Page 1
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y
MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS DEL HORMIGÓN
AL COMPLEMENTAR LA MEZCLA CON EL
COMPUESTO DEL RESIDUO DE FACTOR DE
CRAQUEO CATALÍTICO
Trabajo de Graduación previo a la obtención del título de Ingeniero Civil.
AUTORES: ANDRADE SÁNCHEZ KARLA ESTEFANÍA
FLORES REVILLA KATHERINE DANIELA
TUTOR: ING. JUAN CARLOS MOYA HEREDIA MSc.
Quito, 25 de Mayo
2016
Page 2
ii
DEDICATORIA
Dedico este trabajo, en primer lugar a mis padres Félix y Sandra, las
personas que me formaron e hicieron de mí una persona capaz de alcanzar
cualquier meta propuesta, por ellos soy la persona que soy y cada logro
obtenido por mi persona será por y para ellos.
Además a mis hermanos, Félix y Doménica que me han enseñado a vivir
la vida apreciando cada momento juntos y que si me llegaran a faltar mi
vida no sería igual, los amo con todo mí ser.
Dedico este trabajo a mi novio Jair, pues él ha estado siempre a mi lado y
ha sido un aporte fundamental en mi vida.
Karla Andrade
Este proyecto va dedicado especialmente a mis padres Angel y Diana
quienes han sabido guiarme, apoyarme y han estado en todo momento a
mi lado, por ser mis mejores maestros, por enseñarme que los sueños son
posibles con esfuerzo y dedicación, por ser mis mentores, mi verdadera
fuerza, mi ejemplo y mi motor para cada lucha.
Además a mis hermanos y sobrino, quienes son parte fundamental de mi
vida, gran parte de mi alegría y mi motivación cada día, a mis abuelitos
Angel , Isabel y Zoila por ser una fuente inmensa de amor y comprensión,
a todos ustedes los amo con todo mi corazón.
Katherine Flores
Page 3
iii
AGRADECIMIENTO
En primer lugar quiero agradecer a Dios por ser tan bueno conmigo y bendecirme con
mis maravillosos padres, Sandra y Félix, que son mi apoyo incondicional y mi razón de
ser.
De igual manera agradecer a mis hermanos, Félix y Doménica por siempre estar cuando
los necesito y a mi novio por brindarme siempre su apoyo. Por ultimo agradezco a mis
amigas y compañeras de mi vida colegial y universitaria Geova y Kathy por trabajar a mi
lado continuamente en el desarrollo de este trabajo.
Un agradecimiento especial a la Ing. Jhoselyn Alvear por brindarnos su ayuda
desisteresada en la elaboración de este proyecto.
Karla Andrade
En primer lugar mi agradecimiento es para Dios, sin él nada es posible, ha sabido forjar
mi camino y me ha dado su luz y fortaleza, a mis padres Angel y Diana mi mayor
bendición y las personas más importantes de mi vida que con amor y dedicación me han
acompañado durante este camino, a mis hermanos Diego, Jessica y Angella, por siempre
estar para mí y ser un gran apoyo, a Jorge por apoyarme durante esta etapa. Finalmente
agradecer a mis grandes amigas Geova y Karlita por siempre creer en mí y por haber
estado conmigo luchando y sacando adelante este proyecto.
Un agradecimiento especial a la Ing. Jhoselyn Alvear por brindarnos su ayuda
desisteresada en la elaboración de este proyecto.
Katherine Flores.
Page 12
xii
CONTENIDO
RESUMEN .................................................................................................................... xvi
ABSTRACT ................................................................................................................. xvii
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN.................................................................................... 1
1.1. PROBLEMATIZACIÓN: .................................................................................. 1
1.1.1. ANTECEDENTES ..................................................................................... 1
1.1.2. JUSTIFICACIÓN: ...................................................................................... 1
1.2. OBJETIVOS ...................................................................................................... 2
1.2.1. OBJETIVO GENERAL: ............................................................................ 2
1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: .................................................................... 2
1.3. HIPÓTESIS........................................................................................................ 2
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO ................................................................................ 3
2.1. APLICACIONES DEL FCC ................................................................................. 3
2.2. IMPORTANCIA ................................................................................................ 4
2.3. HORMIGÓN...................................................................................................... 4
2.3.1. LOS MATERIALES CEMENTANTES .................................................... 6
2.3.2. AGREGADOS............................................................................................ 7
2.3.3. PROPIEDADES DEL HORMIGÓN ......................................................... 9
2.4. RESIDUO DEL FACTOR DE CRAQUEO CATALÍTICO (FCC) ................ 13
2.4.1. INTRODUCCIÓN: ................................................................................... 13
2.4.2. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE FCC ................................ 18
2.4.3. PROPIEDADES DEL HORMIGÓN FRESCO CON FCC ..................... 19
2.5. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES ..................................................... 21
2.5.1. ENSAYO DE COLORIMETRÍA ............................................................ 21
2.5.2. DENSIDAD EN ESTADO SATURADO CON SUPERFICIE SECA
(S.S.S) 22
2.5.3. CAPACIDAD DE ABSORCIÓN ............................................................ 22
2.5.4. CONTENIDO DE HUMEDAD ............................................................... 23
2.5.5. DENSIDAD APARENTE, SUELTA Y COMPACTADA ...................... 23
2.5.6. DENSIDAD APARENTE MÁXIMA Y ÓPTIMA.................................. 23
2.5.7. GRANULOMETRÍA ............................................................................... 24
2.5.8. ABRASIÓN .............................................................................................. 24
2.5.9. DENSIDAD DEL CEMENTO ................................................................. 25
Page 13
xiii
2.5.10. TIEMPOS DE FRAGUADO ................................................................ 25
2.6. DISEÑO DE MEZCLAS DE HORMIGÓN.................................................... 25
2.6.1. DISEÑO DE MEZCLAS POR EL MÉTODO ACI ................................. 26
2.6.2. DISEÑO DE MEZCLAS POR EL MÉTODO DE LA DENSIDAD
MÁXIMA ............................................................................................................... 30
CAPÍTULO III: METODOLOGÍA ................................................................................ 34
3.1. DELIMITACIÓN ESPACIAL ............................................................................ 34
3.2. TEMPORIZACIÓN............................................................................................. 34
3.3. DIAGNÓSTICO Y ANÁLISIS SITUACIONAL ............................................... 35
3.3.1. LIMITACIONES DEL ESTUDIO ............................................................... 37
3.4. TIPO DE INVESTIGACIÓN .............................................................................. 37
3.5. MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN. .................................................................. 38
3.6. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS ...................................................................... 38
CAPÍTULO IV: DISEÑO DE LA SOLUCIÓN............................................................. 65
4.1. ESTRUCTURA GENERAL ............................................................................ 65
4.2. CUADROS COMPARATIVOS ...................................................................... 69
4.3. ANÁLISIS ECONÓMICO .............................................................................. 71
CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................... 72
5.1. CONCLUSIONES: .......................................................................................... 72
5.2. RECOMEDACIONES ..................................................................................... 74
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 76
ANEXOS ........................................................................................................................ 77
LISTA DE ANEXOS:
Anexo 1 Fcc Nuevo, Regenerado y Gastado .................................................................. 78
Anexo 2 Material Ensayo SSS RIpio ............................................................................. 78
Anexo 3 Procedimiento Ensayo SSS Ripio…………………………………………….78
Anexo 4 Ripio Estado SS………………………………………. .................................. 78
Anexo 5 Procedimiento Ensayo SSS Arena……………………………………………78
Anexo 6 Procedimiento Ensayo SSS Arena…………………… ................................... 78
Anexo 7 Arena en Estado SSS…………………………………………………………79
Anexo 8 Equipo Ensayo Abrasión…………….............................................................. 79
Anexo 9 Ripio al finalizar la prueba de Abrasión……………………………………...79
Anexo 10 Ensayo Granulometría ................................................................................... 79
Page 14
xiv
Anexo 11 Granulometría Agregado Grueso……………………………………………79
Anexo 12 Granulometría Agregado Grueso ................................................................... 79
Anexo 13 Granulometría Arena………………………………………………………..80
Anexo 14 Granulometría Arena ..................................................................................... 80
Anexo 15 Ensayo Sueltos y Compactados Ripio………………………………………80
Anexo 16 Ensayo Sueltos y Compactados Arena .......................................................... 80
Anexo 17 Densidad FCC……………………………………………………………….80
Anexo 18 Densidad Cemento ......................................................................................... 80
Anexo 19 Ensayo de Consistencia Normal Cemento…………………………………..80
Anexo 20 Ensayo Consistencia Normal FCC................................................................. 81
Anexo 21Ensayo Colorimetría…………………………………………………………81
Anexo 22 Mezcla con 5% FCC ...................................................................................... 81
Anexo 23 Mezcla con 10% FCC……………………………………………………….81
Anexo 24 Cono de Abrams……………………. ........................................................... 81
Anexo 25 Cilindros de Prueba………………………………………………………….82
Anexo 26 Equipo de Fabricación Capin ......................................................................... 82
Anexo 27 Equipo de Colocación de Capin……………………………………………..82
Anexo 28 Cilindros a Ensayar ........................................................................................ 82
Anexo 29 Cilindro Hormigón Estándar………………………………………………82
Anexo 30 Cilindro con 5% de FCC ................................................................................ 82
Anexo 31 Cilindro con 10% de FCC .............................................................................. 83
Anexo 32, Ficha Química de Seguridad Cromo ............................................................. 84
Anexo 33, Ficha de Seguridad Química Arsénico ......................................................... 86
Anexo 34, Ficha de Seguridad Química Cadmo ............................................................ 88
Anexo 35, Ficha de Seguridad Química Mercurio ......................................................... 90
Anexo 36, Ficha de Seguridad Química Plata ................................................................ 92
Anexo 37, Ficha de Seguridad Química Plomo ............................................................. 94
Anexo 38, Ficha de Seguridad Química Selenio ............................................................ 96
LISTA DE TABLAS
Tabla 1, Requisitos físicos y químicos del Cemento Portland ......................................... 7
Tabla 2, Tipos de Consistencia del hormigón en estado fresco ...................................... 11
Tabla 3, Tolerancia en Consistencia del hormigón en estado fresco.............................. 11
Tabla 4, Límites máximos permisibles de metales ......................................................... 17
Tabla 5, CARACTERIZACIÓN FISICO-QUÍMICA DEL FCC .................................. 18
Tabla 6, Exudación de hormigones con adición de FCC ............................................... 20
Tabla 7, Comparador de colores normalizados .............................................................. 21
Tabla 8, Asentamiento en función del tipo de construcción ........................................... 26
Tabla 9, Tamaño Máximo del Agregado ........................................................................ 27
Tabla 10, Cantidades aproximadas de agua de mezclado que se requieren para diferentes
asentamientos y tamaños máximos de agregados gruesos ............................................. 27
Page 15
xv
Tabla 11, Relación agua/cemento máximas permisibles para hormigón en condiciones
de exposición severa (SI*) .............................................................................................. 28
Tabla 12, Resistencia a la compresión del hormigón basada en la relación agua/
material cementante ........................................................................................................ 28
Tabla 13, Tabla actualizada relación agua/cemento en función de la resistencia a la
compresión...................................................................................................................... 29
Tabla 14, Volumen aparente suelto y compactado de agregado grueso por unidad de
volumen de hormigón ..................................................................................................... 29
Tabla 15, Cantidad de Pasta (CP) en función del asentamiento ..................................... 32
Tabla 16, Análisis FODA ............................................................................................... 35
Tabla 17. Propiedades de los agregados ......................................................................... 65
Tabla 18, Resumen dosificación al peso ........................................................................ 67
Tabla 19, Dosificación Hormigón Estándar ................................................................... 68
Tabla 20, Dosificación Hormigón con 5%FCC .............................................................. 68
Tabla 21, Dosificación Hormigón 10%FCC .................................................................. 68
Tabla 22, Hormigón Estándar vs Hormigón complementado con FCC ......................... 69
Tabla 23, CEMENTO VS CEMENTO CON 10%FCC ................................................. 70
Tabla 24, HORMIGÓN CON FCC DISEÑADO PARA UNA RESISTENCIA DE 21
MPa CON RESISTENCIA FINAL DE 26 MPa ............................................................ 71
Tabla 25, HORMIGÓN ESTÁNDAR DISEÑADO PARA UNA RESISTENCIA DE 26
MPa ................................................................................................................................. 71
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1, Hormigón en estado fresco ......................................................................... 5
Ilustración 2, Capacidad de Exudación de hormigones con adición de FCC ................. 20
Ilustración 3, Ensayo de Colorimetría ............................................................................ 22
LISTA DE ECUACIONES
Ecuación 1.Cantidad de Cemento ACI ........................................................................... 30
Ecuación 2. Volumen de Ripio ACI ............................................................................... 30
Ecuación 3. Densidad Real de la mezcla y agregados .................................................... 31
Ecuación 4. Porcentaje óptimo de vacíos ....................................................................... 31
Ecuación 5, Cantidad de cemento DM ........................................................................... 32
Ecuación 6, Cantidad de Agua DM ................................................................................ 32
Ecuación 7, Cantidad de Arena DM ............................................................................... 32
Ecuación 8, Cantidad de Ripio DM ................................................................................ 33
Page 16
xvi
RESUMEN
TEMA: “PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS DEL HORMIGÓN AL
COMPLEMENTAR LA MEZCLA CON EL COMPUESTO DEL RESIDUO DE
FACTOR DE CRAQUEO CATALÍTICO”
Autores: Karla Estefanía Andrade Sánchez
Katherine Daniela Flores Revilla
Tutor: Ing. Juan Carlos Moya Msc.
El presente trabajo tiene como enfoque de estudio los cambios que sufrió el hormigón en
sus propiedades físico-mecánicas al modificar su estructura estándar con la incorporación
del Residuo de Factor de Craqueo Catalítico, también llamado FCC, en diferentes
porcentajes de adición. El FCC gracias a su estructura molecular (silicato-aluminato),
tiene un comportamiento similar al de un material puzolánico, sin embargo al ser un
desecho industrial, no se puede pasar por alto el estudio de su caracterización química.
Además, se analizó los beneficios ambientales y económicos que se obtendrán al darle un
nuevo uso al Residuo de Factor de Craqueo Catalítico (FCC) dentro de la industria de la
construcción, pues con ello se pretende reducir la cantidad de cemento presente en la
fabricación del hormigón, siendo la producción de este material uno de los procesos que
más efectos nocivos trae al medio ambiente. Se estableció que, como solución al problema
planteado, el diseño de la mezcla de hormigón con una adición del 10% es la que mayores
ventajas trajo al hormigón.
PALABRAS CLAVE: FCC / HORMIGÓN / COMPRESIÓN / PROPIEDADES /
PUZOLÁNICO / CEMENTO
Page 17
xvii
ABSTRACT
“PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF CONCRETE TO
SUPPLEMENT THE MIX WITH RESIDUAL COMPOSITE CATALYTIC
CRACKING FACTOR”
Authors: Karla Estefanía Andrade Sánchez
Katherine Daniela Flores Revilla
Tutor: Ing. Juan Carlos Moya Msc.
This work has as approach to study the changes suffered by the concrete in their physio-
mechanical properties by modifying standard structure with the addition of Factor
Residue Catalytic Cracking, also called FCC, in different percentages of addition
properties. The FCC with molecular structure (silicate-aluminate), has a similar behavior
of a pozzolanic material, however when industrial waste, can't be overlooked the study of
their chemical characterization. In addition, environmental and economic benefits will be
obtained by giving a new use to the residue Factor Catalytic Cracking (FCC) in the
construction industry so this is to reduce the amount of cement present in the manufacture
of concrete, being the production of this material one of the most damaging effects
processes to the environment. It was established that, as a solution to the problem,
designing the concrete mixture with an addition of 10% is one of the greatest advantages
that brought concrete.
KEYWORDS: FCC / CONCRETE / COMPRESSION / PROPERTIES / POZZOLAN /
CEMENT
Page 18
1
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN
1.1.PROBLEMATIZACIÓN:
¿Cómo incide la utilización del residuo de factor de craqueo catalítico en las
propiedades físico-mecánicas de un hormigón estándar?
1.1.1. ANTECEDENTES
Una de las industrias más contaminantes con mayor emisión de gases invernaderos es la
cementera; en términos generales, por cada tonelada de cemento Portland (OPC) se generan
aproximadamente 0,87 toneladas de CO2 (MACPHEE, 2011) generados en la producción
de Clinker (producto de la calcinación de arcillas y calizas molidas, genera fraguado y
resistencia en el cemento), además este proceso demanda cantidades enormes de energía y
recursos naturales no renovables por lo que se busca materias primas que reemplacen
parcialmente el uso de cemento y que generen un impacto ambiental menor.
La adición de puzolanas en hormigones como sustitución de parte del cemento ha sido
motivo de estudio para varios investigadores a lo largo del tiempo e incluso su uso se
encuentra ya normado, por tal motivo al ser precisamente el residuo de factor de craqueo
catalítico (FCC) ,subproducto del proceso de refinamiento del petróleo, un material inerte
con propiedades puzolánicas con alto contenido de alúmina y sílice podrá suplir en cierto
porcentaje el uso de cemento en la producción de hormigones.
1.1.2. JUSTIFICACIÓN:
La reutilización del residuo de factor de craqueo catalítico en la fabricación de hormigones
no solo determina ventajas medioambientales como la reutilización de un subproducto
industrial y la reducción de emisiones de CO2 sino que también representa beneficios
económicos en la industria de la construcción pues se utiliza un residuo desechable
Page 19
2
descartando costos de eliminación, simultáneamente sustituyendo el uso de materiales más
caros.
Aparte de los beneficios económicos y medioambientales ya mencionados se pretende
obtener hormigones de mejor calidad pues por su composición química se esperan mejoras
en las propiedades físico-mecánicas de hormigones tanto frescos como endurecidos.
1.2.OBJETIVOS
1.2.1. OBJETIVO GENERAL:
Estudiar el efecto que tendrá el residuo de factor de craqueo catalítico (FCC) sobre las
propiedades físico-mecánicas en el diseño de mezclas de hormigón.
1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Analizar las propiedades de los agregados a utilizarse mediante ensayos dentro
del laboratorio.
Determinar la caracterización del residuo de factor de craqueo catalítico (FCC).
Analizar las propiedades del hormigón complementado con FCC tanto en estado
fresco como endurecido
Realizar un análisis comparativo de la resistencia a la compresión entre una
probeta de hormigón estándar y una probeta de hormigón complementado con
FCC.
Realizar el estudio económico y análisis comparativo de precios entre el
hormigón estándar y hormigón añadido FCC.
1.3.HIPÓTESIS
“La adición del residuo del Factor de Craqueo Catalítico a la mezcla de hormigón mejorará
las propiedades físico-mecánicas del mismo”
Page 20
3
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
2.1. APLICACIONES DEL FCC
La industria de la construcción busca constantemente la implementación de materias primas,
tecnologías y alternativas innovadoras que determinen la calidad de sus obras, especialmente
con un aumento potencial en las propiedades de sus materiales.
En los últimos años se han realizado varias investigaciones e incluso se ha normado el uso de
material puzolánico apto para la elaboración de hormigón; para ello se han utilizado puzolanas
tanto de origen natural como artificial y se ha hecho especial referencia al efecto de éstas sobre
las propiedades del hormigón.
La reutilización de derivados industriales (puzolanas artificiales) en la producción de hormigón
ofrece beneficios económicos, ambientales y tecnológicos para la industria.
El residuo del Factor de Craqueo Catalítico (FCC), es un subproducto que se obtiene en la
industria petroquímica al someter al petróleo a un proceso de refinamiento, éste residuo está
compuesto básicamente de sílice y alúmina por lo que se lo puede considerar como material
puzolánico.
Actualmente la industria de refinación del petróleo en nuestro país está sufriendo una serie de
avances importantes, como la implementación de la nueva Unidad FCC que cumple la función
de refinamiento del Petróleo, la cual incrementara de manera significativa la producción de
éste residuo.
Durante el proceso de refinamiento del petróleo se utilizan los catalizadores para romper las
moléculas pesadas y convertirlas en moléculas más livianas, haciendo que la actividad
catalítica de éstos tenga un período de vida corto y sea necesario su reemplazo produciendo así
grandes cantidades de residuo de factor de craqueo catalítico que al ser un material no Bio-
Degradable, al convertirse en desecho pasivo ocasionara problemas en el ambiente.
Page 21
4
La Refinería Estatal de Esmeraldas almacena y desecha gran cantidad de este residuo, por lo
cual es importante que la industria de la construcción del país fije su atención sobre éste y se
empiecen a aprovechar sus propiedades puzolánicas.
2.2. IMPORTANCIA
El estudio del uso del factor de craqueo catalítico (FCC), dentro del diseño de las mezclas de
hormigón haciendo uso de sus propiedades puzolánicas pretende sustituir en un porcentaje la
cantidad de cemento utilizada convirtiéndose en un método innovador con impacto ambiental
positivo al reutilizarse un material considerado como desecho pasivo.
Ecuador, al ser un país petrolero se genera gran cantidad de FCC como producto del
refinamiento del mismo el cual es apilado y desechado desaprovechando sus características en
la construcción, por tanto es trascendente que se estudie su afecto en las propiedades físico
mecánicas del hormigón logrando dar un nuevo uso a este material.
2.3. HORMIGÓN
El hormigón es un material compuesto por áridos y el producto de la reacción del
cemento y el agua de amasado, es decir, la pasta de cemento porosa. La estructura y
composición de la pasta de cemento determina la durabilidad y el comportamiento a largo plazo
del hormigón. El hormigón se refuerza normalmente con barras de acero. La protección que el
hormigón ofrece a los aceros embebidos y, de forma más general, su capacidad para soportar
los distintos tipos de degradación, también depende de su estructura. (ZORNOZA, 2007)
Page 22
5
Ilustración 1, Hormigón en estado fresco
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
El hormigón es un material que se puede diseñar para diferentes necesidades, solicitaciones y
condiciones según los requerimientos de carga que se establezca de acuerdo a su uso final por
lo que en la industria de la construcción se puede encontrar diferentes tipos de hormigón como
son hormigón simple, hormigón ciclópeo, hormigón armado (acero) u otros.
Entre las principales características del hormigón se puede citar a las siguientes:
El periodo de vida es muy largo
Su resistencia a la compresión es alta, más la resistencia a la tracción es baja.
Se corroe con dificultad
Buen comportamiento dinámico
El costo de fabricación no es tan alto en relación al uso que se le da en la Industria.
Resiste altas temperaturas, entre otras.
El hormigón es uno de los materiales más importantes en el desarrollo de obras civiles, siempre
su fabricación debe estar regido a las normas respectivas, así como sus agregados y demás
compuestos deberán estar sometidos a un control de calidad.
Page 23
6
2.3.1. LOS MATERIALES CEMENTANTES
El cemento dentro de la fabricación del hormigón es el material cementante más importante,
mas no el único pues a éstos se los define como todo producto no metálico e inorgánico que al
mezclarse con agua u otro líquido podrá formar una pasta.
Los materiales cementantes poseen propiedades de adherencia y cohesión las cuales son
necesarias para formar una unión precisa entre todos los compuestos de la mezcla logrando
mejorar su resistencia y durabilidad.
Dentro de la industria de la construcción el material más importante es el hormigón con
cemento Portland, el cual se obtiene de la mezcla de materiales calcáreos y arcillosos que
mediante procesos especiales se convierte en un polvo muy fino de color grisáceo.
Según Frederick S. Merrit el proceso de fabricación del cemento Portland comienza con la
mezcla y calcinación de caliza y arcilla a una temperatura aproximada de 1500°C obteniéndose
el llamado clínker el cual deberá enfriarse y someterse a trituración junto con un retardador
(roca de yeso), controlando así la velocidad de fraguado en el momento en que se hidrate el
cemento.
Comercialmente, según el uso que se le pretende dar al cemento Portland existen 5 tipos, éstos
difieren uno de otro según sus propiedades físico-químicas lo cual se encuentra establecido en
la norma ASTM C150. En la tabla 1 se encuentran los requisitos químicos y físicos de los tipos
del cemento Portland.
Page 24
7
Tabla 1, Requisitos físicos y químicos del Cemento Portland
TIPO I y IA II Y IIA III Y IIIA IV V
USO Usos
Generales
Usos Generales
Modificado
Alta
Resistencia
Inicial
Bajo Calor de
Hidratación
Resistente a
Sulfatos
C3S; % máx 35
C2S, % mín 40
C3A, % máx 8 15 7 5
Finura, superficie
específica, m2/kg,
promedio mínimo,
con turbidímetro
160
160 160 160
Resistencia a la compresión, lb/plg2, cubos de mortero de 1 parte de cemento y 2.75 partes de arena
estándar con buena granulometría despues de fraguar
1 día Ordinario 1800
Con aire
retenido
1450
3 días Ordinario 1800 1500 3500 1200
Con aire
retenido
1450 1200 2800
7 días Ordinario 2800 2500 1000 2200
Con aire
retenido
2250 2000
28
días
Ordinario 2500 3000
Fuente: American Society for Testing and Materials Specification for Portland Cement
(C15078)
En todos los tipos de cemento antes mencionados la expansión en autoclave, el tiempo de
fraguado y contenido de magnesio son constantes por tal motivo fueron omitidas de la tabla.
2.3.2. AGREGADOS
Dentro de la composición del hormigón los agregados ocupan gran parte de su volumen total
(85%, basado en la proporción 1:2:4), el porcentaje restante está formado por pasta de cemento,
agua y aire.
Para tener una mejor resistencia optimizando a la vez los recursos económicos es necesario
realizar una correcta compactación al hormigón, además, es importante realizar un control de
Page 25
8
calidad de los agregados analizando la granulometría (correcta distribución de los tamaños del
agregado) y características físico-mecánicas.
Los agregados se clasifican de acuerdo a su granulometría en finos y gruesos. Los agregados
finos son aquellos que pasan el tamiz #4, mientras que los agregados gruesos son aquellos que
son retenidos por el Tamiz #4.
Según (MONTALVO, 2012), los agregados que están dotados de aristas cuentan con una
mayor adherencia con la pasta de cemento que los agregados con superficie redondeada.
2.3.2.1. AGREGADO FINO
Se puede decir que el agregado, tanto fino como grueso, está en óptimas condiciones cuando
posee una correcta gradación lo cual permite que se llenen todos los espacios y se produzcan
mezclas más compactas.
Al hablar de agregado fino, se trata de un material bastante uniforme que pasa desde el tamiz
N°4 hasta el tamiz N°100, el porcentaje de agregado fino que pasa los tamices 50 y 100,
produce efectos en la manejabilidad, perfeccionamiento en los acabados, y la exudación del
hormigón.
El módulo de finura del agregado fino usado en la fabricación de mezclas de hormigón, no
deberá ser menor a 2, pues al tener un agregado muy fino se producirá la segregación del
agregado grueso, mientras que si el módulo de finura es superior a 3, se obtendrá mezclas
ásperas.
Otro de los factores importantes al momento de seleccionar al tipo de agregado fino es el
contenido de materia orgánica pues llegará a interrumpir de manera parcial o total el proceso
de fraguado del cemento e influirá de manera directa sobre la resistencia del hormigón.
Page 26
9
2.3.2.2. AGREGADO GRUESO
Los agregados gruesos, para tener un adecuado comportamiento dentro de las mezclas de
hormigón deberán cumplir con una buena gradación con tamaños intermedios, pues al no
existir material en tamices de dos o más tamaños sucesivos generara problemas de segregación.
La forma de los agregados gruesos es muy importante ya que si estos son planos o alargados,
se producirá bajas masas unitarias afectando de manera considerable la resistencia del
hormigón pues el agua utilizada en la mezcla no se podrá distribuir de manera adecuada,
mientras que los agregados con formas esféricas y cubicas brindaran mayor resistencia
generando hormigones con menor cantidad de cemento con un correcto acomodo de las
partículas. Además, este tipo de agregado deberá tener buena resistencia al desgaste dentro de
la “Máquina de los Ángeles” garantizado así la dureza del mismo.
La densidad compactada del agregado deberá oscilar entre 2.3 y 2.9 gr/cm3, mientras que la
suelta entre 1.3 y 1.6 gr/cm3 considerando que entre mayor sea esta, mejor será su calidad y
capacidad de absorción.
2.3.3. PROPIEDADES DEL HORMIGÓN
2.3.3.1. PROPIEDADES DEL HORMIGÓN FRESCO
Un hormigón se considera en estado fresco cuando posee la propiedad de plasticidad es decir
que se lo puede moldear, éste estado se mantiene desde su producción hasta el fraguado del
cemento.
Al tener una estrecha relación las propiedades del hormigón endurecido con respecto al
hormigón fresco es importante abordarlas, teniendo entre las más importantes las siguientes:
Page 27
10
a. TRABAJABILIDAD: Se puede definir a la trabajabilidad como la propiedad que
define la facilidad o dificultad que posee una mezcla de hormigón en estado fresco de
ser manipulada.
Esta propiedad puede ser determinada a través del Cono de Abrams o mediante la
medición de la dispersión diametral en la mesa de flujo.
Para obtener una mayor trabajabilidad del hormigón se le puede agregar mayor
contenido de agua, sin embargo esto tendrá un efecto negativo en la resistencia del
mismo debido a que su exudación y segregación serán mayores, se deberá controlar
además la cantidad de agregados y su correcta graduación así como el tiempo y
temperatura a partir de la preparación de la mezcla.
b. CONSISTENCIA: Esta propiedad tiene relación directa con el grado de fluidez de la
mezcla en la cual se define la resistencia que ejerce el hormigón a deformarse por acción
de su peso propio.
A continuación se describen algunos factores que influyen de manera directa en la
consistencia del hormigón.
Forma y textura de los agregados.
Cantidad de agua
Método de compactación utilizado.
Grado de finura del cemento
A la consistencia se la puede clasificar en seca, plástica, blanda, fluida y líquida. En las
tablas que se muestran a continuación se pueden distinguir los aspectos que hacen que
difieran unas de otras.
Page 28
11
Tabla 2, Tipos de Consistencia del hormigón en estado fresco
Consistencia Asiento en Cono de Abrams (cm) Compactación
Seca 0 – 2 Vibrado
Plástica 3 – 5 Vibrado
Blanda 6 – 9 Picado con barra
Fluida 10 – 15 Picado con barra
Líquida 16 – 20 Picado con barra
Fuente: http://www.construmatica.com/construpedia/Consistencia_del_Hormig%C3%B3n_
Fresco
Tabla 3, Tolerancia en Consistencia del hormigón en estado fresco
Tipo de Consistencia Tolerancia en cm Intervalo Resultante
Seca 0 0 – 2
Plástica ± 1 2 – 6
Blanda ± 1 5 – 10
Fluida ± 2 8 – 17
Fuente:http://www.construmatica.com/construpedia/AP_019._Consistencia_del_Hormig%C
3%B3n._M%C3%A9todo_del_Cono_de_Abrams._Hormig%C3%B3n_Fresco
Los ensayos más utilizados para medir esta propiedad son:
Ensayo con la esfera de Kelly (ASTM-C360)
Ensayo de asentamiento o revenimiento ( ASTM-C143)
Prueba de remolde de Vebe (BS-1881)
c. COHESIÓN: A esta propiedad se la puede definir como la capacidad que tiene los
agregados de tener una correcta adherencia y unión con la pasta de cemento y agua
evitando segregación y haciendo que su colocación en obra sea más sencilla. Tiene
estrecha relación con la consistencia y el factor predomínate es el grado de finura del
cemento.
d. SEGREGACIÓN: Es la propiedad en la cual se mide la separación de los componentes
del hormigón que se encuentra ya amasado obteniendo una mezcla con incorrecta
Page 29
12
distribución de las partículas que contiene el mismo, provocando así una compactación
errada y una deficiente colocación en obra.
e. DENSIDAD DEL HORMIGÓN FRESCO: Esta propiedad es muy importante
porque nos permite determinar las cargas que actuarán sobre el encofrado al momento
de su colocación y compactación, al determinar la densidad del hormigón fresco como
endurecido se puede calcular el porcentaje de pérdida de masa por sangredo,
evaporación de agua, filtración de lechada y exudación.
2.3.4.2. PROPIEDADES DEL HORMIGÓN ENDURECIDO
Se considera como hormigón endurecido aquel material en cual el cemento ya se ha fraguado
y ha perdido la propiedad de plasticidad y la capacidad de ser moldeado.
Estas propiedades merecen atención especial ya que son las que definen su funcionalidad
durante el período de su vida útil, entre las más importantes tenemos las siguientes:
a. RESISTENCIA: La resistencia es una de las propiedades más importantes del
hormigón, principalmente cuando se le utiliza con fines estructurales.
(UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE, s.f.). Si las solicitaciones de las tensiones
exceden la capacidad resistente se producirán fracturas, en primer lugar de origen local
y posteriormente generalizadas poniendo en riesgo la seguridad de la estructura.
b. DENSIDAD DEL HORMIGÓN FRAGUADO: Con esta propiedad se podrá conocer
las cargas que actuarán de manera continua en la estructura y es conocida como peso
propio
c. DURABILIDAD: Es una propiedad importante del hormigón la cual permite al
hormigón resistir la intemperie, desgaste y la acción de agente físicos, químicos y
biológicos a los cuales tendrá que estar expuesto durante su vida útil.
Page 30
13
d. IMPERMEABILIDAD: Esta propiedad puede mejorarse al reducir la cantidad de
agua en la mezcla. El hormigón un material poroso no puede ser totalmente
impermeable.
e. POROSIDAD: Es una propiedad que influye directamente en la resistencia, densidad
y permeabilidad del hormigón y se la conoce como la relación entre los vacíos del
hormigón y su masa total.
f. FLUJO PLÁSTICO: Es una propiedad en la cual los materiales se deforman de
manera continua a través del tiempo bajo un estado constante de esfuerzo o carga. El
flujo plástico del hormigón está en función del tiempo, las proporciones de la mezcla,
humedad, condiciones de curado, y la edad en la cual las cargas empiezan a actuar sobre
él.
g. MÓDULO DE ELASTICIDAD: Es la relación Esfuerzo-Deformación en la cual se
mide la resistencia del hormigón a ser deformado, ésta propiedad es muy importante ya
que se emplea en los cálculos de rigidez de los elementos estructurales. El Módulo de
elasticidad es inversamente proporcional a la deformación.
2.4. RESIDUO DEL FACTOR DE CRAQUEO CATALÍTICO (FCC)
2.4.1. INTRODUCCIÓN:
El craqueo catalítico es un proceso que consiste en la reducción de las fracciones más pesadas
del petróleo de bajo valor a un destilado premium medio, es probablemente, en términos
económicos, el proceso catalítico más importante. (C & R., 2005).
Para este proceso es necesario la utilización de catalizadores zeolíticos, los cuales incorporan
entre un 10-15% de zeolitas llegando a ocupar la quinta parte de su mercado, este tipo de
catalizadores están compuestos por una base sílico-aluminosa con estructuras abiertas
Page 31
14
simulando la estructura de una zeolita. Una de las desventajas de este tipo de catalizadores
dentro de la industria petrolífera es el corto período de vida útil por lo cual deben ser
reemplazados continuamente generando así el residuo de factor de craqueo catalítico (FCC).
El catalizador de craqueo catalítico cumple la función de acelerar el proceso químico en el cual
se pretende mejorar el API del crudo tratado, en el Ecuador este catalizador es utilizado en la
Unidad de Craqueo Catalítico Fluidizado.
Existen tres etapas dentro de la obtención del residuo de factor de craqueo catalítico para ser
usado dentro de la industria de la construcción, la primera fase es cuando el Catalizador de
craqueo catalítico es nuevo y cumple con sus funciones específicas en la Unidad de Craqueo
Catalítico Fluidizado, al cumplirse este proceso se obtiene el Catalizador de craqueo catalítico
gastado, el cual contiene un alto porcentaje de coque por lo cual necesita ser regenerado
sometiéndolo a altas temperaturas logrando que este catalizador nuevamente cumpla con sus
funciones dentro de la petroquímica, este proceso se repite hasta que el catalizador haya perdido
todas sus características necesarias para ser usado dentro de la refinería.
Una vez terminado este proceso, se obtiene como resultado un residuo inerte del catalizador de
craqueo catalítico al cual se lo conoce como FCC. Anualmente dentro de la Refinería de
Esmeraldas se obtiene un total de 1,8 ton de este residuo, el cual es apilado dentro de galpones
sin contar con una disposición final, ocasionando así problemas de acumulación dentro de la
misma.
El FCC al ser un desecho pasivo puede ser aprovechado en la industria de la construcción, pues
al estar formado por una matriz sílico-aluminosa su comportamiento dentro del hormigón será
similar al de una puzolana. Gracias a investigaciones anteriores se conoce que las puzolanas
son materiales que al añadirse al hormigón producen mejoras dentro de las propiedades del
mismo.
Page 32
15
2.4.1.1. ELEMENTOS QUÍMICOS IMPORTANTES EN EL FCC
Al ser el Residuo del catalizador de Factor de Craqueo Catalítico (FCC) un residuo industrial
por lo que dentro del Listado Nacional de Productos Químicos Prohibidos, Peligrosos y de
Uso Severamente Restringido que el Ministerio del Ambiente del Ecuador defiende este podría
ser considerado como nocivo por lo cual es importante conocer un poco más de ciertos
elementos como son:
ARSÉNICO: Este metal, tiene alto contenido de contaminación ambiental por lo que
su venta es prohibida o limitada, y se establece que su límite permisible es de 5 mg/L.
El FCC contiene 0,000001 por lo que este metal no tiene efecto nocivo al estar en
contacto con el ambiente.
Además, no produce ninguna reacción al formar parte de los elementos que componen
el Hormigón.
BARIO: La sustancia puede incendiarse de manera espontáneamente al estar en
contacto con el aire si se encuentra en forma de polvo, los límites de exposición son de
100 mg/l. El FCC contiene 0.527 mg/l por lo tanto no es nocivo para el ambiente.
CADMIO: Este metal se presenta en grumos blandos entre azules y blancos o polvo
gris. Es quebradizo por exposición a 80°C y pierde el brillo en ambientes húmedos.
Reacciona con elementos explosivos, y tiene posibilidades de ocasionar daños en la
salud. Los límites permisibles según las fichas técnicas internacionales es de 1mg/l. El
FCC contiene 0.004 por lo que no es nocivo para la salud ni para el ambiente.
CROMO: Este metal es una sustancia catalítica que puede reaccionar al estar en
contacto con muchas sustancias orgánicas e inorgánicas, originando peligro de incendio
Page 33
16
y explosión. El FCC contiene 0.003 mg/l por lo que al no rebasar el límite permisible
de 5 mg/l no es perjudicial para la salud ni el ambiente.
MERCURIO: se trata de un metal plateado, inodoro, líquido y pesado. Es considerado
como un cancerígeno de categoría 3B. Las vías de exposición ante este elemento son
por inhalación del vapor o por la piel teniendo efectos de exposición de corta duración
tales como irritación de la piel, neumonitis, afectación al sistema nervioso central y al
riñón; por exposición prolongada o repetida la sustancia puede afectar el sistema
nervioso central y al riñón produciendo inestabilidad emocional, alteraciones mentales,
temblores, además decoloración e inflamación de las encías, y posiblemente efectos
tóxicos en la reproducción humana. El límite de exposición de este elemento es de 0,02
mg/l, mientras que el FCC contiene apenas 0,000283 mg/l siendo así no perjudicial para
el ambiente.
PLATA: es un metal de color blanco que vira a oscuro al ser expuesto a ozono, sulfuro
de hidrógeno o azufre, químicamente se forman compuestos inestables frente al choque
con acetileno, en contacto con amoníaco produce compuestos explosivos en seco y
reacciona con ácidos causando riesgo de incendio.
La plata se puede absorber por inhalación y por ingestión y por exposición de corta
duración puede causar edema pulmonar al ser inhalado en grandes cantidades mientras
que por exposición prolongada o repetida puede producir alteración en el color de la
piel y argiriasis (alteración en las mucosas de ojos, nariz y garganta). El límite de
exposición es de 5 mg/l. El FCC contiene 0,008 mg/l de plata por lo tanto su uso no
representa un peligro.
PLOMO: es un metal con aspecto sólido de color azulado o gris que vira a marrón al
entrar en contacto con el aire, si se encuentra mezclado con el aire en forma granular o
Page 34
17
pulverulenta es posible la explosión del polvo, químicamente a elevadas temperaturas
produce humos tóxicos, reacciona con oxidantes.
Este compuesto puede ser absorbido por ingestión o inhalación produciendo efectos
negativos en la sangre, médula ósea, sistema nervioso central y riñón así como
alteraciones en el sistema nervioso periférico, calambres abdominales y alteración
renal, además de producir graves alteraciones en la reproducción humana, se lo
considera como un cancerígeno categoría 2 y sus límites de exposición es de 5 mg/l.
dentro del FCC no tendrá un efecto perjudicial por su bajo contenido del mismo siendo
apenas 0,006 mg/l.
Estando consientes de la actual problemática ambiental es muy importante conocer los posibles
efectos que se producirán al estar en contacto con estos metales, es por este motivo que antes
de realizar un estudio más profundo del uso del FCC dentro de la industria de la construcción,
se realizó una caracterización química del mismo donde basado en los siguientes resultados, se
determinó que el FCC, puede ser utilizado dentro de la construcción.
Tabla 4, Límites máximos permisibles de metales
CONTAMINANTE LIMITE MÁXIMO
PERMISIBLE(mg/L)
CATALIZADOR
GASTADO FCC
LIXIVIADO N1
2015-04-14
CATALIZADOR
GASTADO FCC
LICIVIADO N2
2015-04-14
CATALIZADOR
GASTADO FCC
LIXIVIADO
2015-06-30
Arsénico 5,0 0.000 0.000 0.000
Bario 100,0 0.726 0.607 0.527
Cadmio 1,0 0.002 0.002 0.004
Cromo 5,0 0.006 0.004 0.003
Mercurio 0,2 0.313 *10-3 0.570 *10-3 0.283*10-3
Plata 5,0 0.009 0.016 0.008
Plomo 5,0 0.013 0.026 0.006
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
Page 35
18
2.4.2. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE FCC
Tabla 5, CARACTERIZACIÓN FISICO-QUÍMICA DEL FCC
MUESTRAS
PARÁMETRO UNIDADES FCC REGENERADO 2
FCC
GASTADO 2
Densidad Aparente Promedio g/Ml 0,8108 0,8516
Densidad Real g/mL 2,4700 2,3909
Volumen de Poro mL/g 0,1047 0,0919
Área Superficial BET m2/g 155,64 134,28
Distribución de Tamaño de Partículas
(0-20)µm % 0,00 0,01
(20-40)µm % 0,73 1,03
(40-80)µm % 35,20 30,59
>80 µm % 64,07 68,37
Contenido de Metales - - -
Ni mg/kg 141,25 170,62
V mg/kg 163,01 52,54
Na mg/kg 12270,49 16440,68
Fe mg/kg 4567,85 4474,58
Cu mg/kg 67,62 57,63
Al mg/kg 18939,99 23247,88
Sb mg/kg 112,85 199,58
Pt mg/kg 0 30,93
Tamaño Promedio de
Partícula µm 91,90 97,00
Fuente: Jhoselin Alvear, Laboratorio de Química, Universidad Central del Ecuador
Page 36
19
Gracias a su composición química y su estructura el FCC puede usarse no solamente en la
fabricación de morteros y hormigones sino también puede tener otras aplicaciones dentro de la
industria de la construcción como por ejemplo los siguientes:
Elaboración de materiales resistentes al fuego al soportar altas temperaturas (≤ 1750°C)
En mezclas de asfalto mejorando su capacidad portante.
Pueden ser incorporados en el proceso de fabricación tanto de cerámicas como de
derivados del caolín.
Otra ventaja que destaca de la composición física y química del FCC es que al comportarse
como un material inerte una vez que formen parte del proceso de fabricación del hormigón y
otros materiales no producirán efectos nocivos para el medio ambiente.
Como es de conocimiento general la producción de cemento genera un alto porcentaje de CO2
dentro de la fabricación del hormigón, por lo tanto, al usar como sustito de cemento al FCC, se
reducirá las cantidades de este gas logrando así mitigar en cierto porcentaje el efecto invernado
que se produce en la atmosfera.
En la actualidad se ha tomado mayor consciencia ambiental con medidas como el reciclaje, en
la cual la reutilización del FCC, encajaría perfectamente dentro de este concepto pues es un
desecho pasivo, que al no darle un nuevo uso no solo representa un problema de aglomeración,
sino también de disposición final por ser un residuo industrial.
2.4.3. PROPIEDADES DEL HORMIGÓN FRESCO CON FCC
a. TRABAJABILIDAD: Esta propiedad se ve afectada al incluir FCC en la mezcla, pues
al ser un material permeable tiene la capacidad de absorber mayor cantidad de agua que
cuando actúa solo el cemento dentro de la mezcla.
Page 37
20
El porcentaje óptimo de adición de FCC varia dentro del 5%-10 % por lo que al superar
este límite para que el hormigón cuente con una trabajabilidad adecuada será necesario
el uso de un aditivo plastificante.
b. EXUDACIÓN: Al incluir FCC dentro de la mezcla, se puede apreciar que a mayor
cantidad de sustitución menor será su exudación, por lo que se recomienda no excederse
del 10%.
Ilustración 2, Capacidad de Exudación de hormigones con adición de FCC
Fuente: Emilio Manuel Zornoza Gómez, Tesis Doctoral
Tabla 6, Exudación de hormigones con adición de FCC
Fuente: Emilio Manuel Zornoza Gómez, Tesis Doctoral
Page 38
21
c. SEGREGACIÓN: El grado de unión y adherencia entre los elementos del mortero no
se ve afectado con la adición de FCC.
d. TIEMPO DE FRAGUADO: Al incluir FCC en la mezcla el tiempo de fraguado inicial
y final es menor, ya que la formación de hidratos de cemento es más rápida.
2.5. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Para determinar las propiedades que tendrán los materiales en necesario realizar sus respectivos
ensayos valiéndose de las normas correspondientes.
2.5.1. ENSAYO DE COLORIMETRÍA
El ensayo de Colorimetría está regulado bajo la Norma ASTM.C40 (NTE-INEN0855:2010),
este ensayo consiste en determinar el contenido de materia orgánica dentro del agregado fino
(arena) según niveles establecidos dentro de la tarjeta patrón, la cual está compuesta por cinco
niveles:
Tabla 7, Comparador de colores normalizados
Fuente: ASTM
Page 39
22
Este ensayo consiste en colocar dentro de un envase transparente una cantidad aproximada de
130 cm3 de arena seca, con una solución de Hidróxido de Sodio al 3%, agitar hasta lograr una
mezcla homogénea dejando reposar por 24 horas y comparar con la tarjeta patrón.
Ilustración 3, Ensayo de Colorimetría
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
2.5.2. DENSIDAD EN ESTADO SATURADO CON SUPERFICIE SECA (S.S.S)
Según la norma ASTM C 128 “la masa de agregado saturado superficialmente seco
por unidad de volumen de las partículas de agregado, incluyendo el volumen de vacíos
impermeables y poros llenos de agua dentro de las partículas, pero no incluye los poros entre
las partículas”.
2.5.3. CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
La capacidad de absorción depende exclusivamente de la porosidad de los materiales que van
a ser ensayados y consiste en determinar el porcentaje de agua absorbida desde que se
encuentran en estado totalmente seco hasta llegar a un estado SSS.
Tener el porcentaje de capacidad de absorción permitirá tener un correcto balance de agua en
el hormigón. Este ensayo se rige por la Norma ASTMC-70 (NTE-INEN0856; 857:83).
Page 40
23
2.5.4. CONTENIDO DE HUMEDAD
Este ensayo se rige bajo la Norma ASTM C-566 en el cual se puede conocer la cantidad de
agua que tienen las partículas de los agregados en cualquier momento.
Realizar este ensayo es primordial en el diseño de mezclas de hormigón ya que nos ayuda a
conocer la cantidad exacta de agua que se necesitará para su fabricación. El contenido de
humedad se expresará en porcentaje de su masa seca.
2.5.5. DENSIDAD APARENTE, SUELTA Y COMPACTADA
La densidad aparente es la relación entre la masa del agregado y el respectivo volumen que
ocupa el mismo dentro de un molde ya establecido. Este ensayo se basa en la Norma ASTM
C29; NTE-INEN 858 y se expresa en g/cm3.
La densidad aparente suelta incluye todos los vacíos y porosidades de los agregados mientras
que la densidad aparente compactada los excluye ya que debe apisonarse en 3 capas diferentes
dándose 25 golpes en cada una de éstas.
2.5.6. DENSIDAD APARENTE MÁXIMA Y ÓPTIMA
Este ensayo consiste en variar el porcentaje de agregado grueso y agregado fino obteniendo así
una mezcla que nos arrojará en valor máximo de masa unitaria con la cantidad mínima de
vacíos logreando así usa una cantidad de pasta de cemento menor.
La densidad óptima es la inmediatamente inferior a la máxima en la cual la cantidad de vacíos
será mayor llenándolos con pasta de cemento; para el diseño de mezclas es recomendable
disminuir un 4% en la cantidad de finos y simultáneamente aumentar 4% en grueso siempre y
cuando se mantenga como porcentaje mínimo de arena 30%.
Page 41
24
2.5.7. GRANULOMETRÍA
Esta propiedad en los agregados es importante, porque de ella dependen las diferentes
propiedades de los diversos tipos de hormigones, entre las cuales está la estabilidad
volumétrica, la resistencia, la consistencia, entre otras. (MUÑOZ, 2014)
El ensayo de granulometría se basa en la norma ASTM C-136 y consiste en un procedimiento
manual o mecánico en el cual las partículas que constituyen el agregado puedan ser separadas
según sus tamaños mediante la utilización de mallas de diferente abertura conocidos como
tamices, además con este ensayo se puede determinar el tamaño máximo y el tamaño nominal
del agregado.
Con este ensayo se puede determinar las curvas granulométricas que facilitan la observación
de que tan correcta es la distribución de los agregados dentro del hormigón y además nos
permite establecer los porcentajes tanto de material grueso como fino.
2.5.8. ABRASIÓN
Se conoce como abrasión a aquella acción y efecto de desgaste por fricción, por tal razón es
importante el estudio de la misma en los agregados gruesos, ya que podremos conocer la
durabilidad y resistencia de éstos.
Los agregados gruesos deben ser duros y resistentes evitando así la degradación, el
aplastamiento y desintegración de la mezcla.
El porcentaje máximo de desgaste del agregado grueso para que sea apto para la construcción
varía entre 40% -50% según como lo establece el MOP2001.
Page 42
25
2.5.9. DENSIDAD DEL CEMENTO
La densidad del cemento cumple un papel importante dentro de su producción y
funcionamiento, y se la puede determinar utilizando el método de Le Chatelier en el cual se
determina la relación entre la masa de cemento utilizada y el volumen del líquido no reactivo
que ésta masa desaloja. La norma utilizada para este ensayo es INEN 0156 – ASTM C188
2.5.10. TIEMPOS DE FRAGUADO
Se conoce como tiempo de fraguado a aquel intervalo de tiempo en el cual la mezcla pasa de
un estado fluido a sólido, en dicho proceso existen dos lapsos importantes de fraguado
conocidos como inicial y final.
Para la determinación de estos dos tiempos se puede utilizar el Método Aguja de Vicat en el
cual al entrar el contacto el cemento con el agua se produce una reacción química exotérmica
que nos permite conocer el endurecimiento progresivo de la mezcla. Cuando la mezcla pierde
apreciablemente su plasticidad y su manejo se vuelve dificultoso se puede decir que ha entrado
al estado de fraguado inicial mientras que cuando la consistencia ha alcanzado un valor muy
apreciable se lo conoce cm fraguado final.
Para poder realizar este ensayo las condiciones de laboratorio deben estar de acuerdo a la norma
NTE-INEN 158; ASTM C-191
2.6. DISEÑO DE MEZCLAS DE HORMIGÓN
Como ya se conoce la elaboración de diferentes diseños de mezclas de hormigón nos ayuda a
conocer las cantidades correctas de los componentes del hormigón. Un correcto diseño de
mezcla ayuda a tener una mejor resistencia, calidad y durabilidad del hormigón.
Page 43
26
Para asegurar un correcto diseño de las mezclas de hormigón se debe recurrir a ensayos que
avalen la calidad de todos los materiales que intervienen en su fabricación.
2.6.1. DISEÑO DE MEZCLAS POR EL MÉTODO ACI
En el método ACI para el diseño de mezclas se deben seguir los siguientes pasos:
1. Selección del asentamiento, para lo cual el ACI establece una tabla en la cual existen
diferentes valores de asentamiento de acuerdo al tipo de construcción
Tabla 8, Asentamiento en función del tipo de construcción
TIPO DE CONSTRUCCIÓN ASENTAMIENTO
MÁXIMO (mm)
ASENTAMIENTO
MÍNIMO (mm)
Fundaciones, zapatas reforzadas y
muros 80 20
Zapatas simples, caissons y muros
de sobreestructura 80 20
Losas, vigas y paredes reforzadas 100 20
Columnas de edificios 100 20
Pavimentos 80 20
Construcción en masa 50 20
Fuente: Dosificación de Mezclas. Ing. Raúl Camaniero, Pág. 41
2. Elección del tamaño máximo, está ligado al uso que se le dará al hormigón en obra,
teniendo presente que entre mayor sea el tamaño del agregado más económico será el
diseño de la mezcla. La ACI ha establecido la siguiente tabla:
Page 44
27
Tabla 9, Tamaño Máximo del Agregado
Tamaño Máximo del Agregado- (mm)
Dimensión Mínima de
la sección (A) mm
Paredes, Vigas y
Columnas
reforzadas
Muros
sin
refuerzo
Losas
fuertemente
armadas
Losas
ligeramente
armadas
60-130 13-19 20 20-25 19-38
150-280 19-38 38 38 38-76
300-740 38-76 76 38-76 76
760 o más 38-76 150 38-76 76-150
Fuente: Dosificación de Mezclas. Ing. Raúl Camaniero, Pág. 42
3. Cantidad de agua: para obtener el asentamiento requerido se debe tomar en cuenta el
tamaño máximo, la forma y granulometría de los agregados además de la temperatura del
hormigón y cantidad de aire incluido, por lo que la ACI establece tablas en las cuales no
solo se toma en cuenta el aire que tendrá el hormigón sino también el nivel de exposición
al que estará sometido como se indica a continuación:
Tabla 10, Cantidades aproximadas de agua de mezclado que se requieren para diferentes
asentamientos y tamaños máximos de agregados gruesos
AGUA: Litros por m3 de hormigón para los tamaños
indicados en mm
Asentamiento – mm 10* 12.5* 20* 25* 38* 50 70 150
Hormigón sin aire incluido
20 a50 205 200 185 180 160 155 145 125
80 a100 225 215 200 195 175 170 160 140
150 a 180 240 230 210 205 185 180 170 …..
Cantidad aproximada de aire
atrapado, % 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,3 0,2
Hormigón con aire incluido
20 a50 180 175 165 160 145 140 135 120
80 a100 200 190 180 175 160 155 150 135
150 a 180 215 205 190 185 170 165 160 ……
Contenido de aire total promedio recomendado para el nivel de exposición- %
Benigno 4,5 4,0 3,5 3 2,5 2,0 1,5** 1**
Moderado 6,0 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5** 3**
Riguroso 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5** 4**
Fuente: Dosificación de Mezclas. Ing. Raúl Camaniero, Pág. 43
Page 45
28
Tabla 11, Relación agua/cemento máximas permisibles para hormigón en condiciones
de exposición severa (SI*)
Tipo de estructura
Estructura continua o
frecuentemente húmeda y expuesta
a congelación y deshielo**
Estructura puesta a
agua de más o sulfatos
Secciones delgadas
(pasamanos, umbrales,
losetas, obras ornamentales)
y secciones con menos de 5
mm de recubrimiento del
acero
0,45 0,40***
Todas las estructuras 0,50 0,45***
Fuente: Dosificación de Mezclas. Ing. Raúl Camaniero, Pág. 45
(*) Basada en ACI 201.2R
(**) El hormigón también debe tener aire incorporado
(***) Si se emplea un cemento resistente a los sulfatos (Tipo II o Tipo V de ASTM C150) la
relación agua/cemento permisible puede ser incrementada en 0,05.
La cantidad de agua afecta directamente la resistencia a la compresión del hormigón por tal
motivo la ACI establece la siguiente tabla:
Tabla 12, Resistencia a la compresión del hormigón basada en la relación agua/ material
cementante
Relación agua/ material cementante en masa
Resistencia a la compresión a los 28
días – Mpa
Hormigón sin aire
incluido
Hormigón con aire
incluido
45 0,43 …
40 0,46 …
35 0,50 0,35
30 0,54 0,43
25 0,58 0,48
22 0,60 0,53
Fuente: Dosificación de Mezclas. Ing. Raúl Camaniero, Pág. 46
Page 46
29
Para facilidad del proyecto se utilizara la siguiente tabla:
Tabla 13, Tabla actualizada relación agua/cemento en función de la resistencia a la
compresión
f´c RELACIÓN
A/C Mpa
45 0,37
42 0,40
40 0,42
35 0,46
32 0,50
30 0,51
28 0,52
25 0,55
24 0,56
21 0,58
18 0,60
Fuente: Laboratorio de Ensayo de Materiales UCE
4. Agregado fino, la cantidad del mismo debe ser tal que pueda impregnarse a las partículas
del agregado grueso teniendo siempre presente que la arena debe estar libre de materia
orgánica y con poco contenido de limos y arcillas.
La tabla propuesta por el ACI es la siguiente:
Tabla 14, Volumen aparente suelto y compactado de agregado grueso por unidad de
volumen de hormigón
Volumen aparente de la grava seca y
compactada para diferentes módulos de finura
de la arena - m3
Tamaño máximo de la grava
mm 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0
10 0,5 0,49 0,48 0,47 0,46 0,45 0,44
12,5 0,59 0,58 0,57 0,56 0,55 0,54 0,53
20 0,66 0,65 0,64 0,63 0,62 0,61 0,60
25 0,71 0,70 0,69 0,68 0,67 0,66 0,65
38 0,76 0,75 0,74 0,73 0,72 0,71 0,70
50 0,78 0,77 0,76 0,75 0,74 0,73 0,72
70 0,81 0,80 0,79 0,78 0,77 0,76 0,75
150 0,87 0,86 0,85 0,84 0,83 0,82 0,81
Fuente: Dosificación de Mezclas, Ing. Raúl Camaniero, Pág. 48
Page 47
30
5. Cálculo de la cantidad de los materiales: Para obtener la cantidad de cemento, arena y ripio
requerido para la mezcla se procede a utilizar las siguientes ecuaciones:
CEMENTO:
𝐶 =𝑊
𝑊/𝐶
Ecuación 1.Cantidad de Cemento ACI
RIPIO:
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑅𝑖𝑝𝑖𝑜 = 𝑉𝐴𝐶 ∗𝐷𝐴𝐶𝑅
𝐷𝑅𝑆𝑆𝑆
Ecuación 2. Volumen de Ripio ACI
ARENA: Para calcular la cantidad de arena en la mezcla se procede a restar la
suma del agua, cemento y ripio de un metro cúbico
2.6.2. DISEÑO DE MEZCLAS POR EL MÉTODO DE LA DENSIDAD MÁXIMA
El método de densidad máxima fue propuesto por Fouller y Thompson y se caracteriza al ser
usada generalmente cuando los agregados de la mezcla tiene una granulometría deficiente, éste
método tiene como principal objetivo utilizar una mínima cantidad de pasta cementante con la
ayuda de agregados que ayuden a reducir el porcentaje de vacíos.
Antes de la aplicación del método es necesario contar con toda la información de las
propiedades de los agregados a usarse, estos datos serán obtenidos previamente en laboratorios
especializados.
Page 48
31
Para el cálculo de las proporciones de cada material se seguirán los siguientes pasos:
1. Relación agua/cemento: Para la selección de este parámetro se tomará como guía la
tabla 15, en la cual se debe partir de la resistencia a la cual se desea diseñar.
2. Densidad de la mezcla de los agregados y Porcentaje de vacíos: se podrán calcular estos
datos partiendo de los resultados obtenidos en los ensayos correspondientes a los
agregados y con la ayuda de las siguientes ecuaciones:
DENSIDAD REAL DE LA MEZCLA:
𝐷𝑅𝑀 =𝐷𝐴𝑠𝑠𝑠 × %𝐴𝐴
100+
𝐷𝑅𝑠𝑠𝑠 × %𝐴𝑅
100
Ecuación 3. Densidad Real de la mezcla y agregados
PORCENTAJE ÓPTIMO DE VACÍOS
%𝑂𝑉 =(𝐷𝑅𝑀 − 𝐷𝑂𝑀) × 100
𝐷𝑅𝑀
Ecuación 4. Porcentaje óptimo de vacíos
Nota: El valor mínimo en cuanto al porcentaje óptimo de vacíos no deberá ser menor
al 25%, en caso de serlo se asumirá este valor.
3. Cantidad de pasta cementante: Esta cantidad debe ser mayor al porcentaje óptimo de
vacíos ya que su función es la de llenar los espacios no cubiertos por los agregados
Page 49
32
brindándole a la mezcla mejor trabajabilidad y plasticidad, para el cálculo del mismo
se utilizará la siguiente tabla:
Tabla 15, Cantidad de Pasta (CP) en función del asentamiento
ASENTAMIENTO
(cm) 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: Dosificación de Mezclas. Ing. Raúl Camaniero
Nota: La porcentaje de la cantidad de la pasta de cemento no debe ser menor al 30%
4. Cantidad de los materiales:
CEMENTO:
𝐶 =𝐶𝑃 × 10
𝑤/𝑐 + 1/𝐷𝑐
Ecuación 5, Cantidad de cemento DM
AGUA
𝑤 = 𝐶 ∗ 𝑤/𝑐
Ecuación 6, Cantidad de Agua DM
ARENA
𝐴 = (1 − 𝐶𝑃) ×𝐷𝐴𝑠𝑠𝑠 × %𝐴𝐴
100
Ecuación 7, Cantidad de Arena DM
Page 50
33
RIPIO:
𝑅 = (1 − 𝐶𝑃) ×𝐷𝑅𝑠𝑠𝑠 × %𝐴𝑅
100
Ecuación 8, Cantidad de Ripio DM
Después de realizar los respectivos cilindros de prueba, diseñados bajo el concepto del Método
del ACI y el Método de Densidad Máxima, se determinó que una vez que estos fueron
sometidos a carga de compresión, alcanzaron una mayor resistencia aquellos que fueron
dosificados con el Método de Densidad Máxima.
Se puede acotar que estos efectos se pueden generar debido a que en el Método de Densidad
Máxima los datos utilizados para el diseño, son aquellos que se obtiene del análisis de las
propiedades de los agregados.
Page 51
34
CAPÍTULO III: METODOLOGÍA
3.1. DELIMITACIÓN ESPACIAL
El presente proyecto se lo realizó en el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Universidad
Central del Ecuador, en el cual se realizaron todos los ensayos pertinentes a los agregados,
tanto finos como gruesos, así como el diseño y elaboración de las respectivas mezclas de
hormigón
Los agregados utilizados para el desarrollo del mismo son provenientes de la Mina de Pifo, el
cemento fue adquirido en HOLCIM y el residuo del catalizados de factor de craqueo catalítico
(FCC) se obtuvo mediante el convenio establecido entre la Facultad de Ingeniería Química de
la Universidad Central del Ecuador y PETROECUADOR.
3.2. TEMPORIZACIÓN
El tiempo utilizado para elaboración completa del proyecto fue de 2 meses y medio, partiendo
con los ensayos respectivos a los agregados el 24 de Noviembre del 2015 y obteniendo los
datos para la elaboración de la Curva Resistencia vs. Tiempo el 11 de Enero del 2016, los
últimos ensayos realizados fueron el cálculo de tiempos de fraguado del cemento y cemento
con FCC, así como el cálculo de densidades del hormigón en estado fresco y endurecido el 27
de enero del 2016.
La parte teórica se realizó conjuntamente con el desarrollo de cada ensayo la cual finalizó el
28 enero del 2016.
Page 52
35
3.3. DIAGNÓSTICO Y ANÁLISIS SITUACIONAL
Tabla 16, Análisis FODA
FORTALEZAS.-
Uso de material reciclable.
Aumento de la resistencia a la
compresión a largo y corto plazo.
Ahorro en el presupuesto de
fabricación de Hormigón al reducir el
uso de cemento.
El material usado (FCC) se podrá
comercializar listo para su uso.
OPORTUNIDADES.-
Sirve como base de nuevas tendencias
en diseño usando el FCC como un
aditivo.
Reducirá el impacto ambiental al darle
uso dentro de la industria de la
construcción.
Apoyo académico para futuras
generaciones con respecto a la
durabilidad.
Si PETROECUADOR avala la
investigación podrá comercializar el
FCC trayendo beneficio económico para
el país.
DEBILIDADES.-
La trabajabilidad en el hormigón
disminuye al usar FCC para su
fabricación.
Al ser un nuevo material dentro de la
industria de la construcción no se
conocen sus propiedades a largo plazo.
El porcentaje de FCC en la mezcla no
podrá exceder el 10% de la cantidad de
cemento usada ya que trae
complicaciones importantes en las
propiedades del hormigón.
AMENAZA.-
Difícil obtención del material FCC
tomando en cuenta que el mismo
pertenece a una institución
gubernamental ( PETROECUADOR)
Sobreproducción de FCC al producirse
1,8 toneladas anuales de éste y su uso es
limitado en la construcción.
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
Dentro del análisis situacional se hará una breve descripción de los materiales que se usara:
Page 53
36
RIPIO: El tamaño nominal del ripio usado es 3/4 pulgadas, por lo cual el uso de
cilindros pequeños fue factible.
El lugar de origen de este agregado es la mina de PIFO, contando con una correcta
granulometría ya que en la curva respectiva se encuentra dentro de los límites
establecidos.
ARENA: El lugar de origen de este agregado es la mina de PIFO, con alto contenido
de limo.
CEMENTO: El cemento usado es HOLCIM, tipo fuerte
AGUA: se utilizó agua potable tal como establece la norma INEN2617
Para tener una idea más clara de las propiedades de los agregados usados y de las posibles
variaciones que existirán en el Hormigón al añadir FCC se realizaran los siguientes ensayos
dentro del Laboratorio de Ensayos de Materiales de la Universidad Central del Ecuador:
DISEÑO DE LA MEZCLA DE HORMIGÓN POR EL MÉTODO DE DENSIDAD MÁXIMA PARA UN F´C=21 MPa
ENSAYO DE ABRASIÓN DEL AGREGADO GRUESO
ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO
ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO
ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA
AGREGADO FINO
ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA
AGREGADO GRUESO
ENSAYO DE DENSIDAD ÓPTIMA AGREGADOS
ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO
ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO
ENSAYO DE COMPRESIÓN MUESTRAS DE PRUEBA CON MÉTODO DEL ACI Y DENSIDAD MÁXIMA
ENSAYO DE COMPRESIÓN MUESTRAS DEFINITIVAS 7 DÍAS
ENSAYO DE COMPRESIÓN MUESTRAS DEFINITIVAS 14 DÍAS
ENSAYO DE COMPRESIÓN MUESTRAS DEFINITIVAS 21 DÍAS
ENSAYO DE COMPRESIÓN MUESTRAS DEFINITIVAS 28 DÍAS
PROPIEDADES DEL CEMENTO, CONSISTENCIA NORMAL Y TIEMPO DE FRAGUADO
CONSISTENCIA NORMAL Y TIEMPO DE FRAGUADO DE CEMENTO CON
FCC
DISEÑO DE MEZCLA DE PRUEBA HORMIGÓN DE 21 MPa
Page 54
37
DENSIDAD DEL HORMIGÓN FRESCO
DENSIDAD DEL HORMIGÓN ENDURECIDO
DENSIDAD DEL CEMENTO
DENSIDAD DEL FCC
3.3.1. LIMITACIONES DEL ESTUDIO
El FCC, al pertenecer a una institución gubernamental (Refinería de Esmeraldas) el
acceso al material es limitado.
El FCC, al no ser comercializado no se puede establecer los costos reales del mismo,
por lo que dentro del análisis económico dentro del presente proyecto es hipotético,
estableciendo un precio para el FCC partiendo de su origen y el actual uso que tiene
dentro de la refinería.
Dentro del estudio del Hormigón es muy importante el análisis de durabilidad, sin
embargo para el desarrollo de dicho proyecto el tiempo es un limitante pues al contar
con solo 6 meses aproximadamente no se puede analizar esta propiedad.
3.4. TIPO DE INVESTIGACIÓN
INVESTIGACIÓN EXPLORATORIA.- Dentro del proyecto se utilizó este tipo de
investigación al no tener información en el país sobre el uso de FCC en la industria de la
construcción, para esclarecer esta falta de información se recurrió a los ensayos respectivos
dentro del Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Escuela de Ingeniería Civil.
INVESTIGACIÓN SINCRÓNICA.- Se trata de una investigación sincrónica debido que
para obtener resultados definitivos en cuanto al aumento de la resistencia del hormigón se
necesitaron 28 días, tiempo requerido para realizar la curva Resistencia vs. Tiempo.
Además el proyecto llego a su culminación en un lapso aproximado de 2 meses y medio.
Page 55
38
INVESTIGACIÓN CUANTITATIVA.- Dentro de este tipo de investigación se analizaron
dos variables fundamentales dentro del proyecto que fueron la resistencia a la compresión
del Hormigón en probetas estándar y Probetas complementadas con FCC.
3.5. MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN.
MÉTODO EXPLORATORIO.- Se utilizó el método exploratorio tomando en cuenta que
el uso del FCC en nuestro país no está avalado, por lo que se requiere examinarlo para así
aumentar el grado de familiaridad con éste específicamente en la industria de la
construcción.
MÉTODO DEDUCTIVO.- Se usó este método en la finalización del proyecto al realizar
el análisis comparativo entre las probetas de hormigón estándar y las probetas de hormigón
con FCC analizando las ventajas que traerá a la residencia con respecto al porcentaje de
adición.
3.6. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS
FICHAJE.- Resumen técnico de la información obtenida al momento de someter al
hormigón a los ensayos necesarios que logren cumplir los objetivos planteados, para lo cual
se utilizó como instrumento las siguientes fichas de laboratorio.
Page 56
39
ENSAYOS REALIZADOS A LOS AGREGADOS Y AL CEMENTO
En el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Universidad Central del Ecuador, se realizó a
partir del 24 de Noviembre del 2015 el estudio de las propiedades de los materiales que
formarán parte de la fabricación del Hormigón.
Dentro de los ensayos que se realizaron a los agregados tanto finos como gruesos y al cemento
se determinó que estos son aptos para formar parte de la mezcla de Hormigón al cumplir con
las especificaciones referidas en cada una de las normas técnicas.
Una vez determinadas las propiedades de los materiales, se procedió al diseño de mezclas de
prueba en las cuales se utilizó el Método del ACI y el Método de Densidad Máxima, después
de someter a los cilindros a ensayos de compresión se optó por usar el método de Densidad
Máxima ya que se obtuvo mejores resultados al ensayarlos a los 7 días.
Al diseñar la mezcla definitiva, se calculó las respectivas cantidades de FCC tanto del 5% como
del 10%, con lo cual se fabricó 36 cilindros, 12 para cada diseño (Hormigón Estándar, 5% FCC,
10% FCC) los cuales fueron ensayados tal como establece la norma NTE-1573 (ASTM-C39)
para la obtención de la curva Resistencia vs Tiempo.
Los resultados obtenidos para cada ensayo realizado podrán ser avalados en las siguientes
fichas técnicas de laboratorio.
Page 57
40
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYO DE ABRASIÓN DEL AGREGADO GRUESO
ENSAYO: 01 ORIGEN: PIFO
NORMA: NTE-INEN 860; ASTM C-131 FECHA: 24/11/2015
TAMAÑO NOMINAL: ¾”
GRADACIÓN: B
DESCRIPCIÓN CANTIDAD UNIDAD
1 Masa inicial del material 5010.00 g
2
Masa de ripio retenido en el tamiz No. 12 después de las 100
revoluciones 4795.00 g
3 Pérdida del material después de las 100 revoluciones 215.00 g
4 Porcentaje de pérdida de material después de las 100 revoluciones 4.29 %
5
Masa de ripio retenido en el tamiz No. 12 después de las 500
revoluciones 3913.00 g
6 Pérdida del material después de las 500 revoluciones 1097.00 g
7 Porcentaje de pérdida de material después de las 500 revoluciones 21.90 %
8 Uniformidad del material 0.196
OBSERVACIONES:
Es apto para el diseño de mezclas pues tiene un desgaste del 21,90% muy inferior a los límites
máximos de 40-50%.
Page 58
41
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DEL
AGREGADO FINO
ENSAYO: 01 ORIGEN: PIFO
NORMA: NTE-INEN 856; ASTM C-127 FECHA: 24/11/2015
PESO ESPECÍFICO
DESCRIPCIÓN CANTIDAD UNIDAD
1 Masa del picnómetro 159.10 g
2 Masa del picnómetro +Arena SSS 574.80 g
3 Masa de Arena SSS 415.70 g
4 Masa del Picnómetro calibrado 658.00 g
5 Masa del picnómetro +Arena SSS+ Agua 902.10 g
6 Volumen desalojado 171.60 cm3
7 PESO ESPECÍFICO 2.42 g/cm3
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
DESCRIPCIÓN CANTIDAD UNIDAD
1 Masa de Arena SSS + Recipiente 541,9 g
2 Masa de Arena Seca + Recipiente 529,8 g
3 Masa Recipiente 168,8 g
4 Masa Agua 12,1 g
6 Masa Arena Seca 361 g
7 CAPACIDAD DE ABSORCIÓN 3,35180055 %
OBSERVACIONES:
Los resultados obtenidos dentro del presente ensayo son los siguientes:
Peso Específico: 2,422 g/cm3 y la Capacidad de absorción: 3.35%
Page 59
42
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DEL
AGREGADO GRUESO
ENSAYO: 01 ORIGEN: PIFO
NORMA: NTE-INEN 857; ASTM C-128 FECHA: 24/11/2015
PESO ESPECÍFICO
DESCRIPCIÓN CANTIDAD UNIDAD
1 Masa del Recipiente + Ripio en estado SSS 3280.00 g
2 Masa del Recipiente 296.00 g
3 Masa del Ripio en estado SSS 2984.00 g
4 Masa de la Canastilla sumergida en Agua 1650.00 g
5 Masa de la Canastilla+ Ripio sumergida en agua 3490.00 g
66 Masa del Ripio en agua 1840.00 g
7 Volumen desalojado 1144.00 cm3
8 PESO ESPECÍFICO 2.60 g/cm3
CAPACIDAD DE ABSORCIÓN
DESCRIPCIÓN CANTIDAD UNIDAD
1 Masa de Ripio en SSS + Recipiente 3280.00 g
2 Masa de Ripio Seca + Recipiente 3217.00 g
3 Masa Recipiente 296.00 g
4 Masa Agua 63.00 g
6 Masa Ripio Seco 2921.00 g
7 CAPACIDAD DE ABSORCIÓN 2,15 %
OBSERVACIONES:
Los resultados obtenidos dentro del presente ensayo son los siguientes:
Peso Específico: 2,608 g/cm3 y la Capacidad de absorción: 2.16%
Page 60
43
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA AGREGADO
FINO
ENSAYO: 01 ORIGEN: PIFO
NORMA: NTE-INEN 858 (ASTM-C29) FECHA: 24/11/2015
DENSIDAD APARENTE SUELTA
DESCRIPCIÓN
CANTIDAD
UNIDAD
MUESTRA
1
MUESTRA
2
MUESTRA
3
1 Peso del molde 2584 g
2 Volumen del molde 2872 cm3
3 Peso del molde + Material suelto 6742 6756 6715 g
4
Peso del molde + Material suelto
promedio 6737,66 g
5
DENSIDAD APARENTE SUELTA
DE LA ARENA 1,44 g/cm3
DENSIDAD APARENTE COMPACTADA
DESCRIPCIÓN
CANTIDAD
UNIDAD
MUESTRA
1
MUESTRA
2
MUESTRA
3
1 Peso del molde 2584 g
2 Volumen del molde 2872 cm3
3 Peso del molde + Material compactado 7082 7070 7079 g
4
Peso del molde + Material compactado
promedio 7077 g
5
DENSIDAD APARENTE
COMPACTADA DE LA ARENA 1,56 g/cm3
OBSERVACIONES:
Los resultados obtenidos dentro del presente ensayo son los siguientes:
Densidad Aparente suelta de la arena: 1,446 g/cm3 y Densidad Aparente compactada de la
arena: 1,564 g/cm3
Page 61
44
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYO DE DENSIDAD APARENTE SUELTA Y COMPACTADA AGREGADO
GRUESO
ENSAYO: 01 ORIGEN: PIFO
NORMA: NTE-INEN 858 (ASTM-C29) FECHA: 24/11/2015
DENSIDAD APARENTE SUELTA
DESCRIPCIÓN
CANTIDAD UNIDAD
MUESTRA
1
MUESTRA
2
MUESTRA
3
1 Peso del molde 2584 G
2 Volumen del molde 2872 cm3
3 Peso del molde + Material suelto 6523 6575 6564 G
4 Peso del molde + Material suelto promedio 6554 G
5
DENSIDAD APARENTE SUELTA DEL
RIPIO 1,382 g/cm3
DENSIDAD APARENTE COMPACTADA
DESCRIPCIÓN
CANTIDAD
UNIDAD
MUESTRA
1
MUESTRA
2
MUESTRA
3
1 Peso del molde 2584 G
2 Volúmen del molde 2872 cm3
3 Peso del molde + Material compactado 6801 6799 6787 G
4
Peso del molde + Material compactado
promedio 6795,66 G
5
DENSIDAD APARENTE COMPACTADA
DEL RIPIO 1,466 g/cm3
OBSERVACIONES:
Los resultados obtenidos dentro del presente ensayo son los siguientes:
Densidad Aparente suelta de la arena: 1,382 g/cm3 y Densidad Aparente compactada de la
arena: 1,466 g/cm3
Page 62
45
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYO DE DENSIDAD ÓPTIMA AGREGADOS
ENSAYO: 01 ORIGEN: PIFO
NORMA: NTE-INEN 858 (ASTM-C29) FECHA: 25/11/2015
DENSIDAD ÓPTIMA DE LOS AGREGADOS
RIPIO ARENA RIPIO ARENA
AÑADIR
MEZCLA
MASA
RECIP. +
MEZCLA
MASA DE
LA
MEZCLA
DENSIDAD
APARENTE
100 0 20 0 0
90 10 20 2,22 2,22 7,0670 4,4830 1,560
80 20 20 5 2,78 7,2400 4,6560 1,621
75 25 20 6,67 1,67 7,4570 4,8730 1,696
70 30 20 8,57 1,9 7,3890 4,8050 1,673
OBSERVACIONES:
δap.máxima= 1,6967 kg/dm3, δap.óptima = 1,673 kg/dm3
%ÓPTIMO DE MEZCLA: ARENA: 30% RIPIO 70%
1.54
1.56
1.58
1.6
1.62
1.64
1.66
1.68
1.7
1.72
0 10 20 30 40
den
sid
ad a
par
ente
( kg
/dm
3)
% ARENA
DENSIDAD ÓPTIMA DE LOS AGREGADOS
DENSIDADÓPTIMA DELOS…
dapmáx= 1,6967 kg/dm3
Page 63
46
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO GRUESO
ENSAYO: 01 ORIGEN: PIFO
NORMA: NTE-INEN 872 (ASTM-C136) FECHA: 25/11/2015
TAMIZ RETENIDO %
RETENIDO
% QUE
PASA
LÍMITES
# PARCIAL ACUMULADO INFERIOR SUPERIOR
1" 0 0 0 100 100
3/4" 348 348 3.762 96.238 90 100
1/2" 3977 4325 46.752 53.248 20 55
3/8" 1602 5927 64.069 35.931 0 15
No. 4 2762 8689 93.925 6.075 0 5
No. 8 466 9155 98.962 1.038
No. 16 39 9194 99.384 0.616
BANDEJA 57 9251 100 0
MASA INICIAL= 9251gr
TNM= 3/4"
MF= 6.60
OBSERVACIONES:
El agregado grueso al estar dentro de los límites permisibles cuenta con una correcta
granulometría.
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
1 10
CURVA GRANULOMÉTRICA
GRANULOMETRIA
INF
SUP
Page 64
47
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO FINO
ENSAYO: 01 ORIGEN: PIFO
NORMA: NTE-INEN 872 (ASTM-C136) FECHA: 25/11/2015
TAMIZ ABERTURA RETENIDO %
RETENIDO
% QUE
PASA LÍMITES
# mm PARCIAL ACUMULADO INFERIOR SUPERIOR
3/8" 9.525 0 0 0 100 100 100
No. 4 4.76 0.5 0.5 0.116 99.883 95 100
No. 8 2.36 125.8 126.3 29.372 70.627 80 100
No. 16 1.18 65.5 191.8 44.604 55.395 50 85
No. 30 0.6 75.8 267.6 62.232 37.767 25 60
No. 50 0.3 43.5 311.1 72.348 27.651 5 30
No. 100 0.15 45.1 356.2 82.837 17.162 0 10
No.200 0.075 30.3 386.5 89.883 10.116 0 5
BANDEJA BANDEJA 42.1 428.6 99.674 0.325
Masa inicial: 430 g.
MF: 2,92
OBSERVACIONES:
La granulometría de la arena no es correcta ya que se encuentra fuera de los límites
establecidos.
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
0.01 0.1 1 10
CURVA GRANULOMÉTRICA
CURVAGRANULOMÉTRICAINFERIOR
SUPERIOR
Page 65
48
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
DENSIDAD DEL CEMENTO
NORMA: NTE-INEN 0156 (ASTM-C188) FECHA: 26/11/2015
DENSIDAD ABSOLUTA DEL CEMENTO
Lectura Inicial del frasco de Le Chatellier 6.00 cc
Masa del frasco + Gasolina 308.00 g
Lectura Final del frasco de Le Chatellier 22.80 cc
Masa del frasco + Gasolina + Cemento 362.00 g
Densidad del Cemento 2,916 g/cc
OBSERVACIONES:
En el presente ensayo se utilizó el cemento HOLCIM, la densidad que obtuvimos es
aproximada a la establecida en las especificaciones del mismo.
Page 66
49
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
DENSIDAD DEL FCC
NORMA: NTE-INEN 0156 (ASTM-C188) FECHA: 26/11/2015
DENSIDAD ABSOLUTA DEL FCC
Lectura Inicial del frasco de Le Chatellier 2.00 cc
Masa del frasco + Gasolina 313.00 g
Lectura Final del frasco de Le Chatellier 24.00 cc
Masa del frasco + Gasolina + Cemento 372.70 g
Densidad del cemento 2.714 g/cc
OBSERVACIONES:
La densidad del FCC obtenida en este ensayo es 2.714 g/cc, que al compararla con la densidad
del cemento es menor en un 27%. Es importante mencionar que los dos ensayos tanto del FCC
como el del Cemento fueron realizados el mismo dia y bajo las mismas condiciones.
Page 67
50
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
ANÁLISIS DE LIXIVIADOS FCC
NORMA: NORMA OFICIAL MEXICANA NOM- 052-SEMARNAT-2005
LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES EN EL
EXTRACTO PECT (PRUEBA DE LIXIVIACIÓN)
No. CAS7 CONTAMINANTE LIMITE MÁXIMO PERMISIBLE
(mg/L)
CONSTITUYENTES INORGANICOS (METALES)
7440-38-2 Arsénico 5,0
7440-39-3 Bario 100,0
7440-43-9 Cadmio 1,0
7440-47-3 Cromo 5,0
7439-97-6 Mercurio 0,2
7440-22-4 Plata 5,0
7439-92-1 Plomo 5,0
7782-49-2 Selenio 1,0
RESULTADOS:
CONSTITUYENTES INORGANICOS (METALES)
CONTAMINANTE LIMITE MÁXIMO
PERMISIBLE(mg/L)
CATALIZADOR
GASTADO FCC
LIXIVIADO N1
2015-04-14
CATALIZADOR
GASTADO FCC
LICIVIADO N2
2015-04-14
CATALIZADOR
GASTADO FCC
LIXIVIADO
2015-06-30
Arsénico 5,0 0.000 0.000 0.000
Bario 100,0 0.726 0.607 0.527
Cadmio 1,0 0.002 0.002 0.004
Cromo 5,0 0.006 0.004 0.003
Mercurio 0,2 0.313 *10-3 0.570 *10-3 0.283*10-3
Plata 5,0 0.009 0.016 0.008
Plomo 5,0 0.013 0.026 0.006
Nota: Los presentes resultados fueron obtenidos gracias a la colaboración de la Ing. Jhoselin
Alvear. Ensayos realizados en la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Central del
Ecuador.
Page 68
51
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYO: 01 FECHA: 10/12/2015
ENSAYO DE COMPRESIÓN MUESTRAS DE PRUEBA
ENSAYO DE COMPRESIÓN MUESTRAS DE PRUEBA MÉTODO ACI
N° MUESTRA EDAD DÍAMETRO SECCIÓN CARGA ESFUERZO
% dias Mm mm2 Kg Mpa
1 H.E. 1 7 104 8494,86 10010 11,55 55,03
2 H.E. 2 7 104 8494,86 10230 11,80 56,23
3 H.E. 3 7 104 8494,86 10370 11,97 57,01
1 5% FCC 1 7 104 8494,86 10820 12,49 59,48
2 5% FCC 2 7 104 8494,86 10970 12,66 60,31
3 5% FCC3 7 104 8494,86 10860 12,53 59,71
1 10% FCC 1 7 104 8494,86 11089 12,80 60,95
2 10% FCC 2 7 104 8494,86 10900 12,58 59,92
3 10% FCC 3 7 104 8494,86 11250 12,98 61,84
ENSAYO DE COMPRESIÓN MUESTRAS DE PRUEBA METODO DENSIDAD ÓPTIMA
N° MUESTRA EDAD DÍAMETRO SECCIÓN CARGA ESFUERZO
% dias Mm mm2 Kg Mpa
1 H.E. 1 7 104 8494,86 11840 13,66 65,09
2 H.E. 2 7 104 8494,86 12050 13,91 66,24
3 H.E. 3 7 104 8494,86 9620 11,10 52,88
1 5% FCC 1 7 104 8494,86 11540 13,32 63,44
2 5% FCC 2 7 104 8494,86 11760 13,57 64,64
3 5% FCC3 7 104 8494,86 11140 12,86 61,24
1 10% FCC 1 7 104 8494,86 10970 12,66 60,30
2 10% FCC2 7 104 8494,86 11400 13,16 62,67
3 10% FCC3 7 104 8494,86 11080 12,79 60,91
OBSERVACIONES: Con el método ACI la resistencia a los 7 días fue menor al 65% de su
diseño, por lo cual el método más óptimo y el cual va a ser utilizado en las mezclas siguientes
es el método de Densidad Máxima.
Page 69
52
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
DISEÑO DE MEZCLA DE HORMIGÓN DE 21 MPa
MÉTODO: DENSIDAD MÁXIMA FECHA: 03/12/2015
MÉTODO DE DENSIDAD ÓPTIMA
AGREGADO Das Dac Dsss DOM %Ap. Mezcla T.N.M Dc D.Ap
ARENA 1,44626277 1,56441504 2,42249417 1,673
30 1 2,92 0,95
RIPIO 1,38231198 1,46645775 2,60839161 70
1. DETEREMINACIÓN DE LA RELACIÓN A/C
F´c (Mpa) a/c
21 0,58
2. CÁLCULO DE LA DENSIDAD REAL DE LA MEZCLA DE AGREGADO GRUESO Y FINO
DRM= 2552,62238
3. DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE ÓPTIMO DE VACÍOS
%OV= 34,4595576 %
EL OV DEBE SER MAYOR O IGUAL AL 25%
4. CÁLCULO DE LA CANT DE PASTA DE CEMENTO
ASENT
6…9 %OV+2%+8%(%0V)
CP= 39,2163222 %
CP= 30
SE ADOPTA 30% como valor máximo de la cantidad de pasta de cemento
5. CÁLCULO DE LA CANT DE MATERIALES PARA 1 M3 DE HORMIGÓN
CEMENTO= 325,215325 KG/M3
AGUA= 188,624889 KG/M3
ARENA= 508,723776 KG/M3
RIPIO= 1278,11189 KG/M3
MATERIAL PESO
RELACIÓN CON EL
C PESO (KG)
W 188,62 0,58 1,23
C 325,22 1,00 2,12
A 508,72 1,56 3,32
R 1278,11 3,93 8,33
FCC 0,05 0,11
FCC 0,10 0,21
OBSERVACIONES:
El método de la densidad máxima muestra una mejor dosificación inicialmente al tener una relación
arena : ripio de 1,56:3,93
Page 70
53
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
DENSIDAD DEL HORMIGÓN FRESCO
FECHA: 14/12/2015
N° MUESTRA
DÍAMETRO
(mm)
ALTURA
(mm)
VOLUMEN
CILINDRO
(cm3)
PESO
MOLDE+MEZCLA
(g)
PESO
MOLDE
(g)
DENSIDAD
(kg/m3)
1 H.E 1 104 200 1698,97 8070 4432 2,14
2 HE. 2 104 200 1698,97 8135 4430 2,18
3 H.E 3 104 200 1698,97 8164 4444 2,19
1 5% FCC 1 104 200 1698,97 7458 3710 2,21
2 5% FCC 2 104 200 1698,97 8282 4516 2,22
3 5% FCC3 104 200 1698,97 7503 3712 2,23
1 10% FCC 1 104 200 1698,97 8240 4444 2,23
2 10% FCC2 104 200 1698,97 8264 4445 2,25
3 10% FCC3 104 200 1698,97 8267 4430 2,26
OBSERVACIONES:
Con la adición de FCC en el hormigón las probetas mostraron mayor densidad en función del
porcentaje adicionado, así se mostraron los siguientes resultados
Hormigón Estándar: 2,17 kg/m3
Hormigón con 5% de FCC: 2,22 kg/m3
Hormigón con 10% de FCC: 2,25 kg/m3
Page 71
54
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
DENSIDAD DEL HORMIGÓN ENDURECIDO
FECHA: 15/12/2015
OBSERVACIONES:
Con la adición de FCC en el hormigón las probetas mostraron mayor densidad en función del
porcentaje adicionado, así se mostraron los siguientes resultados.
Hormigón Estándar: 2,16 kg/m3
Hormigón con 5% de FCC: 2,24 kg/m3
Hormigón con 10% de FCC: 2,23 kg/m3
N°
MUESTR
A DÍAMETRO ALTURA
VOLUMEN
CILINDRO
PESO
MOLDE+MEZCLA
PESO
MOLDE
DENSIDA
D
1 H.E 1 104 200 1698.97 8050 4432 2.13
2 HE. 2 104 200 1698.97 8135 4430 2.18
3 H.E 3 104 200 1698.97 8144 4444 2.18
1 5% FCC 1 104 200 1698.97 7610 3710 2.30
2 5% FCC 2 104 200 1698.97 8264 4516 2.21
3 5% FCC3 104 200 1698.97 7468 3712 2.21
1 10% FCC 1 104 200 1698.97 8176 4444 2.20
2 10% FCC2 104 200 1698.97 8245 4445 2.24
3 10% FCC3 104 200 1698.97 8256 4430 2.25
Page 72
55
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
NORMA: NTE-INEN 1573 (ASTM-C39) FECHA: 21/12/2015
ENSAYO DE COMPRESIÓN MUESTRAS DEFINITIVAS 7 DÍAS
ENSAYO DE COMPRESIÓN DEFINITIVO MÉTODO DENSIDAD ÓPTIMA
N° MUESTRA EDAD DÍAMETRO SECCIÓN CARGA ESFUERZO
% dias Mm mm2 Kg Mpa
1 H.E. 1 7 104 8494.86654 10940 12.6295636 60.14
2 H.E. 2 7 104 8494.86654 6910 7.97717406 37.98
3 H.E. 3 7 104 8494.86654 12190 14.0726124 67.01
1 5% FCC 1 7 104 8494.86654 12600 14.5459324 69.26
2 5% FCC 2 7 104 8494.86654 10580 12.2139655 58.16
3 5% FCC3 7 104 8494.86654 12630 14.5805656 69.43
1 10% FCC 1 7 104 8494.86654 14750 17.0279765 81.08
2 10% FCC2 7 104 8494.86654 15420 17.8014506 84.76
3 10% FCC3 7 104 8494.86654 14630 16.8894438 80.42
Nota: 100% equivale a 21 MPa
OBSERVACIONES:
La adición de FCC incrementa la resistencia a edades tempranas, con el 5% a los 7 días su
resistencia está entre el 58-69% de su diseño; mientras que con una adición del 10% su
resistencia está entre 80-84% de su resistencia superando al hormigón estándar en gran
porcentaje.
Page 73
56
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
NORMA: NTE-INEN 1573 (ASTM-C39) FECHA: 04/01/2016
ENSAYO DE COMPRESIÓN MUESTRAS DEFINITIVAS 14 DÍAS
ENSAYO DE COMPRESIÓN DEFINITIVO MÉTODO DENSIDAD ÓPTIMA
N° MUESTRA EDAD DÍAMETRO SECCIÓN CARGA ESFUERZO
% dias Mm mm2 Kg Mpa
1 H.E. 1 14 104 8494.86654 14620 16.877 80.37
2 H.E. 2 14 104 8494.86654 15590 17.997 85.70
3 H.E. 3 14 104 8494.86654 14100 16.277 77.51
1 5% FCC 1 14 104 8494.86654 15560 17.963 85.53
2 5% FCC 2 14 104 8494.86654 15090 17.420 82.95
3 5% FCC3 14 104 8494.86654 15850 18.297 87.13
1 10% FCC 1 14 104 8494.86654 18580 21.449 102.12
2 10% FCC2 14 104 8494.86654 18450 21.299 101.42
3 10% FCC3 14 104 8494.86654 19510 22.523 107.25
Nota: 100% equivale a 21 MPa
OBSERVACIONES:
La adición de FCC con el 5% a los 14 días alcanzo aproximadamente el 85% de la resistencia
de diseño; mientras que con una adición del 10% su resistencia superó a la deseada
aproximadamente en 4%
Page 74
57
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
NORMA: NTE-INEN 1573 (ASTM-C39) FECHA: 04/01/2016
ENSAYO DE COMPRESIÓN MUESTRAS DEFINITIVAS 21 DÍAS
ENSAYO DE COMPRESIÓN DEFINITIVO MÉTODO DENSIDAD ÓPTIMA
N° MUESTRA EDAD DÍAMETRO SECCIÓN CARGA ESFUERZO
% dias Mm mm2 Kg Mpa
1 H.E. 1 21 104 8494.86654 12420 14.338 68.27
2 H.E. 2 21 104 8494.86654 15290 17.651 84.05
3 H.E. 3 21 104 8494.86654 16580 19.140 91.14
1 5% FCC 1 21 104 8494.86654 18030 20.814 99.11
2 5% FCC 2 21 104 8494.86654 15590 17.997 85.70
3 5% FCC3 21 104 8494.86654 16530 19.082 90.87
1 10% FCC 1 21 104 8494.86654 20840 24.058 114.56
2 10% FCC2 21 104 8494.86654 20210 23.331 111.10
3 10% FCC3 21 104 8494.86654 21060 24.312 115.77
Nota: 100% equivale a 21 MPa
OBSERVACIONES:
La adición de FCC con el 5% a los 21 días alcanzo aproximadamente el 95% de la resistencia
de diseño; mientras que con una adición del 10% su resistencia superó a la deseada en un 11%
y 14%.
Page 75
58
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
NORMA: NTE-INEN 1573 (ASTM-C39) FECHA: 11/01/2016
ENSAYO DE COMPRESIÓN MUESTRAS DEFINITIVAS 28 DÍAS
ENSAYO DE COMPRESIÓN DEFINITIVO MÉTODO DENSIDAD ÓPTIMA
N° MUESTRA EDAD DÍAMETRO SECCIÓN CARGA ESFUERZO
% días Mm mm2 Kg MPa
1 H.E. 1 28 104 8494,86654 17740 20,479 97,52
2 H.E. 2 28 104 8494,86654 17250 19,914 94,82
3 H.E. 3 28 104 8494,86654 16780 19,371 92,24
1 5% FCC 1 28 104 8494,86654 23580 27,221 129,62
2 5% FCC 2 28 104 8494,86654 17230 19,890 94,71
3 5% FCC3 28 104 8494,86654 21600 24,935 118,74
1 10% FCC 1 28 104 8494,86654 21500 24,820 118,19
2 10% FCC2 28 104 8494,86654 22150 25,570 121,76
3 10% FCC3 28 104 8494,86654 21840 25,212 120,06
Nota: 100% equivale a 21 MPa
OBSERVACIONES:
La adición de FCC con el 5% a los 28 supero la resistencia de diseño en un 29% y 18% lo
cual indica que este porcentaje de adición actúa mejor a edades tardías; mientras que con una
adición del 10% su resistencia superó a la deseada aproximadamente en un 21% lo cual indica
que la mezcla se estabilizo en los últimos 7 días, demostrando que con este porcentaje de
adición se obtiene resistencias altas a edades tempranas.
A pesar de que se realizó todos los ensayos previos necesarios antes del diseño de la mezcla el
hormigón no alcanzo la resistencia deseada (21 MPa), el error es admisible debido a que el
estudio del presente trabajo se centra en los efectos del FCC dentro del hormigón.
Page 76
59
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
CURVA RESISTENCIA VS TIEMPO DEL HORMIGON ESTANDAR
NORMA: NTE-INEN 1573 (ASTM-C39) FECHA: 13/01/2016
OBSERVACIONES:
En la curva Resistencia vs Tiempo del Hormigón estándar se puede notar que en los primeros
7 días se obtuvo el 70% de resistencia deseada la cual con el paso del tiempo sigue aumentando.
0
13.351
17.050
18.396
19.922
0
4
8
12
16
20
24
0 7 14 21 28
RES
ISTE
NC
IA (
MP
a)
EDAD (Días)
Curva Resistencia vs Tiempo Hormigón Estandar
Page 77
60
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
CURVA RESISTENCIA VS TIEMPO DEL HORMIGON ESTANDAR AÑADIDO 5%
DE FCC
NORMA: NTE-INEN 1573 (ASTM-C39) FECHA: 13/01/2016
OBSERVACIONES:
En la curva Resistencia vs Tiempo del Hormigón estándar añadido 5%de FCC a los 7 días no
se observa un gran cambio en la resistencia del hormigón sin embargo a los 28 días la
resistencia tiene un valor muy alto lo cual demuestra que este porcentaje de FCC trae beneficios
a edades tardías.
0
13.780
17.890
19.298
26.079
0
4
8
12
16
20
24
28
0 7 14 21 28
RES
ISTE
NC
IA (
MP
a)
EDAD (Días)
Curva Resistencia vs Tiempo con 5% FCC
Page 78
61
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
CURVA RESISTENCIA VS TIEMPO DEL HORMIGON ESTANDAR AÑADIDO
10% DE FCC
NORMA: NTE-INEN 1573 (ASTM-C39) FECHA: 13/01/2016
OBSERVACIONES:
En la curva Resistencia vs Tiempo del Hormigón estándar añadido 10%de FCC a los 7 días se
observa un gran cambio en la resistencia del hormigón mientras q a partir del día 21 al 28 la
mezcla se mantiene en los valores de Resistencia, este porcentaje nos brinda resistencias altas
a edades tempranas.
0
17.240
21.757
23.90125.201
0
4
8
12
16
20
24
28
0 7 14 21 28
RES
ISTE
NC
IA (
MP
a)
EDAD (Días)
Curva Resistencia vs Teimpo con 10% FCC
Page 79
62
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
CURVA RESISTENCIA VS TIEMPO
NORMA: NTE-INEN 1573 (ASTM-C39) FECHA: 13/01/2016
OBSERVACIONES:
En la presente curva se puede apreciar las diferentes resistencias alcanzadas a lo largo de los
28 días de prueba en los diferentes tipo de hormigón (Estándar, 5%FCC, 10%FCC).
0
13.351
17.050
18.396
19.922
0
13.780
17.890
19.298
26.079
0
17.240
21.757
23.90125.201
0
5
10
15
20
25
0 7 14 21 28
Res
iste
nci
a M
Pa
Tiempo (Días)
Curva Resistencia vs Tiempo
HormigónEstándar
Hormigón con5% FCC
Hormigón con10% FCC
Page 80
63
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROPIEDADES DEL CEMENTO, CONSISTENCIA NORMAL Y TIEMPO DE
FRAGUADO
NORMA: NTE-INEN 158; ASTM C-191 FECHA: 26/01/2016
CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO
Cantidad de
cemento (gr.)
Cantidad de
agua%
Cantidad de
agua (gr.) P.A.V. (mm)
650 27 175.5 5
650 29 188.5 8
650 30 195 10
Hora de obtención 09h03
TIEMPO DE FRAGUADO
HORA P.A.V.(mm)
10h00 40
10h30 40
11h00 30
11h45 25 Tiempo Inicial
13h00 14
14h00 8
14h30 5
15h00 0 Tiempo Final
OBSERVACIONES:
El cemento utilizado fue el cemento HOLCIM, según la norma establecida el porcentaje de
agua recomendado es 27% sin embargo con dicho porcentaje no se obtiene el valor normado
el cual varia de 9 a 11 mm
En cuanto al tiempo de fraguado se refiere desde el tiempo inicial de fraguado hasta el final
transcurrió 3h15min.
Page 81
64
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROPIEDADES DEL CEMENTO, CONSISTENCIA NORMAL Y TIEMPO DE
FRAGUADO
NORMA: NTE-INEN 158; ASTM C-191 FECHA: 27/01/2016
CONSISTENCIA NORMAL CEMENTO CON 10%FCC
Cantidad de
cemento (gr.)
Cantidad de
FCC (gr.)
Cantidad de
agua%
Cantidad de
agua (gr.) P.A.V. (mm)
650 65 27 175.5 5
650 65 29 188.5 8
650 65 30 195 10
Hora de obtención 09h27
TIEMPO DE FRAGUADO
HORA P.A.V.(mm)
10h00 40
10h30 40
11h00 25 Tiempo Inicial
11h21 21
12h00 7
12h28 2
12h38 0 Tiempo Final
OBSERVACIONES:
El cemento utilizado fue el cemento HOLCIM TIPO FUERTE incluido un porcentaje de 10%
de FCC, la norma establece que el porcentaje de agua recomendado es 27% sin embargo con
dicho porcentaje no se obtiene el valor normado el cual varia de 9 a 11 mm por lo que uso un
30%. El cemento con 10%FCC tiene un tiempo de fraguado final mucho más rápido existiendo
un intervalo de 1h38min entre el tiempo de fraguado inicial y el final.
No se estudió la consistencia normal del cemento con adición del 5% pues la mezcla óptima es
con la adición del 10%
Page 82
65
CAPÍTULO IV: DISEÑO DE LA SOLUCIÓN
4.1. ESTRUCTURA GENERAL
En el presente proyecto se estudiaron dos alternativas de solución, las cuales se diferencian una
de otra con respecto al porcentaje de adición del material denominado Residuo de Factor de
Craqueo Catalítico (FCC).
Se realizó tres mezclas para determinar la alternativa más eficiente estableciéndose las
siguientes dosificaciones.
DISEÑO DE MEZCLA PARA 21 MPa POR EL MÉTODO DE DENSIDAD MÁXIMA
Parámetros de diseño:
Resistencia a la compresión: f´c= 21 MPa
Asentamiento en el cono de Abrams: 8 cm
Tipo de Agua: Potable
Condiciones ambientales normales
PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS
Tabla 17. Propiedades de los agregados
AGREGADO Das
(g/cm3)
DAc
(g/cm3)
Dsss
(g/cm3)
DOM
(Kg/dm3)
%Ap.
Mezcla T.N.M
Dc
(g/cm3)
D.Ap
(g/cm3)
ARENA 1,446 1,564 2,422
1,673
30
1 2,92 0,95
RIPIO 1,382 1,466 2,608 70
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
Page 83
66
RELACIÓN AGUA/ CEMENTO:
f´c RELACIÓN
A/C Mpa
21 0,58
DENSIDAD REAL DE LA MEZCLA:
𝐷𝑅𝑀 =𝐷𝐴𝑠𝑠𝑠 × %𝐴𝐴
100+
𝐷𝑅𝑠𝑠𝑠 × %𝐴𝑅
100
𝐷𝑅𝑀 = 2552.622 𝐾𝑔/𝑚3
PORCENTAJE ÓPTIMO DE VACÍOS
%𝑂𝑉 =(𝐷𝑅𝑀 − 𝐷𝑂𝑀) × 100
𝐷𝑅𝑀
%𝑶𝑽 = 𝟑𝟒, 𝟒𝟓𝟗 > 𝟐𝟓% 𝑶𝑲
CANTIDAD DE PASTA DE CEMENTO:
ASENTAMIENTO
(cm)
CANTIDAD DE PASTA
(%)
6 - 9 %OV+2%+8%(%OV)
𝑪𝑷 = 𝟑𝟗, 𝟐𝟐 %
La cantidad de pasta de cemento no debe exceder el 30% por lo que se asumió este valor.
CÁLCULO DE MATERIAALES PARA 1m3 DE HORMIGÓN:
CEMENTO:
𝐶 =𝐶𝑃 × 10
𝑤/𝑐 + 1/𝐷𝑐
𝐶 = 325,22 𝑘𝑔/𝑚3
Page 84
67
AGUA
𝑤 = 𝐶 ∗ 𝑤/𝑐
𝑤 = 188,62 𝑘𝑔/𝑚3
ARENA
𝐴 = (1 − 𝐶𝑃) ×𝐷𝐴𝑠𝑠𝑠 × %𝐴𝐴
100
𝐴 = 508,72 𝑘𝑔/𝑚3
RIPIO:
𝑅 = (1 − 𝐶𝑃) ×𝐷𝑅𝑠𝑠𝑠 × %𝐴𝑅
100
𝑅 = 1278,11 𝑘𝑔/𝑚3
RESUMEN DE RESULTADOS
Tabla 18, Resumen dosificación al peso
MATERIAL PESO
Kg/m3
DOSIFICACIÓN
AL PESO
W 188,62 0,58
C 325,22 1,00
A 508,72 1,56
R 1278,11 3,93
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
La mezcla se realizó para 12 cilindros de 5kg de peso para lo cual la dosificación será la
siguiente:
Page 85
68
HORMIGÓN ESTÁNDAR
Tabla 19, Dosificación Hormigón Estándar
MATERIAL PESO
Kg/m3
DOSIFICACIÓN
AL PESO
PESO
Kg
W 188,62 0,58 4,92
C 325,22 1,00 8,48
A 508,72 1,56 13,27
R 1278,11 3,93 33,33
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
HORMIGÓN CON 5% DE ADICIÓN DE FCC
Tabla 20, Dosificación Hormigón con 5%FCC
MATERIAL PESO
Kg/m3
DOSIFICACIÓN
AL PESO
PESO
Kg
W 188,62 0,58 4,92
C 325,22 1,00 8,48
A 508,72 1,56 13,27
R 1278,11 3,93 33,33
FCC 5% 0,42
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
HORMIGÓN CON 10% DE ADICIÓN DE FCC
Tabla 21, Dosificación Hormigón 10%FCC
MATERIAL PESO
Kg/m3
DOSIFICACIÓN
AL PESO
PESO
Kg
W 188,62 0,58 4,92
C 325,22 1,00 8,48
A 508,72 1,56 13,27
R 1278,11 3,93 33,33
FCC 10% 0,85
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
Page 86
69
4.2.CUADROS COMPARATIVOS
Tabla 22, Hormigón Estándar vs Hormigón complementado con FCC
Hormigón Estándar vs Hormigón complementado con FCC
PROPIEDADES HORMIGÓN
ESTÁNDAR
HORMIGÓN
5%FCC
HORMIGÓN
10%FCC
ESTADO FRESCO
GRADO DE
TRABAJABILIDAD ALTO MEDIO MEDIO-BAJO
CONSISTENCIA FLUIDA-BLANDA
BLANDA-
PLÁSTICA
BLANDA
EXUDACIÓN NORMAL BAJA BAJA
SEGREGACIÓN BUENA BUENA BUENA
DENSIDAD 2,17 Kg/m3 2,22 Kg/m3 2.25 Kg/m3
ESTADO ENDURECIDO
RESISTENCIA A LA
COMPRESIÓN
Alcanzó Resistencia
máxima de 20.48
MPa
Resistencia alta a
edades tardías
alcanzando 27 MPa
a los 28 días
Resistencia alta a
edades tempranas
(80% de la
Resistencia de
diseño), a los 28
días alcanzó
Resistencia de 25
MPa
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
Page 87
70
Tabla 23, CEMENTO VS CEMENTO CON 10%FCC
CEMENTO VS CEMENTO CON 10%FCC
PROPIEDADES CEMENTO CEMENTO
CON 10%FCC OBSERVACIÓN
CONSISTENCIA 30% de cantidad
de agua
30% de cantidad
de agua
Se mantiene su
comportamiento y su
propiedad de consistencia
FRAGUADO INICIAL 11h45 11h00
El tiempo inicial de
fraguado a partir de la
consistencia normal es más
veloz en el cemento con
10%fcc, lográndolo en un
lapso de 1h30, mientras que
al trabajar el cemento solo
se lo obtiene en 2h43min.
FRAGUADO FINAL 15h00 12h38
El tiempo final de fraguado
es más veloz en el cemento
con 10%fcc, lográndolo en
un lapso de 1h38min
mientras que al trabajar el
cemento solo se lo obtiene
en 3h15min
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
Page 88
71
4.3.ANÁLISIS ECONÓMICO
La máxima resistencia alcanzada en el diseño de hormigón con el 5% del residuo FCC fue de
26 MPa por lo que se efectuará una comparación con un hormigón estándar diseñado para
dicha resistencia. El análisis económico se realizará en función de un m3 de hormigón fabricado
y los precios indicados no incluyen costos de transporte
Tabla 24, HORMIGÓN CON FCC DISEÑADO PARA UNA RESISTENCIA DE 21
MPa CON RESISTENCIA FINAL DE 26 MPa
MATERIAL
CANTIDAD
(KG)
VALOR
($) UNIDAD
VALOR TOTAL
($)
CEMENTO 325,215325 $ 8,00 Saco $ 56,00
AGUA 188,624889 $ 0,00043 Kg $ 0,08
ARENA 508,723776 $ 0,00439 Kg $ 2,23
RIPIO 1278,11189 $ 0,00820 Kg $ 10,48
FCC 16,2607663 $ 1,00 Saco $ 1,00
|TOTAL $ 69,79
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
Tabla 25, HORMIGÓN ESTÁNDAR DISEÑADO PARA UNA RESISTENCIA DE 26
MPa
MATERIAL
CANTIDAD
(KG)
VALOR/KG
($) UNIDAD
VALOR TOTAL
($)
CEMENTO 369,96 $ 0,16 Saco $ 64,00
AGUA 183,58 $ 0,00043 Kg $ 0,08
ARENA 508,72 $ 0,00439 Kg $ 2,23
RIPIO 1278,11 $ 0,00820 Kg $ 10,48
TOTAL $ 76,79
Fuente: Karla Andrade, Katherine Flores
Nota: Es importante recalcar que el precio del FCC es un valor estimado puesto que es un
material que no está disponible para su comercialización.
Para el presente trabajo se asume que 1 saco de FCC contendrá 25 kg del material con un
costo de $1.00
Page 89
72
CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1.CONCLUSIONES:
El FCC gracias a su composición dentro de las mezclas de hormigón actuó como una
puzolana mejorando las propiedades físico-mecánicas del mismo.
El FCC al ser ocupado como un aditivo dentro de la mezcla de hormigón modifica sus
propiedades en estado fresco reduciendo el asentamiento, la exudación y su
trabajabilidad, sin embargo, estos cambios no son significativos tal como se establece
en la Tabla 26 (Hormigón Estándar vs Hormigón complementado con FCC)
En el diseño de mezclas de hormigón al añadir FCC dentro de las propiedades en estado
endurecido, se observó un mejoramiento significativo de la resistencia a la compresión
del concreto dependiendo del porcentaje de adición.
Al usar 5% de adición de FCC con respecto a la dosificación del cemento, se observó
que a los 7 días alcanzó el 65% de la resistencia diseñada, sin embargo a los 28 días
tuvo un aumento importante superando en un 24% la resistencia esperada demostrando
que con este porcentaje de adición se obtienen buenos resultados a edades tardías tal
como se representa en la CURVA RESISTENCIA VS TIEMPO DEL HORMIGON
ESTANDAR AÑADIDO 5% DE FCC.
Con la adición del 10% de FCC con respecto a la dosificación del cemento se observó
un aumento de resistencia a la compresión inicial importante superando el 70%
establecido en la Norma NTE-INEN 1573. En la CURVA RESISTENCIA VS
TIEMPO DEL HORMIGON ESTANDAR AÑADIDO 10% DE FCC se puede
observar que durante los primeros 7 días se alcanzó un 82% de la resistencia diseñada,
es importante recalcar que su aumento fue progresivo llegando a superar en un 20% la
resistencia esperada a los 28 días de prueba. Estos resultados denotan que con este
Page 90
73
porcentaje se obtienen mejoras en la resistencia a la compresión a edades tempranas
siendo efectivo su uso en obra en el desencofrado y/o apuntalamientos.
Con el presente trabajo se estableció que el FCC puede ser utilizado dentro de la
industria de la construcción denotando beneficios importantes tanto de manera
económica como ambiental, pues al actuar como un aditivo natural. reduce el uso de
cemento y a su vez se disminuye las emisiones de CO2 las cuales son causantes del
efecto invernadero, principal factor en el deterioro de la capa de ozono.
El tiempo de fraguado tanto inicial como final del cemento con FCC, es mucho menor
que cuando actúa el Cemento solo. El lapso de tiempo entre el fraguado inicial y final
del Cemento con FCC es de 1h38min tal como se presenta Tabla 25 (CEMENTO VS
CEMENTO CON 10%FCC).
En el análisis económico realizado en el presente proyecto se estableció que a pesar de
que el ahorro en el diseño de las mezclas para 21MPa y 26MPa no es significativo en
un metro cúbico, en obras que demanden grandes cantidades de hormigón será muy
provechoso. Además se debe tomar en cuenta que no solo se optimizara el recurso
económico, pues al reducir la cantidad de cemento y re utilizar un residuo inerte (FCC)
se ayudara a precautelar el ambiente.
Al darle un nuevo uso al FCC, el cual es un residuo industrial se da solución al problema
de disposición final pues este no solo deberá estar regido bajo normas técnicas ya
establecidas sino que además significa un ahorro para el país pues se podrá reducir el
gasto de recursos económicos.
Page 91
74
5.2.RECOMEDACIONES
Los ensayos previos al diseño de la mezcla de hormigón (propiedades de agregados
y cemento) deben realizarse bajo las condiciones establecidas en las normativas
correspondientes
Este proyecto puede servir de base para futuras generaciones enfocándose al estudio
de la durabilidad, analizando los posibles efectos que producirá el FCC a esta
propiedad.
Es importante que en base a los datos obtenidos en este proyecto, se determine el
porcentaje óptimo de adicción que estará entre el 5% y 10% de FCC, lo cual debe ser
motivo de una futura investigación.
El presente estudio debería llevarse a otras instancias dentro de la Refinería, la cual
genera FCC, sugiriendo a la misma normar el uso de este compuesto pues traerá
beneficios tanto económicos como ambientales al país.
En el Ecuador el Ministerio del Ambiente a través del Listado Nacional de Productos
Químicos Prohibidos, Peligrosos y de Uso Severamente Restringido establece que:
todo material que resulte ser un residuo industrial será nocivo para el ambiente, lo
que pondría al FCC dentro de este grupo, sin embargo, gracias al respectivo análisis
de caracterización química al que se lo sometió, se encontró que tiene márgenes de
contaminación permisibles según la norma Mexicana NOM- 052-SEMARNAT-
2005, lo cual lleva a sugerir al Ministerio del Ambiente del Ecuador que realice un
análisis y una nueva interpretación de los límites establecidos en cuanto a elementos
de residuos industriales se trata.
Es importante realizar un estudio a largo plazo del efecto que tendrán los diferentes
agentes externos al entrar en contacto con el hormigón añadido FCC, pues a pesar de
que se ha comprobado que sus elementos no tienen un efecto adverso dentro de la
Page 92
75
estructura del mismo, no se puede olvidar que el FCC, es un desecho industrial,
siendo recomendable que futuras generaciones ejecuten este análisis.
Page 93
76
BIBLIOGRAFÍA
C, B., & R., F. (2005). Fundamental of Industrial Catalytic Processes. New York.
MACPHEE, E. M. (2011). “A physico-chemical basis for novel cementitious binders”.
Cement Concrete Research vol. 41, no. 7, pp. 736-749.
MONTALVO, H. (2012). GENERALIDADES, PROPIEDADES Y PROCESOS. . Obtenido de
www.academia.edu/9706247/CONCRETO_Generalidades_propiedades_y_procesos
MUÑOZ, A. M. (Octubre de 2014). DISEÑO DE HORMIGONES DE ALTA
RESISTENCIA (f’c= 40 MPa.),. DISEÑO DE HORMIGONES DE ALTA
RESISTENCIA (f’c= 40 MPa.),. Quito, Ecuador.
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE. (s.f.). Facultades Institutos. Recuperado el 02 de
Enero de 2016, de http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/propT7.htm
ZORNOZA, E. (2007). EL PAPEL DEL CATALIZADOR USADO DE CRAQUEO
CATALÍTICO COMO MATERIAL PUZOLÁNICO EN EL PROCESO DE
CORROSIÓN DE ARMADURAS. VALENCIA, ESPAÑA. Recuperado el 01 de
DICEIMBRE de 2015
Page 95
78
ANEXOS
Anexo 2 Material Ensayo SSS RIpio
Anexo 3 Procedimiento Ensayo SSS Ripio Anexo 4 Ripio Estado SS
Anexo 5 Procedimiento Ensayo SSS Arena Anexo 6 Procedimiento Ensayo SSS Arena
Anexo 1 Fcc Nuevo, Regenerado y Gastado
Page 96
79
Anexo 7 Arena en Estado SSS Anexo 8 Equipo Ensayo Abrasión
Anexo 9 Ripio al finalizar la prueba de Abrasión Anexo 10 Ensayo Granulometría
Anexo 11 Granulometría Agregado Grueso Anexo 12 Granulometría Agregado Grueso
Page 97
80
Anexo 13 Granulometría Arena Anexo 14 Granulometría Arena
Anexo 15 Ensayo Sueltos y Compactados Ripio Anexo 16 Ensayo Sueltos y Compactados Arena
Anexo 17 Densidad FCC Anexo 18 Densidad Cemento
Page 98
81
Anexo 19 Ensayo de Consistencia Normal Cemento Anexo 20 Ensayo Consistencia Normal FCC
Anexo 21Ensayo Colorimetría Anexo 22 Mezcla con 5% FCC
Anexo 23 Mezcla con 10% FCC Anexo 24 Cono de Abrams
Page 99
82
Anexo 25 Cilindros de Prueba Anexo 26 Equipo de Fabricación Capin
Anexo 27 Equipo de Colocación de Capin Anexo 28 Cilindros a Ensayar
Anexo 29 Cilindro Hormigón Estándar Anexo 30 Cilindro con 5% de FCC
Page 100
83
Anexo 31 Cilindro con 10% de FCC
Page 101
84
Anexo 32, Ficha Química de Seguridad Cromo
Page 103
86
Anexo 33, Ficha de Seguridad Química Arsénico
Page 105
88
Anexo 34, Ficha de Seguridad Química Cadmo
Page 107
90
Anexo 35, Ficha de Seguridad Química Mercurio
Page 109
92
Anexo 36, Ficha de Seguridad Química Plata
Page 111
94
Anexo 37, Ficha de Seguridad Química Plomo
Page 113
96
Anexo 38, Ficha de Seguridad Química Selenio