fotografía N° 14. Tamizado del material ....................................................................... 98
Fotografía N° 15. Poliestireno (EPS) de 4,75mm .......................................................... 98
Fotografía N° 16. Ensayo de Colorimetría.................................................................. 104
Fotografía N° 17. Equipo para realización de cilindros............................................... 142
xxiii
Fotografía N° 18. Asentamiento de la Mezcla Patrón 4 cm ......................................... 145
Fotografía N° 19. Elaboración de probetas con adición de poliestireno (EPS) ............. 146
Fotografía N° 20. Identificación de probetas ............................................................... 147
Fotografía N° 21. Nivelación de las superficies de cilindros con caping, para ensayos . 147
Fotografía N° 22. Ensayo a compresión de cilindros con adición de poliestireno
(EPS) ........................................................................................................................... 148
Fotografía N° 23. Materiales con adición del 10% de poliestireno (EPS) ..................... 149
Fotografía N° 24. Materiales con adición del 10% de poliestireno (EPS) ..................... 150
Fotografía N° 25. Probeta con adición del 10% de poliestireno (EPS) ......................... 150
Fotografía N° 26. Curado de probetas con adición de poliestireno (EPS) ..................... 151
Fotografía N° 27. Ensayo de Compresión en los Cilindros de Hormigón ...................... 154
Fotografía N° 28 Elaboración de vigas ......................................................................... 164
Fotografía N° 29 Curado de vigas ............................................................................... 164
Fotografía N° 30 Dimensionamiento de vigas según su tiempo de fraguado ................ 165
Fotografía N° 31 Acople de moldes para ensayo de flexión en vigas. ........................... 165
Fotografía N°32. Montaje de Vigas para Ensayo de flexión. ......................................... 166
Fotografía N°33. Realización de Ensayo de flexión en vigas. ....................................... 166
Fotografía N°34. Obtención de datos, Ensayo de flexión en vigas. ............................... 167
Fotografía N°35. Muestra de adherencia de materiales ................................................. 167
xxiv
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico No. 1 Composición de los Residuos Sólidos Urbanos del DMQ. .......................... 4
Gráfico N° 2. Casetones de poliestireno (EPS) para alivianamiento en losas. ................. 14
Gráfico N°3. Adoquín de poliestireno (EPS) bajo en peso .............................................. 14
Gráfico N°4. Aislante térmico y acústico ....................................................................... 15
Gráfico N° 5. Hormigón ligero, alivianado con poliestireno (EPS) ................................. 15
Gráfico N° 6. Usos del poliestireno (EPS)...................................................................... 19
Gráfico N° 7. Proceso de fabricación del poliestireno (EPS) .......................................... 20
Gráfico N° 8. Proceso de transformación del poliestireno expandido (EPS) ................... 21
Gráfico N° 9. Tensión de compresión (σ10) - UNE-EN-826 .......................................... 22
Gráfico N°10. Los valores generales varían de 0.043 a 0.029 para todas las aplicaciones.
...................................................................................................................................... 24
Gráfico N° 11. Resistencia a la compresión Vs Contenido de Agua para hormigones
ordinarios ...................................................................................................................... 40
Grafico N° 12. Estado de saturación del agregado .......................................................... 50
Gráfico N°13. Cantera Pifo Holcim- Ecuador ................................................................ 53
Gráfico Nº 14. Colorimetría del Agregado Fino ............................................................. 58
Gráfico N° 15. Resistencia a la tracción. ........................................................................ 70
Gráfico N° 16. Ensayo a Flexión de Hormigón .............................................................. 72
Gráfico N° 17. Representación Gráfica del ensayo a Flexión de vigas Estándar ............. 73
Gráfico N°18. Porcentajes y curva patrón según el Método Fuller .................................. 84
Gráfico N° 19. Tipos de Fallas en Probetas de Hormigón ensayados a compresión ........ 86
Grafico N° 20: Molino de piedra .................................................................................... 95
Gráfico N° 21. Curva Granulométrica del Agregado Grueso. Ensayo N°1.................... 122
Gráfico N° 22. Curva Granulométrica del Agregado Grueso. Ensayo N°2.................... 123
xxv
Gráfico N° 23. Curva Granulométrica del Agregado Grueso. Ensayo N°3. ................... 124
Gráfico N° 24. Curva Granulométrica del Agregado Fino. Ensayo N°1. ....................... 125
Gráfico N° 25. Curva Granulométrica del Agregado Fino. Ensayo N°2. ....................... 126
Gráfico N° 26. Curva Granulométrica del Agregado Fino. Ensayo N°3. ....................... 127
Gráfico N° 27. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°1. ................................. 129
Gráfico N° 28. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°2. ................................. 131
Gráfico No 29. Curva resistencia vs. tiempo mezcla patron ........................................... 169
Gráfico No 30. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 10% de poliestireno (EPS)
al árido fino .................................................................................................................. 171
Gráfico No 31. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 20% de poliestireno (EPS)
al árido fino .................................................................................................................. 173
Gráfico No 32. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 30% de poliestireno (EPS)
al árido fino .................................................................................................................. 175
Gráfico No 33. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 50% de poliestireno (EPS)
al árido fino .................................................................................................................. 177
Gráfico No 34. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 100% de poliestireno
(EPS) al árido fino........................................................................................................ 179
Gráfico No 35. Curva comparativa resistencia vs. Tiempo ............................................ 180
Gráfico No 36. Resistencia vs. % de adición de poliestireno (EPS), 3 días de edad ....... 181
Gráfico No 37. Resistencia vs. % de adición de poliestireno (EPS), 7 días de edad. ...... 182
Gráfico No 38. Resistencia vs. % de adición de poliestireno (EPS), 28 días de edad. ..... 183
Gráfico No 39. Densidad vs. % de adición de poliestireno (EPS), 3 días de edad .......... 185
Gráfico No 40. Densidad vs. % de adición de poliestireno (EPS), 7 días de edad .......... 186
Gráfico No 41. Densidad vs. % de adición de poliestireno (EPS), 7 días de edad .......... 187
Gráfico No 42. Densidad vs. % de adición de poliestireno (EPS), 28 días de edad ........ 190
xxvi
Gráfico No 43. Módulo de rotura vs. % de adición de poliestireno (EPS), 28 días de edad
.................................................................................................................................... 191
xxvii
TEMA: Diseño de hormigón de baja densidad y alta resistencia elaborado con
poliestireno reciclado
Autoras: Benavides Benavides Elizabeth Alejandra
Simbaña Huacho Ana Belén
Tutor: Ing. Juan Carlos Moya Heredia MSc.
RESUMEN
El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal diseñar un hormigón
de baja densidad y alta resistencia elaborado con poliestireno reciclado, se analizará el
comportamiento del hormigón mediante el adicionamiento parcial al volumen del
agregado fino por poliestireno EPS triturado en porcentajes del 10%, 20%, 30%, 50%
y 100% se comparará las características físico-mecánicas y el costo en relación a un
hormigón convencional de alta resistencia de 350 Mpa. y densidad de 2,4 g/cm3.
De la investigación se concluye que el 10% de adición del poliestireno EPS triturado es
el ideal; teniendo los resultados a los 28 días de edad del hormigón se obtuvo una
resistencia de 38,69 Mpa. y una densidad de 2.2 g/cm3. Teniendo así un hormigón de
baja densidad y alta resistencia. Los costos, de este nuevo hormigón se elevarían en 21%
en relación al hormigón convencional de 305$ a 370$, en este valor esta incluido
transporte, triturado y tamizado del poliestireno EPS.
PALABRAS CLAVE: POLIESTIRENO EPS/ HORMIGÓN/ BAJA DENSIDAD /
ALTA RESISTENCIA / IMPACTO AMBIENTAL/ COSTO/.
xxviii
TITLE: Design of concrete of low density and high strengh made of recicled
polysterene
Authors: Benavides Benavides Elizabeth Alejandra
Simbaña Huacho Ana Belén
Tutor: Ing. Juan Carlos Moya Heredia MSc.
ABSTRACT
The present research work aims to design a low density and high strength concrete made
of recycled polystyrene, we will analyze the behavior of the concrete using the partial
addition to the volume of the fine aggregate by polystyrene EPS crushed in percentages
of 10%, 20%, 30%, 50% and 100%. The physic and mechanical characteristics, and the
cost of our mix compared to a conventional concrete of high strength 350Mpa. and
density of 2.4 g/cm3. The research concludes that 10% of addition of the crushed EPS
polystyrene is the ideal; taking the results at 28 days of age of the concrete 38, 69 Mpa
resistance and a density of 2.2g/cm3 was obtained. Thus having a low density and high
strength concrete. This new concrete costs would rise 21% in relation to the
conventional concrete s 305$/370$, including transportation, crushing and sieving of
the polystyrene EPS value.
KEYWORDS: POLYSTYRENE EPS / CONCRETE / LOW DENSITY / HIGH
STRENGTH / ENVIRONMENTAL IMPACT / COST
1
CAPÍTULO I: GENERALIDADES
1.1 Antecedentes
El hormigón ligero fue introducido por primera vez en la época del Imperio Romano en el
año 273 A.C., cuando los constructores romanos usaron roca volcánica porosa, toba
volcánica y arcilla como áridos ligeros para el hormigón (Subhan, n.d.).
A partir de este. John Smeaton, un ingeniero Inglés construyo el faro de Eddystone, obra a
la que dedicó cuatro años (1755-1759). Para levantar esta obra emblemática de la ingeniería
civil, Smeaton empleó un material de su invención, bautizado como "concreto" o "cal
hidráulica". Se trata de una especie de hormigón de gran dureza y resistencia, resultante de
la combinación de cal con otros materiales, como arcilla, arena y escoria de hierro
machacada. Además, empleo una nueva técnica de colocación de los bloques de granito,
con lo que levantó una construcción de impresionante solidez, que estuvo en pleno
rendimiento desde mediados del siglo XVIII hasta finales de la centuria siguiente, cuando
fue desmontado para ser parcialmente reconstruido en Plymouth.(mcnbiografiasNet, 2005)
Hoy en día, se trata de disminuir el peso volumétrico del hormigón siempre y cuando sea
de alta resistencia a la vez sea amistoso con el planeta.
En 1950, la Corporación BASF a través de sus investigadores Fritz Stastny y Karl Buchhoz,
sintetizó un nuevo material conocido como poliestireno expandido (EPS). Esta innovación
le permitió a esta Corporación convertirse en el pionero en el desarrollo del hormigón
aligerado con poliestireno expandido o también llamado “Styropor-beton” (Hohwiller &
Köhling, 1969). A partir de la década de los 70, el desarrollo y aplicación de este hormigón
se expandió alrededor del mundo, es así que Cook, D.J. en 1973 publicó su obra
denominada “Expanded Polystyrene beads as lightweight expanded aggregate for
concrete”.
2
Debido al comportamiento hidrófugo de las perlas de EPS, la obtención de una mezcla
homogénea del hormigón con EPS ha sido compleja, por lo cual varias investigaciones se
han enfocado en buscar un adecuado tratamiento químico que facilite la adherencia de las
perlas de EPS con la masa del hormigón. Se ha usado con este propósito aditivos como:
resinas epóxicas, resinas sintéticas, soluciones de propionato de polivinilo, humo de sílice,
etc. (Chen & Liu, 2004).
En el año 2015 tesis de la Universidad de Cuenca. Ing. Mónica Lituma e Ing. Brigida
Zhunio “INFLUENCIA DE LAS PERLAS DEL POLIESTIRENO EXPANDIDO (EPS)
EN EL PESO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN” En donde
concluye que al reemplazar la arena por perlas EPS (poliestireno) en la masa del hormigón
reduce de manera directa su densidad a cualquier edad, además se hace referencia a la
resistencia en cuanto la misma es apta para uso de hormigón estructural ya que el mínimo
valor obtenido es de 205 kg/cm2.
En el mismo año una investigación de análisis comparativo entre hormigón convencional y
hormigón de baja densidad para emplearlo en estructuras (Milton Rolando Angamarca
Tene, Rubén Alejandro Cáceres Chico (2015), concluyeron que “El hormigón de baja
densidad con piedra pómez obtenido en esta investigación cumple con parámetros de
calidad para ser utilizado en elementos estructurales establecidos según los lineamientos
del A.C.I”.
En el año 2016 se realizó una investigación previa referente al poliestireno, para la
construcción de bloques. Carrera Carrera Daniela Nathaly, Cevallos Estupiñan Diego
Álvaro (2016), concluyeron que “El empleo de este material es viable en la elaboración de
bloques obteniendo resultados positivos y significativos en cuanto a sus propiedades físico-
mecánico se refiere”.
3
1.2 Problematización
La actividad diaria de los seres humanos y la forma de vida actual dan lugar a la producción
y generación de toneladas de desperdicio en todo el mundo. Gran cantidad de productos
llegan de forma inevitable a nuestros hogares. Es así como el poliestireno llega en forma de
platos desechables, o en algún artefacto nuevo. En las mismas construcciones tenemos gran
cantidad de desperdicios de este material, puesto que llega embalado en cerámicas para su
fácil traslado, en piezas sanitarias frágiles, entre otras formas de presentación.
Su cualidad más destacada es su higiene al no constituir sustrato nutritivo para
microorganismos. Es decir, no se pudre, no se enmohece ni se descompone lo que lo
convierte en un material idóneo para la venta de productos frescos, pero se resalta que el
poliestireno no es biodegradable, tarda aproximadamente 150 años en descomponerse.
Según EMASEO se tiene los siguientes datos en cuanto a la generación de residuos en
la ciudad de Quito.
Tabla N° 1. Caracterización de residuos sólidos. Nivel Cantonal.
Fuente: EMASEO (Modelo Informático 2012)
4
Gráfico No. 1 Composición de los Residuos Sólidos Urbanos del DMQ.
Fuente: EMASEO (Modelo Informático 2012)
Tabla N° 2. Proyección en toneladas/año de desecho de poliestireno (EPS)
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
SUBPRODUCTO AÑO PROYECCION (Ton/año)
POLIESTIRENO DE ALTO
IMPACTO
2012 16.593
2016 6056.445
2017 7566.408
Elaborado por: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018).
En la Tabla Nº1 y Gráfico Nº1 se observa que la cantidad de producción de desechos de
poliestireno (EPS) en Distrito Metropolitano de Quito es diariamente de 16.593 toneladas,
la mayor parte del poliestireno (EPS) producido no es reutilizado por las empresas
encargadas del reciclaje.
Con los resultados otorgados por EMASEO se busca la inclusión de este material de
desecho que impacta el ambiente, pero contribuirá con el diseño de hormigón de baja
densidad, y alta resistencia elaborado con poliestireno reciclado.
5
Se tiene como dato que en el Distrito Metropolitano de quito se desechan 7566 toneladas
de poliestireno de alto impacto para el año 2017.
Al emplearlo en la construcción previo tratamiento y preparación q consiste en la reducción
del impacto que ocasiona este elemento.
El problema:
Diseño de hormigón de baja densidad y alta resistencia elaborado con poliestireno reciclado
EPS.
1.3 Justificación
Técnico. - El presente estudio tendrá como finalidad, mitigar el impacto ambiental debido
al incremento de los residuos de poliestireno en la población.
El reciclaje de poliestireno es de vital importancia en la actualidad ya que ayuda a combatir
la contaminación en el medio ambiente, haciendo que este efecto ambiental sea irreparable
a corto y largo plazo, teniendo en cuenta que este material tarda aproximadamente 150 años
en descomponerse.
Social. - Este estudio nos permitirá, beneficiar de forma directa a las personas que su oficio
es el reciclar, teniendo en cuenta que este material al ser ligero será de fácil transporte y
venta del mismo.
1.4 Alcance
Recuperación del EPS: Para esta investigación el material se reciclará de varios sitios, en
primera instancia se obtendrá de domicilios, donativos de familiares, amigos y de gran
magnitud de locales comerciales de electrodomésticos, además se obtendrá por tercera vez
de un trabajo de titulación realizado anteriormente.
Trituración: Se realizará en cuatro etapas las mismas que son: primera etapa, trituración
manual del material, segunda etapa, trituradora en molino de piedra, tercera etapa
6
trituradora en molino de martillo el que da la caracterización granulométrica adecuada,
cuarta etapa tamizado del material.
Elaboración: Se diseñará un hormigón con los materiales procedentes de la cantera de
HOLCIM-Pifo y el cemento SELVALEGRE Magno tipo HE, para lo cual será necesario
realizar la caracterización a cada uno de los materiales siguiendo la normativa vigente,
además se adicionará el poliestireno (EPS), reciclado.
1.5 Objetivos
1.5.1 Objetivo general
Diseñar un hormigón de baja densidad y alta resistencia elaborado con poliestireno
reciclado
1.5.2 Objetivos específicos
1. Reciclar el poliestireno y clasificar para su procesamiento.
2. Triturar el material hasta lograr tener una curva granulométrica que se asemeje a las
características del agregado fino.
3. Hallar la dosificación adecuada para el hormigón de baja densidad y alta resistencia
con poliestireno reciclado.
4. Comparar las propiedades físico-mecánicas del hormigón fabricado con
poliestireno reciclado y las propiedades de un hormigón convencional.
5. Analizar el costo estimado entre el hormigón convencional y el hormigón elaborado
con poliestireno.
1.6 Hipótesis
El uso del poliestireno (EPS) en adición parcial del agregado fino permitirá obtener
bajas densidades y alta resistencia a distintas edades del hormigón mejorando así sus
propiedades mecánicas.
7
1.7 Operaciones de variables
1.7.1 Variable dependiente:
Las variables importantes de estudio serán las propiedades mecánicas del hormigón con
material reciclado, se detallará específicamente la resistencia a la compresión, flexión y
la densidad.
1.7.2 Variable independiente:
En la presente investigación, se adicionará a la dosificación patrón los porcentajes del
10%, 20%, 30%, 50% y 100% de agregado fino con poliestireno (EPS). Esta adición se
realizará al volumen.
8
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
Esta sección tiene como finalidad exponer los conceptos necesarios del elemento en
estudio que es el hormigón, analizando sus características, propiedades y componentes
que aportan en el desarrollo de la Construcción Sostenible. Además, se dan a conocer
conceptos y características propias del poliestireno (EPS) como un material alternativo
que pueda ser usado en la elaboración del concreto, y otros aspectos que respaldan esta
investigación.
1.1 Construcción Sostenible
La construcción sostenible se basa en mejorar y concientizar las consideraciones del
planeta, medio ambiente, personas y progreso además de involucrar procedimientos más
amigables con el ecosistema para brindar una mejor calidad y eficiencia de vida a largo
plazo a nuestras futuras generaciones.
Tomar en cuenta que en cada etapa de la construcción de una obra se puede aumentar
el confort y con la sostenibilidad económica en la construcción de proyecto.
La construcción sostenible desarrolla una manera de satisfacer las necesidades de
vivienda e infraestructura actual para no involucrar a generaciones futuras, tomando
como base la conservación del medio ambiente, también hace referencia a que es una
manera que la industria de la construcción actúa en bien del medio ambiente parar lograr
el desarrollo sostenible, socioeconómico y cultural, enlazando temas como:
administración de edificaciones, control de material de construcción, diseño, reciclaje,
uso de recursos, y en un enfoque más amplio gestión de urbanismo.
El ser humano deberá tomar conciencia de que todo lo que se utiliza en el ámbito de
construcción está afectando directamente al planeta, los resultados y consecuencias de
estas actividades se ven reflejadas en los altos índices de contaminación ambiental.
9
Es obligación y responsabilidad de todos quienes estamos en el ámbito laboral de
construcción realizarlo con el mayor respeto hacia los demás seres vivos y hacia el
entorno de la biodiversidad y así garantizar el equilibrio ecológico en el medio
ambiente.
La Construcción Sostenible está ligada con el crecimiento sostenible y sus tres puntos
principales son el medio ambiente, la sociedad y la economía.
- Medio Ambiente. - Preservar y cuidar los recursos de los cuales disponemos.
- Sociedad. - El ser humano como tal debe satisfacer todas sus necesidades.
- Economía. - Se debe fortalecer el desarrollo económico del país para mejorar la
calidad vida de sus habitantes.
En la actualidad la construcción sostenible está enfocada en las mejores prácticas que
relacionan la calidad y eficacia a largo plazo a un coste asumible. En cada etapa de vida
de una obra civil hay que luchar por conseguir reducir al mínimo el uso de agua,
materias primas, energía, suelo. (Guía de Construcciones Sostenibles 2015)
2.1.1 Principios de la construcción sostenible
Aun así, podemos arriesgarnos a esbozar los espacios comunes de todo edificio
sostenible como una construcción que:
- Se adapta y es respetuosa con su entorno, ahorra recursos, ahorra energía, cuenta
con los usuarios.
a) Una construcción adaptada y respetuosa con su entorno.
El respeto por el entorno donde una construcción se asienta parece la primera de las
máximas en la regeneración ecológica del sector. Respeto por el agua, la tierra, la flora,
la fauna, el paisaje, lo social, lo cultural... Una construcción respetuosa con su entorno
parece también una construcción adaptada al entorno. Conocer el clima ha sido el
10
Principal referente de los asentamientos humanos, el conocimiento del sol (de su
trayectoria, de su intensidad), del viento, de la latitud, de la pluviosidad, de la
temperatura...
b) Una construcción que ahorra recursos.
Mediante el empleo de materiales de bajo impacto ambiental y social a lo largo de todo
su ciclo de vida.
Consecuentes con esos materiales, los sistemas constructivos o, lo que es lo mismo, las
formas de colocar esos materiales en el edificio deben ahondar en este criterio de ahorro
y austeridad.
c) Una construcción que ahorra energía.
El término construcción sostenible se ha entremezclado con la denominada arquitectura
bioclimática, aquella que, a través de las estrategias adecuadas, consigue un ahorro
sustancial en el consumo energético de la vivienda. La construcción sostenible aboga
por una actuación lógica; primero minimicemos las necesidades energéticas a través de
las denominadas estrategias pasivas, diseño, orientación, uso de aislamientos... A
continuación, empleando equipos que consuman menor cantidad de energía ofreciendo
el mismo servicio, la llamada eficiencia energética. Y, por último, para las necesidades
que a buen seguro existirán, usemos energías renovables. En definitiva: Ahorro +
Eficiencia + Energías renovables.
Una construcción que cuenta con los usuarios.
Lo que nunca debemos olvidar es que los edificios se construyen para las personas, para
ser habitados, para vivir. Debemos desterrar la idea de que el futuro usuario no es más
que una molestia en el engranaje de la industria que fabrica casas y apostar por fomentar
su participación en todo su ciclo de vida.
11
Todos esos conceptos nos hablan de una manera nueva de entender la construcción. El
entorno, el clima, los materiales, los sistemas constructivos, el usuario, lo social, se
presentan como ejes conductores de lo que debe ser la llamada construcción sostenible.
(Guía de Construcciones Sostenibles 2015)
2.1.2 Aspecto a considerar en la Construcción Sostenible
Los aspectos a tomarse en cuenta en si son múltiples ya que la conceptualización de
sostenibilidad abarca varios temas en construcción en resumen detallado tenemos los
que consideramos son más importantes:
- Utilización de recursos reciclables y renovables en la construcción.
- Consideraciones respecto a la gestión del ciclo de vida de las materias primas
utilizadas, con la correspondiente prevención de residuos y de emisiones.
- Reducción en la utilización de la energía.
- Incremento de la calidad, tanto en lo que atiende a materiales, como a edificaciones
y ambiente urbanizado.
- Protección del medio ambiente.
- Creación de un ambiente saludable y no tóxico en los edificios. (apiveNet, 2015)
2.1.3 Construcción Sostenible en el Ecuador
Según el Consejo Ecuatoriano de Edificación Sustentable (CEES 2015), en el Ecuador
hasta hace poco era casi nulo el esfuerzo por desarrollar una construcción sostenible
excepto por algunas empresas que trabajan por si solas en esta área, ejemplo de
construcciones sostenibles tenemos:
Barrio Las Peñas (Guayaquil). - Fue edificándose teniendo en cuenta nuestro clima,
nuestras necesidades y requerimientos lo cual es un acierto. Sin embargo, se dejó de
lado este tema y se desarrolló grandes fachadas sin conceptualización de construcción
12
sostenible. De a poco se volvió a retomar el trabajo con mayor responsabilidad tomando
nuevamente el tema de construcción sostenible.
Actualmente los esfuerzos realizados a nivel mundial y por el Ecuador son organismos
que trabajan en crecimiento de alternativas para las edificaciones sostenibles en el
CEES, un grupo de profesionales detallo cuatro fuentes principales como actividades
en una edificación.
Academia: Capacita a profesionales que planteen proyectos diferentes.
Gremios: Concentra a entidades que ayudan, colaboran y defienden la construcción
sostenible.
Constructores: Solo constructores que repliquen el tema de construcción sostenible.
Las empresas líderes en esta conceptualización son: ESPOL de Guayaquil, Facultad
de Arquitectura de la Universidad de San Francisco de Quito, Universidad Particular de
Loja, Gremios: Cámaras de la Construcción de Guayaquil y Quito, Cámara de
Compañías Consultoras del Ecuador, Instituto Ecuatoriano de la Construcción,
Asociación Ecuatoriana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental (AEISA), Universidad
Central del Ecuador Carrera de Ingeniería Civil desde Septiembre 2013 hasta la
actualidad los Colegios de Arquitectos de Pichincha y del Guayas. Entre los medios,
constructoras y empresas proveedoras: Plastigama, Centuriosa, Consulambiente, Grupo
de Editores Nacionales, Etinar, Semaica, Pronobis, Panecons, la Mutualista Pichincha
y Sambito.
Dentro de los esfuerzos y objetivos que impulsa el CEES se encuentran la formación de
profesionales, la colaboración con organismos gubernamentales y creación de bases
para una próxima certificación nacional.
13
Recomendaciones
Una de las recomendaciones del CEES, respecto a cómo construir de forma sustentable,
es hacer conciencia de la realidad del planeta.
“Si nosotros continuamos desarrollando edificaciones no ligadas al medioambiente se
producirá una problemática nacional y mundial que no podrá solucionarse.
Ecuador es un país costero y como tal puede ser seriamente afectado si aumenta el
calentamiento global”.
Es necesario un compromiso real de quienes conforman el sector de la construcción en
el país, para que se implementen prácticas correctas de edificación sustentable y con
ello se ayude a preservar los recursos del planeta.(eloficialNet, 2015)
2.1.4 Construcción sostenible con poliestireno (EPS) reciclado
Las múltiples propiedades que tiene el poliestireno (EPS) le permiten presentarse de
diferentes maneras, haciendo que sea un material con altas posibilidades de aplicaciones
dentro de la industria de construcción, las mismas se focalizan en obras constructivas
como el aislamiento termo-acústico en cerramientos, además de aligeramiento de varias
estructuras en la edificación, moldes de encofrados, aligeramiento de peso en bloques,
adoquines, hormigones ligeros entre otros.
El proceso de transformación y de aplicación de este material dependerá de sus
funciones a desarrollar, además que, por su ventaja de baja densidad, permite variedad
en aplicaciones de la construcción. La industria constructiva actual y futura hace un
llamado a utilizar recursos que permitan el ahorro energético, protección contra el ruido
la reutilización de elementos y el espacio, además de ser amigable con el medio
ambiente.
El poliestireno reciclado presenta una solución al medio ambiente haciendo de este una
opción innovadora y que respeta los conceptos de construcción sostenible.
14
Ejemplos de poliestireno (EPS) en la construcción:
Gráfico N° 2. Casetones de poliestireno (EPS) para alivianamiento en losas.
Fuente: ArquigraficosNet (2016)
Gráfico N°3. Adoquín de poliestireno (EPS) bajo en peso
Fuente: ArquigraficosNet (2016)
15
Gráfico N°4. Aislante térmico y acústico
Fuente: ArquigraficosNet (2016)
Gráfico N° 5. Hormigón ligero, alivianado con poliestireno (EPS)
Fuente: ArquigraficosNet (2016)
16
1.2 El poliestireno (EPS)
1.2.1 Antecedentes
La primera persona que habló del poliestireno (EPS) fue Eduard Simon, un boticario
alemán quien en 1839 obtuvo una sustancia aceitosa al destilar la resina del “árbol de
Turquía”, se obtuvo un líquido, al que bautizó como styrol, este líquido se convertía en
una sustancia gomosa, el metastyrol, hoy conocido como poliestireno (EPS). Sin
saberlo, el reporte de Simon es la primera noticia registrada de un proceso de
polimerización.
Hoy en día, el poliestireno (EPS) es un termoplástico bien conocido, que encuentra muchas
aplicaciones en la vida cotidiana, siendo la quinta resina más importante en términos de
producción y consumo a nivel mundial, detrás del polietileno (PE), el polipropileno (PP),
el policloruro de vinilo (PVC) y el polietileno-tereftalato (PET). El poliestireno (EPS) se
obtiene a partir de estireno a través de un proceso de polimerización. Dichos procesos de
polimerización son ampliamente conocidos de forma internacional y las empresas
productoras cumplen sobradamente los requisitos de seguridad, higiene y eficiencia
energética que aplican para la industria química. Representa el 10% del consumo total de
plásticos, con aplicaciones que van desde empaques y envases desechables, hasta partes de
refrigeradores y otros electrodomésticos, así como de múltiples aparatos electrónicos e
incluso artículos para aplicaciones médicas y cuidado de la salud.
Dentro de los productos de poliestireno (EPS) se pueden identificar tres familias
principales, el Poliestireno Cristal o de uso general (GPPS por su acrónimo en inglés),
el Poliestireno Alto Impacto (HIPS) y el Poliestireno Expandible (EPS).
El Poliestireno Cristal se trata de un termoplástico rígido, de excelente transparencia y
rigidez, que por sus propiedades estéticas, mecánicas e inocuas con la salud y el medio
ambiente se utiliza en numerosas aplicaciones de consumo, tales como:
17
Envases: platos, vasos y cubiertos, charolas para productos cárnicos.
Cuidado de la Salud: cajas de Petri, espejos vaginales, horquetas para hilo dental,
dosificadores de jarabes y suspensiones, estuches para cosméticos
Productos de Consumo e Institucionales: ganchos para ropa, juegos de geometría,
plumas y lapiceros, estuches de CD’s. esferas navideñas plásticas, exhibidores de
confitería y joyería
Construcción y Mobiliario: canceles de baño, difusores de iluminación, espuma de
aislamiento térmico y acústico
Eléctricos y Electrónicos: anaqueles de refrigeradores,
El poliestireno (EPS) alto impacto incluye un componente que incrementa su resistencia
mecánica, al mismo tiempo que le confiere opacidad y ductilidad. Este balance de
propiedades lo hace un termoplástico muy útil en segmentos como:
Envases: de yogurt, crema, gelatina y lactobacilos, palitos de paleta
Cuidado de la salud: charolas de instrumental médico y farmacéutico, rastrillos
desechables
Productos de Consumo e Institucionales: Ganchos para ropa, rastrillos, despachadores
de jabón y papel higiénico en espacios públicos, juguetes didácticos, lápices plásticos y
sacapuntas
Eléctricos & Electrónicos: Gabinete interno de refrigeradores, carcazas de impresoras,
gabinetes de aire acondicionado, detectores de humo
Publicidad: lámina para anuncios y señalética
El Poliestireno Expandido (EPS) se obtiene mediante la incorporación de un agente de
expansión a pequeñas esferas de poliestireno (EPS), que por acción de éste y de la
temperatura incrementan su volumen y reducen su densidad, de modo que una vez
transformado en producto final le confiere al poliestireno (EPS), además de su
18
estabilidad mecánica e inocuidad, propiedades de ligereza y excelente aislamiento
térmico y acústico.
Como todos los polímeros, el poliestireno (EPS) tiene su razón de ser y su versatilidad
y balance único de propiedades que ofrece lo ha hecho ocupar un lugar importante en
la vida cotidiana de la sociedad que no podría imaginarse hoy sin muchas de las
aplicaciones y usos arriba descritos.
Ahora bien, como cualquier otro material; al terminar su vida útil (al igual que el papel,
cartón, madera, metal, vidrio o cerámica), el poliestireno (EPS) debe canalizarse
adecuadamente para su aprovechamiento energético, reciclaje o disposición
final.(pt.mexico.com, 2012)
1.2.2 Definición
El poliestireno (EPS) es un plástico versátil usado para fabricar una amplia variedad de
productos de consumo. Dado que es un plástico duro y sólido, se usa frecuentemente en
productos que requieren transparencia, tales como envases de alimentos y equipos de
laboratorio. Cuando se combina con varios colorantes, aditivos y otros plásticos, el
poliestireno (EPS) se usa para hacer electrodomésticos, electrónicos, repuestos
automotrices, juguetes, macetas y equipamiento para jardines, entre otros.
El poliestireno (EPS) también se fabrica en forma de material espumoso llamado
poliestireno expandido (EPS) o poliestireno extruido (XPS), valorado por sus
propiedades de aislamiento y acolchado. El poliestireno (EPS) en espuma puede tener
más de 95% de aire y se usa como aislante doméstico y de electrodomésticos, envase
protector liviano, tablas para surf, servicio de alimentos y envasado de alimentos,
repuestos automotrices, sistemas de estabilización de caminos y acotamientos y mucho
más.
19
El poliestireno (EPS) se fabrica hilando o polimerizando estireno, una sustancia química
fundamental usado en la fabricación de varios productos. El estireno también se
encuentra naturalmente en alimentos tales como fresas, canela, café y carne de res.
Gráfico N° 6. Usos del poliestireno (EPS)
Fuente: https://www.chemicalsafetyfacts.org/es/poliestireno/
1.2.3 Fabricación
a. Proceso de fabricación del poliestireno (EPS).
El Poliestireno Expandido (EPS) se obtiene a partir de la transformación del
poliestireno expandible (EPS). Esta materia prima es un polímero del estireno que
contiene un agente expansor, el pentano. Como todos los materiales plásticos el
poliestireno expandible (EPS) deriva en último término del petróleo, aunque hay que
tener en cuenta que solo un 6% del petróleo se dedica a la fabricación de productos
químicos y plásticos frente a un 94% dedicado a combustibles para transporte y
calefacción.
Se parte del procesado del gas natural y del petróleo se obtienen, mayoritariamente
como subproductos, el etileno y diversos compuestos aromáticos. De ellos se obtiene
el estireno.
Este estireno monómero junto con el agente expansor sufre un proceso de
polimerización en un reactor con agua dando lugar al poliestireno expandible (EPS), la
materia prima de partida para la fabricación del poliestireno (EPS).
20
Gráfico N° 7. Proceso de fabricación del poliestireno (EPS)
Fuente: http://www.anape.es/index.php?accion=producto
b. Proceso de transformación del poliestireno (EPS)
El Poliestireno Expandible (EPS) es transformado en artículos acabados de Poliestireno
Expandido mediante un proceso que consta de tres etapas: una etapa de Expansión,
seguida de una etapa de Estabilizado, finalizando con una última Expansión y el
Moldeo.
- 1ª etapa: pre-expansión
La materia prima se calienta en unas máquinas especiales denominadas pre-expansores,
con vapor de agua a temperaturas situadas entre aprox. 80 y 110ºC. En función de la
temperatura y del tiempo de exposición la densidad aparente del material disminuye de
unos 630 kg/m3 a densidades que oscilan entre los 10 - 30 kg/m3.
En el proceso de pre-expansión, las perlas compactas de la materia prima se convierten
en perlas ligeras de plástico celular con pequeñas celdillas cerradas que contienen aire
en su interior.
- 2ª etapa: reposo intermedio y estabilización.
Al enfriarse las partículas recién expandidas se crean un vacío interior que es preciso
compensar con la penetración de aire por difusión. De este modo las perlas alcanzan
21
una mayor estabilidad mecánica y mejoran su capacidad de expansión, lo que resulta
ventajoso para la siguiente etapa de transformación. Este proceso se desarrolla durante
el reposo intermedio del material pre-expandido en silos ventilados. Al mismo tiempo
se secan las perlas.
- 3ª etapa: expansión y moldeo final.
En esta etapa las perlas pre-expandidas y estabilizadas se transportan a unos moldes
donde nuevamente se les comunica vapor de agua y las perlas se sueldan entre sí.
De esta forma se pueden obtener grandes bloques (que posteriormente se mecanizan en
las formas deseadas como planchas, bovedillas, cilindros, entre otros) o productos
conformados con su acabado definitivo.(anape.es, 2015)
Gráfico N° 8. Proceso de transformación del poliestireno expandido (EPS)
Fuente: http://www.anape.es/index.php?accion=producto
22
1.2.4 Propiedades del poliestireno (EPS)
1.2.4.1 Propiedades Físicas
a) Resistencia Mecánica
La resistencia a los esfuerzos mecánicos de los productos de poliestireno (EPS) se
evalúa generalmente a través de las siguientes propiedades:
- Resistencia a la compresión para una deformación del 10%.
- Resistencia a la flexión.
- Resistencia a la tracción.
- Resistencia a la cizalladura o esfuerzo cortante.
La densidad del material guarda una estrecha correlación con las propiedades de
resistencia mecánica. El gráfico reflejado a continuación muestra los valores alcanzados
sobre estas propiedades en función de la densidad aparente de los materiales de
poliestireno (EPS).
Gráfico N° 9. Tensión de compresión (σ10) - UNE-EN-826
Fuente: http://www.anape.es/index.php?accion=producto
Esta propiedad se requiere en los productos de poliestireno (EPS) sometidos a carga,
como suelos, cubiertas, aislamiento perimetral de muros, entre otros. En la práctica la
23
deformación del poliestireno (EPS) en estas aplicaciones sometidas a carga es muy
inferior al 10%.
La tensión de compresión al 10% de deformación se escogió para obtener respetabilidad
en los resultados. El método de ensayo para el 10% de deformación no es más que un
ensayo de laboratorio necesario para asegurar la calidad de la producción y no tiene
nada que ver con las cargas prácticas.
Por otro lado, la relación entre los resultados de ensayo de tensión de compresión al
10% de deformación y el comportamiento a compresión a largo plazo es bien conocida.
Los productos de poliestireno (EPS) tienen una deformación por fluencia de compresión
del 2% o menos, después de 50 años, mientras estén sometidos a una tensión permanente
de compresión de 0,30 σ10.
b) Aislamiento Térmico
Los productos y materiales de poliestireno expandido - EPS presentan una excelente
capacidad de aislamiento térmico frente al calor y al frío. La mayoría de sus aplicaciones
están directamente relacionadas con esta propiedad: por ejemplo, cuando se utiliza
como material aislante de los diferentes cerramientos de los edificios o en el campo del
envase y embalaje de alimentos frescos y perecederos como las familiares cajas de
pescado.
Esta buena capacidad de aislamiento térmico se debe a la propia estructura del material
que esencialmente consiste en aire ocluido dentro de una estructura celular conformada
por el poliestireno. Aproximadamente un 98% del volumen del material es aire y
únicamente un 2% materia sólida (poliestireno). De todos es conocido que el aire en
reposo es un excelente aislante térmico.
La capacidad de aislamiento térmico de un material está definida por su coeficiente de
conductividad térmica λ que en el caso de los productos de poliestireno (EPS) varía, al
24
igual que las propiedades mecánicas, con la densidad aparente. El gráfico adjunto nos
muestra esta influencia:
Gráfico N°10. Los valores generales varían de 0.043 a 0.029 para todas las
aplicaciones.
Fuente: http://www.anape.es/index.php?accion=producto
Existen nuevos desarrollos de materia prima que aportan a los productos transformados
coeficientes de conductividad térmica considerablemente inferiores a los obtenidos por
las materias primas estándar mostradas en el diagrama. Estas nuevas materias primas
son las conocidas como “de baja conductividad”, “con control de radiación” ó “con
absorbentes de infrarrojos” y tienen un característico color gris.
c) Comportamiento en el agua y vapor de agua.
El poliestireno expandido (EPS) no es higroscópico, a diferencia de lo que sucede con
otros materiales del sector del aislamiento y embalaje. Incluso sumergiendo el material
completamente en agua los niveles de absorción son mínimos con valores oscilando
entre el 1% y el 3% en volumen (ensayo por inmersión después de 28 días). Nuevos
desarrollos en las materias primas resultan en productos con niveles de absorción de
agua aún más bajos.
Al contrario de lo que sucede con el agua en estado líquido el vapor de agua sí puede
difundirse en el interior de la estructura celular del poliestireno (EPS) cuando entre
ambos lados del material se establece un gradiente de presiones y temperaturas. Para
25
determinar la resistencia a la difusión del vapor de agua se utiliza el factor adimensional
µ que indica cuantas veces es mayor la resistencia a la difusión del vapor de agua de un
material con respecto a una capa de aire de igual espesor (para el aire µ = 1). Para los
productos de poliestireno (EPS) el factor µ, en función de la densidad, oscila entre el
intervalo µ = 20 a µ = 100. Como referencia, la fibra de vidrio tiene un valor µ = 1 y el
poliestireno extruido µ = 150.
d) Estabilidad dimensional
Los productos de poliestireno (EPS), como todos los materiales, están sometidos a
variaciones dimensionales debidas a la influencia térmica. Estas variaciones se evalúan
a través del coeficiente de dilatación térmica que, para los productos de poliestireno
(EPS), es independiente de la densidad y se sitúa en los valores que oscilan en el
intervalo 5-7 x 10-5 K-¹, es decir entre 0,05 y 0,07 mm por metro de longitud y grado
Kelvin. A modo de ejemplo una plancha de aislamiento térmico de poliestireno
expandido de 2 metros de longitud y sometida a un salto térmico de 20º C experimentará
una variación en su longitud de 2 a 2,8 mm.
e) Estabilidad frente a la temperatura
Además de los fenómenos de cambios dimensionales por efecto de la variación de
temperatura descritos anteriormente el poliestireno expandido (EPS) puede sufrir
variaciones o alteraciones por efecto de la acción térmica. El rango de temperaturas en
el que este material puede utilizarse con total seguridad sin que sus propiedades se vean
afectadas no tiene limitación alguna por el extremo inferior (excepto las variaciones
dimensionales por contracción). Con respecto al extremo superior el límite de
temperaturas de uso se sitúa alrededor de los 100ºC para acciones de corta duración, y
alrededor de los 80ºC para acciones continuadas y con el material sometido a una carga
de 20 KPa.
26
f) Comportamiento frente a factores atmosféricos
La radiación ultravioleta es prácticamente la única que reviste importancia. Bajo la
acción prolongada de la luz UV, la superficie del EPS amarillea y se vuelve frágil, de
manera que la lluvia y el viento logran erosionarla. Dichos efectos pueden evitarse con
medidas sencillas, en las aplicaciones de construcción con pinturas, revestimientos y
recubrimientos. Debido a que estos efectos sólo se muestran tras la exposición
prolongada a la radiación UV, en el caso de las aplicaciones de envase y embalaje no es
objeto de consideración.
1.2.4.2 Propiedades Químicas
El poliestireno (EPS) es estable frente a muchos productos químicos. Si se utilizan
adhesivos, pinturas disolventes y vapores concentrados de estos productos, hay que
esperar un ataque de estas substancias. En la siguiente tabla se detalla más información
acerca de la estabilidad química del EPS.
Tabla N° 3. Estabilidad Química del Poliestireno Expandido (EPS)
SUSTANCIA ESTABILIDAD
Solución Salina(agua de mar) Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Jabones y soluciones de tensioactivos Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Lejías Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Ácidos diluidos Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Ácido clorhídrico(al 35%), ácido nítrico al (50%)
Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Ácidos concentrados (sin agua)al 100% No estable: el EPS se contrae o se disuelve
Soluciones alcalinas Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Disolventes orgánicos (acetona, esteres) No estable: el EPS se contrae o se disuelve
Hidrocarburos alifáticos saturados No estable: el EPS se contrae o se disuelve
Aceites de parafina, vaselina Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Aceites de diésel No estable: el EPS se contrae o se disuelve
Carburantes No estable: el EPS se contrae o se disuelve
Alcoholes (metanol, etanol) Estable: el EPS no se destruye con una acción prolongada
Aceites de silicona Relativamente estable: en una acción prolongada, el EPS puede contraerse o ser atacada su superficie.
Fuente: http://www.anape.es/index.php?accion=producto
27
1.2.5 Usos
a) El poliestireno (EPS) en la construcción
Podemos encontrar numerosas aplicaciones de material tanto en la construcción de
edificaciones como en las obras de ingeniería civil. Esto es debido a su elevada
capacidad de aislamiento térmico, su ligereza, sus propiedades de resistencia mecánica,
su adecuado comportamiento frente al agua y resistencia a la difusión del vapor de agua.
b) El poliestireno (EPS) en los electrodomésticos
Refrigeradores, aires acondicionados, hornos, horno de microondas, aspiradoras,
licuadoras; estos y otros electrodomésticos suelen fabricarse con poliestireno (sólido y
en espuma) porque es inerte (no reacciona con otros materiales), económico y duradero.
c) El poliestireno (EPS) en la industria automotriz
El poliestireno (sólido y en espuma) se usa para fabricar muchas autopartes, como
perillas, paneles de instrumentos, molduras, paneles de absorción de energía para
puertas y espuma para mitigar el ruido. La espuma de poliestireno (EPS) se usa también
en asientos de seguridad para niños.
d) El poliestireno (EPS) en los dispositivos electrónicos
El poliestireno (EPS) se usa para las carcasas y otras partes componentes de los
televisores, computadores y todo tipo de equipamiento de TI, donde es esencial una
combinación de forma, función y estética.
e) El poliestireno (EPS) en el sector de los servicios de alimentos
El envasado para el servicio de alimentos de poliestireno (EPS) suele ser mejor aislante,
mantiene los alimentos frescos por más tiempo y cuesta menos que las otras alternativas.
También tenemos las vajillas desechables como son: platos, vasos, tarrinas entre otros.
28
f) El poliestireno (EPS) en los sistemas de aislamiento
La espuma ligera de poliestireno (EPS) proporciona un excelente aislamiento térmico
en varias aplicaciones tales como paredes y techos de edificios, refrigeradores y neveras,
e instalaciones industriales de almacenamiento en frío. El aislamiento de poliestireno
(EPS) es inerte, durable y resistente al daño causado por el agua.
g) El poliestireno (EPS) en el sector médico
Dada su transparencia y fácil esterilización, el poliestireno (EPS) se usa en una amplia
gama de aplicaciones médicas, como bandejas para cultivos, tubos de ensayo, platos de
Petri, componentes de diagnóstico, carcasas para equipamiento para pruebas y
dispositivos médicos.
h) El poliestireno (EPS) en los métodos de envasado
El poliestireno (EPS) (sólido y en espuma) se usa para proteger productos de consumo.
Entre otros, los estuches de CD y DVD, los envases de maní para su envío, envases de
alimentos, bandejas para aves y carne y cartones de huevo suelen fabricarse con
poliestireno (EPS) para protegerlos contra daños o deterioro. (chemicalsafetyfacts.org,
2016)
1.3 Reciclaje de poliestireno (EPS)
Con el fin de minimizar el impacto ambiental y siendo consecuentes con el alto índice
de contaminación. El reciclaje del poliestireno (EPS) es una idea innovadora que ayuda
a disminuir considerablemente el espacio y problemas que este provoca.
Dentro de todos los materiales a reciclar este tiene especial ventaja por cuento es de
fácil reconocimiento lo que facilita la recolección.
Dependiendo de la función que vaya a cumplir poliestireno (EPS), puede ser molido
mezclado en porciones con diferentes elementos o reutilizado para la fabricación de
nuevos materiales
29
La manera más fácil y segura de realizar el procedimiento de reciclaje con el poliestireno
(EPS) es que luego de haber cumplido su función sea de empaque, embalaje, protección
debe juntarse para así realizar el proceso de trituración que posteriormente servirá para
el uso del poliestireno (EPS) en la construcción que permanecerá durante toda su vida
útil en su aplicación.
Se puede mencionar que a más del reciclaje que tiene como propósito la industria de la
construcción su uso también se da en reciclado para aplicaciones de hortícolas y
agrícolas, ya que es químicamente inerte y compatible con las plantas, puede ser
reconvertida por simple fusión mediante un extructor para la elaboración de artículos
escolares, también cuando la cantidad del poliestireno (EPS)es pequeña puede ser
reusada en rellenos sanitarios este proceso necesita que los pedazos de poliestireno
(EPS) sean pequeños para su posterior compactación .
Se puede concluir que el almacenamiento o reciclaje del poliestireno (EPS) no
representa mayor problema en cuanto su reutilización sea pronta y abarque mayor
cantidad. (aimasaNet. 2015)
2.3.1 Reciclaje de poliestireno (EPS) en Ecuador
El Ecuador inicia su reciclaje de poliestireno (EPS), comprometidos con la protección
y con el cuidado del medio ambiente por lo que gestionará reglamentos que beneficien
el reciclado de poliestireno (EPS) mediante la empresa GM OBB que es una empresa
comprometida con el cuidado del medio ambiente que además cumplirá con la
normativa ISO 14001:2004, como parte del trabajo se realizará charlas de
concientización a ciudadanía y empresas colaboradoras entre otros.
El manejo de los residuos sólidos es uno de los objetivos trazados en esta empresa
mediante la campaña 3Rs: reducir, reusar, reciclar, que cuenta con la colaboración de la
30
empresa RECIPLAST S.A., tienen soluciones creativas que permitirán disminuir un
porcentaje del 98,7% de los residuos que se generen en la planta.
Uno de los mejores resultados que se ha obtenido como recicladoras conjuntas GM OBB
Y RECICPLAST S.A, es el hecho de dar solución a la gran cantidad de poliestireno
(EPS) que genera el tipo de trabajo de GM OBB, que comprime el poliestireno (EPS)
para volver al proceso de realizarlas perlas en una fábrica en china.
GM OBB busca concientizar a los hogares para tener una cultura de reciclaje que aporte
con el medio ambiente y multiplique las oportunidades de disminuir la basura, dándoles
nueva oportunidad de diversos usos. (acelerandoNet 2014)
2.3.2 Uso de poliestireno (EPS) reciclado en el Ecuador
Los usos que comúnmente se le ha dado al poliestireno (EPS) en ámbito de la
construcción es como aislante térmico y acústico en los últimos años su función ha
variado multiplicando sus usos y por hoy se ha realizado bloques que son usados en
terraplenes, además de losas y paredes de poliestireno (EPS), además de material
decorativo como cielos falsos que toman cualquier tipo de forma o figuras que aportan
al embellecimiento de lugares. La ventaja de este material es que por su bajo peso es
fácil su transporte e instalación, con cada pieza que así lo requiera. La fábrica que realiza
estos paneles es PANECONS, quienes aseguran que han realizado cerca de 1500
unidades para vivienda en todo el país, que son 500.000m2 de producción.
(elcomercioNet 2016)
La empresa Plastex, en el Ecuador también aposto a trabajar con el poliestireno (EPS),
el mismo que indica que son variados los usos que se puede dar al poliestireno (EPS)
reciclado en este caso ellos se dedicaron a la realización de cornisas, que luego de un
proceso de extendido y posterior dimensionamiento son piezas ornamentales que dan
proyección y mejor visualización a fachas exteriores.
31
Para el revestimiento de los materiales se utiliza un hormigón acrílico o mezcla con
resinas o cementantes que unan las piezas. (elcomercioNet 2016)
2.3.3 Empresas que se dedican al reciclaje de poliestireno (EPS) en Ecuador
Las empresas que adicionalmente realizan su reciclaje de poliestireno (EPS) en las
diferentes ciudades podemos evidenciarlas en la siguiente tabla:
Tabla N° 4. Listado de empresas recicladoras poliestireno (EPS) en el Ecuador.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
2.4 El Hormigón
2.4.1 Antecedentes
Hablar de los orígenes del cemento conlleva un capítulo muy importante en los registros
de la historia del hormigón sus primeros registros se dan hace 1300 A.C. cuando en el
medio oriente se descubrió propiedades cementantes de la cal y piedra caliza que
reaccionan químicamente para formar una superficie endurecida.
El dato histórico de la existencia del cemento es de hace 12 millones de años en Israel
sin embargo el cemento no es hormigón, por lo que decimos que el hormigón es un
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
EMPRESA CIUDAD
GRAHAM
QUITO
RECIPLAST
QUITO
RECICLAR ECUADOR
IBARRA – QUITO –
CAYAMBE – LATACUNGA –
AMBATO – RIOBAMBA -
AZOGUES
PLASTEX QUITO - CUENCA
AB RECICLAJE
CUENCA
32
material artificial compuesto por más ingredientes que en porciones definidas dan
diferentes resultados en características físicas químicas y mecánicas.
2.4.1.1 Historia del Hormigón Armado
- El hormigón en sus inicios fue utilizado en Inglaterra 1796.
- En 1824 Josep Áspid fabricante de ladrillos artesanales logra la obtener la
legalización del primer “Cemento Portland”.
- En 1832 Francois Le Brun construye la primera casa de hormigón.
- En 1850 Lambot construye una barca de cemento reforzada con hierro, que después
de esta invención aparece el nuevo concepto de hormigón armado.
- Jack Monier jardinero se le imputa la invención del concreto armado, realizó un
jarrón con mortero de cemento y reforzado con una malla de alambre llamado ferro
cemento.
- En el año de 1861 el ingeniero de nacionalidad francés Coignet establece
reglamentos para el desarrollo de bóvedas, tubos, vigas, este nuevo material fue en
conjunto con Monier.
- En el año de 1890 el ingeniero Ransome construye el primer edificio de hormigón
armado de 2 pisos.
- En el año de 1900 se acepta la teoría elástica para diseños de hormigón armado
propuesta por los investigadores Coignet y Tedesco.
- A partir del año de 1945 se realizan los primeros estudios de la teoría de la última
resistencia que se fundamenta en la resistencia y propiedades inelásticas reales del
hormigón y del acero aceptado en el AMERICAN CONCRETE INSTITUTE
(ACI), como una nueva alternativa de diseño en el año de 1956.
33
- El reglamento del ACI en el año 1963 presenta perfectamente establecido el diseño
de estructuras de hormigón armado por la teoría de la última resistencia, en el país
se aplica a partir del año 1973.
2.4.2 Definición
La definición de concreto u hormigón puede darse como un material artificial
compuesto por un aglomerante (cemento), al que le acompañan agregados, cierta
cantidad de agua y aditivos específicos que en proporciones adecuadas nos permite
obtener variabilidad de esfuerzos diferentes resistencias.
“El hormigón es una roca fabricada por el hombre, diseñada y producida de acuerdo a
normas establecidas para fines y aplicaciones que se requieren para un proyecto
determinado.
Provee características de economía, facilidad en su colocación, velocidades en su
fraguado y puede ser aplicado de acuerdo a las necesidades de construcción según se
tenga”. (Trujillo y Almeida, 2017, p. 55).
2.4.3 Clasificación del Hormigón
a) Por su densidad
Los hormigones estructurales pueden clasificarse por su densidad en
Ligeros.............. de 1.200 a 2.000 kg/m3
Normales......... de 2.000 a 2.800 kg/m3
Pesados...............más de 2.800 kg/m3
(portal.ondac.com)
b) Por su composición
Hormigón ordinario. - Confeccionado con áridos pétreos (naturales y de machaqueo)
con una curva granulométrica continua, teniendo áridos gruesos y finos, en proporciones
adecuadas.
34
Hormigón sin finos. - Son hormigones en los que no existe el árido fino o las fracciones
más finas de este, son porosos y filtran el agua.
Hormigón Ciclópeo. - Es hormigón ordinario al que se le añaden, durante su puesta en
obra, áridos de un tamaño mayor de 30cm de diámetro. Vertido en proporciones que no
se pierda la compacidad aceptada, se utiliza en cimentaciones cuando estas son
excesivamente profundas.
Hormigón Unimodular.- Es un hormigón donde el árido es de un único tamaño, dando
hormigones muy porosos.
Hormigón ligero. - Hormigón donde el árido grueso es de baja densidad (pumita,
escorias granuladas, arcillas expandidas, entre otros.).
Hormigón pesado. - Compuesto de conglomerante y árido de alta densidad. Se usa para
estructuras o muros para impedir radiaciones.
Hormigón Refractario. - Hormigón que resiste altas temperaturas, así como la abrasión
en caliente, se fabrica con cemento de aluminato de calcio y áridos refractarios.
c) En función de su Armado
Hormigón en masa. - Es un sistema constructivo, estructural o no, que emplea
hormigón sin armadura o con esta en cantidad y disposición muy pequeña. Es apto para
resistir COMPRESIÓNes.
Hormigón armado. - Es un sistema constructivo generalmente estructural, donde el
hormigón lleva incorporado armaduras metálicas a base de redondos de acero
corrugado, con la misión de resistir los esfuerzos de tracción y flexión. De este modo se
consigue un material resistente tanto a los esfuerzos de compresión como a los de
tracción. Los esfuerzos de compresión son soportados por el hormigón.
Hormigón pretensado. - Si los esfuerzos de tracción a los que se somete el hormigón
armado son muy grandes, las barras de las armaduras pueden experimentar dilatación
35
elástica, con lo que el hormigón que las recubre se rompe. Para mejorar la resistencia
del hormigón a grandes esfuerzos de tracción, se tensan previamente las barras de acero
con el fin de compensar la dilatación que pudieran experimentar.
Hormigón de Agregado Ligero. - En este tipo de hormigón se reemplaza los agregados
tradicionales del hormigón, los cuales tienen una densidad aproximada de 2600 kg/m3
por componentes que tienen densidades muchas más bajas como la escoria del horno
(1250 kg/m3) o poliestireno expandido (EPS) (10 kg/m3).
Hormigón Aireado, celular, espumoso o gaseoso.- Este tipo de hormigón se obtiene
mediante la introducción de aire, obteniendo porosidad en la mezcla al momento de
fraguar obteniendo así un hormigón más ligero.
Hormigón sin finos.- En este tipo de hormigón no se utiliza agregados finos, por lo que
quedan un gran número de vacíos en la mezcla.
Hormigones livianos.- Se designa convencionalmente como hormigones livianos a
aquellos que producen una densidad inferior a 1900kg/m3, tienen un amplio campo de
uso en los casos en que se desea obtener aislación térmica y secundariamente acústica
y también para rebajar el peso muerto actuante sobre los elementos estructurales
resistentes (Coronel & Rodríguez, Pág., 15)
2.5 Componentes del hormigón
2.6 Cemento
El cemento es un conglomerante que está conformado por piedra caliza y arcillas
quemadas, que luego de ser molidas tienen la propiedad de endurecerse después de
ponerse en contacto con el agua, adquieren resistencias altas.
El cemento portland es el material empleado en la elaboración de hormigón que en
proporciones del 60% de piedra caliza y 40% de arcilla las cuales se mezclan y son
36
llevadas al horno a altas temperaturas donde son calcinadas y posteriormente trituradas
para formar el Clinker.
Este último resulta de la cocción hasta llegar a una fusión de la mezcla que en
proporciones adecuadas de materiales silíceos, calcáreos y férricos.
El proceso de producción de del cemento continua con la trituración del Clinker,
añadiendo agregado y yeso hidratado para retardar el tiempo de fraguado del cemento.
La norma ecuatoriana NTE INEN 152 denomina al cemento Portland como cemento
hidráulico producido por pulverización de Clinker, formado por silicatos de calcio
hidráulicos cristalino, además de elementos como: sulfato de calcio y en un porcentaje
del 5 % piedra caliza, sulfato de calcio.
2.6.1 Tipos de cemento
Según la norma INEN 152 (ASTM - C150) clasifica al cemento portland en los
siguientes tipos:
- TIPO I: cemento de uso común, se usa en obras donde no se requieren propiedades
especiales. La resistencia de diseño se obtiene a los 28 días.
- TIPO IA: cemento con incorporador de aire, con el mismo uso del Tipo I.
- TIPO II: es de uso general, especialmente cuando se requiere un moderado calor de
hidratación y una moderada resistencia a los sulfatos. La resistencia de diseño se
asume a los 42 días.
- TIPO IIA: cemento con incorporador de aire, con el mismo uso del Tipo II.
- TIPO III: cemento con mayor finura que los demás, siendo de fraguado rápido. Se
utiliza en obras donde se requiere alta resistencia inicial o temprana.
- TIPO IIIA: cemento con incorporador de aire, con el mismo uso del Tipo III.
- TIPO IV: cemento de bajo calor de hidratación, ideal para hormigones masivos,
37
tiene buena resistencia a los sulfatos.
- TIPO V: cemento de alta resistencia a la acción de los sulfatos, se utiliza en obras
portuarias, alcantarillas, canales, etc., debido a la acción severa de las aguas marinas
y sulfatadas.
Además de estos tipos de cementos portland, a los cementos hidráulicos
compuestos se clasifican de acuerdo a la norma INEN 490 (ASTM – C595) que
son los siguientes:
- TIPO IS: cemento portland de escoria de altos hornos.
- TIPO IP: cemento portland puzolánico.
- TIPO IT: cemento compuesto ternario.
- TIPO P: cemento portland puzolánico de fraguado lento.
- TIPO IP (M): cemento portland puzolánico modificado.
- TIPO S: cemento de escorias.
La norma INEN 1806 (ASTM – C91) clasifica a los cementos hidráulicos
por desempeño en los siguientes:
- TIPO GU: Para uso general.
- TIPO HE: Alta resistencia Inicial.
- TIPO MS: Resistencia moderada a los Sulfatos.
- TIPO HS: Resistencia Alta a los Sulfatos.
- TIPO MH: Moderado calor de hidratación.
- TIPO LH: Bajo calor de hidratación.
También tenemos los cementos para mampostería que se detallan en la norma
INEN 1806 (ASTM – C91) que son los siguientes:
- TIPO N: para uso en la preparación de mortero TIPO N y para mortero TIPO S
según la INEN 2518.
38
- TIPO S: para uso en la preparación de mortero TIPO S según la INEN 2518.
- TIPO M: para uso en la preparación de mortero TIPO M según la INEN 2518.
En el país el cemento portland tipo I y portland tipo IP se fabrican en la actualidad,
mientras que el resto de cementos se fabrican solo bajo pedido según el tipo de obra a
realizarse.
2.6.2 Ensayo de Densidad de Cemento. (NTE INEN 156: 2010)
La densidad del cemento es la relación de la masa del cemento entre el volumen
desplazado por el cemento, se expresa en gr/cm3, y oscila entre los valores de 2.9 a 3.15
(gr/cm3).
El ensayo de densidad real del cemento se encuentra estandarizada en la norma ASTM
C–188 y la NTE INEN 156:09; la densidad se puede determinar con el método del frasco
de Le-Chatelier o con el método del Picnómetro, ambos métodos consisten en colocar
una masa de cemento seca, en el interior del frasco previamente lleno de gasolina hasta
un nivel marcado. El cemento introducido desplaza el líquido hasta un segundo nivel
que queda dentro de una escala graduada y permite conocer, por lectura directa, el
volumen de la masa de cemento. Este valor se usa luego para calcular la densidad.
La principal utilidad que tiene el peso específico del cemento está relacionada con el
diseño y control de mezclas de hormigón.
2.6.3 Consistencia Normal (NTE INEN 157:09)
Para determinar el principio y final de fraguado del cemento, es necesario determinar
primeramente el contenido de agua que la pasta necesita para producir una pasta de
características específicas como fluidez óptima y plasticidad ideal, es decir el contenido
de agua que el cemento necesita para adquirir una consistencia normal según la norma
correspondiente.
39
El ensayo de consistencia normal se encuentra estandarizado en la Norma ASTM C-187
y la NTE INEN 157:09, para este ensayo se utiliza el Aparato de Vicat, el método para
determinar la consistencia, se basa en la resistencia que opone la pasta de cemento a la
penetración de la sonda de Tetmayer del aparato de Vicat. La pasta se considera de
consistencia normal, cuando la sonda penetra 10 milímetros ± 1 mm a los 30 segundos
de haber sido soltada. El contenido de agua de la pasta estándar se expresa como
porcentaje en peso de cemento seco, y el valor normal varía entre 25 y 33 %, sin
embargo, estos valores establecidos varían de acuerdo a las condiciones en que se
realice el ensayo.
Una parte complementaria de la consistencia normal del cemento es la determinación
de los tiempos de fraguado, donde se realiza ensayos en pastas de cemento hidráulico
de consistencia normal, preparadas de acuerdo a la NTE INEN 157 las que se mantienen
en un cuarto de curado donde inicia el proceso de fraguado. Se realizan penetraciones
periódicas en la pasta utilizando la aguja de Vicat de 1 mm de diámetro obteniendo así:
- El tiempo de fraguado inicial, es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial del
cemento con el agua y el instante en el cual la penetración medida o calculada es
de 25 mm.
- El tiempo de fraguado final, es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial del
cemento con el agua y el instante en el cual la aguja no deja una impresión circular
completa en la superficie de la pasta.
2.7 El agua en el hormigón
El agua en el hormigón, es denominado como el material indispensable para la
fabricación del concreto y de morteros, ya que facilita su función como ligante en la
mezcla, y en el curado del concreto, el agua que debe cumplir con normativas de calidad
vigentes dependiendo del lugar de fabricación.
40
Los consejos a continuación dados son generales, el agua a mezclar en el hormigón debe
ser limpia fresca no debe contener residuos de aceites, ácidos, sulfatos, sodio y calcio
materias orgánicas y otras sustancias que interfieran en el desenvolvimiento de la pasta
de hormigón.
La normativa vigente es: ASTM C1602, o la NTE INEN 1108:2014 (Quinta revisión).
En el gráfico N°6 se observa la resistencia en función de la cantidad del agua.
Gráfico N° 11. Resistencia a la compresión Vs Contenido de Agua para hormigones
ordinarios
Fuente: Robert Rochel Award, HORMIGÓN REFORZADO, Pág 4(1998)
Dosificar la porción de agua en el hormigón es importante ya que dependerá de esto
para obtener altas o bajas resistencias del hormigón. El concepto de relación agua /
cemento fue realizado por el investigador Duff A. Abrams en 1918 el mismo que
desarrollo el cono de Abrams para medir la consistencia del hormigón.
A continuación, presentamos una relación de propiedades en función de la cantidad de
agua en el hormigón.
41
Tabla N° 5. Cantidad de agua en el hormigón.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
PROPIEDADES RELACIÓN AGUA
CEMENTO OBSERVACIONES
Resistencia Alta Baja Resistencia
Baja Alta Resistencia
Durabilidad Alta Baja durabilidad
Baja Alta durabilidad
Segregación Alta Alta porosidad
Baja Baja porosidad
Permeabilidad Alta Alta permeabilidad
Baja Baja permeabilidad
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 6. Cantidad de agua en el hormigón.
IMPUREZAS FRAGUADO ENDURECIMIENTO EFLORESCENCIA CORROSIÓN ADHERENCIA EXPANSIÓN AIRE
INCLUIDO HIDRATACIÓN
Ph X X - - - - - -
Sustancias solubles
X X X X X - - -
Sulfatos X X X X X X - -
Cloruros X X X X X - - -
Hidratos de
carbono X X - - X - - -
Sustancias orgánicas solubles en éter
X X - - - - X X
X= CAUSA EFECTO NEGATIVO -- = NO CAUSA EFECTO NEGATIVO
Fuente: Fuente: Tecnología del Concreto (2010), Jaime Gómez Jurado, Pag. 53
El agua para fabricación del hormigón en conclusión debe cumplir con características
físicas, químicas, microbiológicas, las mismas que han sido tratadas a fin de que sea
apta para el consumo humano.
2.7.1 Tipos de agua para el hormigón
42
- Agua de Mezclado
Es la cantidad de agua que se añade a la mezcla por volumen unitario de hormigón.
Es importante su determinación pues le confiere hidratación al cemento y durante
esta etapa se producen nuevos compuestos que ocupan un lugar dentro de la pasta.
La cantidad de agua de mezclado debe limitarse al mínimo estrictamente necesario,
para conferirle a la pasta la trabajabilidad requerida, según las condiciones en obra,
ya que el agua en exceso se evapora y crea una red de poros capilares que
disminuyen su resistencia. (ingenierocivilinfo 2010)
- Agua de Curado
“El agua de curado es importante durante la etapa de fraguado del hormigón; es
necesario suministrarla para garantizar la hidratación completa del cemento. Esta
cantidad de agua adicionada depende de dos factores importantes como son la
temperatura y la humedad del ambiente en donde se encuentre el hormigón.
El objeto del curado es mantener al hormigón saturado o lo más próximo a la
saturación hasta que los espacios que al inicio estaban saturados de agua se llenen
con los productos de hidratación del cemento” (Gómez.J., (2010), Tecnología del
Concreto, Pág., 4)
- Agua de Contacto
“Es necesario evaluar la calidad del agua de contacto con la estructura de hormigón
debido a los problemas de durabilidad que se pueden presentar en el tiempo.
También la problemática se presenta en el caso de suelos de contacto con el
hormigón. En ambos casos las condiciones ambientales son importantes para
atenuar o no el grado de agresividad (tiempo en que se puso en contacto con la
estructura, protección de la estructura, permanencia temporaria del contacto”
- Agua de Lavado
43
“El agua para lavado de los agregados, no debe contener materiales, en cantidades tales
que produzcan una película o revestimiento dañino sobre las partículas de agregados.
Cuando se utiliza para el lavado de la hormigonera u otros equipos, el agua de lavado
no debe contener impurezas en cantidades suficientes para producir el deterioro del
equipo o de la mezcla.” (fceiaNet, 2010)
2.8 Agregados
Los agregados en un inicio pueden por facilidad clasificarse en Agregados gruesos que
pasa completamente el tamiz N°4 o superior, Agregado fino que pasa el 100% el tamiz
3/8’’ y quedan retenidos en el tamiz N° 200 generalmente arenas gruesas o finas.
Pero existen más clasificaciones para sus diferentes usos.
Según la Norma INEN 872 (ASTM C33) los agregados deben ser duros resistentes,
durables, limpios de buena granulometría no reactivos con el cemento (inertes), la roca
de la cual provienen debe ser compacta e inalterada sin rajaduras ni porosidades. La
densidad absoluta de la roca de origen debe ser lo más alta posible (se recomienda no
menor a 2400 kg/m3).
Los agregados deben estar completamente limpios además de libres de impurezas como
arcillas, materia orgánica, ya que las impurezas de estos elementos provocarían
afectaciones a la resistencia e hidratación del concreto.
La textura y forma de los agregados en el hormigón es un factor considerable ya que
permite mayor o menor adherencia a la pasta de cemento, se aconseja que los agregados
tengan características como que sean redondos, irregulares y se elimina los agregados
cuyas formas sean elongadas, lisos de superficie y sus dimensiones sean
considerablemente mayor a las establecidas.
44
Los agregados en el hormigón son elementos constituyentes cuya función es ocupar
espacios para hacer un hormigón más económico, y al combinarse con todos los demás
elementos constituyente la resistencia total al concreto.
- Agregado Grueso (Gravas – Ripio)
Pertenece al material que se retiene por el tamiz N°4 correspondiente a 4,75mm presenta
mejores características de adherencia con el cemento cuando son triturados
por lo que su resistencia es mayor se recomienda que la forma sea esférica o cúbica para
utilizar menor cantidad de pasta para revestir su superficie, diferentes formas no
permitirán un buena trabajabilidad, en el agregado grueso se realiza el ensayo de
abrasión el mismo que nos indica si es apto para su participación en el hormigón.
- Agregado Fino (Arenas)
El agregado fino corresponde al material que pasa por el tamiz N°4 – correspondiente a
4,75mm esta arena deberá ser de buena calidad que cumpla con características como
que su origen sea natural o de piedra triturada sus partículas sean menores a 5mm, su
función es de llenar espacios, tener una buena graduación lo que permite una buena
trabajabilidad en el hormigón.
- Granulometría
La granulometría es el ordenamiento de las partículas de los agregados a utilizarse en la
elaboración del hormigón este debe ser bien graduado, esto facilita que al momento de
realizar la mezcla quede menos espacios libres y sean llenado por la pasta de cemento
y agua obteniendo un hormigón más económico.
- Análisis Granulométrico
Es un ensayo que debe realizarse a los agregados que serán elementos constitutivos del
hormigón. El ensayo consiste en hacer pasar una muestra representativa del agregado
por una serie de tamices con varias aberturas sucesivas desde la más grande hasta la más
45
pequeña para obtener la masa del material que retiene cada tamiz, lo que nos permite
tener la información de la distribución y tamaños de las partículas.
En la norma ASTM-C33 (INEN 696) el tamizado en los agregados finos se debe realizar
por la siguiente serie de mallas indicadas en la siguiente Tabla N°6.
Tabla N° 7. Límites de Granulometría Agregado Fino
Tamiz Limites (% que pasa)
ASTM C33
Abertura (mm)
Inferior Superior
3/8" 9,5 100 100
N° 4 4,75 95 100
N° 8 2,38 80 100
N° 16 1,19 50 85
N° 30 0,6 25 60
N° 50 0,3 10 30
N° 100 0,15 2 10
Fuente: ASTM. Especificación Normalizada para agregados en el hormigón
El agregado fino que cumple con la granulometría deja los espacios necesarios para
que ocupe la pasta de cemento, y sea un hormigón fresco con buena consistencia,
trabajabilidad y fraguado.
La serie de tamices que debe pasar el agregado grueso se muestra en la siguiente
tabla.
Tabla N° 8. Límites de Granulometría Agregado Grueso
Tamiz Limites (% que pasa)
ASTM C33 Abertura
(mm) Inferior Superior
2" 50,8 100 100
1 1/2" 38 95 100
1" 25,4 - -
3/4" 19 35 70
1/2" 12,5 - -
3/8" 9,5 10 30
N° 4 4,76 0 5
Fuente: ASTM. Especificación Normalizada para agregados en el hormigón
46
La tabla a continuación indicada muestra la clasificación del agregado grueso para
hormigones.
Tabla N° 9. Granulometría de Agregado Grueso para hormigones ASTM C 33
Agregado No.
Tamaño normal
PORCENTAJE QUE PASA CADA UNO DE LOS SIGUIENTES TAMICES(mm)
100 95 75 63 50 37,5 25 19 12,5 9,5 4,75 2,36 1,18
1 90-37,5 100 90-100 -- 25-60 -- 0-15 -- 0-5 -- -- -- -- --
2 63-37,5 -- -- 100 90-100 35-70 0-15 -- 0-5 -- -- -- -- --
3 50-25,0 -- -- -- 100 90-100 35-70 -- 0-15 -- -- -- -- --
357 50-4,75 -- -- -- 100 95-100 -- 35-70 - 10-30 -- 0-5 -- --
4 37,5-19 -- -- -- -- 100 90-100 20-55 0-15 -- 0-5 -- -- --
467 37,5-4,75 -- -- -- -- 100 95-100 -- 35-70 -- 10-30 0,5 -- --
5 25,0-12,5 -- -- -- -- -- 100 90-100 20-55 0-10 0-5 -- -- --
56 25,0-9,5 -- -- -- -- -- 100 90-100 40-85 10-40 0-15 0-15 -- --
57 25,0-4,75 -- -- -- -- -- 100 95-100 -- 25-60 -- 0-10 0-5 --
6 19,0-9,5 -- -- -- -- -- -- 100 90-100
20-55 0-15 0-15 - --
67 19,0-4,75 -- -- -- -- -- -- 100 90-100
-- 20-55 0-10 0-5 --
7 12,5-4,75 -- -- -- -- -- -- -- 100 90-100 40-70 0-15 0-5 --
8 9,5-2,36 -- -- -- -- -- -- -- -- 100 85-100 10-30 0-10 0-5
Fuente: Tecnología del concreto (2010), Jaime Gómez Jurado, Pág.75
- Curva Granulométrica.
El diagrama de la Granulometría es una línea que une los puntos de la distribución
granulométrica del agregado. Se la plasma en un sistema de coordenadas, en el eje de
las ordenadas se representa el porcentaje acumulado que pasa el tamiz; y en el eje de las
abscisas, las aberturas del tamiz que se encuentra en escala logarítmica.
- Módulo de Finura
El módulo de finura también es llamado modulo granulométrico por algunos
investigadores este módulo da una idea del grosor o de la finura de un agregado.
Se calcula sumando los porcentajes acumulados en los tamices estándares que son :
N°100- N°50- N°30- N°16- N°8- N°4 -3/8”- 3/4”- 11/2”- 3”y 6” y dividiendo la suma
para 100.
47
Ecuación N°1. Módulo de Finura
Cuando este valor es bajo lo que indica que es agregado es fino y si el valor es alto pues
que es un agregado grueso. Los cambios de granulometría en la arena tienen influencia
en la demanda del agua la trabajabilidad del hormigón en consecuencia el acomodo será
del agua y el cemento para conservar la resistencia del hormigón.
La norma ASTM –C33(INEN 696), recomienda que el módulo de finura se encuentra
entre 2.3 a 3.2 sin exceder estos límites permisibles, las arenas con módulo de finura
menor facilitan la trabajabilidad y reducen la segregación y arenas con módulos mayor
entre 2.8 y 3.1 son para elaborar hormigones de alta resistencia.
- Tamaño Máximo
El tamaño máximo del agregado nace del ensayo granulométrico y es el tamiz o malla
que permite el paso del máximo porcentaje del material es decir el 100%. El tamaño
máximo nos indica las dimensiones de la partícula más grande que se encuentra dentro
de la masa del agregado, cual debe ser semejante con las dimensiones y especificaciones
de la estructura. (Sánchez, 2010, pág.78)
Se determina entre la relación de la masa y el volumen, tomando en cuenta que los
agregados tienen un grado de porosidad y que junto con más partículas dejan cantidad
de vacíos. El cálculo de este valor es importante para el diseño de mezcla ya que se
puede determinar la cantidad del agregado requerido para el volumen unitario del
hormigón.
𝑀𝐹 = Ʃ%𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜(6 "+ 3"+1 1/2"+3/4" + 3/8" + 𝑁°4 + 𝑁°8 + 𝑁°30 + 𝑁°50 + 𝑁°100)
100
48
Dado este concepto se describen las siguientes relaciones:
- Densidad de volumen en estado seco (absoluta)
Es la relación entre la masa sólida del agregado (Ms), para el volumen del material
sólido (Vs), que excluye sus poros (saturables y no saturables) y los vacíos entre
partículas.
𝐷𝑎 =𝑀𝑠
𝑉𝑠
Ecuación N° 2. Densidad de volumen estado seco
- Densidad aparente
Es la relación entre la masa del agregado sólido (M), para el volumen que ocupan los
agregados (V), se incluyen los poros permeables o saturables como poros impermeables
o no saturables (volumen aparente o absoluto) y los vacíos entre partículas
𝐷𝑎 =𝑀
𝑉
Ecuación N°3. Densidad aparente.
- Densidad de volumen en estado SSS
Es la relación entre la masa del agregado sólido en estado “saturado superficie seca”
(Msss) para el volumen del material sólido, se incluye el volumen de los poros
permeables saturados de humedad (Vss)
𝐷𝑠𝑠𝑠 =𝑀𝑠𝑠𝑠
𝑉𝑠𝑠𝑠
Ecuación N° 4. Densidad volumen en estado SSS.
- Densidad aparente máxima
La densidad aparente máxima se determina mezclando el agregado grueso y el agregado
fino para obtener la máxima densidad de la mezcla, este valor se obtiene determinando
el porcentaje del agregado grueso y el porcentaje de agregado fino. Para obtener una
49
máxima masa unitaria que deja una menor cantidad de vacíos a ser ocupados por la
pasta.
- Densidad óptima
La densidad óptima se obtiene al disminuir un 4% el porcentaje de agregado fino que
corresponde a la densidad máxima lo cual implica un aumento en el porcentaje de
agregado grueso.
Para diseños de hormigón se recomienda trabajar con la densidad óptima, permitiéndose
obtener un volumen adicional de vacíos y mayor cantidad de pasta dando como
resultado una mejor trabajabilidad, cohesión y una mayor resistencia.
- Porosidad
Se refiere a los espacios que no están ocupados por materia sólida en la partícula del
agregado, es una de las propiedades importantes en el mismo. Puede influir en la
estabilidad química, resistencia a la abrasión, resistencias mecánicas, propiedades
elásticas, gravedad específica, absorción y permeabilidad de las partículas que lo
constituyen.
La porosidad está relacionada con la capacidad de absorción de agua u otros líquidos
dentro de los agregados, según el tamaño de los poros, su continuidad (permeabilidad)
y su volumen total.
- Capacidad de absorción
La capacidad de absorción es el incremento que se presenta en la masa de los agregados,
debido al agua contenida en los poros del material, excluyendo el agua que se adhiere
en la superficie exterior de las partículas; su valor se expresa como un porcentaje de
masa seca.
La absorción de los agregados se obtiene después de haber sometido al material a una
saturación durante 24 horas, luego se procede a secar superficialmente el material, y por
50
diferencias de masa se logra obtener el porcentaje de absorción con relación a la masa
seca del material. Para definir la capacidad de absorción del agregado se consideran los
siguientes estados según el contenido de humedad de las partículas
Grafico N° 12. Estado de saturación del agregado
Fuente: El concreto y otros materiales para la construcción Gutiérrez, Pág.22
a) Secado Total: los poros de las partículas están exentas de agua, para eliminar el agua
se coloca en la estufa a 110ºC durante 24 horas, este estado solo se obtiene en
laboratorio.
b) Seco al Aire: es un estado que se encuentra en la naturaleza, esta entre el estado seco
y saturado superficie seca; en este estado las partículas no tienen humedad
superficial y los poros permeables se encuentran parcialmente llenos de agua.
c) Saturado y Superficie Seca (SSS): conocido como el estado SSS, en este estado no
existe humedad superficial y los poros se encuentran llenos de agua; es un estado
que se puede obtener solo en laboratorio.
d) Sobresaturado: es un estado que se encuentra en la naturaleza donde los poros
permeables de la partícula están llenos de agua y con humedad superficial.
51
- Peso Unitario
“Se define como peso unitario al resultado de dividir el peso de las partículas entre el
volumen total incluyendo vacíos. Al incluir los espacios entre partículas influye la forma
de acomodo de las partículas dejando el menor espacio entre ellas; el procedimiento
para su determinación se encuentra normalizado en ASTM C29.”
El mayor peso unitario se tendrá cuando quepa más material dentro del mismo volumen,
lo que depende naturalmente de la granulometría, tamaño, forma y textura del agregado.
- Porcentaje de Vacíos
“Es la medida de volumen expresado en porcentaje de los espacios entre las partículas
de agregados, depende del acomodo de las partículas por lo que su valor es relativo
como en el caso del peso unitario.”
% 𝑉𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 =𝑆 ∗ 𝑊 − 𝑃 ∗ 𝑈 ∗ 𝐶
𝑆 ∗ 𝑊 𝑥 100
Ecuación N°5. Porcentaje de Vacíos.
Dónde:
S = Peso Específico de masa W = Densidad del gua
P.U.C = Peso Unitario Compactado Seco del Agregado
- Humedad
“Es la cantidad de agua superficial retenida por la partícula, su influencia está en la
mayor o menor cantidad de agua necesaria en la mezcla.” 12
Se calcula con la siguiente ecuación:
% 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 𝑥 100
Ecuación N°6. Humedad. Proceso de producción de los agregados
52
“Todos sus procesos son controlados bajo estrictas normas de calidad, seguridad y
ambiente, a través del monitoreo continuo de especificaciones, manejo de riesgos
industriales e impactos ambienta-les, generando así excelentes productos en un
ambiente seguro para nuestros colaboradores, contratistas, visitantes y la comunidad.
- El proceso se inicia en la cantera. Para extraer las rocas, se realizan pequeñas
explosiones controladas y con extrema seguridad, para evitar ruido y vibraciones, y
para que la roca se divida en pedazos más pequeños. Posteriormente, la roca es
cargada por una excavadora hidráulica y colocada en camiones para su transporte a
la planta procesadora.
- La materia prima se transporta a través de camiones u otro medio, hacia la planta de
agregados, por ello es bueno que la planta esté situada en un lugar cercano a la
cantera.
- Los materiales extraídos de la cantera son depositados en la tolva de trituración
primaria, donde se procede a su trituración y reducción a tamaños más pequeños.
- Una vez triturados en la fase primaria, los materiales pasan a la trituración
secundaria, donde las rocas se reducen aún más de tamaño y se clasifican para
quedan aptas para ser recibidas en la tercera fase del proceso.
- Como método de protección del ambiente, el agua utilizada en este proceso se
recicla. De esta manera, se evita el derroche de este recurso natural.
- Los agregados ya están listos y se transportan a las obras a través de camiones”
(holcimecuador.com, 2017).
2.8.1 Datos generales de la mina
Para la elaboración del hormigón en estudio se ha utilizados los agregados tanto gruesos
como finos de la cantera de Pifo HOLCIM, la misma que se encuentra ubicada en la Vía
Papallacta, Fotografía N° 1., la que cuenta con todos los permisos y normativa
53
municipal para la extracción y proceso de trituración del material. Aproximadamente
la planta tiene una producción de 50000Toneladas.
Tabla N°10. Datos Mina Holcim
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
REGISTRO DE DATOS DE LA MINA HOLCIM
1 Provincia Pichincha
2 Cantón Quito
3 Parroquia Pifo 2 ½ Km, de la Y de Sangolqui
Baeza Papallacta
4 Altura 2830 msnm
5 Superficie 34-36 Hectáreas aproximadamente
6 Reservas Sobre los 10 000 000 m3 Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Gráfico N°13. Cantera Pifo Holcim- Ecuador
Fuente: Google Earth
2.8.2 Métodos y Sistemas de Explotación
De acuerdo a la información relacionada, el mineral que se explota en la cantera de
Holcim ubicada en el sector de Pifo es una roca andesítica volcánica, el método de
explotación que se utiliza en la mina es a cielo abierto.
Para poder utilizar este método de explotación se deben considerar factores como son
los siguientes:
54
- Condiciones geológicas del yacimiento.
- Tipo de material a explotar.
- Características físicas y mecánicas de los minerales.
En cuanto a sistema de explotación el que se utiliza es de perforación y voladura dentro
de este aspecto se deben cumplir con ciertas normas establecidas por Holcim a nivel
mundial las cuales permiten utilizar este sistema de explotación garantizando seguridad
de los trabajadores.
La perforación consiste en la apertura de barrenos mediante la utilización de un
compresor y una perforadora neumática.
La voladura consiste a la fracturación de la roca del macizo rocoso. (Trujillo &Almeida,
Pág., 67)
Fotografía N°1. Procesamiento y Trituración de los Agregado
Fuente: (Trujillo &Almeida, Pág,67)
2.8.3 Proceso detallado de trituración, trozamiento.
En la planta de agregados Holcim Pifo se realiza la trituración y trozamiento de los
agregados mediante la utilización de tres tipos de trituración: Primaria (agregados desde
1 metro a 7 pulgadas), la cual utiliza un sistema de mandíbulas, secundaria (agregados
desde 7 pulgadas a 1 ½ pulgadas), la cual utiliza un sistema de cono y terciaria
55
(agregados desde 1 ½ pulgadas hasta obtener el producto final), de igual manera se
utiliza un sistema de cono.
Finalmente, los cargados consisten en la disposición del producto final en un medio de
transporte HOLCIM lo realiza utilizando cargadoras frontales de varias capacidades
2.8.4 Caracterización de los agregados
La calidad, forma y textura de los agregados es importante en una mezcla de hormigón,
ya que de ella depende la adherencia entre agregados y pasta de cemento.
También debe estar la superficie libre de impurezas orgánicas las cuales son
desfavorables en la unión entre agregado y el cemento, por lo cual los agregados deben
cumplir con ciertos parámetros como son: la resistencia, durabilidad, granulometría y
resistencia al intemperismo.
2.8.5 Ensayo de Abrasión del Árido Grueso. (INEN 860:2011)
Este ensayo es de gran importancia ya que nos permite obtener como resultado el
porcentaje de desgaste del ripio y el coeficiente de uniformidad del agregado
Se determina si el agregado es apto para soportar cargas o para resistir al desgaste; este
ensayo es indispensable en el diseño de mezclas.
Se analiza el desgaste del agregado grueso menor a 1 ½”. (38 mm) que es el resultado
de la fricción y el impacto con las esferas dentro de la Maquina de los Ángeles.
La máquina de los Ángeles, es un aparto constituido por un tambor cilíndrico hueco de
acero de 500 mm de longitud y 700 mm de diámetro aproximadamente, con su eje
horizontal fijado a un dispositivo exterior que puede transmitirle un movimiento de
rotación alrededor del eje. El tambor tiene una abertura para la introducción del material
de ensayo y de la carga abrasiva; dicha abertura está provista de una tapa que debe reunir
las siguientes condiciones:
56
a. Asegurar un cierre hermético que impida la pérdida del material y del polvo.
b. Tener la forma de la pared interna del tambor, excepto en el caso de que por la
disposición de la pestaña que se menciona más abajo, se tenga certeza de que el
material no puede tener contacto con la tapa durante el ensayo.
c. Tener un dispositivo de sujeción que asegure al mismo tiempo la fijación rígida de
la tapa al tambor y su remoción fácil.
El tambor tiene fijada interiormente y a lo largo de una generatriz, una pestaña o saliente
de acero que se proyecta radialmente, con un largo de 90 mm aproximadamente. Esta
pestaña debe estar montada mediante pernos u otros medios que aseguren su firmeza y
rigidez. La posición de la pestaña debe ser tal que la distancia de la misma hasta la
abertura, medida sobre la pared del cilindro en dirección de la rotación, no sea menor
de 1250 mm. La pestaña debe reemplazarse con un perfil de hierro en ángulo fijado
interiormente a la tapa de la boca de entrada, en cuyo caso el sentido de la rotación debe
ser tal que la carga sea arrastrada por la cara exterior del ángulo.
Una carga abrasiva consiste en esfera de fundición o de acero de unos 48 mm de
diámetro y entre 390 y 445 gramos de masa, cuya cantidad depende del material que se
ensaya, tal como se indica en la tabla N° 11.
Tabla N°11. Datos Mina Holcim
TIPO NÚMEROS DE
ESFERAS
MASA DE LAS
ESFERAS (g)
A 12 5000 ± 25
B 11 4584 ± 25
C 8 3330 ± 25
D 6 2500 ± 15
Fuente: http://www.construaprende.com
La resistencia a la abrasión, desgaste, o dureza de un agregado, es una propiedad que
depende principalmente de las características de la roca madre. Este factor cobra
57
importancia cuando las partículas van a estar sometidas a un roce continuo como es el
caso de pisos y pavimentos, para lo cual los agregados que se utilizan deben estar duros.
Para determinar la dureza se utiliza un método indirecto cuyo procedimiento se
encuentra descrito en la Normas INEN 860 :2011.
El choque entre el agregado y las bolas da por resultado la abrasión y los efectos se
miden por la diferencia entre la masa inicial de la muestra y la masa del material
desgastado expresándolo como porcentaje inicial.
% 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑔𝑎𝑠𝑡𝑒 =(𝑃𝑎 − 𝑃𝑏)
𝑃𝑎
Ecuación N°7. % de desgaste
Donde
Pa= masa de la muestra antes del ensayo (g).
Pb= masa de la muestra después del ensayo, que pasa el tamiz 1.68 mm
A continuación, se detalla en la tabla
2.8.6 Ensayo de Colorimetría. (NTE INEN 855:2010)
Este ensayo se lo realiza al agregado fino para determinar la cantidad de materia
orgánica o de impurezas que tiene el agregado
La Norma INEN 855:2010 (ASTM C-40); De objetivo principal de este ensayo el
determinar en una muestra de arena el contenido de materia orgánica existente y así
poder conocer hasta que resistencia se puede alcanzar en el hormigón con ese agregado.
El ensayo consiste en colocar una determinada cantidad de arena en una solución al 3%
de NaOH (Hidróxido de Sodio) o Sosa caustica con relación a la cantidad de agua a
utilizar, de esta manera si existe materia orgánica se producirá algún tipo de coloración
en la solución y se lo ubicará dentro del gráfico que se describe a continuación:
58
Gráfico Nº 14. Colorimetría del Agregado Fino
Fuente: Laboratorio de Ensayo de Materiales - UCE
2.8.7 Ensayo de Peso Específico y Capacidad de Absorción.
El peso específico
Llamado también de densidad, es la relación del peso del material entre el volumen que
ocupa sin incluir sus vacíos. En este ensayo determinamos el peso específico saturado
con superficie seca aparentemente y el % de absorción.
Se suele expresar los pesos unitarios en kg/m3.
El porcentaje de absorción es la cantidad de agua que puede absorber un agregado para
llenar sus vacíos.
Capacidad de Absorción este ensayo es determinar el porcentaje de absorción de los
agregados (fino y grueso) que van a ser utilizados en la determinación de la dosificación
de las mezclas y posteriormente a la elaboración de hormigones.
2.8.8 Ensayo para determinación masa unitaria suelta y compactada de
agregados. NTE INEN 858:2010 (ASTM C29)
Esta norma se usa para determinar los valores de la masa unitaria necesarios para la
selección de las proporciones delos agregados en las mezclas de concreto. La masa unitaria
puede ser usada también para la determinación de las relaciones masa/volumen. Esta norma
determina la masa unitaria en condición compactada o suelta y el cálculo de los vacíos entre
59
las partículas de agregados finos, gruesos o mezclados. Esta norma se aplica a agregados
que no exceden los 150 mm de tamaño máximo nominal
Masa unitaria: Se define como la relación entre el peso de una muestra de agregado
compuesta de varias partículas y el volumen que ocupan estas partículas agrupadas dentro
de un recipiente de volumen conocido.
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑈𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 = 𝑃𝑠
𝑉𝑟
Ecuación N° 8. Masa unitaria
Donde:
Ps = Peso seco del material
Vr = Volumen del recipiente
Masa unitaria compactada: Se entiende por masa unitaria compacta el grado de
acomodamiento de las partículas del agregado cuando se ha sometido a vibración ya
que esta mejora el acomodamiento y aumenta la masa unitaria producida por los 25
golpes de una varilla, ya con esto se procede a verter una segunda capa y una tercera,
todas las tres con el mismo proceso de compactación, al finalizar las compactaciones
se procede a pesar.
Masa unitaria seca: Se denomina masa unitaria suelta la del material que se encuentra
en estado normal de reposo porque el volumen que ocupa es mayor y por tanto su masa
unitaria es menor.
2.8.9 Ensayo de contenido de Humedad (NTE INEN 862:2011)
Se define como la cantidad de agua que tienen las partículas de los agregados,
generalmente se expresa en porcentaje.
“Los agregados que se encuentran en la intemperie, sus partículas pueden estar muy
secas o llenos de agua, por lo general estos poseen un grado de humedad, el cual es de
60
gran importancia ya que con él podríamos saber si nos aporta agua a la mezcla para
poder corregir el agua de mezclado.
Las partículas de agregado pueden pasar por cuatro estados, los cuales se describen a
continuación:
- Totalmente seco: Se logra mediante un secado al horno a 110 °C ± 5º C hasta
que los agregados tengan un peso constante (generalmente 24 horas).
- Parcialmente seco: Se logra mediante exposición al aire libre.
- Saturado y Superficialmente seco: (SSS): En un estado límite en el que los
agregados tienen todos sus poros llenos de agua, pero superficialmente se
encuentran secos. Este estado sólo se logra en el laboratorio.
- Totalmente Húmedo: Todos los agregados están llenos de agua y además existe
agua libre superficial. ” (QUINGALUISA Alex, 2014, pág. 96)
El ensayo de contenido de humedad está estandarizado en la Norma ASTM C–566 y la
NTE INEN 862:2010; este ensayo consiste en someter una muestra de agregado a un
proceso de secado y comparar su masa antes y después del mismo para determinar su
porcentaje de humedad total.
Cuando la humedad libre es positiva, el agregado está aportando agua a la mezcla; si es
negativa, el agregado está quitando agua a la mezcla.
2.8.10 Ensayo de granulometría (NTE INEN 696:2011)
Se define como la distribución del tamaño de sus partículas. Esta granulometría se
determina haciendo pasar una muestra representativa de agregados por una serie de
tamices ordenados, por abertura, de mayor a menor.
El ensayo de granulometría está estandarizado en la Norma ASTM C–136 y en la NTE
INEN 696:2011. El ensayo consiste en hacer pasar el agregado a través de una serie de
61
tamices que tienen aberturas cuadradas y cuyas características deben de ajustarse a la
norma establecida.
Los resultados serán plasmados en un diagrama (Porcentaje Que Pasa vs. Abertura del
Tamiz), dándose un gráfico llamado curva granulométrica.
“La curva granulométrica debe estar dentro de los límites granulométricos establecidos
en la norma. De esta manera, si la curva granulométrica de una muestra de agregado se
ubica a la izquierda de sus límites significa que en la muestra predomina el material
fino; mientras que si la curva tiende hacia la derecha, la muestra se compone
principalmente de material grueso.
También se puede determinar la granulometría de un agregado mediante el módulo de
finura, regida por la Norma ASTM C-125. Así, mientras menor sea el valor de este
módulo, más fino es el material estudiado.” (QUINGALUISA Alex, 2014, pág. 111)
Los requisitos de granulometría del agregado grueso de las normas ASTM C 33, se la
puede obtener de la tabla N°12.
Tabla N° 12. Requisitos Granulométricos para Agregados Gruesos ASTM C 33
Número del
tamaño
Cantidades más finas que cada tamiz del laboratorio
Tamaño nominal, tamices con abertura cuadradas*
100mm(4pulg) 90 mm
( 3 ½ pulg)
75 mm (3pulg)
63mm (2½
pulg)
50 mm (2pulg)
1 90 a 37,5 mm (3 ½ a a ½ pulg) 100 90 a 100 - 25 a 60 -
2 63 a 37,5mm (2 ½ a 1 ½pulg)
- - 100 90 a 100
35 a 70
3 50 a 25,0 mm (2 a 1 pulg.) - - - 100 90 a 100 357 50 a 4,75 mm (2 pulg a N°4) - - - 100 95 a 100
4 37,5 a 19,00mm (1½ a 3/4 pulg). - - - - 100 467 37,5 a 4,75 mm (1½pulg a N° 4) - - - - 100 5+ 25,0 a 12,5 (1 a ½ pulg) - - - - -
56+ 25,0 a 9,5mm (1 a 3/8 pulg) - - - - - 57+ 25,0 a 4,75 (1pulg a N° 4) - - - - - 6+ 19,0 a 9,5 mm (3/4 pulg a 3/8 pulg) - - - - - 67 19,0 a 4,75 mm (3/4 pulg a N°4) - - - - - 7 12,5 A 4,75 MM (½pulg a N° 4) - - - - - 8 9,5 a 2,36mm (3/8 pulg a N° 8) - - - - -
Fuente: http://notasdeconcretos.blogspot.com/2011/04/granulometria-del-agregado
grueso.html
62
2.8.11 Ensayo de Densidad Óptima. (NTE INEN 858:2010)
Consiste en determinar el porcentaje de agregado grueso y agregado fino para que la
mezcla de los dos agregados nos determine la máxima densidad aparente en forma
compactada. El ensayo se basa en tener un volumen de agregado grueso, al cual habrá
que llenar los vacíos entre partículas con agregado fino hasta llenar todos los vacíos que
se deja entre las partículas de agregado grueso, con lo que se obtiene la densidad
aparente máxima.
Las cantidades a ser mezcladas serán en porcentajes variables y complementarios entre
sí, de tal forma que la suma de los porcentajes parciales de cada agregado sumados sea
el 100% de la mezcla total.
2.9 Aditivos
Los aditivos para concreto (hormigón) son componentes de naturaleza orgánica
(resinas) o inorgánica, cuya inclusión tiene como objeto modificar las propiedades
físicas de los materiales conglomerados en estado fresco. Se suelen presentar en forma
de polvo o de líquido, como emulsiones.
Se pueden distinguir dos grupos principales:
Modificadores de la reología, que cambian el comportamiento en estado fresco, tal
como la consistencia, docilidad, etc.
Modificadores del fraguado, que adelantan o retrasan el fraguado o sus condiciones.
Los componentes básicos del hormigón son cemento, agua y agregados; otros
componentes minoritarios que se pueden incorporar son: adiciones, aditivos, fibras,
cargas y pigmentos.
Existen aditivos que incrementan la fluidez del concreto haciéndolo más manejable, los
aditivos que aceleran el fraguado son especialmente diseñados para obras o
construcciones donde las condiciones climáticas evitan un curado rápido.
63
Los aditivos retardantes son usados en lugares donde el hormigón fragua rápidamente,
especialmente en regiones con clima cálido o en situaciones donde el concreto debe ser
transportado a grandes distancias; esto con la intención de manipular la mezcla por
mayor tiempo.
2.10 Propiedades del hormigón fresco
El hormigón fresco es un material heterogéneo, se lo obtiene mezclando los agregados
finos, grueso, agua, y cemento para darle distintas formas en sus respectivos moldes. El
tiempo del hormigón en estado fresco es corto, por lo que se debe considerar sus
propiedades antes de que el hormigón inicie la reacción de fraguado rápido.
El hormigón fresco debe cumplir una serie de propiedades, las cuales se las debe
controlar con ensayos establecidos por normas nacionales e internacionales, para
obtener el hormigón deseado en obra. Las propiedades son:
2.10.1 Consistencia
Es la menor o mayor facilidad que tiene el hormigón fresco para deformarse o adaptarse
a una forma específica; para ocupar todos los vacíos del molde. Los factores más
importantes que producen esta deformación son la cantidad de agua de amasado, el
tamaño máximo de los agregados, la forma de los agregados y su granulometría.
Una inadecuada consistencia en obra, puede provocar la aparición de vacíos, zonas sin
rellenar, porosidad, armaduras sin cubrir y segregaciones.
La determinación de la consistencia de la mezcla no mide directamente la trabajabilidad,
pero es de gran ayuda in situ. La consistencia se mide en términos de asentamientos,
para lo cual existen varios métodos para determinar, siendo el más utilizado el “CONO
DE ABRAMS”.
64
Fotografía N° 2. Ensayo de asentamiento. Cono de Abrams de trabajilidad semi-seca
asentamiento de 50mm.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
El cono de Abrams es un molde troncocónico de 30 cm de altura que se rellena con el
hormigón objeto de ensayo, la pérdida de altura que experimenta la masa fresca del
hormigón una vez desmoldada, expresada en cm da una medida de su consistencia.
La consistencia depende:
- Grado de finura del cemento, una mayor finura otorga mayor consistencia en la
mezcla.
- Cantidad de agua de amasado empleada, a mayor cantidad de agua, la mezcla se
vuelve más fluida y viceversa.
- Forma y textura de los agregados, si son ásperos y angulares se requiere mayor
cantidad de pasta para llegar a obtener una determinada consistencia.
- Cantidad y graduación de los agregados, a mayor cantidad y mala graduación de
los agregados, la mezcla será más rígida y seca.
Influye en la consistencia el método de compactación utilizado.
65
Tipos de Consistencia:
- SECA - Vibrado enérgico.
- PLÁSTICA - Vibrado normal.
- BLANDA - Apisonado.
- FLUIDA - Barra.
Tabla N° 13. Consistencia/Asentamiento
CONSISTENCIA ASENTAMIENTO CONO DE
ABRAMS(cm)
SECA 0 2
PLASTICA 3 5
BLANDA 6 9
FLUIDA 10 15
Fuente:http:www.construmatica.com/construpedia/Consistencia_del_Hormig%C3%B3n_Fre
Tabla N° 14. Tolerancias
CONSISTENCIA TOLERANCIA
SECA 0
PLASTICA ±1
BLANDA ±1
FLUIDA ±1
Fuente:http:www.construmatica.com/construpedia/Consistencia_del_Hormig%C3%B3n_Fres
2.10.2 Trabajabilidad.
Se considera como trabajabilidad a la aptitud que presenta el hormigón fresco para ser
colocado y compactado en cualquier molde. Los hormigones con baja trabajabilidad
presentan problemas de mezclado, compactación dentro de los moldes, lo que puede
desencadenar en una disminución de la resistencia. Para mejorar la trabajabilidad
de un hormigón, se pueden incluir aditivos plastificantes que no disminuirán su
resistencia final. Cabe señalar que la trabajabilidad es una propiedad de definición
compleja, pues abarca propiedades de la mezcla fresca que califican la "facilidad de
colocación" y "la resistencia a la segregación".
66
Los factores que influyen en este proceso son los siguientes:
- Cemento fino.
- Cantidad de pasta.
- Velocidad de hidratación del cemento menor (bajo calor de hidratación).
- Los agregados finos sean de superficie lisa y redondeada.
- La temperatura ambiental sea baja.
- La utilización de aditivos plastificantes.
- Relación agua/cemento.
Tabla No 15. Clasificación del Hormigón por su consistencia
Tipo de Concreto ASENTAMIENTO COMPORTAMIENTO EN LA
DESCARGA
Muy Seco < 2" No Fluye
Seco* 2" a 3" Necesita ayuda para fluir Plastificado (estándar)*
4"a 5" Fluye bien, forma pilas suaves
Fluido* 6" a 7" Fluye rápidamente, no forma pilas
Muy Fluido > 7" Muy fluido,>8" se puede auto nivelar
Fuente: KAIZEN ENGINEERING CONSULTING SAC
2.10.3 Homogeneidad
Es la cualidad por la cual los diferentes componentes del hormigón aparecen
regularmente distribuidos en toda la masa, de manera tal que dos muestras tomadas de
distintos lugares de la misma resulten prácticamente iguales. La homogeneidad se
consigue con un buen amasado y, para mantenerse, requiere un transporte cuidadoso y
una colocación adecuada.
La homogeneidad puede perderse por segregación (separación de los gruesos por una
parte y los finos por otra) o por decantación (los granos gruesos caen al fondo y el
mortero queda en la superficie, cuando la mezcla es muy líquida). Ambos fenómenos
aumentan con el contenido de agua, con el tamaño máximo del árido, con las
67
vibraciones o sacudidas durante el transporte y con la puesta en obra en caída libre.
(notasdehormigonarmado.blogspot, 2011).
2.10.4 Cohesión
La cohesión se define como la unión y adherencia que existe entre los agregados y la
pasta de cemento que constituye la mezcla de hormigón, una masa plástica presenta una
buena cohesión, la cohesión depende del grado de consistencia que tenga el hormigón
fresco.
2.10.5 Segregación
Separación de los componentes que constituyen la mezcla de hormigón con lo cual su
masa deja de ser homogénea. Este fenómeno se da por gran cantidad de agua que tiene
la mezcla o los diferentes tamaños de las partículas de los agregados. Para controlar la
segregación es recomendable utilizar agregados bien graduados y principalmente un
manejo adecuado del hormigón durante las etapas de manipuleo, transporte, colocación
y compactación.
Una manera de reconocer la segregación en el hormigón fresco es lo que se conoce
como sangrado o exudación. Que se genera por el afloramiento del agua en la superficie
lo cual arrastra consigo partículas inertes de cemento que se depositan en la superficie
y que dejan ductos capilares o vías de infiltración volviendo al hormigón permeable, lo
cual se debe a que los constituyentes sólidos de la mezcla no pueden retener el exceso
de agua cuando se asientan por lo que se considera al sangrado como un caso especial
de sedimentación.
2.10.6 Exudación
La exudación del hormigón fresco es un el fenómeno que se produce por el ascenso del
agua de amasado de la mezcla de hormigón durante el tiempo que dura su fraguado. Los
componentes del hormigón fresco vertido contienen materiales de distintas densidades
68
y se produce una tendencia a la decantación de áridos más pesados, y un ascenso del
agua, menos densa.
Al ascender, el agua crea en la superficie del hormigón una capa delgada, débil y porosa
que no tiene resistencia ni es durable. El agua que va llegando a la superficie
generalmente se va evaporando de una forma lenta, pero si la evaporación es más rápida
que la velocidad de su migración del interior hacia la superficie se crearán fisuras de
retracción plástica por afogarado.(ingenierodecaminos.com, 2010)
2.11 Propiedades del hormigón endurecido
Una vez endurecido el hormigón adquiere propiedades las cuales le permiten ser un
material masivo en la construcción de obras civiles.
2.11.1 Propiedades mecánicas
2.11.1.1 Resistencia a la compresión
Esta propiedad es la más importante porque ofrece un aspecto general de la calidad del
hormigón porque está relacionado directamente con la estructura de la pasta endurecida
de cemento.
Para determinar la resistencia a la compresión del hormigón se elaboran probetas
cilíndricas de 15cm de diámetro por 30 cm de altura (6¨x12¨) y se ensayan de acuerdo
a las normas ASTM- C 31 Y C39.
Se permiten realizar los ensayos en probetas con otras dimensiones siempre y cuando
cumplan con la relación doble entre la altura y el diámetro.
Esta resistencia para el caso de los hormigones de alta resistencia va aumentando luego
de los 28 días de edad. Por esta razón, para la real determinación de la resistencia a la
compresión del hormigón, se deberá realizar los ensayos de compresión a los cilindros
a las edades de 7, 14, 21 y 28 e incluso a los 56 días cuando se trata de obras importantes.
69
Una vez establecida la dosificación definitiva mediante ensayos de laboratorio, la
resistencia a compresión de un hormigón puesto en obra será menor que la del
laboratorio. La variación puede ser alrededor del 80% hasta 90% según norma.
Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión se emplean principalmente
para determinar que la mezcla de hormigón suministrada cumpla con los requerimientos
de la resistencia f´c, en la especificación del trabajo.
Fotografía N° 3. Resistencia a la compresión
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
2.8.1.2 Tracción por compresión diametral ASTM C 496 (método brasileño)
El ensayo tiene como objetivo determinar la resistencia a tracción indirecta de probetas
cilíndricas sometiéndolas a una fuerza de compresión aplicada en una banda estrecha en
toda su longitud, en consecuencia, el resultado de la fuerza de tracción ortogonal resultante
origina que la probeta se rompa a tracción.
El hormigón tiene que estar endurecido y curado con las condiciones normalizadas de
laboratorio y romper las probetas a los 28 días, o al tiempo y circunstancias que se
determinen en cada caso.
Si se trata de testigos, se tratarán de acuerdo con los condicionantes y prescripciones de la
norma genérica que los trata.
70
Antes de colocar la probeta en la máquina de ensayo se dibuja, en cada cara, una línea que
marque un diámetro del mismo plano axial. Se trazan las generatrices que unen los extremos
correspondientes a los diámetros marcados.
Estas generatrices corresponden al plano de rotura.
Se mide la probeta en todas sus direcciones con precisión de 1 mm.
Se elimina el posible exceso de humedad de la superficie y se coloca la probeta en el
dispositivo de ensayo con la generatriz trazada sobre una banda de fibras prensadas de 10
mm de ancho, 4 mm de espesor y una longitud superior a la de la probeta.
Después se sitúa, sobre la generatriz superior opuesta otra banda idéntica a la descrita y
sobre ésta una barra de sección rectangular mínima de 50 mm de anchura y de espesor igual
o superior a la mitad de la diferencia entre la longitud de la probeta y la mayor dimensión
del plato de la prensa.
Gráfico N° 15. Resistencia a la tracción.
Fuente: https://www.construmatica.com
Se sitúa el dispositivo centrado en los platos de prensa, se aproximan los platos para poder
fijar la posición del conjunto, sin aplicación de carga.
A continuación, con un incremento de presión constante de entre 4 y 6 Mpa /s, se procede
a la rotura de la probeta, anotándose la carga total u obtenida.
71
Una vez rota la probeta, se observa el aspecto del hormigón y se anota cualquier anomalía
que se detecte.
Aunque el ensayo está previsto efectuarlo sobre probetas cilíndricas, la norma también
prevé la posibilidad de llevarlo a cabo utilizando probetas prismáticas o cúbicas. En este
caso hay que tener en cuenta los coeficientes de corrección de los resultados que insinúa la
propia norma. Para hallar la resistencia a la tracción del hormigón “ft” se utiliza la siguiente
expresión:
𝑓𝑡 = 1.5 √𝑓´𝑐
Ecuación N° 9. Resistencia a la tracción (Ing. Roberto Morales Morales, 2014,
Diseño en Concreto Armado, Pág. 6)
Dónde:
ft = Resistencia a la tracción del hormigón medida en kg/cm2.
f’c= Resistencia a la compresión del hormigón medida en kg/cm2.
A continuación, se presenta una tabla con valores aproximados de resistencia a la
Tracción de los hormigones.
Tabla N° 16. Resistencia a la tracción
Resistencia a la
Compresión
(Kg/cm²)
Resistencia a la
tracción (Kg/cm²)
210 22
180 25
350 28
420 31
630 38
840 43
Fuente: Temas de hormigón armado, Marcelo Romo Proaño, Escuela Politécnica del Ejército.
72
2.9.1.3 Resistencia a la flexión.
Método de Ensayo a Flexión en Vigas.
Es el ensayo más realizado a las de hormigón ya que se determina la resistencia a la
flexión mediante el método de ensayo ASTM C78 que realiza la carga en los puntos
tercios y la norma ASTM C 293 cargada en el punto medio.
Gráfico N° 16. Ensayo a Flexión de Hormigón
Fuente: http://civilgeeks.com/2010/03/18/resistencia-a-la-flexion-del-concreto/
Dependiendo de las dimensiones y el volumen del agregado, el módulo de rotura del
hormigón se encuentra cerca del 10%-20%sin embargo la relación utilizada para los
materiales específicos es la obtenida mediante ensayos en el laboratorio, para las
mezclas deseadas.
El módulo de rotura relacionado para la viga cargada a los tercios es más bajo que el
módulo de rotura relacionado por la viga cargada en el punto medio, el dato es del 15%
menos en algunos casos.
73
La normativa utilizada para la investigación es la ASTMC-78, este ensayo consiste en
someter hasta la rotura a una viga de hormigón con carga constante, repartida a los dos
puntos de aplicación que están ubicados a los dos tercios de la luz de la viga.
Las dimensiones de las vigas serán las normas de (500mm*150mm*150mm), de
sección transversal y con una luz mínima que debe ser tres veces el espesor.
Gráfico N° 17. Representación Gráfica del ensayo a Flexión de vigas Estándar
Fuente: Norma NTE INEN 2554:2011
Normas ASTM – C78.
La norma que regula el ensayo es la ASTM-C78 o conocida también como NTE INEN
2554:2011,2 “Método Estándar de ensayo para la resistencia a la flexión de hormigón
usando viga simple con carga a los tercios del claro”
El objetivo de la norma es determinar el esfuerzo a flexión del hormigón mediante la
utilización de la viga aplicando la carga a los tercios de la luz. El detalle de la aplicación
de la carga es continuo sin impacto con velocidad constante. El objetivo del ensayo es
determinar el módulo de rotura según las expresiones que indica la norma.
74
Cálculo del módulo de Resistencia a la tracción del Hormigón se calcula de dos
maneras:
1. Si la fisura se produce en la parte superior de la superficie a tracción dentro del
medio de la luz libre y no sobrepasa más del 5%, de tal manera calcular de la
siguiente manera:
𝑅 =𝑃¨ ∗ 𝑙
𝑏 ∗ 𝑑2
Ecuación N°10. Módulo de Rotura dentro del tercio medio de la luz libre.
Donde:
R= Módulo de rotura, en Mpa.
P=Carga máxima aplicada, indicada por la máquina de ensayo, en N
L=Luz libre, en mm
b= Promedio del ancho del espécimen, en la fractura, en mm
d=Promedio de la altura del espécimen, en la fractura en mm
Si la fractura se produce en la superficie de tracción fuera del tercio medio de la luz
libre, pero no más allá del 5% de la luz libre, el cálculo se da de la siguiente manera:
𝑅 =3𝑃 ∗ 𝑎 ∗ 𝐿
𝑏 ∗ 𝑑2
Ecuación N° 11.. Módulo de Rotura fuera del tercio medio de la luz libre
Donde:
R= Módulo de rotura, en Mpa.
P=Carga máxima aplicada, indicada por la máquina de ensayo, en N
L=Luz libre, en mm
b= Promedio del ancho del espécimen, en la fractura, en mm
d=Promedio de la altura del espécimen, en la fractura en mm
75
a= distancia medida entre la línea de fractura y el apoyo más cercano medido en la
superficie de la tracción de la viga, en mm. (Fuente: Norma ASTM-C78, NTE INEN
2554:2011).
2.9.1.4 Adherencia.
La adherencia del agregado es una propiedad importante ya sea para el concreto
hidráulico o el concreto asfaltico, ya que de ella depende la resistencia y durabilidad
debido al aglutinamiento del agregado con el material cementante (pasta de cemento o
asfalto). La adherencia del agregado depende de la forma, textura y tamaño de las
partículas.
2.9.1.5 Tenacidad.
Es la resistencia del agregado a la falla de impacto, y tiene mucho que ver con el manejo
de los agregados, porque si estos son débiles al impacto pueden alterar su granulometría
y por consiguiente la calidad de la obra. Está directamente relacionada con la flexión,
angulosidad y textura del material
2.11.2 Propiedades físicas.
2.11.2.1 Durabilidad
En la vida útil, el hormigón está expuesto a las acciones que provienen de agentes
externos e internos, los mismos que pueden afectar su durabilidad si no se les tiene
debidamente en cuenta.
Estas acciones pueden ser producidas por agentes físicos o químicos:
- Acción de los Agentes físicos:
Los agentes que producen efectos de mayor importancia en el hormigón son los
derivados de las variaciones de tipo ambiental y de procesos erosivos.
Los Efectos de tipo ambiental, se manifiestan a través de variaciones de temperatura y
de humedad.
76
- Variación de Temperatura:
Temperaturas bajo cero 0°C el estado es saturado el hormigón el agua se encuentra
contenida en los poros produciéndose un efecto expansivo de gran magnitud que causa la
desintegración progresiva del hormigón.
- Variaciones de Humedad:
Se dan por ciclos alternativos de saturación y secado del hormigón, los cuales por efecto de
la tensión superficial del agua que están contenidas en sus poros puede producir un proceso
degradante.
Los efectos de procesos erosivos, son derivados de la abrasión mecánica y de la
cavitación.
Abrasión Mecánica:
Se produce por el desplazamiento de materiales sólidos sobre la superficie de un
elemento de hormigón. Estos materiales pueden ser cuerpo móvil, vehículos o similares.
Cavitación
Proviene de la destrucción que experimentan los materiales sometidos a escurrimiento
de agua de alta velocidad si existen irregularidades en la superficie en contacto con el
agua que lleguen a inducir un despegue de la napa.
Acciones de los Agentes Químicos:
Las labores de estos agentes sobre el hormigón pueden ser en el interior del hormigón
o bien provenir de acciones agresivas externas.
Acción de Agentes Internos
Proviene del aporte de productos que afectan el proceso de fraguado o endurecimiento
del cemento, o bien que generan productos expansivos que dañan su duración.
Este tipo de agentes encontramos el aporte de los áridos: materia orgánica y los
compuestos que producen la reacción álcali-árido, de naturaleza expansiva.
77
Efectos Materia Orgánica:
Los áridos aportan la materia orgánica que, afecta el desarrollo del fraguado de la pasta
de cemento, inicialmente a través del contenido de ácido tánico presente en ella. La
magnitud de estos efectos depende, por esta razón, de la cantidad y origen de la materia
orgánica presente y su acción se manifiesta en general sobre un retardo del fraguado
Efecto de los Compuestos Reactivos
Los áridos pueden contener componentes combinables con los compuestos producidos
durante el fraguado de la pasta cemento, de estos componentes potencialmente más
peligrosos aquellos que en su constitución contienen sílice amorfa, tales como ópalo, la
calcedonia y los vidrios volcánicos, los sulfatos y sulfuros de calcio y arcillas
expansivas, los cuales al reaccionar forman compuestos expansivos, que pueden llegar
a desintegrar el hormigón, debiendo eliminar los áridos que posean estas características.
Acción Agentes Externos:
Existen números compuestos químicos que son susceptibles de producir ataques de
distinta magnitud sobre los elementos de hormigón. Cuando un elemento va a estar en
contacto con compuestos de naturaleza agresiva, ya sea en periodos prolongados con
efectos intensos, o como los de efectos moderados, debe preverse una protección de la
superficie del elemento de hormigón.
Fuente: http://elhormigonysuspropiedades.blogspot.com/p/propiedades-del-hormigon-
endurecido.html
2.11.2.2 Permeabilidad
Es la capacidad de un material de ser atravesado por líquidos o gases. La impermeabilidad del
Hormigón es importante para su resistencia a los ataques químicos. Esta impermeabilidad
depende en parte del exceso de agua en el amasado y del posterior curado del Hormigón.
78
2.12 Hormigón de baja densidad
Se los llama usualmente como hormigones livianos a aquellos que poseen una densidad
que varía entre 300kg/m3 y 1900 kg/m3, ya que los convencionales presentan una
densidad normal de 2400 kg/m3. (VALDEZ Luis, SUAREZ Gabriel. Hormigones
Livianos. Tesis. Facultad De Ingeniería en Ciencias de la Tierra, Escuela Superior del
Litoral 2010. Pág.: 19)
- Hormigón de relleno
Es aquel cuya densidad está comprendida entre los 300kg/m3 y los 1000kg/m3. Este
tipo de hormigón presenta buenas cualidades como aislante térmico, pero posee bajas
resistencias por lo cual no es utilizado en elementos estructurales. El hormigón de
relleno es una mezcla fluida que tiene la finalidad de solidarizar las armaduras con la
mampostería, llenando los huecos donde se encuentra. El tamaño máximo del agregado
debe ser de 25 mm a fin de evitar que queden cavidades en la estructura, y este hormigón
deberá tener la trabajabilidad necesaria para obtener un llenado íntegro
- Hormigón aislante
Es aquel cuya densidad es menor a los 800 kg/m3, su resistencia a la compresión varía
entre los 0.7 MPa y 7 MPa, además se clasifica en función de su coeficiente de
conductividad térmica que debe estar por debajo de los 0.3 J/ms°C y su densidad es
más baja que para los hormigones livianos estructurales. Además, centra sus
características en la incorporación como componente fundamental del poliestireno
expandido, el cual le confiere al hormigón sus características desde el punto de vista
acústico y de aislamiento. (Arce Pezo Xavier. Hormigones livianos. Tesis. Facultad De
Ingeniería en Ciencias de la Tierra, Escuela Superior del Litoral, 1997. Pág. 5-7).
Las especificaciones de trabajo pueden, a veces, permitir densidades de 1920 kg/m3,
aunque el hormigón o estructural con densidades de 1450 a 1660 kg/m3 es ampliamente
79
usado, la mayoría de estructuras de hormigón liviano tienen densidades entre 1600
kg/m3 y 1800 kg/m3. Se consigue a partir de los siguientes materiales:
Agregados livianos cuya densidad esta entre los 1600 kg/m3 y 1760 kg/m3 y su
resistencia a la compresión a los 28 días es de 17 MPa.
Arena natural y agregado grueso liviano, cuya densidad está entre los 1680 kg/m3 y los
1840 kg/m3 y su resistencia a la compresión a los 28 días es de 17 MPa.
Este tipo de hormigón se usa en edificios de estructura de acero, hormigón y estructuras
de estacionamientos, elementos prefabricados de hormigón como la viga doble Te,
paneles de planchas de hormigón y bóvedas, estructuras marinas, muelles flotantes,
puentes y plataformas de extracción de petróleo
2.12.1 Materiales alternativos empleados para la obtención de Hormigones de baja
densidad
a) Hormigón alivianado con piedra pómez y con inclusor de aire
La piedra pómez también llamada pumita es una roca magmática volcánica vítrea, con
baja densidad y muy porosa, de color blanco o gris. En su formación la lava proyectada
al aire sufre una gran descompresión. Como consecuencia de la misma se produce una
desgasificación quedando espacios vacíos separados por delgadas paredes de vidrio
volcánico.
Químicamente es un silicato volcánico de aluminio. Está compuesta por partículas
vítreas con un alto contenido de sílice superior al 50%, y por una gran cantidad de poros
diminutos que le proporcionan un bajo peso unitario, a pesar de tener una gravedad
específica alta entre 2.3 a 2.5. Su peso unitario varía de 350 Kg/ m3 hasta 800 Kg/ m3.
y puede flotar en el agua.
80
Su textura es rugosa y su forma puede ser angular o redondeada. El tamaño de los granos
al estado natural varía desde muy fino, semejante a la arena, hasta diámetros de una
pulgada o más.
Por medio de la introducción de aire, ya sea agregando a la lechada en la mezcladora
una espuma estable preformada semejante a la usada para combatir el fuego o
incorporando aire por medio de batido, con la ayuda de un agente incluso de aire.
b) Hormigón alivianado con fibras de madera
Debido a la necesidad de las poblaciones por utilizar recursos de su propia localidad
con el fin de abaratar costos, se han desarrollado hormigones especiales. Se ha
implementado la utilización de fibras de madera en la dosificación del hormigón, pero
otras fibras orgánicas (papel de desecho, bambú, cascara arroz, entre otros.), pueden ser
utilizados siempre y cuando estos cumplan con los ensayos. En Indonesia se han
construido pequeñas casas utilizando este material, las obras civiles están a cargo de la
constructora finlandesa (Finna Housing Ltd.). Se ha producido paneles para paredes y
losas prefabricados con hormigón alivianado con fibras de madera. Las propiedades
físicas y mecánicas del hormigón estructural con fibras de madera tienen relación con
su densidad. Por lo general encontramos hormigones de 1200 kg/m3 y 1500 kg/m3, los
últimos son utilizados para soportar cargas. Los hormigones de 1200 kg/m3 alcanzan
valores a compresión de 60 kg/cm2 a 80 kg/cm2 y a flexión de 20 kg/cm2 a 30 kg/cm2,
y los de 1500 kg/m3 alcanzan de 100 a 150 kg/cm2 a compresión y de 30 a 60 kg/cm2 a
la flexión. Este tipo de hormigones son resistente a la humedad, hielo, fuego y ataque
de termitas, tienen gran capacidad de absorción y aislamiento de sonidos. Los
componentes de este material no son nocivos para la salud.
81
c) Hormigón alivianado con Poliestireno expandido
En el hormigón liviano, se utilizan las perlas de poliestireno expandido, las cuales
pueden reemplazar totalmente el agregado grueso, y parcialmente el agregado fino,
debido a que son áridos que no absorben agua, no tienen impurezas, no reaccionan con
el cemento y además tiene buena adherencia con el mismo.
d) Hormigón alivianado con Ceniza de cascarillas de arroz
La cascarilla de arroz es un subproducto de la industria molinera, que resulta
abundantemente en las zonas arroceras de muchos países y que ofrece buenas
propiedades para ser usado como sustrato hidropónico. Entre sus principales
propiedades físico-químicas tenemos que es un sustrato orgánico de baja tasa de
descomposición, es liviano, de buen drenaje, buena aireación y su principal costo es el
transporte.
Para mejora la retención de humedad de la cascarilla, se ha recurrido a la quema parcial
de la misma. Esta práctica, aunque mejora notablemente la humectabilidad, es en
realidad muy poco lo que aumenta la capilaridad ascensional y la retención de humedad.
2.13 Hormigón de alta resistencia
El ACI presenta un concepto para hormigones de alta resistencia. “Es un hormigón que
cumple con la combinación de desempeño especial y requisitos de uniformidad,
combinación que no puede ser rutinariamente conseguida usando solamente los
componentes tradicionales y las prácticas normales de mezcla colocación y curado”.
La elaboración de hormigón de alta resistencia que cumpla adecuadamente con los
requerimientos de trabajabilidad, asentamiento, desarrollo de resistencia a la
compresión simple y durabilidad, da lugar a realizar controles exigentes a los materiales
de construcción.
82
2.13.1 Materiales alternativos empleados para la obtención de hormigones de alta
resistencia
a. Hormigón de alta resistencia con fibras de acero
El uso de fibras de acero ha sido en el hormigón a través del desarrollo tecnológico, por
la necesidad de incrementar en gran medida la resistencia del material, aportando mayor
tenacidad y mejorando su comportamiento mecánico.
Para que la adición de las fibras tenga efecto, debe producirse adherencia entre la masa
y la fibra, de manera que se genere una mezcla con distribución uniforme que convierta
al hormigón en un material dúctil que reduzca su fisuración.
Con el uso de fibras metálicas se obtiene un hormigón que impide el desarrollo de
fisuras y más bien un comportamiento de ductilidad mejorado, salvaguardando la
trabajabilidad de la mezcla.
b. Hormigón de alta resistencia con fibras de vidrio
Las fibras de vidrio utilizadas en el hormigón transmiten su resistencia a él. Por otra
parte, estas son resistentes a los alcalinos, actúan como carga de tracción, mientras que
la matriz del polímero y hormigón, une las fibras entre sí y se ayudan a transferir las
cargas de una fibra a otra. (Follis, Lubari, Nicolai, & Pepe, 2002)
2.14 Diseño de Mezclas
El diseño de mezclas es el proceso para hallar la dosificación adecuada para un
hormigón objeto de cada investigación. El diseño se lo realizaras de acuerdo a las
especificaciones y resultados requeridos.
2.14.1 Dosificación de un hormigón en Volumen
Este tipo de dosificación es el más antiguo, fácil y cómodo, a todos los efectos, en
aquellas pequeñas obras donde la precariedad de medios precise su realización manual
y a pie de obra. La Tabla N° 13. Permite calcular de manera sencilla los materiales
83
necesarios para la confección de 1 m3 de este material, así como prever las materias
precisas para el conjunto o volumen de hormigón que requiera la obra.
Tabla N° 17. Cantidades para la elaboración de 1m³ hormigones en volumen
Dosificación o riqueza de
cemento por metro cubico de hormigón (Kg/m3)
Proporciones litros
Material sólido necesario para 1 m3 de
hormigón:140l. A gua aproximada por m3,
según cono :150-250l.Riqueza de cemento
por m3, según calidad:150-450Kg. Peso aproximado de 1m3 de hormigón:2200-
2500 Kg. Peso 1 saco de cemento:33
litros. Peso de 1 litro de cemento en saco:1,5 Kg
Cemento Arena Grava Cemento Arena Grava Usos y empleos preferentes del hormigón
100 1 6 12 75 450 900 Rellenos. Hormigón de limpieza o pobre
150 1 4 8 110 440 880 Zanjas cimientos. Grandes espesores.
200 1 3 6 145 435 870 Muros de contención. Pozos de cimentación .Soleras.
250 1 2,5 5 170 425 850 Pilares, soportes y prefabricados
corrientes. Pavimentos.
300 1 2 4 207 415 830 Hormigones Armados. Zapatas. Muros especiales
350 1 2 3 240 480 720 Hormigones para estructuras. Pilares.
Vigas
400 1 1,5 3 263 395 790 Forjados delgados. Piezas a fatiga.
Viguetas.
450 1 1,5 2,5 290 435 725 Pefabricados especiales. Pretensados.
Postensados.
500 1 1 2 360 360 730 Trabajos y obras muy especiales de gran
control.
Fuente:https://ocw.unican.es/pluginfile.php/811/course/section/869/Dosificacion%20de%20Hor
migones.pdf
2.14.2 Dosificación basada en el contenido de cemento o Densidad Óptima
a. Dosificación de un hormigón por el método de Fuller.
La dosificación por el sistema, Fuller está indicada para piezas no muy armadas, áridos
redondeados, con un tamaño máximo de 70 mm y una riqueza mínima de cemento de
300 kg/m3.
En base a dichas premisas, la dosificación de los áridos viene determinada por una curva
de referencia (parábola de Gessner), la cual representa una granulometría continua, y su
empleo favorece la total compenetración del conjunto de granos, lo que ayuda a una
84
buena docilidad y densidad del conjunto (Gráfico N°10). Dicha curva patrón está
representada por la siguiente ecuación:
𝑃 = √𝑑
𝐷
Ecuación N° 12. Porcentaje de material en peso que pasa por cada uno de esos
tamices (d).
Dónde:
D = Luz de malla del tamiz que define el tamaño máximo del árido empleado en la
mezcla.
d = Abertura de cada uno de los tamices empleados para determinar la granulometría
del árido que se va a utilizar (siempre menor a D).
P = Representa el porcentaje de material en peso que pasa por cada uno de esos
tamices (d).
Gráfico N°18. Porcentajes y curva patrón según el Método Fuller
Fuente:https://ocw.unican.es/pluginfile.php/811/course/section/869/Dosificacion%20de%20H
ormigones.pdf
85
b. Dosificación de un hormigón por la fórmula de Bolomey.
Dosificar por Bolomey constituye un perfeccionamiento de la ley de Fuller ya que,
aunque los datos para operar sean los mismos, se trata de obtener un hormigón
económico en cemento en base a sus resistencias, consistencia de la masa y forma de
los áridos (redondeados o de machaqueo). El método está indicado para hormigones en
masa, grandes macizos, presas, etc., debiéndose tantear con mucho cuidado la curva
granulométrica y los porcentajes de finos, pues aquí interviene, también, el cemento
utilizado.
La fórmula propuesta por Bolomey es la siguiente:
𝑃 = 𝑎 + (100 − 𝑎 )√𝑑
𝐷
Ecuación N° 13. Porcentaje de material (incluido el cemento) que pasará por el tamiz
de valor d.
Donde:
P = Porcentaje de material (incluido el cemento) que pasará por el tamiz de valor d.
d = Abertura (mm) de cualquier tamiz utilizado para determinar la granulometría del
árido.
D = Luz de malla del tamiz que define el tamaño máximo del árido empleado en la
dosificación.
a = Coeficiente variable, según la consistencia del hormigón y el tipo de árido empleado,
de acuerdo a la tabla N° 18.
Tabla N° 18. Valores del coeficiente “a” de Bolomey
Tipo de árido Consistencia Valores de a
Rodado
Seco - plástica 10
Blanda 11
Fluida 12
Machaqueo
Seco - plástica 12
Blanda 13
Fluida 14
Fuente:https://ocw.unican.es/pluginfile.php/811/course/section/869/Dosificacion%20
de%20Hormigones.pdf
86
2.15 Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión
“Las probetas cilíndricas de hormigón presentan ligeras fisuras de adherencia que son
producto de la retracción del fraguado, al aplicar la carga de compresión estas fisuras
aumentan en número y longitud de manera lineal. Cuando se alcanza el 90% del
esfuerzo de rotura las fisuras van aumentando y generando rajaduras que dan lugar a la
falla del hormigón."
La norma INEN 1573 indica que el cilindro de hormigón debe ser sometido a
compresión hasta que se haya alcanzado la capacidad máxima y se observe que la carga
disminuye constantemente, presentándose en la probeta un patrón de falla específico,
en el Anexo A de la norma se encuentran los tipos de fallas características en probetas
de hormigón, Gráfico N°11.
Gráfico N° 19. Tipos de Fallas en Probetas de Hormigón ensayados a compresión
FUENTE: NORMA NTE INEN 1573:2010 – Pág. 10
2.16 Marco Legal
La presente investigación se basa fundamentalmente en hallar la dosificación ideal para
obtener un hormigón de baja densidad y alta resistencia elaborado con poliestireno
(EPS) reciclado.
87
2.16.1 Normativa del hormigón
Para cumplir con nuestros objetivos es necesario cumplir con lo que detalla la NORMA
INEN 1855-1. REQUISITO DEL HORMIGON. Misma norma nos indica los requisitos
para la elaboración de un hormigón convencional; se toma en cuenta los materiales a
emplearse, dosificación de materiales con
2.16.2 Normativa del cemento
El cemento debe cumplir con: NTE INEN 152 ó NTE INEN 490 según los
requerimientos o especificaciones del usuario.
2.16.3 Normativa de los áridos
Los áridos deben cumplir con los requisitos de la NTE INEN 872;
2.16.4 Normativa del agua
Agua. El agua de la mezcla debe cumplir con la NTE INEN 1108, tolerancias tanto de
materiales, equipo y asentamientos, muestreo
2.16.5 Normativa de ensayos de hormigón fresco y hormigón seco.
En esta norma nos detallada los métodos de ensayos a realizarse:
a. Toma de muestras: NTE INEN 1763
b. Resistencia a la compresión: NTE INEN 1573
c. Determinación de la masa unitaria, ASTM C 138
d. Consistencia:
- Asentamiento menor de 20 mm: Tiempo VeBe ASTM C-1170
- Asentimientos entre 20 y 200 mm: NTE INEN 1578
- Asentimientos mayores de 200 mm: Ensayo Extendido (Flow Test) 1881
Part 105.
e. Cilindros de hormigón tomados en obra para ensayos de compresión, elaboración
y curado: ASTM C 31
88
f. Temperatura en el hormigón: ASTM C 1064 NTE INEN 1855-1 18 de 24
g. Ensayos de resistencia a la tracción:
- Tracción por flexión ASTM C 78 o C 293
- Tracción por compresión diametral ASTM C 496
2.17 Plan Nacional de desarrollo 2017-2021
PLAN TODA UNA VIDA
Políticas
3.3 “Precautelar el cuidado del patrimonio natural y la vida humana por sobre el uso
y aprovechamiento de recursos naturales no renovables”.
3.4 “Promover buenas prácticas que aporten a la reducción de la contaminación, la
conservación, la mitigación y la adaptación a los efectos del cambio climático, e
impulsar las mismas en el ámbito global”
Metas a 2021
- Evitar que la brecha entre Huella Ecológica y Biocapacidad sea menor a 0,35
hectáreas globales per cápita hasta 2021.
- Mantener el 16% de territorio nacional bajo conservación o manejo ambiental a
2021.
- Incrementar del 70,3% al 80% los residuos sólidos no peligrosos con disposición
final adecuada a 2021.
- Incrementar del 17% al 35% los residuos sólidos reciclados en relación al total de
residuos generados, hasta 2021.
Casa para todos
“Para garantizar el derecho a un hábitat seguro y saludable y a una vivienda adecuada
y digna, con independencia de la situación social y económica, esta intervención busca
mejorar las condiciones de vida de las familias en situación de extrema pobreza y
89
vulnerabilidad. La garantía integral de este derecho se logrará con la implementación
de acciones coordinadas y articuladas entre: la Secretaría Técnica del Plan Toda una
Vida, el Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda, la Secretaría Nacional de
Planificación y Desarrollo, la Empresa Pública Casa Para Todos, BanEcuador, el
Banco de Desarrollo del Ecuador y el Consejo Sectorial Social.” (Fuente: Plan
Nacional de Desarrollo 2017-2021-Toda una Vida)
90
3. CAPÍTULO III: MARCO METODOLOGÍCO
3.1 Diseño de la investigación
En este capítulo se detallará el proceso realizado para la elaboración del hormigón de
baja densidad y alta resistencia, teniendo en cuenta que se adicionará varios porcentajes
de poliestireno (EPS) por agregado fino.
El material se reciclará de varios sitios, se obtendrá de domicilios, donativos de
familiares, amigos y de gran magnitud de locales comerciales de electrodomésticos,
además se obtendrá por tercera vez de un trabajo de titulación realizado anteriormente
del compañero Esteban Cevallos quien utilizó como materia prima el poliestireno
(EPS), envasado en botellas recicladas de plástico para la elaboración de un hormigón.
Se clasificará y utilizará el poliestireno (EPS) que este en buen estado, libre de materia
orgánica e inorgánica.
Una vez clasificado se procederá a triturar de tal forma que las partículas del poliestireno
(EPS) tomen una granulometría semejante al agregado fino el cual debe pasar el tamiz
#4 (4,75mm) que se especifica en la norma INEN 696:2011, en primera instancia estas
partículas se las obtendrá de forma manual con un rallador de cocina, se debe tener
cuidado en la manipulación de este material sus partículas trituradas al ser ligero y
volátil puede causar afecciones a la salud, por ello se debe tener protección del sistema
respiratorio y protección de ojos.
Debido a la limitación del tiempo que con lleva realizar este procedimiento se realiza el
cambio de proceso de trituración manual por un proceso mecánico.
Para la elaboración de probetas se partirá de adicionar en un 10%, 20%, y 30%,50% y
100% el árido fino con el poliestireno (EPS), se realizará 3 cilindros de dimensiones de
100 mm de diámetro por 200mm de alto, los cuales serán ensayados a compresión a los
3 -7 y 28 días.
91
Se realizará 3 vigas simples de dimensiones 500m de base, 150mm de altura y 150mm
de espesor con carga a dos tercios para ensayos de resistencia a la tracción por flexión
a los 28 días, para obtener el módulo de ruptura del hormigón.
Fotografía N° 4. Recolección de poliestireno (EPS)
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 5. Recolección de poliestireno (EPS)
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
92
Tercera reutilización.
Fotografía N° 6. Recolección de poliestireno (EPS)
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 7. Recolección de poliestireno (EPS)
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
93
3.2 Tipo de investigación
Una vez obtenidas estas partículas que serán adicionados por parte del árido fino, se
realizará los ensayos correspondientes al diseño de hormigón bajo las normativas ya
indicadas las mismas que se realizarán en el laboratorio de Ensayo de Materiales de
Facultad de Ciencias Físicas y Matemática de la Universidad Central del Ecuador.
La investigación se desarrollará en un tiempo aproximado de 4 meses y tendrá como
finalidad obtener un hormigón de baja densidad, alta resistencia.
La confiabilidad y calidad de los resultados obtenidos a partir de los ensayos realizados
dependerá de la planificación del mismo dicha planificación se conoce como diseño
documental – experimental. Este diseño es de amplia aplicación en el estudio de
materiales alternativos, como es el caso de la presente investigación
Se tomó como válida este tipo de investigación ya que se realizará adiciones en
porcentaje de volumen de la arena por poliestireno (EPS), el mismo que nos permite
controlar la variable, con el fin de realizar cambios intencionales en la mezcla.
Así podremos seleccionar los porcentajes de adición, además de establecer el tamaño
de la muestra que son el número de probetas que requerimos para obtener resultados
confiables que vayan hacer interpretados y reportados.
3.2.1 Métodos de la investigación
Inductivo-Deductivo ya que mediante la interpretación de los resultados obtenidos de
los ensayos se determinará las propiedades físico-mecánicas del hormigón elaborado
con poliestireno (EPS) reciclado, con la finalidad que el hormigón sea de baja densidad
y alta resistencia.
El control de dichas variables garantiza la confiabilidad de los resultados y se podrá
obtener la dosificación idónea que busca este trabajo. Las diferencias encontradas entre
cada porcentaje de adición definirán las conclusiones del estudio.
94
3.2.2 Investigación de experimental.
Para poder llevar a cabo nuestro estudio investigativo y poder obtener los resultados
deseados que se apeguen a la normativa vigente, se necesita de la elaboración de
probetas (cilindros) de hormigón con una dosificación patrón o inicial y probetas con
adición de poliestireno (EPS) en sus diferentes porcentajes las mismas que serán
ensayadas en el laboratorio de Ensayo de Materiales apegándonos a cumplir el objetivo
trazado en esta investigación.
3.2.3 Proceso de trituración y tamizado del poliestireno (EPS)
Primera Etapa: Trituración manual del material
En esta etapa realizamos el triturado manual ya que las planchas obtenidas en el punto
de acopio de la empresa de los artefactos electrodomésticos son gran tamaño, se
fragmenta la plancha tratando de disminuir su tamaño para que el material pueda ser
trasportado y triturado.
Fotografía N° 8. Trituración manual N°1
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
95
Fotografía N° 9. Trituración manual N°2
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Segunda Etapa: Trituración del material en molino de piedra
Una vez que las planchas del poliestireno (EPS), han sido fraccionadas manualmente,
pasan al molino de piedra el mismo que disminuirá su tamaño de 5cm a 10 cm
aproximadamente cada partícula, dejándolo listo para su siguiente etapa de molido.
Grafico N° 20: Molino de piedra
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
96
Fotografía N° 10. Poliestireno (EPS) triturado en molino de piedra.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 11. Poliestireno (EPS) triturado en molino de piedra.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
97
Tercera etapa: Trituración del material en molino de martillo
Esta etapa de trituración el poliestireno (EPS), se trata de que el material tenga las
condiciones que la normativa nos recomienda su tamaño ahora es de 4,75 a 5 mm de
tamaño, las aspas de este molino se regulan de tal modo que el material adopte este
tamaño.
Fotografía N° 12. Poliestireno (EPS) triturado en molino de martillo.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 13. Poliestireno (EPS) triturado en molino de martillo.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
98
Cuarta etapa: Tamizado del Material
En esta última etapa, el material luego de ser triturado es tamizado con el objeto de obtener
partículas de tamaño 4,75 mm. El poliestireno (EPS) se encuentra listo para ser utilizado
con las diferentes adiciones en la mezcla.
Fotografía N° 14. Tamizado del material
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 15. Poliestireno (EPS) de 4,75mm
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
99
3.2.4 Población y muestra
Definida la metodología y tipo de investigación a realizar se puede definir la expresión para
determinar el tamaño de la muestra requerida para que los resultados sean confiables y las
conclusiones sean lo más apegadas a los resultados obtenidos.
Cuando se está iniciando el estudio, como es el caso se puede realizar pruebas de tanteo o
más conocidas como pruebas piloto que nos facilitan la definición de estos parámetros.
La prueba piloto se desarrolló de la siguiente manera.
- Número de tratamientos incluyendo el patrón
Se realizará 5 tratamientos de adición al 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de arena con
poliestireno (EPS) cubriendo así el 100% de su adicción.
- Número de Probetas
Se ensayará 3 probetas cilíndricas y 3 vigas por cada adición número que ha sido
determinado por la INEN 1 573 para el control de calidad del hormigón, pero al ser
un material alternativo tomamos como valido esta recomendación por su normativa.
Tabla N° 19. Probetas a ensayar en función de tiempo de fraguado
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Muestras Tiempo de
fraguado (días)
Porcentaje de adición
TOTAL 10% 20% 30% 50% 100%
Cilindros
3 3 3 3 3 3 15
7 3 3 3 3 3 15
28 3 3 3 3 3 15
Vigas 28 3 3 3 3 3 15
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
100
Tabla N° 20. Muestras cilíndricas adicionado poliestireno (EPS)
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MUESTREO EN CILINDROS DE DIMENSIONES 10 x 20cm.
Muestra Porcentaje de adición Total de cilindros
1 10% 15
2 20% 15
3 30% 15
4 50% 15
5 100% 15
TOTAL DE MUESTRAS 75
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis de Tabla N°20. Se realizará un total de 15 muestras por cada porcentaje de
adicción, teniendo así un total de 75 muestras cilíndrica para esta investigación.
Tabla N° 21. Vigas adicionado poliestireno (EPS)
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MUESTREO EN VIGAS DE DIMENSIONES 500 x 150 x 150cm.
Muestra Porcentaje de adición Total de cilindros
1 10% 3
2 20% 3
3 30% 3
4 50% 3
5 100% 3
TOTAL DE MUESTRAS 15
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis de Tabla N° 21. Se realizará un total de 3 muestras por cada porcentaje de
adicción, teniendo así un total de 15 muestras de viga para esta investigación.
101
4. CAPÍTULO IV: ANALISIS DE RESULTADOS
4.1 Ensayos en agregados
4.1.1 Ensayo de Abrasión del Árido Grueso. (INEN 860:2011)
Tabla N° 22. Registro de datos N°1 de Abrasión del agregado grueso
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REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 1
FECHA: 10/05/2018
1 Masa inicial (g) 5000
2 Retenido en el tamiz N.- 12 después de 100 Rev. (g). 4758
3 Pérdida después de 100 Rev. (g). 242
4 Pérdida después de 100 Rev. (%). 4,84
5 Retenido en el tamiz N.- 12 después de 500 Rev. (g). 3789
6 Pérdida después de 500 Rev. (g). 1211
7 Pérdida después de 500 Rev. (%). 24,22
8 Coeficiente de uniformidad (4/7) 0,20
Elaborado por: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 23. Registro de datos N°2 de Abrasión del agregado grueso
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REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 2
FECHA: 10/05/2018
1 Masa inicial (g) 5000
2 Retenido en el tamiz N.- 12 después de 100 Rev. (g). 4772
3 Pérdida después de 100 Rev. (g). 228
4 Pérdida después de 100 Rev. (%). 4,56
5 Retenido en el tamiz N.- 12 después de 500 Rev. (g). 3775
6 Pérdida después de 500 Rev. (g). 1225
7 Pérdida después de 500 Rev. (%). 24,50
8 Coeficiente de uniformidad (4/7) 0,19
Elaborado por: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
102
Tabla N° 24. Registro de datos N°3 de Abrasión del agregado grueso
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REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 3
FECHA: 10/05/2018
1 Masa inicial (g) 5000
2 Retenido en el tamiz N.- 12 después de 100 Rev. (g). 4780
3 Pérdida después de 100 Rev. (g). 220
4 Pérdida después de 100 Rev. (%). 4,40
5 Retenido en el tamiz N.- 12 después de 500 Rev. (g). 3847
6 Pérdida después de 500 Rev. (g). 1153
7 Pérdida después de 500 Rev. (%). 23,06
8 Coeficiente de uniformidad (4/7) 0,19
Elaborado por: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Las tablas descritas anteriormente son resultados de tres muestras de agregado grueso,
los resultados promedios serán datos importantes para la dosificación patrón objeto de
estudio.
Tabla N° 25. Resultado de Ensayo de Abrasión. Agregado grueso
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RESULTADO PROMEDIO
PERDIDA DESPUES DE LAS 500 REV.(%)
ENSAYO 1 24,22
ENSAYO 2 24,50
ENSAYO 3 23,06
PROMEDIO 23,93
ENSAYO DE ABRASIÓN
COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD
ENSAYO 1 0,20
ENSAYO 2 0,19
ENSAYO 3 0.19
PROMEDIO 0,20
Elaborado por: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
103
Análisis:
El porcentaje de desgaste del agregado grueso fue de 23.93% valor que se encuentra
dentro de límites permisibles que indica la norma NTE INEN: 83 (ASTMC-131)
correspondiente a dicho ensayo.
El coeficiente de uniformidad obtenido es de 0,20 lo que indica que se perdió parte del
agregado grueso sin embargo es apto para la fabricación del diseño de hormigón por
tener una buena resistencia a la abrasión.
4.1.2 Ensayo de Colorimetría. (NTE INEN 855:2010)
Tabla N° 26. Tolerancias
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REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
NORMA: NTE INEN 0855:2010 1R (ASTM C 40)
ORIGEN: PIFO
ENSAYO: 1
FECHA: 14/05/2018
COLOR FIG N° PROPIEDADES
Blanco Claro
o
Transparente
1 Arena de muy buena calidad por no
contener materia orgánica, limos o arcillas
Amarillo
pálido 2
Arena con poca presencia de materia
orgánica, limos o arcillas. Se considera de
buena calidad.
Amarillo
encendido 3
Contiene materia orgánica en altas
cantidades. Puede usarse en hormigones de
baja resistencia.
Café 4
Contiene materia orgánica en
concentraciones muy elevadas. Se
considera de mala calidad.
Café
chocolate 5
Arena de muy mala calidad. Existe
demasiada materia orgánica, limos o
arcillas. No se usa
Fuente: NTE INEN 0855:2010 1R (ASTM C 40)
104
Fotografía N° 16. Ensayo de Colorimetría
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
OBSERVACIONES: Color blanco claro a transparente
Análisis:
Al revisar la fotografía N°16. Se puede observar que la arena no llega al primer índice en
las regletas de comparación de colorimetría por lo cual tomamos la descripción uno el cual
nos indica un color blanco claro a transparente que según que nos garantiza que arena es de
muy buena calidad ya que no existe presencia de material orgánico, siendo apta para su
utilización en la elaboración del hormigón.
4.1.3 Consistencia Normal (NTE INEN 157:09)
Para determinar el principio y final de fraguado del cemento, es necesario determinar
primeramente el contenido de agua que la pasta necesita para producir una pasta de
características específicas como fluidez óptima y plasticidad ideal, es decir el contenido
de agua que el cemento necesita para adquirir una consistencia normal según la norma
correspondiente.
El ensayo de consistencia normal se encuentra estandarizado en la Norma ASTM C-187
y la NTE INEN 157:09, para este ensayo se utiliza el Aparato de Vicat, el método para
105
determinar la consistencia, se basa en la resistencia que opone la pasta de cemento a la
penetración de la sonda de Tetmayer del aparato de Vicat. La pasta se considera de
consistencia normal, cuando la sonda penetra 10 milímetros ± 1 mm a los 30 segundos
de haber sido soltada. El contenido de agua de la pasta estándar se expresa como
porcentaje en peso de cemento seco, y el valor normal varía entre 25 y 33 %, sin
embargo, estos valores establecidos varían de acuerdo a las condiciones en que se
realice el ensayo.
Una parte complementaria de la consistencia normal del cemento es la determinación
de los tiempos de fraguado, donde se realiza ensayos en pastas de cemento hidráulico
de consistencia normal, preparadas de acuerdo a la NTE INEN 157 las que se mantienen
en un cuarto de curado donde inicia el proceso de fraguado. Se realizan penetraciones
periódicas en la pasta utilizando la aguja de Vicat de 1 mm de diámetro obteniendo así:
- El tiempo de fraguado inicial, es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial
del cemento con el agua y el instante en el cual la penetración medida o calculada
es de 25 mm.
- El tiempo de fraguado final, es el tiempo transcurrido entre el contacto inicial
del cemento con el agua y el instante en el cual la aguja no deja una impresión
circular completa en la superficie de la pasta.
106
a) Árido Grueso NTE INEN 856:2010 (ASTM C127)
Tabla N° 27. Resultados del Ensayo N°1 del Peso Específico y Capacidad de Absorción
del Agregado Grueso.
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
PESO ESPECIFICO
AGREGADO GRUESO
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 1
FECHA: 11/5/2018
1 MASA DEL RECIPIENTE+ RIPIO EN SSS(g) 3104
2 MASA DEL RECIPIENTE (g) 295
3 MASA DEL RIPIO EN SSS (g) 2809
4 MASA DE LA CANASTILLA SUMERGIDA EN AGUA (g) 1660
5 MASA DE LA CANASTILLA + RIPIO SUMERGIDA EN
AGUA (g) 3394
6 MASA DEL RIPIO EN AGUA (g) 1734
7 VOLUMEN DESALOJADO (cm3) 1075
8 PESO ESPECIFICO(g/cm3) 2,61
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 1
FECHA: 11/5/2018
1 MASA DE RIPIO EN SSS + RECIPIENTE (g) 3104
2 MASA DE RIPIO SECO + RECIPIENTE (g) 3053
3 MASA DE RECIPIENTE (g) 295
4 MASA DE AGUA (g) 51
5 MASA DE RIPIO EN SECO (g) 2758
6 CAPACIDAD DE ABSORCION (%) 1,85
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
107
Tabla N° 28. Resultados del Ensayo N°2 del Peso Específico y Capacidad de Absorción del
Agregado Grueso.
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REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
PESO ESPECIFICO
AGREGADO GRUESO
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 2
FECHA: 11/5/2018
1 MASA DEL RECIPIENTE+ RIPIO EN SSS(g) 2740
2 MASA DEL RECIPIENTE (g) 304
3 MASA DEL RIPIO EN SSS (g) 2436
4 MASA DE LA CANASTILLA SUMERGIDA EN AGUA (g) 1660
5 MASA DE LA CANASTILLA + RIPIO SUMERGIDA EN AGUA (g) 3155
6 MASA DEL RIPIO EN AGUA (g) 1495
7 VOLUMEN DESALOJADO (cm3) 941
8 PESO ESPECIFICO(g/cm3) 2,59
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 2
FECHA: 11/5/2018
1 MASA DE RIPIO EN SSS + RECIPIENTE (g) 2740
2 MASA DE RIPIO SECO + RECIPIENTE (g) 2689
3 MASA DE RECIPIENTE (g) 304
4 MASA DE AGUA (g) 51
5 MASA DE RIPIO EN SECO (g) 2385
6 CAPACIDAD DE ABSORCION (%) 2,14
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
108
Tabla N° 29. Resultados del Ensayo N°3 del Peso Específico y Capacidad de Absorción del
Agregado Grueso.
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REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
PESO ESPECIFICO
AGREGADO GRUESO
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 3
FECHA: 11/5/2018
1 MASA DEL RECIPIENTE+ RIPIO EN SSS(g) 3098
2 MASA DEL RECIPIENTE (g) 304
3 MASA DEL RIPIO EN SSS (g) 2794
4 MASA DE LA CANASTILLA SUMERGIDA EN AGUA (g) 1660
5 MASA DE LA CANASTILLA + RIPIO SUMERGIDA EN AGUA (g) 3368
6 MASA DEL RIPIO EN AGUA (g) 1708
7 VOLUMEN DESALOJADO (cm3) 1086
8 PESO ESPECIFICO(g/cm3) 2,57
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 3
FECHA: 11/5/2018
1 MASA DE RIPIO EN SSS + RECIPIENTE (g) 3104
2 MASA DE RIPIO SECO + RECIPIENTE (g) 3053
3 MASA DE RECIPIENTE (g) 295
4 MASA DE AGUA (g) 51
5 MASA DE RIPIO EN SECO (g) 2758
6 CAPACIDAD DE ABSORCION (%) 1,85
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
109
Tabla N° 30. Promedio de resultados del ensayo del peso específico y Capacidad de
absorción del agregado grueso
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
PESO ESPECÍFICO
ENSAYO 1 2,61
ENSAYO 2 2,59
ENSAYO 3 2,57
PROMEDIO 2,59
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
ENSAYO 1 1,85
ENSAYO 2 2,14
ENSAYO 3 1,85
PROMEDIO 1,95
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
En la tabla N°30. Se puede evidenciar el valor del peso específico de 2,59g/cm3 el
mismo que está dentro de los lineamientos de Norma ASTM C 128 por lo que el material
puede ser participe en la fabricación del hormigón; de la misma forma la capacidad de
absorción de 1,95% cumpliendo con lo mencionado en la norma.
110
b) Árido Fino NTE INEN 856:2010 (ASTM C128)
Tabla N° 31. Resultados del Ensayo N°1 del Peso Específico y Capacidad de Absorción del
Agregado Fino.
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REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
PESO ESPECIFICO
AGREGADO FINO
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 1
FECHA: 11/5/2018
1 MASA DEL PICNOMETRO + ARENA (SSS) 703,60
2 MASA DEL PICNOMETRO (g) 172,10
3 MASA DE LA ARENA EN SSS (g) 531,50
4 MASA DEL PICNOMETRO CALIBRADO (g) 671,30
5 MASA DEL PICNOMETRO+ ARENA (SSS)+ AGUA (g) 1001,00
7 VOLUMEN DESALOJADO (g) 201,80
8 PESO ESPECIFICO(g/cm3) 2,63
CAPACIDAD DE ABSORCION
1 MASA DE ARENA (SSS) (g)+ RECIPIENTE(g) 478,00
2 MASA DE ARENA SECA+ RECIPIENTE (g) 473,00
3 MASA DE RECIPIENTE (g) 60,70
4 MASA DE AGUA (g) 5,00
5 MASA DE ARENA SECA (g) 412,30
6 CAPACIDAD DE ABSORCION (%) 1,21
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
111
Tabla N° 32. Resultados del Ensayo N°2 del Peso Específico y Capacidad de Absorción del
Agregado Fino.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
PESO ESPECIFICO
AGREGADO FINO
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 2
FECHA: 11/5/2018
1 MASA DEL PICNOMETRO + ARENA (SSS) 621,4
2 MASA DEL PICNOMETRO (g) 126,3
3 MASA DE LA ARENA EN SSS (g) 495,1
4 MASA DEL PICNOMETRO CALIBRADO (g) 625,2
5 MASA DEL PICNOMETRO+ ARENA (SSS)+ AGUA (g) 931,6
7 VOLUMEN DESALOJADO (g) 188,7
8 PESO ESPECIFICO(g/cm3) 2,62
CAPACIDAD DE ABSORCION
1 MASA DE ARENA (SSS) (g)+ RECIPIENTE(g) 502
2 MASA DE ARENA SECA+ RECIPIENTE (g) 497,6
3 MASA DE RECIPIENTE (g) 57,4
4 MASA DE AGUA (g) 4,4
5 MASA DE ARENA SECA (g) 440,2
6 CAPACIDAD DE ABSORCION (%) 1,00
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
112
Tabla N° 33. Resultados del Ensayo N°3 del Peso Específico y Capacidad de Absorción del
Agregado Fino.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
PESO ESPECIFICO
AGREGADO FINO
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 3
FECHA: 11/5/2018
1 MASA DEL PICNOMETRO + ARENA (SSS) 645,4
2 MASA DEL PICNOMETRO (g) 129,5
3 MASA DE LA ARENA EN SSS (g) 515,9
4 MASA DEL PICNOMETRO CALIBRADO (g) 679,8
5 MASA DEL PICNOMETRO+ ARENA (SSS)+ AGUA (g) 997,9
7 VOLUMEN DESALOJADO (g) 197,8
8 PESO ESPECIFICO(g/cm3) 2,61
CAPACIDAD DE ABSORCION
1 MASA DE ARENA (SSS) (g)+ RECIPIENTE(g) 502
2 MASA DE ARENA SECA+ RECIPIENTE (g) 497,6
3 MASA DE RECIPIENTE (g) 57,4
4 MASA DE AGUA (g) 4,4
5 MASA DE ARENA SECA (g) 440,2
6 CAPACIDAD DE ABSORCION (%) 1,000
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
113
Tabla N° 34. Promedio de resultados del ensayo del peso específico y Capacidad de
Absorción del agregado fino
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
PESO ESPECÍFICO
ENSAYO 1 2,63
ENSAYO 2 2,62
ENSAYO 3 2,61
PROMEDIO 2,62
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
ENSAYO 1 1,21
ENSAYO 2 1
ENSAYO 3 1
PROMEDIO 1,07
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
En la tabla N° 34. Se puede evidenciar el valor del peso específico de 2,62g/cm3 el
mismo que está dentro de los lineamientos de Norma ASTM C 128 por lo que el material
puede ser participe en la fabricación del hormigón; de la misma forma la capacidad de
absorción de 1,07% cumpliendo con lo mencionado en la norma.
El resultado obtenido del peso específico del árido grueso y fino es de gran importancia
para el diseño de la dosificación del hormigón puesto que se toma en cuenta al agregado
en estado saturado; de igual manera la capacidad de absorción que es factor importante
para determinar la corrección de humedad en la mezcla.
114
4.1.4 Ensayo para determinación masa unitaria suelta y compactada de
agregados. NTE INEN 858:2010 (ASTM C29)
a) Árido Grueso NTE INEN 856:2010 (ASTM C127)
Tabla N° 35. Resultados del ensayo N°1 de la Masa Unitaria Suelta y compactada de
agregados Gruesos.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
ARIDO GRUESO
MASA DEL RECIPIENTE VACIO:
2584 VOLUMEN DEL RECIPIENTE :
2872
MASA DEL RIPIO SUELTO + RECIPIENTE MASA DEL RIPIO COMPACTADO + RECIPIENTE
1.- 6511 1.- 6768
2.- 6483 2.- 6763
3.- 6488 3.- 6693
PROMEDIO: 6494 PROMEDIO: 6741,33
δ ap.suelta del ripio: 1,36 g/cc δ ap.compactada del ripio:
1,45 g/cc
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 36. Resultados del ensayo N°2 de la Masa Unitaria Suelta y Compactada de
agregados Gruesos.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
ARIDO GRUESO
MASA DEL RECIPIENTE VACIO:
2584 VOLUMEN DEL RECIPIENTE :
2872
MASA DEL RIPIO SUELTO + RECIPIENTE MASA DEL RIPIO COMPACTADO + RECIPIENTE
1.- 6515 1.- 6770
2.- 6490 2.- 6769
3.- 6487 3.- 6683
PROMEDIO: 6497 PROMEDIO: 6741
δ ap.suelta del ripio: 1,36 g/cc δ ap.compactada del
ripio: 1,45 g/cc
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
115
Tabla N° 37. Resultados del ensayo N°3 de la Masa Unitaria Suelta y Compactada de
agregados Gruesos.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
ARIDO GRUESO
MASA DEL RECIPIENTE VACIO:
VOLUMEN DEL RECIPIENTE :
MASA DEL RIPIO SUELTO + RECIPIENTE MASA DEL RIPIO COMPACTADO + RECIPIENTE
1.- 6517 1.- 6710
2.- 6492 2.- 6801
3.- 6479 3.- 6720
PROMEDIO: 6496 PROMEDIO: 6744
δ ap.suelta del ripio: 1,36 g/cc δ ap.compactada del ripio:
1,45 g/cc
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
a) Árido Fino NTE INEN 856:2010 (ASTM C128)
Tabla N° 38. Resultados del ensayo N°1 de la Masa Unitaria Suelta y Compactada de
agregados Finos.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
AGREGADO FINO
MASA DEL RECIPIENTE VACIO: 2584 VOLUMEN DEL RECIPIENTE : 2872
MASA DEL ARENA SUELTO+ RECIPIENTE MASA DEL ARENA COMPACTADO + RECIPIENTE
1.- 7166 1.- 7678
2.- 7150 2.- 7696
3.- 7167 3.- 7699
PROMEDIO: 7161 PROMEDIO: 7691
δ ap.suelta del arena: 1,59 g/cc δ ap.compactada de la arena:
1,78 g/cc
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
116
Tabla N° 39. Resultados del ensayo N°2 de la Masa Unitaria Suelta y Compactada de
agregados Finos
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AGREGADO FINO
MASA DEL RECIPIENTE VACIO: VOLUMEN DEL RECIPIENTE :
MASA DEL ARENA SUELTO+ RECIPIENTE MASA DEL ARENA COMPACTADO + RECIPIENTE
1.- 7163 1.- 7680
2.- 7148 2.- 7692
3.- 7160 3.- 7689
PROMEDIO: 7157 PROMEDIO: 7687
δ ap.suelta del arena: 1,59 g/cc δ ap.compactada de la arena: 1,78 g/cc
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 40. Resultados del ensayo N°3 de la Masa Unitaria Suelta y Compactada de
agregados Finos
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
AGREGADO FINO
MASA DEL RECIPIENTE VACIO: 2584 VOLUMEN DEL RECIPIENTE : 2872
MASA DEL ARENA SUELTO+ RECIPIENTE MASA DEL ARENA COMPACTADO + RECIPIENTE
1.- 7158 1.- 7578
2.- 7201 2.- 7686
3.- 7121 3.- 7899
PROMEDIO: 7160 PROMEDIO: 7721
δ ap.suelta del arena: 1,59 g/cc δ ap.compactada de la arena: 1,79 g/cc
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
117
Tabla N° 41. Promedio de Resultados del ensayo de Masas Unitarias Sueltas y Compactadas
de los Agregados Gruesos y Finos
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
ARIDO GRUESO
MASA UNITARIA SUELTA (g/cm³) MASA UNITARIA COMPACTADA (g/cm³)
ENSAYO 1 1,36 ENSAYO 1 1,45
ENSAYO 2 1,36 ENSAYO 2 1,45
ENSAYO 3 1,36 ENSAYO 3 1,45
PROMEDIO 1,36 PROMEDIO 1,45
ARIDO FINO
MASA UNITARIA SUELTA (g/cm³) MASA UNITARIA COMPACTADA (g/cm³)
ENSAYO 1 1,59 ENSAYO 1 1,78
ENSAYO 2 1,59 ENSAYO 2 1,78
ENSAYO 3 1,59 ENSAYO 3 1,79
PROMEDIO 1,59 PROMEDIO 1,78
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
El promedio de la masa unitaria suelta del agregado grueso es de 1,36 Kg/cm3, y la
masa unitaria compactada 1,44Kg/cm3; así mismo para el árido fino la masa unitaria
suelta es de 1,5 Kg/cm3, y la masa unitaria compactada es 1,78 Kg/cm3
Verificándose que el mejor acomodo de partículas se encuentra en el ensayo de masa
unitaria compactada.
118
4.1.5 Ensayo de contenido de Humedad (NTE INEN 862:2011)
a) Contenido de humedad, Árido grueso
Tabla N° 42. Contenido de humedad Árido Grueso Ensayo N°1.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
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ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ARIDO GRUESO
1 MASA DEL RECIPIENTE 130,50
2 MASA DEL RECIPIENTE + RIPIO 679,10
3 MASA DE RIPIO 548,60
4 MASA RECIPIENTE+ RIPIO SECO 678,60
5 MASA DE RIPIO SECO 548,10
6 MASA DE AGUA 0,50
7 CONTENIDO DE HUMEDAD 0,091
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 43. Contenido de humedad Árido Grueso Ensayo N°2.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ARIDO GRUESO
1 MASA DEL RECIPIENTE 132,70
2 MASA DEL RECIPIENTE + RIPIO 679,10
3 MASA DE RIPIO 546,40
4 MASA RECIPIENTE+ RIPIO SECO 678,50
5 MASA DE RIPIO SECO 545,80
6 MASA DE AGUA 0,60
7 CONTENIDO DE HUMEDAD 0,110
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
119
Tabla N° 44. Contenido de humedad Árido Grueso Ensayo N°3.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ARIDO GRUESO
1 MASA DEL RECIPIENTE 135,50
2 MASA DEL RECIPIENTE + RIPIO 679,10
3 MASA DE RIPIO 543,60
4 MASA RECIPIENTE+ RIPIO SECO 678,40
5 MASA DE RIPIO SECO 542,90
6 MASA DE AGUA 0,70
7 CONTENIDO DE HUMEDAD 0,129
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
b) Contenido de humedad, Árido fino.
Tabla N° 45. Contenido de humedad Árido Fino Ensayo N°1.
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ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ARIDO FINO
1 MASA DEL RECIPIENTE 132,60
2 MASA DEL RECIPIENTE + ARENA 669,90
3 MASA DE ARENA 537,30
4 MASA RECIPIENTE+ ARENA SECO 669,70
5 MASA DE ARENA SECO 537,10
6 MASA DE AGUA 0,20
7 CONTENIDO DE HUMEDAD 0,037
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
120
Tabla N° 46. Contenido de humedad Árido Fino Ensayo N°2
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ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ARIDO FINO
1 MASA DEL RECIPIENTE 135,60
2 MASA DEL RECIPIENTE + ARENA 670,90
3 MASA DE ARENA 535,30
4 MASA RECIPIENTE+ ARENA SECO 670,60
5 MASA DE ARENA SECO 535,00
6 MASA DE AGUA 0,30
7 CONTENIDO DE HUMEDAD 0,06
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 47. Contenido de humedad Árido Fino Ensayo N°3.
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ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ARIDO FINO
1 MASA DEL RECIPIENTE 134,80
2 MASA DEL RECIPIENTE + ARENA 670,80
3 MASA DE ARENA 536,00
4 MASA RECIPIENTE+ ARENA SECO 670,30
5 MASA DE ARENA SECO 535,50
6 MASA DE AGUA 0,50
7 CONTENIDO DE HUMEDAD 0,09
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 48. Promedio ensayo de contenido de humedad árido grueso y árido Fino
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PROMEDIO ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ARIDO GRUESO
ENSAYO 1 0,091
ENSAYO 2 0,110
ENSAYO 3 0,129
PROMEDIO 0,110
121
PROMEDIO ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ARIDO FINO
ENSAYO 1 0,037
ENSAYO 2 0,056
ENSAYO 3 0,093
PROMEDIO 0,062 Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
Se obtiene como resultado del contenido de humedad de árido grueso es de 0,110%, y
para el árido fino contenido de humedad 0,062% con estos resultados se puede decir
que los áridos tienen poca cantidad de agua o parcialmente húmedos.
4.1.6 Ensayo de granulometría (NTE INEN 696:2011)
a) Granulometría, árido Grueso
Tabla N° 49. Granulometría del Agregado Grueso. Ensayo N°1.
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
DATOS TECNICOS Y RESULTADOS
AGREGADO GRUESO
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 1
FECHA: 11/05/2018
TAMIZ
TAMAÑO RETENIDO %
RETENIDO % PASA
Límites Especific. mm Parcial (g)
Acumulado (g)
1 1/2'' 38,1 0 0 0 100 100
1'' 25,4 0 0 0 100 90-100
3/4'' 19,05 763 763 9 91 -
1/2'' 12,7 2575 3338 41 59 25-60
3/8'' 9,53 1799 5137 63 37 -
N°4 4,76 2293 7430 91 9 0-10
N°8 2,38 495 7925 97 3 0-5
N°16 1,19 90 8015 98 2
Bandeja 179 8194 100 0
MF= 6,58
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
122
Gráfico N° 21. Curva Granulométrica del Agregado Grueso. Ensayo N°1.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 50. Granulometría del Agregado Grueso. Ensayo N°2.
123
Gráfico N° 22. Curva Granulométrica del Agregado Grueso. Ensayo N°2.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 51. Granulometría del Agregado Grueso. Ensayo N°3.
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
DATOS TECNICOS Y RESULTADOS
AGREGADO GRUESO
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 3
FECHA: 11/05/2018
TAMIZ TAMAÑO RETENIDO
% RETENIDO % PASA Límites
Especific. mm Parcial
(g) Acumulado
(g)
1 1/2'' 38,1 0 0 0 100 100
1'' 25,4 200 200 0 97 90-100
3/4'' 19,05 709 909 9 87 -
1/2'' 12,7 1872 2781 42 61 25-60
3/8'' 9,53 1780 4561 63 36 -
N°4 4,76 1997 6558 93 8 0-10
N°8 2,38 309 6867 97 3 0-5
N°16 1,19 70 6937 98 2
Bandeja 158 7095 100 0
MF= 6,60
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
124
Gráfico N° 23. Curva Granulométrica del Agregado Grueso. Ensayo N°3.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
b) Granulometría, Árido Fino
Tabla N° 52. Granulometría del Agregado Fino. Ensayo N°1.
125
Gráfico N° 24. Curva Granulométrica del Agregado Fino. Ensayo N°1.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 53. Granulometría del Agregado Fino. Ensayo N°2.
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
DATOS TECNICOS Y RESULTADOS
AGREGADO FINO
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 2
FECHA: 11/05/2018
Tamiz Tamaño Retenido
% Retenido % Pasa Límites
Especific. mm Parcial (g) Acumulado (g)
3/8'' 9 5,5 5,5 1 99 100
N°4 8 49,5 55 8 92 95-100
N°8 7 178,6 233,6 33,00 67 80-100
N°16 6 147,1 380,7 54,00 46 50-85
N°30 5 108,1 488,8 70,00 30 25-60
N°50 4 62,7 551,5 79,00 21 10-30
N°100 1 60,7 612,2 88,00 12 2-10
N°200 0 37,5 649,7 93,00 7 0-5
Bandeja 49,8 699,5 100 0
MF= 3,33
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
0
20
40
60
80
100
3/8''N°4N°8N°16N°30N°50N°100N°200
% Q
UE
PA
SA
TAMIZ
CURVA GRANULOMÉTRICA
TENDENCIA AL GRUESO
TENDENCIA AL FINO
126
Gráfico N° 25. Curva Granulométrica del Agregado Fino. Ensayo N°2.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 54. Granulometría del Agregado Fino. Ensayo N°3.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
0
20
40
60
80
100
3/8''N°4N°8N°16N°30N°50N°100N°200
% Q
UE
PA
SA
TAMIZ
CURVA GRANULOMÉTRICA
TENDENCIA AL GRUESO
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
DATOS TECNICOS Y RESULTADOS
AGREGADO FINO
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 3
FECHA: 11/05/2018
Tamiz Tamaño Retenido
% Retenido % Pasa Límites
Especific. mm Parcial (g) Acumulado
(g)
3/8'' 9 0 0 0 100 100
N°4 8 1 1 0 100 95-100
N°8 7 170 171 14,00 86 80-100
N°16 6 279,8 450,8 43,00 57 50-85
N°30 5 269,3 720,1 71,00 29 25-60
N°50 4 151,89 871,99 86,00 14 10-30
N°100 1 75,43 947,42 94,00 6 2-10
N°200 0 17,98 965,4 96,00 4 0-5
Bandeja 41,3 1006,7 100 0
MF= 3,08
TENDENCIA AL FINO
127
Gráfico N° 26. Curva Granulométrica del Agregado Fino. Ensayo N°3.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 55. Promedio Ensayo de Granulometría de Árido Grueso y Árido Fino
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
PROMEDIO MÓDULO DE FINURA ÁRIDO GRUESO
ENSAYO 1 6,58
ENSAYO 2 6,59
ENSAYO 3 6,60
PROMEDIO 6,59
TNM 3/4” a 4”
TAMAÑO DE AGREGADO #67
PROMEDIO MÓDULO DE FINURA
ÁRIDO FINO
ENSAYO 1 3,30
ENSAYO 2 3,33
ENSAYO 3 3,08
PROMEDIO 3,25
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis: Se obtiene como resultado de Módulo de Finura del Árido Grueso MF= 6.59,
este valor está dentro del rango 7,30 a 8,90 de igual manera en los gráficos N°21, N°22,
N°23 la curva se encuentra dentro de los limites.
0
20
40
60
80
100
3/8''N°4N°8N°16N°30N°50N°100N°200
% Q
UE
PA
SA
TAMIZ
CURVA GRANULOMÉTRICA
TENDENCIA AL GRUESO
TENDENCIA AL FINO
128
En la tabla N° 12. Requisitos Granulométricos para Agregados Gruesos ASTM C
33, obtenemos como resultado TNM= 3/4” a 4” y Numero de tamaño de agregado #67,
por lo que se nos hace concluir que nuestro material no tiene partículas muy grandes, lo
cual es una ventaja para la fabricación del hormigón ya que se presentará una buena
trabajabilidad. Otra ventaja que se presenta debido a su bajo módulo de finura es la
trabajabilidad que nos dará las mezclas preparada con estos materiales.
El Árido Fino MF= 3.25, con estos resultados se puede observar que en los Gráficos
N°24, N°25 y N°26 el árido tiende hacer grueso pero la gran parte de la curva está entre
los límites establecidos en la norma ASTM C 33-136 por lo que se concluye que al ser
este una arena gruesa tendrá poca trabajabilidad, por ellos se tendrá que hacer uso de
algún aditivo que nos mejore esta característica.
4.1.7 Ensayo de Densidad Óptima. (NTE INEN 858:2010)
Tabla N° 56. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°1.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
DENSIDAD OPTIMA DE LOS AGREGADOS
MASA DEL RECIPIENTE
2584 VOLUMEN DEL RECIPIENTE: 2872
MEZCLA (%) MASA(Kg) AÑADIR ARENA
(Kg)
MASA DEL RECIPIENTE + MEZCLA(Kg)
MASA DE LA MEZCLA (Kg)
DENSIDAD APARENTE(Kg./dm3) RIPIO ARENA RIPIO ARENA
100 0 20 0 0 0 0 0 0,00
90 10 20 2,22 2,22 7100 7323 4,52 1,57
80 20 20 5 2,78 7518 7664 4,93 1,72
75 25 20 6,67 1,67 7651 7729 5,07 1,76
70 30 20 8,57 1,9 7879 7802 5,30 1,84
MEZCLA (%) MASA(Kg) AÑADIR ARENA
(Kg)
MASA DEL RECIPIENTE + MEZCLA(Kg)
MASA DE LA MEZCLA (Kg)
DENSIDAD APARENTE(Kg./dm3) RIPIO ARENA RIPIO ARENA
65 35 20 10,77 2,2 8015 7956 5,43 1,89
60 40 20 13,33 2,56 7995 8054 5,41 1,88
55 45 20 16,36 3,03 8059 8027 5,48 1,91
50 50 20 20 3,64 - - - -
45 55 20 - - - - - -
129
40 60 20 - - - - - -
35 65 20 - - - - - -
30 70 20 - - - - - -
20 80 20 - - - - - -
10 90 20 - - - - - -
RESULTADOS
δap.máx: 1,91Kg/dm3
δap.óptima: 1,84 Kg/dm3
%Ripio 55%
%Arena 45% Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Gráfico N° 27. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°1.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
130
Tabla N° 57. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°2.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
DENSIDAD OPTIMA DE LOS AGREGADOS
MASA DEL RECIPIENTE
2584 VOLUMEN DEL RECIPIENTE: 2872
MEZCLA (%) MASA(Kg) AÑADIR ARENA
(Kg)
MASA DEL RECIPIENTE + MEZCLA(Kg)
MASA DE LA MEZCLA (Kg)
DENSIDAD APARENTE (Kg./dm3)
RIPIO ARENA RIPIO ARENA
100 0 20 0 0 0 0 0 0,00
90 10 20 2,25 2,22 7103 7323 4,52 1,57
80 20 20 5 2,78 7515 7664 4,93 1,72
75 25 20 6,69 1,69 7652 7729 5,07 1,76
70 30 20 8,6 1,91 7873 7802 5,29 1,84
65 35 20 10,73 2,13 8017 7956 5,43 1,89
60 40 20 14,3 3,57 7996 8054 5,41 1,88
55 45 20 16,35 2,05 8001 8017 5,42 1,89
50 50 20 21 4,65 - - - -
45 55 20 - - - - - -
40 60 20 - - - - - -
35 65 20 - - - - - -
30 70 20 - - - - - -
20 80 20 - - - - - -
10 90 20 - - - - - -
RESULTADOS
δap.máx: 1,89 Kg/dm3
δap.óptima: 1,81 Kg/dm3
%Ripio 55%
%Arena 45%
131
Gráfico N° 28. Densidad Óptima de los Agregados. Ensayo N°2.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 58. Promedio de Resultados del Ensayo de Densidad Óptima de Agregados
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
ENSAYO DE DENSIDAD ÓPTIMA DE AGREGADOS
ENSAYO DENSIDAD
MAXIMA(Kg/dm3)
DENSIDAD ÓPTIMA
(Kg/dm3)
ENSAYO 1 1,91 1,84
ENSAYO 2 1,89 1,81
PROMEDIO 1,90 1,83
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
En la Tabla N° 58 se observa que la densidad máxima es de 1,90Kg/dm3 y la densidad
óptima de 1,83 Kg/dm3, con detalle a los porcentajes tenemos 55%de Ripio y 45% de
Arena los mismos que serán utilizados para el diseño de mezcla, siendo los óptimos
tanto para el agregado fino y el agregado grueso.
132
En las gráficas N° 26 Y N° 27 se evidencia que la curva aumenta conforme a la cantidad
de arena que se añade, hasta llegar al punto en que los valores de la densidad óptima se
mantienen constantes característica que lo podemos imputar al agregado fino, que da
uniformidad a las partículas gruesas razón por la cual se observa que el porcentaje de
55% y 45% por lo que la densidad de la mezcla no cambia.
4.1.8 Ensayo de Densidad de Cemento. (NTE INEN 156: 2010)
Tabla N° 59. Densidad del cemento Ensayo N°1.
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 1
FECHA: 14/06/2018
1 Lectura inicial del frasco de lechatellier + gasolina 0,3
2 Masa de frasco + gasolina 322,7
3 Lectura final del frasco+cemento+gasolina. 22
4 Masa final del frasco +cemento gasolina 386,5
5 Masa del cemento 63,8
6 Volumen 21,7
7 Densidad del cemento 2,94 Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 60. Densidad del cemento Ensayo N°2.
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 2
FECHA: 14/06/2018
1 Lectura inicial del frasco de lechatellier + gasolina 0,5
2 Masa de frasco+gasolina 329,8
3 Lectura final del frasco+cemento+gasolina. 24
4 Masa final del frasco +cemento+gasolina 398,9
5 Masa del cemento 69,1
6 Volumen 23,5
7 Densidad del cemento 2,94
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
133
Tabla N° 61. Densidad del cemento Ensayo N°3.
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
REGISTRO DE DATOS Y RESULTADOS
ORIGEN: PIFO
MUESTRA: 3
FECHA: 14/06/2018
1 Lectura inicial del frasco de lechatellier + gasolina 0,8
2 Masa de frasco+gasolina 325
3 Lectura final del frasco+cemento+gasolina. 18
4 Masa final del frasco +cemento+gasolina 375
5 Masa del cemento 50
6 Volumen 17,2
7 Densidad del cemento 2,91
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 62. Promedio ensayo Densidad del cemento
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
PROMEDIO ENSAYO DENSIDAD DEL CEMENTO
ENSAYO 1 2,94
ENSAYO 2 2,94
ENSAYO 3 2,91
PROMEDIO 2,93
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
El resultado obtenido en este ensayo de Densidad de Cemento es 2.93 g/cm3, valor que
está dentro de los valores permisibles que nos detalla la norma.
134
4.1.9 Consistencia Normal (NTE INEN 157:09)
Tabla N° 63. Consistencia normal del cemento
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO
PROCEDIMIENTO UNIDADES MUESTRA
Nº 1
A.- Masa del material de Ensayo
g 650
B.- Cantidad requerida de Agua g 175,5
C.- Consistencia % 27
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 64. Tiempo de fraguado del cemento
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TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO
PROCEDIMIENTO
PENETRACIÓN HORA LOCAL
TIEMPO ACUMULAD
O mm
TIEMPO INICIAL DE ENSAYO 11:28:00 0:00:00
PENETRACIÓN DE AGUJA
40 12:28:00 1:00:00
25 13:40:00 2:12:00
0 14:36:00 3:08:00
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
TIEMPO DEFRAGUADO INICIAL = 13:41:00
TIEMPO DEFRAGUADO FINAL = 3:08:00
135
4.2 Elaboración de la Mezcla de Hormigón
La elaboración de la mezcla la realizaremos con el método de la densidad máxima que
es el más utilizado para realizar el diseño del hormigón, basándose en la cantidad de
pasta de cemento necesaria para hidratar por completo a los agregados.
4.2.1 Dosificación de la mezcla por el método de la densidad máxima
El proceso para el desarrollo del diseño de hormigón explicamos a continuación.
a) Parámetros de Diseño
Resistencia requerida del hormigón: f’c= 400Kg/cm2
Para el desarrollo del tema investigativo se toma en cuenta un 10% adicional como
factor de seguridad, siendo la nueva resistencia de f’c= 450Kg/cm2
Tabla N° 65. Valores de la Relación Agua/Cemento
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL HORMIGONBASADA EN LA RELACION AGUA/CEMENTO
Resistencia a la compresión a los 28 días en MPa
Resistencia Agua/Cemento
45 0,37
42 0,4
40 0,42
35 0,46
32 0,5
30 0,51
28 0,52
25 0,55
24 0,56
21 0,58
18 0,6
Fuente: Seminario de Investigación sobre el módulo de elasticidad del hormigón Ing.
Marco Garzón C. año 2010
El siguiente parámetro a tomar en consideración es el asentamiento el cual se toma en
cuenta en función del uso que se le vaya a dar al hormigón este valor representara la
cantidad de pasta de cemento necesaria para la mezcla.
136
Asentamiento: 5cm
Tabla N° 66. Asentamiento Vs Cantidad de Cemento
Asentamiento Cantidad de Pasta (%)
0-3 %OV+2%+3%(OV)
3-6 %OV+2%+6%(OV)
6-9 %OV+2%+8%(OV)
9-12 %OV+2%+11%(OV)
12-15 %OV+2%+13%(OV)
Fuente: Seminario de Investigación sobre el módulo de elasticidad del hormigón Ing.
Marco Garzón C. año 2010
El siguiente parámetro de diseño es:
Cemento: Selvalegre tipo HE
Exposición Ambiental: Normal
Resumen de Caracterización del agregado
Tabla N° 67. Datos para la dosificación del Hormigón
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MATERIAL DAs DAc Dsss DOM %AP
T.N.M. MF C.A. Dc
DAc g/cm3 g/cm3 g/cm3 Kg/dm3 % % g/cm3
ARENA 2,49 2,68 2,62 1,71
45 3/4
3,33 0,99 2,93 0,95
RIPIO 1,36 1,44 2,59 55 6,58 2,1
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
b) Desarrollo del Diseño de la Mezcla
En la tabla N° 67. Valores de la Relación Agua/Cemento, tenemos la resistencia a
compresión a los 28 días del hormigón; en función de la relación W/C. Para esta
investigación se requiere una resistencia a compresión de 450 Kg/cm2, los resultados
de la tabla nos arrojan relación W/C de 0,37.
Se calcula la densidad real de la mezcla en estado SSS con la siguiente fórmula:
𝐷𝑠𝑠𝑠𝑀𝐸𝑍𝐶𝐿𝐴 = % 𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 ∗ 𝐷𝑠𝑠𝑠𝐴𝑅𝐸𝑁𝐴 + %𝑅𝑖𝑝𝑖𝑜 ∗ 𝐷𝑠𝑠𝑠𝑅𝐼𝑃𝐼𝑂
Ecuación N° 14. Densidad Real de la Mezcla
137
Una vez obtenido el cálculo de la densidad real de la mezcla procedemos a calcular el
porcentaje óptimo de vacíos con la fórmula dada en la Tabla N° 65. Asentamiento Vs
Cantidad de Cemento, según el asentamiento requerido.
1. Se calcula el Porcentaje óptimo de Vacíos de la Mezcla.
%𝑂. 𝑉. = (𝐷. 𝑅. 𝑀. − 𝐷𝑂𝑀)
𝐷. 𝑅. 𝑀∗ 100%
Ecuación N° 15. Porcentaje óptimo de vacíos de la mezcla
% O.V. =29,7% > 25% entonces trabajo con 30%
% O. V= 30%
2. Se calcula la cantidad de la pasta para un asentamiento de 5 cm
𝐶. 𝑃. = %𝑂. 𝑉. +2% + 6%(%𝑂𝑉)
Ecuación N° 16. Cantidad de Pasta.
𝐶. 𝑃. = 30% + 2% + 0,06(30%) C.P. =33,8% >30%
Como la cantidad de pasta es mayor al 30% (valor de referencia para obtener un
hormigón económico y que no tenga fisuración interna) se toma el valor de:
C.P= 30%
3. Cantidad de componentes, cantidad de cemento.
𝐶 =𝐶𝑃 ∗ 10
𝑤𝑐 +
1𝐷𝐶
= 30% ∗ 10
0,37 + 1
2,95
D.R.M. = 2604,0341 Kg/dm3
𝐷. 𝑅. 𝑀. =𝐷𝐴𝑆𝑆𝑆 ∗ %𝐴𝐴
100+
𝐷𝑅𝑆𝑆𝑆 ∗ %𝐴𝑅
100=
2621 ∗ 45
100+
2590 ∗ 55
100
%𝑂. 𝑉. = (𝐷. 𝑅. 𝑀. − 𝐷𝑂𝑀)
𝐷. 𝑅. 𝑀∗ 100% =
2598,10 − 1830
2598,10∗ 100%
138
Ecuación N° 17. Cantidad de Cemento.
C = 423 Kg/m3
Cantidad de agua
W = w/c * C
Ecuación N° 18. Cantidad de Agua.
W = 0,37 * 423
W = 157 Kg
Cantidad de Arena
𝐴 = (1 − 𝐶𝑃) ∗𝐷𝐴𝑆𝑆𝑆 ∗ %𝐴𝐴
100
Ecuación N° 19. Cantidad de Arena.
𝐴 = (1 − 0,30) ∗ 2621 ∗ 45%
100
A= 825,61 Kg
Cantidad de Ripio
𝑅 = (1 − 𝐶𝑃) ∗𝐷𝑅𝑆𝑆𝑆 ∗ %𝐴𝑅
100
Ecuación N° 20. Cantidad de Ripio.
𝑅 = (1 − 0,30) ∗ 2590 ∗ 55%
100
𝑅 = 997 𝐾𝑔/𝑚3
En la Tabla N° 68 se resume las cantidades de cemento, agua, arena y ripio para la
mezcla de hormigón. Este cálculo se lo realiza para 9 cilindros, se considera el 5% por
perdida de material.
𝐶 =𝐶𝑃 ∗ 10
𝑤𝑐 +
1𝐷𝐶
= 30% ∗ 10
0,37 + 1
2,95
139
Tabla N° 68. Dosificación al Peso y Volumen
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MATERIAL D.A. PESO
VOLUMEN
APARENTE DOSIFICACIÓN
g/cm3 Kg/m
3 m
3 PESO VOLUMEN
AGUA 1,00 156 156 0,37 0,35
CEMENTO 0,95 422 444 1,00 1,00
ARENA 2,49 826 332 1,96 0,75
RIPIO 1,36 997 733 2,36 1,65
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
4.2.2 Fabricación de probetas Patrón de hormigón
Al ser un tema investigativo se realizaron tres muestras iniciales de dosificaciones para
hormigón de 450 Kg/cm2 de resistencia a compresión. Estas muestras fueron ensayadas
a los 3,7 días de edad obteniendo así los siguientes resultados.
Se toma en cuenta además las recomendaciones de relación agua /cemento y la
caracterización de los agregados para las nuevas dosificaciones. Este cálculo se lo
realiza para 9 cilindros, se considera el 5% por perdida de material.
Dosificación Inicial N° 1
0,37C+C+1,48C+2,83C=50
Tabla N° 69. Dosificación inicial N°1.
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN DE LA MEZCLA PATRON I
CILINDRO EDAD DIAMETRO Altura AREA CARGA ESFUERZO
ESFUERZO PROMEDIO
FECHA DE MUESTREO
FECHA DE ENSAYO
Días mm mm mm2 Kn Mpa Mpa Días Días
N1 3 101,00 200,00 8011,84 42618,00 53,19 49,94 05/06/2018 08/06/2018
N2 3 102,00 200,00 8171,28 38141,00 46,68 N3 7 102,00 200,00 8171,28 49830,00 60,98
57,34 05/06/2018 12/06/2018 N4 7 103,00 200,00 8332,28 44740,00 53,69
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
140
Análisis
De la tabla podemos observar que la resistencia a compresión a la edad de 3 días es de
499,4 Kg/cm2 y a los 7 días es de 573,4 Kg/cm2, por lo que concluimos que este diseño
a pesar de ser bueno en obtención de resultados de las resistencias ya que alcanza a los
7 días más del 100% de la resistencia total esperada, es un diseño sobredimensionado.
Este cálculo se lo realiza para 9 cilindros, se considera el 5% por perdida de material.
Dosificación Inicial N° 2
0,40C+C+0,69C+1,32= 50
Tabla N° 70. Dosificación inicial N°2.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis
De la tabla podemos observar que la resistencia a compresión a la edad de 3 días es de
287,6 Kg/cm2 y a los 7 días es de 402,8 Kg/cm2, por lo que concluimos que este diseño
cumple con los requisitos deseados ya que a los 7 días se adopta el 80% de la resistencia
requerida para el estudio.
La última dosificación detalla el ensayo solo a los 7 días por razones de tiempo.
Este cálculo se lo realiza para 9 cilindros, se considera el 5% por perdida de material.
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN DE LA MEZCLA PATRON
CILINDRO EDAD DIAMETRO ALTURA AREA CARGA ESFUERZO
ESFUERZO PROMEDIO
FECHA DE MUESTREO
FECHA DE ENSAYO
días mm mm mm2 Kn Mpa Mpa DIAS DIAS N1 3 101,00 200,00 8011,84 23936,00 29,88
28,76 07/06/2018 10/06/2018 N2 3 102,00 200,00 8171,28 23730,00 29,04
N3 3 102,00 201,00 8171,28 22350,00 27,35
N4 7 102,00 201,00 8171,28 34790,00 42,58
40,28 07/06/2018 14/06/2018 N5 7 103,00 203,00 8332,28 31430,00 37,72
N6 7 102,00 201,00 8171,28 33130,00 40,54
141
Dosificación Inicial N° 3
0,56C+C+0,68C+0,86=50
Tabla N° 71. Dosificación inicial N° 3. UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
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RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN DE LA MEZCLA PATRON III
CILINDRO EDAD DIAMETRO Altura AREA CARGA ESFUERZO
ESFUERZO PROMEDIO
FECHA DE MUESTREO
FECHA DE ENSAYO
días mm mm mm2 Kn Mpa Mpa DIAS DIAS N4 7 101 201 8011,84 34790 43,42
42,58 07/06/2018 14/06/2018 N5 7 103 203 8332,28 34790 41,75
N6 7 102 201 8171,28 34790 42,58
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis
De la tabla podemos observar que la resistencia a compresión a la edad de 7 días es de
425,8 Kg/cm2, por lo que concluimos que este diseño a pesar de ser bueno en obtención
de resultados de las resistencias ya que alcanza a los 7 días más del 80% de la resistencia
total esperada, es un diseño sobredimensionado.
Análisis de las pruebas iniciales:
De los cuadros anteriormente indicados tomamos como acertado la dosificación que nos
permite visualizar el crecimiento en resistencias Vs tiempo de los cilindros, siendo este
la dosificación inicial número 2
Una vez definida la dosificación patrón se fabrican las probetas de hormigón, de 10 cm
de diámetro y 20cm de altura ya que según la norma INEN 1576 nos especifica que el
diámetro del molde debe ser al menos veces el T.M.N y la altura dos veces el diámetro
(T.M.N= 3/4" - 4") los cuales serán sometidos a ensayo de compresión a los 3, 7, 28
días de edad, con el fin de obtener la variación de resistencias de diseño.
Es necesario detallar los equipos para la realización de los cilindros.
142
Fotografía N° 17. Equipo para realización de cilindros
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Cantidad de componentes para 9 cilindros
Peso de material necesario= 9cilindros * 5Kg (peso cada cilindro) = 45 Kg
Se toma en cuenta un porcentaje por perdida en la concretera del 5% por lo que la
igualación de la dosificación ahora es de 50
0,40C+C+0,69C+1,32= 50
C= 14,66
Tabla N° 72. Cantidades de material para elaborar 9 cilindros de hormigón
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
MATERIALES CANTIDAD (kg)
AGUA 5,87
CEMENTO 14,66
ARENA 10,12
RIPIO 19,35
ADITIVO 1,47
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
143
Las cantidades de los materiales deberán ser corregidas además por el contenido de
humedad de los áridos.
CORRECCIÓN AGREGADO FINO
𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 ∗100 + %ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑
100 + %𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎
Ecuación N° 21. Corrección por contenido de humedad para la arena.
𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 = 10,12 ∗100 + 0,062
100 + 1,07
𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 =10,01 Kg
Ecuación N° 22. Corrección de agua en agregado fino
𝐴𝑔𝑢𝑎 = 10,12 ∗0,062 − 1,07
100 + 1,07
𝐴𝑔𝑢𝑎 = −0,10𝐾𝑔
CORRECCIÓN AGREGADO GRUESO
𝑅𝑖𝑝𝑖𝑜 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜 ∗100 + %ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑𝑐 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜
100 + %𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜
Ecuación N° 23. Corrección por contenido de humedad para el ripio.
𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 = 19,35 ∗100 + 0,11
100 + 1,95
𝐴𝑟𝑒𝑛𝑎 = 20,33 𝐾𝑔
𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜 ∗%ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜−%𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜
100+%𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑟𝑖𝑝𝑖𝑜
Ecuación N° 24. Corrección de agua en agregado grueso
𝐴𝑔𝑢𝑎 = 19,35 ∗0,11 − 1,95
100 + 1,95
𝐴𝑔𝑢𝑎 = −0,34𝐾𝑔
𝐴𝑔𝑢𝑎 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 ∗%ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 − %𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎
100 + %𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎
144
Una vez realizada la corrección de humedad en los agregados grueso y fino el total de
agua de amasado es de: 5,87+0,10+0,34= 6,31 Kg
Como las cantidades de material cambiaron por el contenido de humedad por lo tanto
la dosificación queda así:
Tabla N° 73. Cantidades de material para elaborar 9 cilindros de hormigón
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
MATERIAL MASA C.A C.H CORRECCION CANTIDADES
DOSIFICACIÓN Wn % % % % Ww(kg)
Agua 5,87 Kg 0,44 6,31 0,43
cemento 14,66 Kg 14,63 1
Arena 10,12 Kg 1,07 0,062 -0,1 10,02 0,68
Ripio 19,35 Kg 1,95 0,11 -0,34 19,01 1,3
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Con los datos obtenidos del diseño y la corrección por humedad se realizó la mezcla
de prueba teniendo una dosificación fina.
Tabla N° 74. Cantidades de material para elaborar 9 cilindros de hormigón
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MATERIAL
CANTIDADES
DOSIFICACIÓN Ww (Kg)
AGUA 6,31 0,40
CEMENTO 14,63 1
ARENA 14,63 0,69
RIPIO 19,01 1,32
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
a) Resultados de la Mezcla Patrón
Una vez determinada la dosificación patrón y el asentamiento de 5cm el cual se
encuentra en el rango establecido en la norma ±2cm
Detallado el asentamiento podemos determinar la consistencia de la mezcla según la
siguiente tabla
145
Asentamiento: 35-41mm
Consistencia : Plástica
Trabajabilidad:Media
Exudación:Escasa
Fotografía N° 18. Asentamiento de la Mezcla Patrón 4 cm
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
b) Llenado de cilindros, desmolde y curado
El llenado de los moldes cilindricos se realiza mediante el procedimiento descrito en la
Norma NTE INEN 1855. Los moldes deben estar limpios completamete, engrasados, y
una vez realizado el ensayo del cono de Abrams en el que se determina el asentamiento
de la mezcla se procede al llenado en tres capas, en las que a cada una se las compacta
dando 25 golpes con la varilla lisa de punta redonda de 16 mm de diámetro en el espiral.
Una vez terminado el proceso de compactado por cada capa se da 12 a 15 golpes con
un martillo de goma, y se procede a llenar los moldes y una vez llenos se procede a
enrasar la superficie para poder identificar los mismos, en las identficaciones debera
constar por lo general de la fecha de realizacion, y propietarios de los cilindros ademas
de alguna otra caracteristica importante del cilindro como puede ser su edad.
Una vez lleno se identificados se deja pasar 24 horas para desmoldar o desencofrar y
ser trasladados a la camara de curado a una temperatura de 22 °C.
146
Luego serán ensayados para obtener sus resistencias máximas a la compresión a los
3,7,28 dias. El proceso se lo realiza de igual forma para la adicion del poliestireno
(espumaflex).
4.2.3 Fabricación de las probetas con la adición de poliestireno (EPS)
Las probetas a realizarse tendrán la adición en porcentajes del
10%,20%,30%,50%,100% de adición del poliestireno (EPS), los resultados obtenidos
de los ensayos a compresión se evidencian que sus mayores resistencias se dan al
10%,20%, mientras que al 30%,50% y 100% se evidencia una baja de resistencia y
densidad.
Una vez fabricados los cilindros patrón se realiza la adición en porcentajes del
10%,20%,30%,50%,100% elaborando 9 cilindros por cada porcentaje de adición con
un total de 75 cilindros y 15 vigas que se ensayaran a los 3, 7 y 28 días
La dosificación utilizada en cada adición de poliestireno (EPS) es la misma ya que se
diferenciará esta con las adiciones de poliestireno (EPS). En cuanto al llenado y
desencofrado además del curado se sigue el mismo procedimiento de las probetas
patrón.
Fotografía N° 19. Elaboración de probetas con adición de poliestireno (EPS)
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
147
Fotografía N° 20. Identificación de probetas
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 21. Nivelación de las superficies de cilindros con caping, para ensayos
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
148
Fotografía N° 22. Ensayo a compresión de cilindros con adición de poliestireno (EPS)
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
a) Elaboracion de probetas con poliestireno (EPS) al 10%
Las dosificaciones para e hormigon adicionando el 10 % de poliestireno (EPS) se
muestra en la siguiente tabla.
Tabla N° 75. Dosificación Mezcla con 10% de poliestireno (EPS)
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Materiales Cantidad (Kg) Dosificación %Adición
Agua 5,87 0,4
1,012 kg de poliestireno
(EPS)
Cemento 14,66 1
Arena 10,12 0,69
Ripio 19,35 1,32
Aditivo 1,47 1% peso cemento
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
149
Resultados de la mezcla:
Asentamiento: 5cm
De igual manera que se realizó en la dosificación patrón se procede con el valor del
asentamiento para determinar la consistencia de la mezcla siendo esta plástica, de esta
manera en todas las mezclas donde se vaya a realizar los porcentajes de adición ya
establecidos del poliestireno (EPS).
Consistencia: Plástica
Mezcla: Asentamiento entre 3-5 cm por lo que sus usos serán en elementos
prefabricados como vigas, paneles, bovedillas entre otros
Trabajabilidad: Media
Exudación: Escasa
Se detalla las fotografías del asentamiento, inclusión de poliestireno (EPS) desarrollo
que se da de manera repetitiva para las siguientes adiciones de poliestireno (EPS).
Fotografía N° 23. Materiales con adición del 10% de poliestireno (EPS)
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
150
Fotografía N° 24. Materiales con adición del 10% de poliestireno (EPS)
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 25. Probeta con adición del 10% de poliestireno (EPS)
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
151
Fotografía N° 26. Curado de probetas con adición de poliestireno (EPS)
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
a) Elaboración de probetas con poliestireno (EPS) al 20%
Tabla N°76. Dosificación mezcla con 20% de poliestireno (EPS)
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
Materiales Cantidad (Kg) Dosificación %Adición
Agua 5,87 0,4
2,024 kg de poliestireno
(EPS)
Cemento 14,66 1
Arena 10,12 0,69
Ripio 19,35 1,32
Aditivo 1,47 1% peso cemento
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Resultados de la mezcla
Asentamiento: 4,5 cm
Consistencia: Plástica
Mezcla: Asentamiento entre 3-5 cm por lo que sus usos serán en elementos
prefabricados como vigas, paneles, bovedillas entre otros
Trabajabilidad: Media
Exudación: Escasa
152
b) Elaboración de probetas con poliestireno (EPS) al 30%
En la siguiente tabla se detalla los materiales y el porcentaje de adición de poliestireno
(EPS).
Tabla N° 77. Dosificación mezcla con 30% de poliestireno (EPS)
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
Materiales Cantidad (Kg) Dosificación %Adición
Agua 5,87 0,4
4,4 kg de
poliestireno (EPS)
Cemento 14,66 1
Arena 10,12 0,69
Ripio 19,35 1,32
Aditivo 1,47 1% peso cemento
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Resultados de la mezcla
Asentamiento: 4,5 cm
Consistencia: Plástica
Mezcla: Asentamiento entre 3-5 cm por lo que su resistencia, nos permite utilizar como
hormigón ligero y mas no de alta resistencia. Sus usos son en elementos prefabricados,
estructuras que estén parcialmente sumergidas, vigas, mampostería, juntas de
construcción.
Trabajabilidad: Media
Exudación: Escasa
a) Elaboración de probetas con poliestireno (EPS) al 50%
El resumen de las cantidades de los materiales necesarios para este diseño de hormigón
con el 50% de poliestireno (EPS) se detalla a continuación.
153
Tabla N° 78. Dosificación mezcla con 50% de poliestireno (EPS)
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
Materiales Cantidad (Kg) Dosificación %Adición
Agua 5,87 0,4
7,33 kg de poliestireno
(EPS)
Cemento 14,66 1
Arena 10,12 0,69
Ripio 19,35 1,32
Aditivo 1,47 1% peso cemento
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Resultados de la mezcla
Asentamiento: 4,5 cm
Consistencia: Plástica
Mezcla: Asentamiento entre 3-5 cm por lo que su resistencia, nos permite utilizar como
hormigón ligero y mas no de alta resistencia. Sus usos son en elementos prefabricados,
estructuras que estén parcialmente sumergidas, vigas, mampostería, juntas de
construcción.
Trabajabilidad: Media
Exudación: Escasa
b) Elaboración de probetas con poliestireno (EPS) al 100%
Tabla N° 79. Dosificación mezcla con 100% de poliestireno (EPS)
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
Materiales Cantidad (Kg) Dosificación %Adición
Agua 5,87 0,4
14,66 kg de poliestireno
(EPS)
Cemento 14,66 1
Arena 10,12 0,69
Ripio 19,35 1,32
Aditivo 1,47 1% peso cemento
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
154
Resultados de la mezcla
Asentamiento: 3 cm
Consistencia: Plástica
Mezcla: Asentamiento entre 3 cm por lo que su resistencia, ha bajado notablemente y
su densidad es muy baja también al orden de 1,7 g/cm3. Sus usos son restringidos como
diseño de hormigón ligero.
Trabajabilidad: Mala
Exudación: Escasa
4.3 Ensayos de Compresión en cilindros (100 x 200 mm)
Una vez que las probetas tengan las edades determinadas para la resistencia deben ser
ensayadas, se ensaya probeta de mezcla patrón y probetas con adición de poliestireno
(EPS) son extraídas de la cámara de curado. Secadas al aire durante 30 minutos. Luego
de acuerdo a la norma NTE INEN 1573, se procede a aplicar una carga axial a una
velocidad determinada lo cual genera fallas en la probeta, posterior a ello se determina
la resistencia del hormigón, dividiendo la carga máxima que soporto la probeta para el
área de aplicación. Fotografía N°27.
Fotografía N° 27. Ensayo de Compresión en los Cilindros de Hormigón
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
155
4.3.1 Fallas en cilindro de hormigón
Las fallas por lo general se suelen presentar en los extremos de las probetas, para poder
corregir esto se suele utilizar mortero de azufre o llamado caping según lo establece la
norma ASTM C 617 o colocando almohadillas no adherentes de neopreno de acuerdo a
la norma ASTM C1231. Se presentan fisuras verticales que son generadas por el ensayo
de compresión, y fisuras también entre el agregado grueso y el mortero, para poder
controlar estos factores que dan lugar a la falla de las probetas se debe hacer un llenado
adecuado de las probetas, darles un curado adecuado que permita la hidratación del
cemento que permite mejorar su durabilidad y resistencia.
En las tablas N° 80, N° 81 y N° 82 se observan los tipos de falla de las diferentes
probetas a las edades de 7,14 y 28 días.
Tabla N° 80. Tipos de Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión a los 3 días
% POLIESTIRENO
(EPS)
FOTOGRAFIA FALLA OBSERVACIONES
0%
Tipo 4
Fractura diagonal sin
fisuras a través de los
bordes; golpear con un
martillo para distinguir
el tipo 1
156
10%
Tipo 3
Fisura vertical
columnar a través de
ambos extremos, conos
no muy bien definidos.
20%
Tipo 3
Fisura vertical
columnar a través de
ambos extremos, conos
no muy bien definidos.
30%
Tipo 3
Fisura vertical
columnar a través de
ambos extremos, conos
no muy bien definidos.
157
50%
Tipo 4
Fractura diagonal sin
fisuras a través de los
bordes; golpear con un
martillo para distinguir
el tipo 1
100%
Tipo 3
Fisura vertical
columnar a través de
ambos extremos, conos
no muy bien definidos.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 81. Tipos de Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión a los 7 días
%POLIESTIRENO
(EPS) FOTOGRAFIA FALLA OBSERVACIONES
0%
Tipo 3
Fisura vertical
columnar a través de
ambos extremos,
conos no muy bien
definidos.
158
10%
Tipo 3
Fisura vertical
columnar a través de
ambos extremos,
conos no muy bien
definidos.
20%
Tipo 3
Fisura vertical
columnar a través de
ambos extremos,
conos no muy bien
definidos.
30%
Tipo 3
Fisura vertical
columnar a través de
ambos extremos,
conos no muy bien
definidos.
159
50%
Tipo 2
Cono bien formado
en un extremo,
fisuras verticales a
través de los
cabezales, cono no
bien definido en el
otro extremo.
100%
Tipo 3
Fisura vertical
columnar a través de
ambos extremos,
conos no muy bien
definidos.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Tabla N° 82. Tipos de Fallas en cilindros de hormigón ensayados a compresión a los 28
días %POLIESTIRENO
(EPS) FOTOGRAFIA FALLA OBSERVACIONES
10%
Tipo 3
Fisura vertical
columnar a través de
ambos extremos,
conos no muy bien
definidos.
160
20%
Tipo 3
Fisura vertical
columnar a través de
ambos extremos,
conos no muy bien
definidos.
30%
Tipo 4 Fractura diagonal
sin fisuras a través
de los borde
50%
Tipo 4
Fractura diagonal
sin fisuras a través
de los borde
161
100%
Tipo 4
Fractura diagonal
sin fisuras a través
de los borde
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
4.4 Ensayos a flexión en vigas (500mm x 150 mm x 150mm)
4.4.1 Dosificación de la mezcla para vigas
De igual manera como se realizó la elaboración de los cilindros con adición de
poliestireno, se realizará las vigas para obtener los datos de flexo compresión, los
mismos que nos darán en detalle las propiedades de las vigas.
Dosificación para vigas con porcentaje de adición de poliestireno (EPS)
Tabla N° 83. Dosificación para vigas
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MATERIAL
CANTIDADES
DOSIFICACIÓN Ww (Kg)
AGUA 6,31 0,40
CEMENTO 14,63 1
ARENA 14,63 0,69
RIPIO 19,01 1,32 Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
162
La siguiente tabla muestra el cálculo para tres vigas estandarizadas de (500mm*
150mm*150mm), de dimensiones y de aproximadamente 25 Kg, además se determina
un 5% de perdida de material por lo que la dosificación quedará de la siguiente manera.
4.4.2 Resumen de materiales para elaboración de 3 vigas con adiciones de
poliestireno (EPS)
Se detalla continuación la tabla con las diferentes adiciones de poliestireno (EPS) para
la elaboración de 3 vigas.
Tabla N° 84. Resumen de materiales para 3 vigas con 10%,20%,30%,50%,100% de
poliestireno (EPS)
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MATERIAL CANTIDADES DOSIFICACIÓN % ADICCIÓN DE POLIESTIRENO (EPS)
Ww(kg) 10% 20% 30% 50% 100% Agua 9,38 0,4
1,6 kg de poliestireno
(EPS)
3,23 kg de poliestireno
(EPS)
4,86 kg de poliestireno
(EPS)
8,05 kg de poliestireno
(EPS)
16,19 kg de poliestireno
(EPS)
cemento 23,46 1 Arena 16,19 0,69 Ripio 30,97 1,32
Aditivo 2,34 1% peso cemento
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Nota: El procedimiento de adición del poliestireno se realiza al volumen del material
de la siguiente manera, se pesa la cantidad especificada en la tabla y se realiza la
sustitución en volumen de la arena por el poliestireno (EPS) y esta cantidad de
poliestireno (EPS) es la que se utilizará en la mezcla definitiva para la realización tanto
de cilindros como de vigas.
163
4.5 Análisis de los resultados de ensayos a flexión en vigas
Tabla N° 85. Resultados carga máxima aplicada en Vigas
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
En la tabla N° 85 se puede visualizar el dato de la densidad según su porcentaje de
adición de poliestireno (EPS), se obtiene una densidad más alta de 2.18 g/m3 con el 10%
de adición y 1,77 g/m3 con el 100% de adición.
El análisis del módulo de rotura se da al 10% de adición con 4,87 Mpa, y como era de
esperarse el menor módulo de rotura se da al 100 % de adición de poliestireno (EPS)
con 2,31Mpa.
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RESULTADOS DE ENSAYOS A FLEXION EN VIGA (500 X 150 X 150) mm 28 DIAS DE EDAD
PROBETA %
EPS PESO (Kg)
LARGO (mm)
ALTURA (mm)
ESPESOR (mm)
VOLUMEN (mm³)
CARGA MAXIMA
(P) kgf
LUZ LIBRE (mm)
MODULO DE
ROTURA (Mpa)
MODULO DE
ROTURA (Mpa)
DENSIDAD (g/cm³)
DENSIDAD (g/cm³)
N1 10% 25,85 500 150 150 11250000 3660,44 450 4,88
4,84
2,30
2,18 N2 10% 23,20 500 150 150 11250000 3130,00 450 4,17 2,06
N3 10% 24,70 500 140 150 10500000 3131,37 450 4,79 2,35 N1 20% 23,60 500 150 150 11250000 1973,38 450 2,63
2,95
2,10
2,08 N2 20% 23,00 500 150 150 11250000 1807,51 450 2,41 2,04
N3 20% 23,20 500 150 150 11250000 2453,49 450 3,27 2,06
N1 30% 23,20 500 150 150 11250000 2579,10 450 3,44
2,70
2,06
2,06 N2 30% 23,40 501 160 160 12825600 2217,52 450 2,44 1,82
N3 30% 23,50 500 150 150 11250000 2221,82 450 2,96 2,09
N1 50% 24,40 500 150 150 11250000 3495,91 450 4,66 2,87
2,17 2,02 N2 50% 22,60 500 150 150 11250000 2155,16 450 2,87 2,01
N3 50% 22,80 500 150 150 11250000 3048,96 450 4,07 2,03
N1 100% 20,08 500 150 150 11250000 1768,28 446 2,34
2,31
1,78
1,77 N2 100% 20,20 500 150 150 11250000 1708,93 450 2,28 1,80
N3 100% 21,00 500 150 160 12000000 2133,24 450 2,67 1,75
164
4.6 Resumen fotográfico de la fabricación y realización de las vigas a los
diferentes porcentajes de adición de poliestireno.
Fotografía N° 28 Elaboración de vigas
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 29 Curado de vigas
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
165
Fotografía N° 30 Dimensionamiento de vigas según su tiempo de fraguado
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 31 Acople de moldes para ensayo de flexión en vigas.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
166
Fotografía N°32. Montaje de Vigas para Ensayo de flexión.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N°33. Realización de Ensayo de flexión en vigas.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
167
Fotografía N°34. Obtención de datos, Ensayo de flexión en vigas.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N°35. Muestra de adherencia de materiales
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Una vez realizadas las probetas de hormigón son llevadas a la cámara de curado y luego
de cumplir la edad necesaria son ensayadas bajo la norma NTE INEN 1573 y
determinamos la resistencia a la compresión, los resultados de los ensayos obtenidos se
presentan en las siguientes tablas.
168
4.7 Resultados de los ensayos a compresión de las probetas a los 3, 7 y 28 días de edad.
4.7.1 Probetas patrón a los 3,7 y 28 días de edad.
Tabla N° 86. Probetas patrón a los 3,7 y 28 días de edad.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
En la TABLA N° 86 se puede evidenciar que la mezcla patrón cumple con la resistencia de diseño de 45Mpa. A los 14 días de edad se sabe
que el hormigón debe tener del 85 % al 90% de la resistencia total, cumpliendo con los parámetros especificados. Se puede deducir de esto,
que el hormigón a la edad de 28 días alcanzará del 100 % al 120 % del total de su resistencia es decir un valor aproximado de 45,7Mpa.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN DE LA MEZCLA PATRON
CILINDRO EDAD DIAMETRO ALTURA AREA VOLUMEN DENSIDAD CARGA ESFUERZO
ESFUERZO PROMEDIO
FECHA DE MUESTREO
FECHA DE ENSAYO
días mm mm mm2 mm3 Kg/m3 Kn Mpa Mpa días días N1 3 101,00 200,00 8011,84 1602368,0
2403,00
23936,00 29,88
28,76 07/06/2018 10/06/2018 N2 3 102,00 200,00 8171,28 1634255,1 23730,00 29,04
N3 3 102,00 201,00 8171,28 1642426,4 22350,00 27,35
N4 7 102,00 201,00 8171,28 1642426,4 34790,00 42,58
40,28 07/06/2018 14/06/2018 N5 7 103,00 203,00 8332,28 1691453,3 31430,00 37,72
N6 7 102,00 201,00 8171,28 1642426,4 33130,00 40,54
N7 14 102,00 199,00 8171,28 1626083,8 34151,00 41,79
42,40 07/06/2018 21/06/2018 N8 14 103,00 200,00 8332,28 1666456,4 30793,00 36,96
N9 14 103,00 198,00 8332,28 1649791,9 40361,00 48,44
N10 28 101,00 200,00 8011,84 1602368,0 38398,00 47,93
45,77 07/06/2018 21/06/2018 N11 28 102,00 201,00 8171,28 1642426,4 37236,00 45,57 N12 28 102,00 200,00 8171,28 1634255,1 35797,00 43,81
169
Gráfico No 29. Curva resistencia vs. tiempo mezcla patron
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
0
28,76
40,2842,40
45,77
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
170
Tabla N° 87. Resultados de ensayos a compresión adicionando 10% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días de edad.
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN ADICIONANDO 10% DE POLIESTIRENO (EPS)
CILINDRO EDAD DIAMETRO ALTURA AREA VOLUMEN PESO DENSIDAD CARGA ESFUERZO
ESFUERZO PROMEDIO
FECHA DE MUESTREO
FECHA DE ENSAYO
días mm mm mm² mm³ g g/cm³ Kg Mpa Mpa días días
N1 3 102,00 199,00 8171,28 1626085,22 3721,00 2,29 25878,00 31,67
31,03 19/06/2018 22/06/2018 N2 3 104,00 204,00 8494,86 1732951,31 3909,00 2,26 27905,00 32,85
N3 3 104,00 202,00 8494,86 1715961,59 3845,00 2,24 25811,00 30,38
N4 7 102,00 201,00 8171,28 1642426,39 3788,00 2,31 27616,00 33,80
32,58 19/06/2018 26/06/2018 N5 7 102,00 201,00 8171,28 1642426,39 3716,00 2,26 25611,00 31,34
N6 7 104,00 203,00 8494,86 1724456,45 3795,00 2,20 26643,00 31,36
N10 28 103,00 200,00 8332,28 1666456,42 3822,00 2,29 33956,00 40,75
38,69 19/06/2018 17/07/2018 N11 28 101,00 200,00 8011,84 1602367,98 3605,00 2,25 25697,00 32,07
N12 28 103,00 200,00 8332,28 1666456,42 3772,00 2,26 30518,00 36,63
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
En la tabla N° 87. Se puede evidenciar los resultados de ensayos a compresión adicionando 10% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días
de edad en el cual se detalla que el esfuerzo de compresión a los 28 días es de 38,69 Mpa. Teniendo una disminución del 14% en referencia
al hormigón de diseño 45Mpa. Sin embargo, este hormigón sigue dentro del rango de Hormigones de Alta resistencia.
171
Gráfico No 30. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 10% de poliestireno (EPS) al árido fino
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
0
31,0332,58
38,69
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25 30
172
Tabla N° 88. Resultados de ensayos a compresión adicionando 20% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días de edad.
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DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN ADICIONANDO 20% DE POLIESTIRENO (EPS)
CILINDRO EDAD DIAMETRO ALTURA AREA VOLUMEN PESO DENSIDAD CARGA ESFUERZO
ESFUERZO PROMEDIO
FECHA DE MUESTREO
FECHA DE ENSAYO
días mm mm mm² mm³ g g/cm³ Kn Mpa Mpa días días
N1 3 102,00 201,00 8171,28 1642426,39 3499,00 2,13 13866,00 16,97
17,75 26/06/2018 29/06/2018 N2 3 102,00 202,00 8171,28 1650597,67 3310,00 2,01 15144,00 18,53
N3 3 102,00 202,00 8171,28 1650597,67 3361,00 2,04 12498,00 15,30
N4 7 102,00 202,00 8171,28 1650597,67 3331,00 2,02 19330,00 23,66
22,37 26/06/2018 03/07/2018 N5 7 103,00 203,00 8332,28 1691453,26 3430,00 2,03 18129,00 21,76
N6 7 103,00 202,00 8332,28 1683120,98 3406,00 2,02 18067,00 21,68
N10 28 102,00 200,00 8171,28 1634255,12 3342,00 2,04 20810,00 25,47
25,96 26/06/2018 24/07/2018 N11 28 103,00 201,00 8332,28 1674788,70 3474,00 2,07 22033,00 26,44
N12 28 102,00 202,00 8171,28 1650597,67 3353,00 2,03 20315,00 24,86 Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
En la tabla N° 88. se puede evidenciar los resultados de ensayos a compresión adicionando 20% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días
de edad en el cual se detalla que el esfuerzo de compresión a los 28 días es de 25,96 Mpa. Teniendo una disminución del 42% en referencia
al hormigón de diseño 45Mpa. El hormigón obtenido en este porcentaje de adición es similar al hormigón convencional.
173
Gráfico No 31. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 20% de poliestireno (EPS) al árido fino
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
0
17,75
22,37
25,96
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30
174
Tabla N° 89. Resultados de ensayos a compresión adicionando 30% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días de edad
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN ADICIONANDO 30% DE POLIESTIRENO (EPS)
CILINDRO EDAD DIAMETRO ALTURA AREA VOLUMEN PESO DENSIDAD CARGA ESFUERZO
ESFUERZO PROMEDIO
FECHA DE MUESTREO
FECHA DE ENSAYO
días mm mm mm² mm³ g g/cm³ Kn Mpa Mpa días días
N1 3 103,00 202,00 8332,28 1683120,98 3475,00 2,06 15508,00 18,61
17,62 19/06/2018 22/06/2018 N2 3 101,00 200,00 8011,84 1602367,98 3325,00 2,08 13622,00 17,00
N3 3 103,00 204,00 8332,28 1699785,54 3450,00 2,10 15196,00 18,24
N4 7 101,00 202,00 8011,84 1618391,66 3376,00 2,09 15533,00 19,39
19,10 19/06/2018 26/06/2018 N5 7 101,00 200,00 8011,84 1602367,98 3444,00 2,15 14390,00 17,96
N6 7 103,00 201,00 8332,28 1674788,70 3563,00 2,13 16622,00 19,95
N10 28 100,00 201,00 7853,98 1578648,98 3480,00 2,20 18004,00 22,92
21,35 19/06/2018 17/07/2018 N11 28 102,00 200,00 8171,28 1634255,12 3477,00 2,13 16269,00 19,91
N12 28 102,00 200,00 8171,28 1634255,12 3418,00 2,09 17334,00 21,21 Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
En la tabla N° 89. se puede evidenciar los resultados de ensayos a compresión adicionando 30% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días
de edad en el cual se detalla que el esfuerzo de compresión a los 28 días es de 21, 35 Mpa. Teniendo una disminución del 53% en referencia
al hormigón de diseño 45Mpa. El hormigón obtenido en este porcentaje de adición es similar al hormigón convencional.
175
Gráfico No 32. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 30% de poliestireno (EPS) al árido fino
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
0
17,62
19,10
21,35
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
176
Tabla N° 90. Resultados de ensayos a compresión adicionando 50% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días de edad
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN ADICIONANDO 50% DE POLIESTIRENO (EPS)
CILINDRO EDAD DIAMETRO ALTURA AREA VOLUMEN PESO DENSIDAD CARGA ESFUERZO
ESFUERZO PROMEDIO
FECHA DE MUESTREO
FECHA DE ENSAYO
días mm mm mm² mm³ g g/cm³ Kn Mpa Mpa días días
N1 3 103,00 202,00 8332,28 1683120,98 3374,00 2,00 11374,00 13,65
13,91 26/06/2018 29/06/2018 N2 3 104,00 202,00 8494,86 1715961,59 3425,00 2,00 12044,00 14,18
N3 3 102,00 202,00 8171,28 1650597,67 3255,00 1,97 10984,00 13,44
N4 7 104,00 202,00 8494,86 1715961,59 3339,00 1,95 14338,00 16,88
16,23 26/06/2018 03/07/2018 N5 7 103,00 201,00 8332,28 1674788,70 3228,00 1,93 11986,00 14,39
N6 7 104,00 201,00 8494,86 1707466,73 3240,00 1,90 13228,00 15,57
N10 28 102,00 200,00 8171,28 1634255,12 3220,00 1,97 12636,00 15,46
19,16 26/06/2018 24/07/2018 N11 28 103,00 199,00 8332,28 1658124,13 3257,00 1,96 16140,00 19,37
N12 28 104,00 200,00 8494,86 1698971,87 3328,00 1,96 16091,00 18,94
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
En la tabla N° 90. se puede evidenciar los resultados de ensayos a compresión adicionando 50% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días
de edad en el cual se detalla que el esfuerzo de compresión a los 28 días es de 19,16 Mpa. Teniendo una disminución del 57% en referencia
al hormigón de diseño 45Mpa. El hormigón obtenido en este porcentaje de adición es similar al hormigón convencional.
177
Gráfico No 33. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 50% de poliestireno (EPS) al árido fino
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
0
13,91
16,23
19,16
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30
178
Tabla N° 91. Resultados de ensayos a compresión adicionando 100% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días de edad
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS A COMPRESIÓN ADICIONANDO 100% DE POLIESTIRENO (EPS)
CILINDRO EDAD DIAMETRO ALTURA AREA VOLUMEN PESO DENSIDAD CARGA ESFUERZO
ESFUERZO PROMEDIO
FECHA DE MUESTREO
FECHA DE ENSAYO
días mm mm mm2 mm3 g Kg/m3 Kn Mpa Mpa días días
N1 3 103,00 202,00 8332,28 1683120,98 3374,00 2,00 11374,00 13,65
13,42 27/06/2018 02/07/2018 N2 3 104,00 202,00 8494,86 1715961,59 3425,00 2,00 12044,00 14,18
N3 3 103,00 202,00 8332,28 1683120,98 3255,00 1,93 10984,00 13,18
N4 7 103,00 200,00 8332,28 1666456,42 3215,00 1,93 11780,00 14,14
14,22 27/06/2018 04/07/2018 N5 7 100,00 199,00 7853,98 1562941,03 2924,00 1,87 11542,00 14,70
N6 7 102,00 200,00 8171,28 1634255,12 2887,00 1,77 11689,00 14,30
N4 28 102,00 198,00 8171,28 1617912,57 3017,00 1,86 13108,00 16,04
15,76 27/06/2018 25/07/2018 N5 28 104,00 203,00 8494,86 1724456,45 3259,00 1,89 13880,00 16,34
N6 28 103,00 200,00 8332,28 1666456,42 3035,00 1,82 12892,00 15,47 Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis:
En la tabla N° 91. se puede evidenciar los resultados de ensayos a compresión adicionando 100% de poliestireno (EPS) a los 3,7 y 28 días
de edad en el cual se detalla que el esfuerzo de compresión a los 28 días es de 15,76 Mpa. Teniendo una disminución del 65% en referencia
al hormigón de diseño 45Mpa. El hormigón obtenido en este porcentaje de adición es similar al hormigón convencional.
179
Gráfico No 34. Curva resistencia vs. Tiempo. Mezcla adicionado 100% de poliestireno (EPS) al árido fino
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
0,00
13,42
14,22
15,76
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
0 5 10 15 20 25 30
180
Gráfico No 35. Curva comparativa resistencia vs. Tiempo
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
0
28,76
40,2842,40
45,77
0
31,0332,58
38,69
0
17,62 19,10 21,35
0
17,75
22,3725,96
0
13,91
16,2319,16
0,00
13,42 14,22
15,76
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
RES
ISTE
NC
IA A
LA
CO
MP
RES
ION
(M
Pa)
TIEMPO (días)
CURVA RESISTENCIA Vs. TIEMPO
PATRON 10% 20% 30% 50% 100%
181
4.8 Análisis de los resultados de los ensayos a Compresión de las Probetas de
hormigón
4.8.1 Tablas comparativas entre resistencia y % de adición de poliestireno
(EPS)
Tabla N° 92. Resistencia a 3 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de adición
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
COMPARACION DE RESISTENCIAS A LOS 3 DIAS DE EDAD PARA 10%, 20%, 30%, 50%, 100% DE ADICION EPS
Esfuerzo patron (f´c) 45
Edad (días)
% EPS Esfuerzo
(Mpa)
% Relación a la resistencia (45Mpa.)
Rango de resistencias (%)
3
10% 31,03 69%
42% - 53%
20% 17,75 39%
30% 17,62 39%
50% 13,91 31%
100% 13,42 30% Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Gráfico No 36. Resistencia vs. % de adición de poliestireno (EPS), 3 días de edad
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
31,03
17,75 17,62
13,91 13,42
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
10% 20% 30% 50% 100%
RES
ISTE
NC
IA (
MPA
.)
% ADICION EPS
RESISTENCIA vs. % ADICION EPS
182
Tabla N° 93. Resistencia a 7 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de adición
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
COMPARACION DE RESISTENCIAS A LOS 7 DIAS DE EDAD PARA 10%, 20%, 30%, 50%, 100% DE ADICION EPS
Esfuerzo patron (f´c) 45
Edad (días)
% EPS Esfuerzo
(Mpa)
% Relación a la resistencia (45Mpa.)
Rango de resistencias (%)
7
10% 32,58 72%
70% - 85%
20% 22,37 50%
30% 19,1 42%
50% 16,23 36%
100% 14,22 32% Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Gráfico No 37. Resistencia vs. % de adición de poliestireno (EPS), 7 días de edad.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
32,58
22,3719,1
16,2314,22
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
10% 20% 30% 50% 100%
RES
ISTE
NC
IA (
MPA
.)
% ADICION EPS
RESISTENCIA vs. % ADICION EPS
183
Tabla N° 94. Resistencia a 28 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de adición
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
COMPARACION DE RESISTENCIAS A LOS 28 DIAS DE EDAD PARA 10%, 20%, 30%, 50%, 100% DE ADICION EPS
Esfuerzo patron (f´c) 45
Edad (días)
% EPS Esfuerzo
(Mpa)
% Relación a la resistencia (45Mpa.)
Rango de resistencias (%)
28
10% 38,69 86%
100% - 120%
20% 25,96 58%
30% 21,35 47%
50% 19,16 43%
100% 15,76 35% Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Gráfico No 38. Resistencia vs. % de adición de poliestireno (EPS), 28 días de edad.
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
38,69
25,96
21,3519,16
15,76
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
10% 20% 30% 50% 100%
RES
ISTE
NC
IA (
MPA
.)
% ADICION EPS
RESISTENCIA vs. % ADICION EPS
184
Análisis:
Tabla N° 92. Resistencia a 3 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de
adición se presentan las relaciones con respecto a la mezcla patrón o de diseño
en el cual se obtuvo una relación del 69%, respecto al mayor valor de adicción
que es el 10% esto se debe a que el cemento SELVALEGRE TIPO HE, alcanza
su mayor resistencia a edades tempranas, verificando así las propiedades de este.
Para los porcentajes del 20 y 30 de adición se encuentra dentro de los rangos de
resistencias esperados.
Tabla N° 93. En la resistencia a 7 días de edad para los distintos porcentajes de
puede definir que las resistencias en su mayoría no son alcanzadas, ya que la
adición de la espuma hace que el hormigón baje considerablemente la
resistencia, se puede decir que el 10% es el valor que más se apega a las
resultados esperados que son de un hormigón de alta resistencia.
En tabla N° 94 Resistencia a 28 días de edad, el único porcentaje apegado al
rango de resistencias es la adición del 10% de poliestireno (EPS), ya que se tiene
a los 28 dias de edad ya alcanza una resistencia de 38,69 Mpa. Siendo este un
hormigón de alta resistencia similar al de diseño.
185
4.8.2 Tablas comparativas entre densidad y % de adición de poliestireno
(EPS)
Tabla N° 95. Densidad a 3 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de adición
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
COMPARACION DENSIDAD - % DE ADICION EPS, 3 DIAS DE FRAGUADO
Densidad patrón (g/cm³) 2,40
Edad (días) % EPS Densidad (g/cm³)
% Relación Densidad (2,40 g/cm³.)
3
10% 2,26 94%
20% 2,06 86%
30% 2,08 87%
50% 1,99 83%
100% 1,98 82%
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Gráfico No 39. Densidad vs. % de adición de poliestireno (EPS), 3 días de edad
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
2,26
2,06 2,081,99 1,98
1,70
1,80
1,90
2,00
2,10
2,20
2,30
2,40
2,50
10% 20% 30% 50% 100%
DEN
SID
AD
(G
/CM
3)
% ADICION EPS
DENSIDAD vs. % ADICION EPS
186
Tabla N° 96. Densidad a 7 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de adición
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
COMPARACION DENSIDAD - % DE ADICION EPS, 7 DIAS DE FRAGUADO
Densidad patrón (g/cm³) 2,40
Edad (días) % EPS Densidad (g/cm³)
% Relación Densidad (2,40 g/cm³.)
7
10% 2,26 94%
20% 2,02 84%
30% 2,12 88%
50% 1,92 80%
100% 1,86 77% Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Gráfico No 40. Densidad vs. % de adición de poliestireno (EPS), 7 días de edad
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
2,242,02 2,00 1,92 1,86
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
10% 20% 30% 50% 100%
DEN
SID
AD
(G
/CM
3)
% ADICION EPS
DENSIDAD vs. % ADICION EPS
10%
20%
30%
50%
100%
187
Tabla N° 97. Densidad a 28 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de adición
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
COMPARACION DENSIDAD - % DE ADICION EPS, 28 DIAS DE FRAGUADO
Densidad patrón (g/cm³) 2,40
Edad (días) % EPS Densidad (g/cm³)
% Relación Densidad (2,40 g/cm³.)
28
10% 2,27 95%
20% 2,14 89%
30% 2,05 85%
50% 1,96 82%
100% 1,86 77% Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Gráfico No 41. Densidad vs. % de adición de poliestireno (EPS), 7 días de edad
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
2,22 2,14 2,051,96
1,86
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
10% 20% 30% 50% 100%
DEN
SID
AD
(G
/CM
3)
% ADICION EPS
DENSIDAD vs. % ADICION EPS
188
Análisis:
Tabla N° 95. Densidad a 3 días de edad para 10%, 20%, 30%, 50%, 100% de
adición se presentan las relaciones con respecto a la densidad de diseño en el
cual se obtuvo una relación de 94% en el 10%, esto se debe a que en menor
porcentaje de poliestireno (EPS) la densidad se mantiene. Para los porcentajes
restantes existe una disminución del 4% aproximadamente en referencia al de
diseño.
En la tabla N° 96. densidad a 7 días de edad para los distintos porcentajes de
puede definir que las densidades 10% 20% y 30% tienen una disminución del
5% aproximadamente, esto se debe que mientras el porcentaje de adición será
menor, las densidades se mantienen. En 50% y 100% de adición se puede ver
que las densidades empiezan a descender notoriamente teniendo así los
resultados esperados.
En la tabla N° 97. Densidad a 28 días de edad, la disminución de la densidad es
muy leve con respecto a la densidad obtenida a los 3 días , eso quiere decir
que el resultado que se apega al objeto de investigación es del 10% de adicción
obteniendo una densidad de 2,27 g/cm3 con referencia a la densidad de diseño
de 2,40 g/cm3
189
4.9 Análisis de los resultados de los ensayos a flexión de las de vigas
4.9.1 Tablas comparativas entre densidad y % de adicción de poliestireno (EPS).
Tabla N° 98. Resultados de ensayos a flexión en viga (500 x 150 x 150) mm 28 días de edad
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y MODELOS
RESULTADOS DE ENSAYOS A FLEXION EN VIGA (500 X 150 X 150) mm 28 DIAS DE EDAD
PROBETA % EPS PESO (Kg)
LARGO (mm)
ALTURA (mm)
ESPESOR (mm)
VOLUMEN (mm³)
CARGA MAXIMA (P)
kgf
LUZ LIBRE (mm)
MODULO DE ROTURA
(Mpa)
MODULO DE ROTURA
(Mpa)
DENSIDAD (g/cm³)
DENSIDAD (g/cm³)
N1 10% 25,85 500 150 150 11250000 3660,44 450 4,88
4,84
2,30
2,18 N2 10% 23,20 500 150 150 11250000 3130,00 450 4,17 2,06
N3 10% 24,70 500 140 150 10500000 3131,37 450 4,79 2,35
N1 20% 23,60 500 150 150 11250000 1973,38 450 2,63
2,95
2,10
2,08 N2 20% 23,00 500 150 150 11250000 1807,51 450 2,41 2,04
N3 20% 23,20 500 150 150 11250000 2453,49 450 3,27 2,06
N1 30% 23,20 500 150 150 11250000 2579,10 450 3,44
2,70
2,06
2,06 N2 30% 23,40 501 160 160 12825600 2217,52 450 2,44 1,82
N3 30% 23,50 500 150 150 11250000 2221,82 450 2,96 2,09
N1 50% 24,40 500 150 150 11250000 3495,91 450 4,66
2,87
2,17
2,02 N2 50% 22,60 500 150 150 11250000 2155,16 450 2,87 2,01
N3 50% 22,80 500 150 150 11250000 3048,96 450 4,07 2,03
N1 100% 20,08 500 150 150 11250000 1768,28 446 2,34
2,31
1,78
1,77 N2 100% 20,20 500 150 150 11250000 1708,93 450 2,28 1,80
N3 100% 21,00 500 150 160 12000000 2133,24 450 2,67 1,75
190
Gráfico No 42. Densidad vs. % de adición de poliestireno (EPS), 28 días de edad
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis: Del gráfico N°42. se puede evidenciar los resultados de ensayos a flexión en viga adicionando 10% de poliestireno (EPS) a los
28 días de edad, el cual se detalla que la densidad es mayor en referencia al resto de porcentajes de adición con un valor de 2,18 g/cm3.
2,18
2,082,06
2,02
1,77
1,7
1,8
1,9
2
2,1
2,2
2,3
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
DEN
SID
AD
(g/
cm³)
% DE ADICCION POLIESTIRENO( EPS)
DENSIDAD vs. % DE ADICCION POLIESTIRENO (EPS)
191
Gráfico No 43. Módulo de rotura vs. % de adición de poliestireno (EPS), 28 días de edad
Elaborado: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Análisis: Del gráfico N°43. se puede evidenciar los resultados de ensayos a flexión en viga adicionando 10% de poliestireno (EPS) a los
28 días de edad, el cual se detalla que su módulo de rotura es mayor en referencia al resto de porcentajes de adición con un valor de 4,84
Mpa.
4,84
2,95
2,702,87
2,31
2,20
2,70
3,20
3,70
4,20
4,70
5,20
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
MÓ
DU
LO D
E R
OTU
RA
(M
pa)
% DE ADICCION POLIESTIRENO( EPS)
MÓDULO DE ROTURA vs. % DE ADICCIÓN DE POLIESTIRENO
192
4.10 Análisis de precios unitarios (APU)
- Hormigón de 450 kg/m2
RUBRO: UNIDAD: m3
DETALLE:EQUIPOS
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R=H/U D = C x R
HERRAMIENTA MENOR (5% M.O.) 3,57
CONCRETERA 1 SACO 1,00 4,50 4,50 2,00000 9,00
SUBTOTAL M 12,57
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL /HR COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R=H/U D = C x R
MAESTRO MAYOR EN EJECUCIÓN DE
OBRAS CIVILES (Estr. Oc. C1)0,10 3,93 0,39 2,00000 0,79
PEON (Estr. Oc. E2) 6,00 3,51 21,06 2,00000 42,12
ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 4,00 3,55 14,20 2,00000 28,40
71,31
UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO
A B C = A x B
M3 0,715 12,00 8,58
M3 1,360 12,50 17,00
M3 0,415 1,50 0,62
KG 650,000 0,30 195,00
SUBTOTAL O 221,20
TRANSPORTE
UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C = A x B
SUBTOTAL P 0,00
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) 305,07
14,00% 42,71
ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA 4,00% 12,20
359,99
359,99
UTILIDAD %
COSTO TOTAL DEL RUBRO:
VALOR OFERTADO:
DESCRIPCION
INDIRECTOS %
ARENA
RIPIO
AGUA
CEMENTO
SUBTOTAL N
MATERIALES
DESCRIPCION
Diseño de hormigón de baja densidad alta resistencia f'c= 450
Kg/cm2
Proyecto: “DISEÑO DE HORMIGÓN DE BAJA DENSIDAD Y ALTA RESISTENCIA ELABORADO CON POLIESTIRENO
RECICLADO”
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS FORMULARIO N°1
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
Nombre del oferente: Benavides Elizabeth, Simbaña Belen
193
- Hormigón de adicionado 10% de poliestireno (EPS)
RUBRO:UNIDAD: m3
DETALLE:
EQUIPOS
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R=H/U D = C x R
HERRAMIENTA MENOR (5% M.O.) 3,57
CONCRETERA 1 SACO 1,00 4,50 4,50 2,00000 9,00
SUBTOTAL M 12,57
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL /HR COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R=H/U D = C x R
MAESTRO MAYOR EN EJECUCIÓN
DE OBRAS CIVILES (Estr. Oc. C1) 0,10 3,93 0,39 2,00000 0,79
PEON (Estr. Oc. E2) 6,00 3,51 21,06 2,00000 42,12
ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 4,00 3,55 14,20 2,00000 28,40
SUBTOTAL N 71,31
MATERIALES
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO
A B C = A x B
M3 0,715 12,00 8,58
M3 1,360 12,50 17,00
M3 0,415 1,50 0,62
KG 650,000 0,30 195,00
M3 0,0715 5,30 0,38
KG 6,5000 10,00 65,00
286,58
UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C = A x B
SUBTOTAL P 0,00
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) 370,45
14,00% 51,86
ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA 4,00% 14,82
437,13
437,13
Nombre del oferente: Benavides Elizabeth, Simbaña Belen
SUBTOTAL O
TRANSPORTE
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
CEMENTO
UTILIDAD %
COSTO TOTAL DEL RUBRO:
VALOR OFERTADO:
ADITIVO (MEGAMIX)
DESCRIPCION
INDIRECTOS %
Diseño de hormigón de baja densidad alta resistencia
f'c= 450 Kg/cm2 adicion del 10% poliestireno (EPS)
Proyecto: “DISEÑO DE HORMIGÓN DE BAJA DENSIDAD Y ALTA RESISTENCIA ELABORADO CON POLIESTIRENO RECICLADO”
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS FORMULARIO N°2
PILIESTIRENO (EPS)
ARENA
RIPIO
AGUA
194
- Hormigón de adicionado 20% de poliestireno (EPS)
RUBRO: UNIDAD: m3
DETALLE:
EQUIPOS
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R=H/U D = C x R
HERRAMIENTA MENOR (5% M.O.) 3,57
CONCRETERA 1 SACO 1,00 4,50 4,50 2,00000 9,00
SUBTOTAL M 12,57
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL /HR COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R=H/U D = C x R
MAESTRO MAYOR EN EJECUCIÓN
DE OBRAS CIVILES (Estr. Oc. C1)0,10 3,93 0,39 2,00000 0,79
PEON (Estr. Oc. E2) 6,00 3,51 21,06 2,00000 42,12
ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 4,00 3,55 14,20 2,00000 28,40
SUBTOTAL N 71,31
MATERIALES
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO
A B C = A x B
m3 0,715 12,00 8,58
m3 1,360 12,50 17,00
m3 0,415 1,50 0,62
Kg 650,000 0,30 195,00
m3 0,1430 5,30 0,76
Kg 6,5000 10,00 65,00
SUBTOTAL O 286,96
TRANSPORTE
UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C = A x B
SUBTOTAL P 0,00
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) 370,83
14,00% 51,92
ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA 4,00% 14,83
437,58
437,58
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS FORMULARIO N° 3
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
Nombre del oferente: Benavides Elizabeth, Simbaña Belen
INDIRECTOS %
UTILIDAD %
COSTO TOTAL DEL RUBRO:
VALOR OFERTADO:
ADITIVO (MEGAMIX)
DESCRIPCION
ARENA
RIPIO
AGUA
CEMENTO
PILIESTIRENO (EPS)
Diseño de hormigón de baja densidad alta resistencia
f'c= 450 Kg/cm2 adicion del 20% poliestireno (EPS)
Proyecto: “DISEÑO DE HORMIGÓN DE BAJA DENSIDAD Y ALTA RESISTENCIA ELABORADO CON POLIESTIRENO
RECICLADO”
195
- Hormigón de adicionado 30% de poliestireno (EPS)
RUBRO: UNIDAD: m3
DETALLE:
EQUIPOS
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R=H/U D = C x R
HERRAMIENTA MENOR (5% M.O.) 3,57
CONCRETERA 1 SACO 1,00 4,50 4,50 2,00000 9,00
SUBTOTAL M 12,57
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL /HR COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R=H/U D = C x R
MAESTRO MAYOR EN EJECUCIÓN DE OBRAS
CIVILES (Estr. Oc. C1)0,10 3,93 0,39 2,00000 0,79
PEON (Estr. Oc. E2) 6,00 3,51 21,06 2,00000 42,12
ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 4,00 3,55 14,20 2,00000 28,40
SUBTOTAL N 71,31
MATERIALES
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO
A B C = A x B
M3 0,715 12,00 8,58
M3 1,360 12,50 17,00
M3 0,415 1,50 0,62
KG 650,000 0,30 195,00
M3 0,2145 5,30 1,14
KG 6,5000 10,00 65,00
SUBTOTAL O 287,34
TRANSPORTE
UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C = A x B
SUBTOTAL P 0,00
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) 371,21
14,00% 51,97
ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA 4,00% 14,85
438,03
438,03
Nombre del oferente: Benavides Elizabeth, Simbaña Belen
CEMENTO
INDIRECTOS %
UTILIDAD %
COSTO TOTAL DEL RUBRO:
VALOR OFERTADO:
ADITIVO (MEGAMIX)
DESCRIPCION
Diseño de hormigón de baja densidad alta resistencia
f'c= 450 Kg/cm2 adicion del 30% poliestireno (EPS)
Proyecto: “DISEÑO DE HORMIGÓN DE BAJA DENSIDAD Y ALTA RESISTENCIA ELABORADO CON POLIESTIRENO
RECICLADO”
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS FORMULARIO N° 4
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
PILIESTIRENO (EPS)
ARENA
RIPIO
AGUA
196
- Hormigón de adicionado 50% de poliestireno (EPS)
RUBRO: UNIDAD: m3
DETALLE:
EQUIPOS
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R=H/U D = C x R
HERRAMIENTA MENOR (5% M.O.) 3,57
CONCRETERA 1 SACO 1,00 4,50 4,50 2,00000 9,00
SUBTOTAL M 12,57
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL /HR COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R=H/U D = C x R
MAESTRO MAYOR EN EJECUCIÓN DE OBRAS
CIVILES (Estr. Oc. C1)0,10 3,93 0,39 2,00000 0,79
PEON (Estr. Oc. E2) 6,00 3,51 21,06 2,00000 42,12
ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 4,00 3,55 14,20 2,00000 28,40
SUBTOTAL N 71,31
MATERIALES
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO
A B C = A x B
M3 0,715 12,00 8,58
M3 1,360 12,50 17,00
M3 0,415 1,50 0,62
KG 650,000 0,30 195,00
M3 0,3575 5,30 1,89
KG 6,5000 10,00 65,00
SUBTOTAL O 288,10
TRANSPORTE
UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C = A x B
SUBTOTAL P 0,00
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) 371,97
14,00% 52,08
ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA 4,00% 14,88
438,92
438,92
Proyecto: “DISEÑO DE HORMIGÓN DE BAJA DENSIDAD Y ALTA RESISTENCIA ELABORADO CON POLIESTIRENO
RECICLADO”
Diseño de hormigón de baja densidad alta resistencia
f'c= 450 Kg/cm2 adicion del 50% poliestireno (EPS)
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS FORMULARIO N° 5
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
Nombre del oferente: Benavides Elizabeth, Simbaña Belen
CEMENTO
ARENA
RIPIO
AGUA
DESCRIPCION
PILIESTIRENO (EPS)
ADITIVO (MEGAMIX)
INDIRECTOS %
UTILIDAD %
COSTO TOTAL DEL RUBRO:
VALOR OFERTADO:
197
- Hormigón de adicionado 100% de poliestireno (EPS)
RUBRO: UNIDAD: m3
DETALLE:
EQUIPOS
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R=H/U D = C x R
HERRAMIENTA MENOR (5% M.O.) 3,57
CONCRETERA 1 SACO 1,00 4,50 4,50 2,00000 9,00
SUBTOTAL M 12,57
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL /HR COSTO HORA RENDIMIENTO COSTO
A B C = A x B R=H/U D = C x R
MAESTRO MAYOR EN EJECUCIÓN DE OBRAS
CIVILES (Estr. Oc. C1)0,10 3,93 0,39 2,00000 0,79
PEON (Estr. Oc. E2) 6,00 3,51 21,06 2,00000 42,12
ALBAÑIL (Estr. Oc. D2) 4,00 3,55 14,20 2,00000 28,40
SUBTOTAL N 71,31
MATERIALES
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P. UNITARIO COSTO
A B C = A x B
M3 0,715 12,00 8,58
M3 1,360 12,50 17,00
M3 0,415 1,50 0,62
KG 650,000 0,30 195,00
M3 0,7150 5,30 3,79
KG 6,5000 10,00 65,00
SUBTOTAL O 289,99
TRANSPORTE
UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C = A x B
SUBTOTAL P 0,00
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) 373,86
14,00% 52,34
ESTOS PRECIOS NO INCLUYEN EL IVA 4,00% 14,95
441,16
441,16
Proyecto: “DISEÑO DE HORMIGÓN DE BAJA DENSIDAD Y ALTA RESISTENCIA ELABORADO CON POLIESTIRENO
RECICLADO”
Diseño de hormigón de baja densidad alta resistencia
f'c= 450 Kg/cm2 adicion del 50% poliestireno (EPS)
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS FORMULARIO N° 6
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
Nombre del oferente: Benavides Elizabeth, Simbaña Belen
CEMENTO
ARENA
RIPIO
AGUA
DESCRIPCION
PILIESTIRENO (EPS)
ADITIVO (MEGAMIX)
INDIRECTOS %
UTILIDAD %
COSTO TOTAL DEL RUBRO:
VALOR OFERTADO:
198
5. CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
1. Se logró encontrar la dosificación adecuada para obtener el diseño de hormigón
de baja densidad y alta resistencia con el porcentaje del 10% de adición del
poliestireno (EPS) obteniendo una resistencia de 38,69 Mpa. y una densidad de
2.2 g/cm3 con lo que podemos concluir que el objetivo general si se cumple.
2. Se concluye del proceso de reciclaje, que reducirá de manera significativa la
contaminación no solo visual ambiental y atmosférica, sino que también ayuda
a la flora y fauna de nuestro ecosistema para minimizar el impacto ambiental
ocasionado por este material.
3. El proceso que se utilizó para la trituración fue de manera mecánica logrando
obtener partículas de semejantes características a las del agregado fino.
4. Se halló la dosificación óptima para la obtención de un hormigón de baja
densidad y alta resistencia con la adición del 10% del poliestireno (EPS),
teniendo una resistencia a la compresión de 38,69 Mpa. a los 28 días de edad
siendo la dosificación 0,40: 1:0,69: 1,32, con 1,012 Kg de poliestireno
adicionado al volumen.
5. La presencia del poliestireno en el hormigón convencional disminuye sus
propiedades físico-mecánicas de la siguiente manera, su resistencia de 45 Mpa.
a 38,69 MPa y su densidad de 2,4 g/cm3 a 2,2g/cm3 en la dosificación óptima.
Su punto crítico de disminución se da en la adición del 50 % y 100% bajando
un porcentaje del 34% al 80% tanto en resistencia como en densidad.
6. El costo estimado del hormigón convencional luego de realizar el APU se tiene
que el precio para 1m3 de hormigón de 450 Mpa. es de $305,7 dólares, mientras
que el precio para 1m3 de hormigón con adición de poliestireno es de $370,45
199
dólares notándose un incremento de $64,75 valor que estima el transporte,
trituración, tamizado y almacenamiento del poliestireno (EPS).
7. El uso de este nuevo material alternativo, nos permite mitigar el impacto que
este produce en el medio ambiente y el daño que ocasiona a la flora y fauna de
nuestro ecosistema, creando conciencia en la población al reciclaje y
reutilización para la creación de nuevos productos útiles para construcción.
8. Las ventajas en la industria de la construcción son variadas ya que el diseño de
hormigón encontrado cumple con las garantías de resistencia y durabilidad por
lo que su uso en la construcción puede darse en elementos prefabricados como
cubiertas, pilares, sistemas de muros portantes, casetas, vigas, columnas pilotes
entre otros.
9. La desventaja que este material ofrece en cuanto su utilización es que está
formado por el 2% de material sólido y un 98% de aire, lo cual modifica sus
propiedades físico-mecánicas como se pudo observar en la resistencia y
densidad de la investigación.
Comentarios
- Según el estudio realizado por el investigador (Neville, 1997) (Pecce et al
..,2013) si un hormigón presenta una densidad menor a la que presenta un
hormigón de peso normal, es razón válida para catalogarlo como hormigón de
baja densidad por lo que el hormigón con adición del 10% al tener una
disminución de 2,4g/cm3 a 2,2 g/cm3 se consideraría como hormigón de baja
densidad.
- Según la UNI 7548, el hormigón ligero estructural tiene una densidad de 1,2 y
2 g/cm3, por lo que estos criterios el hormigón descrito como el óptimo para esta
investigación se puede mencionar como hormigón ligero estructural.
200
- Estudios semejantes (Hidayat & Siauwantara, 2014) /Chen & Liu, 2004)
realizan sustituciones de árido fino y/o grueso obteniendo valores menores de
densidad (700-1600 Kg/m3) muchos menores a los obtenidos en esta
investigación, sin embargo, se debe mencionar que las resistencias a la
compresión fueron menores a (70 – 150 Kg/cm2) a las obtenidas en el presente
trabajo lo cual puede deberse a que el remplazo se realizó en el agregado fino y
agregado grueso ocasionando problemas de segregación.
5.2 Recomendaciones
- Debido a que la mezcla realizada se evidencia poca trabajabilidad y baja
capacidad de manejo se recomienda realizar un vibrado mecánico de alta
potencia que permita el mejor acomodo de partículas y en consecuencia de esto
la ganancia de resistencia.
- Los cilindros una vez llenados deberán ser transportados con cuidado ya que
estos deberán permanecer en una superficie plana para no alterar su superficie.
- El cuidado del almacenamiento del material tanto de cemento como del
agregado y del aditivo debe ser minucioso por cuanto los resultados esperados
dependen del estado de los materiales constituyentes del diseño de hormigón.
- Para esta investigación se visualizó que para obtener un hormigón de baja
densidad y alta resistencia los resultados indicaron que el porcentaje idóneo de
adicción a la mezcla, está entre los rangos de 1% al 10%. Por ello se recomienda
realizar la investigación continua a este proyecto, en la que se investigará el
porcentaje óptimo de adición a la mezcla para mejorar sus propiedades. Se
cuenta con la materia prima la misma que está ubicada en las instalaciones del
laboratorio de ensayo de materiales de la UCE.
201
ANEXOS
Evidencias fotográficas del proceso de elaboración de la realización de ensayos
realizados.
Fotografía N°1. Ubicación de la cantera de Pifo.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N°2. Recolección de agregados.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
202
Proceso de secado del material.
Fotografía N°3. Extendido, Secado del material día 1
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 4. Secado del material día 5
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
203
Fotografía N°5. Recolección de espuma Flex N°1
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 6. Recolección de espuma Flex N°2
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
204
Ensayo agregados gruesos y finos.
Fotografía N° 7. Cuarteamiento de material
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 8. Pesaje de agregados.
.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
205
Fotografía N° 9. Condición de Humedad
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Ensayo de abrasión
Fotografía N° 10. Máquina de los Ángeles
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
206
Ensayo colorimetría agregado fino (cantera HOLCIM pifo)
Fotografía N°.11 Proceso de mezcla: Sosa Caustica al 3%
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 12. Comparación luego de 24 horas mediante regletas y colorímetro
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
207
Ensayo de peso específico del agregado grueso.
Fotografía N° 13. Agregado sumergido en agua
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 14. Agregado Grueso en estado SSS
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
208
Fotografía N° 15. Agregado Grueso en estado SSS canastilla sumergida
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Ensayo de masa unitaria suelta y compactada agregado grueso
Fotografía N°16. Transporte del Material Fotografía N°17. Mezclado de material
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
209
Fotografía N° 18. Enrasado y Pesado de Agregado Grueso.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Ensayo de masa unitaria suelta y compactada agregado fino
Fotografía N°19. Cuarteado Agregado Fino
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
210
Fotografía N° 20. Llenado y Enrasado agregado fino
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Ensayo densidad óptima
Fotografía N° 21. Mezcla de Agregado fino y grueso
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
211
Ensayo contenido de humedad
Fotografía N° 22. Muestras del agregado grueso y fino contenido de humedad
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 23. Agregado fino y grueso al horno por 24 horas.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
212
Fotografía N° 24. Agregado fino y grueso
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Ensayo densidad del cemento método de lechatellier
Fotografía N° 25. Frasco de Lechatellier vacío y llenado de gasolina
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
213
Fotografía N° 26. Frasco de Lechatellier + gasolina + cemento.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Ensayo de consistencia normal y tiempos de fraguado
Fotografía N° 27. Mezcladora de cemento. Fotografía N° 28. Equipo de
consistencia.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
214
Fotografía N° 29. Tiempo de fraguado inicio y final del cemento.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Ensayo de granulometría agregado fino
Fotografía N° 30. Granulometría de Agregado Fino, cuarteado y tamizado.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
215
Proceso de triturado de poliestireno (EPS)
Fotografía N° 31. Almacenamiento de espuma Flex
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N°32. Segundo reciclaje de espuma Flex
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
216
Fotografía N° 33. Triturador de martillo y triturador de piedra industrial
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 34. Proceso de trituración molino de piedra industrial.
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
217
Fotografía N° 35. Proceso de trituración manual del poliestireno (espuma Flex)
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 36. Tamizado del poliestireno (EPS)
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
218
Ensayo de capacidad de absorción del poliestireno (EPS)
Fotografía N° 37. Peso del recipiente vacío y lleno del poliestireno (EPS)
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
Fotografía N° 38. Peso del recipiente con agua y peso a las 24 horas
Fuente: BENAVIDES Elizabeth, SIMBAÑA Belén (2018)
219
FICHA TECNICA DEL ADITIVO MEGAMIX - ADMIX
Admix Cía. Ltda.
Sistema de Gestión Integrado Código: Adx-SGI-Hoja técnica- 001
Revisión: 002
Fecha emisión: 10/05/2016
MEGAMIX Página: 1 de 2
Supe plastificante: Reductor de Agua de Rango Alto, para alta resistencia inicial
DESCRIPCIÓN:
Aditivo líquido color café, reductor de agua de alto rango, cumple ASTM C494 Tipo F.
Aditivo de alto desempeño, en base polímero naftaleno sulfatado , totalmente libre de cloruros.
Dispersa las partículas y rompe los grumos de cemento, mejorando así la fluidez del concreto o disminuyendo notablemente la
relación agua/cemento. Densidad de 1.16 a 1.18
USO:
Megamix se usa para mejorar las propiedades reológicas y mecánicas del concreto, p.ej. manejabilidad, acabado, resistencias a
la compresión y flexión, impermeabilidad, y el módulo de elasticidad.
Puede utilizarse para producir las siguientes características del concreto:
Super fluido
Alta resistencia inicial a la compresión
Alta viabilidad
Baja relación agua/cemento (reducción de hasta más del 30%)
Bajo contenido de cemento
Alto desempeño
Es utilizado en: Concreto de bombeo
Concreto marino
Concreto lanzado
Concreto prefabricado
Concreto arquitectónico
Concreto de formas especiales
Selva Alegre
Concreto conteniendo cenizas volantes o humo de sílica
Concreto conteniendo escorias de altos hornos
Concreto denso
Concreto ligero
DOSIFICACION Nuevo Aeropuerto Quito
La dosificación habitual es de 250 a 1250 gramos por saco de cemento de 50 kilos.
0.5 a 2.5 % del peso del cemento.
A 1% del peso de cemento Tipo IP, permite trabajar con una relación a/c de 0.33 y asentamiento en el cono de más de 20 cms.
Con cemento Tipo I se obtienen mejores resultados. Un concreto con 7 cms. de asentamiento y resistencia f´c de 28 MPa, a 28 días, mediante la adición del Megamix al 1 % del
peso del cemento (500 grs), pasa a 24 cms. de asentamiento con un incremento de aprox. 10 % de la resistencia.
Otras dosificaciones son requeridas dependiendo de las condiciones específicas.
VIABILIDAD DEL CONCRETO El concreto fluidificado con Megamix permanece viable por aprox. una hora a 20º C. La duración de la viabilidad depende no
solo de la temperatura sino también del tipo y marca del cemento, la naturaleza de los agregados, el método de mezcla y el
método de transportación.
PRECAUCIONES
Evítese su ingestión y todo contacto prolongado con los ojos y piel
PRESENTACION
Tambores de 240 kilos
Canecas de 25, 10 y 4
kilos. Tanques de 1200
kilos
Oficina y Fabricas: Quito: Calle de las Avellanas E1-182 y el Juncal (Sector UVN/Parque de los
Recuerdos) Telf: 6002922-2800183 Fax: 6002922
E-mail: [email protected]
220
FICHA TECNICA DEL CEMENTO MAGNO HE SELVALEGE
221
BIBLIOGRAFÍA
- B. Witoszek, F. Hernández, M. Alonso, M. Bollati, B. Parga, G. Barluenga, C.
Benito (2004).- ´´Hormigón con fibras de caucho de recuperación de neumáticos
usados y de polipropileno diseño del firme de hormigón de caucho¨. Pág. 2-15.
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Pág. 1- 9
- ANTONIO, N. (2005). Guía para la Construcción Sostenible. Riobamba: Paralelo
Editorial.
- ARIAS, F. (2006). MARCO METODOLÓGICO. LIMA: MARCUS.
- ÁVILA, L. (2010). Introducción a la Metodología de la Investigación. LIMA-
PERU: LANDETA
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Hormigón. Quito: Universidad Central del Ecuador.
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embalajes. Mexico D.F: Amazon.
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HORMIGON PREMEZCLADO.
- Norma Técnica Ecuatoriana NORMA NTE INEN 152 ó NTE INEN 490.
DOSIFICACION DE CEMENTO
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- Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 1108. AGUA
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editorial Javeriana. Asociación de Productores de Concreto. ASOCRETO.
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Javeriana. Asociación de Productores de Concreto. ASOCRETO.
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editorial fondo de cultura económica, Pág. 23
REFERENCIAS DE INTERNET
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hormigon-fresco.html
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- http://blog.360gradosenconcreto.com/metodos-la-dosificacion-mezclas-concreto/
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- http://www.anape.es/index.php?accion=producto
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- http://repositorio.uees.edu.ec/bitstream/123456789/424/1/TESIS%20JORGE%20
CORONEL.PATRICIO%20RODRIGUEZ.pdf ( pag 15)
- http://www.revistavector.com.mx/2018/04/30/diseno-de-la-mezcla-de-hormigon-
alivianado-usando-piedra-pomez-de-latacunga-aplicacion-a-la-fabricacion-de-
paneles-prefabricados-no-estructurales/( importante)
- http://repositorio.uees.edu.ec/bitstream/123456789/424/1/TESIS%20JORGE%20
CORONEL.PATRICIO%20RODRIGUEZ.pdf
- file:///C:/Users/usuario/Downloads/T-UCE-0011-150.PDF
PUBLICACIONES
Fuente: Temas de hormigón armado, Marcelo Romo Proaño, Escuela Politécnica
del Ejército.