UNIVERSIDA D FIDÉLITAS Ingeniería Civil Proyecto de Graduación para optar por el grado de LicenciaturaEn Ingeniería CivilTítulo: Concretos modificados con residuos industriales Autores: Jeison Vargas Méndez Rodolfo Fonseca Padilla Tutor: Ing. Alejandro Brenes Fernández Lector: Ing. Laura Vázquez Chacón San José, Costa Rica 2014
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Yo, Jeison Vargas Méndez, mayor, soltero, egresado de la carrera de Ingeniería Civil,
de la Universidad Fidélitas, domiciliado en Zarcero, Alajuela, portador de la cédula de
identidad número 1-1339-0462, en este acto, debidamente apercibido y entendido de las penas
y consecuencias con las que se castiga, en el Código Penal, el delito del perjurio, ante quienes
se constituyen en el Tribunal Examinador de mi Trabajo Final de Graduación para optar por el
título de Licenciatura en Ingeniería Civil, juro solemnemente que mi trabajo final de
graduación titulado “Concretos modificados con residuos industriales” es una obra original
que ha respetado todo lo preceptuado por la Leyes Penales así con la Ley de Derechos de
Autor y Derechos Conexos, número 6683 de 14 de octubre de 1982 y sus reformas, publicadaen la Gaceta número 226 del 25 de noviembre de 1982; incluyendo el numeral 70 de dicha ley
que advierte: artículo 70°: Es permitido citar a un autor transcribiendo los pasajes pertinentes
siempre que estos no sean tantos y seguidos, que puedan considerarse como una producción
simulada y sustancial, que redunde en perjuicio del autor y de la obra original. Asimismo,
quedo advertido que la Universidad Fidélitas se reserva del derecho de protocolizar este
documento ante Notario Público. En fe de lo anterior firmo en la ciudad de San José, al ser el
día seis del mes de febrero del año dos mil catorce.
Yo, Rodolfo Fonseca Padilla, mayor, soltero, egresado de la carrera de Ingeniería
Civil, de la Universidad Fidélitas, domiciliado en Vara de Roble del Guarco, Cartago, portador
de la cédula de identidad número 1-1304-0645, en este acto, debidamente apercibido y
entendido de las penas y consecuencias con las que se castiga, en el Código Penal, el delito del
perjurio, ante quienes se constituyen en el Tribunal Examinador de mi Trabajo Final de
Graduación para optar por el titulo de Licenciatura en Ingeniería Civil, juro solemnemente que
mi trabajo final de graduación titulado “Concretos modificados con residuos industriales”
es una obra original que ha respetado todo lo preceptuado por la Leyes Penales así con la Ley
de Derechos de Autor y Derechos Conexos, número 6683 de 14 de octubre de 1982 y sus
reformas, publicada en la Gaceta número 226 del 25 de noviembre de 1982; incluyendo elnumeral 70 de dicha ley que advierte: artículo 70°: Es permitido citar a un autor transcribiendo
los pasajes pertinentes siempre que estos no sean tantos y seguidos, que puedan considerarse
como una producción simulada y sustancial, que redunde en perjuicio del autor y de la obra
original. Asimismo, quedo advertido que la Universidad Fidélitas se reserva del derecho de
protocolizar este documento ante Notario Público. En fe de lo anterior firmo en la ciudad de
San José, al ser el día seis del mes de febrero del año dos mil catorce.
Mampostería. Obra de albañilería construida con piedras, ladrillos o bloques y mortero para
unirlos.
Reciclaje. Es la acción y efecto de reciclar (aplicar un proceso sobre un material para que pueda volver a utilizarse). El reciclaje implica dar una nueva vida al material en cuestión, lo
que ayuda a reducir el consumo de recursos y la degradación del planeta.
Tamaño máximo nominal de agregados. Es el tamaño del tamiz inmediatamente superior
al primero que retiene una cantidad superior a diez por ciento.
Tamiz. Aparato usado en un laboratorio, para separar tamaños de material y donde las
aberturas son cuadradas.
Trabajabilidad del concreto. La facilidad con que las mezclas de concreto pueden ser
Este trabajo de investigación plantea como objetivo principal, analizar los cambios en
la resistencia a la compresión del concreto al adicionarle residuos industriales, con el fin de
utilizarlo en diferentes elementos de construcción en Costa Rica. Los residuos utilizados para
modificar el concreto son: vidrio molido, virutas de acero 4140 y poliestireno de alto impacto
triturado (HIPS). El tipo de investigación es aplicada con un carácter experimental, y se
desarrolla al aplicar los conocimientos básicos en el concreto de uso común y documentando
los cambios producidos en el laboratorio al agregarle a la mezcla cantidades controladas de
estos residuos.
Durante la investigación se siguen los lineamientos de las normas ASTM y los
requisitos de reglamento para concreto estructural (ACI), referentes a la elección de los
agregados pétreos, manipulación del concreto fresco, fabricación, almacenaje y falla de los
cilindros de concreto. Se realizaron dos diseños de mezcla con una resistencia a la compresión
de 210 kg/cm² y 250 kg/cm², este último fue elegido para adicionarle a la mezcla la cantidad
de vidrio molido equivalente al 4%, 8% y 12% de su peso, por su parte las virutas de acerofueron agregadas a esta mezcla en una cantidad equivalente al 2%, 4% y 6% de su peso, y por
último, el poliestireno de alto impacto fue agregado al concreto en una cantidad equivalente al
2%, 4% y 6% de su peso.
Al finalizar los trabajos de laboratorio, una vez obtenidos los datos de las diferentes
mezclas de concreto, se muestran tablas con los costos de materiales para la producción, así
como gráficos comparativos de la resistencia, revenimiento y densidad de cada dosificación
3.2.2 Practica estándar para la reducción de las muestras de agregadoa tamaños de prueba, ASTM C702 ….……………………………...... 94
3.2.3 Método de prueba estándar para el contenido total de humedadevaporable del agregado mediante secado, ASTM C566 …….……... 95
3.2.4Método de prueba estándar para la densidad, densidad relativa(gravedad específica) y absorción de los agregados gruesoy fino, ASTM C127, ASTM C128 ………………………………….. 97
3.2.5 Método de prueba estándar para el Análisis de tamiz deagregados finos y gruesos, ASTM C136 ……………………………. 102
. 3.2.6. Método de prueba estándar para la densidad aparentey los vacíos en el agregado, ASTM C29 ……………………………. 105
3.3 Fabricación y tratamiento de las muestras de concreto ……………….. .
108
3.3.1 Método de ensayo estándar para la determinación del revenimientoen el concreto a base de cemento hidráulico, ASTM C143 ..……...…. 108
3.3.2 Práctica normalizada para muestreo de concreto reciénmezclado, ASTM C172 ……………………………………………... 110
3.3.3 Práctica estándar para fabricación y curado en la obrade especímenes, ASTM C31 ………………………………………... 111
3.3.4 Método de ensayo normalizado para resistencia a la compresión deespecímenes cilíndricos de concreto, ASTM C39 ….……………….. 113
3.4 Diseño de mezcla de concreto ………………………………………..... 115
3.4.1 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con vidrio …………………… 118
3.4.1.1 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con vidrio,4% de su masa total ……………………………………………... 119
3.4.1.2 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con vidrio,8% de su masa total ……………………………………………... 120
3.4.1.3 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con vidrio,12% de su masa total …………………………………………... 121
3.4.2 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con Acero ……………………. 122
3.4.2.1 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con virutas de acero,2% de su masa total ……………………………………………... 123
3.33 Resultados al fallar los cilindros del concreto A1 (210 kg/m²) …………….. 132
3.34 Resumen de resultados de los cilindros del concreto A1 (210 kg/m²) ………. 132
3.35 Resultados al fallar los cilindros del concreto A2 (250 kg/m²) ...…………... 1333.36 Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2 (250 kg/m²) ……… 133
3.37 Resultados al fallar los cilindros del concreto A2,modificado agregando 4% de su peso de vidrio molido …………………...... 134
3.38 Resumen de resultados de los cilindros del concretoA2, con vidrio molido 4% …………………………………………………... 134
3.39 Resultados de la falla de los cilindros del concreto A2,modificado agregando 8% de su peso de vidrio molido …………………….. 135
3.40 Resumen de resultados de los cilindros delconcreto A2, con vidrio molido 8% …………………………………………. 135
3.41 Resultados de la falla de los cilindros del concreto A2,modificado agregando 12% de su peso de vidrio molido …...……………… 136
3.42 Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2,con vidrio molido 12% ………………………………………………………. 136
3.43 Resultados de la falla de los cilindros del concreto A2,
modificado agregando 2% de su peso de virutas de acero .………………….. 137
3.44 Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2,con viruta de acero 2% ...……………………………………………………. 137
3.45 Resultados de la falla de los cilindros del concreto A2,modificado agregando 4% de su peso de virutas de acero ………………………….
138
3.46 Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2,con viruta de acero 4% ………………………………………………………. 138
3.47 Resultados de la falla de los cilindros del concreto A2,modificado agregando 6% de su peso de virutas de acero ..………………... 139
3.48 Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2,con viruta de acero 6% ...……………………………………………………. 139
3.49 Resultados de la falla de los cilindros del concreto A2,modificado agregando 2% de su peso de HIPS …………………………….. 140
3.50 Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2, con HIPS 2% …… 140
3.51 Resultados de la falla de los cilindros del concreto A2,modificado agregando 4% de su peso de HIPS …………………………….. 141
3.52 Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2, con HIPS 4% ...…. 141
3.53 Resultados de la falla de los cilindros del concreto A2,modificado agregando 6% de su peso de HIPS …………………………….. 142
3.54 Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2, con HIPS 6% ...…. 142
4.1 Costo del concreto A1 y el concreto A2 Costos (colones/m³) de cada mezcla .. 1544.2 Costo del concreto A2 y sus modificaciones con vidrio ……………………... 158
4.3 Costo del concreto A2 y sus modificaciones con viruta de acero ……………. 163
4.4 Costo del concreto A2 y susu modificaciones con poliestireno
de alto impacto triturado ……………………………………………………………. 167
descubren nuevos yacimientos en Inglaterra, Europa y América que permitieron su
explotación por algunas décadas.
La verdadera revolución del concreto se dio en el año 1824 en Inglaterra. Fue allí dondeun constructor llamado Josep Aspdin, después de muchos trabajos de laboratorio realizados en
materiales calcáreos, arcillosos y otros asociados con óxido de hierro, como alúmina y sílice;
estableció un procedimiento mediante el cual estos materiales son pulverizados, luego pasan
por una etapa de calentamiento y por último se modifican las escorias resultantes, para obtener
un polvo fino que logró patentizar como un tipo de cemento al que llamo “Cemento Portland”.
El uso de este cemento fue creciendo con el paso de los años, cada vez más los usuarios
mostraron su conformidad con las ventajas que ofrecía el producto, el cual inicialmente se
colocó como estuco. Fue así como en el año 1868 se introdujo a los Estados Unidos,
posteriormente dos años después se fabricó el primer cemento Portland en ese país.
El interés que despertó este útil material, permitió la intervención de muchas personas
comprometidas en descubrir una forma en la cual se podían aprovechar las ventajas que
ofrecía, y al mismo tiempo disminuir los inconvenientes que presentaba al ser colocado en la
obra, pues con la experiencia que iban adquiriendo descubrieron que cuando se le aplicaban
una carga en compresión se comportaba con una alta resistencia estructural, mientras que si leaplicaban esfuerzos en tensión, el concreto presentaba fisuras y terminaba fallando aún cuando
las cargas eran bajas. De esta manera se abrió el camino de nuevas técnicas, entre ellas
podemos citar el concreto reforzado con acero, siendo este quizá uno de los mayores avances
en la construcción.
Nombres como Joseph Lambot, Joseph Monier, Francois Coignet, William Fairbairn,
William B. Wilkinson, Francois Hennebique y el aleman G.A. Wayss entre otros, comenzaron
a realizar pruebas tanto en laboratorio como en campo, al lograr un importante aporte en el
crecimiento del uso del concreto reforzado en la ingeniería.
El proyecto inicia con pruebas de laboratorio que permiten caracterizar los agregados
pétreos finos y gruesos que se utilizarán en el concreto, con el fin de realizar un diseño de
mezcla con una resistencia a la compresión previamente definida. El trabajo de laboratorio se
desarrolló en el campus de la Universidad Fidélitas, sede Santa Marta, Montes de Oca. Con elequipo disponible se realizaron a los agregados finos y gruesos los ensayos especificados en la
tabla 1.1 siguiendo las normas ASTM.
Tabla 1.1: Pruebas del laboratorio para caracterizar los agregados
Nombre de la Norma Nomenclatura
Método de prueba estándar para la densidad, densidad relativa(gravedad específica) y absorción del árido grueso
ASTM C127
Método de prueba estándar para la densidad, densidad relativa(gravedad específica) y absorción de agregado fino
ASTM C128
Método de prueba estándar para el análisis de tamiz de agregados finosy gruesos
ASTM C136
Método de prueba estándar para la densidad aparente (peso unitario) eíndice de vacíos en el agregado
ASTM C29
Los primeros cilindros de pruebas que se produjeron demuestran la resistencia cuando
únicamente se utiliza agua, arena, grava y cemento. Posteriormente se realizaron tres
dosificaciones diferentes para las mezclas con cada material de desecho (vidrio, poliestireno
de alto impacto y virutas de acero) en las cuales la única variación en el concreto fue la
cantidad de residuo industrial. Para cada combinación se tomaron muestras en cilindros que se
fallaron a los 7, 14 y 28 días con el fin de obtener dos importantes gráficos, uno indica el
comportamiento de resistencia de concreto a través del tiempo y el otro muestra la forma
como varía la resistencia a la compresión, al agregar cantidades controladas de vidrio,
Si se analiza el caso de las virutas de acero producidas en los talleres de mecánica de
precisión, esta tiene un precio aproximado en el mercado de 100 colones por kilogramo y tiene
una densidad aproximada de 7,85 g/cm3 (ver anexo K). Por lo tanto, el metro cúbico tiene un
costo de 785 000,00 colones, el cual es bastante elevado. Existe la posibilidad como hipótesisde trabajo que al adicionarle estas virutas a la mezcla, el concreto aumente considerablemente
su resistencia. De ser así, se puede reducir la cantidad de cemento en la mezcla por lo cual
surge el factor económico como un nuevo motivo de análisis, relacionando cuánto se invierte
al agregar las virutas de acero y cuánto se economiza al reducir la cantidad de cemento en el
concreto.
1.5 Objetivo general
Analizar los cambios en la resistencia a la compresión del concreto al adicionarle
residuos industriales, con el fin de utilizarlo en diferentes elementos de construcción en Costa
Rica.
1.6 Objetivos específicos
a) Analizar variaciones en resistencia y peso del concreto al variar las proporciones de
desechos industriales (vidrio molido, poliestireno de alto impacto y virutas de acero).
b) Realizar un análisis comparativo en los resultados de las pruebas estándar para la
resistencia a la compresión de los cilíndricos de concreto, fabricados con las diferentes
dosificaciones, para determinar si los cambios son significativos.
c) Investigar y recomendar posibles usos que se le pueden dar al concreto modificado con
desechos industriales (vidrio molido, poliestireno de alto impacto y virutas de acero),
El concreto es una mezcla de materiales pétreos unidos por medio de una pasta de
cemento y agua. El cemento interactúa químicamente con el agua para formar una matriz que
aglutina los agregados para formar un conglomerado sólido. El agua, además de ser requerida
para lograr la reacción química, es muy importante a la hora de darle una consistencia
adecuada a la mezcla que permita llenar los encofrados, sin dejar vacíos en la estructura. En
ocasiones se recurre a agregar aditivos a la mezcla con el fin de cambiar algunas
características del concreto, tales como la ductilidad, la durabilidad y el tiempo de fraguado.
Durante muchos años el concreto ha sido el material usado en la construcción por
excelencia. Su alta demanda se debe básicamente a que puede tomar cualquier forma que undiseñador desee, siempre que cuente con moldes o formaletas capaces de retenerlo cuando se
encuentra en su estado plástico. Una vez endurecido este material, presenta una gran
resistencia a los efectos climáticos; además posee un buen comportamiento cuando se expone
al fuego.
El costo de la materia prima para producir la mezcla es relativamente bajo, a excepción
del cemento que es el ingrediente de mayor costo debido a su proceso industrial. Sin embargo,
es uno de componentes minoritarios en el conglomerado, el resto se obtiene de canteras, donde
se extrae y se procesa para obtener los tamaños de partículas requeridos. Debido a que el
concreto está compuesto en su mayor parte por arena y piedra (75% en volumen
aproximadamente), se comporta de una manera similar a los agregados pétreos, presentando
La resistencia a la tensión del concreto es sumamente baja, por ende generalmente se
desprecia a la hora de hacer diseños estructurales. En valores porcentuales, la resistencia a latensión ronda entre el 8% y el 15% de la resistencia a la compresión. La principal razón de
este fenómeno se debe a que el concreto posee una gran cantidad de grietas, las cuales al
aplicarles cargas de tensión aumentan su tamaño, por lo tanto provoca la falla en el concreto.
2.4 Durabilidad y permeabilidad del concreto
Una de las propiedades más importantes del concreto sin lugar a dudas es la durabilidad,
ya que es necesario que sea capaz de resistir las condiciones para las cuales ha sido diseñado.
Existen varias causas por las cuales se puede ver afectada la durabilidad de un concreto,
estas se pueden clasificar en físicas, mecánicas y químicas. Las causas físicas no son
importantes en nuestro medio, son producidas debido a la tensión por congelamiento. Esto se
presenta cuando el agua en el concreto se congela, debido a esto sufre un incremento de
volumen de aproximadamente un 9%. Al bajar la temperatura del concreto, la congelación se
da gradualmente, por lo que el agua que aún no se congela en los poros capilares está sometida
a presión hidráulica por el volumen expandido del hielo. De no liberarse esa presión, los
esfuerzos internos de tensión pueden provocar alguna fractura en el concreto.
Las causas mecánicas por lo general están relacionadas con la abrasión. Este fenómeno
lo ocasiona el deslizamiento o raspado que pueda causar desgaste en el concreto, por ejemplo,
el desgaste producido por cargas de tránsito en obras viales, o en estructuras hidráulicas, la
acción erosionante del agua.
Las causas químicas están directamente relacionadas con ataques de sulfatos, ácidos,
agua de mar y cloruros, los cuales inducen a la corrosión del acero de refuerzo. Para que esto
suceda, estos agentes químicos deben penetrar la masa de concreto, de aquí la importancia de
la impermeabilidad del mismo.
Se puede definir la permeabilidad como la facilidad que tienen los líquidos y los gasesde viajar a través del concreto. Aunque no existen pruebas normadas por ASTM, se puede
determinar la permeabilidad por medio de una simple prueba de laboratorio. Esta consiste en
fabricar un espécimen de concreto, sellar los lados y agregar únicamente bajo la presión de la
superficie superior. Luego de 10 días se mide la cantidad de agua que fluye a través de una
capa de concreto durante un tiempo determinado.
La impermeabilidad del concreto es de gran importancia para la construcción de tanques
de almacenaje de líquidos o recipientes que soporten la presión de los gases. Esta
característica depende principalmente de la relación agua/cemento y de la edad del concreto.
2.5 Concretos de alta resistencia a la compresión
Se definen como concretos de alta resistencia a la compresión a aquellos que sobrepasan
los 420 kg/cm2, también se les puede definir con el nombre de concretos de alto desempeño.
Este nombre se debe a las demás características que poseen, un ejemplo de ellas es la baja
permeabilidad que los hace más durables con relación a los demás concretos.
Para producir una mezcla de este tipo es muy importante que el agregado grueso sea de
muy alta resistencia, por lo cual es posible que no se encuentre disponible en el mercado local
o se tenga un difícil acceso a él. Además, es necesario ejercer un control de calidad muy
estricto, principalmente en el mezclado, colado y curado, sin dejar de lado la pureza de los
materiales, los cuales debe estar rigurosamente limpios.
Jack McCormac aduce que utilizando aditivos como gas de sílice y súper plastificadores,
fácilmente se pueden obtener resistencias de 420 kg/cm2 a 700 kg/cm2.
(…) el gas de sílice, que es más del 90% de bióxido de silicio, es un polvo
extraordinariamente fino que varía en color de gris claro a gris oscuro y puede aún ser
de color gris azul verdoso, y se obtiene en hornos de arco eléctrico como producto
secundario durante la producción de silicio metálico. Se encuentra disponible en polvo
y líquido. La cantidad de gas de sílice usado en una mezcla varía de 5% a 30% del peso
del cemento. (…) Jack McCormac, Quinta edición, Diseño de Concreto Reforzado, pág.
22.
Las partículas de sílice tiene una área de superficie por unidad de peso aproximadamente
de 40 a 60 veces las de cemento portland. Esta característica hace que la relación agua
cemento sea menor, por tanto la resistencia del concreto aumentará.
Cuando se utiliza el gas de sílice, se ocasiona un incremento en la densidad del concreto
debido a que las partículas ultra finas se dispersan entre las partículas del cemento logrando
una mezcla más compacta, esto causa una reducción importante en la trabajabilidad, por ende,
es necesario agregar súper plastificadores a la mezcla.
Los súper plastificadores (reductores de agua de alto rango), son agregados a los
concretos para aumentar su trabajabilidad, Su fabricación se hace al tratar formaldehido onaftalina con ácido sulfúrico. Esta combinación reduce la viscosidad de la mezcla, por lo
tanto, se pueden utilizar menores relaciones agua/cemento.
2.6 Materiales
2.6.1 Agregados
Generalmente se definen los agregados como materiales pétreos que se utilizan para la
fabricación del concreto, estos ocupan entre el 70% y el 75% de la masa endurecida, lo demás
está constituido por la pasta de cemento, agua no combinada (agua que no fue utilizada en el
proceso de hidratación) y vacíos de aire.
Comúnmente el principal objetivo en una mezcla de concreto es obtener la mayordensidad, al reducir en la medida de lo posible la cantidad de vacíos. Con esto se logra que el
concreto desarrolle un mejor desempeño en resistencia, impermeabilización y durabilidad. Es
por esta razón que se debe supervisar cuidadosamente la graduación del tamaño de las
partículas de los agregados.
Según la Normas ASTM C33, los agregados se clasifican en finos (arena) y gruesos
(piedra triturada). El material fino es el que está conformado por partículas con un tamaño que
les permita sobrepasar la malla n.° 4 (tamiz con una abertura de de pulgada). El material
más grueso que este y que sea retenido por la malla n.° 4 es clasificado como agregado grueso.
Es indispensable para realizar cualquier diseño de mezcla tener un estudio granulométrico de
ambos materiales, para que al mezclarlos se obtenga un agregado densamente empaquetado.
El tamaño máximo del agregado grueso está restringido según la facilidad con que pueda
penetrar entre las barras de refuerzo y el encofrado. En los requisitos de reglamento para el
concreto estructural ACI, sección 3.3.2 especifica los tamaños máximos que pueden usarse enun concreto reforzado. Estos valores límites son los siguientes:
de la dimensión más corta entre los lados de la cimbra
del espesor de las losas
de la separación libre mínima entre las barras del refuerzo.
Estas tres reglas pueden ser omitidas siempre y cuando el ingeniero con su criterio
asegure que el material será trabajable y que con la compactación no quedarán espacios que
Los concretos pesados se utilizan principalmente en propósitos especiales, tales como en
contrapesos en puentes colgantes o en algunos casos para protección de rayos gamma en
reactores nucleares. En estos casos se utilizan agregados con alta densidad constituidos por
minerales pesados como el hierro o las rocas de sulfato de bario (baritas) trituradas, también seutilizan aceros en forma de fragmentos, esquirlas o perdigones (a manera de finos).
2.6.1.1 Análisis granulométrico con mallas
Se refiere al proceso utilizado para lograr una separación en el agregado, agrupando las
partículas de un mismo tamaño y separándolas de las demás, con el fin de obtener una
graduación o distribución por tamaños del material. La división se lleva a cabo cuando se
integran verticalmente bandejas con mallas, se colocan de manera que el tamaño de los
orificios quede en forma decreciente de arriba hacia abajo. Al aplicar una muestra seca de
material granular en la malla de mayor abertura y luego de agitarla, el agregado va a
descender, quedando retenidas las partículas que sobrepasan la malla superior, pero tienen un
mayor tamaño que las aberturas de la malla inferior, logrando así la separación. La norma
ASTM C136 indica la metodología para realizar el tamizado de los agregados.
Existen graficas que definen los límites superior e inferior de los tamaños en porcentaje
del agregado retenidos en cada tamiz, cuya intensión es dar una guía sobre cuáles son las
partículas óptimas para construir un concreto de buena calidad. Con esto se logra controlar la
manejabilidad de la mezcla y es posible llegar a una compactación máxima del concreto,
generando por consiguiente una alta resistencia. La norma ASTM C33 indica los
El resultado en el modulo de finura indica características que podrían variar la
resistencia y manejabilidad en el concreto fresco, debido a que influye de forma directa en la
cantidad de agua necesaria en la mezcla, por ello puede ser necesario un nuevo cálculo en la
dosificación del concreto. El valor típico del MF para el agregado fino se encuentra entre los2,3 y los 3,0. Cuanto más alto es el modulo de finura, más gruesa es la graduación del
material.
Ec. 2.1: Ecuación modulo de finura
2.6.2 Cemento
El cemento es un polvo fino de fácil adquisición comercial, que al combinarse con el
agua produce una reacción química y tiene como cualidad unir fuertemente materiales pétreos.
Por este motivo es muy utilizado en la construcción. Este material es producido por la
cohesión a elevadas temperaturas, de mezclas que pueden contener cal, hierro, alúmina y
sílice, en proporciones establecidas para obtener las propiedades deseadas.
Arthur H. Nilson define cemento como un material
(…) que tiene las propiedades de adhesión y cohesión necesarias para unir agregados
inertes y conformar una masa sólida de resistencia y durabilidad adecuadas. (…)ArthurH. Nilson, 1999, Diseño de Estructuras de Concreto, pág. 28.
Cuando al cemento se le agrega una determinada cantidad de agua, se hidrata, sufriendo
transformaciones físicas y químicas que se manifiestan con el fraguado y luego con el
endurecimiento de la mezcla. Mientras exista humedad, la mezcla continuará aumentando su
resistencia durante varios años, pero con una tasa de variación decreciente.
Para lograr la hidratación de una cantidad de cemento es necesario agregar una cantidadde agua, aproximadamente del 25% del peso del cemento. Sin embargo, se requiere una
cantidad adicional, para darle movilidad al agua dentro de la pasta para que esta pueda
alcanzar la totalidad de las partículas de cemento y proporcione la manejabilidad necesaria a la
mezcla. Para concretos normales la relación está en un intervalo de 0,40 a 0,60; es decir de un
40% a 60% del peso del cemento.
Para concretos de altas resistencias se han utilizado relaciones agua/cemento tan bajas
como 0,25. Para estos casos se hace imprescindible la utilización de aditivos para mejorar su
manejabilidad. Cualquier cantidad de agua por encima del 25% que agreguemos a la mezcla
no va a reaccionar químicamente, por lo cual va a producir poros en la pasta de cemento. Por
tanto la resistencia va a ser menor.
Cuando se inicia el proceso químico de fraguado y endurecimiento se empieza a liberar
energía, esta energía es conocida como calor de hidratación. En casos cuando se funden
grandes masas de concreto, este calor se disipa muy lentamente. Debido a esto se da unincremento en la temperatura y una expansión del volumen del concreto. Luego con el
enfriamiento tiende a contraerse, por este motivo se deben tomar las medidas necesarias de
control.
El principal componente del cemento es el clínker, el cual es producto de la cocción de
materiales naturales como cal en un 65%, alúmina en un 10% y óxidos de hierro y magnesio
en un 1% a 3%. Según los componentes que se le añadan al clínker se pueden clasificar los
La toma de muestras de concreto es un proceso indispensable y muy importante en
cualquier construcción. Cometer un error en este punto puede ocasionar resultados falsos,cuyas consecuencias pueden ser catastróficas. La norma ASTM C172 indica los
procedimientos para ejecutar esta labor correctamente.
Las muestras deben ser tomadas en el lugar de descarga del concreto. En caso de que sea
un camión mezclador, se debe tomar la muestra a un tercio de la descarga del volumen total
que contiene, nunca deben tomarse muestras al principio o al final del proceso. En el caso de
que el concreto tenga que transportarse en un recipiente abierto, se debe tomar concreto de al
menos cinco lugares diferentes. La muestra debe protegerse de la pérdida de humedad y se
deberá remezclar con una pala para asegurar su uniformidad. El tiempo entre su toma y su
utilización no deberá exceder los quince minutos.
Para las pruebas de compresión normalmente se utilizan muestras fabricadas en un
cilindro que mide 15 cm de diámetro y 30 cm de altura. Este debe ser llenado en tres capas,
varillando 25 veces cada una de ellas antes de agregar más concreto. El molde durante el
llenado debe este apoyado sobre una superficie plana y firme para que permanezca en una posición vertical. La norma ASTM C31 indica la metodología de la preparación y curado de
especímenes de concreto.
Luego de llenar los cilindros de concreto, no pueden ser transportados ni sacudidos
durante las primeras veinticuatro horas, por lo cual se debe tomar en cuenta que el lugar donde
se fabriquen tenga las condiciones idóneas durante este lapso de tiempo.
Es importante evitar las irregularidades en las muestras de concreto. Está comprobado
que una convexidad del 0,25 mm en el cabeceado de las bases puede reducir la resistencia a la
compresión hasta en un 25%. Se recomienda como método de cabeceo utilizar una capa
delgada de pasta de cemento Portland, cuatro horas después de moldeado. También se pueden
g) Tipo 7. Cónica y tranversal: Este tipo de falla se presenta cuando las caras de
aplicación de carga están ligeramente fuera de las tolerancias de paralelismo, también
se puede presentar por pequeñas desviaciones en el centrado del especimen con
respecto al eje de carga de la máquina.
Fig. 2.13: Falla tipo 7
2.9 Mezclado del concreto
El mezclado es un proceso básico en la fabricación de un concreto. Esta etapa es
esencial para que el desarrollo de la resistencia se dé en forma óptima. Para lograr un buen
mezclado del concreto se debe tener en cuenta varios factores como el volumen de la
revoltura, el tipo y consistencia del concreto y el tipo de mezcladora. No es un buen hábito
fijar un periodo de mezclado con base sólo en el tiempo, es necesario considerar la velocidad
del motor de la batidora, el cual no debe ser menor de 8 revoluciones por minuto, aunque lo
ideal es entre 14 y 18 revoluciones.
Para batidoras estacionarias de menos de m³ de capacidad, el tiempo de mezclado
ronda aproximadamente en 90 segundos, para mezcladoras con capacidades mayores el tiempodebe aumentarse en entre 15 a 30 segundos por cada m³ de capacidad adicional; en
camiones mezcladores (mixer) se exige un mínimo de 50 revoluciones y un máximo de 100
revoluciones, La norma ASTM C94 menciona sobre la uniformidad requerida de la mezcla.
El exceso de mezclado puede dañar el concreto debido a que el revenimiento se va
reduciendo, por lo cual se hace necesario añadir agua para restaurar el original, debido a esto
la resistencia va a disminuir. Otro perjuicio que se puede dar al prolongar un mezclado es que
se produce cierta trituración de los agregados.
2.10 Control durante el transporte, vaciado, vibrado y curado del concreto
El principal riesgo durante el transporte del concreto es la segregación. Este fenómeno
se presenta debido a que los agregados que tiene la mezcla son heterogéneos. Comúnmente los
componentes más pesados tienden a asentarse y por el contrario, los materiales más livianos
tienden a subir. Para contrarrestar este problema es recomendable utilizar un medio de
transporte para el concreto adecuado como un auto hormigonera o un camión mezclador
(mixer) y evitar el transporte de mezcla por medios inadecuados, como por ejemplo los
vertederos.
Antes de iniciar con el proceso de vaciado del concreto se debe remover el óxido en el
refuerzo de la estructura, así como limpiar las formaletas y tratar las superficies ya endurecidasde concreto previamente colocado. Para el vaciado de la mezcla fresca la altura máxima es de
1,5 metros. En caso de no poder realizarlo con esta condición, se debe vaciar con ayuda de
manguera de lona, o tela gruesa, para evitar la segregación. El vibrado en el concreto
colocado, es el procedimiento en el cual se compacta el material, disminuyendo así la mayor
cantidad de vacíos posibles. Para este proceso se utilizan vibradores mecánicos de alta
frecuencia generalmente de tipo interno que se sumergen en el concreto.
El curado del concreto es el nombre que se le da al proceso utilizado para promover la
hidratación durante el periodo de desarrollo de la resistencia. Este procedimiento controla la
temperatura y la humedad en el concreto. Esto se logra manteniendo la mezcla endurecida lo
más saturado posible, ya que la hidratación se da siempre que exista el agua que reaccione con
el cemento, por lo cual se debe prevenir la evaporación del agua de los capilares.
Fig. 2.14: Colocación de concreto Fig. 2.15: Compactado de concreto
Se puede asegurar que el curado es una parte fundamental en el proceso de alcanzar la
resistencia deseada, Arthur H. Nilson explica sobre el curado
(…) La resistencia final del concreto depende en forma importante de las condiciones
de humedad y temperatura durante este periodo inicial. El mantenimiento de lascondiciones adecuadas durante este tiempo se conoce como curado. (…) Arthur H.
Nilson, 1999, Diseño de Estructuras de Concreto, págs. 33
La humedad y la temperatura adecuada durante los primeros días del concreto son
factores muy importantes. Cuando se realiza un mal proceso de curado el concreto puede
llegar a perder hasta un 30% de la resistencia. Debe protegerse de la perdida de humedad al
menos por siete días, y en trabajos más delicado hasta los catorce días.
El curado se puede realizar manteniendo húmedas las superficies expuestas mediante
rociado, empozamiento, recubriendo con láminas de plástico o mediante la aplicación de
componentes sellantes que usados de manera adecuada forman membranas retardantes de la
b) Residuos industriales inertes: son los residuos que no sufren transformaciones
físicas, químicas o biológicas significativas. Este tipo de residuos no son solubles
ni combustibles, no reaccionan en forma física, ni químicamente ni de ninguna otra
manera. No son biodegradables, ni afectan negativamente a otras materias con lascuales entran en contacto, de forma que puedan dar lugar a contaminación del
medio ambiente o perjudicar a la salud humana.
c) Residuos de construcción y demolición: se refiere a cualquier residuo producido en
una obra de construcción o demolición.
d) Residuos no peligrosos valorizables: estos son residuos como cartón, plástico,
papel de embalaje, chatarra, etc., que pueden ser reciclados.
2.11.2.2 Residuos peligrosos
Es el tipo de residuos que tiene alguna o varias de las siguientes características de
peligrosidad: explosivo, inflamable, tóxico, corrosivo, mutagénico, infeccioso, etc. Es muy
importante darle el manejo adecuado a este tipo de materiales o sustancias para no incurrir en
errores que son lamentables para los seres vivos y el planeta en sí.
2.11.3 Residuos industriales
Tal y como lo indica su nombre, se consideran residuos industriales a los resultantes delos procesos de fabricación, transformación, utilización, de consumo, de limpieza o de
mantenimiento generados por la actividad industrial, los cuales generalmente están hechos de
materiales tales como: madera, papel y cartón, metales, plásticos, vidrio, caucho, textiles, etc.
La industria pesada, que es una de las que más genera residuos, utiliza como materia
prima grandes cantidades de productos de alta densidad. En este tipo de industria podemos
encontrar el sector metalúrgico, el cual genera grandes masas de desechos como acero, hierro,
aluminio u otros metales.
Claramente podemos decir que la gran mayoría de este tipo de desechos por sus
características pueden ser reutilizados y reciclados, sin embargo existe un dilema y este es el
factor económico, ya que las técnicas que se deben aplicar para la ejecución de estos procesos
son relativamente costosas, por lo cual muchas compañías lo ven como una pérdida económica
para la industria.
A lo largo de la última década los gobiernos a nivel mundial se han dado a la tarea de
demostrar a las empresas el daño ambiental que se está produciendo a causa del manejo
deficiente que se ha dado a los residuos industriales, el cual se intensificó con el crecimiento
de la población y el consumismo eminente que aumenta conforme pasa el tiempo. Gracias a
esto es que hoy en día una gran cantidad de industrias a nivel mundial hacen el esfuerzo para
reutilizar y reciclar sus productos y así disminuir un poco el impacto ambiental que causan.
Al reutilizar este tipo de materiales no solo se evita que se depositen en un botadero orelleno sanitario, sino que detrás de esto existen muchos detalles, como por ejemplo el ahorro
de energía y la disminución de la cantidad de gases de carbono producido en el proceso de
fabricación de la materia prima, además hay un punto muy importante que es la reducción de
la contaminación del agua por desechos industriales, así como un sinfín de beneficios y
En Egipto se han encontrado collares de vidrio que datan del período de 1504-1450 a.C.,
pero se sabe que la fabricación de este material floreció en Egipto y Mesopotamia hasta el
1200 a.C, proceso que se vería interrumpido por varios siglos.
En la Edad Media durante los siglos VII y XII, en los países islámicos el vidrio tuvo su
auge en el Oriente Próximo. La tradición Sasánida de tallado del vidrio fue continuada por los
artesanos musulmanes que realizaron vasijas de alto relieve con motivos animales.
Más tarde en el norte de Europa y Gran Bretaña continuaron utilizando el vidrio para la
producción de objetos utilitarios. Sin embargo, la fabricación más importante de este material
no fue sino hasta la Edad Media cuando se empezaron a implementar los mosaicos
principalmente en las iglesias, los cuales se hacían con pequeñas piezas que se cortaban de los
bloques de vidrio. El arte de la producción de vidrieras decayó a finales del Renacimiento,
aunque volvió a recuperarse en el siglo XIX.
En la actualidad el vidrio es un material muy utilizado en la cotidianidad del ser humano
debido a sus características de transparencia, aislamiento térmico y moldeabilidad. Hoy en día
se fabrican botellas, espejos, utensilios de cocina, ventanas, y miles de cosas más con este
material. Es por esta razón que el vidrio es también uno de los desechos más comunes. Aúncuando es un material reciclable no hay en nuestra sociedad suficiente conciencia ecológica
por lo que buena parte del vidrio industrializado termina siendo un contaminante ambiental
más.
El vidrio se obtiene al combinar arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y
caliza (CaCO3), calentándolos a unos 1500 °C. Desde que el ser humano descubrió el vidrio,
su fabricación ha variado a través del tiempo debido a la infraestructura disponible para la
combinación de las materias primas. En la antigüedad se utilizaban crisoles (molde para
soportar altas temperaturas) con capacidades mínimas, sin embargo hoy en día en las grandes
fábricas se utiliza el llamado horno tanque, que consiste en un gran recipiente cerrado
fabricado con los mejores materiales refractarios. Dentro del tanque se quema algún tipo de
combustible, lo cual produce grandes llamas que pasan sobre la superficie del vidrio fundido y
sobre las materia primas flotantes aún no fundidas.
Terminado el proceso en el horno tanque, el vidrio se enfría y se endurece rápidamente,durante este pequeño lapso es cuando se le da el aspecto deseado, se puede prensar, soplar,
estirar y laminar. Una ventaja importante es que el vidrio frio puede recalentarse y trabajarse
varias veces aplicando el mismo método. Se debe evitar que el vidrio caliente y blando
permanezca a la intemperie mucho tiempo porque en este caso se puede cristalizar.
En las industria a gran escala, inmediatamente después de que se le da forma a un
artículo de vidrio, se transporta a un horno de recocido continuo, en el cual se vuelve a
calentar a la temperatura adecuada. Así se evitan tensiones dentro del material. Luego se
somete a un enfriamiento lento y controlado. Posteriormente el artículo es inspeccionado y
embalado.
Fig. 2.23: Fabricación de botellas de vidrio
Debido a la variedad de usos que se le puede dar a este material, se hizo necesario crear
varios tipos, estos se logran fabricar al agregar distintos compuestos químicos. De acuerdo con
la composición química, se han clasificado los tipos de vidrio comerciales en:
El poliestireno es un polímero termoplástico obtenido de la polimerización del estireno,
Es uno de materiales más utilizados en la fabricación de artefactos y objetos. Probablemente sien este momento se observa alrededor, se podrá observar algún juguete, el televisor, el
monitor de la computadora. Pues bien, muchos de estos aparatos están compuestos de
poliestireno, esta es la materia prima para muchas compañías que utilizan miles de toneladas
anuales.
Este polímero fue obtenido por primera vez en Alemania en 1930 por I.G.
Faberindustrie, en este mismo año en ese país se realiza la primera producción industrial de
poliestireno cristal por la compañía BASF, A partir de este momento inicia la investigación
para optimizar y desarrollar modificaciones en la estructura de éste material, dotándolo de
diferentes características funcionales para diversos usos, logrando así la incursión en la
composición de miles de productos en el mercado.
El poliestireno se comporta como un sólido vítreo a una temperatura inferior al 100°C,
cuando se expone a una temperatura superior tiene la propiedad de convertirse en un material
maleable. Gracias a esto se puede fabricar en diversas formas. En el mercado se ofrece
variedad de colores, transparente u opaco. Su alta demanda se debe a propiedades útiles que le
otorgan ventaja sobre otro materiales, por ejemplo, es un material que posee una buena
estabilidad dimensional, dureza y rigidez, además de esto es un excelente aislante térmico (por
debajo de los 100°C) y puede ser utilizado en la industria eléctrica, ya que también posee la
característica de no ser un material conductor. Otra ventaja que ofrece es su baja densidad que
ronda los 1,05 g/cm³. Su resistencia al agua es óptima, no absorbe ni permite su paso. Además
de todas las ventajas que ofrece, su precio en el mercado es muy bajo, accesible para ser
especiales de poliestireno de alto impacto traslucido, lo común es encontrarlo en variedad de
colores opacos.
Este material es más fuerte que el poliestireno Cristal, por lo que ofrece la ventaja de serun material menos quebradizo y que soporta impactos mayores sin romperse. Con ese tipo de
poliestireno se fabrican: juguetes, componentes de automóviles, maquinillas de afeitar
desechables, teclados y periféricos para computadoras, teléfonos, envases de productos
lácteos, armas y accesorios, artículos para el hogar, etc.
c) Poliestireno expandido (EPS, siglas en inglés)
Este poliestireno fue desarrollado a finales de la década de los 50 por BASF (Alemania)
bajo la marca Styropor. Es el resultado de mezclar 95% de poliestireno y 5% de un gas,
generalmente pentano. Esta mezcla produce un aumento del volumen en el material,
disminuyendo así su densidad que se sitúan en el intervalo que va desde los 10 kg/m ³ hasta los
35 kg/m³. El aumento en el volumen es producto de que el gas pentano forma burbujas dentro
del poliestireno.
El color natural de poliestireno expandido es blanco, su aislamiento térmico es excelente
debido al aire en reposo dentro del material. Está comprobado que no es un material
higroscópico después de hacerle la prueba de inmersión después de 28 días, que consiste en
sumergir el elemento completamente para medir la absorción, dando como resultado una
oscilación entre el 1% y el 3% en volumen.
Este material no tiene limitaciones de uso con respecto a la temperatura en el extremoinferior (excepto por las contracciones que se puedan presentar), soporta como máximo
temperaturas de 100°C cuando la exposiciones por un tiempo corto y para tiempos continuos
el máximo de temperatura permitido es de 80°C. Este tipo de poliestireno es utilizado en:
Este estudio constituye una investigación aplicada, cuya intención es utilizar los
conocimientos adquiridos sobre la tecnología del concreto, para diseñar una mezcla con
proporciones de agregados con características determinadas, siguiendo las normas prescritas
ASTM, luego, se agregarán cantidades controladas de residuos industriales como el vidrio, las
virutas de acero y poliestireno de alto impacto (HIPS), de estos materiales se tienen
antecedentes como densidades, absorción, porosidad, etc. La adición se realiza con el fin de
obtener resultados empíricos que generen nuevos conocimientos y permitan dar un criterio
sobre la utilización de estos materiales.
El trabajo se desarrollo en el laboratorio ubicado en las instalaciones de la UniversidadFidélitas, sede Santa Marta, Montes de Oca, durante los meses de julio, setiembre y octubre
del año 2013.
Todas las pruebas documentadas siguen las normas ASTM y ACI, con limitaciones
mínimas de tiempo y equipo que pueden alterar la precisión de los datos, pero que no
comprometen los objetivos del proyecto. Paralelo al desarrollo de la investigación se
realizaron trabajos de remodelación en el laboratorio por parte de la universidad. Estos
trabajos no alteran los datos obtenidos, sin embargo, en algunas ocasiones no se contaba con el
espacio o instalaciones adecuadas. Cabe resaltar que dichos cambios son parte de una mejora
en los laboratorios y permitirá a los usuarios contar con un espacio más preparado y amplio en
el futuro, Esto fue solo una etapa de transición que coincidió con el desarrollo del proyecto.
En este capítulo se muestra un resumen de todas las técnicas utilizadas tanto en campo,
(lugar donde se consiguen los agregados), como en condiciones controladas dentro del
laboratorio. Aborda las etapas de investigación de la materia prima para fabricar el concreto
modificado, fabricación de la mezcla y obtención de resultados. Se muestra un resumen de lasnormas ASTM con la intensión de que el lector se sienta familiarizado e identifique cuáles son
los mecanismos para realizar cada prueba, sin embargo, no es intención de este proyecto tratar
de sustituir el uso del documento oficial de dichas normas para su aplicación. La última etapa
de obtención de resultados tiene como meta suministrar la información suficiente para la
realización de un análisis de comportamiento del concreto y factibilidad de uso en la
construcción.
3.2 Pruebas a los agregados.
3.2.1 Práctica estándar para agregados de muestreo, ASTM D75.
Objetivo de la norma.
Esta norma permite obtener una representación fiel del agregado que se utiliza en la
investigación, al satisfacer la necesidad de ingresar en el laboratorio una muestra confiable que
refleje las características y forma de la arena y piedra con que se fabricará el concreto, con el
fin de aceptar o rechazar el agregado en investigaciones preliminares. Se debe evitar cualquier
tipo de segregación o alteración de las condiciones reales que sean producto del proceso de
almacenaje o transporte.
Los agregados se almacenaron en pilas en una bodega bajo techo, protegidas contra la
lluvia, el sol y la humedad. Fueron transportados a la universidad en sacos de 50 kg
respectivamente etiquetados. En el laboratorio los agregados fueron divididos y pesados para
luego ser almacenados en bolsas que conservaran sus características iniciales.
Fig. 3.5: Esquema del cuarteo Fig. 3.6: Cuarteo de agregadode agregado
3.2.3 Método de prueba estándar para el contenido total de humedad evaporable del
agregado mediante secado, ASTM C566.
Objetivo de la norma.
Determinar la cantidad de agua que se evapora de una muestra de agregado. Esta
evaporación se limita a la humedad superficial y a la que se produce en los poros internos de la
partícula. Los resultados indican si el material aporta o absorbe agua en una mezcla deconcreto, por lo tanto, la norma es indispensable para calcular las proporciones de los
ingredientes necesarios en la mezcla.
Fig. 3.7: Secado de las Fig. 3.8: Muestras pesadas paramuestras en el horno análisis de contenido de humedad
El anexo A muestra la memoria de cálculo del método de prueba estándar para el
contenido total de humedad evaporable del agregado mediante secado, ASTM C566, con los
resultados obtenidos en el laboratorio.
3.2.4 Método de prueba estándar para la densidad, densidad relativa (gravedad
específica) y absorción de los agregados grueso y fino, ASTM C127, ASTM C128.
Objetivo de la norma
Este procedimiento permite medir la densidad promedio de una cantidad de partículas
determinada, excluyendo el volumen de vacios entre ellas, con lo cual, es posible calcular elvolumen que ocupa el agregado grueso y fino en una mezcla de concreto (densidad relativa).
Además de esto obtenemos los siguientes datos:
Densidad relativa saturada con superficie seca (SSS), hace referencia a cuando el
agregado ha llegado a su punto máximo de saturación y la superficie no tiene agua
libre.
Densidad relativa secada al horno (SH), en este caso el agua que se encontraba en los
poros es evaporada por efecto del calor del horno.
Densidad Aparente (gravedad especifica aparente), toma en cuenta únicamente el
material solido de la partícula sin incluir el espacio de los poros.
Absorción, permite medir el cambio de la masa de las partículas de los agregados,cuando pasan de estar sin agua en lo poros y la superficie al estado de saturación al
100%, mostrando de esta manera la capacidad que tienen los áridos para absorber agua
en una mezcla de concreto, o por el contrario, el porcentaje de agua que aportarán a la
mezcla.
Fig. 3.10: Pesaje de las muestras Fig. 3.11: Prueba del cono truncado
Fig. 3.12: Tamizado de la muestra Fig. 3.13: Pesaje de picnómetro,agua y agregado
Fig. 3.31: Desmoldado de Fig. 3.32: Pruebas de compresiónlos cilindros de concreto en los testigos de concreto
3.4 Diseño de mezcla de concreto.
En la investigación fue necesario realizar dos diseños de mezcla, concreto A1 (210
kg/cm²) y concreto A2 (250 kg/cm²), siguiendo los requisitos de reglamento para el concreto
estructural (ACI) para concretos de agregados de peso normal. El trabajo se enfocó en
modificar un mezcla que presente una manejabilidad, un revenimiento y resistencia a lacompresión de uso común en diferentes tipos de construcciones en Costa Rica
Para elegir la cantidad adecuada y económica de cada uno de los ingredientes (agua,
arena, piedra, cemento), fue necesaria la aplicación de las normas ASTM antes mencionadas y
descritas, con el fin de conocer acerca de los factores de los agregados que influyen en las
propiedades del concreto.
Después de realizarse la dosificación, es necesario, verificar que las características se
cumplan en la práctica. En este caso una vez mezclado el concreto A1 (210 kg/cm²) demuestra
que no tiene la consistencia deseada, pues al aplicar la norma ASTM C143 para verificar el
asentamiento, se observa que está fuera de parámetro, con una medida de revenimiento de
1,5 cm. Como solución al problema fue necesario añadirle 28,74% más del agua de
dosificación para modificar la consistencia y hacer el concreto más manejable. Con esta
modificación el revenimiento pasó de 1,5 cm a 5 cm, y creó una nueva incógnita: ¿cuál es la
afectación de la resistencia a la compresión al aumentar la relación agua/cemento?
La limitación del tiempo para realizar las pruebas compromete la etapa de verificación
y rediseño de las mezclas, por lo tanto se toma la decisión de trabajar con un concreto A2 (250
kg/cm²) para asegurar que la resistencia será más alta de 210 kg/cm², aunque se dé un
incremento de agua que aumente la medida del revenimiento. En la actualidad muchos
ingenieros diseñadores toman la decisión de aumentar el factor de seguridad y especifican un
concreto con una resistencia de entre 220 kg/cm² a 250 kg/cm², debido a que en el pasado
muchas de las mezclas en la obra dosificadas para 210 kg/cm² no cumplían con la resistencia.
De esta manera, este estudio, al utilizar un concreto modificado partiendo de una base de
resistencia de 250 kg/cm², cumple la idea inicial de analizar el comportamiento de un concreto
de uso común en las construcciones.
El diseño A2 (250 kg/cm²), se realizó con la misma metodología. Al verificar el
revenimiento se observó que no cumplía con lo estimado, por esta razón se tomó la decisión
de agregarle 19,69% más del agua de la dosificación, aumentado la razón agua/cemento ycambiando la medida de la prueba del revenimiento de 3,5 cm a 7,25 cm.
Para fabricar el concreto en primera instancia se adquieren los agregados A y B, luego
de determinar su granulometría se determina que el agregado B está fuera de parámetros
especificados en la norma ASTM C33 (ver tabla 3.6), por consiguiente, al aplicar la norma
ASTM C125 el modulo de finura es menor al recomendado. Por este motivo se decide adquirir
el agregado C, el cual está respaldado por la hoja técnica suministrada por el proveedor (anexo
B). A este nuevo agregado únicamente se le aplicó la norma ASTM C566, para determinar la
humedad del material.
A continuación se detallan las proporciones por peso y volumen de los materiales que
Para la el concreto A2, elegido como el concreto que se desea modificar con residuos
industriales se fabricaron nueve cilindros para obtener la resistencia a los 7, 14 y 28 días. En
estas tres fechas fueron fallados 3 testigos para luego calcular un promedio y tener en cuenta la
variabilidad natural de la prueba. En la tabla 3.36 de la sección 3.5.2 se presentan losresultados obtenidos. El desarrollo de la resistencia a la compresión del concreto A2 se
demuestra en el gráfico 3.2 de la sección 3.6.
3.4.1 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con vidrio.
El vidrio utilizado es sódico-cálcico, y fue triturado mediante métodos sencillos
artesanales. El proceso se realizó en un barril de metal. La trituración fue lograda dejando caer
un mazo sobre el vidrio, hasta obtener la cantidad necesaria de partículas. Se eligió para
modificar el concreto toda aquella granulometría capaz de sobrepasar la malla n. ° 4.
Adición del vidrio
Recolección en
locales comerciales
de la zona de
Cartago
Seleccionar las
botellas no
retornables
Triturar la botellas
con un mazo
Lavado el vidrio
triturado
Secado del vidrio en
el horno 24 horas a
una temperatura de
80 °C
Tamizado del
vidrio
Pesaje del vidrio
Aplicación a la
mezcla de concreto
A2
Fin del
proceso
Fig. 3.33: Diagrama de proceso de adición del vidrio
Tabla 3.16: Proporciones en peso y volumen, concreto A2 con vidrio molido (4%)
MaterialProporciones por peso
para 1 kilogramoProporciones en volumen
para un m³
Cemento 0,163 0,120
Agregado fino húmedo 0,310 0,419
Agregado grueso 0,407 0,684
Agua efectiva 0,073 0,190
Vidrio 0,038 0,037
Aire --- 0,015
La tabla 3.38 en la sección 3.5.3 muestra los resultados de la falla del cilindro
fabricado con esta mezcla de concreto y el gráfico 3.3 de la sección 3.6 muestra la curva deldesarrollo de resistencia a la compresión hasta los 28 días de su fabricación.
3.4.1.2 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con vidrio, 8% de su masa total.
En esta mezcla de concreto se agrega vidrio molido en una cantidad que equivale al 8%
de su peso total sin modificar.
Tabla 3.17: Características del vidrio en la mezcla de concreto A2, 8% vidrio
Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con vidrio, 8% de su masa total
Densidad del vidrio (kg/m³) 2 500
Porcentaje de vidrio de la masa total del concreto 8
Costo del vidrio por kilogramo (colones) 20
Peso del vidrio por m³ de concreto (kg/m³) 185,921Volumen del vidrio en la mezcla por m³ de concreto(m³) 0,074
Volumen de concreto modificado con vidrio (m³) 1,074
Tabla 3.20: Proporciones en peso y volumen, concreto A2 con vidrio molido (12%)
MaterialProporciones por peso
para 1 kilogramoProporciones en volumen
para un m³
Cemento 0,151 0,111
Agregado fino húmedo 0,288 0,387
Agregado grueso 0,378 0,631
Agua efectiva 0,068 0,175
Vidrio 0,107 0,112
Aire --- 0,015
La tabla 3.42 en la sección 3.5.5 muestra los resultados de la falla del cilindro fabricado
con esta mezcla de concreto y el gráfico 3.5 de la sección 4.6 muestra la curva del desarrollode resistencia a la compresión hasta los 28 días de su fabricación.
3.4.2 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con Acero.
El acero utilizado fue adquirido en Fema industrial S.A, bajo la designación de
reciclaje de virutas de acero 4041. En el anexo K se encuentra una hoja técnica de estematerial con sus características y sus principales usos. El material en agosto del 2013 fue
adquirido a un precio de 140 colones por kilogramo y está conformado por hilos sinusoidales
de 1cm de largo aproximadamente. Se utilizaron en el concreto las partículas capaces de
atravesar el tamiz n.°4.
Fig. 3.36: Tamizado del acero 4041 Fig. 3.37: Virutas de acero
Este capítulo muestra las comparaciones graficas entre las resistencias a la compresión
de cada mezcla de concreto. El análisis se basa en los resultados obtenidos al fallar los
cilindros fabricados en el laboratorio a los 7, 14 y 28 días de edad, igualmente se grafica la
variación en el revenimiento y la densidad de las mezclas al agregar cantidades controladas de
residuos industriales. Por último se realiza un análisis en los costos de los materiales utilizados
para fabricar un metro cubico de cada mezcla de concreto, sin tomar en cuenta la mano de
obra en producción y colocación.
En la actualidad en Costa Rica los residuos no se venden para el fin perseguido por este
estudio. Para adicionarlos a las mezclas es necesario que sean procesados previamente. Elvidrio por ejemplo necesita ser molido y no se cuenta con una referencia de precio de este
material similarmente procesado en el mercad. Para el caso del poliestireno de alto impacto la
técnica de trituración que existe incluye una clasificación estricta de la forma y color de la
partícula. El costo final del kilogramo seleccionado y triturado es de 110 colones
aproximadamente, sin embargo, la selección de colores no sería necesaria para ser aplicada en
el concreto, por lo que el kilogramo de este material tendría un costo menor. Por último, las
virutas de acero deben ser seleccionas por tamaños y formas. La técnica utilizada va a ser
directamente definida por la máquina que las produce, siendo el proceso mínimo cuando las
Para establecer el precio de los residuos de vidrio quebrado y poliestireno de alto
impacto debidamente procesados, se aumentó en un 100% el costo del material sin procesar
obtenido en el mercado actual, establecidos en el anexo L y el anexo M respectivamente, con
el fin de proponer un posible valor que se tendría después de ser molidos o triturados engrandes cantidades. El poliestireno de alto impacto (HIPS) es pagado por las empresas
comercializadoras de residuos aproximadamente a 40 colones por cada kilogramo sin
restricción de forma. El aumento propuesto por la trituración es de 40 colones, obteniendo así
un costo final de 80 colones por kilogramo. De igual manera el vidrio quebrado es pagado por
estas empresas comercializadoras de residuos a 10 colones por kilogramo. Este fue aumentado
a 20 colones. El acero, por tratarse de virutas que se extraen de los procesos para fabricar
elementos en talleres de metales, conserva su precio de mercado de 140 colones por
kilogramo, ya que el trabajo requerido para poder adicionarlo a las mezclas de concreto sería
mínimo. El aumento en los costos de los materiales busca reflejar el costo aproximado que
tendrían los residuos procesados.
En las nueve mezclas modificadas, tres de ellas con vidrio molido, tres con virutas de
acero y tres con poliestireno de alto impacto, hay una tendencia del concreto a bajar la
resistencia a la compresión a medida que aumenta la cantidad de kilogramos de residuo
industrial adicionado como un agregado extra. Estas partículas de más añadidas al concreto no
son contempladas en el diseño inicial A2 (250 kg/m²) el cual fue elegido para incorporarle
residuos en cantidades controladas. Debido a esto se produce una variación en el tamaño de la
agregados, cambiando la forma y características de las superficies de contacto entre partículas.
En la graficas 4.1, 4.4, 4.8, y 4.12 se pude observar el comportamiento de cada curva de
resistencia a la compresión según la edad en días del concreto con su diseño original y sus
modificaciones con residuos industriales, estas resistencias disminuyen gradualmente. Alanalizar estos cambios, la pérdida de resistencia puede ser producto de la variación en la
granulometría de los agregados, ya que al adicionarle residuos industriales a la mezcla se
aumenta la relación de la superficie de todas las partículas respecto a su volumen, es decir, se
aumenta el área de la superficie de los agregados, y la pasta de concreto no es suficiente para
recubrir todas las áreas superficiales. Esta falta de concreto para recubrir las partículas puede
provocar un disminución en la adherencia de los agregados, al crear superficies de falla.
Otros factores que pueden modificar la adhesión entre las partículas y la pasta decemento son la rugosidad, textura, presencia de polvo o arcilla adheridos, exceso de
superficies planas y lisas, entre otras. Estas características provocan vacíos dentro la mezcla,
disminuyendo tanto la densidad como la resistencia del concreto.
4.2 Análisis del concreto A1 (210 kg/cm²) y el concreto A2 (250 kg/cm²)
Para este análisis se realizan diferentes gráficos, tomando la información de las tablas
3.34 y 3.36 de la sección 3.5 que contienen los resultados obtenidos al fallar los cilindros de
concreto.
Gráfico 4.1: Comparación de resistencia a la compresión del concreto A1 y concreto A2
0
135,67
187,63
254,99
0
129,90
168,58
213,61
0
50
100
150
200
250
300
0 5 10 15 20 25 30
R e s i t e n c i a a l a c o m p r e s i ó n k g / c m ²
El gráfico 4.1 describe como la resistencia a la compresión tanto del concreto A1 como
la del concreto A2, cumplen a cabalidad según lo esperado en el diseño de mezcla. Se puede
observar que para ambos, las resistencias a los siete días de edad alcanzan entre el 50% y 60%
de la resistencia a la compresión final calculada. A los 14 días adquieren una resistencia entreun rango del 70% a 80% de dicha resistencia, y por último a los 28 días se sobrepasa en un
pequeño margen el 100% de lo propuesto en el diseño.
Al verificar los revenimientos de las diferentes mezclas con la norma ASTM C143 se
comprobó que no cumplían con la consistencia deseada. Al inicio, el concreto A1 se diseñó
para un revenimiento de 5 cm y en las pruebas de laboratorio el resultado fue de 1,5 cm, en el
concreto A2 el revenimiento de diseño fue de 8cm y se obtuvo como resultado 3,5 cm. Como
solución a este problema se agrega una cantidad de agua controlada. Si bien es cierto esta
modificación pudo haber disminuido las resistencias, fue necesaria para hacer el concreto más
manejable. Con el cambio en la dosificación de agua el revenimiento en el concreto A1
aumentó a 5 cm, y en caso del concreto A2 se incrementó a 7,25 cm, tal y como se muestra en
el gráfico 4.2.
Gráfico 4.2: Comparación del revenimiento del concreto A1 y Concreto A2
En el gráfico 4.3, la densidad del concreto A2 aumenta respecto a la densidad del
concreto A1. Esto se debe a que la cantidad de cemento en el concreto A2 es mayor. Como se
menciona en capítulos anteriores, cuanto más partículas finas de cemento se tengan en la
mezcla, menor va a ser la cantidad de vacíos del concreto. Generalmente cuando se utilizan losmismos agregados en una dosificación, se puede asegurar que al aumentar su densidad por el
contenido de cemento, se produce una mayor resistencia final del concreto, siempre y cuando
se seleccione una adecuada relación agua/cemento. Para este caso la densidad del concreto A1
disminuye en un 1% con respecto a la densidad del concreto A2
Gráfico 4.3: Comparación de la densidad del concreto A1 y Concreto A2
La tabla 4.1 describe los costos por metro cúbico de los materiales de los concretos A1 y
A2. Como se observa en la última fila (Total), el concreto de f´c 210 kg/cm 2 tiene un costo de
₡58 945,70 y el concreto de f´c 250 kg/cm2 tiene un costo de ₡61 769,30. Esto significa que
para aumentar la resistencia a la compresión un 20% de la mezcla de concreto A1 se debe
invertir aproximadamente 5% más del costo inicial de la mezcla. En este caso en particular el
aumento de la resistencia de un concreto a otro es significativo y se puede notar que la
esto produce que las variaciones no sean significativas. Sin embargo, al igual como se explica
anteriormente al no estar contemplado el vidrio en el diseño de mezcla, y modificar la
granulometría, aumenta la cantidad de vacíos para un mismo volumen de mezcla, por lo tanto
se pueden producir pequeñas disminuciones en el peso del concreto.
Gráfico 4.7: Comparación de la densidad del concreto A2 modificado con vidrio
Las variaciones de la densidad al agregar estas cantidades de vidrio pueden ser
despreciables cuando nos referimos a cantidades pequeñas de concreto. La densidad
modificado con vidrio al 4% del peso total de la mezcla es de 0,075 %. Para la mezcla
modificado con 8% de vidrio la variación es de 2,14% de la densidad de la mezcla original,
por ultimo para las mezclas modificadas con 12 de vidrio molido obtenemos una variación de
la densidad del 1,68%. Estos resultados ponen en evidencia que la densidad calculada en los
cilindros puede depender más de diferencias despreciables en la compactación de cadaespécimen o variaciones milimétricas en los diámetros o altura de los mismos.
La tabla 4.2 muestra los costos de los materiales para fabricar un metro cúbico de
concreto con la mezcla A2 y sus modificaciones con vidrio al 4%, 8% y 12% de su peso, como
El gráfico 4.10 hace referencia al revenimiento del concreto A2 modificado con
diferentes cantidades de viruta de acero. Se puede observar que conforme agregamos acero a
la mezcla la medida de revenimiento disminuye, al igual que en el concreto modificado con
vidrio. Las partículas laminares de la viruta de acero no fueron caracterizadas ni consideradasen el diseño de la mezcla. Dichas partículas tienen un área superficial la cual retiene agua y
requieren de más pasta para ser totalmente embebidas. Estos factores van a reducir el
revenimiento original, por lo tanto la mezcla reduce su manejabilidad
Gráfico 4.10: Comparación del revenimiento del concreto A2 modificado con viruta de acero
En el gráfico 4.11 se pueden analizar las densidades del concreto A2 modificado con
distintas cantidades de viruta de acero, al igual que sucede con la resistencia, cuanta más
cantidad de viruta se añade a la mezcla, la densidad tiende a disminuir. A pesar de que la
densidad del acero triplica la densidad del concreto. Las partículas laminares de viruta de
acero no contempladas en el diseño, pueden provocar que queden muchos espacios libres en la
mezcla, por ende su peso disminuye.
7,25
4,50 3,50 3,50
Revenimiento en cm del concreto A2 modificado con acero
Gráfico 4.11: Comparación de la densidad del concreto A2 modificado con viruta de acero
Las variaciones de la densidad del concreto al agregar estas cantidades de virutas de
acero pueden ser despreciables también para este caso, pues a pesar de la diferencia de peso
entre la mezcla de concreto y el acero 4041, los resultados finales no reflejan un cambio
considerable. La densidad del concreto modificado con virutas de acero al 2% del peso total de
la mezcla es de 0,52% mayor que la del concreto A2, para la mezcla modificado con 4% de
virutas de acero la variación es de 1,09% menor a la densidad de la mezcla original. Por
último para la mezcla modificada con 6% de virutas de acero obtenemos una variación de la
densidad del 1,39% menor a la del concreto A2.
Las tabla 4.3, muestra los costos de los materiales por metro cúbico de concreto
modificado con viruta de acero, contrario a lo que sucede con el concreto modificado convidrio. El costo total de la mezcla aumenta conforme se le agrega mayor cantidad de viruta de
acero. A pesar que al adicionarle el agregado se está aumentando el volumen de la mezcla se
debe tomar en cuenta que el acero es un material relativamente costoso, lo cual hace que el
precio total de concreto por unidad de volumen aumente considerablemente.
de concreto en HIPS triturado, la resistencia llega a 229 kg/cm² perdiendo un 9,8% de la
resistencia de diseño. Para el concreto modificado con 4% de HIPS la pérdida en la resistencia
es de 26,4% de la resistencia a la compresión original, llegando a 187,63 kg/cm² y por último,
el concreto modificado con 6% de HIPS llega a una resistencia de 176,09 kg/cm², perdiendoun 30,9 % de la resistencia original del concreto.
Gráfico 4.13: Disminución porcentual de la resistencia a la compresión al adicionar HIPS alconcreto A2
Los revenimientos del concreto cuando son agregadas las partículas de poliestireno
tienden a reducir. Este material aporta una mayor área de superficie a la mezcla, la cual retiene
cierta cantidad de agua y necesita de más pasta para ser recubierta. Esto afecta directamente la
manejabilidad del concreto.
En el gráfico 4.15 se puede observar una disminución evidente en la densidad delconcreto al aumentar las cantidades de poliestireno de alto impacto a la mezcla. Al igual que
en los casos anteriores se produce un aumento en la cantidad de vacíos en el concreto y en
este caso en particular, la baja densidad que tiene este material hace que la densidad de la
100%90,2%
73,6% 69,1%
% d
e l a r e i s t e n c i a o r i g i n a l p a r a c a d a
El porcentaje de disminución de la densidad de la mezcla A2 al agregar 2% del peso
total de concreto en HIPS es de 1,97%, pasando de 2 396,19 kg/m³ a 2 348,82 kg/m³. Al
agregar 4% del peso total de concreto en HIPS el porcentaje de disminución en la densidad esde 5,37%, pasando de 2 396,19 kg/m³ a 2 267,51 kg/m³. Por último, al agregar 6% del peso
total de concreto en HIPS la densidad baja en un 7,23%, pasando de 2 396,19 kg/m³ a 2
22,87 kg/m³
En la tabla 4.4 se puede observar el costo total del concreto A2 modificado con
residuos de poliestireno. En este caso, el poliestireno es un material relativamente barato. Si
bien es cierto al agregarle este tipo de material a la mezcla la resistencia del concretodisminuye, también aumenta su volumen, si se hace una relación entre cuanto aumenta el
volumen y el costo del material, se obtiene que el precio de un metro cúbico de concreto A2
modificado con poliestireno aumenta levemente respecto al concreto A2.
Tabla 4.4: Costo del concreto A2 y sus modificaciones con poliestireno de alto impacto triturado
I. La investigación desarrollada en este trabajo logra la consecución de los objetivos planteados, tanto el general como los específicos.
II. Al realizar un diseño de concreto se deben fabricar cilindros de prueba para verificar
las proporciones de dosificación calculadas, y así realizar ajustes hasta obtener una mezcla
satisfactoria.
III. Los agregados adquiridos en el mercado no siempre cuentan con las características
adecuadas para hacer un diseño de mezcla, según los requisitos del reglamento para el
concreto estructural ACI.
IV. Los tres tipos de residuos industriales agregados a las mezclas de concreto A2 (250
kg/cm²) provocan una disminución gradual en la resistencia a la compresión inversa a la
cantidad de residuo industrial adicionado.
V. La disminución en la resistencia y el aumento de los costos en determinadas mezclas,se justifican y son razonables para un proyecto verde, que puede generar facilidades en el
tratamiento de residuos industriales y beneficios al medio ambiente.
VI. El costo monetario de los materiales para aumentar la resistencia a la compresión de un
concreto 210 kg/cm² a un concreto 250 kg/cm² es relativamente bajo. La inversión es
justificable por la seguridad que brinda trabajar con una resistencia a la compresión superior a
las especificaciones mínimas.
VII. Cuando se utilizan los mismos agregados para la fabricación de varias mezclas, cuanto
mayor sea la densidad del concreto por adición de cemento, generalmente mayor será su
resistencia a la compresión.
VIII. Al agregar residuos industriales (vidrio, virutas de acero, poliestireno de alto impacto)
a una mezcla previamente diseñada, su revenimiento disminuirá proporcionalmente.
IX. Todos los concretos ensayados cumplen con el revenimiento mínimo para algún tipo de
construcción, según el criterio general de diseño de mezclas, de acuerdo con los requisitos del
reglamento para el concreto estructural ACI.
X. La densidad del concreto al agregarle vidrio molido o viruta de acero disminuye
levemente. Por su parte, al agregarle poliestireno de alto impacto disminuye en una forma
considerable.
XI. El concreto A2 modificado con una cantidad equivalente al 4% de su peso con vidrio
molido muestra resultados aceptables, ya que la resistencia del concreto disminuye en
porcentaje del 4%. Su densidad se conserva y el costo de producción es menor.
XII. El concreto A2 modificado con una cantidad equivalente al 2% de su peso con
poliestireno de alto impacto muestra resultados aceptables, permitiendo su aplicación como unconcreto liviano. Su resistencia a la compresión disminuye en un 9,8%, su densidad disminuye
XIII. Los concretos modificados con una cantidad equivalente al 4% de su peso con vidrio,
2% viruta de acero y 2% con poliestireno de alto impacto, cumplen con la resistencia a la
compresión mínima para un concreto estructural, establecida en el cap. 8, sección 8.1.2 del
Código Sísmico de Costa Rica 2010.
XIV. Los concretos modificados con una cantidad equivalente al 4% de su peso con vidrio,
2% viruta de acero y 2% con poliestireno de alto impacto, cumplen con la resistencia a la
compresión mínima para las fundaciones en el diseño simplificado, establecida en el cap. 17,
sección 17.3.2 del Código Sísmico de Costa Rica 2010.
XV. Los concretos modificados con una cantidad equivalente al 4% de su peso con vidrio,
2% viruta de acero y 2% con poliestireno de alto impacto, cumplen con la resistencia a la
compresión mínima para la viga de corona de concreto reforzado que brinda estabilidad de las
paredes tipo emparedado establecida en el cap. 17, sección 17.3.4 del Código Sísmico de
Costa Rica 2010.
XVI. Los concretos modificados con una cantidad equivalente al 4% de su peso con vidrio,
2% viruta de acero y 2% con poliestireno de alto impacto, cumplen con la resistencia a la
compresión mínima establecida para las paredes de concreto reforzado, al igual que en
columnetas y vigas de las paredes de mampostería confinadas, establecida en el cap. 17,
sección 17.3.3 del Código Sísmico de Costa Rica 2010.
XVII. Todos los concretos ensayados pueden ser utilizados en fundaciones para baldosas
horizontales, Según la fig. 17.4. del cap. 17 del Código Sísmico de Costa Rica 2010.
XVIII. Todos los concretos ensayados cumplen con la resistencia a la compresión paraconcretos de relleno de celdas de mampostería tipo A, tipo B y tipo C, especificada en la
sección A.1.5.del Código Sísmico de Costa Rica 2010.
XIX. De los tres materiales agregados al concreto, las virutas de acero provocaron el mayor
aumento en los costos de producción, con una disminución considerable de resistencia.
XX. El vidrio molido fue un material con resultados muy positivos, debido a una pérdida deresistencia aceptable cuando se compara con la disminución de los costos de producción.
XXI. Para este tipo de investigaciones, el limitado plazo establecido por la Universidad
provoca que no se pueda profundizar con detalles en aspectos importantes para el proyecto, sin
embargo, dentro de las posibilidades se han podido encontrar muchos resultados interesantes.
6.2. Recomendaciones
I. Fabricar cilindros de concreto de prueba al inicio del proyecto para obtener resultados
que permitan realizar ajustes a la dosificación, antes de comenzar a agregar residuos
industriales a la mezcla.
II. Caracterizar los residuos industriales, que permitan obtener datos importantes como sudensidad aparente, vacíos en el material compactado, granulometría, adherencia y absorción.
En este proyecto no se realizo dicha caracterización por razones de limitación de tiempo.
III. Adquirir agregados caracterizados, respaldados por una hoja técnica de estudios
realizados previamente por parte del comercio que suministra los agregados
IV. Se recomienda a la Universidad mantener en bodega agregados con especificaciones
técnicas definidas para el uso de los proyectos de los estudiantes, con el fin de acelerar el
XXII. Es recomendable modernizar algunos equipos del laboratorio para obtener resultados
más precisos en los trabajos de investigación.
XXIII. Todos los proyectos de investigación pura permiten determinar nuevos procesos,métodos y/o aplicaciones, pero también permiten determinar oportunidades de mejora para la
Universidad, pues pone de manifiesto algunas carencias y limitaciones que existen; Es pues
intención de este proyecto contribuir, mediante estas recomendaciones, a la mejora continua
de la Universidad, en beneficio de futuras generaciones.
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[Fotografía de poliestireno expandido]. Recuperado de http://www.termomodernizaje.com.
Memoria de cálculo para el diseño de concreto A1 (210 kg/cm²)
Tabla F.1 Criterios de diseño método estadunidense (ACI 211.1-81) Concreto A1 (210 Kg/cm³)
Diseño de la mezcla de concreto 210 Kg/cm³
Criterios de diseño
Criterio por resistencia Criterio por durabilidad
Tamañomáximo -
revenimiento
Perfil, la texturay granulometríade los agregados
Tamañomáximo -
revenimiento
Perfil, latextura y
granulometríade los
agregadosRevenimiento (cm) 5
Cantidad de agua por metro cubico de concreto (L/m³) 180 182 180 182Cantidad aproximada de aire atrapado en el concreto (m³) 0,015 0,015 0,015 0,015Volumen del agua (m³) 0,180 0,182 0,180 0,182Relación Agua cemento 0,68 0,68 0,50 0,50Contenido de cemento (kg/m³) 264,706 267,647 360 364Sacos de cemento (sacos/m³) 5,294 5,353 7,200 7,280Volumen del cemento (m³) 0,084 0,085 0,114 0,116Peso seco del agregado grueso (kg) 942,5 942,5 942,5 942,5Volumen del agregado grueso (m³) 0,392 0,392 0,392 0,392Volumen del agregado fino (m³) 0,329 0,326 0,299 0,295Peso seco del agregado fino (kg) 845,302 837,763 767,555 759,151